JP7468372B2 - 電機子の製造方法及び電機子 - Google Patents

Description

本発明は、電機子の製造方法及び電機子に関する。

特許文献１には、電機子としてのステータの製造方法が開示されている。ステータは、交流発電機の一部を構成する。ステータは、複数のスロットが形成された鉄心と、該鉄心のスロットに組付けられたステータコイルとを備えている。特許文献１に記載のステータの製造方法は、ステータコイルを構成する導体を予め所定の形状に曲げ変形させた状態でその一部を鉄心のスロット内に配置し、スロット内において導体をプレス加工することで断面形状を塑性変形させる。これにより、導体とスロットとの隙間を小さくして、ステータコイルのスロット内における占積率を高めている。

また、特許文献２には、複数のスロットが形成された鉄心を備えるステータが開示されている。鉄心は、周方向に一定間隔で配置された複数のティースを有している。ティースは、周方向における両側の側面部が平行に形成されている。そのため、ティースの間に形成されるスロットは、周方向における幅が径方向外側ほど拡がった形状に形成されている。

特開２００２－１２５３３８号公報 特開２０１５－０８２９５２号公報

特許文献１に記載のステータの製造方法を、特許文献２に記載のステータに適用した場合、以下のような課題が生じることが考えられる。
すなわち、図１４に示すように、スロット１００の周方向における幅が径方向外側ほど拡がった形状となっている場合、スロット１００内に配置された導体１１０をプレス加工するためのプレス治具１２０の幅は、その移動を可能とするためにスロット１００の幅よりも小さくなる。

そのため、図１５に示すように、プレス治具１２０は、導体１１０に食い込むようにして該導体１１０を塑性変形させる。その結果、導体１１０は、周方向（図１５の上下方向）に延びる本体部１１１と、本体部１１１の両端から径方向内側へ突出した形状の第１片部１１２及び第２片部１１３とを有する断面Ｃ字状に成形される。

図１６に示すように、こうした状態で、スロット１００内に新たに導体１４０を配置してプレス治具１２０によって押圧する。この場合、図１６に矢印で示すように、新たに配置された導体１４０は、第１片部１１２及び第２片部１１３をティース１３０の側面部に押し付けるように塑性変形する。この場合、第１片部１１２及び第２片部１１３において、作用する圧縮力が過大となり、導体１１０の外周面を覆っている絶縁被膜が破壊される虞がある。こうした点については、特許文献１及び２には開示がなく、改善の余地がある。

本発明の目的は、周方向における幅が径方向外側ほど拡がった形状のスロット内に配置されるコイルの絶縁性を確保しつつ、該コイルの占積率を向上させることを可能にした電機子の製造方法及び電機子を提供することにある。

上記課題を解決するための電機子の製造方法は、複数のスロットが形成された鉄心と、該鉄心の前記スロットに組付けられたコイルとを備える電機子の製造方法であって、前記スロットは、周方向における幅が一定に形成された一定部、及び該一定部よりも径方向外側に配置されていて径方向外側ほど前記幅が拡がった形状の拡張部を有し、前記コイルを構成するとともに外周面が絶縁被膜によって覆われた複数の導体を前記スロット内において前記一定部及び前記拡張部に跨がって一列に配置する配置工程と、前記配置工程において配置された前記導体を前記一定部の幅と同一の幅の第１プレス治具によって押圧して塑性変形させる第１プレス工程とを備え、前記第１プレス工程では、前記第１プレス治具を、前記スロットにおける前記一定部の範囲内で移動させることで、一列に配置された前記複数の導体を塑性変形させる。

上記構成では、複数の導体を一列に並べて、第１プレス治具によって押圧することで各導体を塑性変形させる。第１プレス治具は、一定部の範囲内で移動すると共に、一定部の幅と同一の幅であることから、一定部において押圧される導体に第１プレス治具は食い込みにくい。また、拡張部では、導体が互いに接触した状態で塑性変形することから、導体の幅がスロットの幅となるまで拡がって行く過程において、導体同士の接触面が一様に変形することとなる。これにより、塑性変形の際に導体の接触面の幅が同一に維持され、一方の導体が他方の導体に食い込むことが抑えられる。このように、上記構成によれば、導体に他の導体や第１プレス治具が食い込むことが抑制されるため、導体の一部に過度な圧縮力が作用することを抑えることが可能になる。したがって、導体をスロットの内周面と密着するように塑性変形させた場合であっても、導体の外周面に設けられた絶縁被膜が破壊されることを抑えることが可能になる。その結果、周方向における幅が径方向外側ほど拡がった形状のスロット内に配置されるコイルの絶縁性を確保しつつ、該コイルの占積率を向上させることが可能になる。

