JP2014030333A - 回転電機 - Google Patents
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Abstract
【課題】導体素線束の周囲を可撓性の絶縁被覆材により被覆して構成される線状導体を用いてコイルを構成する場合に、占積率を高めることが容易な回転電機を実現する。
【解決手段】コイル3を構成する線状導体4は、導体素線を複数本集合させた導体素線束の周囲を可撓性の絶縁被覆材46により被覆して構成されている。コイル辺部71は、スロット22の内部において、複数配置されている。複数のコイル辺部71のうちの1つと、同じスロット22に配置された少なくとも他の1つのコイル辺部71とは、導体素線束の延在方向に直交する断面である直交断面における、絶縁被覆材46の周長が異なる。
【選択図】図2
【解決手段】コイル3を構成する線状導体4は、導体素線を複数本集合させた導体素線束の周囲を可撓性の絶縁被覆材46により被覆して構成されている。コイル辺部71は、スロット22の内部において、複数配置されている。複数のコイル辺部71のうちの1つと、同じスロット22に配置された少なくとも他の1つのコイル辺部71とは、導体素線束の延在方向に直交する断面である直交断面における、絶縁被覆材46の周長が異なる。
【選択図】図2
Description
本発明は、スロット内に配置されるコイル辺部を有してコアに巻装されるコイルを備えた回転電機に関する。
上記のような回転電機に関する従来技術として、例えば特開2011−91943号公報(特許文献1)に記載された技術がある。以下、この背景技術の欄の説明では、〔〕内に特許文献1における部材名や符号を引用して説明する。特許文献1には、導体素線〔導体41〕を複数本集合させた導体素線束〔導体束44〕の周囲を変形可能な絶縁被覆材〔絶縁体43〕により被覆して構成される線状導体〔巻線42〕を、コアに巻装する技術が記載されている。特許文献1の構成では、当該文献の図8に示されるように、ティース毎に分割された分割コア〔ステータコア11〕に対して線状導体を扁平させた状態で巻きつけた後、成形型〔スライド型47〕を移動させて線状導体の断面形状を変形させることで、当該文献の図9に示されるように線状導体が分割コアに巻装された状態が実現される。
ところで、特許文献1の構成では、当該文献の図8に示されるように、線状導体におけるコイル辺部を構成する部分(以下、単に「コイル辺部」という。)の絶縁被覆材の周長は、全てのコイル辺部について同一となっている。一方、当該文献の図9に示されるように、複数のコイル辺部のそれぞれの最終的な断面形状は、各コイル辺部の配置位置に応じて互いに異なる形状となる。ここで、導体素線束を構成する複数の導体素線の断面積の総和は一定であるのに対し、絶縁被覆材の内部面積は、コイル辺部の断面形状の扁平の度合が低下するのに応じて大きくなる傾向がある。そのため、特許文献1の構成では、図9において最も径方向内側(図中下側)に配置されるコイル辺部のように、図8に示される状態との間で断面形状の扁平の度合が大きく異なるコイル辺部について、導体素線束を構成する複数の導体素線の断面積の総和と絶縁被覆材の内部面積との面積差が大きくなることによって、絶縁被覆材にシワが発生するおそれがある。なぜなら、複数のコイル辺部は、隣接するコイル辺部同士の間の隙間が小さくなるように配置されるため、各コイル辺部には、隣接するコイル辺部からの押圧力が作用するからである。このような絶縁被覆材のシワは、コイルの占積率の低下や回転電機の信頼性の低下の要因となるおそれがある。
そこで、導体素線束の周囲を可撓性の絶縁被覆材により被覆して構成される線状導体を用いてコイルを構成する場合に、占積率を高めることが容易な回転電機の実現が望まれる。
本発明に係る、円筒状のコア基準面の軸方向に延びるスロットが、前記コア基準面の周方向に複数分散配置されているコアと、前記スロット内に配置されるコイル辺部を有して前記コアに巻装されるコイルと、を備えた回転電機の特徴構成は、前記コイルを構成する線状導体は、導体素線を複数本集合させた導体素線束の周囲を、可撓性の絶縁被覆材により被覆して構成されており、前記コイル辺部は、前記スロットの内部において、複数配置されており、複数の前記コイル辺部のうちの1つと、同じ前記スロットに配置された少なくとも他の1つの前記コイル辺部とは、前記導体素線束の延在方向に直交する断面である直交断面における、前記絶縁被覆材の周長が異なる点にある。
ここで、「導体素線束の周囲」とは、当該導体素線束の延在方向に直交する平面での断面の周囲(外周)のことである。
上記の特徴構成によれば、同じスロットに配置される複数のコイル辺部の間で、絶縁被覆材の直交断面における周長(以下、単に「周長」という。)が異なる。これにより、コイル辺部の絶縁被覆材の周長が、同じスロットに配置される複数のコイル辺部について互いに同一である場合に比べて、コイルの占積率を高めることが容易となる。
補足説明すると、コイルの占積率を高めるためには、各コイル辺部について、導体素線束を構成する複数の導体素線を高い密集度で集合させると共に、絶縁被覆材の周長を、当該導体素線束に外接する外接曲線の周長に近づける必要がある。ここで、導体素線束を構成する導体素線の本数は一定であるため、導体素線束を構成する複数の導体素線が高い密集度で集合する場合の上記外接曲線の周長は、導体素線束の直交断面の形状(すなわち、コイル辺部の直交断面の形状)に応じて変化する。
この点に関し、上記の特徴構成によれば、同じスロットに配置される複数のコイル辺部の間で、絶縁被覆材の周長が異なる。よって、同じスロットに配置される複数のコイル辺部の中に、直交断面の形状が互いに異なるコイル辺部が含まれる場合に、同じスロットに配置される複数のコイル辺部のそれぞれについて、絶縁被覆材の周長と上記外接曲線の周長との周長差を短く抑えることが可能となる。この結果、同じスロットに配置される複数のコイル辺部のそれぞれについて、絶縁被覆材にシワが発生することを抑制して、コイルの占積率を高めることが容易となる。
補足説明すると、コイルの占積率を高めるためには、各コイル辺部について、導体素線束を構成する複数の導体素線を高い密集度で集合させると共に、絶縁被覆材の周長を、当該導体素線束に外接する外接曲線の周長に近づける必要がある。ここで、導体素線束を構成する導体素線の本数は一定であるため、導体素線束を構成する複数の導体素線が高い密集度で集合する場合の上記外接曲線の周長は、導体素線束の直交断面の形状(すなわち、コイル辺部の直交断面の形状)に応じて変化する。
この点に関し、上記の特徴構成によれば、同じスロットに配置される複数のコイル辺部の間で、絶縁被覆材の周長が異なる。よって、同じスロットに配置される複数のコイル辺部の中に、直交断面の形状が互いに異なるコイル辺部が含まれる場合に、同じスロットに配置される複数のコイル辺部のそれぞれについて、絶縁被覆材の周長と上記外接曲線の周長との周長差を短く抑えることが可能となる。この結果、同じスロットに配置される複数のコイル辺部のそれぞれについて、絶縁被覆材にシワが発生することを抑制して、コイルの占積率を高めることが容易となる。
ここで、複数の前記コイル辺部は、前記直交断面における前記周方向の幅と前記直交断面における前記コア基準面の径方向の幅との寸法差の絶対値が大きくなるのに応じて、前記絶縁被覆材の前記周長が長くなっている構成とすると好適である。
上記の構成によれば、コイル辺部の直交断面の形状の扁平の度合が高くなるのに応じて、絶縁被覆材の周長が長くなるため、コイル辺部の直交断面の形状の扁平の度合が高くなるのに応じて長くなる上記外接曲線の周長と、絶縁被覆材の周長との周長差を、複数のコイル辺部のそれぞれについて短く抑えることが容易となる。
また、前記スロットは、前記コア基準面の径方向の位置に応じて前記周方向のスロット幅が異なるように形成され、前記コイル辺部は、前記スロットの内部において、前記径方向に沿って一列に並ぶように複数の層に分かれて配置されており、前記スロット幅が最も大きい前記径方向の位置にある前記層である特定層に配置された前記コイル辺部は、前記特定層以外の少なくともいずれかの前記層に配置された前記コイル辺部よりも、外力が作用していない状態での前記絶縁被覆材の前記周長が長い構成とすると好適である。
スロット幅が径方向の位置に応じて異なる場合には、スロット幅が最も大きい径方向の位置にある層である特定層に配置されるコイル辺部(以下、「特定コイル辺部」という。)は、直交断面の形状の扁平の度合が、特定層以外の少なくともいずれかの層に配置されるコイル辺部に比べて、大きくなる傾向がある。すなわち、特定コイル辺部についての上記外接曲線の周長は、特定層以外の少なくともいずれかの層に配置されるコイル辺部に比べて、長くなる傾向がある。この点に鑑みて、上記の構成によれば、特定コイル辺部の絶縁被覆材の外力が作用していない状態での周長(以下、「基準周長」という。)が、特定層以外のいずれかの層に配置されるコイル辺部の絶縁被覆材の基準周長よりも長く設定される。そのため、特定コイル辺部の絶縁被覆材の基準周長と、特定層以外のいずれかの層に配置されるコイル辺部の絶縁被覆材の基準周長とが同一となる場合に比べて、特定コイル辺部の絶縁被覆材の周長の、弾性的な伸長量(弾性伸長量)を短く抑えることができる。すなわち、特定コイル辺部の絶縁被覆材に発生する復元力を小さく抑えることができる。これにより、特定コイル辺部とスロットの内壁面との間の隙間が小さくなるように、特定コイル辺部をスロット内に配置することが容易となり、結果、コイルの占積率を高めることが容易となる。
また、前記スロットは、前記コア基準面の径方向の位置に応じて前記周方向のスロット幅が異なるように形成され、前記スロットのそれぞれに配置された複数の前記コイル辺部は、前記コイル辺部のそれぞれが配置される前記径方向の位置に基づいて、前記スロット幅が大きくなるのに応じて前記絶縁被覆材の前記周長が長くなっていると共に、前記スロット幅が大きくなるのに応じて前記直交断面における前記径方向の幅に対する前記周方向の幅の比が大きくなっている構成とすると好適である。
この構成によれば、コイル辺部の直交断面の形状の扁平の度合が高くなるのに応じて、絶縁被覆材の周長が長くなる構成を実現できる。よって、コイル辺部の直交断面の形状の扁平の度合が高くなるのに応じて長くなる上記外接曲線の周長と、絶縁被覆材の周長との周長差を、複数のコイル辺部のそれぞれについて短く抑えることが容易となる。
上記のように、前記スロットのそれぞれに配置された複数の前記コイル辺部は、前記コイル辺部のそれぞれが配置される前記径方向の位置に基づいて、前記スロット幅が大きくなるのに応じて前記絶縁被覆材の前記周長が長くなっている構成において、前記スロットのそれぞれに配置された複数の前記コイル辺部は、前記コイル辺部のそれぞれが配置される前記径方向の位置に基づいて、前記スロット幅が大きくなるのに応じて前記絶縁被覆材の厚みの平均値が小さくなっている構成とすると好適である。
この構成によれば、絶縁被覆材の厚みの平均値がスロット幅に応じて変化しない場合に比べて、スロット内の絶縁被覆材の量を減らすことができ、占積率の向上を図ることができる。
