(57)【要約】【課題】この発明は、巻線の絶縁品質が向上された回転電機を得る。【解決手段】複数の単位コイルのそれぞれは、コイルスロット部およびコイル斜辺部の断面が矩形であり、上記コイルスロット部の断面における周方向厚みと径方向厚みが、長さ方向の全域で一定であり、上記コイル斜辺部の断面における周方向厚みと径方向厚みが、それぞれ、上記コイルスロット部の断面における周方向厚みと径方向厚み以下であり、上記コイル斜辺部の断面における角部の曲率半径が、上記コイルスロット部の断面における角部の曲率半径より大きい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットが周方向に複数配列された環状の固定子鉄心と、上記スロットに挿入されるコイルスロット部、上記コイルスロット部から上記スロットの外側に突出して、周方向に傾斜されたコイル斜辺部および上記コイル斜辺部から軸方向に延びるコイル先端部を有する複数の単位コイルと、を有する固定子を備え、
上記コイルスロット部は、上記スロットのそれぞれに、径方向に１列に並んで複数本ずつ収納され、
上記複数の単位コイルのそれぞれは、上記コイル先端部を接続対象の単位コイルのコイル先端部に接合されて、互いに接続されている回転電機において、
上記複数の単位コイルのそれぞれは、上記コイルスロット部および上記コイル斜辺部の断面が矩形であり、
上記コイルスロット部の断面における周方向厚みと径方向厚みが、長さ方向の全域で一定であり、
上記コイル斜辺部の断面における周方向厚みと径方向厚みが、それぞれ、上記コイルスロット部の断面における周方向厚みと径方向厚み以下であり、
上記コイル斜辺部の断面における角部の曲率半径が、上記コイルスロット部の断面における角部の曲率半径より大きい回転電機。
【請求項２】
上記複数の単位コイルのそれぞれにおいて、
上記コイル斜辺部の断面における周方向厚みと径方向厚みが、長さ方向の全域で一定であり、
上記コイル斜辺部の断面における周方向厚みと径方向厚みが、それぞれ、上記コイルスロット部の断面における周方向厚みと径方向厚みに等しく、
上記コイル斜辺部の断面における角部の曲率半径が、上記コイルスロット部から上記コイル先端部に向かって漸次大きくなっている請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
上記複数の単位コイルのそれぞれにおいて、
上記コイル斜辺部の断面における周方向厚みと径方向厚みが、長さ方向の全域で一定であり、
上記コイル斜辺部の断面における周方向厚みと径方向厚みが、それぞれ、上記コイルスロット部の断面における周方向厚みと径方向厚みに等しく、
上記コイル斜辺部の断面における角部の曲率半径が、上記コイルスロット部から第１地点に向かって漸次大きくなる第１区間と、上記第１地点から上記コイル先端部に向かって一定である第２区間と、を有する請求項１記載の回転電機。
【請求項４】
上記複数の単位コイルのそれぞれにおいて、
上記コイル斜辺部の断面における周方向厚みと径方向厚みが、それぞれ、上記コイルスロット部から上記コイル先端部に向かって漸次小さくなり、
上記コイル斜辺部の断面における角部の曲率半径が、上記コイルスロット部から上記コイル先端部に向かって漸次大きくなっている請求項１記載の回転電機。
【請求項５】
上記複数の単位コイルのそれぞれは、１つの上記スロットに挿入されるＩ型の単位コイルである請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項６】
上記複数の単位コイルのそれぞれは、周方向に離間する２つの上記スロットに挿入されるＵ型の単位コイルである請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動機、発電機などの回転電機に関し、特に、固定子の固定子巻線に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転電機では、断面矩形のセグメントコイルを軸方向から固定子鉄心のスロットに挿入し、セグメントコイルの固定子鉄心の端面から軸方向に突出したリード部分を周方向に曲げた後、リード部分の先端部同士を接続して、セグメントコイルを作製していた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５５８５６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の回転電機では、断面矩形のセグメントコイルを用いている。スロット断面積に対する導体断面積の占有率を大きくするためには、セグメントコイルの角部の曲率半径を小さくする必要があった。しかしながら、セグメントコイルの角部の曲率半径を小さくした場合には、固定子鉄心の端面から軸方向に突出したリード部分を周方向に曲げる際、隣り合うリード部分同士が互いに角部で接触する。これにより、リード部分の絶縁被膜が損傷し、さらにはリード部分同士が短絡し、セグメントコイルの絶縁品質が低下するという問題があった。
