WO2012137302A1 - 固定子、固定子製造方法、及び巻線用平角導体 - Google Patents

固定子、固定子製造方法、及び巻線用平角導体 Download PDF

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corner
conductor
corners
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圭太 奥村
弘貴 川浦
明弘 岩佐
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トヨタ自動車株式会社
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    • H02K2203/12—Machines characterised by the bobbins for supporting the windings

Definitions

  • the present invention relates to the manufacture of a stator, and more specifically to a technique for devising the shape of a coil in order to increase the space factor in a slot of the stator.
  • Patent Document 1 discloses a technology related to a rotating electrical machine for a vehicle.
  • the four corners of the slot shape of the stator core formed by laminating electromagnetic steel plates are arc-shaped, and the shape of the coil inserted into the slot is the R-shape. This can be dealt with by deforming the outermost and innermost rectangular conductors of the stator core among the coils to be inserted into the slots. As a result, the space factor of the stator can be improved and the contact area between the stator core and the coil can be increased, so that the heat transfer efficiency can be improved.
  • Patent Document 2 discloses a technique related to a coil manufacturing method. After winding the coil wire around the winding frame, widen the winding frame to widen the inner diameter of the coil, and apply external force from the outside of the coil using a mold, etc., to plastically deform the rectangular conductor used in the coil Let the strands stick together. Thereafter, the coil is insulated and inserted into the stator core. As a result, the space factor can be improved.
  • Patent Document 3 discloses a technique related to an armature manufacturing method.
  • a core of an armature in which a plurality of coils are arranged circumferentially is configured, and both sides on the coil side are substantially parallel to the coil side boundary surface and a height substantially equal to an integral multiple of the average thickness of each layer of the coil.
  • a coil is formed by winding an electric wire on a tooth having a step. As a result, the coil adheres to the core and the degree of adhesion between the conductors increases, so that the space factor can be improved.
  • Patent Document 4 discloses a technique related to an assembly conductor. By providing an adhesive layer on the outer periphery of the insulating coating layer that insulates the rectangular conductor, the adhesion between the rectangular conductors is improved, and as a result, the space factor of the stator is improved.
  • Patent Document 5 discloses a technique related to a rotating electrical machine for a vehicle. By insulating two rectangular conductors as a pair, an insulating layer between the paired rectangular conductors can be thinned. Also, by making the outer periphery of a pair of two rectangular conductors into an R shape, the four corners inside the slot have an arc shape, and the shape of the rectangular conductor is made to correspond to this, so that the space factor It can contribute to improvement.
  • Patent Document 6 discloses a technique related to a stator and a manufacturing method thereof.
  • the cross section of the conductor arranged on the side closer to the teeth is made into a circular cross section, and the conductors are brought into close contact with each other by being wound around the stator core and pressurizing from the outside after forming the first layer. Increase sex.
  • a two-layer structure in which a conductor having a rectangular cross section is wound as a second layer on the side far from the teeth can reduce dead space and contribute to an improvement in the space factor of the stator.
  • Patent Documents 1 to 6 have problems described below.
  • Patent Document 1 and Patent Document 5 when a part of the shape of the rectangular conductor is changed, after winding the coil in Patent Document 1, and after forming the segment coil in Patent Document 5, the coil is pressed. It is thought that it is necessary to form by such as. However, since the coils need to be individually deformed after being formed into individual shapes, it is considered undesirable because the number of processes increases and the cost increases.
  • patent document 6 the method which makes a coil follow the shape of the teeth of a stator core by applying pressure after winding a coil around a stator core is formed, and it shape
  • the stator core needs to be a split type in terms of configuration.
  • the split-type stator core has a problem such as an increase in iron loss, and a method that can deal with the integral-type stator core is preferable.
  • the shaft corresponding to the inner periphery of the bend and the flange used for the clamp are preferably integrated, and the clamp shaft advances and retracts in the base.
  • the present inventors have found a technique that can suppress the bulge on the inner peripheral side of the rectangular conductor by edgewise bending the rectangular conductor along the shaft with the rectangular conductor sandwiched between the base and the clamp flange.
  • the connecting portion between the flange and the shaft does not have a pin angle, and it is necessary to perform R processing to suppress fatigue failure.
  • the corner of the rectangular cross section of the rectangular conductor needs to be chamfered with a radius greater than that of the R machining of the connecting portion between the shaft and the flange, and the space factor of the stator is deteriorated after the coil is formed. I found out there was a risk of inviting.
  • the present invention provides a stator, a stator manufacturing method, and a winding rectangular conductor that can improve the space factor of the stator without increasing the number of steps. For the purpose.
  • the stator according to one aspect of the present invention has the following characteristics.
  • a stator having a stator core having a plurality of slots and teeth, and a coil formed by winding a flat conductor arranged in the slot, out of corner portions in a rectangular cross section of the flat conductor
  • a round chamfer having a larger radius than the other corners is formed at the first corner among the corners located on the inner peripheral side of the coil.
  • the rectangular cross section of the coil is arranged such that the first corner portion faces the outer peripheral side of the stator core.
  • the round chamfering of the first corner portion includes a clamp flange that clamps the flat conductor in a thickness direction when the flat conductor is edgewise bent, and the rectangular conductor. It is preferably formed with a larger radius than the rounded corner chamfer provided at the joint with the guide shaft in contact with the bent inner peripheral portion.
  • a stator manufacturing method has the following characteristics.
  • a stator manufacturing method of manufacturing a stator by forming a coil by edgewise bending a rectangular conductor, and arranging the coil in a stator core, the clamp plate for suppressing the rectangular conductor, and the rectangular Edge-wise bending of a conductor A clamp mechanism integrally formed with a guide shaft that is in contact with the inner diameter side of the conductor is larger at the first corner of the rectangular section of the rectangular conductor than at other corners.
  • the rectangular conductor formed with a round chamfer having a radius equal to or larger than the radius of the round chamfer formed at the coupling portion between the clamp rate and the guide shaft is made to contact the coupling portion and the first corner portion.
  • the coil is formed by edgewise bending the rectangular conductor, and the first corner of the rectangular cross section of the coil is the outer periphery of the stator core.
  • the second corner existing on the diagonal of the first corner of the rectangular cross section of the flat conductor is the same as the first corner. It is preferable that a round chamfer having a larger radius than the corner portion is formed.
  • a rectangular conductor for winding according to another aspect of the present invention has the following characteristics.
  • the second corner portion present on the diagonal of the first corner portion of the rectangular cross section is similar to the other one in the same manner as the first corner portion. It is preferable that a round chamfer having a larger radius than that of the corner portion is formed.
  • the aspect described in the above (1) is a rectangular cross section of a rectangular conductor in a stator having a stator core having a plurality of slots and teeth, and a coil formed by winding a rectangular conductor disposed in the slot.
  • a round chamfer with a larger radius than the other corners is formed at the first corner among the corners located on the inner peripheral side of the coil.
  • the rectangular cross section of the coil is arranged so that the first corner portion faces the outer peripheral side of the stator core.
  • the radius of the round chamfer of the first corner in the rectangular cross section of the flat conductor is made larger than the other corners, and the first corner of this coil is the teeth. It is possible to improve the space factor of the stator by using a stator having a structure in contact with the root portion.
  • the teeth provided so as to protrude toward the inner peripheral side of the stator core are structurally narrower on the tip side of the teeth than the root of the teeth. Depending on the design specifications, there is a case where the tip of the teeth is widened as shown in Patent Document 1, but the overall tendency is the same.