上記の各構成の回転電機において、前記コイル辺部と前記コアとを電気的に絶縁する絶縁部が、前記スロットの内面に沿って設けられており、前記絶縁部に対して前記周方向に対向して接する第一部分と、他の前記コイル辺部に対して前記コア基準面の径方向に対向して接する第二部分と、を有する対象コイル辺部が、複数の前記コイル辺部に含まれ、前記対象コイル辺部の前記絶縁被覆材は、前記第一部分における厚みの平均値が前記第二部分における厚みの平均値よりも小さくなっている構成とすると好適である。
この構成によれば、対象コイル辺部の絶縁被覆材の厚みが、当該対象コイル辺部の中心軸(或いは、当該対象コイル辺部の直交断面の重心)を基準とする周方向に沿って不均一である場合に、対象コイル辺部とコアとの間の電気的絶縁性と、対象コイル辺部と当該対象コイル辺部に対して径方向に隣接する他のコイル辺部(以下、この段落において単に「他のコイル辺部」という。)との間の電気的絶縁性との双方を、適切に確保することが容易となる。補足説明すると、上記の構成では、対象コイル辺部の第一部分とスロットの内面との間には絶縁部が配置されるため、対象コイル辺部とコアとの間の電気的絶縁性の確保を、対象コイル辺部の絶縁被覆材に加えて、絶縁部を用いて行うことができる。これに対し、対象コイル辺部と他のコイル辺部との間の電気的絶縁性の確保は、主に、対象コイル辺部の第二部分における絶縁被覆材及び他のコイル辺部の絶縁被覆材のみを用いて行う必要がある。この点に鑑みて、上記の構成によれば、対象コイル辺部の絶縁被覆材は、第一部分における厚みの平均値が第二部分における厚みの平均値よりも小さくなっている。そのため、第一部分及び第二部分のうちの絶縁被覆材による電気的絶縁性の確保の必要性が高い方の部分(すなわち第二部分)に、絶縁被覆材における厚みの大きい部分を配置することができ、対象コイル辺部とコアとの間の電気的絶縁性と、対象コイル辺部と他のコイル辺部との間の電気的絶縁性との双方を、適切に確保することが容易となる。
或いは、前記スロットの内面に対して前記周方向に対向して接する第一部分と、他の前記コイル辺部に対して前記コア基準面の径方向に対向して接する第二部分と、を有する対象コイル辺部が、複数の前記コイル辺部に含まれ、前記対象コイル辺部の前記絶縁被覆材は、前記第一部分における厚みの平均値が前記第二部分における厚みの平均値よりも大きくなっている構成としても好適である。
この構成によっても、対象コイル辺部の絶縁被覆材の厚みが、当該対象コイル辺部の中心軸を基準とする周方向に沿って不均一である場合に、対象コイル辺部とコアとの間の電気的絶縁性と、対象コイル辺部と当該対象コイル辺部に対して径方向に隣接する他のコイル辺部(以下、この段落において単に「他のコイル辺部」という。)との間の電気的絶縁性との双方を、適切に確保することが容易となる。補足説明すると、一般的に、対象コイル辺部とスロットの内面(すなわちコア)との間の電位差は、対象コイル辺部と他のコイル辺部との間の電位差に比べて大きくなる。この点に鑑みて、上記の構成によれば、対象コイル辺部の絶縁被覆材は、第一部分における厚みの平均値が第二部分における厚みの平均値よりも大きくなっている。そのため、第一部分及び第二部分のうちのより高い絶縁性能が要求される部分(すなわち第一部分)に、絶縁被覆材における厚みの大きい部分を配置することができ、対象コイル辺部とコアとの間の電気的絶縁性と、対象コイル辺部と他のコイル辺部との間の電気的絶縁性との双方を、適切に確保することが容易となる。
上記の各構成の回転電機において、前記絶縁被覆材が、熱収縮性を有する材料により構成されていると好適である。
この構成によれば、コイル辺部の絶縁被覆材の周長を、加熱により減少させることが可能となり、本発明を実現可能な製造工程の幅を広げることができる。
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。ここでは、本発明を、インナロータ型の回転電機100(図1参照)に適用した場合を例として説明する。本実施形態では、回転電機100は回転界磁型の回転電機であり、コイル3の巻装対象のコアは、ステータ1のコア(ステータコア2)である。すなわち、ステータコア2が本発明における「コア」に相当する。本明細書では、回転電機は、モータ(電動機)、ジェネレータ(発電機)、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。
以下の説明では、特に区別して明記している場合を除き、「軸方向L」、「周方向C」、及び「径方向R」は、円筒状のコア基準面21(図1、図2参照)の軸心を基準として定義している。「径第一方向R1」及び「径第二方向R2」は、それぞれ、コア基準面21の径方向Rの内側へ向かう方向及び外側へ向かう方向を表す。本明細書では、各部材についての配置方向や配置位置等に関する用語は、誤差(製造上許容され得る程度の誤差)による差異がある状態を含む概念として用いている。
1.回転電機の全体構成
本実施形態に係る回転電機100の全体構成について説明する。図1に示すように、回転電機100は、ステータ1と、このステータ1の径第一方向R1側(すなわち径方向内側)に回転可能に設けられたロータ6とを備えている。ステータ1は、ステータコア2と、このステータコア2に巻装されるコイル3とを備えている。ステータコア2は、磁性材料を用いて形成されている。図1では、煩雑さを避けるために、ステータコア2から軸方向Lに突出するコイル3の部分であるコイルエンド部については、一対のスロット22から突出する部分のみを示し、他の部分については図示を省略している。図1では、残りのスロット22の軸方向Lの端部には、スロット22内に配置されるコイル3の部分であるコイル辺部71の断面が表れている。また、図1では、ロータ6を簡略化して示すと共に、ロータ6の一部を透視的に描いている。
本実施形態に係る回転電機100の全体構成について説明する。図1に示すように、回転電機100は、ステータ1と、このステータ1の径第一方向R1側(すなわち径方向内側)に回転可能に設けられたロータ6とを備えている。ステータ1は、ステータコア2と、このステータコア2に巻装されるコイル3とを備えている。ステータコア2は、磁性材料を用いて形成されている。図1では、煩雑さを避けるために、ステータコア2から軸方向Lに突出するコイル3の部分であるコイルエンド部については、一対のスロット22から突出する部分のみを示し、他の部分については図示を省略している。図1では、残りのスロット22の軸方向Lの端部には、スロット22内に配置されるコイル3の部分であるコイル辺部71の断面が表れている。また、図1では、ロータ6を簡略化して示すと共に、ロータ6の一部を透視的に描いている。
ステータコア2は、少なくとも周方向Cにおいて一体に形成されている。すなわち、ステータコア2は、周方向Cに分断された部分を周方向Cに接合する周方向接合部を有さない。周方向接合部は、例えば、直方体状のコアを曲げて円筒状のコアを構成する場合や、複数の分割コアを周方向に並べて円筒状のコアを構成する場合において、互いに隣接する周方向の端面同士を接合するために形成される。本実施形態では、ステータコア2は、周方向C及び径方向Rにおいて一体に形成され、軸方向Lにおいては一体に形成されていない。すなわち、ステータコア2は、軸方向Lに分断された部分を軸方向Lに接合する軸方向接合部を有している。本実施形態では、ステータコア2は、図1に示すように、円環板状の磁性体板7を軸方向Lに複数積層して形成されている。積層状態にある磁性体板7は、溶接又はカシメ等により、互いに接合されており、軸方向Lに隣接する磁性体板7同士の接合部が、上記の軸方向接合部を構成する。磁性体板7は、例えば、電磁鋼板(例えばケイ素鋼板等)を用いることができる。
ステータコア2には、スロット22が周方向Cに複数分散配置されている。周方向Cに隣接する2つのスロット22の間には、ティース23が形成されている。上述した「円筒状のコア基準面21」は、スロット22の配置や構成に関して基準となる仮想的な面であり、本実施形態では、複数(スロット22と同数)のティース23の径第一方向R1側の端面を含む円筒状の仮想面(コア内周面)をコア基準面21としている。ステータコア2の径第二方向R2側の面(コア外周面)等をコア基準面21としても良い。
複数のスロット22は、周方向Cに沿って一定間隔で分散配置されている。各スロット22は、軸方向Lに延びると共に径第一方向R1側に開口部22bを有するように形成されている。スロット22は、ステータコア2を軸方向Lに貫通するように形成されている。また、スロット22は、コア基準面21の軸心から放射状に径方向Rに延びるように形成されている。本実施形態では、図2に示すように、開口部22bの周方向Cの幅である開口幅W1が、スロット22の内部(開口部22bより径第二方向R2側の部分)の周方向Cの幅である内部幅W2よりも狭くなるように、スロット22が形成されている。すなわち、本実施形態では、スロット22は、セミオープンスロットである。
本実施形態では、図2に示すように、各ティース23は、周方向Cの互いに反対側を向く2つのティース側面23aが互いに平行な平行ティースであり、各スロット22は、周方向Cの幅が径第二方向R2側に向かうに従って次第に広くなるように形成されている。すなわち、各スロット22は、径方向Rの位置に応じて、周方向Cの幅であるスロット幅Wが異なるように形成されている。また、本実施形態では、各ティース23の先端部には、ティース側面23aの他の部分に対して周方向Cに突出する周方向突出部23bが形成されており、スロット22の開口部22bは、周方向突出部23bにより周方向Cの両側を挟まれた空間として形成されている。図2に示すように、本実施形態では、ステータコア2におけるスロット22を形成する壁面部(ティース側面23aを含む部分)には、スロット絶縁部24が形成されている。そのため、本実施形態では、スロット22のスロット幅W(開口幅W1及び内部幅W2)は、ティース23の周方向Cの幅や配設ピッチに加えて、スロット絶縁部24の厚みにも応じて定まる。スロット絶縁部24は、例えば、絶縁粉体塗装により形成され、或いは、スロット絶縁シートにより形成される。
回転電機100は、本実施形態では、三相交流(多相交流の一例)で駆動される三相交流電動機又は三相交流発電機である。コイル3は、三相(U相、V相、W相)のそれぞれに対応して、U相コイル、V相コイル、W相コイルを備えており、ステータコア2には、U相用、V相用、及びW相用のスロット22が、周方向Cに沿って繰り返し現れるように配置されている。詳細は省略するが、例えば、重ね巻及び波巻のいずれか一方と集中巻及び分布巻のいずれか一方との組み合わせにより線状導体4をステータコア2に巻き付けて、コイル3を構成することができる。
2.線状導体の構成
次に、本実施形態に係る線状導体4の構成について説明する。線状導体4はコイル3を構成する導体であり、線状導体4をステータコア2に巻き付けることにより、コイル3が構成されている。図3に示すように、線状導体4は、可撓性の裸導体素線41を複数本集合させた裸導体素線束42の周囲を、可撓性の絶縁被覆材46により被覆して構成されている。ここで、「裸導体素線」とは、表面が絶縁体により覆われていないむき出しの導体素線のことである。従って、樹脂等の電気的絶縁材料による被覆や被膜が表面に設けられた導体素線は、裸導体素線には含まれない。一方、表面に酸化皮膜が形成された導体素線は、裸導体素線に含まれる。本実施形態では、裸導体素線41が本発明における「導体素線」に相当し、裸導体素線束42が本発明における「導体素線束」に相当する。