【０００５】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、巻線の絶縁品質が向上された回転電機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明による回転電機は、スロットが周方向に複数配列された環状の固定子鉄心と、上記スロットに挿入されるコイルスロット部、上記コイルスロット部から上記スロットの外側に突出して、周方向に傾斜されたコイル斜辺部および上記コイル斜辺部から軸方向に延びるコイル先端部を有する複数の単位コイルと、を有する固定子を備える。上記コイルスロット部は、上記スロットのそれぞれに、径方向に１列に並んで複数本ずつ収納され、上記複数の単位コイルのそれぞれは、上記コイル先端部を接続対象の単位コイルのコイル先端部に接合されて、互いに接続されている。上記複数の単位コイルのそれぞれは、上記コイルスロット部および上記コイル斜辺部の断面が矩形であり、上記コイルスロット部の断面における周方向厚みと径方向厚みが、長さ方向の全域で一定であり、上記コイル斜辺部の断面における周方向厚みと径方向厚みが、それぞれ、上記コイルスロット部の断面における周方向厚みと径方向厚み以下であり、上記コイル斜辺部の断面における角部の曲率半径が、上記コイルスロット部の断面における角部の曲率半径より大きい。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、コイル斜辺部同士の接触による絶縁被膜の損傷が抑制され、巻線の絶縁品質が向上された回転電機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機を示す縦断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る固定子を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る固定子の要部断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る固定子巻線を構成する単位コイルを示す正面図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る固定子を示す斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る固定子における１つのスロットに収納されている４本の単位コイルの曲げ工程後の状態を示す斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る固定子における１つのスロットに収納されている４本の単位コイルの曲げ工程を説明する端面図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る固定子巻線のコイルエンド周りを径方向外方から見た図である。
【図９】比較例の単位コイルのコイルスロット部の断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る単位コイルの曲げ加工後の状態を示す正面図である。
【図１１】この発明の実施の形態１に係る単位コイルの曲げ加工前の状態を示す正面図である。
【図１２Ａ】図１０および図１１に示される単位コイルのＡ部断面図である。
【図１２Ｂ】図１０および図１１に示される単位コイルのＢ部断面図である。
【図１２Ｃ】図１０および図１１に示される単位コイルのＣ部断面図である。
【図１３Ａ】単位コイルが傾きなしでスロットに挿入される状態を示す要部断面図である。
【図１３Ｂ】単位コイルが傾きありでスロットに挿入される状態を示す要部断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態１に係る単位コイルを作製するためのコイルを示す平面図である。
【図１５】この発明の実施の形態１に係る単位コイルを製造するための金型を示す斜視図である。
【図１６】この発明の実施の形態１に係る金型によるコイルの圧縮つぶし加工方法を説明する横断面図である。
【図１７】この発明の実施の形態１に係る金型によるコイルの圧縮つぶし加工状態を示す縦断面図である。
【図１８Ａ】図１７のＣ−Ｃ断面におけるコイルの圧縮つぶし状態を説明する断面図である。
【図１８Ｂ】図１７のＡ−Ａ断面におけるコイルの圧縮つぶし状態を説明する断面図である。
【図１９】この発明の実施の形態２に係る単位コイルの曲げ加工後の状態を示す正面図である。
【図２０】この発明の実施の形態２に係る単位コイルの曲げ加工前の状態を示す正面図である。
【図２１Ａ】図１９および図２０に示される単位コイルのＡ部断面図である。
【図２１Ｂ】図１９および図２０に示される単位コイルのＢ部断面図である。
【図２１Ｃ】図１９および図２０に示される単位コイルのＣ部断面図である。
【図２２】この発明の実施の形態２に係る金型によるコイルの圧縮つぶし加工状態を示す縦断面図である。
【図２３】この発明の実施の形態３に係る単位コイルの曲げ加工後の状態を示す正面図である。
【図２４】この発明の実施の形態３に係る単位コイルの曲げ加工前の状態を示す正面図である。
【図２５Ａ】図２３および図２４に示される単位コイルのＡ部断面図である。
【図２５Ｂ】図２３および図２４に示される単位コイルのＢ部断面図である。
【図２５Ｃ】図２３および図２４に示される単位コイルのＣ部断面図である。
【図２６】この発明の実施の形態３に係る金型によるコイルの圧縮つぶし加工状態を示す縦断面図である。
【図２７Ａ】図２６のＣ−Ｃ断面におけるコイルの圧縮つぶし状態を説明する断面図である。
【図２７Ｂ】図２６のＡ−Ａ断面におけるコイルの圧縮つぶし状態を説明する断面図である。
【図２８】この発明の実施の形態４に係る単位コイルを固定子鉄心に装着する方法を説明する図である。
