WO2020170760A1 - コイル接合体およびコイル接合体の製造方法 - Google Patents

コイル接合体およびコイル接合体の製造方法 Download PDF

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    • H01F27/2847—Sheets; Strips
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2203/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
    • H02K2203/09—Machines characterised by wiring elements other than wires, e.g. bus rings, for connecting the winding terminations

Definitions

  • the present invention relates to a coil bonded body and a method for manufacturing the coil bonded body.
  • stator stator
  • stator stator
  • slots slots
  • a coil member for example, a copper wire
  • the coil arranged annularly is configured so that both ends (starting end and end) of the winding are projected to one side (for example, above) in the axial direction of the stator core, and the both ends are directly Alternatively, it is connected via a connecting member to a wiring member such as a rod-shaped (arc-shaped) or annular bus bar extending in the circumferential direction of the stator core by welding or screwing (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • connection method by welding or screwing has a limit to the miniaturization of the completed stator because the structure of the joint becomes complicated. Further, a device for connecting the wiring member (bus bar) to the coil after the coil is attached to the stator core is required, which causes a problem that the manufacturing device of the stator becomes large and the connecting work becomes complicated.
  • the present invention simplifies the configuration of the coil and the wiring member (bus bar) connecting portion, simplifies the number of components and the connecting process, suppresses an increase in resistance in the connecting portion, and improves the connection state.
  • An object of the present invention is to provide a coil assembly and a method for manufacturing the same.
  • the present invention includes a coil made of a first metal member to be wound, and a bus bar made of a second metal member connected to an end portion of the winding of the coil, and a joint portion between the end portion and the bus bar.
  • a coil-bonded body characterized by being formed by pressure welding with end faces abutting each other.
  • the present invention provides a step of preparing a coil made of a first metal member to be wound and a bus bar made of a second metal member, and abutting ends of the coil and end faces of the end of the bus bar. And press-contacting with each other to form a bonded portion.
  • the structure of a coil and a wiring member (bus bar) connection part is simplified, a number of components and a connection process are simplified, an increase in resistance in a connection part is suppressed, and the connection state which can be made favorable is also provided. And the manufacturing method for the same can be provided.
  • FIG. 1 It is the schematic which shows the external appearance of the coil assembly of this embodiment, (A) front view, (B) side view, (C) side view. It is a figure explaining the coil of this embodiment, (A) front view of a coil, (B) front view of a coil piece, (C) sectional view of a coil piece, (D)-(G) front view of a coil piece. Is. It is a figure which shows the outline of the bus-bar of this embodiment, and is (A) front view, (B) side view, (C) perspective view, (D) perspective view. It is a figure which shows the outline of the bus-bar of this embodiment, and is a (A) front view, a (B) front view, and a (C) perspective view.
  • FIG. 1 is a schematic external view of a coil assembly 10 of the present embodiment.
  • FIG. 1A is a front view seen from the spiral axis direction
  • FIG. 1B is the left direction in FIG. 1A.
  • FIG. 3C is a side view seen from above
  • FIG. 6C is a side view seen from below in FIG.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the coil 11 (spiral structure 50) and the flat conductor C (C0) of the coil 11 according to the present embodiment.
  • FIG. 2A shows the coil 11 (spiral structure in a completed state). It is the front view which looked at the body 50) from the axial direction of the spiral structure, the same figure (B) is a front view of the flat conductor C, and the same figure (C) shows the XX sectional view of the same figure (B).
  • FIGS. 7D to 7G are front views showing an example of the shape of the flat conductor C.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the bus bar 12.
  • 1A to 1C are front views of the bus bar 12 corresponding to FIG. 1A, and
  • FIG. 1D is a side view corresponding to FIG. 1C.
  • the coil assembly 10 of the present embodiment includes a coil 11 made up of a first metal member 13 and a bus bar 12 made up of a second metal member 14 to be wound.
  • the coil bonded body 10 of the present embodiment is one in which a bus bar (wiring member) 12 having an arbitrary shape is pressure-welded to a winding end 11E of the coil 11 (hereinafter, referred to as a coil end 11E).
  • a bus bar wiring member
  • the coil assembly 10 of the present embodiment will be referred to as a coil 10 with a bus bar.
  • the coil 11 has a pair of coil end portions 11E (starting end portion 11ES and terminating end portion 11EE), and the bus bar 12 is connected to at least one of the coil end portions 11E.
  • the coil 10 with a bus bar will be described by taking a configuration in which the bus bar 12 is connected to both of the coil end portions 11E (the start end portion 11ES and the end portion 11EE) of the coil 11.
  • the shape of the bus bar 12 is arbitrary and is not limited to the illustrated shape. Further, in this example, the busbars 12 have the same configuration (shape), but the busbars 12 respectively connected to the starting end portion 11ES and the terminating end portion 11EE may have different shapes. Further, the bus bar 12 may be connected to any one of the coil end portions 11E (starting end portion 11ES or terminating end portion 11EE).
  • the member of the coil 11 is a lightweight metal here, for example, aluminum (Al).
  • the member (second metal member 14) of the bus bar 12 is a metal different from the first metal member 13 in this example, and is preferably a metal having high conductivity, for example, copper (Cu). ..
  • the first metal member 13 and the second metal member 14 may be metal members of the same type (for example, copper).
  • the coil 11 of the present embodiment is attached to a tooth portion of a stator core to form a stator (stator).
  • all of the winding portions of the spiral structure of one coil 11 are one tooth portion. It is wound so that it can be attached to.
  • the coil 11 is a so-called concentrated winding coil that is wound such that the axes of the spiraling portions of the spiral structure substantially match (the spiraling portions substantially overlap in the spiral axis direction of the coil 11 ).
  • the coil 11 is a so-called edgewise coil formed by winding a flat conductor, and more specifically, a plurality of strip-shaped flat conductors (coil pieces) each having a linear portion are continuously connected.
  • the spiral structure 50 is formed.
  • the configuration of the coil 11 will be further described with reference to FIG.
  • a plurality of strip-shaped flat conductors C are connected at their straight portions along the strip longitudinal direction (spiral advancing direction), and the flat conductors C in the spiral advancing direction are connected.
  • the end faces are butted against each other and pressed (pressure contact, for example, cold pressure contact), and the spiral structure 50 is continuously formed so as to obtain a desired number of turns.
  • a region for one round of the spiral structure 50 hereinafter, referred to as a region for one round CR
  • the corners of the winding are substantially right angles
  • the front view seen from the axial direction of the spiral structure 50 see FIG.
  • both the outer peripheral side and the inner peripheral side are (substantially) rectangular.
  • the flat conductor C forming the coil 11 is also referred to as a coil piece C in the following description.
  • the flat conductor (coil piece) C of the present embodiment is, for example, a direction (a band short direction) intersecting (orthogonal) with a straight line portion in the band longitudinal direction BL (the traveling direction of the spiral structure).
  • the cut surface (cross section along line XX) when cut into the BS) is a rectangular or rounded rectangular conductor as shown in FIG. That is, the coil piece C is a strip-shaped member that has two wide surfaces WS that face each other and two narrow surfaces WT that face each other, and is long in a predetermined direction.
  • the end surface TS of the coil 11 is a coil end 11E (starting end 11ES and terminating end that is parallel to the cut surface when cut in a direction intersecting (orthogonal) with a straight line portion extending in the traveling direction (longitudinal direction of the band) of the spiral structure. Part 11EE).
  • each flat conductor (coil piece) C is obtained by punching an aluminum plate (for example, a thickness of about 0.1 mm to 5 mm) into a desired shape. And has at least a straight portion STR. More specifically, the coil piece C has a straight portion and at least one direction changing portion TN.
  • the direction changing portion TN is a portion bent so as to change the extending direction of the strip longitudinal direction. More specifically, the coil piece C includes a first straight line portion STR1 extending in the first direction along the strip longitudinal direction, a second straight line portion STR2 extending in the second direction, and a first straight line portion STR1. It has at least the direction changing part TN arranged between the second straight part STR2.
  • the straight line portion STR (the first straight line portion STR1 and the second straight line portion STR2) is a portion that is continuous with the end surface TS and that has a straight line region that is longer than the pressure contact amount by pressing (pressing length).
  • the coil piece C having the direction changing portion TN is bent in the same direction along the longitudinal direction of the strip (always rightward or leftward in plan view) so as to have a spiral shape when continuous. To do. Further, it is desirable that at least one (preferably all) of the direction changing portions TN is a non-curved (for example, substantially right angle) shape corner portion. In this example, the direction changing portion TN is a substantially square area, as shown by hatching in FIG. Further, the end surface TS of the coil piece C of the present embodiment is assumed to be located on the straight line portion of the coil piece C excluding the direction changing portion TN.
  • the direction changing portion TN has one L-shape (FIG. (D)), the direction changing portion TN has two U-shapes (FIG. (E)), and direction change.
  • the part TN has three C-shapes (FIG. (F)) and the direction changing part TN has four C-shapes (FIG. (G)).
  • all the coil pieces C may have the same shape, or may have a combination of at least one of the shapes shown in (D) to (G) of FIG.
  • a combination of a coil piece C having at least one of the shapes shown in (D) to (G) and a linear (I-shaped coil piece C having no direction changing portion TN) may be used.
  • the direction changing portion TN may be four O-shaped coil pieces C.