次に、本実施形態に係る線状導体4の構成について説明する。線状導体4はコイル3を構成する導体であり、線状導体4をステータコア2に巻き付けることにより、コイル3が構成されている。図3に示すように、線状導体4は、可撓性の裸導体素線41を複数本集合させた裸導体素線束42の周囲を、可撓性の絶縁被覆材46により被覆して構成されている。ここで、「裸導体素線」とは、表面が絶縁体により覆われていないむき出しの導体素線のことである。従って、樹脂等の電気的絶縁材料による被覆や被膜が表面に設けられた導体素線は、裸導体素線には含まれない。一方、表面に酸化皮膜が形成された導体素線は、裸導体素線に含まれる。本実施形態では、裸導体素線41が本発明における「導体素線」に相当し、裸導体素線束42が本発明における「導体素線束」に相当する。
裸導体素線41は、線状の裸導体であり、例えば、銅やアルミニウム等により構成される。本実施形態では、裸導体素線41は、延在方向に直交する断面の形状が円形状であり、例えば直径(素線径)が0.2mm以下の素線を裸導体素線41として用いることができる。裸導体素線41の表面は絶縁体によって覆われておらず、導体表面がむき出しになっている。なお、ここでいう「絶縁体」には、導体の表面が酸化することにより形成される酸化皮膜は含まない。このような裸導体素線41が複数集合することにより、裸導体素線束42が構成されている。裸導体素線束42は、複数の裸導体素線41を撚って束ねることより構成され、或いは、複数の裸導体素線41を撚ることなく束ねることにより構成される。
絶縁被覆材46は、可撓性を有する電気的絶縁部材であり、例えば、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリフェニレンスルファイド等の合成樹脂により構成される。ここで、「可撓性」とは、曲げたり撓ませたりすることができる性質のことである。本実施形態では、絶縁被覆材46は、伸縮性も有する。ここで、「伸縮性」は、伸びたり縮んだりすることができる性質のことである。絶縁被覆材46は、裸導体素線束42の周囲を被覆するように設けられている。具体的には、絶縁被覆材46は、裸導体素線束42の周囲の全周を覆うと共に、裸導体素線束42の延在方向Aの端部に設けられた接続部を除いて延在方向Aに沿った全域を覆うように設けられている。ここで、接続部は、1つの線状導体4を他の線状導体4又は他の導体に電気的に接続するための部分である。本実施形態では、絶縁被覆材46は、裸導体素線束42の周囲を包む可撓性のシート状材料(筒状材料)によって構成されている。
図4は、線状導体4における後述するコイル辺部加圧工程#01(図6、図7参照)が実行されていない未加工部位の、外力(重力を除く。以下同様。)が作用していない状態における、延在直交平面Pでの断面(以下、「直交断面」という。)の形状を示している。ここで、延在直交平面Pは、図3に示すように、裸導体素線束42の延在方向Aに直交する平面である。図4に示すように、本実施形態では、線状導体4の未加工部位では、複数の裸導体素線41は、互いに密着し合って高い密集度で集合し、裸導体素線束42の直交断面の形状(外形)は、外力が作用していない状態において、真円状となる。そして、絶縁被覆材46の直交断面の形状は、裸導体素線束42に外接する外接曲線状となり、具体的には、裸導体素線束42の真円状の外形に沿う真円状となる。図4における符号“Z”は、線状導体4に対して外力が作用していない状態での絶縁被覆材46の直交断面の周長である「基準周長」を表している。
一方、図8は、線状導体4における後述するコイル辺部加圧工程#01(図6、図7参照)が実行された加工済み部位の、絶縁被覆材46の直交断面の形状を真円状に変形させた状態における、直交断面の形状の一例を示している。図8では、簡素化のため、裸導体素線41の本数を図4よりも少なくしている。線状導体4に対して外力が作用していない状態では、絶縁被覆材46は、図8に示すように直交断面の形状が真円状である状態で安定する。詳細は後述するが、コイル辺部加圧工程#01の実行により絶縁被覆材46の基準周長Zは増大する。そのため、裸導体素線束42を構成する複数の裸導体素線41の直交断面の面積(以下、単に「断面積」という。)の総和と、絶縁被覆材46の内部面積との面積差は、絶縁被覆材46の直交断面の形状が真円状である場合には、未加工部位(図4参照)よりも加工済み部位(図8参照)の方が大きくなる。ここで、絶縁被覆材46の内部面積とは、絶縁被覆材46の内面により当該絶縁被覆材46の径方向内側に形成される内部空間の断面積である。絶縁被覆材46の内部面積は、絶縁被覆材46の直交断面の形状を扁平化することで減少するため、図示は省略するが、図8に示す線状導体4の断面形状を扁平化すると、上記の面積差が小さくなる。
上記のように、裸導体素線41の直交断面の形状は円形状である。そのため、図4に示すように、裸導体素線束42を構成する複数の裸導体素線41同士の間や、裸導体素線41と絶縁被覆材46の内周面との間に、隙間Gが形成される。なお、線状導体4における未加工部位を構成する複数の裸導体素線41は、図4に示すように、互いに密着し合って高い密集度で集合しているため、絶縁被覆材46の内部に形成される隙間Gは比較的小さい。そのため、線状導体4に対して比較的大きな外力が作用しない場合には、複数の裸導体素線41同士は互いに径方向Rに相対移動しない。一方、線状導体における加工済み部位を構成する複数の裸導体素線41は、図8に示すように、未加工部位(図4参照)に比べて低い密集度で集合しているため、絶縁被覆材46の内部には比較的大きな隙間Gが形成される。そのため、線状導体4に対して大きな外力が作用しなくても、複数の裸導体素線41同士は互いに径方向Rに相対移動することができる。すなわち、絶縁被覆材46の内部には、裸導体素線41同士が相対移動可能な被覆内隙間が形成されている。なお、図8に示す例では、絶縁被覆材46の内部における裸導体素線41の密集度が、径方向外側領域に比べて径方向内側領域の方が高くなる場合を例として示している。
上記のように、絶縁被覆材46は、可撓性及び伸縮性を有する材料により構成されている。従って、線状導体4は、図5及び図7に示すように、直交断面の形状を変形可能である。すなわち、絶縁被覆材46の変形に追従して、その内部において複数の裸導体素線41同士が相対移動することにより、線状導体4の直交断面の形状が変形する。なお、線状導体4における加工済み部位は、図8に示すように、線状導体4の直交断面の形状が真円状である場合には、複数の裸導体素線41が低い密集度で集合している。そのため、加工済み部位の直交断面の形状を扁平化する際、複数の裸導体素線41が互いに密着し合って高い密集度で集合するまでの間は、絶縁被覆材46は、周長の増大を伴わずに変形する。よって、線状導体4の直交断面の形状を容易に変形させることができる。なお、複数の裸導体素線41が互いに密着し合って高い密集度で集合した後は、絶縁被覆材46は、弾性的或いは塑性的な変形による周長の増大を伴いながら変形する。一方、線状導体4における未加工部位は、図4に示すように、線状導体4の直交断面の形状が真円状である場合にも、複数の裸導体素線41が互いに密着し合って高い密集度で集合している。そのため、未加工部位の直交断面の形状を扁平化する際には、扁平の度合いが小さい場合にも、絶縁被覆材46は、弾性的或いは塑性的な変形による周長の増大を伴いながら変形する。
本実施形態では、図7に示すように、線状導体4の未加工部位の直交断面の形状を真円状とした状態(図7(a)参照)での周方向Cの幅(周方向幅D)、すなわち、線状導体4の未加工部位の直交断面の形状を真円状とした状態での直径は、スロット22の開口幅W1よりも大きく設定されている。そして、線状導体4は、図7(c)に示すように、周方向幅Dを、開口幅W1より狭い第一周方向幅D1と、開口幅W1より広い第二周方向幅D2との間で変形可能である。
3.コイルの配置構成
次に、本実施形態に係るコイル3の配置構成について説明する。コイル3は、図1及び図2に示すように、スロット22内に配置されるコイル辺部71と、ステータコア2の軸方向Lの外側において2つのコイル辺部71同士を接続する渡り部72とを備えている。コイル辺部71は、軸方向Lに平行な直線状に形成されている。渡り部72は、ステータコア2の軸方向Lの外側に配置されてコイルエンド部を構成し、図1に示す例では、互いに6スロットピッチ離れて配置された2つのコイル辺部71同士を接続するように配置されている。
次に、本実施形態に係るコイル3の配置構成について説明する。コイル3は、図1及び図2に示すように、スロット22内に配置されるコイル辺部71と、ステータコア2の軸方向Lの外側において2つのコイル辺部71同士を接続する渡り部72とを備えている。コイル辺部71は、軸方向Lに平行な直線状に形成されている。渡り部72は、ステータコア2の軸方向Lの外側に配置されてコイルエンド部を構成し、図1に示す例では、互いに6スロットピッチ離れて配置された2つのコイル辺部71同士を接続するように配置されている。
図2に示すように、コイル辺部71は、スロット22の内部において、複数配置されている。具体的には、コイル辺部71は、周方向Cの同じ位置において径方向Rに沿って一列に並ぶように、複数の層Bに分かれて配置されている。ここで、層Bは、スロット22内における各コイル辺部71の径方向Rの位置(配置領域)を表す。本実施形態では、コイル辺部71は、奇数個の層Bに分かれて配置されており、具体的には、5個の層Bに分かれて配置されている。以下では、スロット22内の最も径第二方向R2側の層Bを第一層B1とし、そこから径第一方向R1側に向かって順に、第二層B2、第三層B3、第四層B4、第五層B5とする。本実施形態では、コイル3を構成する線状導体4は、複数のコイル辺部71が連続する一本の線状導体4に含まれるように、ステータコア2に巻装されている。すなわち、本実施形態では、後述するコイル辺部加圧工程#01による加圧の対象となる加工対象部位は、連続する一本の線状導体4に複数含まれる。ここで、線状導体4について「連続」とは、裸導体素線41或いは絶縁被覆材46が継ぎ目なく延在方向Aに一体に形成されていることを意味する。
図2に示すように、各コイル辺部71の直交断面の形状は、スロット22の内壁面に面接触する(本例では、スロット絶縁部24を介して面接触する)接触面を有すると共に、径方向Rに隣り合うコイル辺部71の外周面に面接触する接触面を有する矩形状となっている。これにより、コイル辺部71とスロット22の内壁面との間の隙間と、コイル辺部71同士の間の隙間との双方を小さく抑えることができ、結果、コイル3の占積率を高めることが可能となっている。なお、各スロット22は、径方向Rの位置に応じてスロット幅Wが異なるように形成されており、スロット22の形状は、層Bに応じて異なる。よって、同一のスロット22内に配置される複数のコイル辺部71は、直交断面の形状が互いに異なる。本実施形態では、図2に示すように、各スロット22は、スロット幅Wが径第二方向R2側に向かうに従って次第に広くなるように形成されている。すなわち、スロット幅Wが最も大きい径方向Rの位置にある層Bを「特定層」とすると、本実施形態では、第一層B1が特定層である。