  • the angle of the base portion of the tooth becomes an obtuse angle, and the effect of reducing the dead space is obtained by corresponding to the portion where the first corner portion of the flat conductor is rounded with a large radius. This can be expected to improve the space factor of the stator.
  • the round chamfering of the first corner is a clamp that clamps the flat conductor in the thickness direction when the flat conductor is edgewise bent. It is formed with a larger radius than the rounded corner chamfer provided at the joint between the flange and the guide shaft that contacts the bent inner peripheral portion of the flat conductor.
  • the corner chamfering (corner R) formed at the connection between the guide shaft and the flange shown in the problem is formed to alleviate the stress concentration.
  • the other corners other than the first corner are designed to be smaller than the radius of the round chamfer of the first corner, so that a decrease in the space factor can be minimized.
  • the first corner portion is formed on the second corner portion that is diagonally opposite to the first corner portion of the rectangular cross section.
  • a round chamfer having a larger radius than other corners is formed. Since the first corner and the second corner of the rectangular cross section of the flat conductor are located diagonally and the round chamfer has a larger radius than the other corners, the direction of the flat conductor Edgewise bending can be performed without worrying about. For this reason, the productivity of the coil is improved, and the improvement of the productivity of the stator can be expected.
  • the aspect described in the above (4) is a clamp that suppresses a rectangular conductor in a stator manufacturing method in which a coil is formed by edgewise bending a rectangular conductor, the coil is disposed on a stator core, and the stator is manufactured.
  • a clamp mechanism in which the plate and the guide shaft in contact with the edgewise bending inner diameter side of the flat conductor are integrally formed
  • a rectangular conductor having a round chamfer with a radius equal to or greater than the corner chamfer radius formed at the coupling portion between the clamp rate and the guide shaft so that the coupling portion and the first corner portion abut on each other.
  • a coil is formed by clamping and edgewise bending a rectangular conductor, and the coil is arranged on the stator core so that the first corner of the rectangular cross section of the coil is arranged toward the outer peripheral side of the stator core. Arrange It is, is to produce a stator.
  • the joint between the clamp plate and the guide shaft is provided with a round chamfer to avoid stress concentration.
  • the round chamfer is formed at the first corner of the rectangular cross section of the rectangular conductor corresponding to the round chamfer of the joint. Is formed in a shape, and the radius of the round chamfer formed at the first corner is set to be equal to or greater than the radius of the round chamfer of the joint.
  • the aspect described in (5) is the stator manufacturing method described in (4), in which the first corner is formed at the second corner that exists diagonally to the first corner of the rectangular cross section of the flat conductor. Similar to the portion, a round chamfer having a larger radius than other corner portions is formed. Since the first corner and the second corner of the rectangular cross section of the flat conductor are located diagonally and the round chamfer is formed to have a larger radius than other corners, the direction of the flat conductor is Edgewise bending can be performed without concern. For this reason, the productivity of the coil can be improved, and the improvement of the productivity of the stator can be expected.
  • the first is located on the inner peripheral side of the coil when the coil is wound around the rectangular portion of the rectangular cross section.
  • the corner is rounded with a larger radius than the other corners.
  • a large round chamfer is formed at the first corner among the corners of the rectangular cross section of the winding rectangular conductor, so that when the rectangular conductor is edgewise bent, the clamp plate, the guide shaft and the coupling portion It is possible to avoid interference with the formed round chamfer, which helps when winding a coil having a predetermined shape. Further, when a coil using this flat conductor is assembled to the stator, it is possible to contribute to an improvement in the space factor of the stator.
  • the first corner portion and the second corner portion present at the diagonal of the first corner portion of the rectangular cross section Similarly, a round chamfer having a larger radius than other corners is formed. Since the first corner and the second corner existing on the opposite side of the first corner are rounded with a large radius, when winding a coil without managing the front and back of the flat conductor In addition, winding can be performed without worrying about interference between the clamp plate, the guide shaft, and the round chamfer formed in the coupling portion. Therefore, improvement in coil productivity can be expected.
  • FIG. 1 is a schematic view of an apparatus for edgewise bending a flat conductor according to a first embodiment.
  • FIG. 9 is a plan view illustrating a process subsequent to FIG. 8 according to the first embodiment. It is the conceptual diagram regarding the space factor at the time of using the flat conductor prepared for the comparison. It is a conceptual explanatory drawing compared with the case where the flat conductor of 1st Embodiment is used. It is a side view which shows the state which clamped the flat conductor with the clamp flange of 1st Embodiment. It is sectional drawing of the flat conductor of 2nd Embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view of the stator 10 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view of the split-type stator core piece 20.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the insulator 40 is inserted into the stator core piece 20.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a state in which the coil 30 is disposed on the stator core piece 20.
  • the stator unit 12 having the coil 30 inserted into the split-type stator core piece 20 is arranged in a cylindrical shape, and then the outer ring 15 is fitted to the outer peripheral portion of the stator unit 12. It is configured to be held together.
  • the stator core piece 20 is formed by punching and forming a magnetic steel sheet using a press machine and then laminating. Teeth 21 are formed and provided on the inner peripheral side of the stator core piece 20 so as to protrude. Slot bottoms 22 are formed on both sides of the teeth 21.
  • the slot bottom portion 22 of the stator core piece 20 and the slot bottom portion 22 of the stator core piece 20 arranged next to each other form a slot 23. That is, the stator core piece 20 has a shape divided at the center of the slot 23.
  • the side wall surface of the slot 23 is constituted by a tooth 21.
  • the coil 30 is formed by edgewise bending a flat conductor D.
  • the coil 30 is wound twice and stored in the slot 23. Specifically, as shown in FIG. 4, it is inserted into the teeth 21 from above the insulator 40.
  • FIG. 5 shows a partial cross-sectional view of the stator 10.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the flat conductor D. As shown in FIG. 5, two flat conductors D are arranged in the circumferential direction of the stator 10. Further, eight flat conductors D are arranged in the radial direction. What is used for the flat conductor D is a highly conductive metal such as copper having a substantially rectangular cross section, and an insulating coating layer 305 is provided around the metal.
  • the first corner 301 is R.
  • Chamfering (round chamfering) processing is performed, and the radius of R chamfering processing is set to be as large as about R0.8 compared to other corner portions.
  • R corner chamfering is also performed for the second corner portion 302 to the fourth corner portion 304 which are other corner portions, but the radius is set to be smaller than that of the first corner portion 301, about R0.3.
  • Such a cross section is obtained by the shape of the die used when the flat conductor D is drawn.
  • the first terminal portion DA and the second terminal portion DB are formed at both ends of the coil 30, and the first terminal portion DA and the second terminal included in the other coil 30 by a bus bar (not shown). Connected to the terminal DB and the like.
  • the insulator 40 is formed in a shape that covers the outer periphery of the tooth 21 and the slot bottom 22 as shown in FIG.
  • the insulator 40 is formed of an insulating resin, and is set to a thickness that allows insulation between the stator core piece 20 and the coil 30. Moreover, since the insulator 40 has a function of releasing the heat generated from the coil 30 to the stator core piece 20 side, it is preferable that the thermal conductivity can be ensured.
  • FIG. 7 shows a schematic view of an apparatus for edgewise bending a flat conductor.
  • FIG. 8 shows a plan view when edgewise bending is performed.
  • FIG. 9 is a plan view showing the next step of FIG.
  • the edgewise bending machine 100 includes a transport mechanism unit 120, a conductor holding mechanism 130, a scraping mechanism unit 132, an uncoiler unit 140, and a bending mechanism unit 150.
  • the bobbin 141 can be rotatably held on the uncoiler unit 140.