また、上記課題を解決するための電機子は、複数のスロットが形成された鉄心と、該鉄心のスロットに組付けられたコイルとを備える電機子であって、前記スロットは、周方向における幅が一定に形成された一定部と、該一定部よりも径方向外側に配置されていて径方向外側ほど前記幅が拡がった形状の拡張部とを有し、前記コイルは、前記スロット内に配置された配置部と、前記スロット外に配置されたコイルエンドとを有し、前記配置部は、前記コイルを構成するとともに外周面が絶縁被膜によって覆われた複数の導体が前記スロットの前記一定部及び前記拡張部に跨がって一列に配置されて構成されており、前記配置部を構成する前記導体は、他の導体との接触面の周方向における幅が隣り合う導体において同一であり、前記スロットの内周面と対向する対向面が該内周面と密着している。

上記構成では、配置部を構成する導体は、隣り合う導体との接触面の幅が同一であるため、隣り合う導体において一方の導体が他方の導体に食い込むことが抑えられる。これにより、導体の一部に過度な圧縮力が作用することを抑えることが可能になり、導体の外周面に設けられた絶縁被膜が破壊されることを抑えることが可能になる。また、導体はスロットの内周面と密着している。したがって、上記構成によれば、周方向における幅が径方向外側ほど拡がった形状のスロット内に配置されるコイルの絶縁性を確保しつつ、該コイルの占積率を向上させることが可能になる。

また、上記課題を解決するための鉄心は、円環状のバックヨークと、該バックヨークから径方向内側に突出する複数のティースとを含み、前記ティースの周方向における側面部と前記バックヨークの内周面部とによって構成される複数のスロットが形成された鉄心であって、前記スロットは、周方向における幅が一定に形成された一定部、及び該一定部よりも径方向外側に配置されていて径方向外側ほど前記幅が拡がった形状の拡張部を有する。

上記構成の鉄心を用いて、上述した電機子の製造方法と同様の方法でコイルを組付けて電機子を構成することで、周方向における幅が径方向外側ほど拡がった形状のスロット内に配置されるコイルの絶縁性を確保しつつ、該コイルの占積率を向上させることが可能になる。

ステータの斜視図。 ステータの一部の構成を拡大して示す断面図。 ステータコアに導体を挿通した状態を示す斜視図。 第１配置工程においてスロット内に導体を配置した状態を示す断面図。 スロット内に第１プレス治具を配置した状態を示す断面図。 第１プレス治具によって導体を塑性変形させたときの断面図。 第２配置工程においてスロット内に導体を配置した状態を示す断面図。 スロット内に第２プレス治具を配置した状態を示す断面図。 第２プレス治具によって導体を塑性変形させたときの断面図。 ステータコアのスロットの形状を模式的に示す平面図。 境界位置と出力トルクとの関係の一例を示すグラフ。 他の例のステータコアにおけるスロットの形状を示す平面図。 他の例のステータコアにおけるスロットの形状を示す平面図。 従来の構成のステータにおいてステータコアのスロットに導体とプレス治具とを配置した状態を示す平面図。 プレス治具によって導体を塑性変形させたときの平面図。 新たに配置した導体をプレス治具によって押圧するときの状態を示す平面図。

電機子の製造方法及び電機子の一実施形態について、図１～図１３を参照して説明する。なお、本実施形態では、電機子の一例としてステータを例に説明する。
図１に示すように、ステータ１０は、鉄心としてのステータコア２０と、ステータコア２０に組付けられたステータコイル３０とを備えている。ステータコア２０は、略円筒状に形成されている。ステータコア２０は、例えば薄板円環形状の電磁鋼板を複数積層して構成されている。

図２に示すように、ステータコア２０には、複数のスロット２１が形成されている。スロット２１は、バックヨーク２２と、ティース２３とによって構成されている。バックヨーク２２は、円環状に形成されている。ティース２３は、バックヨーク２２の内周面部２２Ａからステータコア２０の径方向（以下、単に「径方向」という。）における内側に突出した形状に形成されている。ティース２３は、周方向に間隔を隔てて複数設けられている。バックヨーク２２の内周面部２２Ａと、ティース２３の周方向における側面部２４とによってスロット２１が構成されている。