後述するように、本実施形態では、同じスロット22内に配置される複数のコイル辺部71は、断面積が互いにほぼ同一となるように構成されている。よって、本実施形態では、図2に示すように、スロット22のそれぞれに配置された複数のコイル辺部71は、コイル辺部71のそれぞれが配置される径方向Rの位置(領域)に基づいて、スロット幅Wが大きくなるのに応じて、コイル辺部71の直交断面における径方向Rの幅に対する周方向Cの幅の比であるアスペクト比(=周方向Cの幅/径方向Rの幅)が大きくなっている。すなわち、スロット22のそれぞれに配置された複数のコイル辺部71は、スロット幅Wが大きくなるのに応じて、矩形状に形成される直交断面の扁平の度合が大きくなっている。本実施形態では、各スロット22が、スロット幅Wが径第二方向R2側に向かうに従って次第に広くなるように形成されているため、第N層(N=1,2,・・・4)に配置されるコイル辺部71の直交断面におけるアスペクト比は、第(N+1)層に配置されるコイル辺部71の直交断面におけるアスペクト比よりも大きくなっている。線状導体4の直交断面におけるアスペクト比が1以上である場合に、当該アスペクト比が大きくなると、線状導体4の直交断面における周方向Cの幅と径方向Rの幅との寸法差の絶対値が大きくなる。よって、本実施形態では、スロット22のそれぞれに配置された複数のコイル辺部71は、コイル辺部71のそれぞれが配置される径方向Rの位置(領域)に基づいて、スロット幅Wが大きくなるのに応じて、コイル辺部71の直交断面における周方向Cの幅と径方向Rの幅との寸法差の絶対値が大きくなっている。
上記のように、本実施形態では、同じスロット22内に配置される複数のコイル辺部71は、断面積が互いにほぼ同一となるように構成されている。このような構成を採用するのは、以下の理由による。すなわち、コイル3の占積率を高めるためには、スロット22内に配置される複数のコイル辺部71のそれぞれについて、図5に模式的に示すように、当該コイル辺部71を構成する複数の裸導体素線41が互いに密着し合って高い密集度で集合していることが望ましい。ここで、図5(b)は、第一層B1に配置されるコイル辺部71の直交断面の形状を示し、図5(c)は、第五層B5に配置されるコイル辺部71の直交断面の形状を示す。図5(a)は、図4と同様に、線状導体4における未加工部位の直交断面の形状を示す。図5では、簡素化のため、裸導体素線41の本数を図4よりも少なくしている。
絶縁被覆材46の内部に含まれる裸導体素線41の本数は一定であるため、複数の裸導体素線41の断面積の総和は、コイル辺部71の直交断面の形状によらず、一定になる。そのため、コイル辺部71の直交断面の形状によらずにコイル辺部71の断面積(すなわち絶縁被覆材46の内部面積)をほぼ等しくすることで、同じスロット22内に配置される複数のコイル辺部71のそれぞれについて、絶縁被覆材46の内部に形成される隙間Gの断面積の総和を小さく抑えることができ、コイル3の占積率を高めることができる。
ところで、絶縁被覆材46の内部面積は、絶縁被覆材46の周長が一定であれば、線状導体4の直交断面の形状が真円の場合(図5(a)参照)に最大となる。また、線状導体4の直交断面の形状が矩形状である場合には、絶縁被覆材46の内部面積は、絶縁被覆材46の周長が一定であれば、図5(b)と図5(c)との比較から明らかなように、アスペクト比が大きくなるに従って小さくなる。なお、図5(c)における二点鎖線は、図5(b)に示す第一層B1のコイル辺部71の絶縁被覆材46を、第五層B5の絶縁被覆材46と同じアスペクト比となるように変形させた状態を示している。また、図5(a)には、図5(b)に示す第一層B1のコイル辺部71の絶縁被覆材46を、真円状に変形させた状態を二点鎖線で示すと共に、図5(c)に示す第五層B5のコイル辺部71の絶縁被覆材46を、真円状に変形させた状態を別の二点鎖線で示している。図5より明らかなように、コイル辺部71の直交断面の形状によらずにコイル辺部71の断面積をほぼ等しくするためには、図5(c)に示す状態での絶縁被覆材46の直交断面の周長を、図5(a)に示す状態での絶縁被覆材46の直交断面の周長よりも長くする必要があり、更に、図5(b)に示す状態での絶縁被覆材46の直交断面の周長を、図5(c)に示す状態での絶縁被覆材46の直交断面の周長よりも長くする必要がある。
絶縁被覆材46の直交断面の周長の上記のような関係を、絶縁被覆材46を弾性変形させることのみによって実現することが、1つの方法として考えられる。しかし、この場合、絶縁被覆材46の直交断面のアスペクト比が大きくなるに従って、絶縁被覆材46の周長の弾性的な伸長量(弾性伸長量)が長くなり、絶縁被覆材46に発生する復元力(張力)の大きさによっては、コイル辺部71の直交断面の形状をスロット22内において所望の形状とするのが困難となるおそれがある。すなわち、このような方法では、線状導体4をステータコア2に対して巻き付ける工程が複雑化するおそれがある。
この点に鑑みて、本実施形態では、コイル辺部71の絶縁被覆材46の基準周長Zを、当該コイル辺部71がスロット22内に配置された状態でのアスペクト比に基づき、当該アスペクト比が大きくなるのに応じて長く設定している。言い換えれば、本実施形態では、コイル辺部71の絶縁被覆材46の基準周長Zを、当該コイル辺部71がスロット22内に配置された状態での直交断面における周方向Cの幅と径方向Rの幅との寸法差の絶対値が大きくなるのに応じて、長く設定している。ここで、基準周長Zは、図4を参照して先に説明したように、線状導体4に対して外力が作用していない状態での絶縁被覆材46の直交断面の周長である。なお、線状導体4に対して外力が作用していない状態でも、裸導体素線束42の直交断面の形状を変化させるためにはある程度の力が必要である。そのため、線状導体4に対して外力が作用していない状態でも、裸導体素線束42から受ける力によって絶縁被覆材46の周長が弾性的に伸びた状態が維持される場合が想定される。そして、この場合の周長の弾性伸長量は、裸導体素線束42の直交断面の形状に応じて異なる値となり得る。この点に関し、線状導体4に対して外力が作用していない状態では、線状導体4は、一般的に、直交断面の形状が真円状である状態で安定すると考えられる。そこで、本明細書では、基準周長Zを、線状導体4の直交断面の形状を真円状とした場合の、絶縁被覆材46の直交断面の周長とする。すなわち、基準周長Zは、絶縁被覆材46の内部に裸導体素線束42が存在しないとした場合の、絶縁被覆材46の直交断面の周長(自然周長)と、基本的に一致する。
本実施形態では、上述したように、アスペクト比は、スロット幅Wが大きくなるのに応じて大きくなる。よって、本実施形態では、スロット22のそれぞれに配置された複数のコイル辺部71は、コイル辺部71のそれぞれが配置される径方向Rの位置に基づいて、スロット幅Wが大きくなるのに応じて絶縁被覆材46の基準周長Zが長くなっている。具体的には、各スロット22は、スロット幅Wが径第二方向R2側に向かうに従って次第に広くなるように形成されている。そのため、第N層(N=1,2,・・・4)に配置されるコイル辺部71の絶縁被覆材46の基準周長Zは、第(N+1)層に配置されるコイル辺部71の絶縁被覆材46の基準周長Zよりも長くなっている。すなわち、スロット幅Wが最も大きい径方向Rの位置にある層Bである第一層B1に配置されたコイル辺部71の絶縁被覆材46は、第一層B1以外の少なくともいずれかの層Bに配置されたコイル辺部71の絶縁被覆材46よりも、基準周長Zが長くなり、本実施形態では、第一層B1以外の全ての層Bに配置されたコイル辺部71の絶縁被覆材46よりも、基準周長Zが長くなっている。言い換えれば、複数のコイル辺部71のうちの1つと、同じスロット22に配置された少なくとも他の1つのコイル辺部71とは、絶縁被覆材46の基準周長Zが異なる。本実施形態では、複数のコイル辺部71のうちの1つと、同じスロット22に配置された他の全てのコイル辺部71とは、絶縁被覆材46の基準周長Zが異なる。
上記のような構成を採用することで、コイル辺部71の直交断面の形状をスロット22内に配置された状態での形状に変形させた状態において、当該コイル辺部71の絶縁被覆材46の周長の弾性伸長量を短く抑えることができ、結果、線状導体4をステータコア2に対して巻き付ける工程の簡素化を図ることが可能となっている。なお、この弾性伸長量は、基準周長Zと、基準周長Z以上の値となる設計周長との間の差に応じて定まる。ここで、設計周長は、コイル辺部71がスロット22内に配置された状態(図2参照)における、絶縁被覆材46の直交断面の設計上の周長であり、層Bに応じて異なる値に設定される。本実施形態では、スロット22内に配置される複数のコイル辺部71のそれぞれについて、絶縁被覆材46の基準周長Zを、設計周長と同一の値に設定している。ここで、「同一」とは、誤差(製造上許容され得る程度の誤差)による差異がある状態を含む。これにより、各コイル辺部71について、周長の弾性伸長量に起因して絶縁被覆材46に発生する復元力(張力)を、実質的にゼロに抑え、線状導体4をステータコア2に対して巻き付ける工程の簡素化をより一層図ることが可能となっている。
上記のように、本実施形態では、絶縁被覆材46の基準周長Zは、設計周長と同一の値に設定される。そのため、基準周長Zの長さの設定に関して上述した各構成は、設計周長の長さの設定についても同様に成立する。具体的には、複数のコイル辺部71のうちの1つと、同じスロット22に配置された少なくとも他の1つ(本例では他の全て)のコイル辺部71とは、絶縁被覆材46の設計周長が異なる。また、本実施形態では、コイル辺部71の設計周長は、当該コイル辺部71がスロット22内に配置された状態でのアスペクト比が大きくなるのに応じて長く設定されている。言い換えれば、本実施形態では、コイル辺部71の設計周長は、当該コイル辺部71がスロット22内に配置された状態での直交断面における周方向Cの幅と径方向Rの幅との寸法差の絶対値が大きくなるのに応じて、長く設定されている。更に、本実施形態では、スロット22のそれぞれに配置された複数のコイル辺部71は、コイル辺部71のそれぞれが配置される径方向Rの位置に基づいて、スロット幅Wが大きくなるのに応じて絶縁被覆材46の設計周長が長くなっている。
なお、スロット22内に配置される複数のコイル辺部71の少なくとも何れかのコイル辺部71について、コイル辺部71の絶縁被覆材46の基準周長Zが、上記の設計周長より短く設定される構成とすることも可能である。この場合、当該コイル辺部71に対して径方向Rの押圧力を加えて、絶縁被覆材46の直交断面の周長を設計周長まで弾性的に伸ばす必要がある。そのため、この場合、当該コイル辺部71は、基準周長Zと設計周長との間の差に応じた径方向Rの押圧力によって押圧された状態での形状を保って、スロット22内に配置される。このように、絶縁被覆材46の基準周長Zが設計周長より短く設定される場合には、基準周長Zの長さの設定に関して上述した各構成の少なくとも一部の構成が、基準周長Zについては成立せず、設計周長についてのみ成立する構成とすることも可能である。