  • a flat conductor D is wound around the bobbin 141 in the flatwise direction.
  • the transport mechanism 120 has a function of pulling out the flat conductor D from the bobbin 141 and sending it to the bending mechanism 150 side.
  • the coil 30 includes a long side 31 and a short side 32, and the long side 31 and the short side 32 have different lengths on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the coil 30. For this reason, the transport mechanism unit 120 can adjust the feed amount along the long side 31 and the short side 32.
  • the conductor holding mechanism 130 has a function of clamping and holding the flat conductor D by the clamp 131. Further, the scooping mechanism 132 has a function of scoring the flat rectangular conductor D drawn from the bobbin 141.
  • the bending mechanism section 150 has a function of edgewise bending the flat conductor D.
  • FIG. 8 shows a process of forming the long side 31 of the coil 30.
  • the clamp flange 151 is drawn into the processing base 158 side. While pressing the flat conductor D against the base 158, the flat conductor D is clamped in the thickness direction.
  • the clamp flange 151 includes a disk-shaped flange portion 151a and a columnar guide shaft portion 151b. Then, after clamping the rectangular conductor D in the thickness direction with the flange portion 151 a, edgewise bending is performed using the guide shaft portion 151 b as a guide on the inner peripheral side of the coil 30.
  • the long side 31 of the coil 30 is formed by rotating the first rotating jig 152 and the first bending jig 154 while pressing the side of the flat conductor D by the guide 159.
  • the edge conductor of the long side 31 of the coil 30 is guided by the first guide 155 by the edge conductor bending processing of the flat conductor D from the state of FIG.
  • the upper surface of the coil 30 being formed using the upper surface support 157 is pressed.
  • the upper surface support 157 is designed to rise as the winding of the coil 30 progresses, so that the deformation of the coil 30 can be appropriately suppressed.
  • the rectangular conductor D can be edgewise bent from the state of FIG. 8 to the state of FIG. 9 by rotating the first rotating jig 152 and the first bending jig 154.
  • the second rotating jig 153 is used when winding the next turn, and the first rotating jig 152 and the second rotating jig 153 are alternately used to wind the coil 30.
  • the second guide 156 guides the end surface of the long side 31 when the second rotating jig 153 is used.
  • the flat conductor D is thus edgewise bent, and a coil 30 wound twice is formed as shown in FIG.
  • the coil 30 is inserted into the teeth 21 from above the insulator 40 attached to the stator core piece 20 as described at the beginning. Then, although not shown, resin molding is performed from above the coil 30 to form the stator unit 12.
  • the formed stator units 12 are arranged in a cylindrical shape, and the outer ring 15 is baked on the outer peripheral portion thereof. As a result, the stator unit 12 can be held in a cylindrical shape by the outer ring 15.
  • the first terminal portion DA and the second terminal portion DB are connected by a bus bar, and the stator 10 is formed.
  • stator 10 of the first embodiment has the above-described configuration, the following operations and effects are achieved.
  • the stator 10 of 1st Embodiment has the point which can obtain the effect which improves the space factor of the stator 10 by taking such a structure.
  • the configuration of the stator 10 according to the first embodiment includes a stator unit 12 having a plurality of slots 23 and teeth 21 and a coil 30 formed by winding a flat conductor D disposed in the slot 23. 10, among the corner portions in the rectangular cross section of the flat conductor D, when the flat conductor D is wound around the coil 30, the first corner portion 301 is replaced with the first corner portion 301 among the corner portions positioned on the inner peripheral side of the coil 30.
  • the first corner 301 of the coil 30 is the outer periphery of the stator core piece 20. It is arranged facing the side.
  • FIG. 10 is a conceptual explanatory diagram of the space factor when the flat conductor D1 prepared for comparison is used.
  • FIG. 11 the conceptual explanatory drawing compared with the case where the flat conductor D of 1st Embodiment is used is shown.
  • the cross section of the rectangular conductor D1 shown in FIG. 10 has a rectangular cross section shape from that of the first embodiment, and R corner chamfering of R0.3 is performed on all four corners.
  • the flat conductor D of the first embodiment is replaced with the one shown in FIG. 10, the first corner 301 is disposed on the teeth 21 side as shown in FIG. It becomes possible to send only.
  • the first corner portion 301 that has been subjected to a large R chamfering process is disposed toward the root side of the tooth 21, that is, facing the outer peripheral side of the stator 10, and as shown in FIG. Is arranged on the inner peripheral side of the coil 30, the cross-sectional area of the flat conductor D can be increased in the width direction by the dimension X.
  • the cross-sectional area is partially reduced by providing the first corner portion 301, the space factor can be expected to be improved by about 1% even if offset. However, for the reasons described later, the space factor can be expected to improve by several percent.
  • the R chamfering of the first corner portion 301 includes a clamp flange 151 that clamps the flat conductor D in the thickness direction when the flat conductor D is edgewise bent, and a guide shaft that is in contact with the bent inner peripheral portion of the flat conductor D. It is formed with a radius larger than the rounded corner chamfer (corner R) provided at the joint portion 151c with the portion 151b.
  • FIG. 12 is a side view showing a state where the flat conductor is clamped by the clamp flange 151.
  • the joint portion 151c formed on the guide shaft portion 151b with the flange portion 151a shown in the problem is provided with corner R processing to relieve stress concentration. It has been found from the stress analysis performed by the applicant that stress is most concentrated in the vicinity of the upper and lower portions of the joint portion 151c when the flat conductor D is clamped, and by applying corner R machining or chamfering, This is because this stress concentration can be relaxed. In the first embodiment, a corner R of about R0.7 is provided in consideration of the analysis result.
  • the flat conductor D is gripped by the clamp flange 151 when the flat conductor D is edgewise bent and the inner peripheral side of the coil 30, that is, the portion clamped by the flange portion 151 a swells and the outer peripheral side is thin. It is known to tend to be. An increase in thickness is not preferable because it reduces the space factor. For this reason, a force is applied by the clamp flange 151 with a force of about several hundred MPa so that a predetermined interval can be maintained in the thickness direction of the flat conductor D.
  • the corner R machining of the joint portion 151c between the flange portion 151a and the guide shaft portion 151b is about R0.7 as described above, and the radius of the R chamfer of the first corner portion 301 to correspond to this. Is increased to about R0.8.
  • the first corner portion 301 and the joint portion 151c it is necessary to design the first corner portion 301 and the joint portion 151c so as not to interfere with each other. If the first corner portion 301 and the joint portion 151c interfere with each other, the cross-sectional shape of the flat conductor D may be deformed when the flat conductor D is edgewise bent. Therefore, since the space factor may be deteriorated due to deformation, interference between the first corner portion 301 and the joint portion 151c is avoided. Due to such restrictions, the corners of the flat conductor D are usually designed in accordance with the radius of the R chamfer required for the first corner 301 corresponding to the joint 151c. However, in the first embodiment, only the first corner portion 301 is set to R0.8, and the second corner portion 302 to the fourth corner portion 304 are set to R0.3. As a result, the space factor of the stator 10 is increased. An improvement can be achieved.
  • the stator 10 of the second embodiment has substantially the same configuration as the stator 10 of the first embodiment, but the shape of the rectangular conductor is different. Different points will be described below.
  • FIG. 13 shows a cross-sectional view of the flat conductor D of the second embodiment.
  • the first corner 301 and the second corner 302 are R chamfered with the same radius of R0.8.
  • the third corner portion 303 and the fourth corner portion 304 are R-chamfered with R0.3.
