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WO2020255614A1 - コイル及びそれを備えたステータ、ロータ、モータ並びにコイルの製造方法 - Google Patents

コイル及びそれを備えたステータ、ロータ、モータ並びにコイルの製造方法 Download PDF

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Publication number
WO2020255614A1
WO2020255614A1 PCT/JP2020/020070 JP2020020070W WO2020255614A1 WO 2020255614 A1 WO2020255614 A1 WO 2020255614A1 JP 2020020070 W JP2020020070 W JP 2020020070W WO 2020255614 A1 WO2020255614 A1 WO 2020255614A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
recess
coil
bent portion
wire
lead wire
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/020070
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
裕規 坂口
中村　芳春
小山　昇一
年清 河村
河村　清美
英之 谷口
渡辺　彰彦
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority to CN202080042393.6A priority Critical patent/CN113939979B/zh
Priority to EP20825862.4A priority patent/EP3985840A4/en
Priority to JP2021527487A priority patent/JP7442050B2/ja
Priority to US17/607,923 priority patent/US12021424B2/en
Publication of WO2020255614A1 publication Critical patent/WO2020255614A1/ja

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    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • the present disclosure relates to a coil and a method for manufacturing a stator, a rotor, a motor, and a coil provided with the coil.
  • Patent Document 1 discloses a coil having a flat wire, that is, a coil having a plurality of turns in which a winding having an insulating coating is applied to the surface of a conductor having a rectangular cross section is wound.
  • This coil has a straight portion in which the windings are arranged in a straight line and a curved portion in which the windings are curved and connected to the straight portion in each turn.
  • An object of the present disclosure is to provide a coil in which damage to a lead wire is suppressed while increasing the space factor, and a method for manufacturing a stator, a rotor, a motor, and a coil provided with the coil.
  • the coil according to the present disclosure is a coil in which a conducting wire having a rectangular cross section is spirally wound and n turns (n is an integer of 2 or more) are stacked in the first direction.
  • the k-turn of the coil (k is an integer and 1 ⁇ k ⁇ n) has at least a straight portion and a corner portion extending from the end of the straight portion, and the outer peripheral surface of the corner portion has an inner peripheral side.
  • At least a first bent portion that bends to the outer circumference and a second bent portion that bends to the outer peripheral side are formed, and the curvature of the first bent portion is different from the curvature of the second bent portion.
  • the method for manufacturing a coil according to the present disclosure includes a wire material preparation step of preparing a wire having a first surface and a second surface facing the first surface, and a wire material preparation step on the first surface of the wire along the longitudinal direction of the wire.
  • a first recess toward the second surface is formed at a predetermined interval, and a second recess and a third recess toward the first surface are formed on both sides of the position facing the first recess on the second surface, respectively.
  • the first surface of the wire is brought into contact with the surface of the wound member having a rectangular cross section, and the wire is attached to the wound member so that each corner of the wound member is accommodated in the first recess. It is provided with at least a winding step of winding.
  • the first bent portion, the second bent portion, the third bent portion and the recess can be easily formed in the coil.
  • a first bent portion, a second bent portion, a third bent portion and a recess can be easily formed in the coil.
  • FIG. 7B is a schematic cross-sectional view taken along the line VIIC-VIIC of FIG. 7B.
  • FIG. 11A is a schematic cross-sectional view taken along the line XIB-XIB of FIG. 11A. It is sectional drawing in the axial direction of the salient pole to which another coil is attached. It is the cross-sectional schematic diagram in the axial direction of the salient pole to which another coil is attached.
  • FIG. 1 is a schematic view of a motor according to the first embodiment.
  • the radial direction of the motor 100 or the stator 10 is the "diameter direction”
  • the outer peripheral direction is the “circumferential direction”
  • the extending direction of the shaft 71 (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1) is the "axial direction”. May be called respectively.
  • the radial direction may be referred to as the first direction.
  • the central side of the motor 100 may be referred to as the inner side
  • the outer peripheral side may be referred to as the outer side.
  • the motor 100 has a stator 10 and a rotor 70.
  • the motor 100 has components other than these, such as bearings that pivotally support the frame and shaft, but the illustration and description thereof will be omitted for convenience of explanation.
  • the stator 10 is connected to an annular yoke 20 and a plurality of salient poles 30 connected to the inner circumference of the yoke 20 and provided at equal intervals along the inner circumference, and between salient poles 30 adjacent to each other in the circumferential direction. It has a coil 40 housed in a provided slot.
  • the stator 10 is arranged on the outer side in the radial direction of the rotor 70 at a predetermined distance from the rotor 70.
  • the slot refers to the space between the salient poles 30 adjacent to each other in the circumferential direction.