4.回転電機の製造方法
次に、本実施形態に係る回転電機100の製造方法について、図6に示すフローチャートを参照して説明する。図6に示すように、回転電機100を製造する工程には、コイル辺部加圧工程#01とコイル辺部挿入工程#02とが含まれ、線状導体4により構成されたコイル3がステータコア2に巻装された回転電機100が製造される。ここで、コイル辺部加圧工程#01は、線状導体4におけるコイル辺部71に相当する部位(以下、「加工対象部位」という。)を延在方向Aに対して交差する交差方向Eに加圧する工程(加圧工程)である。すなわち、加工対象部位は、裸導体素線41を複数本集合させた裸導体素線束42の周囲を、可撓性の絶縁被覆材46により被覆して構成されている被覆導体素線束に設定される、延在方向Aに沿った領域である。このコイル辺部加圧工程#01では、加工対象部位の絶縁被覆材46を塑性変形させて、当該絶縁被覆材46の周長を増加させる。この際、絶縁被覆材46の周長は塑性的に伸長するため、コイル辺部加圧工程#01は、絶縁被覆材46の基準周長Zを増加させる工程である。本実施形態では、図3に示すように、交差方向Eは延在方向Aに対して直交する方向に設定されている。また、コイル辺部挿入工程#02は、コイル辺部加圧工程#01により加圧した後の加工対象部位を、スロット22内に開口部22bから挿入する工程(挿入工程)である。
次に、本実施形態に係る回転電機100の製造方法について、図6に示すフローチャートを参照して説明する。図6に示すように、回転電機100を製造する工程には、コイル辺部加圧工程#01とコイル辺部挿入工程#02とが含まれ、線状導体4により構成されたコイル3がステータコア2に巻装された回転電機100が製造される。ここで、コイル辺部加圧工程#01は、線状導体4におけるコイル辺部71に相当する部位(以下、「加工対象部位」という。)を延在方向Aに対して交差する交差方向Eに加圧する工程(加圧工程)である。すなわち、加工対象部位は、裸導体素線41を複数本集合させた裸導体素線束42の周囲を、可撓性の絶縁被覆材46により被覆して構成されている被覆導体素線束に設定される、延在方向Aに沿った領域である。このコイル辺部加圧工程#01では、加工対象部位の絶縁被覆材46を塑性変形させて、当該絶縁被覆材46の周長を増加させる。この際、絶縁被覆材46の周長は塑性的に伸長するため、コイル辺部加圧工程#01は、絶縁被覆材46の基準周長Zを増加させる工程である。本実施形態では、図3に示すように、交差方向Eは延在方向Aに対して直交する方向に設定されている。また、コイル辺部挿入工程#02は、コイル辺部加圧工程#01により加圧した後の加工対象部位を、スロット22内に開口部22bから挿入する工程(挿入工程)である。
コイル辺部加圧工程#01では、線状導体4における加工対象部位の絶縁被覆材46に対して弾性限界を超える程度の交差方向Eの圧力を加えることで、当該絶縁被覆材46に対して塑性変形を起こさせる。この際、絶縁被覆材46に対する加熱処理が併せて実行される構成とすることもできる。本実施形態では、上述したように、コイル辺部加圧工程#01の実行前の加工対象部位は、図4に示すように、裸導体素線束42の直交断面の形状が真円状となるように集合した複数の裸導体素線41と、直交断面の形状が当該裸導体素線束42に外接する真円状の絶縁被覆材46とにより構成されている。この塑性変形により、当該絶縁被覆材46の基準周長Zが増大し、基準周長Zの増大量は、交差方向Eの加圧量が大きくなるに従って大きくなる。このコイル辺部加圧工程#01は、回転電機のコイル用の線状導体4を製造する工程であり、本実施形態に係る回転電機100の製造方法には、線状導体4の製造工程であるコイル辺部加圧工程#01が含まれる。
本実施形態では、コイル辺部加圧工程#01では、コイル辺部71の絶縁被覆材46の基準周長Zが、コイル辺部71が配置される径方向Rの位置に基づきスロット幅Wが大きくなるのに応じて長くなるように、複数の加工対象部位のそれぞれに対する加圧量を、各加工対象部位に対応するコイル辺部71がスロット22内で配置される径方向Rの位置(層B)に応じて異ならせる。本実施形態では、上述したように、スロット幅Wが大きくなるのに応じて、コイル辺部71の直交断面のアスペクト比が大きくなると共に、コイル辺部71の直交断面における周方向Cの幅と径方向Rの幅との寸法差の絶対値が大きくなる。よって、本実施形態では、コイル辺部71の直交断面における上記寸法差の絶対値が大きくなるのに応じてコイル辺部71の絶縁被覆材46の基準周長Zが長くなるように、複数の加工対象部位のそれぞれに対する加圧量を、各加工対象部位に対応するコイル辺部71の上記寸法差の絶対値に応じて異ならせる。言い換えれば、コイル辺部71の直交断面におけるアスペクト比が大きくなるのに応じてコイル辺部71の絶縁被覆材46の基準周長Zが長くなるように、複数の加工対象部位のそれぞれに対する加圧量を、各加工対象部位に対応するコイル辺部71の直交断面におけるアスペクト比に応じて異ならせる。本実施形態では、加工対象部位の絶縁被覆材46の基準周長Zが上述した設計周長と同一の値となるように、各加工対象部位に対する交差方向Eの加圧量が設定される。ここで、「同一」とは、誤差(製造上許容され得る程度の誤差)による差異がある状態を含む。
本実施形態では、コイル辺部加圧工程#01では、図7(b)に模式的に示すように、加圧治具51を用いて、線状導体4における加工対象部位を交差方向Eに加圧する。加圧治具51は、線状導体4に対して交差方向Eの一方側から当接する当接面を有する第一押圧部と、線状導体4に対して交差方向Eの他方側から当接する当接面を有する第二押圧部とを有する。加圧治具51は、第一押圧部と第二押圧部とを互いに交差方向Eに近づけることで、線状導体4における第一押圧部と第二押圧部との間の押圧隙間51aに挿入された部分を、塑性変形を起こさせる程度に扁平化する。本実施形態では、図7(b)に示すように、押圧隙間51aの交差方向Eの幅を調整することで、線状導体4における加工対象部位に対する加圧量を調整する。すなわち、押圧隙間51aが狭くなるに従って絶縁被覆材46の基準周長Zが長くなる。加圧治具51の押圧部は、例えば、スロット22と同じ軸方向Lの長さを有する。
コイル辺部加圧工程#01の実行による基準周長Zの増大は、絶縁被覆材46における加圧治具51によって押圧された部分の厚さが薄くなることによって実現される。すなわち、基準周長Zが大きくなるのに応じて、絶縁被覆材46の厚みの全周における平均値が小さくなる。ここで、本実施形態では、上述したように、スロット22のそれぞれに配置された複数のコイル辺部71は、コイル辺部71のそれぞれが配置される径方向Rの位置に基づいて、スロット幅Wが大きくなるのに応じて絶縁被覆材46の基準周長Zが長くなっている。従って、本実施形態では、スロット22のそれぞれに配置された複数のコイル辺部71は、コイル辺部71のそれぞれが配置される径方向Rの位置に基づいて、スロット幅Wが大きくなるのに応じて絶縁被覆材46の厚みの平均値が小さくなっている。
図6及び図7に示すように、コイル辺部加圧工程#01を実行した後、コイル辺部挿入工程#02が実行される。本実施形態では、コイル辺部挿入工程#02では、コイル辺部加圧工程#01により加圧した加工対象部位を径第二方向R2側に移動させることで、当該加工対象部位を開口部22bからスロット22内に挿入する。この際、加工対象部位は、図7(c)に示すように、周方向幅Dが開口幅W1より狭い第一周方向幅D1となるように変形された状態でスロット22内に挿入された後、当該加工対象部位が配置されるべき径方向Rの位置(層B)まで押し込まれる。その後、加工対象部位をスロット22の開口方向とは反対側である径第二方向R2側に押圧することで、スロット22の断面形状と合うように加工対象部位の直交断面の形状を変化させる。本実施形態では、図7に示すように、コイル辺部挿入工程#02では、スロット22の内部に加工対象部位を複数(本例では5個)挿入し、複数の加工対象部位がスロット22の内部において径方向Rに沿って一列に並ぶように配置する。
なお、線状導体4における加工対象部位は複数あるが、各加工対象部位に対してコイル辺部加圧工程#01を実行する時点は、当該加工対象部位に対してコイル辺部挿入工程#02が実行される時点より前の任意の時点とすることができる。例えば、1本の線状導体4に含まれる全ての加工対象部位に対してコイル辺部加圧工程#01を実行した後に、コイル辺部挿入工程#02を実行する構成とすることができる。或いは、単数又は複数の加工対象部位に対してコイル辺部加圧工程#01及びコイル辺部挿入工程#02を実行する工程を繰り返し単位として、当該工程が繰り返し実行される構成とすることもできる。
5.その他の実施形態
最後に、本発明のその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能である。
最後に、本発明のその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能である。
(1)上記の実施形態では、コイル辺部加圧工程#01において、コイル辺部71のそれぞれが配置される径方向Rの位置に基づいて、スロット幅Wが大きくなるのに応じて絶縁被覆材46の基準周長Zが長くなるように、加工対象部位に対する交差方向Eの加圧量を、当該加工対象部位がスロット22内で配置される径方向Rの位置(層B)に応じて異ならせる構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、絶縁被覆材46を、加熱により基準周長Zを減少させることができるように構成し、図9に示すように、コイル辺部挿入工程#02の実行後に、コイル辺部加熱工程#03を更に実行する構成とすることも可能である。ここで、コイル辺部加熱工程#03は、コイル辺部挿入工程#02によりスロット22内に挿入されたコイル辺部71を加熱して当該コイル辺部71の絶縁被覆材46の基準周長Zを減少させる工程(加熱工程)である。なお、絶縁被覆材46を、例えばFEP(テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体)等の、熱収縮性を有する材料により構成することで、加熱により絶縁被覆材46の基準周長Zを減少させることができる。この際の基準周長Zの減少量は、加熱量が大きくなるに従って大きくなる。
具体的には、このような構成では、コイル辺部加圧工程#01では、スロット22内に配置されるコイル辺部71のうちの少なくとも何れかのコイル辺部71について、基準周長Zが上述した設計周長よりも長くなるように、線状導体4におけるコイル辺部71に相当する部位である加工対象部位に対する交差方向Eの加圧量を設定する。例えば、全てのコイル辺部71について同一の加圧量、具体的には、基準周長Zが最も長い設計周長(図2に示す例では第一層B1の設計周長)と同一の値となる加圧量を設定する構成とすることができる。ここで、「同一」とは、誤差(製造上許容され得る程度の誤差)による差異がある状態を含む。そして、コイル辺部加熱工程#03では、コイル辺部71のそれぞれが配置される径方向Rの位置に基づいて、スロット幅Wが大きくなるのに応じて絶縁被覆材46の基準周長Zが長くなるように、コイル辺部71に対する加熱量を、当該コイル辺部71が配置される径方向Rの位置に応じて異ならせる。例えば、コイル辺部71の絶縁被覆材46の基準周長Zが設計周長と同一の値となるように、各コイル辺部71に対する加熱量を設定すると好適である。
