JP5982786B2 - コイル、該コイルを用いてなるステータ及び前記コイルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、平角線からなるコイル、該コイルを用いてなるステータ及び前記コイルの製造方法に関する。

近年におけるモータの小型化、高性能化、高出力化等に伴い、モータのステータを構成するコイルとして、スロット内の占積率を効果的に向上させることができる平角線からなるコイル、特に平角線を略Ｕ字状に形成してなる、いわゆるセグメントコイルへの需要が高まっている。
またこのような平角線からなるコイルを用いたモータにおいては、モータの高出力化に伴いモータの使用時に発生する熱が増大することから、モータの放熱性能、冷却性能を如何にして向上させるかが重要な開発課題となっている。
このような冷却性能を向上させることができるセグメントコイルを示す従来技術として、例えば下記特許文献１がある。

特許第３５５１３７８号公報

上記特許文献１は、回転電機のコイルおよびその製造方法に関する発明で、体格増大を招くことなく信頼性及び冷却性の向上を実現できる回転電機のコイルおよびその製造方法を提供することができるメリットがある。
しかし上記特許文献１は、絶縁被膜を備える導線を屈曲させてセグメントコイルを形成する構成であることから、曲げ加工時に絶縁被膜に加工ストレスが負荷されることで絶縁被膜に劣化が生じる可能性があるという問題があった。

そこで本発明は上記従来における問題点を解決し、ステータコアのスロットに整列配置されるコイルにおいて、良好な放熱性と高占積率とを実現することができると共に、絶縁被膜に劣化が生じることを効果的に防止することができるコイル、該コイルを用いてなるステータ及び前記コイルの製造方法の提供を課題とする。

本発明のコイルは、ステータコアのスロットに整列配置されるコイルであって、平角線からなるものにおいて、前記スロットの外部に突出するコイルエンド部のうち、少なくとも異相のコイルどうしが近接する箇所において、ベース絶縁層の上に付加絶縁層が設けられたことを第１の特徴としている。

上記本発明の第１の特徴によれば、コイルは、ステータコアのスロットに整列配置されるコイルであって、平角線からなるものにおいて、前記スロットの外部に突出するコイルエンド部は、前記ステータコアの径方向におけるコイルの厚みに、前記ステータコアの軸方向に沿って厚薄を設けたことから、コイルをステータコアのスロットに整列配置させた際に、相内及び相間において隣接するコイル間に効果的に隙間を設けることができる。
よって相内及び相間において隣接するコイル間に冷媒の流路を効果的に形成することができ、放熱性の良好なステータを形成することができるコイルとすることができる。
また平角線でコイルを形成することで、ステータコアのスロット内における占積率を効果的に向上させることができ、高効率なステータを形成することができるコイルとすることができる。

また本発明のコイルは、上記本発明の第１の特徴に加えて、前記コイルエンド部の形状は、前記ステータコアの軸方向における先端に向けてコイルの厚みが薄肉となる扁平形状であることを第２の特徴としている。

上記本発明の第２の特徴によれば、上記本発明の第１の特徴による作用効果に加えて、前記コイルエンド部の形状は、前記ステータコアの軸方向における先端に向けてコイルの厚みが薄肉となる扁平形状であることから、コイルをスタータコアのスロットに整列配置させた際に、相内及び相間における隣接するコイル間でステータコアの軸方向における先端ほど広い隙間を設けることができる。よって相内及び相間における隣接するコイル間で冷媒の流路を一段と効果的に形成することができる。またコイルエンド部を形成するコイルの表面積を効果的に増大させることができる。
よって一段と放熱性の良好なステータを形成することができるコイルとすることができる。

また本発明のコイルは、上記本発明の第１及び第２の特徴に加えて、前記コイルは、セグメントコイルであることを第３の特徴としている。

上記本発明の第３の特徴によれば、上記本発明の第１及び第２の特徴による作用効果に加えて、前記コイルは、セグメントコイルであることから、ステータコアのスロット内に容易に整列配置させることができるコイルとすることができる。よってステータの組み立て作業の効率化を実現可能なコイルとすることができる。

また本発明のステータは、第３の特徴を備えたコイルをステータコアのスロットに複数整列配置させてなることを第４の特徴としている。

上記本発明の第４の特徴によれば、ステータは、第３の特徴を備えたコイルをステータコアのスロットに複数整列配置させてなることから、良好な放熱性とステータコアのスロット内における高占積率とを実現することができると共に、製造効率の良いステータとすることができる。

また本発明のステータは、上記本発明の第４の特徴に加えて、前記複数のコイルにおける隣接するコイルエンド部間には、無機材料を含む高放熱性固形物を充填してあることを第５の特徴としている。

上記本発明の第５の特徴によれば、上記本発明の第４の特徴による作用効果に加えて、前記複数のコイルにおける隣接するコイルエンド部間には、無機材料を含む高放熱性固形物を充填してあることから、一段と良好な放熱性を実現可能なステータとすることができる。