  • Each of the yoke 20 and the salient pole 30 is formed by, for example, laminating an electromagnetic steel sheet containing silicon or the like and then punching it.
  • the yoke 20 is formed by arranging a plurality of divided yokes 21 having salient poles 30 connected to the inner circumference in one direction and connecting them to each other, and then bending them so as to form an annular shape and connecting both ends to each other.
  • the axial cross-sectional shape of the salient pole 30 is rectangular, that is, rectangular (see FIG. 4).
  • the coil 40 is a component in which the lead wire 50 (see FIG. 3) is wound in n turns (n is an integer of 2 or more).
  • the coil 40 is attached to each of the plurality of salient poles 30 via an insulator 60 (see FIGS. 4 to 6) and is housed in the slot.
  • the winding may be wound around the salient pole 30 on which the insulator 60 is mounted.
  • the coil 40 previously wound according to the shape of the salient pole 30 may be mounted from the radial outer end of the salient pole 30. In this case, the salient pole 30 is connected to the split yoke 21 with the coil 40 mounted.
  • the coils 40 may be referred to as coils U1 to U4, V1 to V4, W1 to W4, respectively, depending on the phase of the current flowing through the coil 40.
  • the rotor 70 has a shaft 71, a substantially cylindrical rotor core 72 in which a shaft 71 is housed in the axial center and a plurality of permanent magnets 73 on the outer peripheral side, and north and south poles facing the stator 10. It has a plurality of permanent magnets 73 alternately arranged along the outer peripheral direction of the rotor core 72.
  • the material, shape, and material of the permanent magnet 73 can be appropriately changed according to the output of the motor 100 and the like.
  • the rotor core 72 is also formed by processing a laminated electromagnetic steel plate in the same manner as the yoke 20 and the salient pole 30.
  • Coil U1 to U4, V1 to V4, W1 to W4 are connected in series, respectively.
  • Three phases of U, V, and W which have a phase difference of 120 ° in electrical angle from each other, are supplied to the coils U1 to U4, V1 to V4, and W1 to W4 to be excited, and a rotating magnetic field is generated in the stator 10.
  • An interaction occurs between this rotating magnetic field and the magnetic field generated by the permanent magnet 73 provided in the rotor 70, and rotational torque is generated in the rotor 70.
  • the shaft 71 is supported by a bearing (not shown) and rotates around an axis that passes through the center of the shaft 71 and extends in the axial direction.
  • FIG. 2 is a perspective view of the coil 40 according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the salient pole on which the coil 40 is mounted in the axial direction.
  • FIG. 5 is an enlarged view of the portion surrounded by the alternate long and short dash line in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. Note that FIGS. 4 and 5 show a cross section of the coil 40 for k turns (k is an integer and 1 ⁇ k ⁇ n). For convenience of explanation, FIG. 6 illustrates only a part of the salient pole 30 around which the coil 40 is wound.
  • the lead wire 50 (see FIG. 3) is spirally wound.
  • the coil 40 is a component formed by stacking n turns in a predetermined first direction, in this case, a radial direction.
  • the coil 40 has drawers 41 at both ends.
  • the lead-out portion 41 is used for connection with another coil 40 or for connection with an electric wire (not shown) introduced from the outside of the motor 100.
  • the conducting wire 50 of the coil 40 is composed of a metal wire 51 made of a conductive metal and an insulating coating 52 that covers the surface thereof.
  • the cross section of the metal wire 51 is substantially rectangular, but its corners are rounded. This is to prevent stress from being concentrated on the insulating coating 52 at the corners of the metal wire 51, causing damage to the insulating coating 52 and making it impossible to secure the required strength.
  • the insulating film 52 for example, enamel or the like is used. However, the present invention is not particularly limited to this, and other insulating resin materials may be used.
  • the material of the metal wire 51 is preferably a material having a low resistivity such as copper, a copper-based alloy, aluminum, or an aluminum-based alloy.
  • first surface 50a corresponds to the inner peripheral surface of the coil 40
  • second surface 50b corresponds to the outer peripheral surface.
  • the axial dimension La of the coil 40 is about 15 mm to 100 mm
  • the circumferential dimension Wa is about 4 mm to 90 mm
  • the radial dimension Ha is about 10 mm to 150 mm
  • the thickness Tb of the lead wire 50 is about 0.1 mm to 5 mm
  • the width Wb is about 1 mm to 20 mm.
  • these dimensions are not particularly limited, and are appropriately changed according to the performance required for the motor 100, the size of the slot, and the like.
  • the k-turn of the coil 40 is a square ring corresponding to the cross-sectional shape of the salient pole 30 and the insulator 60.
  • the insulator 60 has a shape along the outer peripheral surface of the salient pole 30 at a portion where the coil 40 is mounted, that is, a square cylinder shape.