【図２９】この発明の実施の形態４に係る単位コイルの曲げ工程を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る制御装置一体型回転電機を示す縦断面図である。なお、縦断面図とは、シャフトの軸心を含む断面を示す断面図である。
【００１０】
図１において、制御装置一体型回転電機１００は、回転電機１１０と制御装置１２０とが一体となった構造となっている。
【００１１】
回転電機１１０は、それぞれ、略椀形状の金属製のフロントブラケット４とリヤブラケット５とからなるハウジング６と、このハウジング６に軸受７，８を介して回転可能に支持されたシャフト９と、このシャフト９に固定されてハウジング６内に配設された回転子２と、ハウジング６のフロント側に突出するシャフト９の端部に固着されたプーリ１０と、回転子２を囲繞するようにハウジング６に固定された固定子３と、ハウジング６のリヤ側に突出するシャフト９の端部に固定され、回転子２に電流を供給する一対のスリップリング１１と、一対のスリップリング１１の外周側に配設されたブラシホルダ１２ａ内に、各スリップリング１１に摺動するように収納された一対のブラシ１２と、を備えている。
【００１２】
制御装置１２０は、リヤブラケット５のセンサ固定部５ａにシャフト９と同軸に配置され、回転子２の磁極位置を検出するレゾルバ１３と、リヤブラケット５のリヤ側に配置された樹脂製の基板収納ケース１４に保持され、放熱フィン１５ａを有するヒートシンク１５と、ヒートシンク１５に取り付けられ、固定子巻線３１に交流電力を供給するパワーモジュール１６と、ヒートシンク１５に取り付けられ、界磁巻線２ａに直流電流を供給する界磁モジュール１７と、基板収納ケース１４内に収納され、パワーモジュール１６および界磁モジュール１７の動作を制御する制御基板１８と、ブラシホルダ１２ａ、制御基板１８などを覆うカバー１９と、を備える。
【００１３】
つぎに、固定子３の構成について図を参照しつつ説明する。図２は、この発明の実施の形態１に係る固定子を示す斜視図、図３は、この発明の実施の形態１に係る固定子の要部断面図、図４は、この発明の実施の形態１に係る固定子巻線を構成する単位コイルを示す正面図、図５は、この発明の実施の形態１に係る固定子を示す斜視図、図６は、この発明の実施の形態１に係る固定子における１つのスロットに収納されている４本の単位コイルの曲げ工程後の状態を示す斜視図、図７は、この発明の実施の形態１に係る固定子における１つのスロットに収納されている４本の単位コイルの曲げ工程を説明する端面図、図８は、この発明の実施の形態１に係る固定子巻線のコイルエンド周りを径方向外方から見た図である。なお、図２および図８は、固定子鉄心に装着された単位コイルの接合前の状態を示している。図５は、固定子鉄心に装着された単位コイルに曲げ加工が施される前の状態を示している。
【００１４】
固定子３は、図２および図３に示されるように、円環状の固定子鉄心３２と、固定子鉄心３２に装着された固定子巻線３１と、を備える。固定子鉄心３２は、円環状のコアバック３２０と、コアバック３２０の内周面から径方向内方に突出して、周方向に等角ピッチで配列された複数本のティース３２１と、を備える。周方向に隣り合うティース３２１間に形成される空間がスロット３２２となる。各スロット３２２には、４本の単位コイル３１１が径方向に１列に並んで収納されている。さらに、各スロット３２２には、絶縁紙３３が配置され、固定子巻線３１と固定子鉄心３２との間の絶縁が確保されている。ここで、便宜的に、スロット３２２に収納されている４本の単位コイル３１１を、内径側から外径側に向かって、単位コイル３１１１、単位コイル３１１２、単位コイル３１１３、単位コイル３１１４とする。
【００１５】
単位コイル３１１は、絶縁被膜が被覆された銅、アルミなどの導体により構成されている。単位コイル３１１は、図４に示されるように、スロット３２２に収納される、直線状のコイルスロット部３１１ａと、コイルスロット部３１１ａの両端部からコイルスロット部３１１ａに対して周方向へ斜めに延びるコイル斜辺部３１１ｂと、各コイル斜辺部３１１ｂの端部からコイルスロット部３１１ａと平行に延びるコイル先端部３１１ｄと、を有する。コイル先端部３１１ｄは、他の単位コイル３１１のコイル先端部３１１ｄと接続されるため、絶縁被膜が除去されている。
【００１６】
スロット３２２に収納される前の単位コイル３１１は、Ｉ型の単位コイルであり、コイル斜辺部３１１ｂとコイル先端部３１１ｄとが、図４中、破線部Ｘで示されるように、コイルスロット部３１１ａと一直線となっている。そして、直線状の単位コイル３１１が、図５に示されるように、各スロット３２２に径方向に１列に並んで４本ずつ挿入される。スロット３２２に収納された各単位コイル３１１においては、破線部Ｘに相当する部分３１１ｃが、スロット３２２から軸方向外方に突出している。
【００１７】
ついで、曲げ工程がスロット３２２から突出している部分３１１ｃに施される、曲げ工程では、治具（図示せず）でスロット３２２から突出している部分３１１ｃの先端部を把持し、部分３１１ｃの先端部の長さ方向を軸方向に維持して、治具を周方向に移動する。このとき、治具は、コイルスロット部３１１ａと部分３１１ｃとの連結部を中心として円弧状に移動する。これにより、コイル斜辺部３１１ｂが形成される。治具が把持していた部分３１１ｃの先端部がコイル先端部３１１ｄとなる。図２は、単位コイル３１１の部分３１１ｃに曲げ工程が施された固定子３を示している。そこで、接続対象のコイル先端部３１１ｄ同士を接続することで、固定子３が作製される。なお、単位コイル３１１のコイル斜辺部３１１ｂおよびコイル先端部３１１ｄが固定子鉄心３２のスロット３２２から軸方向外方に突出し、固定子巻線３１のコイルエンドを構成する。