また本発明のコイルの製造方法は、ステータコアのスロットに整列配置されるコイルの製造方法であって、少なくとも平角線からなる素線を屈曲させてコイル体を形成するコイル体形成工程と、該コイル体形成工程の後に前記コイル体のコイルエンド部を前記ステータコアの軸方向における先端に向けてコイルの厚みが薄肉となる扁平形状になるように加工するコイルエンド部加工工程と、該コイルエンド部加工工程の後に前記コイル体の表面に絶縁物を被覆させて絶縁層を形成する絶縁層形成工程とからなることを第６の特徴としている。

上記本発明の第６の特徴によれば、コイルの製造方法は、請求項１に記載のコイルの製造方法であって、少なくとも平角線からなる素線を屈曲させてコイル体を形成するコイル体形成工程と、該コイル体形成工程の後に前記コイル体のコイルエンド部を、ステータコアの径方向におけるコイル体の厚みにおいて、ステータコアの軸方向に沿って厚薄を設けるように加工するコイルエンド部加工工程と、該コイルエンド部加工工程の後に前記コイル体の表面に絶縁物を被覆させて絶縁層を形成する絶縁層形成工程とからなることから、コイルエンド部加工工程を備えることで、コイルをステータコアのスロットに整列配置させた際に、相内及び相間において隣接するコイル間に効果的に隙間を設けることができる。
よって相内及び相間において隣接するコイル間に冷媒の流路を効果的に形成することができ、放熱性の良好なステータを形成することができるコイルの製造方法とすることができる。
また平角線でコイルを形成することで、ステータコアのスロット内における占積率を効果的に向上させることができるコイルとすることができる。
またコイル体形成工程と、コイルエンド部加工工程とを行った後に絶縁層形成工程を設ける構成とすることで、絶縁層に曲げ加工等の加工ストレスが負荷されることがない。よって特にコイルの製造段階において絶縁層に劣化が生じることを効果的に防止することができる。よって良好な絶縁性を維持することができると共に、歩留まりが良好なコイルの製造方法とすることができる。

また本発明のコイルの製造方法は、上記本発明の第６の特徴に加えて、前記絶縁層形成工程は、前記コイル体に絶縁物を一体的に被覆させてベース絶縁層を形成するベース絶縁層形成工程と、該ベース絶縁層形成工程の後に前記コイルエンド部のうち、少なくとも異相のコイルどうしが近接する箇所において前記ベース絶縁層の上に絶縁物を付加的に被覆させて付加絶縁層を形成する付加絶縁層形成工程とからなることを第７の特徴としている。

上記本発明の第７の特徴によれば、上記本発明の第６の特徴による作用効果に加えて、前記絶縁層形成工程は、前記コイル体に絶縁物を一体的に被覆させてベース絶縁層を形成するベース絶縁層形成工程と、該ベース絶縁層形成工程の後に前記コイルエンド部の所定領域に絶縁物を付加的に被覆させて付加絶縁層を形成する付加絶縁層形成工程とからなることから、絶縁層の厚みにバリエーションを持たせることができると共に、製造コストを効果的に抑えることができるコイルの製造方法とすることができる。

本発明のコイルによれば、ステータコアのスロットに整列配置されるコイルにおいて、良好な放熱性と高占積率とを実現することができる。
また本発明のステータによれば、良好な放熱性と高占積率とを実現することができると共に、製造効率の良いステータとすることができる。
また本発明のコイルの製造方法によれば、良好な放熱性と高占積率とを実現することができるコイルの製造方法とすることができる。
また特にコイルの製造段階において絶縁層に劣化が生じることを効果的に防止することができるコイルの製造方法とすることができる。よって良好な絶縁性を維持することができると共に、歩留まりが良好なコイルの製造方法とすることができる。
また絶縁層の厚みにバリエーションを持たせることができると共に、製造コストを効果的に抑えることができるコイルの製造方法とすることができる。

本発明の実施形態に係るモータの概略配線図である。 本発明の実施形態に係るモータへの配電系統を示す模式図である。 本発明の実施形態に係るステータを示す全体平面図である。 本発明の実施形態に係るコイルを示す図で、（ａ）はコイルの全体斜視図、（ｂ）はステータコアに組み付けられているコイルをロータ側から見た要部を簡略化して示す図である。 本発明の実施形態に係るコイルを示す図で、（ａ）はコイルエンド部の側面図、（ｂ）は図３のＡ−Ａ線方向における断面図の要部を示す図である。 本発明の実施形態に係るコイルの断面を示す図で、（ａ）はスロット収容部Ｓの断面を示す図、（ｂ）はコイルエンド部Ｅの所定領域の断面を示す図である。 本発明の実施形態に係るコイルの製造方法を簡略化して示す図である。 従来のコイルを示す図で、（ａ）はステータコアに組み付けられているコイルの断面図の要部を示す図、（ｂ）はスロット収容部及びコイルエンド部の断面図である。