  • all the coil pieces C are U-shaped as shown in FIG. A case will be described as an example.
  • a plurality of such flat conductors C are joined by pressure welding (for example, cold pressure welding) by abutting the end faces TS in the spiral traveling direction. That is, the coil 11 is joined to the spiral structure 50 (one-circle region CR) by the pressure contact with the linear portion STR except the direction changing portion TN (shown by dot hatching in FIG. (See (A)) is provided (the joining portion 15 is not included in the direction changing portion TN (corner portion)).
  • pressure welding for example, cold pressure welding
  • each coil end portion 11E has a coil straight portion 11ST.
  • the coil straight line portion 11ST is a straight line region that is continuous with the end surface TS of the coil 11 and extends along the pressing direction P in the step of pressing (pressing contact), and the length of the straight line region is greater than the pressing length (pressing contact amount) CPL. Is also a long part.
  • the pressing length CPL is a length shortened in the pressing process, which will be described later.
  • the coil straight portion 11ST is also the straight portion STR of the unit coil piece C.
  • the joint 15 is shown by a broken line for convenience of description, but in the case of cold pressure welding in particular, the joint 15 is a metal atomic bond, and therefore the joint 15 is difficult to recognize by visual inspection of its appearance (substantially visible). It is firmly joined together to the extent that it becomes impossible). As a result, the stability of the joint 15 is overwhelmingly improved as compared with a configuration in which a plurality of coil pieces C are connected in plane by an adhesive material (fixing material, brazing, etc.) or connected by welding or the like. You can
  • the shape of the coil 11 in plan view (part (A) in the figure) (particularly the shape on the inner peripheral side) can be made substantially rectangular, for example, when the coil 11 is attached to the stator of the motor, the space factor of the coil 11 is increased. Can be increased. As a result, it is possible to reduce the resistance and increase the efficiency of the motor that employs the coil 11.
  • the weight of the coil 11 made of aluminum can be reduced to 1/3 and the cost can be reduced to 1/3 as compared with a coil of the same shape made of copper, for example.
  • FIGS. 4A and 4B are front views corresponding to FIG. 1A of the bus bar 12, and FIG. 4C is a perspective view.
  • the bus bar 12 is a wiring member that connects the coil 11 and an external configuration of the coil 11 (for example, another wiring member (another bus bar), another component, a terminal, etc.). It has a first end 12A that is connected to the coil end 11E and a second end 12B that is connected to an external component, and is made of a metal member having good conductivity such as copper. The end face 12AS is exposed at the first end 12A and the end face 12BS is exposed at the second end 12B.
  • the shape of the bus bar 12 is arbitrary according to the configuration of the lead-out side of the coil 11, but for example, as shown in FIG. 7A, the shape of the first end 12A on the side connected to the coil end 11E is the coil.
  • the shape of the flat conductor may be the same as that of the end portion 11E, and the second end portion 12B may have a different shape such as a flat conductor that is thinner (thicker) than the first end portion 12A.
  • one or a plurality of bent portions 12D may be included in the two-dimensional plane, and FIGS. ), one or a plurality of bent portions 12D may be included in the three-dimensional space, and the bent portion 12D in the two-dimensional space and the bent portion 12D in the three-dimensional space may be combined. It may be configured.
  • the second end 12B may be provided with a terminal (or an engaging portion) 20 having another structure.
  • a terminal or an engaging portion 20 having another structure.
  • the bus bar 12 and the terminal 20 are the same metal member (for example, copper) is illustrated.
  • the bus bar 12 and the terminal 20 may be different metal members.
  • the bus bar 12 may be the same first metal member 13 (for example, aluminum) as the coil 11, and the terminal 20 may be a different metal member (for example, copper).
  • the shape of the first end 12A may be a flat conductor shape equivalent to that of the coil end 11E, and the second end 12B may be a different shape such as a round wire. ..
  • a curved portion 12E may be included.
  • the structure may be bent (branched) in a plurality of directions so that a plurality of end portions 12B and 12X exist in addition to the first end portion 12A.
  • the terminal 20 may be connected to at least one of the second end 12B and the other end 12X.
  • these (at least one of FIG. 3 and FIG. 4 may be combined.
  • the bus bar 12 is configured to include a bus bar wiring portion 12W connecting (between) the first end 12A and the second end 12B.
  • the busbar wiring portion 12W includes at least the busbar straight portion 12ST.
  • the bus bar linear portion 12ST of the present embodiment has a linear region which is continuous with the first end 12A and extends along the pressing direction P in the pressing (pressing) step, and the length of the linear region is pressed. It is a region longer than the length (pressure contact amount) CPL.
  • the busbar wiring portion 12W may have another busbar straight portion 12ST' in addition to the busbar straight portion ST.
  • the busbar wiring portion 12W has a shape including only the busbar straight portion 12ST (FIG. 4A), or a shape including the busbar straight portion 12ST and another busbar straight portion 12ST' and at least one direction changing portion TN (FIG. 3, FIG. 4(B), FIG. 4(C)), or at least any combination of the shapes shown in FIGS. 3 and 4.
  • the direction changing portion TN is a portion that is bent (curved) so as to change the extending direction of the strip longitudinal direction (direction serving as the current path). More specifically, when the busbar wiring portion 12D has a bent shape (FIGS. 3, 4B, and 4C), the busbar wiring portion 12W has two straight lines extending in different directions in the current path. At least a part (for example, a busbar straight line portion 12ST extending in the first direction and another busbar straight line portion 12ST' extending in the second direction) and a direction changing portion TN arranged therebetween are provided. (There may also be a direction change section TN between two different other bus bar straight sections 12ST' and between them).
  • the curved portion 12E shown in FIG. 4B is a part of the direction changing portion TN.
  • the second end 12B and the other end 12X pass from the first end 12A through the direction changing part TN so as to have a substantially T shape in a side view. It has a branched structure and is pressed downward in the figure. Therefore, the first end portion 12A is provided with the bus bar straight portion 12ST, which is longer than the pressing amount CPL, along the pressing direction P.
  • the coil end portion 11E and the first end portion 12A of the bus bar 12 are directly butted and joined. Specifically, as shown in FIG. 1(A), the end surface TS of the coil straight portion 11ST of the coil end portion 11E and the end surfaces 12AS of the bus bar straight portion 12ST of the first end portion 12A are butted against each other and pressed (for example, cold (Press contact) to form the joint portion 16.
  • the end surface 12AS of the bus bar 12 is an end surface parallel to the cut surface when the first end portion 12A (bus bar straight portion 12ST) is cut in a direction intersecting (orthogonal to) the pressing direction P in the pressing step. is there.
  • the joining portion 16 formed by press-contacting the coil end portion 11E and the first end portion 12A of the bus bar 12 has the straight portion 10ST in the coil 10 with bus bar after joining (the straight portion 10ST excluding the direction changing portion TN of the coil 10 with bus bar). ) Is formed.
  • the joining portion 16 exists at a position not included in the direction changing portion TN (corner portion) in the coil 10 with the bus bar (FIG. 1(A)).
  • the first end 12A of the bus bar 12 is configured such that the end surface 12AS has a shape (size) that matches the shape of the coil piece C of the coil end 11E, for example.
  • the end surface 12AS of the first end portion 12A (busbar straight portion 12ST) is rectangular so as to substantially match the shape (the rectangular shape in this example) of the end surface TS of the coil straight portion 11ST of the coil end portion 11E.
  • the shapes are the same (rectangular shapes that are substantially the same).
  • the shape of (the end surface 12BS of) the second end portion 12B is arbitrarily selected according to the shape of the wiring or the like to be connected.
  • the joint portion 16 is clearly indicated by a dotted line for convenience of description. However, in the case of cold pressure welding, the joint portion 16 has a position where the end surface TS of the coil end portion 11E and the end surface 12AS of the bus bar 12 are visually observed. They are securely joined together to the extent that they are difficult to recognize (substantially invisible).
  • the coil 11 (first metal member 13) is, for example, aluminum and the bus bar 12 (second metal member 14) is, for example, copper as in the example of the present embodiment
  • aluminum is likely to have an oxide film and is deformed. Since it is easy, joining by soldering (brazing) or general welding causes problems such as creep deformation and insufficient joining strength, especially when used in a large current region. Alternatively, even with welding, a special method or device is required to obtain a sufficient joint strength, and this cannot be easily performed. For this reason, conventionally, the joining of the both has often been performed by screwing or the like.
  • the bus bar 12 and the coil 11 are directly pressure-contacted to each other, the bus bar 12 and the coil 11 are connected to each other by an adhesive material (fixing material, brazing, etc.), or by welding or screwing. It is possible to overwhelmly improve the stability of the portion 16 and obtain sufficient connection strength.
  • the coil 11 and the bus bar 12 can be integrally (continuously and smoothly) connected to each other, the structure of the joint portion 16 can be prevented from becoming complicated as compared with the case where the both are joined by welding, bonding, screwing or the like. (The joint portion 16 can be made to have the minimum necessary configuration), and an increase in resistance at the joint portion 16 can be suppressed.
  • the joint 21 between the aluminum bus bar 12 and the copper terminal 20 shown in FIGS. 3D and 4C and the like is similar to the joint 16 between the coil 11 and the bus bar 12 described in the present embodiment. It is composed of pressure welding (cold pressure welding). That is, the end surface of the second end portion 1B of the bus bar 12 and the end surface of the terminal 20 on the bus bar 12 side are butted (cold) and pressure-welded to each other.