ティース２３は、周方向における側面部２４に、平行部２４Ａとテーパ部２４Ｂとを有している。平行部２４Ａは、径方向に延びるとともに隣合うティース２３の中間を通過する第１仮想線Ｌ１に沿って延びていて、対向するティース２３の側面部２４（より詳しくは平行部２４Ａ）に対して平行に設けられている。そのため、対向する平行部２４Ａ間の距離は一定である。側面部２４における平行部２４Ａによって、スロット２１の一定部２１Ａが構成されている。すなわち、スロット２１の一定部２１Ａでは、周方向における幅が一定となっている。

テーパ部２４Ｂは、平行部２４Ａよりも径方向外側に設けられている。テーパ部２４Ｂは、径方向外側ほど対向するティース２３の側面部２４（より詳しくはテーパ部２４Ｂ）から離間するように上記第１仮想線Ｌ１に対して傾斜して設けられている。対向するテーパ部２４Ｂの間の距離は、径方向外側ほど長くなっている。ティース２３における側面部２４のテーパ部２４Ｂ、及びバックヨーク２２の内周面部２２Ａによって、スロット２１の拡張部２１Ｂが構成されている。すなわち、スロット２１の拡張部２１Ｂでは、周方向における幅が径方向外側ほど拡がった形状となっている。

ティース２３には、側面部２４において平行部２４Ａよりも径方向内側に位置する開口突部２４Ｃが設けられている。開口突部２４Ｃは、平行部２４Ａよりも対向するティース２３側に突出した形状に形成されている。そのため、対向する開口突部２４Ｃ間の距離は、対向する平行部２４Ａ間の距離よりも短い。側面部２４における開口突部２４Ｃによって、スロット２１の開口部２１Ｃが構成されている。すなわち、スロット２１の開口部２１Ｃでは、周方向における幅が、一定部２１Ａにおける幅よりも狭くなっている。

このように、スロット２１は、径方向に延びていて、径方向内側から順に、開口部２１Ｃ、一定部２１Ａ、及び拡張部２１Ｂが設けられている。
図１及び図２に示すように、ステータコイル３０は、スロット２１内に配置された配置部３１と、スロット２１外に配置されたコイルエンド３２とを有している。ステータコイル３０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、及びＷ相コイルに対応する三本のステータコイル３０を含む。なお、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、及びＷ相コイルの構成は略同一のため、以下では区別せずに単にステータコイル３０として説明する。

図３に示すように、ステータコイル３０は、導体４０によって構成されている。本実施形態では、導体４０として断面矩形状の角線を採用している。なお、導体４０としては、断面が矩形以外の多角形状の角線を採用してもよいし、断面丸形状の丸線を採用してもよい。導体４０は、例えばアルミニウム等の金属によって形成されている。導体４０の外周面は、絶縁被膜によって覆われている。導体４０は、平行に延びる２本の直線部４１と、各直線部４１の基端（図３の下端）同士を繋ぐように湾曲して延びる湾曲部４２とを有している。直線部４１は、ステータコア２０の軸方向（以下、単に「軸方向」という。）に沿って先端（図３の上端）側からスロット２１に挿通される。直線部４１は、基端部がスロット２１内に配置され、先端部がスロット２１の外部へ配置される。導体４０において、スロット２１内に配置されている部分を内置部５０といい、スロット２１の外部に位置する部分を外置部５１という。すなわち、内置部５０は、直線部４１の上記基端部によって構成されており、外置部５１は、直線部４１の上記先端部または湾曲部４２によって構成されている。

図２に示すように、スロット２１には、導体４０の直線部４１が径方向に８本並んで配置される。なお、１つの導体４０における２本の直線部４１は、それぞれ異なるスロット２１に挿通される。導体４０は、ステータコア２０に組付けられた後、プレス工程及び曲げ工程等を経て所望の形状に成形される。その後、導体４０における直線部４１の先端は、他の導体４０における直線部４１の先端と接合される。これにより、複数の導体４０が一続きとなり、ステータコア２０に巻回されたステータコイル３０が構成される。

次に、ステータ１０の製造方法について詳細を説明する。本実施形態では、第１配置工程、第１プレス工程、第２配置工程、及び第２プレス工程を順に行うことで、スロット２１内に導体４０が組付けられる。