以下の図面を参照して、本発明の実施形態に係るコイル１２、該コイル１２を用いてなるステータ１０、該ステータ１０を用いてなるモータ１及び前記コイル１２の製造方法を説明し、本発明の理解に供する。しかし、以下の説明は本発明の実施形態であって、特許請求の範囲に記載の内容を限定するものではない。

まず図１、図２を参照して、本発明の実施形態に係るモータ１を説明する。

本発明の実施形態に係るモータ１は、後述するステータ１０と、図示しないロータとから構成される。
また図１、図２に示すように、このモータ１は、インバータ制御によりスイッチングされた電力が供給されるＰＷＭ駆動（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）の３相式モータである。具体的には図２に示すように、バッテリー２からの電力が、その電圧をリレー３及び昇圧コンバータ４により上げられ、スイッチング素子を備えるインバータ制御部５を経て、高圧ケーブル６と接続された図示しないＵ相、Ｖ相、Ｗ相の入力端子を経てモータ１に供給される。また図１に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相は、直列接続された４本の巻回コイルを１対並列接続させた構成である。

なおスイッチング素子としては、縦型ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、横型デバイス、サイリスタ、ＧＴＯ（Ｇａｔｅ Ｔｕｒｎ−Ｏｆｆ Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等、任意のスイッチング素子を用いることができる。

次に図３〜図６も参照して、本発明の実施形態に係るステータ１０を更に詳細に説明する。

前記ステータ１０は、モータ１の固定子であり、図３、図４（ｂ）に示すように、ステータコア１１と、コイル１２とから構成される。

前記ステータコア１１は図３に示すように、環状のステータコア本体１１ａと、図４（ｂ）に一部を示すように、環状に複数配置されたティース部１１ｂとから構成されている。またティース部１１ｂの両側には複数のスロット部１１ｃが形成され、このスロット部１１ｃにコイル１２が収容されることでステータコア１１にコイル１２が組み付けられる。

前記コイル１２は、スタータコア１１に組み付けられる平角線からなる、いわゆる被覆電線である。より具体的には図６に示すように、コイル１２は導体からなる素線Ｒと、素線Ｒを被覆する絶縁物からなる絶縁層Ｚとから構成される。
また本実施形態においては図４（ａ）に示すように、コイル１２として、平角線からなる被覆電線の形状を略Ｕ字状とする、いわゆるセグメントコイルを用いる構成としてある。
また図４（ｂ）に示すように、コイル１２は、主としてスロット部１１ｃ内に収容される直線状の１対のスロット収容部Ｓと、スロット部１１ｃの外部に突出されてコイル１２の端部を形成する１対のコイルエンド部Ｅとを備える。
更に図４に示すように、１対のコイルエンド部Ｅの一方（本実施形態においては下側）には同一相内のコイル１２間を接続するための端子部Ｔを形成してある。また図示していないが、端子部Ｔと反対側のコイルエンド部Ｅには、隣接するスロット部１１ｃに収容されるコイル１２間の接触を回避するために、コイル１２を屈曲してなるクランク部を形成してある。
なお図６（ａ）に示す素線Ｒの短手方向の長さＣは、１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ程度、より好ましくは１．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度とすることが望ましい。また図６（ａ）に示す素線Ｒの長手方向の長さＤは、２．５ｍｍ〜５．０ｍｍ程度、より好ましくは３．０ｍｍ〜４．０ｍｍ程度とすることが望ましい。

本実施形態においては、このような構成からなるコイル１２が以下に述べる構成でステータコア１１に組み付けられている。
つまり図１に簡略化して示すように、同一のスロット部１１ｃに収容される所定数（本実施形態においては４本）のコイル１２が、それぞれの端子部Ｔで溶接等を用いて接続されることで、４本のコイル１２からなる第１巻回コイル１２ａが形成される。更に図１に示すように、４本のコイル１２からなる第１巻回コイル１２ａ〜第４巻回コイル１２ｄが、それぞれの端子部Ｔで直列接続されると共に、直列接続される第１巻回コイル１２ａ〜第４巻回コイル１２ｄが１対並列接続されることで、Ｕ相が形成される。また詳しくは図示していないが、Ｕ相の構成と同様の構成でＶ相、Ｗ相が形成される。
このような構成からなるＵ相、Ｖ相、Ｗ相を形成するコイル１２が仮組みされた状態で所定のスロット部１１ｃに収容されることで、コイル１２が整列配置された状態でステータコア１１に組み付けられる。
以上の構成により図３と、図４に一部を示すステータ１０が形成されている。またこのステータ１０と図示しないロータとを組み合わせることでモータ１が形成されている。
また図１に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相を構成するコイル１２の一端（本実施形態においては第１巻回コイル１２ａ）は、高圧ケーブル６と接続される入力端子１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗとなり、他端（本実施形態においては第４巻回コイル１２ｄ）は、中性点１２ＵＮ、１２ＶＮ、１２ＷＮとなっている。