  • the coil 11 is made of, for example, a lightweight first metal member 13 (for example, aluminum), and the bus bar 12 has the second metal member 14 having good conductivity.
  • the second metal member 14 having good conductivity.
  • the cost can be reduced to 1/3 and the weight can be reduced to 1/3.
  • the coil 11 and the bus bar 12 are made of different materials, sufficient joining strength can be obtained. Therefore, it can be used in a large current region, and when the coil is used in a motor or the like, it is lightweight and inexpensive, and further high efficiency can be achieved.
  • the coil 11 and the bus bar 12 can be unitized, for example, in the manufacturing process of the stator (motor), if the coil 10 with the bus bar of the present embodiment is attached to the stator core, the connecting process of the coil and the bus bar becomes unnecessary.
  • a device for connecting the coil to the stator a device for connecting the coil and the bus bar
  • the stator manufacturing device can be downsized and the stator manufacturing process can be simplified.
  • the same effect is obtained not only when the first metal member 13 and the second metal member 14 are different materials but also when the same material (for example, copper) is used.
  • the coil 11 is coated with resin with the bus bar 12 exposed.
  • FIG. 5 is a schematic front view of the coil piece C as viewed from the spiral axis direction of the coil 11.
  • FIG. 6 is a view showing a connection state of the coil 11 and the bus bar 12, and
  • FIGS. 6A to 6C are schematic front views of the coil piece C and the bus bar 12 viewed from the spiral axis direction of the coil 11.
  • the same figure (D) is the same as the figure (A)
  • the figure (E) is the figure (B)
  • the figure (F) and the figure (G) are the same as the figure left direction. It is the side view seen from.
  • FIG. 5 is a schematic front view of the coil piece C as viewed from the spiral axis direction of the coil 11.
  • FIG. 6 is a view showing a connection state of the coil 11 and the bus bar 12
  • FIGS. 6A to 6C are schematic front views of the coil piece C and the bus bar 12 viewed from the spiral axis direction of the coil 11.
  • FIG. 7 is a schematic front view of the coil piece C and the bus bar 12 as seen from the spiral axis direction of the coil 11, and FIG. 8 is a diagram for explaining a connection state of the plurality of coil pieces C. It is the schematic which expanded the state where the coil piece C of was joined as a front view.
  • a method of forming a coil 11 by sequentially pressing a plurality of U-shaped coil pieces as shown in FIG. 2E will be described.
  • the coil piece before joining is referred to as a unit coil piece C
  • the joined coil piece is referred to as a joining coil piece CC.
  • the coil structure C also includes a spiral structure) to which the coil pieces C are to be continuously connected. That is, in the following description, the coil piece C includes a minimum unit coil piece (a coil piece before connection) having one or a plurality of direction changing portions TN in a linear or strip longitudinal direction, and a coil of the minimum unit. It includes a coil piece formed by connecting a plurality of pieces and forming a spiral structure having a length longer than the region CR for one turn of the coil 11 (spiral structure 50 to be completed).
  • the minimum unit coil piece is referred to as a unit coil piece C0 (C01, C02, C03... C0N), and a plurality of unit coil pieces C0 are connected.
  • the coiled body before the coil 11 (held structure 50 to be completed) is called a jointed coil piece CC (CC1, CC2..., CCN), and the spiraled structure 50 to be completed (completed state) It is called coil 11.
  • the unit coil piece C01 including the coil end portion 11E starts end portion 11ES
  • the unit coil piece C02 has a U shape in which the lengths of the two long side regions are symmetrical (the lower diagram of FIG.
  • the two U-shaped unit coil pieces C01, C02 are virtual spirals in a state where the end faces TS12, TS21 on one side of the respective strip longitudinal directions (spiral advancing direction) are in contact with each other (state before pressure welding). It is possible to form a region for one round of the structure (hereinafter, a virtual one-round region CR') ((B) of the same figure).
  • the unit coil pieces C01 and C02 are held by a joining device (pressure welding device) not shown, and one end surface TS12 of the unit coil piece C01 and one end surface TS21 of the unit coil piece C02 are butted against each other and pressed (cooled). Pressure welding) to form a bonded coil piece CC1.
  • the joining device for example, presses the end surfaces TS12 and TS21 at the linear portions of the unit coil piece C01 and the unit coil piece C02 to shorten the length of the linear portion, thereby making one round of the joining coil piece CC1.
  • the length of the divided region (region for one round of joining) is made to match the length of the region CR for one round of the coil 11 (FIG. 7C).
  • the joint portion 15 When the unit coil pieces C01 and C02 are pressed against each other, the joint portion 15 is formed, and the joint portion 15 has a burr (not shown) protruding in a direction perpendicular to the wide surface WS of the coil piece C due to the extrusion. .. Therefore, after forming the joint portion 15, the burr is removed by cutting or cutting. As described above, the joint portion 15 is difficult to visually recognize (impossible) in reality, but is shown by a solid line for convenience of description (the same applies hereinafter).
  • a unit coil piece C03 having the same shape as the unit coil piece C02 is prepared ((D) in the figure), and the other end surface TS22 of the joining coil piece CC1 (for example, the unit coil piece C02) and the unit coil piece C03.
  • the one end surface TS31 is cold-pressed to form a joint coil piece CC2 ((E) in the same figure).
  • the unit coil pieces C01 the joined unit coil pieces C and the joined coil pieces CC
  • the burr of the joint portion 15 is removed after the pressure welding.
  • the final unit coil piece C0N (the unit coil piece C0N including the coil end portion 11E (termination portion 11EE)) has a length of two long side regions as in the first unit coil piece C01. Has an asymmetric U shape.
  • the joining device holds the starting end 11ES side of the coil 11 and the bus bar 12, and then, as shown in FIGS. 6(B) and 6(E). Then, similarly to the case of the pressure contact between the coil pieces C, the starting end portion 11ES (end surface TS11) and the end surface 12AS of the first end portion 12A of the bus bar 12 are butted against each other.
  • the coil 11 coil end portion 11E
  • the coil 11 is indicated by a white arrow in the pressing direction P (FIG. (A), FIG. (B), FIG. (D), and FIG. ) Has a coil linear portion 11ST whose length is longer than the pressing length (pressure contact amount) CPL.
  • the busbar 12 has a busbar linear portion 12ST which is a linear region along the pressing direction P and whose length is longer than the pressing length (press contact amount) CPL. That is, the end surface TS11 of the coil linear portion 11ST of the coil end portion 11E (starting end portion 11ES) and the end surface 12AS of the bus bar linear portion 12ST of the first end portion 12A are brought into abutting contact with each other.
  • the coil straight line portion 11ST and the bus bar straight line portion 12ST in a state where they are attached to each other are each a predetermined pressure contact amount (pressing length) CPL by a coil straight line.
  • the portions 11ST and the busbar straight portions 12ST are pushed into each other along the extending direction of the straight line, and are (cold) pressed against each other.
  • the length (length of the long side area) 11LS of the area joined to the bus bar 12 along the pushing direction P is the pushing direction after joining the bus bar 12 (in the completed state). It is set to be longer than the length along the P (the length of the long side region) 11LE by the pressure contact amount CPL. Similarly, the length 12LS of the bus bar 12 before joining along the pressing direction P is longer than the length 12LE of the coil bar 11 after joining (in the completed state) along the pressing direction P by the pressure contact amount CPL. It is set ((B) in the figure, (E) in the figure, (C) in the figure, and (F) in the figure).
  • the bus bar linear portion 12ST of the bus bar 12 is set to have a linear region longer than the pressure contact amount CPL.
  • the joint portion 16 between the coil 11 and the bus bar 12 is also formed in the straight portion 10ST (the area excluding the direction change portion TN (corner portion; shown by dot hatching in the figure)) of the coil 10 with bus bar. In other words, the joint portion 16 is not included in the direction changing portion TN (corner portion) of the coil 10 with the bus bar.
  • a burr 60 that protrudes in a direction perpendicular to the wide surface WS of the coil piece C is formed in the joint portion 16 by extrusion. Therefore, after forming the joint portion 16, the burr 60 is removed by cutting, cutting or the like ((G) in the same figure). It should be noted that, as described above, the joint portion 16 is actually difficult to visually recognize (impossible), but is shown by a solid line for convenience of description (the same applies hereinafter).
  • the joining device holds the end portion 11EE side of the coil 11 and the other bus bar 12 (FIG. 7A), and the end portion 11EE (end surface TSN2) and the bus bar 12 are connected to each other.
  • the end faces 12AS of the one end 12A are butted against each other. More specifically, the end surface TSN2 of the coil straight portion 11ST of the coil end portion 11E (the end portion 11EE) and the end surfaces 12AS of the bus bar straight portion 12ST of the first end portion 12A are abutted against each other (the same figure (B)). ..
  • the coil straight line portion 11ST and the bus bar straight line portion 12ST are respectively pressed by a predetermined pressure contact amount (pressing length) CPL in a state where they are attached to each other, and a pressing direction P (indicated by an outlined arrow). (Shown) and press (cold) together. Thereby, the joint portion 16 between the coil 11 and the bus bar 12 is formed, and the burr 60 of the joint portion 16 is removed after the pressure contact. In this manner, the busbar-equipped coil 10 in which the busbars 12 are connected to the starting end portion 11ES and the terminating end portion 11EE of the coil 11 is obtained (FIG. 8B).