  • the insulator 60 is a component made of an insulating resin, and electrically insulates between the coil 40 and the salient pole 30.
  • the k-turn of the coil 40 includes a first straight line portion 42a, a second straight line portion 42b, a third straight line portion 42c, a fourth straight line portion 42d, a first straight line portion 42a, a second straight line portion 42b, and a third straight line portion 42c. It has a first corner portion 43a, a second corner portion 43b, a third corner portion 43c, and a fourth corner portion 43d extending from the ends of the fourth straight line portion 42d, respectively.
  • the first straight line portion 42a, the second straight line portion 42b, the third straight line portion 42c, and the fourth straight line portion 42d are collectively referred to as the straight line portion 42, the first corner portion 43a, and the second corner portion 43b.
  • the third corner portion 43c and the fourth corner portion 43d may be collectively referred to as a corner portion 43, respectively.
  • the first straight line portion 42a and the third straight line portion 42c are provided so as to face each other with a predetermined interval in the circumferential direction.
  • the second straight line portion 42b and the fourth straight line portion 42d are provided so as to face each other with a predetermined interval in the axial direction.
  • the direction in which the first straight line portion 42a and the third straight line portion 42c face each other is substantially orthogonal to the direction in which the second straight line portion 42b and the fourth straight line portion 42d face each other.
  • substantially orthogonal means that the parts constituting the motor 100 are orthogonal including manufacturing tolerances or assembly tolerances, and means that they are strictly orthogonal. is not.
  • “substantially the same” or “substantially the same” means that the parts constituting the motor 100 are the same or the same including the manufacturing tolerance or the assembly tolerance, and are strictly the same or the same. Does not mean.
  • the first corner portion 43a connects the first straight portion 42a and the fourth straight portion 42d.
  • the second corner portion 43b connects the first straight line portion 42a and the second straight line portion 42b.
  • the third corner portion 43c connects the second straight line portion 42b and the third straight line portion 42c.
  • the fourth corner portion 43d connects the third straight line portion 42c and the fourth straight line portion 42d.
  • the first bent portion 44, the second bent portion 45, and the second bent portion 45 are provided on the outer peripheral surfaces of the first corner portion 43a, the second corner portion 43b, the third corner portion 43c, and the fourth corner portion 43d, respectively.
  • the three bent portions 46 are formed.
  • the first bent portion 44 and the third bent portion 46 are formed on the outer peripheral surface of the first corner portion 43a.
  • the first bent portion 44 and the third bent portion 46 are bent toward the inner peripheral side.
  • the first bent portion 44 and the third bent portion 46 have a concave shape when viewed in an axial cross section.
  • the second bent portion 45 is formed on the outer peripheral surface of the first corner portion 43a.
  • the second bent portion 45 is bent toward the outer peripheral side.
  • the second bent portion 45 has a convex shape when viewed in cross section in the axial direction.
  • the third bent portion 46 is formed on the side opposite to the first bent portion 44 with the second bent portion 45 interposed therebetween.
  • the curvature C1 of the first bent portion 44, the curvature C2 of the second bent portion 45, and the curvature C3 of the third bent portion 46 are different from each other (see FIG. 5).
  • the first bent portion 44, the second bent portion 45, and the third bent portion 46 formed on the outer peripheral surfaces of the second corner portion 43b, the third corner portion 43c, and the fourth corner portion 43d have the same shape.
  • the inner peripheral surface of the second bent portion 45 formed in each of the first corner portion 43a, the second corner portion 43b, the third corner portion 43c, and the fourth corner portion 43d is on the outer peripheral surface of the second bent portion 45.
  • An facing recess 47 is formed. When viewed in an axial cross section, the four corners of the salient pole 30 are formed at the first corner portion 43a, the second corner portion 43b, the third corner portion 43c, and the fourth corner portion 43d via the insulator 60. It is housed in each of the recesses 47.
  • the k-turn of the coil 40 is configured so that the line width Wc between the second bent portion 45 and the recess 47 is 90% or more of the line width Wb of the straight portion 42. ..
  • the thickness T bi on the inner peripheral side and the thickness T bo on the outer peripheral side of the k-turn are substantially equal.
  • the thickness T bi on the inner peripheral side and the thickness T bo on the outer peripheral side of the k-turn are substantially equal in the second corner portion 43b, the third corner portion 43c, and the fourth corner portion 43d. There is.
  • the coil 40 is a so-called edgewise-wound coil in which the lead wire 50 is bent on the first surface 50a and the second surface 50b, which are short sides.
  • FIG. 7A is an explanatory diagram of a wire rod preparation process in the coil manufacturing process.
  • FIG. 7B is an explanatory diagram of the recess forming step.
  • FIG. 7C is a schematic cross-sectional view taken along the line VIIC-VIIC of FIG. 7B.