図４に示すように、第１配置工程では、スロット２１の一定部２１Ａ及び拡張部２１Ｂに跨がって導体４０を一列に配置する。本実施形態では、拡張部２１Ｂ側から７本の導体４０をスロット２１内に配置する。以下では、各導体４０のうちバックヨーク２２側から順に、第１導体４０Ａ、第２導体４０Ｂ、第３導体４０Ｃ、第４導体４０Ｄ、第５導体４０Ｅ、第６導体４０Ｆ、及び第７導体４０Ｇという。第１導体４０Ａから第３導体４０Ｃまでがスロット２１の拡張部２１Ｂに配置されており、第４導体４０Ｄがスロット２１の拡張部２１Ｂから一定部２１Ａに跨がって配置され、第５導体４０Ｅから第７導体４０Ｇまでがスロット２１の一定部２１Ａに配置されている。

その後、図５に示すように、第１プレス工程では、第１プレス治具６０をスロット２１の一定部２１Ａ内に配置する。第１プレス治具６０は、押圧部６０Ａと、該押圧部６０Ａに連結された駆動部６０Ｂとからなる。第１プレス治具６０は、押圧部６０Ａが一定部２１Ａ内において導体４０と開口部２１Ｃとの間に配置され、駆動部６０Ｂが開口部２１Ｃを通じて径方向内側に延びている。押圧部６０Ａの周方向における幅は、一定部２１Ａの幅と同一である。なお、押圧部６０Ａの幅と一定部２１Ａの幅とが同一であるとは、完全に同じである場合だけを意味するのではなく、押圧部６０Ａの一定部２１Ａ内への組付けや押圧部６０Ａの一定部２１Ａ内における径方向への移動を可能とする程度の隙間が生じるように、押圧部６０Ａの幅が一定部２１Ａの幅よりも若干狭くなっている場合も含む。

図６に示すように、第１プレス工程では、第１プレス治具６０を配置した後、駆動部６０Ｂを径方向外側に移動させることにより、押圧部６０Ａによって第７導体４０Ｇを径方向外側に向けて押圧する。第１プレス治具６０の移動距離Ｄ１は、押圧部６０Ａが一定部２１Ａの範囲Ｄ２内に収まるように予め設定されている。各導体４０は、第１プレス治具６０によってバックヨーク２２側に押圧されることで、内置部５０の断面形状がスロット２１の形状に合わせて塑性変形する。このとき、各内置部５０は、その断面の幅がスロット２１の幅と同じになるまで潰されて薄板状に変形する。各導体４０は、互いに接触した状態で塑性変形することから、導体４０の幅がスロット２１の幅と同じになるまで拡がって行く過程において、導体４０同士の接触面は一様に変形する。例えば、第１導体４０Ａにおいて第２導体４０Ｂと接触する第１接触面Ｓ１は、第２導体４０Ｂにおいて第１導体４０Ａと接触する第２接触面Ｓ２と同じ幅を維持したまま変形する。また、第２導体４０Ｂにおいて第３導体４０Ｃと接触する第３接触面Ｓ３は、第３導体４０Ｃにおいて第２導体４０Ｂと接触する第４接触面Ｓ４と同じ幅を維持したまま変形する。このように、導体４０は、他の導体４０との接触面の周方向における幅が隣り合う導体４０において同一である。なお、ここでいう同一とは、完全に一致している場合だけを意味するのではなく、押圧時の塑性変形量のばらつきによって若干異なる場合も含む。

第１プレス工程において各導体４０を押圧した後の状態では、第１導体４０Ａは、バックヨーク２２と対向する対向面（図６の左面）、一方のティース２３に対向する対向面（図６の上面）、及び他方のティース２３に対向する対向面（図６の下面）が、スロット２１の内周面に密着した状態となる。また、第１導体４０Ａを除く他の導体４０、すなわち第２導体４０Ｂから第７導体４０Ｇでは、一方のティース２３に対向する対向面（図６の上面）と、他方のティース２３に対向する対向面（図６の下面）とがスロット２１の内周面に密着した状態となる。

このように、第１導体４０Ａから第７導体４０Ｇを塑性変形させる第１プレス工程を実行すると、その後、第２配置工程を行う。
図７に示すように、第２配置工程では、第１プレス工程において導体４０を塑性変形させることでスロット２１内に生じた隙間に、新たな導体４０を配置する。なお、本実施形態では、新たな導体４０として、１本の導体４０を配置している。以下では、新たに配置した導体４０を第８導体４０Ｈという。第８導体４０Ｈは、第７導体４０Ｇとスロット２１の開口部２１Ｃとの間に配置されている。