  • the length 11LS before connection of the long side region of the unit coil piece C0N which is the terminal end portion 11EE of the coil 11, which is connected to the busbar 12, the length 12LS before connection of the busbar 12, the pressing amount CPL, and the value after connection.
  • the setting of the lengths 11LE and 12LE is the same as that on the side of the starting end 11ES of the coil 11 described in FIG.
  • the unit coil piece C01 and the terminal end portion 11EE are the starting end portion 11ES.
  • the bus bar 12 may be pressed against the unit coil pieces C0N in advance, and the coil 11 may be manufactured by the above-described method using the unit coil pieces C01 and C0N to which the bus bars 12 are connected. Specifically, first, the end surface 12AS of the bus bar straight portion 12ST of the first end portion 12A of the bus bar 12 and the end surface TS11 of the one coil straight portion 11ST of the first unit coil piece C01 are pressure-contacted to each other to form the joining coil piece CC1.
  • the burr of the joint portion 16 is removed. Further, the end face 12AS in the bus bar linear portion 12ST of the first end 12A of the other bus bar 12 and the end face TSN2 in the one coil linear portion 11ST of the final unit coil piece C0N are pressure-contacted to form the joining coil piece CCN. After the press contact, burrs on the joint 16 are removed (FIG. 6C).
  • one end surface TS21 of the next unit coil piece C02 is connected to the other end portion (the other end portion of the unit coil piece 01) TS12 of the joining coil piece CC1 and the burr of the joining portion 15 is removed after pressure welding. Thereafter, the unit coil pieces C may be sequentially connected (FIG. 6(D)), and finally the joining coil pieces CCN may be pressure-welded to remove burrs to form the bus bar-equipped coil 10 (FIG. 6(E)).
  • the bus bar 12 may be connected to a finished shape that is previously processed (for example, bent) into a predetermined shape as shown in FIG. 3, or may be connected to the coil 11 and then formed into a predetermined shape. It may be processed into. Specifically, after the bus bar piece longer (larger) than the completed shape is pressed against the coil 11 (or the coil piece C), the bus bar piece is formed into a desired shape (planned as the completed shape) by cutting, punching, cutting or the like. It may be processed into.
  • the coil 11 After pressing the coil 11 and the bus bar 12, the coil 11 is coated with resin with the bus bar 12 portion exposed.
  • the coil 11 of the present embodiment has been described by exemplifying the edgewise coil in which a plurality of coil pieces C are pressed to each other to form a spiral structure, but the present invention is not limited to this, and the cross-sectional shape intersecting (orthogonal) in the longitudinal direction is substantially.
  • a coil 11 in which a plurality of circular round wire-shaped coil pieces (conductors) C are prepared and the end faces of both ends in the longitudinal direction of the band are pressed to each other to form a spiral structure may be used.
  • the coil 11 may be formed by winding a continuous long flat conductor or a round wire conductor with a desired number of turns, or a part of a plurality of flat conductors (round wire conductors) may be butt-pressed to each other.
  • the coil 11 may be configured as described above, and a part of the coil 11 may be wound.
  • the metal members of the coil 11 and the bus bar 12 may be metal members such as non-ferrous metal materials that can be cold-welded. ..
  • the first metal member 13 and the second metal member 14 are metal members such as aluminum, aluminum alloy, copper-nickel alloy, brass, zinc, silver, silver alloy, nickel, gold, and other alloys, respectively. Or a member containing tin plating, silver plating, nickel plating.
  • the coil 11 (first metal member 13) and the bus bar 12 (second metal member 14) may be the same kind (same) metal member.
  • the coil 10 with a bus bar of the present embodiment may include a third metal member different from both the first metal member 13 and the second metal member 14, and in that case, the third metal member. May be pressed (cold) with the end face of its end portion butted against the end face of the coil 11 and/or the end face of the bus bar 12 (cold).