また本実施形態においては、図５に一部を示すように、コイル１２における１対のコイルエンド部Ｅは、ステータコア１１の径方向におけるコイル１２の厚みＡに、ステータコア１１の軸方向で厚薄がある構成としてある。
より具体的には、１対のコイルエンド部Ｅの形状を、ステータコア１１の軸方向における先端に向けてコイル１２の厚みＡが薄肉となる扁平形状としてある。
なお図５（ａ）は１本のコイルにおけるコイルエンド部Ｅを示す側面図であり、図５（ｂ）は図３のＡ−Ａ線方向における断面図のうち、コイルエンド部Ｅを拡大して示す図である。

また本実施形態においては図６に示すように、コイル１２を形成する絶縁層Ｚの構成を、スロット収容部Ｓと、コイルエンド部Ｅとで異なる構成としてある。
より具体的には、スロット収容部Ｓにおいては、図６（ａ）に示すように、素線Ｒの表面にベース絶縁層Ｚ１だけを被覆させることで絶縁層Ｚを形成する構成としてある。これに対してコイルエンド部Ｅの所定領域においては、図６（ｂ）に示すように、素線Ｒの表面にベース絶縁層Ｚ１を被覆させると共に、ベース絶縁層Ｚ１の表面に更に付加絶縁層Ｚ２を被覆させることで絶縁層Ｚを形成する構成としてある。
つまりコイルエンド部Ｅの所定領域を構成する絶縁層Ｚの厚みを、スロット収容部Ｓを構成する絶縁層Ｚの厚みよりも厚肉とする構成としてある。
なおここで「コイルエンド部Ｅの所定領域」とは、「コイルエンド部Ｅにおいて、隣接するコイル１２が近接する領域、より具体的には素線Ｒの状態で隣接する素線Ｒ間の距離が数μｍ〜数百μｍ程度となる領域」のことを意味するものとする。

なお素線Ｒは、銅等、コイルを形成する素線として通常用いられるものであれば、如何なるものを用いてもよい。

またベース絶縁層Ｚ１の材質としては、ポリアミドイミド、ポリイミド等を用いることができる。またベース絶縁層Ｚ１の厚みはコイルターン間の設計電圧に対応した厚みがあればよく、例えば設計電圧が５００Ｖの場合は、１５μｍ〜３０μｍ程度とすることが望ましく、より好適には１５μｍ〜２５μｍ程度とすることが望ましい。１５μｍ未満では部分放電の発生による皮膜劣化や製造時のピンホール発生確率が増加し、２５μｍを超えるとスロット内の占積率の低下による発熱増加や外径増大による組み付け性の低下が生じるからである。またその形成方法は、ダイス引き、電着等を用いることができる。なおスロット収容部Ｓ及びコイルエンド部Ｅのベース絶縁層Ｚ１は、同一工程で一体的に形成することができる。
また付加絶縁層Ｚ２の材質としては、ポリアミドイミドやポリイミドを代表とするスーパーエンジニアリングプラスチック材料、或いはエンジニアリングプラスチックに無機フィラーを混合した材料等を用いることができる。またその形成方法としては、粉体塗装、テープの貼り付け、ディップ、スプレー塗装、インサート式射出成形、押し出し成形、熱収縮チューブ等を用いることができる。
またモータ相間の電圧は、インバータサージ等の影響により、入力電圧の約２倍のピーク電圧が印加されることから、付加絶縁層Ｚ２の厚みは、例えば設計電圧が１０００Ｖの場合は、４０μｍ〜２００μｍ程度とすることが望ましく、より好ましくは８０μｍ〜１２０μｍ程度とすることが望ましい。４０μｍ未満では部分放電による皮膜劣化が発生し、２００μｍを超えるとコイルエンドの線間距離増加による寸法増大を招くからである。