なお、コイル辺部挿入工程#02により1つのコイル辺部71が挿入される毎に、当該コイル辺部71に対するコイル辺部加熱工程#03を実行する構成とすることも、コイル辺部挿入工程#02により挿入された複数のコイル辺部71(例えば、同一のスロット22内に配置される全てのコイル辺部71)に対してまとめてコイル辺部加熱工程#03を実行する構成とすることもできる。また、コイル辺部71を径第二方向R2側に押圧して当該コイル辺部71をスロット22の両側面に当接させた状態で、コイル辺部加熱工程#03を実行する構成とすることができる。
(2)上記の実施形態では、コイル辺部挿入工程#02(挿入工程)が、コイル辺部加圧工程#01(加圧工程)により加圧した後の加工対象部位を、スロット22の内部に挿入する工程である構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、図6に示すフローチャートにおいて、コイル辺部加圧工程#01とコイル辺部挿入工程#02とを入れ替えた構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。この場合、コイル辺部挿入工程は、コイル辺部加圧工程により加圧する前の加工対象部位を、スロット22内に開口部22bから挿入する工程となり、コイル辺部加圧工程は、コイル辺部挿入工程によりスロット22内に挿入した後の加工対象部位に対して、加圧処理を実行する工程となる。以下、このような構成の例として、図10及び図11に示す第一例と、図12〜図15に示す第二例とについて説明する。
〔第一例〕
図10に示すように、本例では、コイル辺部挿入工程により、コイル辺部加圧工程により加圧する前の加工対象部位(未加工部位)を、スロット22の内部に挿入する。図10に示す例では、扁平化冶具52を用いて線状導体4における加工対象部位の周方向Cの幅がスロット22の開口部22bの周方向Cの幅より狭くなるように扁平化して、当該加工対象部位をスロット22の内部に挿入している。この際、線状導体4における加工対象部位は、弾性変形することにより直交断面の形状が扁平化し、スロット22の内部に挿入された後は、直交断面の形状が真円状に戻る。次に、図11に示すように、コイル辺部加圧工程を実行し、スロット22の内部に挿入された線状導体4における加工対象部位を、スロット22の開口方向とは反対側である径第二方向R2側に加圧する。図11に示す例では、押圧治具53を用いて加工対象部位を径第一方向R1側から押圧して、当該加工対象部位の絶縁被覆材46の基準周長Zを増加させている。
図10に示すように、本例では、コイル辺部挿入工程により、コイル辺部加圧工程により加圧する前の加工対象部位(未加工部位)を、スロット22の内部に挿入する。図10に示す例では、扁平化冶具52を用いて線状導体4における加工対象部位の周方向Cの幅がスロット22の開口部22bの周方向Cの幅より狭くなるように扁平化して、当該加工対象部位をスロット22の内部に挿入している。この際、線状導体4における加工対象部位は、弾性変形することにより直交断面の形状が扁平化し、スロット22の内部に挿入された後は、直交断面の形状が真円状に戻る。次に、図11に示すように、コイル辺部加圧工程を実行し、スロット22の内部に挿入された線状導体4における加工対象部位を、スロット22の開口方向とは反対側である径第二方向R2側に加圧する。図11に示す例では、押圧治具53を用いて加工対象部位を径第一方向R1側から押圧して、当該加工対象部位の絶縁被覆材46の基準周長Zを増加させている。
この第一例では、図11に示すように、径方向Rに並ぶ複数の加工対象部位に対してまとめてコイル辺部加圧工程を実行し、当該複数の加工対象部位のそれぞれの絶縁被覆材46の基準周長Zを増加させる。具体的には、コイル辺部挿入工程では、複数の加工対象部位を順にスロット22の内部に挿入し(図10参照)、コイル辺部加圧工程では、スロット22の内部に配置された全て(本例では5つ)の加工対象部位をまとめて加圧し、当該全ての加工対象部位のそれぞれの絶縁被覆材46の基準周長Zを増加させる。図11に示す例では、押圧治具53は、スロット22の開口部22bよりも周方向Cの幅が狭くなっており、押圧治具53は、径方向Rに沿ってスロット22の内部に挿入される。
〔第二例〕
図12から図15に示すように、本例でも、第一例と同様に、コイル辺部挿入工程により、コイル辺部加圧工程により加圧する前の加工対象部位(未加工部位)を、スロット22の内部に挿入した後、コイル辺部加圧工程により、スロット22の内部に挿入された線状導体4における加工対象部位を、スロット22の開口方向とは反対側である径第二方向R2側に加圧する。しかし、本例では、コイル辺部挿入工程により1つの加工対象部位がスロット22の内部に挿入される毎に、コイル辺部加圧工程を実行して当該加工対象部位を加圧する。すなわち、図12に示すように第一層B1のコイル辺部71に対応する加工対象部位をコイル辺部挿入工程によりスロット22の内部に挿入した後、図13に示すように当該加工対象部位に対してコイル辺部加圧工程を実行する。次に、図14に示すように、第二層B2のコイル辺部71に対応する加工対象部位をスロット22の内部に挿入した後、図15に示すように当該加工対象部位に対してコイル辺部加圧工程を実行する。以降、第五層B5のコイル辺部71が挿入されるまで、コイル辺部挿入工程及びコイル辺部加圧工程が繰り返し実行される。なお、図13及び図15に示す例では、押圧治具53の先端部は、スロット22の開口部22bよりも周方向Cの幅が広くなっており、押圧治具53は、軸方向Lに沿ってスロット22の内部に挿入された後、径方向Rに沿って移動される。
図12から図15に示すように、本例でも、第一例と同様に、コイル辺部挿入工程により、コイル辺部加圧工程により加圧する前の加工対象部位(未加工部位)を、スロット22の内部に挿入した後、コイル辺部加圧工程により、スロット22の内部に挿入された線状導体4における加工対象部位を、スロット22の開口方向とは反対側である径第二方向R2側に加圧する。しかし、本例では、コイル辺部挿入工程により1つの加工対象部位がスロット22の内部に挿入される毎に、コイル辺部加圧工程を実行して当該加工対象部位を加圧する。すなわち、図12に示すように第一層B1のコイル辺部71に対応する加工対象部位をコイル辺部挿入工程によりスロット22の内部に挿入した後、図13に示すように当該加工対象部位に対してコイル辺部加圧工程を実行する。次に、図14に示すように、第二層B2のコイル辺部71に対応する加工対象部位をスロット22の内部に挿入した後、図15に示すように当該加工対象部位に対してコイル辺部加圧工程を実行する。以降、第五層B5のコイル辺部71が挿入されるまで、コイル辺部挿入工程及びコイル辺部加圧工程が繰り返し実行される。なお、図13及び図15に示す例では、押圧治具53の先端部は、スロット22の開口部22bよりも周方向Cの幅が広くなっており、押圧治具53は、軸方向Lに沿ってスロット22の内部に挿入された後、径方向Rに沿って移動される。
(3)上記の実施形態では、コイル辺部挿入工程#02(図7(c)参照)において、線状導体4における加工対象部位が任意の配置方向でスロット22の内部に配置される構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、加工対象部位が予め定められた配置方向でスロット22の内部に配置される構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。以下、このような構成の例として、図16及び図17に示す第三例と、図18に示す第四例とについて説明する。なお、図16及び図18では、発明の理解を容易にすべく、絶縁被覆材46におけるコイル辺部加圧工程#01での押圧対象部分46a(図7(b)参照)に対して、絶縁被覆材46における押圧対象部分46a以外の押圧非対象部分46bよりも濃いハッチングを施している。また、図16及び図18では、簡素化のため、スロット22の周方向Cの幅が径方向Rに沿って一様となるように示しており、この結果、各コイル辺部71は互いに同じ断面形状となるように示されている。
〔第三例〕
図16に示すように、本例では、上記の実施形態と同様に、コイル辺部71とステータコア2(ティース23を含む)とを電気的に絶縁する絶縁部としてのスロット絶縁部24が、スロット22の内面に沿って設けられている。ここで、スロット22の内面は、ステータコア2におけるスロット22を形成する壁面部(ティース側面23aを含む部分)により形成される。そして、本例では、図17に示すように、スロット絶縁部24をスロット22の内面に沿って設ける絶縁工程#04よりも後に、コイル辺部挿入工程#02が実行される。絶縁工程#04は、例えば、スロット絶縁部24が絶縁粉体塗装により形成される場合には、当該塗装をスロット22の内面に施す工程とされ、スロット絶縁部24がスロット絶縁シートにより形成される場合には、当該シートをスロット22の内面に沿って配置する工程とされる。コイル辺部挿入工程#02では、絶縁工程#04によりスロット絶縁部24が設けられたスロット22の内部に、加工対象部位を挿入すると共に、予め定められた配置方向で加工対象部位をスロット22の内部に配置する。本例では、加工対象部位の配置方向は、絶縁被覆材46の押圧対象部分46aが、スロット絶縁部24に対して周方向Cに対向する向きに設定されている。
図16に示すように、本例では、上記の実施形態と同様に、コイル辺部71とステータコア2(ティース23を含む)とを電気的に絶縁する絶縁部としてのスロット絶縁部24が、スロット22の内面に沿って設けられている。ここで、スロット22の内面は、ステータコア2におけるスロット22を形成する壁面部(ティース側面23aを含む部分)により形成される。そして、本例では、図17に示すように、スロット絶縁部24をスロット22の内面に沿って設ける絶縁工程#04よりも後に、コイル辺部挿入工程#02が実行される。絶縁工程#04は、例えば、スロット絶縁部24が絶縁粉体塗装により形成される場合には、当該塗装をスロット22の内面に施す工程とされ、スロット絶縁部24がスロット絶縁シートにより形成される場合には、当該シートをスロット22の内面に沿って配置する工程とされる。コイル辺部挿入工程#02では、絶縁工程#04によりスロット絶縁部24が設けられたスロット22の内部に、加工対象部位を挿入すると共に、予め定められた配置方向で加工対象部位をスロット22の内部に配置する。本例では、加工対象部位の配置方向は、絶縁被覆材46の押圧対象部分46aが、スロット絶縁部24に対して周方向Cに対向する向きに設定されている。