  • the direction changing portion TN is not limited to a substantially square shape in plan view, and may have a curved shape with a predetermined curvature.
  • the present invention can be applied to a stator and a motor.

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Abstract

コイルと配線部材（バスバー）接続部の構成を簡素化し、部品点数や接続工程を簡素化するとともに接続部における抵抗の増加を抑制し、接続状態も良好にできるコイル接合体およびその製造方法を提供する。　バスバー付きコイル１０は、巻回される第一の金属部材１３からなるコイル１１と、コイル１１の端部１１Ｅに接続する第二の金属部材１４からなるバスバー１２を備え、コイルの端部１１Ｅとバスバー１２との接合部１６は端面同士を突合せた圧接接合により構成される。

Description

コイル接合体およびコイル接合体の製造方法
　本発明は、コイル接合体およびコイル接合体の製造方法に関する。
　従来、モータを構成するステータ（固定子）を製造する場合、一般的には、環状のステータコアの内周面に設けられた複数のスロット（ティース）に巻回されたコイルを順次装着し、あるいは、個々のスロットに順次コイル部材（例えば銅線など）を巻回して、複数のコイルを環状に配置する。この場合、環状に配置されたコイルは、巻回の両端部（始端部および終端部）をステータコアの軸方向の一方（例えば上方）に突出させるように構成され、当該両端部を直接的に、あるいは連結部材を介して、ステータコアの円周方向に延在する棒状（弧状）または環状のバスバーなどの配線部材に溶接あるいはねじ止めにより接続する（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
特許第５９０４６９８号公報 特許第４６６１８４９号公報
　しかしながら、溶接やねじ止めによる接続方法は、接合部の構成が複雑になるため完成したステータの小型化には限界があった。また、ステータコアにコイルを取り付けた後に配線部材（バスバー）とコイルを接続するための装置が必要であり、ステータの製造装置が大型化し、接続の作業も煩雑となる問題もあった。
　また、コイルの端子と配線部材（バスバー）とをねじ止めで接続したり、連結部材を介して接続する場合、金属同士の直接的な接合と比較して接合部分の抵抗の増大は避けられない。近年、コイルの開発が進みコイル自体の低抵抗化が可能となっているが、接合部における抵抗が増大してしまうのでは、低抵抗のコイルを採用する意味をなさない。
　更に、部品点数の増加や、接続工程が煩雑（工数が増加）する問題がある。
　本発明は、斯かる実情に鑑み、コイルと配線部材（バスバー）接続部の構成を簡素化し、部品点数や接続工程を簡素化するとともに接続部における抵抗の増加を抑制し、接続状態も良好にできるコイル接合体およびその製造方法を提供しようとするものである。
　本発明は、巻回される第一の金属部材からなるコイルと、前記コイルの巻回の端部に接続する第二の金属部材からなるバスバーを備え、前記端部と前記バスバーとの接合部は端面同士を突合せた圧接により構成される、ことを特徴とするコイル接合体である。
　また、本発明は、巻回される第一の金属部材からなるコイルと、第二の金属部材からなるバスバーを準備する工程と、前記コイルの端部と前記バスバーの端部の端面同士を突合せて圧接し、接合部を形成する工程とを有する、ことを特徴とするコイル接合体の製造方法である。
　本発明によれば、コイルと配線部材（バスバー）接続部の構成を簡素化し、部品点数や接続工程を簡素化するとともに接続部における抵抗の増加を抑制し、接続状態も良好にできるコイル接合体およびその製造方法を提供することができる。
本実施形態のコイル接合体の外観を示す概略図であり、（Ａ）正面図、（Ｂ）側面図、（Ｃ）側面図である。 本実施形態のコイルを説明する図であり、（Ａ）コイルの正面図、（Ｂ）コイル片の正面図、（Ｃ）コイル片の断面図、（Ｄ）～（Ｇ）コイル片の正面図である。 本実施形態のバスバーの概略を示す図であり、（Ａ）正面図、（Ｂ）側面図、（Ｃ）斜視図、（Ｄ）斜視図である。 本実施形態のバスバーの概略を示す図であり、（Ａ）正面図、（Ｂ）正面図、（Ｃ）斜視図である。 本実施形態のコイルの製造方法を示す概略正面図である。 本実施形態のコイル接合体の製造方法を示す図であり（Ａ）～（Ｃ）概略正面図、（Ｄ）～（Ｇ）側面図である。 本実施形態のコイル接合体の製造方法を示す概略正面図である。 本実施形態のコイル接合体の製造方法を示す概略図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
　＜コイル接合体（バスバー付きコイル）＞
　図１は、本実施形態のコイル接合体１０の外観概略図であり、同図（Ａ）が螺旋軸方向から見た正面図、同図（Ｂ）が同図（Ａ）を図示の左方向から見た側面図、同図（Ｃ）が同図（Ａ）を図示の下方向から見た側面図である。
　図２は、本実施形態のコイル１１（螺旋構造体５０）およびコイル１１を構成する平導体Ｃ（Ｃ０）の一例を示す図であり、同図（Ａ）が完成状態のコイル１１（螺旋構造体５０）を螺旋構造の軸方向から見た正面図であり、同図（Ｂ）が平導体Ｃの正面図であり、同図（Ｃ）は同図（Ｂ）のＸ－Ｘ線断面を拡大した図である。また、同図（Ｄ）～同図（Ｇ）は平導体Ｃの形状の一例を示す正面図である。
　図３は、バスバー１２を示す概要図である。同図（Ａ）～同図（Ｃ）はバスバー１２の図１（Ａ）に対応する正面図であり、同図（Ｄ）は図１（Ｃ）に対応する側面図である。
　図１に示すように、本実実施形態のコイル接合体１０は、巻回される第一の金属部材１３からなるコイル１１と、第二の金属部材１４からなるバスバー１２を備えている。
　本実施形態のコイル接合体１０は、コイル１１の巻回の端部１１Ｅ（以下、コイル端部１１Ｅという。）に任意の形状のバスバー（配線部材）１２が圧接されたものである。以下、本実施形態のコイル接合体１０をバスバーつきコイル１０と称する。より具体的には、コイル１１は、一組のコイル端部１１Ｅ（始端部１１ＥＳおよび終端部１１ＥＥ）を有しており、該コイル端部１１Ｅの少なくとも一方にバスバー１２が接続されている。本実施形態では一例として、バスバー付きコイル１０はコイル１１の両方のコイル端部１１Ｅ（始端部１１ＥＳおよび終端部１１ＥＥ）のいずれにもバスバー１２が接続されている構成を例に説明する。なお、バスバー１２の形状は任意であり、図示した形状に限らない。また、この例では、バスバー１２はいずれも同様の構成（形状）とするが、始端部１１ＥＳと終端部１１ＥＥにそれぞれ接続するバスバー１２が異なる形状であってもよい。また、バスバー１２は、コイル端部１１Ｅのいずれか（始端部１１ＥＳまたは終端部１１ＥＥ）に接続されるものであってもよい。
　コイル１１の部材（第一の金属部材１３）はここでは軽量な金属であり、例えば、アルミニウム（Ａｌ）である。また、バスバー１２の部材（第二の金属部材１４）はこの例では第一の金属部材１３とは異なる金属であって、好適には導電性の高い金属であり、例えば銅（Ｃｕ）である。なお、第一の金属部材１３と第二の金属部材１４は、同種（例えば、銅など）の金属部材であってもよい。
　本実施形態のコイル１１は、一例としてステータコアのティース部分に取り付けられてステータ（固定子）を構成するものであり、この場合、一つのコイル１１の螺旋構造の周回部分の全てが一つのティース部分に装着可能となるように巻回されている。換言すると、コイル１１は、螺旋構造の周回部分の軸が略一致するように（周回部分がコイル１１の螺旋軸方向に略重畳するように）巻回された、所謂、集中巻きのコイルである。また、この例では、コイル１１は、平導体を巻回したいわゆるエッジワイズコイルであり、より具体的には、それぞれ直線部分を有する帯状の複数の平導体（コイル片）を連続して接続し、螺旋構造体５０を形成したものである。
　図２を参照して、コイル１１の構成について更に説明する。既に述べたように、本実施形態のコイル１１は、帯状の複数の平導体Ｃをそれらの直線部において帯長手方向（螺旋進行方向）に沿ってつなぎ合わせ、それら平導体Ｃの螺旋進行方向の端面同士を突き合わせて押圧（圧接、例えば、冷間圧接）し、所望の巻き数となるように連続させて螺旋構造体５０としたものである。螺旋構造体５０の１周分の領域（以下、１周分領域ＣＲという）は、巻回の角部が略直角であり、螺旋構造体５０の軸方向から見た正面視（同図（Ａ），図１（Ａ））において外周側および内周側のいずれも（略）矩形状となる。またこのコイル１１を構成する平導体Ｃを、以下の説明ではコイル片Ｃとも称する。
　同図（Ｂ）に示すように本実施形態の平導体（コイル片）Ｃは、例えば、帯長手方向ＢＬ（螺旋構造の進行方向）の直線部に交差（直交）する方向（帯短手方向ＢＳ）に切断した場合の切断面（Ｘ－Ｘ線断面）が、同図（Ｃ）に示すように矩形状または角丸矩形状の導体である。すなわち、コイル片Ｃは、対向する２つの幅広面ＷＳと、対向する２つの幅狭面ＷＴを有し、所定方向に長い帯状部材であって、以下の説明では平導体の一例として帯長手方向に直交する断面が、同図（Ｃ）の上図に示すように（略）矩形状の平導体を例に説明する。またコイル１１の端面ＴＳとは、螺旋構造の進行方向（帯長手方向）に延びる直線部に交差（直交）する方向に切断した場合の切断面に平行なコイル端部１１Ｅ（始端部１１ＥＳおよび終端部１１ＥＥ）の面をいう。