【００１８】
曲げ工程では、単位コイル３１１１，３１１３の部分３１１ｃは、図７中、右方向に曲げられる。一方、単位コイル３１１２，３１１４の部分３１１ｃは、図７中、左方向に曲げられる。このように、１つのスロット３２２内に径方向に１列に収納されている４本の単位コイル３１１においては、図６および図７に示されるように、径方向に隣り合う単位コイル３１１の部分３１１ｃの周方向の曲げ方向が逆方向となっている。これにより、図８に示されるように、最外周の単位コイル３１１４のコイル斜辺部３１１４ｂは、径方向外方から見て、異なる３つのスロット３２２から突出する単位コイル３１１３のコイル斜辺部３１１３ｂと交差する。つまり、一つのコイル斜辺部は、その内周側、又は外周側に位置する他のコイル斜辺部と交差する。なお、図８中、斜辺部Ｙがコイル斜辺部の交差領域である。
【００１９】
つぎに、単位コイル３１１の特徴構成について説明する。図９は、比較例の単位コイルのコイルスロット部の断面図、図１０は、この発明の実施の形態１に係る単位コイルの曲げ加工後の状態を示す正面図、図１１は、この発明の実施の形態１に係る単位コイルの曲げ加工前の状態を示す正面図、図１２Ａは、図１０および図１１に示される単位コイルのＡ部断面図、図１２Ｂは、図１０および図１１に示される単位コイルのＢ部断面図、図１２Ｃは、図１０および図１１に示される単位コイルのＣ部断面図である。なお、単位コイルのＤ部の断面形状は、Ｃ部の断面形状と同じである。
【００２０】
比較例の単位コイルは、断面形状が一定の断面矩形に作製されている。比較例の単位コイルのコイルスロット部は、図９に示されるように、周方向厚みＷ、径方向厚みＨ、および角部の曲率半径Ｒの矩形断面に形成されている。つまり、コイルスロット部の断面は、径方向に離間して周方向に延びる一対の直線部Ｗ１と、周方向に離間して径方向に延びる一対の直線部Ｈ１と、直線部Ｗ１と直線部Ｈ１とを繋ぐ曲率半径Ｒの４つの円弧部とから構成される。ここで、直線部Ｗ１と直線部Ｈ１との交点と、円弧部の直線部Ｗ１側の開始点との幅をＳとし、直線部Ｗ１と直線部Ｈ１との交点と、円弧部の直線部Ｈ１側の開始点との幅をＴとする。
【００２１】
比較例の単位コイルにおいては、角部である円弧部の曲率半径Ｒを小さくし、幅Ｓ，Ｔを小さくすることにより、導体断面積を大きくすることができる。これにより、スロット断面積に対する導体断面積の占有率を大きくすることができる。しかしながら、コイル斜辺部においても、コイルスロット部と同じ断面形状となっている。そこで、角部である円弧部の曲率半径Ｒが小さくなると、コイル斜辺部を形成する曲げ加工時に、径方向に隣り合う導体同士が互いに角部で接触する。これにより、導体の絶縁被膜が損傷し、絶縁不良を起こしやすくなる。
【００２２】
本願の単位コイル３１１において、図１２Ａに示されるように、コイル斜辺部３１１ｂのＡ部における周方向厚みＷ、径方向厚みＨ、および角部の曲率半径Ｒは、ＷＡ，ＨＡ，ＲＡで表される。図１２Ｂに示されるように、コイル斜辺部３１１ｂのＢ部における周方向厚みＷ、径方向厚みＨ、および角部の曲率半径Ｒは、ＷＢ，ＨＢ，ＲＢで表される。図１２Ｃに示されるように、コイルスロット部３１１ａのＣ部およびＤ部における周方向厚みＷ、径方向厚みＨ、および角部の曲率半径Ｒは、ＷＣ，ＨＣ，ＲＣで表される。
【００２３】
コイル斜辺部３１１ｂの周方向厚みＷおよび径方向厚みＨは、コイルスロット部３１１ａの周方向厚みＷおよび径方向厚みＨに等しくなっている。コイル斜辺部３１１ｂの角部の曲率半径Ｒは、コイルスロット部３１１ａの角部の曲率半径Ｒより大きくなっている。また、コイル斜辺部３１１ｂの角部の曲率半径Ｒは、根元部から先端部に向かって漸次大きくなっている。単位コイル３１１の周方向厚みＷ、径方向厚みＨ、および角部の曲率半径Ｒは、ＷＡ＝ＷＢ＝ＷＣ、ＨＡ＝ＨＢ＝ＨＣ、およびＲＡ＞ＲＢ＞ＲＣの関係を満足している。
【００２４】
このように、コイルスロット部３１１ａは、一定の断面形状に形成されている。コイル斜辺部３１１ｂでは、周方向厚みＷおよび径方向厚みＨを一定とし、角部の曲率半径Ｒを根元部から先端部に向かって漸次大きくして、断面積を根元部から先端部に向かって漸次小さくしている。そこで、コイル斜辺部３１１ｂの断面積は、コイルスロット部３１１ａの断面積より小さくなっている。これにより、幅Ｓと幅Ｔは、ＳＡ＞ＳＢ＞ＳＣ、およびＴＡ＞ＴＢ＞ＴＣの関係を満足している。
【００２５】
このように構成された単位コイル３１１では、コイル斜辺部３１１ｂが他のコイル斜辺部３１１ｂと交差する部分の角部の曲率半径がコイルスロット部３１１ａの角部の曲率半径より大きくなっている。これにより、コイル斜辺部３１１ｂの成形工程であるコイル曲げ工程において、コイル斜辺部３１１ｂの角部は、交差する他のコイル斜辺部３１１ｂの角部と接触しにくくなる。その結果、交差するコイル斜辺部３１１ｂの角部同士の接触に起因する絶縁被膜の損傷発生が抑制される。
【００２６】
つぎに、単位コイル３１１のスロット３２２への挿入性について図１３Ａおよび図１３Ｂを参照しつつ説明する。図１３Ａは、単位コイルが傾きなしでスロットに挿入される状態を示す要部断面図、図１３Ｂは、単位コイルが傾きありでスロットに挿入される状態を示す要部断面図である。なお、図１３Ａおよび図１３Ｂにおいて、単位コイル３１１は、部分３１１ｃａと部分３１１ｃｂは、角部の曲率半径Ｒが異なっている点を除いて、同形状となっている。部分３１１ｃａの角部の曲率半径Ｒが部分３１１ｃｂの曲率半径より大きくなっている。Ａ１は、固定子鉄心３２の半径方向であり、Ａ２は、部分３１１ｃａ，３１１ｃｂの断面の長辺方向である。