その後、図８に示すように、第２プレス工程では、第２プレス治具６１をスロット２１の開口部２１Ｃ内に配置する。第２プレス治具６１の周方向における幅は、一定部２１Ａの幅よりも狭く、開口部２１Ｃの幅と同一である。なお、第２プレス治具６１の幅とスロット２１の開口部２１Ｃの幅とが同一であるとは、完全に同じである場合だけを意味するのではなく、第２プレス治具６１の開口部２１Ｃ内への組付けや開口部２１Ｃ内における径方向への移動を可能とする程度の隙間が生じるように、第２プレス治具６１の幅が開口部２１Ｃの幅よりも若干狭い場合も含む。

図９に示すように、第２プレス工程では、第２プレス治具６１を配置した後、径方向外側に移動させることにより、第８導体４０Ｈを径方向外側に向けて押圧する。第１プレス工程において既に塑性変形させた第１導体４０Ａから第７導体４０Ｇは加工硬化のために変形が生じ難くいことから、新たに配置した第８導体４０Ｈの内置部５０が塑性変形する。このとき、第８導体４０Ｈの内置部５０は、その断面の幅がスロット２１の一定部２１Ａの幅と同じになるまで潰されて変形する。第２プレス治具６１の幅は、一定部２１Ａの幅よりも狭いことから、第２プレス治具６１は第８導体４０Ｈに食い込むようにして該第８導体４０Ｈを塑性変形させる。その結果、第８導体４０Ｈの断面形状は、周方向に延びる薄板状の本体部４０Ｈ１と、本体部４０Ｈ１の両端から径方向内側へ突出した形状の第１片部４０Ｈ２及び第２片部４０Ｈ３とを有するＣ字状に塑性変形する。

第２プレス工程において第８導体４０Ｈを押圧した後の状態では、第７導体４０Ｇにおいて第８導体４０Ｈと接触する第５接触面Ｓ５は、第８導体４０Ｈにおいて第７導体４０Ｇと接触する第６接触面Ｓ６と同じ幅となる。このように、第７導体４０Ｇ及び第８導体４０Ｈにおいて、隣り合う導体４０との接触面の周方向における幅は同一である。また、第８導体４０Ｈは、一方のティース２３に対向する対向面（図９の上面）、及び他方のティース２３に対向する対向面（図９の下面）が、スロット２１の内周面に密着した状態となる。

このように、第１配置工程、第１プレス工程、第２配置工程、及び第２プレス工程を順に行うことで各導体４０をスロット２１内に組付けた後、各導体４０の外置部５１を径方向及び周方向に湾曲させる曲げ工程を行う。その後、各導体４０の直線部４１を他の導体４０の直線部４１と接合する。これにより、複数の導体４０を一続きとしてステータコア２０に巻回されたステータコイル３０を構成する。

図１及び図２に示すように、このようにして構成されたステータコイル３０では、各導体４０の内置部５０がスロット２１内に配置された配置部３１を構成し、各導体４０における外置部５１がスロット２１外に配置されたコイルエンド３２を構成する。配置部３１は、上述したようにスロット２１の一定部２１Ａ及び拡張部２１Ｂに跨がって一列に配置された導体４０により構成されている。そして、配置部３１を構成する各導体４０は、他の導体４０との接触面の周方向における幅が隣り合う導体４０において同一であり、スロット２１の内周面と対向する対向面が該内周面と密着している。

こうして構成されたステータ１０の内周側には、永久磁石を有するロータが配置される。これにより、電動機や発電機などの回転電機が構成される。例えば電動機を構成した場合、ステータ１０のステータコイル３０へ通電制御を実行することによりロータを回転させることができる。

なお、本実施形態では、スロット２１の形状を次のようにして設定している。
すなわち、図１０に実線で示すように、本実施形態では、ティース２３の側面部２４に第１仮想線Ｌ１に沿って延びる平行部２４Ａと、第１仮想線Ｌ１に対して傾斜して延びるテーパ部２４Ｂとが設けられている。テーパ部２４Ｂの第１仮想線Ｌ１に対する傾斜角度θは、ティース２３の中心を通って径方向に延びる第２仮想線Ｌ２とテーパ部２４Ｂとが平行になる角度に設定されている。なお、第２仮想線Ｌ２は、図１０に破線で示すように、ティース２３の側面部２４を平行に形成した場合、すなわちティース２３を平行ティースとした場合の側面部２４１と平行である。本実施形態では、平行部２４Ａとテーパ部２４Ｂとの境界部分、すなわちスロット２１の一定部２１Ａと拡張部２１Ｂとの境界位置Ｐ１は、スロット２１の径方向における中央位置あたりに配置されている。