　同図（Ｄ）～同図（Ｇ）に示すように、平導体（コイル片）Ｃはそれぞれ、例えばアルミニウム板（例えば、厚さ０．１ｍｍ～５ｍｍ程度）を所望の形状に打ち抜いて得られたものであり、少なくとも直線部ＳＴＲを有する。より詳細に、コイル片Ｃは、直線部と、少なくとも１つの方向変換部ＴＮを有する。ここで、方向変換部ＴＮは、帯長手方向の延在方向を変化させるように曲折した部位である。より詳細には、コイル片Ｃは、帯長手方向に沿って第一の方向に延在する第一直線部ＳＴＲ１と、第二の方向に延在する第二直線部ＳＴＲ２と、第一直線部ＳＴＲ１と第二直線部ＳＴＲ２との間に配置された方向変換部ＴＮを少なくとも有している。ここで、直線部ＳＴＲ（第一直線部ＳＴＲ１と第二直線部ＳＴＲ２）とは、それぞれ端面ＴＳに連続し、且つ押圧による圧接量（押圧長さ）よりも長い直線領域を有する部位である。
　方向変換部ＴＮを有するコイル片Ｃは、連続させた場合に螺旋形状となるように、帯長手方向に沿って同一方向（平面視において常に右方向、または左方向）に曲折しているものとする。またその方向変換部ＴＮの少なくとも１つ（好適には全て）は、非湾曲（例えば、略直角）形状の角部であることが望ましい。この例では、方向変換部ＴＮは同図（Ｄ）にハッチングで示すように、略正方形状領域である。また、本実施形態のコイル片Ｃの端面ＴＳは、コイル片Ｃの方向変換部ＴＮを除いた直線部に位置するものとする。
　より具体的に、コイル片Ｃは、方向変換部ＴＮが１個のＬ字状（同図（Ｄ）），方向変換部ＴＮが２個のＵ字状（同図（Ｅ）），方向変換部ＴＮが３個のＣ字状（同図（Ｆ））、方向変換部ＴＮが４個のＣ字状（同図（Ｇ））のいずれかの形状である。複数のコイル片Ｃは、全てのコイル片Ｃが同じ形状であってもよいし、同図（Ｄ）～同図（Ｇ）の少なくともいずれかの形状の組合せであってもよい。また、同図（Ｄ）～同図（Ｇ）の少なくともいずれかの形状のコイル片Ｃと、方向変換部ＴＮを有しない直線状（Ｉ字状のコイル片Ｃの組合せであってもよい。さらに図示は省略するが、方向変換部ＴＮが４個のＯ字状のコイル片Ｃであってもよい。以下の例では、全てのコイル片Ｃが同図（Ｅ）に示すＵ字状である場合を例に説明する。
　このような複数の平導体Ｃは螺旋進行方向の端面ＴＳ同士を突合せて圧接（例えば、冷間圧接）により接合される。つまり、コイル１１は、螺旋構造体５０（１周分領域ＣＲ）の、方向変換部ＴＮ（図１（Ａ）にドットのハッチングで示す）を除く直線部ＳＴＲに圧接による接合部１５（同図（Ａ）参照）が設けられている（接合部１５は、方向変換部ＴＮ（角部）に含まれない）。
　また、コイル端部１１Ｅはそれぞれ、コイル直線部１１ＳＴを有している。コイル直線部１１ＳＴとは、コイル１１の端面ＴＳに連続し、押圧（圧接）の工程における押圧方向Ｐに沿う直線領域であって、当該直線領域の長さが押圧長さ（圧接量）ＣＰＬよりも長い部位である。押圧長さＣＰＬは押圧の工程で短縮される長さであり、これについては後述する。コイル直線部１１ＳＴも単位コイル片Ｃの直線部ＳＴＲである。
　なお、同図（Ａ）では説明の便宜上接合部１５を破線で示したが、特に冷間圧接の場合には金属の原子結合となるため、接合部１５は外観の目視では認識困難（略視認不可）となる程度に一体的に確実に接合されている。これにより、複数のコイル片Ｃを接着材（固着材、ロウ付けなど）で平面接続したり、溶接などにより接続するような構成と比較して、接合部１５の安定性を圧倒的に高めることができる。
　また、コイル１１の平面視（同図（Ａ））の形状（特に内周側の形状）を略矩形状にすることができるので、例えば、モータのステータに取り付ける場合においてコイル１１の占積率を高めることができる。これにより、当該コイル１１を採用したモータの低抵抗化・高効率化を実現できる。
　更にアルミニウムで構成されたコイル１１は、例えば銅で構成された同形状のコイルと比較してその重量を１／３に、またコストも１／３に低減することができる。
　図３および図４は、バスバー１２の例を示す概要図である。同図（Ａ）はバスバー１２の図１（Ａ）に対応する正面図であり、同図（Ｂ）は図１（Ｃ）に対応する側面図であり、同図（Ｃ）および同図（Ｄ）は斜視図である。また、図４（Ａ）および同図（Ｂ）は、バスバー１２の図１（Ａ）に対応する正面図であり、同図（Ｃ）は斜視図である。
　図１および図３を参照して、バスバー１２は、コイル１１とコイル１１の外部の構成（例えば、他の配線部材（他のバスバー）、他の部品、端子等）とを接続する配線部材であり、導電性の良好な例えば銅などの金属部材により構成され、コイル端部１１Ｅに接続する第１端部１２Ａと、外部の構成と接続する第２端部１２Ｂを有する。第１端部１２Ａには端面１２ＡＳが露出し、第２端部１２Ｂには端面１２ＢＳが露出する。
　バスバー１２の形状はコイル１１の導出側の構成に応じて任意であるが、例えば、同図（Ａ）に示すように、コイル端部１１Ｅに接続する側の第１端部１２Ａの形状がコイル端部１１Ｅと同等の平導体の形状で、第２端部１２Ｂが第１端部１２Ａよりも細い（太い）平導体などの異形状であってもよい。また、第１端部１２Ａから第２端部１２Ｂに至るまで、二次元平面内で１または複数の曲折部１２Ｄを含んで構成されていてもよいし、同図（Ｂ）～同図（Ｄ）に示すように三次元空間内で１または複数の曲折部１２Ｄを含んで構成されてもよく、また、二次元空間内の曲折部１２Ｄと三次元空間内の曲折部１２Ｄとが組合わせて構成されていてもよい。
　更に、同図（Ｃ）および同図（Ｄ）に示すように、第２端部１２Ｂに他の構成との端子（または係合部）２０などが設けられていても良い。同図（Ｃ）ではバスバー１２と端子２０は同じ金属部材（例えば、銅）である場合を例示している。
　また、同図（Ｄ）に示すように、バスバー１２の第２端部１２Ｂに端子２０が設けられる場合、バスバー１２と端子２０は異なる金属部材であってもよい。一例を挙げると、バスバー１２はコイル１１と同じ第一の金属部材１３（例えば、アルミニウム）であり、端子２０は、それとは異なる金属部材（例えば、銅）であってもよい。
　更に、図４（Ａ）に示すように、第１端部１２Ａの形状がコイル端部１１Ｅと同等の平導体の形状で、第２端部１２Ｂが丸線などの異形状であってもよい。また、同図（Ｂ）に示すように、曲線部１２Ｅを含んでもよい。また、同図（Ｃ）に示すように、第１端部１２Ａの他に複数の端部１２Ｂ，１２Ｘが存在するように、複数方向に曲折する（分岐する）構成であってもよく、この場合、第２端部１２Ｂと他の端部１２Ｘの少なくとも何れかに端子２０が接続されてもよい。またこれら（図３および図４の少なくともいずれかを組合わせて構成されていてもよい。
　バスバー１２は、第１端部１２Ａと第２端部１２Ｂとを繋ぐ（その間の）バスバー配線部１２Ｗを含んで構成される。またバスバー配線部１２Ｗは少なくともバスバー直線部１２ＳＴを含む。ここで、本実施形態のバスバー直線部１２ＳＴは、第１端部１２Ａに連続し、押圧（圧接）の工程における押圧方向Ｐに沿う直線領域を有しており、当該直線領域の長さが押圧長さ（圧接量）ＣＰＬよりも長い部位である。また、バスバー配線部１２Ｗはバスバー直線部ＳＴに加えて他のバスバー直線部１２ＳＴ´を有しても良い。
　具体的には、バスバー配線部１２Ｗは、バスバー直線部１２ＳＴのみ（図４（Ａ））、またはバスバー直線部１２ＳＴおよび他のバスバー直線部１２ＳＴ´と少なくとも１つの方向変換部ＴＮを含む形状（図３、図４（Ｂ）、図４（Ｃ））、または図３および図４に示す形状の少なくとも何れかの組合せの形状を有する。
　ここで、方向変換部ＴＮは、帯長手方向の延在方向（電流経路となる方向）を変化させるように曲折（湾曲）した部位である。より詳細には、バスバー配線部１２Ｄが曲折する形状の場合（図３、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）），バスバー配線部１２Ｗは、電流経路において異なる方向に延在する２つの直線部（例えば、第一の方向に延在するバスバー直線部１２ＳＴと、第二の方向に延在する他のバスバー直線部１２ＳＴ´）と、これらの間に配置された方向変換部ＴＮを少なくとも有している（２つの異なる他のバスバー直線部１２ＳＴ´間とこれらの間の方向変換部ＴＮも存在している場合がある）。なお、図４（Ｂ）に示す曲線部１２Ｅは、方向変換部ＴＮの一部である。
　例えば、図４（Ｃ）に示すバスバー１２の場合、側面視において略Ｔ字状となるように、第１端部１２Ａから方向変換部ＴＮを経て第２端部１２Ｂと他の端部１２Ｘが分岐するような構成を有しており、図示の下方向に押圧される。このため第１端部１２Ａには、押圧方向Ｐに沿って、押圧量ＣＰＬより長いバスバー直線部１２ＳＴが設けられている。
　そして、本実施形態では、コイル端部１１Ｅとバスバー１２の第１端部１２Ａとが、直接突き合わされて接合される。詳細には、図１（Ａ）に示すようにコイル端部１１Ｅのコイル直線部１１ＳＴにおける端面ＴＳと、第１端部１２Ａのバスバー直線部１２ＳＴにおける端面１２ＡＳ同士を突き合わせて押圧（例えば、冷間圧接）し、接合部１６を形成する。
　ここで、バスバー１２の端面１２ＡＳは、第１端部１２Ａ（バスバー直線部１２ＳＴ）において、押圧工程における押圧方向Ｐに交差（直交）する方向に切断した場合の切断面と平行な終端の面である。
　つまり、コイル端部１１Ｅとバスバー１２の第１端部１２Ａとの圧接による接合部１６は、接合後のバスバー付きコイル１０における直線部１０ＳＴ（バスバー付きコイル１０の方向変換部ＴＮを除く直線部１０ＳＴ）に形成される。換言すると、接合部１６は、バスバー付きコイル１０における方向変換部ＴＮ（角部）には含まれない位置に存在する（図１（Ａ））。
　バスバー１２の第１端部１２Ａは、その端面１２ＡＳが例えば、コイル端部１１Ｅのコイル片Ｃの形状に合わせた形状（サイズ）に構成される。