  • the first corner 301 and the second corner 302 are located diagonally, and the third corner 303 and the fourth corner 304 are located diagonally.
  • the stator 10 according to the second embodiment has the above-described configuration, thereby providing the operations and effects described below.
  • the radius of the second corner 302 present at the opposite corner of the first corner 301 in the rectangular cross section is smaller than that of the other corners as in the first corner 301.
  • a large R chamfered portion is formed.
  • the flat conductor D of the first embodiment shown in FIG. 11 can be moved closer to the teeth 21 by the dimension X than the one disposed on the inner peripheral side of the coil 30.
  • the second corner portion 302 is also subjected to R chamfering of R0.8, so that the rectangular conductor D disposed on the outer peripheral side of the coil 30 is in a direction away from the teeth 21. It becomes possible to send. Therefore, the total cross-sectional area can be increased even if the cross-sectional area is reduced by the R chamfering process, and as a result, the space factor of the stator 10 can be improved.
  • the flat conductor D is used for the concentrated winding coil.
  • the present invention is not particularly limited to this, and can be applied to a wave winding or a concentric winding coil. It is.
  • the explanation is based on a cassette coil system in which an insulator and a coil are inserted in advance into a split-type stator core piece and resin-molded from above, but a type in which a coil is inserted into an integrated stator core But it is applicable.
  • the configuration of the edgewise bending machine 100 used in the first embodiment and the second embodiment is an example and is changed to such an extent that the gist of the configuration in the vicinity of the clamp flange 151 that is largely related to the invention is not changed. Not disturb.
  • the space factor is calculated in the first embodiment and the second embodiment, but this is only expected to improve the space factor in the present embodiment, and the shape of the teeth 21 and the slot 23, or The effect varies depending on the number of turns of the coil 30.
  • the radius of the R chamfering process is set to R0.8 and R0.3, it is not hindered to change appropriately according to the joint 151c.
  • the round chamfering of the rectangular conductor D is exemplified as the R chamfering process.
  • the space factor can be improved by optimizing the shape of the R portion. I will not prevent it.

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Abstract

　固定子の占積率の向上を目的として、複数のスロット（２３）とティース（２１）を有する固定子コアと、スロット（２３）内に配置される平角導体（Ｄ）を巻回して形成したコイル（３０）とを有する固定子（１０）において、平角導体（Ｄ）が有する矩形断面における角部のうち、平角導体（Ｄ）がコイル（３０）に巻回された際にコイル（３０）の内周側に位置する角部のうち第１角部（３０１）に、他の角部に比べて半径の大きな丸面取りが成され、コイル（３０）が固定子コア片（２０）のスロット（２３）に挿入された際に、コイル（３０）の有する矩形断面は、第１角部（３０１）が固定子（１０）の外周側に向くよう配置される。

Description

固定子、固定子製造方法、及び巻線用平角導体
　本発明は、ステータの製造に関するものであり、具体的にはステータのスロット内における占積率を高める為にコイルの形状を工夫する技術に関するものである。
　近年、自動車の駆動力にモータを用いる需要が増加している。自動車の駆動力に用いるモータは小型化及び高出力化が求められており、その１つの方法としてコイルに平角導体を用いる方法が検討されている。これは、コイルに平角導体を用いることで、断面積を向上させると共に占積率を向上させる効果が見込めるためである。モータにコイルを用いる場合、ステータの有するスロットにコイルを挿入する必要がある。しかし、スロットは台形形状であることが多く、幾何学的に考えると円形断面より矩形断面の方が空隙率を低く設定できる。断面積を増加させるとこの傾向は更に顕著になる。したがって、矩形断面を有する平角導体を用いた方が断面積を広くとることができ、占積率の向上を期待出来る。
　特許文献１には、車両用回転電機に関する技術が開示されている。電磁鋼板を積層して形成する固定子コアが有するスロットの形状の四隅を円弧形状として、スロットに挿入するコイルの形状を円弧形状と対応する部分をＲ形状とする。スロットに挿入するコイルのうち固定子コアの最外周と最内周の平角導体を、変形させることでこれに対応することができる。この結果、固定子の占積率を向上させることができ、固定子コアとコイルとの接触面積を増やすことが出来るので、伝熱効率を向上させることが可能である。