図１０に一点鎖線で示す第１比較例は、本実施形態よりも平行部２４Ａを長くして径方向外側まで延ばしたときの形状を示している。すなわち、第１比較例のスロット２１の一定部２１Ａと拡張部２１Ｂとの境界位置Ｐ２は、本実施形態の境界位置Ｐ１と比較して径方向外側に配置されている。なお、第１比較例のテーパ部２４Ｂは、第２仮想線Ｌ２と平行に延びている。

図１０に二点鎖線で示す第２比較例は、本実施形態よりも平行部２４Ａを短くしたときの形状を示している。すなわち、第２比較例のスロット２１の一定部２１Ａと拡張部２１Ｂとの境界位置Ｐ３は、本実施形態の境界位置Ｐ１と比較して径方向内側に配置されている。なお、第２比較例のテーパ部２４Ｂは、第２仮想線Ｌ２と平行に延びている。

図１１に示すように、このようにテーパ部２４Ｂの傾斜角度θは維持したまま、スロット２１の一定部２１Ａと拡張部２１Ｂとの境界位置を変化させると、ステータ１０を電動機に用いた場合の出力トルクが変化する。

すなわち、第２比較例のように境界位置Ｐ３が径方向の内側にあって開口部２１Ｃに近い場合、スロット２１において拡張部２１Ｂの容積が大きくとれるため占積率は向上するが、ティース２３の幅が狭いことから出力トルクは小さい状態となる。この状態から、境界位置を径方向外側に移動させた場合、すなわち、境界位置と開口部２１Ｃとの距離を長くした場合、ティース２３の幅が拡がることに起因した出力トルクの向上効果が、占積率の低下に起因した出力トルクの低減効果を上回るため、出力トルクは上昇する。しかし、境界位置がある所定位置Ｐａよりも径方向の外側に移動した場合（例えば第１比較例における境界位置Ｐ２）、ティース２３の幅が拡がることに起因した出力トルクの向上効果が、占積率の低下に起因した出力トルクの低減効果を下回るようになり、出力トルクは減少する。このように、出力トルクは、境界位置が所定位置Ｐａにあるときに最大となり、その位置から遠ざかるほど低下する傾向を示す。本実施形態では、出力トルクが最大となる所定位置Ｐａに境界位置Ｐ１が配置されるように平行部２４Ａの長さを予め求めて設定している。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）本実施形態では、ステータコア２０に形成されるスロット２１に、周方向における幅が一定に形成された一定部２１Ａ、及び該一定部２１Ａよりも径方向外側に配置されていて径方向外側ほど幅が拡がった形状の拡張部２１Ｂを設けている。そして、ステータコイル３０を構成するとともに外周面が絶縁被膜によって覆われた複数の導体４０をスロット２１内において一定部２１Ａ及び拡張部２１Ｂに跨がって一列に配置する第１配置工程を実行する。その後、第１配置工程において配置された導体４０を一定部２１Ａの幅と同一の幅の第１プレス治具６０によって押圧して塑性変形させる第１プレス工程を実行する。第１プレス工程では、第１プレス治具６０を、スロット２１における一定部２１Ａの範囲内で移動させることで、一列に配置された複数の導体４０を塑性変形させる。

第１プレス治具６０は、一定部２１Ａの範囲内で移動すると共に、一定部２１Ａの幅と同一の幅であることから、一定部２１Ａにおいて押圧される導体４０に第１プレス治具６０は食い込みにくい。また、拡張部２１Ｂでは、導体４０が互いに接触した状態で塑性変形することから、導体４０の幅がスロット２１の幅となるまで拡がって行く過程において、導体４０同士の接触面が一様に変形することとなる。これにより、塑性変形の際に導体４０の接触面の幅が同一に維持され、一方の導体４０が他方の導体４０に食い込むことが抑えられる。このように、導体４０に他の導体４０や第１プレス治具６０が食い込むことが抑制されるため、導体４０の一部に過度な圧縮力が作用することを抑えることが可能になる。したがって、導体４０をスロット２１の内周面と密着するように塑性変形させた場合であっても、導体４０の外周面に設けられた絶縁被膜が破壊されることを抑えることが可能になる。また、導体４０はスロット２１の内周面と密着している。その結果、周方向における幅が外周側ほど拡がった形状のスロット２１内に配置されるステータコイル３０の絶縁性を確保しつつも、該ステータコイル３０の占積率を向上させることが可能になる。