図16に示すように、コイル辺部71は、周方向Cの両側の端部のそれぞれに径方向Rに延びる第一部分71aを有すると共に、径方向Rの両側の端部のそれぞれに周方向Cに延びる第二部分71bを有する。本例では、スロット22の内部には複数のコイル辺部71が配置され、複数のコイル辺部71には対象コイル辺部73が含まれる。ここで、対象コイル辺部73は、第一部分71aがスロット絶縁部24に対して周方向Cに対向して接すると共に、第二部分71bが他のコイル辺部71に対して径方向Rに対向して接するコイル辺部71である。本例では、上記のように、コイル辺部71を構成する加工対象部位は、絶縁被覆材46の押圧対象部分46aがスロット絶縁部24に対して周方向Cに対向するように配置される。そのため、対象コイル辺部73の第一部分71aの少なくとも一部は、押圧対象部分46aにより形成される。一方、対象コイル辺部73の第二部分71bの少なくとも一部は、押圧非対象部分46bにより形成される。
図16に示す例では、対象コイル辺部73について、第一部分71aの全体が、押圧対象部分46aにより形成されており、第二部分71bの全体が、押圧非対象部分46bにより形成されている。また、図16に示す例では、第一部分71aと第二部分71bとの接続部(コイル辺部71の矩形状断面における円弧状の角部)の全体が、押圧対象部分46aにより形成されている。すなわち、図16に示す例では、押圧対象部分46aの直交断面での延在長さが第一部分71aの直交断面での延在長さよりも大きく設定されている。押圧非対象部分46bの直交断面での延在長さを第二部分71bの直交断面での延在長さよりも大きく設定することにより、上記接続部の一部或いは全体が押圧非対象部分46bにより形成された構成とすることも可能である。
ところで、押圧対象部分46aは、コイル辺部加圧工程#01において押圧される部分(上記実施形態の例では図7(b)に示す加圧治具51により押圧される部分)である。そのため、コイル辺部加圧工程#01の実行後には、押圧対象部分46aの厚みの平均値は、押圧非対象部分46bの厚みの平均値よりも小さくなる。なぜなら、押圧対象部分46aは、コイル辺部加圧工程#01の実行により塑性的に伸長することに加えて、図16に模式的に示すように、コイル辺部加圧工程#01の実行時に裸導体素線41が押圧対象部分46aの内面に押し付けられ、押圧対象部分46aにおける裸導体素線41がめり込んだ部分が薄くなるからである。そして、本例では、対象コイル辺部73の第一部分71aは押圧対象部分46aにより形成され、対象コイル辺部73の第二部分71bは押圧非対象部分46bにより形成される。よって、本例では、対象コイル辺部73の絶縁被覆材46は、第一部分71aにおける厚みの平均値が第二部分71bにおける厚みの平均値よりも小さくなっている。例えば、第一部分71aにおける絶縁被覆材46の厚みの平均値が、第二部分71bにおける絶縁被覆材46の厚みの平均値の10分の9程度或いは4分の3程度である構成とすることができる。また、第一部分71aにおける絶縁被覆材46の厚みの最小値(最も薄い部分の厚み)が、第二部分71bにおける絶縁被覆材46の厚みの最小値(最も薄い部分の厚み)の3分の2程度或いは2分の1程度である構成とすることができる。
なお、スロット22の内部に配置される複数のコイル辺部71に、対象コイル辺部73以外のコイル辺部71が含まれていても良い。例えば、上記実施形態に係る図2に示す例では、第一層B1に配置されるコイル辺部71や第五層B5に配置されるコイル辺部71は、対象コイル辺部73とは異なり、径方向Rの両側の第二部分71bのうちの一方のみが、他のコイル辺部71に対して径方向Rに対向して接するように配置される。このようなコイル辺部71についても、対象コイル辺部73と同様に、押圧対象部分46aがスロット絶縁部24に対して周方向Cに対向するように配置することができる。この場合、スロット絶縁部24における第一層B1のコイル辺部71の径第二方向R2側に配置される部分(以下、「対象部分」という。)を、スロット絶縁部24の他の部分よりも絶縁性能を緩和することもできる。すなわち、例えば、スロット絶縁部24が絶縁粉体塗装により形成される場合には、上記対象部分の塗装の膜厚を薄くすることができ、スロット絶縁部24がスロット絶縁シートにより形成される場合には、上記対象部分のシートの厚みを薄く、或いは、上記対象部分のシートの重ね合わせ数を小さくすることができる。
〔第四例〕
図18に示すように、本例では、上記の実施形態とは異なり、スロット22の内部にはスロット絶縁部24が設けられていない。そして、本例では、上記第三例とは異なり、線状導体4における加工対象部位の配置方向は、絶縁被覆材46の押圧非対象部分46bが、スロット22の内面に対して周方向Cに対向する向きに設定されている。本例では、このような配置方向に従って、コイル辺部挿入工程#02において、複数の加工対象部位がスロット22の内部に配置される。
図18に示すように、本例では、上記の実施形態とは異なり、スロット22の内部にはスロット絶縁部24が設けられていない。そして、本例では、上記第三例とは異なり、線状導体4における加工対象部位の配置方向は、絶縁被覆材46の押圧非対象部分46bが、スロット22の内面に対して周方向Cに対向する向きに設定されている。本例では、このような配置方向に従って、コイル辺部挿入工程#02において、複数の加工対象部位がスロット22の内部に配置される。
図18に示すように、本例では、スロット22の内部に配置される複数のコイル辺部71には、第一部分71aがスロット22の内面に対して周方向Cに対向して接すると共に、第二部分71bが他のコイル辺部71に対して径方向Rに対向して接するコイル辺部71である、対象コイル辺部74が含まれる。本例では、上記のように、コイル辺部71を構成する加工対象部位は、絶縁被覆材46の押圧非対象部分46bがスロット22の内面に対して周方向Cに対向するように配置される。そのため、対象コイル辺部74の第一部分71aの少なくとも一部は、押圧非対象部分46bにより形成される。一方、対象コイル辺部74の第二部分71bの少なくとも一部は、押圧対象部分46aにより形成される。
図18に示す例では、対象コイル辺部74について、第一部分71aの全体が、押圧非対象部分46bにより形成されており、第二部分71bの全体が、押圧対象部分46aにより形成されている。そして、本例では、上記第三例とは異なり、対象コイル辺部74の絶縁被覆材46は、第一部分71aにおける厚みの平均値が第二部分71bにおける厚みの平均値よりも大きくなっている。例えば、第二部分71bにおける絶縁被覆材46の厚みの平均値が、第一部分71aにおける絶縁被覆材46の厚みの平均値の10分の9程度或いは4分の3程度である構成とすることができる。また、第二部分71bにおける絶縁被覆材46の厚みの最小値(最も薄い部分の厚み)が、第一部分71aにおける絶縁被覆材46の厚みの最小値(最も薄い部分の厚み)の3分の2程度或いは2分の1程度である構成とすることができる。なお、図18に示す例では、第一部分71aと第二部分71bとの接続部の全体が、押圧非対象部分46bにより形成されている。上記接続部の一部或いは全体が、押圧対象部分46aにより形成された構成とすることも可能である。
なお、スロット22の内部に配置される複数のコイル辺部71に、対象コイル辺部74以外のコイル辺部71が含まれていても良い。例えば、対象コイル辺部74とは異なり、径方向Rの両側の第二部分71bのうちの一方のみが、他のコイル辺部71に対して径方向Rに対向して接するように配置されるコイル辺部71が、複数のコイル辺部71に含まれていても良い。このようなコイル辺部71についても、対象コイル辺部74と同様に、絶縁被覆材46の押圧非対象部分46bがスロット22の内面に対して周方向Cに対向するように配置することができる。例えば、径方向Rの両側の第二部分71bのうちの一方が他のコイル辺部71に対して径方向Rに対向して接するように配置され、他方の第二部分71bがスロット22の径方向Rを向く内面に対して径方向Rに対向するように配置されるコイル辺部71について、絶縁被覆材46の押圧非対象部分46bがスロット22の内面に対して周方向Cに対向するように配置することができる。この場合、当該コイル辺部71とスロット22の径方向Rを向く内面との間に、スロット絶縁部24が設けられた構成とすることも可能である。なお、本例においても、スロット22の内面の全体にスロット絶縁部24が設けられた構成とすることも可能である。
(4)上記の実施形態では、スロット22のそれぞれに配置された複数のコイル辺部71は、コイル辺部71のそれぞれが配置される径方向Rの位置に基づいて、スロット幅Wが大きくなるのに応じて絶縁被覆材46の基準周長Zが長くなっている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、一部のコイル辺部71の間で、スロット幅Wが大きくなるのに応じて絶縁被覆材46の基準周長Zが短くなる構成とすることができる。例えば、図2に示す例においてコイル辺部71の断面積が更に大きく設定されている場合等において、最も径第一方向R1側に配置されるコイル辺部71の直交断面の形状が、周方向Cの幅よりも径方向Rの幅が大きい形状となることが想定される。このような場合、スロット幅Wが最も小さい径方向Rの位置にある層Bに配置されたコイル辺部71の絶縁被覆材46が、他のいずれかの層Bに配置されたコイル辺部71の絶縁被覆材46よりも基準周長Zが長くなり得る。すなわち、これらのコイル辺部71の間では、スロット幅Wが大きくなるのに応じて絶縁被覆材46の基準周長Zが短くなる。言い換えれば、スロット幅Wが大きくなるのに応じて、コイル辺部71の直交断面における周方向Cの幅と径方向Rの幅との寸法差の絶対値が小さくなる。また、このような場合、スロット幅Wが最も小さい径方向Rの位置にある層Bに配置されたコイル辺部71の絶縁被覆材46の基準周長Zが、スロット幅Wが最も大きい径方向Rの位置にある層B(特定層)に配置されたコイル辺部71の絶縁被覆材46の基準周長Z以上となり得る。この場合、上記の実施形態とは異なり、特定層に配置されたコイル辺部71の絶縁被覆材46が、特定層以外の全ての層Bではなく、特定層以外の一部の層Bに配置されたコイル辺部71の絶縁被覆材46よりも、基準周長Zが長い構成となる。本発明は、このような構成も権利範囲に含む。
(5)上記の実施形態では、スロット22が、径第二方向R2側に向かうに従ってスロット幅Wが次第に広くなるように形成されており、第一層B1が特定層である構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、スロット22の形状を変更し、径方向Rの中間の位置にある層B(図2に示す例では第二層B2、第三層B3、又は第四層B4)、或いは、最も径第一方向R1側の位置にある層B(図2に示す例では第五層B5)が、スロット幅Wが最も大きい径方向Rの位置にある層B(特定層)となる構成とすることも可能である。
(6)上記の実施形態では、複数のコイル辺部71のうちの1つと、同じスロット22に配置された他の全てのコイル辺部71とは、絶縁被覆材46の基準周長Zが異なる構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、スロット22の内部に、絶縁被覆材46の基準周長Zが互いに同一となる複数のコイル辺部71が配置され、複数のコイル辺部71のうちの1つと、同じスロット22に配置された他の一部のコイル辺部71とが、絶縁被覆材46の基準周長Zが異なる構成とすることも可能である。