　具体的には、第１端部１２Ａ（バスバー直線部１２ＳＴ）の端面１２ＡＳは、コイル端部１１Ｅのコイル直線部１１ＳＴにおける端面ＴＳの形状（この例では平角形状）と略一致するように、矩形状で同等のサイズ（略一致する矩形状）に構成される。一方、第２端部１２Ｂ（の端面１２ＢＳ）の形状は接続する配線等の形状に応じて任意に選択される。
　図１において、説明の便宜上、接合部１６を点線で明示しているが、冷間圧接の場合、接合部１６はコイル端部１１Ｅの端面ＴＳとバスバー１２の端面１２ＡＳの位置が外観の目視では認識困難（略視認不可）となる程度に一体的に確実に接合されている。
　本実施形態の例のように、コイル１１（第一の金属部材１３）が例えばアルミニウムであり、バスバー１２（第二の金属部材１４）が例えば銅である場合、アルミニウムは酸化膜がつきやすく変形もし易いため、はんだ(ロウ付け)による接合や一般的な溶接では、クリープ変形が生じたり、十分な接合強度が得られないなど、特に大電流領域での使用において問題があった。あるいは、溶接でも十分な接合強度を得るためには特殊な方法や装置が必要となるなど、容易には行うことができなかった。このため、従来では両者の接合はねじ止めなどで行われる場合が多かった。
　しかしながら、ねじ止めによる接合の場合には、接合部１６の構成が複雑化、大型化するためコイル１１の抵抗の低減には限界があり、また部品点数が増加するなどの問題があった。
　本実施形態によれば、バスバー１２とコイル１１を直接圧接するため、接着材（固着材、ロウ付けなど）で接続したり、溶接あるいはねじ止めなどにより接続するような構成と比較して、接合部１６の安定性を圧倒的に高め、十分な接続強度を得ることができる。
　また、コイル１１とバスバー１２を一体的（連続的且つ滑らかに）に接続できるため、溶接や接着あるいはねじ止めなどで両者を接合する場合と比較して接合部１６の構造の複雑化を回避でき（接合部１６を必要最小限の構成にすることができ）、接合部１６における抵抗の増加を抑制できる。
　なお、図３（Ｄ）、図４（Ｃ）などに示した、アルミニウムのバスバー１２と銅の端子２０の接合部２１も、本実施形態で説明したコイル１１とバスバー１２の接合部１６と同様に圧接（冷間圧接）で構成される。つまり、バスバー１２の第２端部１Ｂの端面と端子２０のバスバー１２側の端面とを突き合わせて（冷間）圧接して両者が接合される。
　このように本実施形態のバスバー付きコイル１０によれば、コイル１１を例えば軽量な第一の金属部材１３（例えばアルミニウムなど）で構成し、バスバー１２は導電性の良好な第二の金属部材１４（例えば銅など）で構成することができる。従って、コイル１１を例えば、銅などで製造する場合と比較して、コストを１／３に、重量も１／３にすることができる。また、コイル１１とバスバー１２とが異素材であっても十分な接合強度を得ることができる。従って、大電流領域での使用も可能であり、当該コイルをモータなどに採用した場合には、軽量かつ安価でさらに高効率化を図ることができる。
　さらに、コイル１１とバスバー１２をユニット化できるため、例えばステータ（モータ）の製造工程において、ステータコアに本実施形態のバスバー付きコイル１０を装着すれば、コイルとバスバーの接続工程が不要となる。つまり、コイルをステータに取り付ける際の装置（コイルとバスバーの接続装置）が不要となり、ステータの製造装置の小型化とステータの製造工程の簡素化が実現できる。なお、この点については、第一の金属部材１３と第二の金属部材１４が異素材の場合に限らず、同素材（例えば、銅など）であっても同様の効果を奏する。
　なお、このバスバー付きコイル１０は、バスバー１２が露出した状態でコイル１１が樹脂にて皮膜される。
　＜バスバー付きコイルの製造方法＞
　図５から図８を参照して、本実施形態のバスバー付きコイル１０の製造方法について説明する。図５はコイル１１の螺旋軸方向から見たコイル片Ｃの正面概要図である。図６はコイル１１とバスバー１２の接続の状態を示す図であり、同図（Ａ）～同図（Ｃ）がコイル１１の螺旋軸方向から見たコイル片Ｃとバスバー１２の正面概要図であり、同図（Ｄ）は同図（Ａ）の、同図（Ｅ）は同図（Ｂ）の、同図（Ｆ）および同図（Ｇ）は同図（Ｃ）のそれぞれ図示左方向から見た側面図である。また、図７はコイル１１の螺旋軸方向から見たコイル片Ｃおよびバスバー１２の正面概要図であり、図８は、複数のコイル片Ｃの接続の状態を説明するための図であり、複数のコイル片Ｃが接合された状態を正面図として展開した概要図である。ここでは一例として図２（Ｅ）に示すようなＵ字形状の複数のコイル片を順次圧接してコイル１１を形成する方法について説明する。なお、以下の説明において接合前のコイル片を単位コイル片Ｃといい、接合済みのコイル片を接合コイル片ＣＣという。
　また、以下の説明において、複数のコイル片（平導体）Ｃを連続（接続）させた螺旋構造体であって、コイル（完成状態の螺旋構造体５０）１１として完成する以前の螺旋構造体（コイル片Ｃを引き続き接続する予定の螺旋構造体）もコイル片Ｃに含まれるものとする。つまり、以下の説明において、コイル片Ｃには、直線状、または帯長手方向において一または複数の方向変換部ＴＮを有する最小単位のコイル片（接続前のコイル片）と、該最小単位のコイル片を複数接続し、コイル１１（完成予定の螺旋構造体５０）の１周分領域ＣＲより長い螺旋構造が形成されたコイル片とが含まれる。また、説明の便宜上、これらの区別が必要な場合には、最小単位のコイル片を単位コイル片Ｃ０（Ｃ０１、Ｃ０２、Ｃ０３・・・Ｃ０Ｎ）といい、単位コイル片Ｃ０を複数接続したものであってコイル１１（完成予定の螺旋構造体５０）となる以前のコイル片の接合体を接合コイル片ＣＣ（ＣＣ１，ＣＣ２…、ＣＣＮ）といい、完成予定（完成状態）の螺旋構造体５０をコイル１１、という。
　まず、図４（Ａ）に示すように螺旋構造体５０の１周目の１周分領域ＣＲ１を形成するために２つのＵ字状の単位コイル片Ｃ０１，Ｃ０２を準備する。この例では、コイル端部１１Ｅ（始端部１１ＥＳ）を含む単位コイル片Ｃ０１は２つの長辺領域の長さが非対称なＵ字状を呈しており（同図（Ａ）上図）、他の単位コイル片Ｃ０２は２つの長辺領域の長さが対称なＵ字状を呈している（同図（Ａ）下図）。
　２つのＵ字状の単位コイル片Ｃ０１，Ｃ０２は、それぞれの帯長手方向（螺旋進行方向）の一方側の端面ＴＳ１２，ＴＳ２１同士を当接させた状態（圧接前の状態）で仮想的な螺旋構造体の１周分領域（以下、仮想１周分領域ＣＲ´）を形成可能である（同図（Ｂ））。
　そして、不図示の接合装置(圧接装置)によって、単位コイル片Ｃ０１，Ｃ０２を保持し、単位コイル片Ｃ０１の一方の端面ＴＳ１２と、単位コイル片Ｃ０２の一方の端面ＴＳ２１同士を突き合わせ、押圧（冷間圧接）して接合コイル片ＣＣ１を形成する。このとき、接合装置は例えば、単位コイル片Ｃ０１と単位コイル片Ｃ０２のそれぞれの直線部分において端面ＴＳ１２，ＴＳ２１同士を押圧し、直線部分の長さを短縮することで、接合コイル片ＣＣ１の１周分領域（接合１周分領域）の長さをコイル１１の１周分領域ＣＲの長さに一致させる（同図（Ｃ））。
　単位コイル片Ｃ０１，Ｃ０２を突き合わせて押圧すると接合部１５が形成されるとともに、当該接合部１５には押し出しによってコイル片Ｃの幅広面ＷＳに対して垂直方向に突出するバリ（不図示）が生じる。従って、接合部１５の形成後には、そのバリを切断や切削により除去する。なお、既述のとおり接合部１５は実際には視認困難（不能）であるが説明の便宜上実線で示している（以下同様）。
　引き続き、例えば、単位コイル片Ｃ０２と同形状の単位コイル片Ｃ０３を準備し（同図（Ｄ））、接合コイル片ＣＣ１（例えば、単位コイル片Ｃ０２）の他方の端面ＴＳ２２と、単位コイル片Ｃ０３の一方の端面ＴＳ３１とを同様に冷間圧接し、接合コイル片ＣＣ２を形成する（同図（Ｅ））。なお、同図（Ｄ）、同図（Ｅ）以降の図では単位コイル片Ｃ０１（接合済みの単位コイル片Ｃ，接合コイル片ＣＣ）の図示は省略している。また、圧接後に接合部１５のバリを除去する。
　以降必要に応じて圧接とバリの除去を所定の巻き数Ｎ分繰り返すことにより、Ｎターンの１周分領域ＣＲを有する螺旋構造のコイル１１が形成される（図８（Ａ））。なお、図７に示すように、最終の単位コイル片Ｃ０Ｎ（コイル端部１１Ｅ（終端部１１ＥＥ）を含む単位コイル片Ｃ０Ｎ）も、最初の単位コイル片Ｃ０１と同様、２つの長辺領域の長さが非対称なＵ字状を呈している。
　次に、図６（Ａ）、同図（Ｄ）に示すように、接合装置によってコイル１１の始端部１１ＥＳ側とバスバー１２を保持し、同図（Ｂ）、同図（Ｅ）に示すように、コイル片Ｃ同士の圧接の場合と同様に、始端部１１ＥＳ（端面ＴＳ１１）とバスバー１２の第１端部１２Ａの端面１２ＡＳ同士を突き合わせる。既に述べているように、コイル１１（コイル端部１１Ｅ）は、押圧方向Ｐ（同図（Ａ）、同図（Ｂ）、同図（Ｄ），同図（Ｅ）に白抜き矢印で示す）に沿う直線領域であってその長さが押圧長さ（圧接量）ＣＰＬよりも長いコイル直線部１１ＳＴを有している。また、バスバー１２は、押圧方向Ｐに沿う直線領域であってその長さが押圧長さ（圧接量）ＣＰＬよりも長いバスバー直線部１２ＳＴを有している。つまり、コイル端部１１Ｅ（始端部１１ＥＳ）のコイル直線部１１ＳＴにおける端面ＴＳ１１と、第１端部１２Ａのバスバー直線部１２ＳＴにおける端面１２ＡＳ同士を突き合わせ当接させる。
　そして、同図（Ｃ）、同図（Ｆ）に示すように、両者を付き合わせた状態でコイル直線部１１ＳＴとバスバー直線部１２ＳＴをそれぞれ所定の圧接量（押圧長さ）ＣＰＬ分、コイル直線部１１ＳＴとバスバー直線部１２ＳＴの直線の延在方向に沿って互いに押し込み、（冷間）圧接する。
　つまり、接合前の単位コイル片Ｃ０１は、バスバー１２と接合される領域の押圧方向Ｐに沿う長さ（長辺領域の長さ）１１ＬＳが、バスバー１２と接合後の（完成状態の）押圧方向Ｐに沿う長さ（長辺領域の長さ）１１ＬＥより圧接量ＣＰＬ分長くなるように設定されている。同様に、接合前のバスバー１２は、その押圧方向Ｐに沿う長さ１２ＬＳが、コイル１１と接合後の（完成状態の）の押圧方向Ｐに沿う長さ１２ＬＥより圧接量ＣＰＬ分長くなるように設定されている（同図（Ｂ），同図（Ｅ）、同図（Ｃ）および同図（Ｆ））。