このような構成からなる本発明の実施形態に係るコイル１２、コイル１２を用いてなるステータ１０、ステータ１０を用いてなるモータ１は以下の効果を奏する。
コイル１２として平角線を用いる構成とすることで、コイル１２をステータコア１１のスロット部１１ｃに整列配置させた際に、スロット部１１ｃ内の占積率を効果的に高めることができるコイル１２とすることができる。よって高効率なステータ１０及びモータ１とすることができる。
またコイル１２としてセグメントコイルを用いる構成とすることで、ステータコア１１のスロット部１１ｃ内に容易に整列配置させることができるコイル１２とすることができる。よってステータ１０の組立て作業の効率化を実現することができる。従って製造効率の良いステータ１０及びモータ１とすることができる。
また１対のコイルエンド部Ｅにおいて、ステータコア１１の径方向におけるコイル１２の厚みに、ステータコア１１の軸方向で厚薄がある構成とすることで、図５（ｂ）に一部を示すように、コイル１２をステータコア１１のスロット部１１ｃに整列配置させた際に、相内及び相間において隣接するコイル１２間に効果的に隙間Ｇを設けることができる。
よって相内及び相間において隣接するコイル１２間に空気等の冷媒の流路を効果的に形成することができ、放熱性の良好なステータ１０及びモータ１を形成することができるコイル１２とすることができる。従って良好な放熱性を実現することができるステータ１０及びモータ１とすることができる。
またコイルエンド部Ｅにおける隣接するコイル１２間の間隔を効果的に広げることができることで、導体間距離が増大し、或いは電解集中し易い微小ギャップ部が減少してギャップ部での電界強度を効果的に低下させることができ、コイルエンド部Ｅにおけるコロナ放電の発生を効果的に抑制することができる。よってコロナ放電が発生することでコイルエンド部Ｅの絶縁層Ｚが劣化することを効果的に防止することができる。従って良好な絶縁性を維持することができ、高効率なステータ１０及びモータ１とすることができる。
更に１対のコイルエンド部Ｅの形状を、ステータコア１１の軸方向における先端に向けてコイル１２の厚みＡが薄肉となる扁平形状に形成することで、図５（ｂ）に一部を示すように、コイル１２をステータコア１１のスロット部１１ｃに整列配置させた際に、相内及び相間において隣接するコイル１２間において、ステータコア１１の軸方向における先端ほど広い隙間Ｇを設けることができる。よって相内及び相間において隣接するコイル１２間に冷媒が入り込み易い構成とすることができ、冷媒の流路を一段と効果的に形成することができる。またコイルエンド部Ｅを形成するコイル１２の表面積を効果的に増大させることができることで、コイルエンド部Ｅにおける放熱面積を効果的に増大させることができる。よって一段と放熱性の良好なステータ１０を形成することができるコイル１２とすることができる。従って一段と良好な放熱性を実現することができるステータ１０及びモータ１とすることができる。
またスロット収容部Ｓにおいては、素線Ｒの表面にベース絶縁層Ｚ１だけを形成すると共に、絶縁層Ｚ１の厚みを設計電圧が５００Ｖの場合には、１５μｍ〜３０μｍ程度とすることで、スロット部１１ｃ内における占積率を効果的に向上させることができるコイル１２とすることができる。よって高効率なステータ１０及びモータ１とすることができる。
またコイルエンド部Ｅの所定領域においては、設計電圧が１０００Ｖの場合には、素線Ｒの表面に厚みが１５μｍ〜３０μｍ程度のベース絶縁層Ｚ１を形成すると共に、ベース絶縁層Ｚ１の表面に更に厚みが４０μｍ〜２００μｍ程度の付加絶縁層Ｚ２を形成することで、隣接するコイル１２が近接する領域、より具体的には隣接する素線Ｒ間の距離が数μｍ〜数百μｍ程度となることでコロナ放電が発生し易く、絶縁層Ｚの劣化が生じ易い領域において、絶縁層Ｚに劣化が生じることを効果的に防止することができるコイル１２とすることができる。よって良好な絶縁性を維持することができるステータ１０及びモータ１とすることができる。
つまりコイル１２における絶縁層Ｚの厚みにバリエーションを持たせることができる。より具体的には、占積率を向上させたいスロット収容部Ｓでは絶縁層Ｚの厚みを薄くすることができると共に、コイルエンド部Ｅにおいてコロナ放電に伴う絶縁劣化を防止したい領域においては絶縁層Ｚの厚みを厚くすることができる。このような構成とすることで、厚みを厚肉にする必要があるコイルエンド部Ｅの所定領域の厚みに合わせて素線Ｒの表面に絶縁層Ｚを一体的に形成する場合に比べて、製造コストを効果的に抑えることができる。
従ってスロット部１１ｃ内における占積率の向上と、絶縁層Ｚの劣化の防止とを同時に実現することができると共に、製造コストを効果的に抑えることができるコイル１２、ステータ１０、モータ１とすることができる。

つまり図８（ａ）に一部を示すように、ステータコア（図示しない）のスロット部（図示しない）に整列配置される従来のコイル７は、１対のコイルエンド部Ｅにおいて、ステータコアの径方向におけるコイル７の厚みに、ステータコアの軸方向で厚薄があるような構成とするものではなく、素線Ｒの表面全体に均一な厚みで絶縁層Ｚを形成することで、厚みに厚薄がないコイル７とする構成であった。
よってこのような構成においては図８（ａ）に一部を示すように、コイル７をステータコアのスロット部に整列配置させた際に、相内及び相間において隣接するコイル７間に効果的に隙間Ｇを設けることができない。またコイルエンド部Ｅを形成するコイル７の表面積を効果的に増大させることができない。よってコイルエンド部Ｅにおいて、空気等の冷媒の流路を効果的に形成することができないと共に、放熱面積を増大させることができず、ステータの良好な放熱性を実現することができないという問題があった。
なお図８（ａ）は、ステータコア（図示しない）のスロット部（図示しない）に整列配置される従来のコイル７におけるコイルエンド部の断面を示す図である。より具体的には、従来のコイル７が組み付けられてなるステータ（図示しない）を、図３に示すＡ−Ａ線と同一切断面で切断した断面図のうち、コイルエンド部の断面を示す図である。
また従来のコイル７においては図８（ｂ）に示すように、コイル７を形成する絶縁層Ｚの厚みを、スロット収容部Ｓ及びコイルエンド部Ｅで同一厚みとする構成であった。つまりコロナ放電に伴う絶縁層Ｚの劣化を防止するために、絶縁層Ｚの厚みを厚肉にする必要があるコイルエンド部Ｅの厚みに合わせて素線Ｒの表面に厚みが均一な絶縁層Ｚを一体的に形成する構成であった。
よって絶縁層Ｚの厚みを厚肉にする必要がないスロット収容部Ｓにおいても絶縁層Ｚの厚みが厚肉になることで、スロット部における占積率を向上させることができないと共に、製造コストを抑えることができないという問題があった。