【００２７】
図１３Ａに示されように、単位コイル３１１が傾いていない状態では、単位コイル３１１の部分３１１ｃａ，３１１ｃｂの断面の長辺方向が固定子鉄心３２の半径方向Ａ１と一致している。このとき、部分３１１ｃａ，３１１ｃｂは、スロット３２２に装着された絶縁紙３３との間に隙間Ｆがある状態でスロット３２２に挿入される。したがって、単位コイル３１１はスムーズにスロット３２２に挿入される。
【００２８】
図１３Ｂに示されるように  単位コイル３１１が傾いている状態では、単位コイル３１１の部分３１１ｃａ，３１１ｃｂの断面の長辺方向が固定子鉄心３２の半径方向Ａ１に対して角度θ°傾いている。このとき、角部の曲率半径Ｒが小さい部分３１１ｃｂでは、幅ＳＣおよびＴＣが小さいため、隙間Ｆが小さくなる。その結果、点Ｇで部分３１１ｃｂの角部が絶縁紙３３と干渉するため、部分３１１ｃｂは、スロット３２２に挿入できなくなる。一方、角部の曲率半径Ｒが大きい部分３１１ｃａでは、幅ＳＣおよびＴＣが大きいため、隙間Ｆが大きくなる。その結果、点Ｇで部分３１１ｃｂの角部が絶縁紙３３と干渉しないため、部分３１１ｃａは、スロット３２２にスムーズに挿入される。さらに、部分３１１ｃａは、角部の曲率半径Ｒが根元部から先端部に漸次大きくなっている。それにより、部分３１１ｃａのスロット３２２内への侵入深さが深くなるにつれて、角部の曲率半径Ｒ、および幅ＳＣ，ＴＣが大きくなる。その結果、部分３１１ｃａは、半径方向Ａ１に対する傾きθ°が小さくなるように姿勢を修正されながらスロット３２２に挿入されるので、単位コイル３１１のスロット３２２への挿入性が高められる。
【００２９】
このように、単位コイル３１１のコイル斜辺部３１１ｂに相当する部分の角部の曲率半径が、根元部から先端部に向かって漸次大きくなっている。これにより、固定子鉄心３２のスロット３２２への単位コイル３１１の挿入性が高められ、固定子３の生産性が向上される。
【００３０】
つぎに、単位コイル３１１の製造方法について図１４から図１８を参照しつつ説明する。図１４は、この発明の実施の形態１に係る単位コイルを作製するためのコイルを示す平面図、図１５は、この発明の実施の形態１に係る単位コイルを製造するための金型を示す斜視図、図１６は、この発明の実施の形態１に係る金型によるコイルの圧縮つぶし加工方法を説明する横断面図、図１７は、この発明の実施の形態１に係る金型によるコイルの圧縮つぶし加工状態を示す縦断面図、図１８Ａは、図１７のＣ−Ｃ断面におけるコイルの圧縮つぶし状態を説明する断面図、図１８Ｂは、図１７のＡ−Ａ断面におけるコイルの圧縮つぶし状態を説明する断面図である。なお、横断面図とは、コイルの長手方向に垂直な断面における断面図であり、縦断面図とは、コイルの長手方向を含む断面における断面図である。
【００３１】
まず、コイル３１２が、絶縁被膜が被覆された銅、アルミなどの断面円形の導体線から切り出される。切り出されたコイル３１２は、図１４に示されるように、設定された長さを有する、一定の直径の断面円形の導体である。ついで、コイル３１２は、図１５に示される金型２０を用いて、圧縮つぶし加工が施され、所望の断面形状の単位コイル３１１となる。コイル３１２は、図１６に示されるように、下金型２０ｂ内に設置される。ついで、上金型２０ａが下方に押し下げられ、コイル３１２が押しつぶされる。これにより、断面円形のコイル３１２が塑性変形され、断面矩形の単位コイル３１１が製造される。この単位コイル３１１には、下金型２０ｂの幅Ｈ、上金型２０ａと下金型２０ｂとの間の幅Ｗ、および金型２０の曲率半径Ｒが転写される。ついで、単位コイル３１１が金型２０から取り外され、単位コイル３１１の両先端部の絶縁被膜が除去される。
【００３２】
ここで、図１２Ａおよび図１２ＣにおけるＡ部およびＣ部における断面が、それぞれ、図１７中、Ａ−Ａ断面およびＣ−Ｃ断面に対応する。Ｃ−Ｃ断面において、図１８Ａに示されるように、塑性変形された単位コイル３１１には、下金型２０ｂの幅ＨＣ、上金型２０ａと下金型２０ｂとの間の幅ＷＣ、および金型２０の曲率半径ＲＣが転写される。一方、Ａ−Ａ断面において、図１８Ｂに示されるように、塑性変形された単位コイル３１１には、下金型２０ｂの幅ＨＡ、上金型２０ａと下金型２０ｂとの間の幅ＷＡ、および金型２０の曲率半径ＲＡが転写される。
【００３３】
Ｃ−Ｃ断面およびＡ−Ａ断面における下金型２０ｂの幅Ｈは一定であり、ＨＣ＝ＨＡとなる。また、Ｃ−Ｃ断面およびＡ−Ａ断面における押しつぶし後の上金型２０ａと下金型２０ｂとの間の幅Ｗは一定であり、ＷＣ＝ＷＡとなる。つまり、単位コイル３１１は長さ方向の全域において、断面矩形の直交する２辺の長さＨ，Ｗはそれぞれ一定である。Ｃ−Ｃ断面およびＡ−Ａ断面における下金型２０ｂの曲率半径ＲＣ，ＲＡは、ＲＣ＜ＲＡである。図１７中、区間Ｘにおいては、曲率変形ＲＣが一定である。図１７中、区間Ｙにおいては、曲率半径ＲＡは、区間Ｘから離れるにつれ、漸次大きくなっている。区間Ｘの長さは、単位コイル３１１のコイルスロット部３１１ａの長さより長くなっている。つまり、コイルスロット部３１１ａは、区間Ｘ内に成形される。
【００３４】
実施の形態２．