（２）本実施形態では、第１プレス工程の実行後にスロット２１の一定部２１Ａに新たな導体４０を配置する第２配置工程と、第２配置工程において配置された導体４０を一定部２１Ａの幅よりも狭い幅の第２プレス治具６１によって押圧して塑性変形させる第２プレス工程とをさらに備えている。そして、第２プレス工程では、一定部２１Ａ内において径方向の最も内側に位置する第８導体４０Ｈを第２プレス治具６１によって径方向外側に押圧することで、第８導体４０Ｈの断面形状をＣ字状に塑性変形させている。

第２プレス工程において、径方向の最も内側に位置する第８導体４０Ｈが断面Ｃ字状に成形されると、第８導体４０Ｈを断面Ｃ字状に成形せずに断面矩形状とする場合に比して、第８導体４０Ｈを径方向外側に凹ませた形状とすることができる。これにより、ステータ１０の内周側にロータを組付けて回転電機を構成した場合、ロータが備える永久磁石と第８導体４０Ｈまでの距離が長くなり、ロータの回転に起因して発生する第８導体４０Ｈ内での渦電流を小さくできる。したがって、こうしたステータ１０を用いて回転電機を構成することで、回転電機における渦電流損の低減に貢献できる。

（３）本実施形態では、スロット２１における一定部２１Ａと拡張部２１Ｂとの境界位置Ｐ１が、出力トルクが最大となる所定位置Ｐａと同じ位置となるように、スロット２１の形状を設定している。そのため、回転電機の高トルク化や小型化に貢献できる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、スロット２１内に導体４０を８本組付けた例を説明したが、導体４０の数は適宜変更が可能である。また、第１配置工程における導体４０の配置数も、スロット２１内において一定部２１Ａ及び拡張部２１Ｂに跨がって一列に配置することができるのであれば、７本に限らず適宜変更してもよい。こうした構成であっても、第１プレス工程によって、スロット２１の拡張部２１Ｂに配置される複数の導体４０を、絶縁性を確保しつつ該拡張部２１Ｂの形状に合わせて変形させることはできる。また、第２配置工程における導体４０の配置数も、スロット２１の一定部２１Ａに配置可能な数であれば、１本に限らず２本以上であってもよい。こうした構成であっても、径方向の最も内側に位置する導体４０を第２プレス治具６１によって押圧することで、断面形状をＣ字状に変形することができる。

・第２プレス工程では、第８導体４０Ｈを断面形状がＣ字状となるように塑性変形させた。こうした構成は省略が可能である。例えば、第８導体４０Ｈを断面形状が矩形状となるように塑性変形させてもよい。こうした構成は、第８導体４０Ｈと開口部２１Ｃとの間に一定部２１Ａと同一の幅のプレス治具を配置して押圧することなどで実現できる。

・上記実施形態では、ティース２３の側面部２４に開口突部２４Ｃを設けて、スロット２１に一定部２１Ａよりも幅が狭い開口部２１Ｃを設けるようにした。こうした構成に代えて、ティース２３の側面部２４に開口突部２４Ｃを設けない構成とすることも可能である。

・上記実施形態では、スロット２１における一定部２１Ａと拡張部２１Ｂとの境界位置Ｐ１を、出力トルクが最大となる所定位置Ｐａと同じ位置となるように設定した。境界位置の設定はこれに限らない。例えば、上述した比較例１における境界位置Ｐ２や比較例２における境界位置Ｐ３と同じ位置とするなど、所定位置Ｐａとは異なる位置に境界位置を設定してもよい。このように、ステータコア２０の構成としては、比較例１及び比較例２に示す形状のスロット２１を備えるものも含む。すなわち、比較例１及び比較例２に示す形状のスロット２１の備えるステータコア２０を採用したとしても上記（１）の作用及び効果と同様の作用及び効果を得ることは可能である。

・上記実施形態では、テーパ部２４Ｂの傾斜角度θを第２仮想線Ｌ２と平行になる角度に設定した。テーパ部２４Ｂの傾斜角度θはこれに限らず、第２仮想線Ｌ２に対して傾斜していてもよい。こうした構成であっても、一定部２１Ａよりも径方向外側に配置されていて径方向外側ほど幅が拡がった形状の拡張部２１Ｂとすることで、上記（１）の作用及び効果と同様の作用及び効果を得ることはできる。また、テーパ部２４Ｂは、平面視において直線状に形成する必要はない。例えば、図１２に示すように、テーパ部２４Ｂを、径方向外側ほど大きく離間するように内側に凸の曲線状に構成してもよい。また、図１３に示すように、テーパ部２４Ｂを、径方向外側ほど離間する程度が小さくなるように外側に凸の曲線状に構成してもよい。