よって本発明の実施形態に係るコイル１２の構成とすることで、良好な放熱性を実現することができる。またスロット部１１ｃ内における占積率の向上と、コイルエンド部Ｅにおける絶縁層Ｚの劣化防止とを同時に実現することができると共に、製造コストを効果的に抑えることができるコイル１２、ステータ１０、モータ１とすることができる。

次に図７を参照して、本発明の実施形態に係るコイル１２、コイル１２を用いてなるステータ１０の製造方法を説明する。

まず図７（ａ）を参照して、絶縁層が形成されていない状態の平角線からなる素線Ｒを準備する。
次に図７（ｂ）を参照して、コイル体形成工程により、図示しない折り曲げ治具を用いて平角線からなる素線Ｒを略Ｕ字状に屈曲させることで、素線Ｒを、いわゆるセグメントコイルの形状をなすコイル体Ｂに加工する。
次に図示していないが、コイルエンド部加工工程により、ステータコア１１の径方向におけるコイル体Ｂの厚みに、ステータコア１１の軸方向で厚薄がつくように、１対のコイルエンド部Ｅ１を加工する。より具体的には、プレス加工を用いてコイル体Ｂの１対のコイルエンド部Ｅ１の形状を、ステータコア１１の軸方向における先端に向けてコイル体Ｂの厚みが薄肉となる扁平形状に加工する。更にその後図示しない折り曲げ治具を用いて、コイル体Ｂにクランク部を形成する。
次に図示していないが、絶縁層形成工程におけるベース絶縁層形成工程により、コイル体Ｂにおいて、端子部Ｔとなる領域を除く表面全体に絶縁物を均一な厚みで被覆させることで、コイル体Ｂの表面に均一な厚みからなるベース絶縁層Ｚ１を一体的に形成する。なおこの際、ベース絶縁層Ｚ１の厚みは、設計電圧が５００Ｖの場合には、１５μｍ〜３０μｍ程度、より好ましくは１５μｍ〜２５μｍ程度とすることが望ましい。
次に図示していないが、絶縁層形成工程における付加絶縁層形成工程により、コイル体Ｂのコイルエンド部Ｅ１のうち、所定領域にベース絶縁層Ｚ１と同一の絶縁物を均一な厚みで被覆させることで、付加絶縁層Ｚ２を形成する。なおこの際、付加絶縁層Ｚ２の厚みは設計電圧が１０００Ｖの場合には、４０μｍ〜２００μｍ程度とすることが望ましく、より好ましくは８０μｍ〜１２０μｍ程度とすることが望ましい。
以上の工程により、コイル体Ｂの表面に絶縁層Ｚが形成される。これによって本発明の実施形態に係るセグメントコイルたるコイル１２が形成される。
次に図７（ｃ）に簡略化して示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を構成するコイル１２の仮組みを行う。
次に図７（ｄ）に簡略化して示すように、仮組みされた状態のコイル１２をステータコア１１のスロット部１１ｃに組み付ける。
次に図示していないが、同一のスロット部１１ｃ内に組み付けられているＵ相、Ｖ相、Ｗ相を構成する各コイル１２の端子部Ｔを溶接により接合することで、各相における第１巻回コイル１２ａ〜第４巻回コイル１２ｄを形成する。
次に図示していないが、各相における第１巻回コイル１２ａ〜第４巻回コイル１２ｄを渡り線により直列接続させると共に、１対の第１巻回コイル１２ａ〜第４巻回コイル１２ｄを並列接続させる。
以上の工程により、本発明の実施形態に係るステータ１０が形成される。