　特許文献２には、コイルの製造方法に関する技術が開示されている。コイル素線を巻枠に巻回した後、巻枠を広げてコイルの内径を広げ、金型等を用いてコイルの外側から外力を付与することで、コイルに用いている平角導体を塑性変形させて素線同士が密着させる。その後、コイルの絶縁処理を行い、固定子コアに挿入する。この結果、占積率を向上させることができる。
　特許文献３には、電機子の製造方法に関する技術が開示されている。コイルを円周状に複数配列した電機子のコアを構成し、コイルサイド側の両側面に、コイルサイド境界面と略平行な面、及びコイルの各層の平均の厚みの整数倍と略等しい高さの段差を有するティース上に、電線を巻回してコイルを形成する。この結果、コアに対してコイルが密着し、導体同士の密着度も高まるので、占積率を向上させることが出来る。
　特許文献４には、集合導体に関する技術が開示されている。平角導体を絶縁する絶縁被覆層の外周に粘着層を設けることで、平角導体同士の密着性を高め、結果的に固定子の占積率を向上させている。
　特許文献５には、車両用回転電機に関する技術が開示されている。平角導体を２本で１ペアとして絶縁することで、ペアとなる平角導体間の絶縁層を薄くすることが可能となる。また、２本で１ペアとなった平角導体の外周をＲ形状とすることで、スロットの内側の四隅部分を円弧形状とし、これに平角導体の形状を対応させているので、占積率の向上に貢献することが出来る。
　特許文献６には、ステータ及びその製造方法に関する技術が開示されている。固定子コア内に配置される導体のうちティースに近い側に配置される導体の断面を円形断面とし、固定子コアに巻回して第１層を形成後に外側から加圧することで導体同士の密着性を高める。その後、ティースから遠い側には矩形断面の導線を第２層として捲回する２層構造とすることで、デッドスペースを少なくでき、固定子の占積率の向上に貢献することが出来る。
特開２００３－０１８７７９号公報 特開２００５－２０４４２２号公報 特開２００７－１３５３２６号公報 特開２００７－２２７２４１号公報 特開２００８－０４３０２６号公報 特開２００８－２７８６８１号公報
　しかしながら、特許文献１乃至特許文献６には以下に説明する課題があると考えられる。
　特許文献１及び特許文献５に示されるように、平角導体の形状を一部変更する場合、特許文献１ではコイルを巻回した後に、特許文献５ではセグメントコイルを形成した後に、それぞれコイルをプレスなどで成形する必要があると考えられる。しかし、コイルを個々の形状にした後に個別に変形させる必要があるので、工程数が増えてコストが高くなると考えられ望ましくない。
　特許文献２乃至特許文献４、特許文献６では、コイルを固定子コアに巻回した後に加圧することで固定子コアのティースの形状にコイルを沿わせる手法を採っており、コイル巻回後に成形する点では特許文献１及び特許文献５と同じで手間がかかると考えられる。また、構成上、固定子コアは分割型のものを用いる必要があると考えられる。しかしながら、分割型の固定子コアは鉄損が大きくなるなどの問題もあり、一体型の固定子コアに対応できる手法の方が望ましい。
　また、平角導体を用いてエッジワイズ曲げ加工し、コイルを巻回する場合、エッジワイズ曲げ加工の最中には平角導体の曲げ内周側をクランプする必要があるが、特許文献１乃至特許文献６に開示の技術にはその点が考慮されていないと考えられる。出願人が検討した結果、平角導体をエッジワイズ曲げ加工する際には、曲げ内周側と当接し内側の型に相当するシャフトとクランプに用いるフランジは一体型が望ましく、ベースにクランプシャフトが進退可能に備えられ、平角導体をベースとクランプフランジで挟んだ状態でシャフトに沿って平角導体をエッジワイズ曲げ加工することで、平角導体の内周側の膨らみを押さえることが出来る手法を見出した。しかし、このようなケースではフランジとシャフトの接続部分をピン角にせず、疲労破壊を抑制するためにＲ加工をする必要がある。この結果、平角導体の矩形断面の角部はシャフトとフランジの接続部のＲ加工以上の半径を有するＲ面取りがなされる必要があり、コイルが形成された後に固定子の占積率の悪化を招く虞があることが分かった。
　そこで、本発明はこのような課題を解決するために、工程数を増やさずに固定子の占積率を向上させることが可能な固定子及び固定子製造方法及び巻線用平角導体を提供することを目的とする。
　前記目的を達成するために、本発明の一態様による固定子は以下のような特徴を有する。
（１）複数のスロットとティースを有する固定子コアと、前記スロット内に配置される平角導体を巻回して形成したコイルとを有する固定子において、前記平角導体が有する矩形断面における角部のうち、前記平角導体が前記コイルに巻回された際に、前記コイルの内周側に位置する前記角部のうち第１角部に、他の前記角部に比べて半径の大きな丸面取りが成され、前記コイルが前記固定子コアの前記スロットに挿入された際に、前記コイルの有する前記矩形断面は、前記第１角部が前記固定子コアの外周側に向くよう配置されることを特徴とする。
（２）（１）に記載の固定子において、前記第１角部の丸面取りは、前記平角導体をエッジワイズ曲げ加工する際に前記平角導体を厚み方向にクランプするクランプフランジと前記平角導体の曲げ内周部分に当接するガイド軸との接合部に設けられた隅丸面取りよりも大きな半径で形成されていることが好ましい。
（３）（１）又は（２）に記載の固定子において、前記矩形断面のうちの前記第１角部の対角に存在する第２角部に、前記第１角部と同様に他の前記角部に比べて半径の大きな丸面取りに成されていることが好ましい。
　また、前記目的を達成するために、本発明の他の態様による固定子製造方法は以下のような特徴を有する。
（４）平角導体をエッジワイズ曲げ加工してコイルを形成し、前記コイルを固定子コアに配設し、固定子を製造する固定子製造方法において、前記平角導体を抑えるクランププレートと、前記平角導体のエッジワイズ曲げ加工内径側に接するガイド軸とが一体的に形成されたクランプ機構により、前記平角導体が有する矩形断面の角部のうち第１角部に、他の角部に比べて大きく、前記クランプレートと前記ガイド軸との結合部に形成された隅丸面取りの半径と同じかより大きな半径の丸面取りに成された前記平角導体を、前記結合部と前記第１角部が当接するようにクランプし、前記平角導体をエッジワイズ曲げ加工することで前記コイルを形成し、前記コイルを、前記コイルの有する前記矩形断面の前記第１角部が前記固定子コアの外周側に面して配置されるように前記固定子コアに配設することで、固定子を製造することを特徴とする。
（５）（４）に記載の固定子製造方法において、前記平角導体の前記矩形断面のうちの前記第１角部の対角に存在する第２角部に前記第１角部と同様に他の前記角部に比べて半径の大きな丸面取りに成されていることが好ましい。
　また、前記目的を達成するために、本発明の他の態様による巻線用平角導体は以下のような特徴を有する。
（６）巻回してコイルに用いられる巻線用平角導体において、矩形断面に角部のうち、前記コイルに巻回される際に前記コイルの内周側に位置する第１角部に、他の前記角部に比べて半径の大きな丸面取りが成されていることを特徴とする。
（７）（６）に記載の巻線用平角導体において、前記矩形断面のうちの前記第１角部の対角に存在する第２角部に、前記第１角部と同様に他の前記角部に比べて半径の大きな丸面取りが成されていることが好ましい。
　このような特徴を有する態様の固定子により、以下のような作用、効果が得られる。
　上記（１）に記載の態様は、複数のスロットとティースを有する固定子コアと、スロット内に配置される平角導体を巻回して形成したコイルとを有する固定子において、平角導体が有する矩形断面における角部のうち、平角導体がコイルに巻回された際に、コイルの内周側に位置する角部のうち第１角部に、他の角部に比べて半径の大きな丸面取りが成され、コイルが固定子コアのスロットに挿入された際に、コイルの有する矩形断面は、第１角部が固定子コアの外周側に向くよう配置されるものである。