(7)上記の実施形態では、コイル辺部71がスロット22の内部において5個の層Bに分かれて配置されている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、コイル辺部71が“5”以外の奇数個(例えば3個、7個等)の層Bに分かれて配置されている構成や、コイル辺部71が偶数個(例えば、2個、4個、6個等)の層Bに分かれて配置されている構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。
(8)上記の実施形態では、裸導体素線41が本発明における「導体素線」に相当する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、樹脂等(例えばポリアミドイミド樹脂やポリイミド樹脂等)の電気的絶縁材料からなる絶縁皮膜が表面に設けられた導体素線(被覆導体素線)を、本発明における「導体素線」として用い、当該被覆導体素線を複数本集合させた被覆導体素線束の周囲が、絶縁被覆材46により更に被覆されている構成とすることもできる。
(9)上記の実施形態では、ティース23の先端部に周方向突出部23bが形成されている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、ティース23の先端部に周方向突出部23bが形成されていない構成、すなわち、スロット22がオープンスロットである構成とすることもできる。
(10)上記の実施形態では、線状導体4の未加工部位の直交断面の形状を真円状とした状態での周方向幅Dが、スロット22の開口幅W1よりも大きく設定されている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、線状導体4の未加工部位の直交断面の形状を真円状とした状態での周方向幅Dが、スロット22の開口幅W1以下に設定されている構成とすることもできる。
(11)上記の実施形態では、裸導体素線41の延在方向に直交する断面の形状が円形状である構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、裸導体素線41の断面形状を、例えば、四角形状、三角形状、五角形状、六角形状、八角形状等の各種多角形状としても良い。
(12)上記の実施形態では、スロット22が径方向Rの内側へ向かう方向である径第一方向R1側に開口部22bを有する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、スロット22が径方向Rの外側へ向かう方向である径第二方向R2側に開口部を有する構成とすることも可能である。すなわち、本発明は、ロータがステータの径第二方向R2側に配置されるアウタロータ型の回転電機に適用することも可能である。
(13)上記の実施形態では、ステータコア2が、円環板状の磁性体板7を軸方向Lに複数積層して形成されている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、ステータコア2が、磁性材料の粉体を加圧成形してなる圧粉材を主な構成要素として形成されている構成とすることも可能である。この場合、ステータコア2が、周方向Cに加えて、径方向R及び軸方向Lの双方においても一体に形成されている構成とすることができる。
(14)上記の実施形態では、ステータコア2が本発明における「コア」に相当する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、本発明を固定界磁型の回転電機に適用し、コイル3の巻装対象のコアがロータのコアである構成、すなわち、ロータのコアが本発明における「コア」に相当する構成とすることも可能である。このように、本発明に係る「コア」は、ステータコア2以外の電機子コアに適用することが可能である。
(15)その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、本願の特許請求の範囲に記載されていない構成に関しては、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
本発明は、スロット内に配置されるコイル辺部を有してコアに巻装されるコイルを備えた回転電機に好適に利用することができる。
2:ステータコア(コア)
3:コイル
4:線状導体
21:コア基準面
22:スロット
24:スロット絶縁部(絶縁部)
41:裸導体素線(導体素線)
42:裸導体素線束(導体素線束)
46:絶縁被覆材
71:コイル辺部
71a:第一部分
71b:第二部分
73,74:対象コイル辺部
100:回転電機
A:延在方向
B:層
B1:第一層(特定層)
C:周方向
L:軸方向
R:径方向
W:スロット幅
3:コイル
4:線状導体
21:コア基準面
22:スロット
24:スロット絶縁部(絶縁部)
41:裸導体素線(導体素線)
42:裸導体素線束(導体素線束)
46:絶縁被覆材
71:コイル辺部
71a:第一部分
71b:第二部分
73,74:対象コイル辺部
100:回転電機
A:延在方向
B:層
B1:第一層(特定層)
C:周方向
L:軸方向
R:径方向
W:スロット幅
Claims (8)
- 円筒状のコア基準面の軸方向に延びるスロットが、前記コア基準面の周方向に複数分散配置されているコアと、前記スロット内に配置されるコイル辺部を有して前記コアに巻装されるコイルと、を備えた回転電機であって、
前記コイルを構成する線状導体は、導体素線を複数本集合させた導体素線束の周囲を、可撓性の絶縁被覆材により被覆して構成されており、
前記コイル辺部は、前記スロットの内部において、複数配置されており、
複数の前記コイル辺部のうちの1つと、同じ前記スロットに配置された少なくとも他の1つの前記コイル辺部とは、前記導体素線束の延在方向に直交する断面である直交断面における、前記絶縁被覆材の周長が異なる回転電機。 - 複数の前記コイル辺部は、前記直交断面における前記周方向の幅と前記直交断面における前記コア基準面の径方向の幅との寸法差の絶対値が大きくなるのに応じて、前記絶縁被覆材の前記周長が長くなっている請求項1に記載の回転電機。
- 前記スロットは、前記コア基準面の径方向の位置に応じて前記周方向のスロット幅が異なるように形成され、
前記コイル辺部は、前記スロットの内部において、前記径方向に沿って一列に並ぶように複数の層に分かれて配置されており、
前記スロット幅が最も大きい前記径方向の位置にある前記層である特定層に配置された前記コイル辺部は、前記特定層以外の少なくともいずれかの前記層に配置された前記コイル辺部よりも、外力が作用していない状態での前記絶縁被覆材の前記周長が長い請求項1又は2に記載の回転電機。 - 前記スロットは、前記コア基準面の径方向の位置に応じて前記周方向のスロット幅が異なるように形成され、
前記スロットのそれぞれに配置された複数の前記コイル辺部は、前記コイル辺部のそれぞれが配置される前記径方向の位置に基づいて、前記スロット幅が大きくなるのに応じて前記絶縁被覆材の前記周長が長くなっていると共に、前記スロット幅が大きくなるのに応じて前記直交断面における前記径方向の幅に対する前記周方向の幅の比が大きくなっている請求項1から3のいずれか一項に記載の回転電機。 - 前記スロットのそれぞれに配置された複数の前記コイル辺部は、前記コイル辺部のそれぞれが配置される前記径方向の位置に基づいて、前記スロット幅が大きくなるのに応じて前記絶縁被覆材の厚みの平均値が小さくなっている請求項4に記載の回転電機。
- 前記コイル辺部と前記コアとを電気的に絶縁する絶縁部が、前記スロットの内面に沿って設けられており、
前記絶縁部に対して前記周方向に対向して接する第一部分と、他の前記コイル辺部に対して前記コア基準面の径方向に対向して接する第二部分と、を有する対象コイル辺部が、複数の前記コイル辺部に含まれ、
前記対象コイル辺部の前記絶縁被覆材は、前記第一部分における厚みの平均値が前記第二部分における厚みの平均値よりも小さくなっている請求項1から5のいずれか一項に記載の回転電機。 - 前記スロットの内面に対して前記周方向に対向して接する第一部分と、他の前記コイル辺部に対して前記コア基準面の径方向に対向して接する第二部分と、を有する対象コイル辺部が、複数の前記コイル辺部に含まれ、
前記対象コイル辺部の前記絶縁被覆材は、前記第一部分における厚みの平均値が前記第二部分における厚みの平均値よりも大きくなっている請求項1から5のいずれか一項に記載の回転電機。 - 前記絶縁被覆材が、熱収縮性を有する材料により構成されている請求項1から7のいずれか一項に記載の回転電機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013013544A JP2014030333A (ja) | 2012-06-29 | 2013-01-28 | 回転電機 |
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JP2012147705 | 2012-06-29 | ||
JP2013013544A JP2014030333A (ja) | 2012-06-29 | 2013-01-28 | 回転電機 |
Publications (1)
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ID=50202530
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JP2013013544A Pending JP2014030333A (ja) | 2012-06-29 | 2013-01-28 | 回転電機 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2020110035A (ja) * | 2018-12-28 | 2020-07-16 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | 電機子の製造方法 |
JP2020167893A (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 本田技研工業株式会社 | 回転電機及び回転電機の製造方法 |
-
2013
- 2013-01-28 JP JP2013013544A patent/JP2014030333A/ja active Pending
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JP2020110035A (ja) * | 2018-12-28 | 2020-07-16 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | 電機子の製造方法 |
JP7480481B2 (ja) | 2018-12-28 | 2024-05-10 | 株式会社アイシン | 電機子の製造方法 |
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