　このため、既述のとおり、バスバー１２のバスバー直線部１２ＳＴは、圧接量ＣＰＬよりも長い直線領域を有するように、設定されている。
　このように、コイル直線部１１ＳＴにおける端面ＴＳ１１と、バスバー直線部１２ＳＴにおける端面１２ＡＳ同士を突き合わせ押圧し、互いに圧接量ＣＰＬの分、短縮させて、コイル１１とバスバー１２の接合部１６を形成する。従って、コイル１１とバスバー１２の接合部１６も、バスバー付きコイル１０の直線部１０ＳＴ（方向変換部ＴＮ（角部；同図にドットのハッチングで示す）を除く領域）に形成される。換言すると、接合部１６は、バスバー付きコイル１０の方向変換部ＴＮ（角部）には含まれない。
　また当該接合部１６には押し出しによってコイル片Ｃの幅広面ＷＳに対して垂直方向に突出するバリ６０が生じる。従って、接合部１６の形成後には、そのバリ６０を切断や切削などにより除去する（同図（Ｇ））。なお、既述のとおり接合部１６は実際には視認困難（不能）であるが説明の便宜上実線で示している（以下同様）。
　また、図７に示すように、接合装置によって同様に、コイル１１の終端部１１ＥＥ側と他のバスバー１２を保持し（同図（Ａ））、終端部１１ＥＥ（端面ＴＳＮ２）とバスバー１２の第１端部１２Ａの端面１２ＡＳ同士を突き合わせる。より詳細には、コイル端部１１Ｅ（終端部１１ＥＥ）のコイル直線部１１ＳＴにおける端面ＴＳＮ２と、第１端部１２Ａのバスバー直線部１２ＳＴにおける端面１２ＡＳ同士を突き合わせ当接させる（同図（Ｂ））。
　そして、同図（Ｃ）に示すように、両者を付き合わせた状態でコイル直線部１１ＳＴとバスバー直線部１２ＳＴをそれぞれ所定の圧接量（押圧長さ）ＣＰＬ分、押圧方向Ｐ（白抜き矢印で示す）に沿って互いに押し込み、（冷間）圧接する。これによりコイル１１とバスバー１２の接合部１６を形成し、圧接後に接合部１６のバリ６０を除去する。このようにして、コイル１１の始端部１１ＥＳと終端部１１ＥＥとにそれぞれバスバー１２が接続されたバスバー付きコイル１０が得られる（図８（Ｂ））。
　なお、コイル１１の終端部１１ＥＥとなる単位コイル片Ｃ０Ｎのバスバー１２と接続する長辺領域の接続前の長さ１１ＬＳとバスバー１２の接続前の長さ１２ＬＳ、押圧量ＣＰＬおよび接続後のそれぞれの長さ１１ＬＥ、１２ＬＥの設定については、図６で説明したコイル１１の始端部１１ＥＳ側と同様であるので説明は省略する。
　なお、ここではバスバー１２は完成したコイル１１に接続する場合を説明したが、図８（Ｃ）～同図（Ｅ）に示すように始端部１１ＥＳとなる単位コイル片Ｃ０１および終端部１１ＥＥとなる単位コイル片Ｃ０Ｎにそれぞれ予めバスバー１２を圧接しておき、バスバー１２が接続された単位コイル片Ｃ０１、Ｃ０Ｎを用いて、上述の方法によりコイル１１を製造してもよい。具体的には、まずバスバー１２の第１端部１２Ａのバスバー直線部１２ＳＴにおける端面１２ＡＳと１つめの単位コイル片Ｃ０１の一方のコイル直線部１１ＳＴにおける端面ＴＳ１１とを圧接して接合コイル片ＣＣ１を形成し、圧接後に接合部１６のバリを除去する。また、他のバスバー１２の第１端部１２Ａのバスバー直線部１２ＳＴにける端面１２ＡＳと最後となる単位コイル片Ｃ０Ｎの一方のコイル直線部１１ＳＴにおける端面ＴＳＮ２と圧接して接合コイル片ＣＣＮを形成し、圧接後に接合部１６のバリを除去する（図６（Ｃ））。
　そして、接合コイル片ＣＣ１の他方の端部（単位コイル片０１の他方の端部）ＴＳ１２に次の単位コイル片Ｃ０２の一方の端面ＴＳ２１を接続し、圧接後に接合部１５のバリを除去する。その後順次単位コイル片Ｃを接続し（図６（Ｄ））、最後に接合コイル片ＣＣＮを圧接し、バリを除去してバスバー付きコイル１０を形成してもよい（図６（Ｅ））。
　なお、バスバー１２は、予め図３に示すような所定の形状に加工（例えば、曲げ加工など）された完成形状のものを接続してもよいし、、コイル１１に接合した後、所定の形状に加工されるものであってもよい。具体的には、完成形状よりも長い（大きい）バスバー片をコイル１１（またはコイル片Ｃ）に圧接した後、切断、打ち抜き、切除などによってバスバー片を所望の（完成形状として予定される）形状に加工してもよい。
　なお、コイル１１とバスバー１２とを圧接した後、バスバー１２部分を露出させた状態で、コイル１１を樹脂にて皮膜する。
　以上、本実施形態のコイル１１は複数のコイル片Ｃを圧接して螺旋構造を形成したエッジワイズコイルを例に説明したが、これに限らず、長手方向に交差（直交）する断面形状が略円形の丸線状のコイル片（導体）Ｃを複数準備し、これらの帯長手方向両端の端面同士を圧接して螺旋構造を形成したコイル１１であってもよい。また、連続する長尺の平導体や丸線導体を所望の巻き数で巻回してなるコイル１１であってもよいし、一部は複数の平導体（丸線導体）の端面同士を突き合わせ圧接して構成され、一部は巻回してなるコイル１１であってもよい。
　また、上記の例では、コイル１１がアルミニウムで、バスバー１２が銅である場合を説明したが、コイル１１およびバスバー１２の金属部材は、非鉄金属系材料など冷間圧接できる金属部材であればよい。具体的には、第一の金属部材１３と第二の金属部材１４はそれぞれ、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅ニッケル合金、真鍮、亜鉛、銀、銀合金、ニッケル、金、その他合金等の金属部材であってもよく、錫メッキ、銀メッキ、ニッケルメッキを含む部材であってもよい。また、コイル１１（第一の金属部材１３）とバスバー１２（第二の金属部材１４）は同種（同じ）金属部材であってもよい。
　また、本実施形態のバスバー付きコイル１０に、第一の金属部材１３および第二の金属部材１４のいずれとも異なる第三の金属部材が含まれていてもよく、その場合、第三の金属部材はその端部の端面を、コイル１１の端面および／またはバスバー１２の端面に突き合わせて（冷間）圧接されたものであってもよい。
　また、方向変換部ＴＮは、平面視において略正方形状に限らず、所定の曲率の湾曲形状であってもよい。
　尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
　本発明は、ステータ及びモータに適用することができる。
１０　　コイル接合体（バスバー付きコイル）
１０ＳＴ　　直線部
１１　　コイル
１１Ｅ　　コイル端部
１１ＳＴ　　コイル直線部
１２Ａ　　第１端部
１２Ｂ　　第２端部
１２Ｄ　　曲折部
１２Ｄ　　バスバー配線部
１２Ｅ　　曲線部
１２ＳＴ　　バスバー直線部
１２Ｗ　　バスバー配線部
１５　　接合部
１６　　接合部
２０　　端子
２１　　接合部
５０　　螺旋構造体
６０　　バリ

Claims (12)

  1. 　巻回される第一の金属部材からなるコイルと、
    　前記コイルの巻回の端部に接続する第二の金属部材からなるバスバーを備え、
    　前記端部と前記バスバーとの接合部は端面同士を突合せた圧接により構成される、
    ことを特徴とするコイル接合体。
  2. 　前記第一の金属部材と前記第二の金属部材は同種の金属部材である、
    ことを特徴とする請求項１に記載のコイル接合体。
  3. 　前記第一の金属部材と前記第二の金属部材は異種の金属部材である、
    ことを特徴とする請求項１に記載のコイル接合体。
  4. 　前記コイルは、帯状の複数の平導体を連続して接合することにより螺旋構造体を構成したものであり、
    　前記複数の平導体の接合部は、該複数の平導体の螺旋進行方向の端面同士を突合せた圧接により構成される、
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のコイル接合体。
  5. 　前記コイルは、巻回の角部が略直角に構成されたエッジワイズコイルである、
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のコイル接合体。
  6. 　前記コイルは樹脂で覆われる、
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のコイル接合体。
  7. 　巻回される第一の金属部材からなるコイルと、第二の金属部材からなるバスバーを準備する工程と、
    　前記コイルの端部と前記バスバーの端部の端面同士を突合せて圧接し、接合部を形成する工程とを有する、
    ことを特徴とするコイル接合体の製造方法。
  8. 　前記第一の金属部材と前記第二の金属部材は同種の金属部材である、
    ことを特徴とする請求項７に記載のコイル接合体の製造方法。
  9. 　前記第一の金属部材と前記第二の金属部材は異種の金属部材である、
    ことを特徴とする請求項７に記載のコイル接合体の製造方法。
  10. 　連続させると螺旋構造体となり得る帯状の平導体を複数用意し、複数の前記平導体の螺旋進行方向の端面同士を突き合わせて圧接し、前記コイルを形成する工程を有する、
    ことを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載のコイル接合体の製造方法。
  11. 　前記コイルは、エッジワイズコイルであり、巻回の角部が略直角に形成される、
    ことを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載のコイル接合体の製造方法。
  12. 　前記コイルを樹脂で被覆する工程を有する、
    ことを特徴とする請求項７乃至請求項１１のいずれかに記載のコイル接合体の製造方法。
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