　平角導体を巻回してコイルを形成するにあたり、平角導体の矩形断面における第１角部の丸面取りの半径を他の角部に比べて大きくしておき、このコイルの第１角部がティースの根本部分に当接する構造の固定子とすることで、固定子の占積率の向上を図ることが可能である。固定子コアの内周側に突出するように設けられるティースは構造上、ティースの根本よりもティースの先端側の方が細くなる形状となる。設計仕様によっては特許文献１に示されるようにティースの先端を広げた形状となる場合もあるが、全体的な傾向としては同様である。したがって、ティースの付け根部分の角度は鈍角となり、これに平角導体の第１角部で半径の大きな丸面取りが成された部分が対応することで、デットスペースが少なくなる効果が得られる。これによって、固定子の占積率を向上させることが期待出来る。
　また、上記（２）に記載の態様は、（１）に記載の固定子において、第１角部の丸面取りは、平角導体をエッジワイズ曲げ加工する際に平角導体を厚み方向にクランプするクランプフランジと平角導体の曲げ内周部分に当接するガイド軸との接合部に設けられた隅丸面取りよりも大きな半径で形成されているものである。課題に示したガイド軸とフランジとの接続部に形成される隅丸面取り（隅Ｒ）が応力集中を緩和する為に形成されており、これに対応するように第１角部の丸面取りの半径を大きくしておくことで、平角導体をエッジワイズ曲げ加工する際にクランプフランジとガイド軸との接合部と、平角導体の干渉を防ぐことができる。それと共に、第１角部以外のその他の角部は第１角部の丸面取りの半径よりも小さく設計されているので、占積率の低下を最小限に抑えることが可能である。
　また、（３）に記載の態様は、（１）又は（２）に記載の固定子において、矩形断面のうちの第１角部の対角に存在する第２角部に、第１角部と同様に他の角部に比べて半径が大きな丸面取りが成されているものである。平角導体の有する矩形断面の第１角部と第２角部とが対角に位置し、丸面取りが他の角部と比べて大きな半径となるように形成されているので、平角導体の方向を気にせずにエッジワイズ曲げ加工が可能となる。このため、コイルの生産性が向上し、固定子の生産性の向上が期待できる。
　また、このような特徴を有する態様の固定子製造方法により、以下のような作用効果が得られる。
　上記（４）に記載の態様は、平角導体をエッジワイズ曲げ加工してコイルを形成し、コイルを固定子コアに配設し、固定子を製造する固定子製造方法において、平角導体を抑えるクランププレートと、平角導体のエッジワイズ曲げ加工内径側に接するガイド軸とが一体的に形成されたクランプ機構により、平角導体が有する矩形断面の角部のうち第１角部に他の角部に比べて大きく、クランプレートとガイド軸との結合部に形成された隅丸面取りの半径と同じかより大きな半径の丸面取りが成された平角導体を、結合部と第１角部が当接するようにクランプし、平角導体をエッジワイズ曲げ加工することでコイルを形成し、コイルを、コイルの有する矩形断面の第１角部が固定子コアの外周側に向いて配置されるように固定子コアに配設することで、固定子を製造するものである。
　クランププレートとガイド軸との接合部には応力集中を避けるために隅丸面取りが設けられており、この接合部の隅丸面取りと対応する平角導体の矩形断面の第１角部に丸面取が形状に形成され、この第１角部に形成された丸面取りの半径は、接合部の隅丸面取りの半径よりも同じかそれよりも大きく設定されている。このことにより、平角導体をエッジワイズ曲げ加工する際に、接合部と第１角部とが干渉しないようにすることができ、干渉による平角導体の変形を防ぐことが出来る。この結果、所定の形状を得ること出来るので、結果的に固定子の占積率の向上に寄与することが出来る。更に（１）に記載したようにティースの形状に対応してデッドスペースを少なくすることを期待出来るので、より占積率の向上が期待出来る。
　また、（５）に記載の態様は、（４）に記載の固定子製造方法において、平角導体の矩形断面のうちの第１角部の対角に存在する第２角部に、第１角部と同様に他の角部に比べて半径が大きな丸面取りが成されているものである。平角導体の矩形断面の第１角部と第２角部とが対角に位置し、丸面取りが他の角部と比べて大きな半径となるように形成されているので、平角導体の方向を気にせずにエッジワイズ曲げ加工が可能となる。このため、コイルの生産性が向上し、また、固定子の生産性の向上が期待できる。
　また、このような特徴を有する態様の巻線用平角導体により、以下のような作用効果が得られる。
　上記（６）に記載の態様は、巻回してコイルに用いられる巻線用平角導体において、矩形断面に角部のうち、コイルに巻回される際にコイルの内周側に位置する第１角部に、他の角部に比べて半径の大きな丸面取りが成されるものである。巻線用平角導体の有する矩形断面の角部のうち第１角部に大きな丸面取が成されていることで、平角導体をエッジワイズ曲げ加工する際においてクランププレートとガイド軸と結合部に形成された隅丸面取りとの干渉を避けることが可能となり、所定の形状のコイルを巻回する際の助けとなる。また、この平角導体を用いたコイルを固定子に組み付けた際に固定子の占積率の向上に貢献することが可能である。
　また、（７）に記載の態様は、（６）に記載の巻線用平角導体において、矩形断面のうちの第１角部の対角に存在する第２角部に、第１角部と同様に他の角部に比べて半径の大きな丸面取りが成されているものである。第１角部と、第１角部の対角に存在する第２角部とに半径の大きな丸面取りが成されているので、平角導体の裏表を管理しなくてもコイルを巻回する際にクランププレートとガイド軸と結合部に形成された隅丸面取りとの干渉を気にせずに巻回が可能となる。したがって、コイルの生産性の向上が期待出来る。
第１実施形態の、固定子の斜視図である。 第１実施形態の、分割型の固定子コア片の斜視図である。 第１実施形態の、固定子コア片にインシュレータが挿入された様子を表した斜視図である。 第１実施形態の、固定子コア片にコイルが配設された様子を表した斜視図である。 第１実施形態の、固定子の部分断面図である。 第１実施形態の、平角導体の断面図である。 第１実施形態の、平角導体をエッジワイズ曲げ加工する装置の概略図である。 第１実施形態の、エッジワイズ曲げ加工する際の平面図である。 第１実施形態の、図８の次の工程を表す平面図である。 比較のために用意した、平角導体を用いた場合の占積率に関する概念図である。 第１実施形態の、平角導体を用いた場合と比較した概念説明図である。 第１実施形態の、クランプフランジで平角導体をクランプした状態を示す側面図である。 第２実施形態の、平角導体の断面図である。
　まず、本発明の第１の実施形態について図面を用いて説明を行う。
　図１に、第１実施形態の固定子１０の斜視図を示す。図２に、分割型の固定子コア片２０の斜視図を示す。図３に、固定子コア片２０にインシュレータ４０が挿入された様子を表した斜視図を示す。図４に、固定子コア片２０にコイル３０が配設された様子を表した斜視図を示す。第１実施形態の固定子１０は、分割型の固定子コア片２０にコイル３０が挿入された固定子ユニット１２を円筒状に配置した後に、固定子ユニット１２の外周部にアウターリング１５を嵌合させて保持する構成としたものである。
　固定子コア片２０はプレス加工機を用いて電磁鋼板を打ち抜き成型した後に、積層して形成されたものである。固定子コア片２０の内周側には、ティース２１が突出するよう形成され備えられている。ティース２１の両側にはスロット底部２２が形成されている。固定子コア片２０のスロット底部２２は、隣に並べられた固定子コア片２０のスロット底部２２と２つでスロット２３を形成する。つまり、固定子コア片２０はスロット２３の中央で分割された形状となっている。スロット２３の側壁面はティース２１により構成される。
　コイル３０は平角導体Ｄをエッジワイズ曲げ加工して形成されている。コイル３０は２重に巻回されてスロット２３に納められる。具体的には図４に示すようにインシュレータ４０の上からティース２１に挿入する形となる。図５に、固定子１０の部分断面図を示す。図６に、平角導体Ｄの断面図を示す。図５に示すように、固定子１０の周方向に平角導体Ｄが２つ並ぶ。また、径方向には平角導体Ｄが８つ並ぶ。平角導体Ｄに用いられているのは略矩形断面を有する銅等の導電性の高い金属であり、その周囲には絶縁性の被覆層３０５が設けられている。