図１９は、この発明の実施の形態２に係る単位コイルの曲げ加工後の状態を示す正面図、図２０は、この発明の実施の形態２に係る単位コイルの曲げ加工前の状態を示す正面図、図２１Ａは、図１９および図２０に示される単位コイルのＡ部断面図、図２１Ｂは、図１９および図２０に示される単位コイルのＢ部断面図、図２１Ｃは、図１９および図２０に示される単位コイルのＣ部断面図である。なお、単位コイルのＤ部の断面形状は、Ｃ部の断面形状と同じである。
【００３５】
コイル斜辺部３１１ｂの先端側のＡ部における断面、コイル斜辺部３１１ｂの根元側のＢ部における断面、および、コイルスロット部３１１ａのＣ，Ｄにおける断面の周方向厚みＷ、径方向厚みＨ、および角部の曲率半径Ｒの関係は、ＷＡ＝ＷＢ＝ＷＣ、ＨＡ＝ＨＢ＝ＨＣ、およびＲＡ＞ＲＢ＞ＲＣとなっている。さらに、コイル斜辺部３１１ｂの先端側のａ１部からａ２部に至る領域では、角部の曲率半径ＲがＲＡとなっている、すなわち一定となっている。つまり、コイル斜辺部３１１ｂは、角部の曲率半径Ｒが根元部から先端側に向かって漸次大きくなり、ａ１部からａ２部に至る領域で一定となる形状となっている。ａ１部を第１地点とすると、コイル斜辺部３１１ｂは、角部の曲率半径Ｒがコイルスロット部３１１ａから第１地点に向かって漸次大きくなる第１区間と、第１地点からコイル先端部３１１ｄに至る角部の曲率半径Ｒが一定の第２区間と、を備える。
【００３６】
したがって、実施の形態２では、固定子鉄心３２のスロット３２２に挿入された単位コイル３１１Ａの曲げ工程において、コイル斜辺部３１１ｂが交差する部分の角部の曲率半径ＲＡ，ＲＢが、コイルスロット部３１１ａの角部の曲率半径ＲＣより大きい。したがって、実施の形態２においても、径方向に隣り合うコイル斜辺部３１１ｂの角部同士の接触が回避され、コイル斜辺部３１１ｂの絶縁被膜の損傷発生が抑制される。
【００３７】
また、角部の曲率半径Ｒがコイル斜辺部３１１ｂの根元部から先端側のａ１部に向かって漸次大きくなっている。したがって、実施の形態２においても、単位コイル３１１Ａのスロット３２２への挿入性が高められる。さらに、実施の形態２によれば、角部の曲率半径Ｒが一定の第２区間を有しているので、角部の曲率半径Ｒがコイル斜辺部３１１ｂの根元部から先端部に向かって漸次大きくなっている場合に比べて、単位コイル３１１Ａの低抵抗化が図られる。
【００３８】
つぎに、単位コイル３１１Ａの製造方法について図２２を参照しつつ説明する。図２２は、この発明の実施の形態２に係る金型によるコイルの圧縮つぶし加工状態を示す縦断面図である。
【００３９】
コイル３１２は、図２２に示されるように、下金型２０ｂ内に設置され、下方に押し下げられる上金型２０ａにより、押しつぶされる。これにより、断面円形のコイル３１２が塑性変形され、断面矩形の単位コイル３１１Ａが製造される。この単位コイル３１１Ａには、下金型２０ｂの幅Ｈ、上金型２０ａと下金型２０ｂとの間の幅Ｗ、および金型２０の曲率半径Ｒが転写される。ついで、単位コイル３１１Ａの両先端部の絶縁被膜が除去される。
【００４０】
ここで、図２２におけるＡ−Ａ断面およびＣ−Ｃ断面が、それぞれ、図２１Ａおよび図２１Ｃに示される断面に対応する。下金型２０ｂの幅Ｈは、長さ方向の全長にわたって一定となっている。また、つぶし加工後の上金型２０ａと下金型２０ｂとの間の幅Ｗは、長さ方向の全長にわたって一定となっている。境界Ｚ１と境界Ｚ１との間の区間Ｘでは、金型２０の曲率半径Ｒは、一定となっている。境界Ｚ１と境界Ｚ２との間の区間Ｙでは、金型２０の曲率半径Ｒは、境界Ｚ１から境界Ｚ２に向かって漸次大きくなっている。境界Ｚ２から外側の区間Ｗでは、金型２０の曲率半径Ｒは、一定となっている。区間Ｘの長さは、単位コイル３１１Ａのコイルスロット部３１１ａの長さより長くなっている。つまり、コイルスロット部３１１ａは、区間Ｘ内に成形される。
【００４１】
実施の形態３．
図２３は、この発明の実施の形態３に係る単位コイルの曲げ加工後の状態を示す正面図、図２４は、この発明の実施の形態３に係る単位コイルの曲げ加工前の状態を示す正面図、図２５Ａは、図２３および図２４に示される単位コイルのＡ部断面図、図２５Ｂは、図２３および図２４に示される単位コイルのＢ部断面図、図２５Ｃは、図２３および図２４に示される単位コイルのＣ部断面図である。なお、単位コイルのＤ部の断面形状は、Ｃ部の断面形状と同じである。
【００４２】
コイル斜辺部３１１ｂの先端側のＡ部における断面の周方向厚みＷおよび径方向厚みＨは、それぞれ、一定である。コイル斜辺部３１１ｂの根元側のＢ部における断面、および、コイルスロット部３１１ａのＣ，Ｄにおける断面の周方向厚みＷ、径方向厚みＨ、および角部の曲率半径Ｒの関係は、ＷＡ＜ＷＢ＜ＷＣ、ＨＡ＜ＨＢ＜ＨＣ、およびＲＡ＞ＲＢ＞ＲＣとなっている。コイルスロット部３１１ａの断面の周方向厚みＷ、径方向厚みＨ、および角部の曲率半径Ｒは、一定である。コイル斜辺部３１１ｂの断面の周方向厚みＷ、径方向厚みＨは、それぞれ、根元部から先端部に向かって漸次小さくなっている。さらに、コイル斜辺部３１１ｂの角部の曲率半径Ｒは、根元部から先端部に向かって漸次大きくなっている。
【００４３】
したがって、実施の形態３では、固定子鉄心３２のスロット３２２に挿入された単位コイル３１１Ｂのコイル曲げ工程において、コイル斜辺部３１１ｂが交差する部分の角部の曲率半径ＲＡ，ＲＢが、コイルスロット部３１１ａの角部の曲率半径ＲＣより大きい。したがって、実施の形態３においても、径方向に隣り合うコイル斜辺部３１１ｂの角部同士の接触が回避され、コイル斜辺部３１１ｂの絶縁被膜の損傷発生が抑制される。