このような構成からなる本発明の実施形態に係るコイル１２及びコイル１２を用いてなるステータ１０の製造方法は、以下の効果を奏する。
平角線でコイル１２を形成することで、ステータコア１１のスロット部１１ｃ内における占積率を効果的に向上させることができるコイル１２及びステータ１０の製造方法とすることができる。
またステータコア１１の径方向におけるコイル体Ｂの厚みに、ステータコア１１の軸方向で厚薄がつくように加工するコイルエンド部加工工程を設ける構成とすることで、図５（ｂ）に示すように、コイル１２をステータコア１１のスロット部１１ｃに整列配置させた際に、相内及び相間において隣接するコイル１２間に効果的に隙間Ｇを設けることができる。
よって相内及び相間において隣接するコイル１２間に空気等の冷媒の流路を効果的に形成することができ、放熱性の良好なステータ１０を形成することができるコイル１２の製造方法とすることができる。また良好な放熱性を実現可能なステータ１０の製造方法とすることができる。
またコイルエンド部Ｅにおける隣接するコイル１２間の間隔を効果的に広げることができることで、導体間距離が増大、或いは電解集中し易い微小ギャップ部が減少してギャップ部での電界強度を効果的に低下させることができ、コイルエンド部Ｅにおけるコロナ放電の発生を効果的に抑制することができる。よってコロナ放電によってコイルエンド部Ｅの絶縁層Ｚが劣化することを効果的に防止することができ、良好な絶縁性を維持することができるコイル１２及びステータ１０の製造方法とすることができる。
更にコイルエンド部Ｅの形状を、ステータコア１１の軸方向における先端に向けてコイル１２の厚みＡが薄肉となる扁平形状に形成することで、図５（ｂ）に一部を示すように、コイル１２をステータコア１１のスロット部１１ｃに整列配置させた際に、相内及び相間において隣接するコイル１２間において、ステータコア１１の軸方向における先端ほど広い隙間Ｇを設けることができる。よって相内及び相間において隣接するコイル１２間に空気等の冷媒が入り込み易い構成とすることができ、冷媒の流路を一段と効果的に形成することができるコイル１２の製造方法とすることができる。またコイルエンド部Ｅを形成するコイル１２の表面積を効果的に増大させることができ、コイルエンド部Ｅにおける放熱面積を効果的に増大させることができるコイル１２の製造方法とすることができる。よって一段と放熱性の良好なステータ１０を形成することができるコイル１２の製造方法とすることができる。また一段と良好な放熱性を実現することができるステータ１０の製造方法とすることができる。
またコイル体形成工程と、コイルエンド部加工工程とを行った後に絶縁層形成工程を設ける構成とすることで、絶縁層Ｚに曲げ加工等の加工ストレスが負荷されることがない。よって特にコイル１２の製造段階において絶縁層Ｚに劣化が生じることを効果的に防止することができる。従って良好な絶縁性を維持することができると共に、歩留まりが良好なコイル１２の製造方法とすることができる。また良好な絶縁性を維持することができるステータ１０の製造方法とすることができる。
またスロット収容部Ｓにおいては、設計電圧が５００Ｖの場合には、厚みを１５μｍ〜３０μｍ程度とするベース絶縁層Ｚ１だけで絶縁層Ｚを形成する構成とすることで、スロット部１１ｃ内における占積率を効果的に向上させることができるコイル１２及びステータ１０の製造方法とすることができる。
またコイルエンド部Ｅの所定領域においては、設計電圧が１０００Ｖの場合には、厚みが１５μｍ〜３０μｍ程度のベース絶縁層Ｚ１と、厚みが４０μｍ〜２００μｍ程度の付加絶縁層Ｚ２とで絶縁層Ｚを形成する構成とすることで、隣接するコイル１２が近接する領域、つまりコロナ放電が発生し易く、絶縁層Ｚの劣化が生じ易い領域においては、絶縁層Ｚに劣化が生じることを効果的に防止することができる。よって良好な絶縁性を維持することができるコイル１２及びステータ１０の製造方法とすることができる。
つまりコイル１２における絶縁層Ｚの厚みにバリエーションを持たせることができる。より具体的には、占積率を向上させたいスロット収容部Ｓでは絶縁層Ｚの厚みを薄くすることができると共に、コイルエンド部Ｅにおいてコロナ放電に伴う絶縁劣化を防止したい領域においては絶縁層Ｚの厚みを厚くすることができる。このような構成とすることで、厚みを厚肉にする必要があるコイルエンド部Ｅの所定領域の厚みに合わせて絶縁層Ｚを一体的に形成する構成に比べて製造コストを効果的に抑えることができる。
従ってスロット部１１ｃ内における占積率の向上と、絶縁層Ｚの劣化の防止とを同時に実現することができると共に、製造コストを効果的に抑えることができるコイル１２及びステータ１０の製造方法とすることができる。