・電機子としてステータコア２０とステータコイル３０とを備えるステータ１０を例に説明した。電機子としてはステータ１０に限らない。例えば、複数のスロット２１が形成されたロータコアと、該ロータコアのスロット２１に組付けられたロータコイルとを備えるロータを電機子として、上記実施形態の構成と同様の構成を適用することも可能である。

１０…ステータ（電機子）
２０…ステータコア（鉄心）
２１…スロット
２１Ａ…一定部
２１Ｂ…拡張部
２１Ｃ…開口部
２２…バックヨーク
２２Ａ…内周面部
２３…ティース
２４，２４１…側面部
２４Ａ…平行部
２４Ｂ…テーパ部
２４Ｃ…開口突部
３０…ステータコイル
３１…配置部
３２…コイルエンド
４０…導体
４０Ａ…第１導体
４０Ｂ…第２導体
４０Ｃ…第３導体
４０Ｄ…第４導体
４０Ｅ…第５導体
４０Ｆ…第６導体
４０Ｇ…第７導体
４０Ｈ…第８導体
４０Ｈ１…本体部
４０Ｈ２…第１片部
４０Ｈ３…第２片部
４１…直線部
４２…湾曲部
５０…内置部
５１…外置部
６０…第１プレス治具
６０Ａ…押圧部
６０Ｂ…駆動部
６１…第２プレス治具
１００…スロット
１１０，１４０…導体
１１１…本体部
１１２…第１片部
１１３…第２片部
１２０…プレス治具
１３０…ティース

Claims (3)

1. 複数のスロットが形成された鉄心と、該鉄心の前記スロットに組付けられたコイルとを備える電機子の製造方法であって、
   前記スロットは、周方向における幅が一定に形成された一定部、及び該一定部よりも径方向外側に配置されていて径方向外側ほど前記幅が拡がった形状の拡張部を有し、
   前記コイルを構成するとともに外周面が絶縁被膜によって覆われた複数の導体を前記スロット内において前記一定部及び前記拡張部に跨がって一列に配置する配置工程と、
   前記配置工程において配置された前記導体を前記一定部の幅と同一の幅の第１プレス治具によって押圧して塑性変形させる第１プレス工程とを備え、
   前記第１プレス工程では、前記第１プレス治具を、前記スロットにおける前記一定部の範囲内で移動させることで、一列に配置された前記複数の導体を塑性変形させ、前記拡張部に配置された前記導体を前記周方向における前記拡張部の内周面と密着させる電機子の製造方法。
2. 前記配置工程は、前記第１プレス工程によって押圧される前記複数の導体を前記スロットの前記一定部及び前記拡張部に跨がって一列に配置する第１配置工程と、前記第１プレス工程の実行後に前記スロットの前記一定部に新たな導体を配置する第２配置工程とを含み、
   前記第２配置工程において配置された前記導体を前記一定部の幅よりも狭い幅の第２プレス治具によって押圧して塑性変形させる第２プレス工程をさらに備え、
   前記第２プレス工程では、前記一定部内において径方向の最も内側に位置する前記導体を前記第２プレス治具によって径方向外側に押圧することで、前記導体の断面形状をＣ字状に塑性変形させる
   請求項１に記載の電機子の製造方法。
3. 複数のスロットが形成された鉄心と、該鉄心のスロットに組付けられたコイルとを備える電機子であって、
   前記スロットは、周方向における幅が一定に形成された一定部と、該一定部よりも径方向外側に配置されていて径方向外側ほど前記幅が拡がった形状の拡張部とを有し、
   前記コイルは、前記スロット内に配置された配置部と、前記スロット外に配置されたコイルエンドとを有し、
   前記配置部は、前記コイルを構成するとともに外周面が絶縁被膜によって覆われた複数の導体が前記スロットの前記一定部及び前記拡張部に跨がって一列に配置されて構成されており、
   前記配置部を構成する前記導体は、他の導体との接触面の前記周方向における幅が隣り合う前記導体において同一であり、前記スロットの内周面と対向する対向面が該内周面と密着しており、
   前記拡張部に配置された前記導体は、前記周方向における前記拡張部の内周面と密着している電機子。