【００４４】
また、角部の曲率半径Ｒがコイル斜辺部３１１ｂの根元部から先端部に向かって漸次大きくなっている。したがって、実施の形態３においても、単位コイル３１１Ｂのスロット３２２への挿入性が高められる。
【００４５】
さらに、単位コイル３１１Ｂのコイル斜辺部３１１ｂおよびコイル先端部３１１ｄの周方向厚みＨおよび径方向厚みＷが、コイルスロット部３１１ａからコイル先端部３１１ｄの先端に向かって、漸次小さくなっている。したがって、実施の形態３においては、単位コイル３１１Ｂのスロット３２２への挿入性がさらに高められる。
【００４６】
つぎに、単位コイル３１１Ｂの製造方法について図２６、図２７Ａおよび図２７Ｂを参照しつつ説明する。図２６は、この発明の実施の形態３に係る金型によるコイルの圧縮つぶし加工状態を示す縦断面図、図２７Ａは、図２６のＣ−Ｃ断面におけるコイルの圧縮つぶし状態を説明する断面図、図２７Ｂは、図２６のＡ−Ａ断面におけるコイルの圧縮つぶし状態を説明する断面図である。
【００４７】
コイル３１２は、図２６に示されるように、下金型２０ｂ内に設置され、下方に押し下げられる上金型２０ａにより、押しつぶされる。これにより、断面円形のコイル３１２が塑性変形され、断面矩形の単位コイル３１１Ｂが製造される。この単位コイル３１１Ｂには、下金型２０ｂの幅Ｈ、上金型２０ａと下金型２０ｂとの間の幅Ｗ、および金型２０の曲率半径Ｒが転写される。ついで、単位コイル３１１Ｂの両先端部の絶縁被膜が除去される。
【００４８】
ここで、図２４におけるＡ部およびＣ部における断面が、それぞれ、図２６中、Ａ−Ａ断面およびＣ−Ｃ断面に対応する。Ｃ−Ｃ断面において、図２７Ａに示されるように、塑性変形された単位コイル３１１Ｂには、下金型２０ｂの幅ＨＣ、上金型２０ａと下金型２０ｂとの間の幅ＷＣ、および金型２０の曲率半径ＲＣが転写される。一方、Ａ−Ａ断面において、図２７Ｂに示されるように、塑性変形された単位コイル３１１Ｂには、下金型２０ｂの幅ＨＡ、上金型２０ａと下金型２０ｂとの間の幅ＷＡ、および金型２０の曲率半径ＲＡが転写される。
【００４９】
境界Ｚと境界Ｚとの間の区間Ｘでは、下金型２０ｂの幅ＨＣは、長さ方向の全長にわたって一定となっている。境界Ｚから外側の区間Ｙでは、下金型２０ｂの幅ＨＡは、境界Ｚから外側に向かって漸次小さくなっている。また、区間Ｘでは、つぶし加工後の上金型２０ａと下金型２０ｂとの間の幅ＷＣは、長さ方向の全長にわたって一定となっている。区間Ｙでは、つぶし加工後の上金型２０ａと下金型２０ｂとの間の幅ＷＡは、境界Ｚから外側に向かって漸次小さくなっている。区間Ｘでは、金型２０の曲率半径ＲＣは、一定となっている。区間Ｙでは、金型２０の曲率半径ＲＡは、境界Ｚから外側に向かって漸次大きくなっている。区間Ｘの長さは、単位コイル３１１Ｂのコイルスロット部３１１ａの長さより長くなっている。つまり、コイルスロット部３１１ａは、区間Ｘ内に成形される。
【００５０】
実施の形態４．
図２８は、この発明の実施の形態４に係る単位コイルを固定子鉄心に装着する方法を説明する図、図２９は、この発明の実施の形態４に係る単位コイルの曲げ工程を説明する図である。
【００５１】
スロット３２２に収納される前の単位コイル３４１は、図２８および図２９に示されるように、スロット３２２に収納される、一対の直線状のコイルスロット部３４１ａと、各コイルスロット部３４１ａの一端部からコイルスロット部３４１ａの長さ方向に延びるコイル斜辺部３４１ｂおよびコイル先端部３４１ｄと、一対のコイルスロット部３４１ａの他端部同士を連結するコイル連結部３４１ｅと、を有する。すなわち、単位コイル３４１は、Ｕ型の単位コイルである。
【００５２】
ついで、単位コイル３４１は、図２８に示されるように、固定子鉄心３２の軸方向一端側から、例えば周方向に連続する６つのティースの両側に位置するスロット３２２の対に挿入される。そして、単位コイル３４１は、一方のスロット３２２内の最内周位置である１層目と、他方のスロット３２２内の内周側から２番目の位置である２層目とに挿入される。このように一方のスロット３２２内の１層目と他方のスロット３２２の２層目とに挿入された単位コイル３４１が、１スロットピッチで周方向に配置される。また、単位コイル３４１は、一方のスロット３２２内の内周側から３番目の位置である３層目と、他方のスロット３２２内の内周側から４番目の位置である４層目とに挿入される。このように一方のスロット３２２内の３層目と他方のスロット３２２の４層目とに挿入された単位コイル３４１が、１スロットピッチで周方向に配置される。これにより、各スロット３２２には、４本のコイルスロット部３４１ａが径方向に１列に並んで挿入される。各単位コイル３４１においては、コイル斜辺部３４１ｂおよびコイル先端部３４１ｄが、スロット３２２から軸方向他端側に突出している。
【００５３】
ついで、曲げ工程がスロット３２２から突出しているコイル斜辺部３４１ｂおよびコイル先端部３４１ｄに施される。曲げ工程では、治具（図示せず）でスロット３２２から突出しているコイル先端部３４１ｄを把持し、コイル先端部３４１ｄの長さ方向を軸方向に維持して、治具を周方向に移動する。このとき、治具は、コイルスロット部３１１ａとコイル斜辺部３４１ｂとの連結部を中心として円弧状に移動する。これにより、コイル斜辺部３４１ｂが形成される。ついで、接続対象のコイル先端部３４１ｄ同士を接続することで、固定子が作製される。なお、単位コイル３４１のコイル斜辺部３４１ｂおよびコイル先端部３４１ｄが固定子鉄心３２のスロット３２２から軸方向他端に突出し、固定子巻線のコイルエンドを構成する。単位コイル３４１のコイル連結部３４１ｅが固定子鉄心３２のスロット３２２から軸方向一端に突出し、固定子巻線のコイルエンドを構成する。