　また平角導体Ｄの断面が有する角部を、便宜上、第１角部３０１、第２角部３０２、第３角部３０３、及び第４角部３０４と呼ぶとすると、第１角部３０１はＲ面取り（丸面取り）加工がなされており、他の角部に比べてＲ面取り加工の半径がＲ０．８程度と大きく設定されている。他の角部である第２角部３０２乃至第４角部３０４についてもＲ面取り加工がなされているが、Ｒ０．３程度と第１角部３０１に比べて半径が小さく設定されている。このような断面は平角導体Ｄを引き抜き成形する際に用いるダイスの形状によって得られる。また、コイル３０の両端部は、図４に示すように第１端子部ＤＡと第２端子部ＤＢとが形成されており図示しないバスバによって他のコイル３０が備える第１端子部ＤＡ及び第２端子部ＤＢ等に接続される。
　インシュレータ４０は、図３に示されるようにティース２１の外周とスロット底部２２を覆うような形状に形成されている。インシュレータ４０は絶縁性の樹脂で形成されており、固定子コア片２０とコイル３０との絶縁が可能な厚みに設定されている。またインシュレータ４０は、コイル３０から発生する熱を固定子コア片２０側に逃がす働きがあるため、熱伝導性を確保出来ることが好ましい。
　次に、平角導体Ｄのエッジワイズ曲げ工程の説明をする。図７に、平角導体をエッジワイズ曲げ加工する装置の概略図を示す。図８に、エッジワイズ曲げ加工する際の平面図を示す。図９に、図８の次の工程を表す平面図を示す。エッジワイズ曲げ加工機１００は、搬送機構部１２０と、導体保持機構１３０と、癖取り機構部１３２と、アンコイラ部１４０と、曲げ機構部１５０とを備えている。アンコイラ部１４０にはボビン１４１を回転可能に保持できる。ボビン１４１には平角導体Ｄがフラットワイズ方向に巻回されている。
　搬送機構部１２０は平角導体Ｄをボビン１４１から引き出して曲げ機構部１５０側に送る機能を備えている。コイル３０は長辺３１と短辺３２とを備え、長辺３１と短辺３２はコイル３０の内周側と外周側でも長さが異なる。このため、搬送機構部１２０では長辺３１及び短辺３２に併せて送り量を調整することができる。導体保持機構１３０はクランプ１３１によって平角導体Ｄをクランプし保持する機能を備えている。また、癖取り機構部１３２ではボビン１４１から引き出した平角導体Ｄの癖を取る機能を備えている。曲げ機構部１５０では、平角導体Ｄをエッジワイズ曲げ加工する機能を備えている。
　このようなエッジワイズ曲げ加工機１００を用いて、平角導体Ｄをエッジワイズ曲げ加工してコイル３０を形成する。図８に示すのは、コイル３０の長辺３１を形成する過程であり、搬送機構部１２０で所定の長さ平角導体Ｄを送り出した後、クランプフランジ１５１を加工ベース１５８側に引き込むことで加工ベース１５８に平角導体Ｄを押しつけながら、平角導体Ｄの厚み方向にクランプする。クランプフランジ１５１は円盤状のフランジ部１５１ａと円柱状のガイド軸部１５１ｂを備えている。そして、フランジ部１５１ａで平角導体Ｄを厚み方向にクランプした上で、ガイド軸部１５１ｂをコイル３０の内周側のガイドとして、エッジワイズ曲げ加工を行う。
　具体的には、ガイド１５９によって平角導体Ｄのサイドを押さえつつ、第１回転治具１５２及び第１曲げ治具１５４を回転させることによってコイル３０の長辺３１を形成する。平角導体Ｄが図８の状態からエッジワイズ曲げ加工されることで、コイル３０の長辺３１の端面は第１ガイド１５５によってガイドされることになる。
　この際には上面サポート１５７を用いて形成されつつあるコイル３０の上面を押さえている。上面サポート１５７はコイル３０の巻回が進むに従って、上昇するように設計されており、適宜、コイル３０の変形を抑えることが可能である。このように、第１回転治具１５２及び第１曲げ治具１５４が回動することで、図８の状態から図９の状態に平角導体Ｄをエッジワイズ曲げ加工することが出来る。第２回転治具１５３は次のターンを巻回する時に用いられ、第１回転治具１５２と第２回転治具１５３は交互に用いられてコイル３０は巻回される。第２ガイド１５６は第２回転治具１５３を用いた時に長辺３１の端面をガイドする。平角導体Ｄはこのようにエッジワイズ曲げ加工され、図４に示されるように２重に巻回されたコイル３０が形成される。
　コイル３０は、冒頭に説明したように固定子コア片２０に装着されたインシュレータ４０の上からティース２１に対して挿入される。そして、図示しないがこの後にコイル３０の上から樹脂モールドを行い、固定子ユニット１２を形成する。形成された固定子ユニット１２は円筒状に配列され、その外周部分にアウターリング１５を焼きバメする。この結果、固定子ユニット１２をアウターリング１５によって円筒状に保持することができる。図示しないが第１端子部ＤＡ及び第２端子部ＤＢがバスバによって接続され、固定子１０が形成される。
　第１実施形態の固定子１０は上記構成であるので、以下に説明するような作用、効果を奏する。
　第１実施形態の固定子１０は、このような構成を採ることで固定子１０の占積率を向上させる効果が得られることができる点が挙げられる。第１実施形態の固定子１０の構成は、複数のスロット２３とティース２１を有する固定子ユニット１２と、スロット２３内に配置される平角導体Ｄを巻回して形成したコイル３０とを有する固定子１０において、平角導体Ｄが有する矩形断面における角部のうち、平角導体Ｄがコイル３０に巻回された際に、コイル３０の内周側に位置する角部のうち第１角部３０１に他の角部に比べて半径が大きな丸面取りが成され、コイル３０が固定子コア片２０のスロット２３に挿入された際に、コイル３０の有する第１角部３０１が固定子コア片２０の外周側に面して配置されるものである。
　図１０に、比較のために用意した平角導体Ｄ１を用いた場合の占積率についての概念説明図を示す。図１１に、第１実施形態の平角導体Ｄを用いた場合と比較した概念説明図を示す。図１０に示されている平角導体Ｄ１の断面は第１実施形態とは矩形断面形状であり、角部には４角全てにＲ０．３のＲ面取り加工が為されている。一方、第１実施形態の平角導体Ｄを図１０のものと置き換えると、図１１に示すように第１角部３０１がティース２１側に配置されるため、ティース２１側に平角導体Ｄを寸法Ｘだけ寄せることが可能となる。
　したがって、大きなＲ面取り加工が施された第１角部３０１をティース２１の根本側に向く、すなわち固定子１０の外周側に面して配置され、かつ図５に示すように第１角部３０１がコイル３０の内周側に配置されていることで、平角導体Ｄの断面積を寸法Ｘだけ幅方向に増やすことが可能となる。ただし、第１角部３０１が設けられることで断面積が一部減少するが、その減少分と相殺しても、占積率にして１％程の向上を見込める。ただし、後述の理由で占積率は実質的には数％程度の向上が見込めることになる。
　また、別の効果として平角導体Ｄに第１角部３０１を設けてあることで、エッジワイズ曲げ加工機１００との干渉を避けることができる点が挙げられる。これは、第１角部３０１のＲ面取りは、平角導体Ｄをエッジワイズ曲げ加工する際に平角導体Ｄを厚み方向にクランプするクランプフランジ１５１と平角導体Ｄの曲げ内周部分に当接するガイド軸部１５１ｂとの接合部１５１ｃに設けられた隅丸面取り（隅Ｒ）よりも大きな半径で形成されているものである。
　図１２に、クランプフランジ１５１で平角導体をクランプした状態を示す側面図を示す。課題に示したフランジ部１５１ａとのガイド軸部１５１ｂに形成される接合部１５１ｃには、隅Ｒ加工が設けられて応力集中を緩和している。これは、出願人が行った応力解析によって、平角導体Ｄをクランプする際に接合部１５１ｃの上下付近に最も応力が集中することが判明しており、隅Ｒ加工または面取り加工を施すことで、この応力集中を緩和することが可能であるためである。第１実施形態では解析の結果を考慮してＲ０．７程度の隅Ｒを設けている。
　また、平角導体Ｄをクランプフランジ１５１で把持するのは、平角導体Ｄのエッジワイズ曲げ加工時にコイル３０の内周側、すなわちフランジ部１５１ａでクランプする部分の厚みが膨らみ、外周側の厚みが薄くなる傾向にあることが知られている。厚みが増えると占積率の低下をもたらすので、好ましくない。このため、数百ＭＰａ程度の力でクランプフランジ１５１により平角導体Ｄの厚み方向に所定の間隔が保持できるように力を加えている。