なお本実施形態においては、スロット部１１ｃの外部に突出する１対のコイルエンド部Ｅにおいて、ステータコア１１の径方向におけるコイル１２の厚みに、ステータコア１１の軸方向で厚薄がある構成として、コイルエンド部Ｅの形状を、ステータコア１１の軸方向における先端に向けてコイル１２の厚みが薄肉となる扁平形状とする構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではない。例えばコイルエンド部Ｅの形状に凹凸をつけるような構成とすることができる。このような構成とすることで、一段とコイルエンド部Ｅの表面積を拡大させることができる。つまりスロット部１１ｃの外部に突出する１対のコイルエンド部Ｅにおいて、ステータコア１１の径方向におけるコイル１２の厚みに、ステータコア１１の軸方向で厚薄を設けることができるものであれば、コイルエンド部Ｅの形状は如何なる形状であってもよい。
また本実施形態においては、ベース絶縁層Ｚ１と付加絶縁層Ｚ２とを同一の絶縁物で形成する構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではなく、ベース絶縁層Ｚ１と付加絶縁層Ｚ２とを異なる絶縁物で形成する構成としてもよい。例えばベース絶縁層Ｚ１を、付加絶縁層Ｚ２よりも安価な絶縁物で形成する構成とすることができる。このような構成とすることで、一段と製造コストを抑えることができるコイル１２とすることができる。
また本実施形態においては図６（ｂ）に示すように、コイル１２の全周に付加絶縁層Ｚ２を設ける構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではなく、１対のコイルエンド部Ｅにおいて、隣接するコイル１２が近接する領域、より具体的には素線Ｒの状態で隣接する素線Ｒ間の距離が数μｍ〜数百μｍ程度となる部分に付加絶縁層Ｚ２を設ける構成とするものであれば、コイル１２の外周のうち、一部分のみに付加絶縁層Ｚ２を設けるような構成としてもよい。
また本実施形態においてはコイル１２として、いわゆるセグメントコイルを用いる構成としたが、必ずしもこのような構成に限るものではなく、平角線からなるコイルであれば如何なるものであってもよい。例えば平角線からなるエッジワイズ巻きコイルとすることができる。
またＵ相、Ｖ相、Ｗ相を構成するコイル１２の数、コイル１２の形状、ステータコア１１の形状、モータ１の構成等も本実施形態のものに限るものではなく、適宜変更可能である。
またステータ１０において、複数のコイル１２における隣接するコイルエンド部Ｅ間に、無機材料を含む高放熱性固形物を充填するような構成としてもよい。このような構成とすることで、一段と放熱性の良好なステータ１０とすることができる。
なお無機材料を含む高放熱性固形物としては、アルミナ、酸化チタン、シリカ、窒化ホウ素等のフィラーが入った樹脂（エポキシ、不飽和ポリエステル）モールド材料等を用いることができる。

本発明はインバータ制御によりスイッチングされた電力をコイルに供給するモータに利用することができる。

１ モータ
２ バッテリー
３ リレー
４ 昇圧コンバータ
５ インバータ制御部
６ 高圧ケーブル
７ コイル
１０ ステータ
１１ ステータコア
１１ａ ステータコア本体
１１ｂ ティース部
１１ｃ スロット部
１２ コイル
１２ａ 第１巻回コイル
１２ｂ 第２巻回コイル
１２ｃ 第３巻回コイル
１２ｄ 第４巻回コイル
１２Ｕ Ｕ相端子
１２ＵＮ Ｕ相中性点
１２Ｖ Ｖ相端子
１２ＶＮ Ｖ相中性点
１２Ｗ Ｗ相端子
１２ＷＮ Ｗ相中性点
Ａ 厚み
Ｂ コイル体
Ｃ 長さ
Ｄ 長さ
Ｅ コイルエンド部
Ｅ１ コイルエンド部
Ｒ 素線
Ｓ スロット収容部
Ｔ 端子部
Ｚ 絶縁層
Ｚ１ ベース絶縁層
Ｚ２ 付加絶縁層

Claims (5)

1. ステータコアのスロットに整列配置されるコイルであって、平角線からなるものにおいて、前記スロットの外部に突出するコイルエンド部のうち、少なくとも異相のコイルどうしが近接する箇所において、ベース絶縁層の上に付加絶縁層が設けられ、
   前記コイルエンド部の形状は、前記ステータコアの軸方向における先端に向けてコイルの厚みが薄肉となる扁平形状であることを特徴とするコイル。
2. 前記コイルは、セグメントコイルであることを特徴とする請求項１に記載のコイル。
3. 請求項２に記載のコイルをステータコアのスロットに複数整列配置させてなることを特徴とするステータ。
4. 前記複数のコイルにおける隣接するコイルエンド部間には、無機材料を含む高放熱性固形物を充填してあることを特徴とする請求項３に記載のステータ。
5. ステータコアのスロットに整列配置されるコイルの製造方法であって、
   少なくとも平角線からなる素線を屈曲させてコイル体を形成するコイル体形成工程と、
   該コイル体形成工程の後に前記コイル体のコイルエンド部を前記ステータコアの軸方向における先端に向けてコイルの厚みが薄肉となる扁平形状になるように加工するコイルエンド部加工工程と、
   該コイルエンド部加工工程の後に前記コイル体の表面に絶縁物を被覆させて絶縁層を形成する絶縁層形成工程とからなり、
   前記絶縁層形成工程は、前記コイル体に絶縁物を一体的に被覆させてベース絶縁層を形成するベース絶縁層形成工程と、該ベース絶縁層形成工程の後に前記コイルエンド部のうち、少なくとも異相のコイルどうしが近接する箇所において前記ベース絶縁層の上に絶縁物を付加的に被覆させて付加絶縁層を形成する付加絶縁層形成工程とからなることを特徴とするコイルの製造方法。

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