【００５４】
ここで、単位コイル３４１を作製するには、まず、絶縁被膜が被覆された銅、アルミなどの断面円形の導体線から切り出されコイルをＵ字形に曲げ成形する。ついで、Ｕ字状のコイルのコイルスロット部３４１ａ、コイル斜辺部３４１ｂおよびコイル先端部３４１ｄに相当する部分に、図１５に示される金型２０を用いて、圧縮つぶし加工を施して、単位コイル３４１が作製される。ついで、単位コイル３４１の両先端部の絶縁被膜が除去される。
【００５５】
このように作製された単位コイル３４１のコイルスロット部３４１ａ、コイル斜辺部３４１ｂおよびコイル先端部３４１ｄは、上記実施の形態１における単位コイル３１１のコイルスロット部３１１ａ、コイル斜辺部３１１ｂおよびコイル先端部３１１ｄと同一形状となっている。
【００５６】
単位コイル３４１においては、コイル斜辺部３４１ｂの周方向厚みＷおよび径方向厚みＨは、コイルスロット部３４１ａの周方向厚みＷおよび径方向厚みＨに等しくなっている。コイル斜辺部３４１ｂの角部の曲率半径Ｒは、コイルスロット部３４１ａの角部の曲率半径Ｒより大きくなっている。また、コイル斜辺部３４１ｂの角部の曲率半径Ｒは、根元部から先端部に向かって漸次大きくなっている。単位コイル３４１の周方向厚みＷ、径方向厚みＨ、および角部の曲率半径Ｒは、ＷＡ＝ＷＢ＝ＷＣ、ＨＡ＝ＨＢ＝ＨＣ、およびＲＡ＞ＲＢ＞ＲＣの関係を満足している。
【００５７】
したがって、実施の形態４においても、コイル斜辺部３４１ｂの成形工程である曲げ工程において、コイル斜辺部３４１ｂの角部は、交差する他のコイル斜辺部３４１ｂの角部と接触しにくくなる。その結果、交差するコイル斜辺部３４１ｂの角部同士の接触に起因する絶縁被膜の損傷発生が抑制される。さらに、単位コイル３４１のスロット３２２への挿入性が高められる。
【００５８】
なお、上記実施の形態４では、Ｕ型の単位コイル３４１のコイルスロット部３４１ａ、コイル斜辺部３４１ｂおよびコイル先端部３４１ｄを、実施の形態１における単位コイル３１１のコイルスロット部３１１ａ、コイル斜辺部３１１ｂおよびコイル先端部３１１ｄと同形状に構成しているが、実施の形態２，３における単位コイル３１１Ａ，３１１Ｂのコイルスロット部３１１ａ、コイル斜辺部３１１ｂおよびコイル先端部３１１ｄと同形状に構成してもよい。
【００５９】
また、上記各実施の形態では、単位コイルが断面円形の導体に圧縮つぶし加工を施して作製されているが、単位コイルは、断面矩形の導体に圧縮つぶし加工を施して作製されてもよい。
また、上記各実施の形態では、コイルスロット部がスロット内に１列に４本ずつ配列されているが、スロット内に１列に配列されるコイルスロット部の本数は、４本に限定されず、２本以上であればよい。
【符号の説明】
【００６０】
３  固定子、３２  固定子鉄心、３１１，３１１Ａ，３１１Ｂ，３４１  単位コイル、３１１ａ，３４１ａ  コイルスロット部、３１１ｂ，３４１ｂ  コイル斜辺部、３１１ｄ，３４１ｄ  コイル先端部、３２２  スロット。
【図１】
2019176563.tif 000003
【図２】
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【図３】
2019176563.tif 000005
【図４】
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【図５】
2019176563.tif 000007
【図６】
2019176563.tif 000008
【図７】
2019176563.tif 000009
【図８】
2019176563.tif 000010
【図９】
2019176563.tif 000011
【図１０】
2019176563.tif 000012
【図１１】
2019176563.tif 000013
【図１２Ａ】
2019176563.tif 000014
【図１２Ｂ】
2019176563.tif 000015
【図１２Ｃ】
2019176563.tif 000016
【図１３Ａ】
2019176563.tif 000017
【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
2019176563.tif 000020
【図１６】
2019176563.tif 000021
【図１７】
2019176563.tif 000022
【図１８Ａ】
2019176563.tif 000023
【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
2019176563.tif 000026
【図２１Ａ】
2019176563.tif 000027
【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
2019176563.tif 000033
【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８】
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【図２９】
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