　このクランプフランジ１５１において、フランジ部１５１ａとガイド軸部１５１ｂとの接合部１５１ｃの隅Ｒ加工は前述したとおりＲ０．７程度であり、これに対応するように第１角部３０１のＲ面取りの半径をＲ０．８程度と大きくしている。こうすることで、平角導体Ｄをエッジワイズ曲げ加工する際にフランジ部１５１ａとガイド軸部１５１ｂとの接合部１５１ｃと、平角導体Ｄの干渉を防ぐことができる。それと共に、第１角部３０１以外のその他の角部は第１角部３０１のＲ面取りの半径よりも小さく設計されているので、占積率の低下を最小限に抑えることが可能である。
　また、第１角部３０１と接合部１５１ｃとは干渉しないように設計する必要がある。第１角部３０１と接合部１５１ｃとが干渉すると、平角導体Ｄをエッジワイズ曲げ加工する際に平角導体Ｄの断面形状が変形してしまう虞がある。したがって、変形によって占積率が悪化する可能性があるため、第１角部３０１と接合部１５１ｃとの干渉を避けている。そして、このような制約があるために平角導体Ｄの角部は接合部１５１ｃと対応する第１角部３０１に必要なＲ面取りの半径に合わせて他の角部も設計されるのが通常であるが、第１実施形態では第１角部３０１のみをＲ０．８とし、第２角部３０２乃至第４角部３０４はＲ０．３とすることで、結果的に固定子１０の占積率向上を果たすことが可能である。
　次に、本発明の第２の実施形態について説明を行う。第２実施形態の固定子１０は第１実施形態の固定子１０とほぼ同じ構成であるが、平角導体の形状が異なる。以下異なる点について説明する。
　図１３に、第２実施形態の平角導体Ｄの断面図を示す。第２実施形態の平角導体Ｄは、第１角部３０１と第２角部３０２を同じ半径のＲ０．８でＲ面取り加工している。一方、第３角部３０３と第４角部３０４はＲ０．３のＲ面取り加工が為されている。第１角部３０１と第２角部３０２とは対角に位置しており、第３角部３０３と第４角部３０４とが対角に位置している。
　第２実施形態の固定子１０は上記構成とすることで、以下に説明するような作用、効果を奏する。
　第２実施形態に用いる平角導体Ｄは、矩形断面のうちの第１角部３０１の対角に存在する第２角部３０２も第１角部３０１と同様に他の角部に比べて半径が大きなＲ面取り部が形成されているものである。この結果、平角導体Ｄの裏表をひっくり返したとしても、第２角部３０２が接合部１５１ｃとが干渉することが無い。したがって、コイル３０を形成する際に平角導体Ｄの裏表を管理する必要がなく、結果的に歩留まり向上に期待ができる。歩留まり向上によって、コストダウンに貢献することが期待出来る。
　また、図１１に示した第１実施形態の平角導体Ｄは、コイル３０の内周側に配置されるものが寸法Ｘだけティース２１側に寄せることが可能であったが、第２実施形態の平角導体Ｄは第１角部３０１に加えて第２角部３０２もＲ０．８のＲ面取り加工を施してあるので、コイル３０の外周側に配置される平角導体Ｄはティース２１から離れる方向に寄せることが可能となる。したがって、Ｒ面取り加工されることで断面積が減る分と相殺しても合計の断面積を増やすことができ、結果的に固定子１０の占積率の向上を果たすことが可能である。
　以上、本実施形態に則して発明を説明したが、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより実施することもできる。
　例えば、第１実施形態及び第２実施形態では集中巻きのコイルに平角導体Ｄを用いているが、特にこれに限定されるものではなく、波巻きや同芯巻きのコイルであっても適用可能である。また、事前に分割型の固定子コア片にインシュレータとコイルを挿入し、その上から樹脂モールドする形式のカセットコイル方式にて説明しているが、一体型の固定子コアにコイルを挿入するタイプでも適用可能である。
　また、第１実施形態及び第２実施形態で用いているエッジワイズ曲げ加工機１００の構成は、一例であり発明に大きく関連するクランプフランジ１５１付近の構成の要旨を変更しない程度に、変更することを妨げない。
　また、第１実施形態及び第２実施形態において占積率の計算を行っているが、これはあくまでも本実施形態において占積率の向上が見込めるのであって、ティース２１やスロット２３の形状、あるいはコイル３０のターン数によってもその効果は異なる。さらにＲ面取り加工の半径をＲ０．８及びＲ０．３としているが、接合部１５１ｃに対応させて適宜変更することを妨げない。また、平角導体Ｄの丸面取りはＲ面取り加工として例示しているが、Ｒ部分の形状を最適化することで占積率の向上が見込める可能性もあり、Ｃ面取り加工やそれに類する形状とすることを妨げない。
１０　　　固定子
１２　　　固定子ユニット
１５　　　アウターリング
２０　　　固定子コア片
２１　　　ティース
２３　　　スロット
３０　　　コイル
４０　　　インシュレータ
１００　　　エッジワイズ曲げ加工機
１２０　　　搬送機構部
１３０　　　機構部
１４０　　　アンコイラ部
１５０　　　曲げ機構部
１５１　　　クランプフランジ
１５１ａ　　　フランジ部
１５１ｂ　　　軸部
１５１ｃ　　　接合部
３０１　　　第１角部
３０２　　　第２角部
３０３　　　第３角部
３０４　　　第４角部
３０５　　　被覆層
Ｄ　　　平角導体
Ｄ１　　　平角導体

Claims (7)

  1. 　複数のスロットとティースを有する固定子コアと、前記スロット内に配置される平角導体を巻回して形成したコイルとを有する固定子において、
    　前記平角導体が有する矩形断面における角部のうち、前記平角導体が前記コイルに巻回された際に前記コイルの内周側に位置する前記角部のうち第１角部に、他の前記角部に比べて半径の大きな丸面取りが成され、
    　前記コイルが前記固定子コアの前記スロットに挿入された際に、前記コイルの有する前記矩形断面は、前記第１角部が前記固定子コアの外周側に向くよう配置されることを特徴とする固定子。
  2. 　請求項１に記載の固定子において、
    　前記第１角部の丸面取りは、前記平角導体をエッジワイズ曲げ加工する際に前記平角導体を厚み方向にクランプするクランプフランジと前記平角導体の曲げ内周部分に当接するガイド軸との接合部に設けられた隅丸面取りよりも大きな半径で形成されていることを特徴とする固定子。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載の固定子において、
    　前記矩形断面のうちの前記第１角部の対角に存在する第２角部に、前記第１角部と同様に他の前記角部に比べて半径の大きな丸面取りが成されていることを特徴とする固定子。
  4. 　平角導体をエッジワイズ曲げ加工してコイルを形成し、前記コイルを固定子コアに配設し、固定子を製造する固定子製造方法において、
    　前記平角導体を抑えるクランププレートと、前記平角導体のエッジワイズ曲げ加工内径側に接するガイド軸とが一体的に形成されたクランプ機構により、前記平角導体が有する矩形断面の角部のうち第１角部に、他の角部に比べて大きく前記クランプレートと前記ガイド軸との結合部に形成された隅丸面取りの半径と同じかより大きな半径の丸面取りが成された前記平角導体を、前記結合部と前記第１角部が当接するようにクランプし、前記平角導体をエッジワイズ曲げ加工することで前記コイルを形成し、
    　前記コイルを、前記コイルの有する前記矩形断面の前記第１角部が前記固定子コアの外周側に向いて配置されるように前記固定子コアに配設することで、固定子を製造することを特徴とする固定子製造方法。
  5. 　請求項４に記載の固定子製造方法において、
    　前記平角導体の前記矩形断面のうちの前記第１角部の対角に存在する第２角部に、前記第１角部と同様に他の前記角部に比べて半径の大きな丸面取りが成されていることを特徴とする固定子製造方法。
  6. 　巻回してコイルに用いられる巻線用平角導体において、
    　矩形断面に角部のうち、前記コイルに巻回される際に前記コイルの内周側に位置する第１角部に、他の前記角部に比べて半径の大きな丸面取が成されていることを特徴とする巻線用平角導体。
  7. 　請求項６に記載の巻線用平角導体において、
    　前記矩形断面のうちの前記第１角部の対角に存在する第２角部に、前記第１角部と同様に他の前記角部に比べて半径の大きな丸面取り形が成されていることを特徴とする巻線用平角導体。
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