  • FIG. 7D is an explanatory diagram of the winding process.
  • FIG. 7E is a process explanatory view when the recess forming step and the winding step are continuously performed.
  • the coil wire rod 80 is prepared (wire rod preparation step).
  • the coil wire 80 is a lead wire 50 before being spirally wound.
  • the coil wire 80 has a cross-sectional structure shown in FIG. 3, that is, a substantially rectangular cross section.
  • the first surface 80a, the second surface 80b, the third surface 80c, and the fourth surface 80d shown in FIGS. It corresponds to each of the four sides 50d.
  • the coil wire 80 is set on the recess forming first jig 91 so that the first surface 80a, which is one side surface of the coil wire 80, faces each other.
  • the coil wire 80 is set on the second jig 92 for forming the recess so that the second surface 80b of the coil wire 80 facing the first surface 80a faces.
  • the widths of the first surface 80a and the second surface 80b are substantially equal to the thickness Tb of the lead wire 50 shown in FIG.
  • the widths of the third surface 80c and the fourth surface 80d are substantially equal to the width Wb of the lead wire 50 shown in FIG.
  • the recess-forming first jig 91 and the recess-forming second jig 92 are positioned so as to sandwich the coil wire 80.
  • the holding plate 93 is brought into contact with the third surface 80c and the fourth surface 80d of the coil wire 80, and the coil wire 80 is sandwiched and fixed.
  • the first jig 91 for forming the recess is brought into contact with the first surface 80a of the coil wire 80, and the second jig 92 for forming the recess is pressed against the second surface 80b.
  • the first jig 91 for forming the recess is provided with the first protrusion 91a.
  • the second jig 92 for forming the recess is provided with the second protrusion 92a and the third protrusion 92b.
  • the first surface 80a of the coil wire 80 corresponds to the shape of the first protrusion 91a.
  • a first recess 81 facing the two surfaces 80b is formed.
  • a second recess 82 facing the first surface 80a corresponding to the shape of the second protrusion 92a and a third recess 83 facing the first surface 80a corresponding to the shape of the third protrusion 92b are formed on the second surface 80b, respectively.
  • the second recess 82 and the third recess 83 are formed on both sides of the first recess 81 when viewed from a direction orthogonal to the fourth surface 80d. Further, by forming the first recess 81, the second recess 82, and the third recess 83 at the same time, the first surface 80a side of the coil wire 80 located between the second recess 82 and the third recess 83 is lifted. The first convex portion 84 is formed. As shown in FIG. 7C, by sandwiching the first surface 80a side of the coil wire 80 with the pressing plate 93, the coil wire 80 is deformed and swells on the second surface 80b side.
  • the portion sandwiched between the holding plates 93 that is, the portion where the first recess 81, the second recess 82, and the third recess 83 are formed is thickened on the second surface 80b side. ..
  • the pressing plate 93, the recess forming first jig 91, and the recess forming second jig 92 are separated from the coil wire rod 80. Then, the coil wire 80 is fed in the longitudinal direction by a predetermined distance, and the recess forming step is executed again. By repeating such a step, a plurality of the first concave portion 81, the second concave portion 82, the third concave portion 83, and the first convex portion 84 are formed at predetermined intervals along the longitudinal direction of the coil wire rod 80.
  • the first surface 80a of the coil wire 80 is brought into contact with the surface of the insulator 60 mounted on the salient pole 30, and the guide 94 is brought into contact with the vicinity of the third recess 83 on the second surface 80b.
  • the coil wire 80 is sandwiched and fixed. At this time, the salient pole 30 and the guide 94 are prevented from being applied to the first concave portion 81, the second concave portion 82, the third concave portion 83, and the first convex portion 84.
  • the bending jig 95 is brought into contact with the vicinity of the second recess 82 on the second surface 80b, the coil wire 80 is pressed, and the coil wire 80 is wound around the surface of the insulator 60 (winding step). ).
  • the corners of the insulator 60 are accommodated in the first recess 81.
  • the coil wire 80 is stretched at the corners of the insulator 60 to form the above-mentioned corner 43.
  • the first recess 81 is deformed to become the recess 47 shown in FIGS. 2 to 5
  • the second recess 82 and the third recess 83 are respectively deformed to form the first bent portion shown in FIGS.
  • the portion sandwiched between the pressing plates 93 in the recess forming step in other words, the portion where the first recess 81, the second recess 82, and the third recess 83 are to be formed is the winding step. Is stretched to the second surface 80b side.
  • the thickness on the first surface 80a side and the thickness on the second surface 80b side that is, the thickness T bi on the inner peripheral side and the outer circumference shown in FIG.
  • the side thicknesses T bo are substantially equal.
  • the guide 94 and the bending jig 95 are separated from the coil wire rod 80 to determine a predetermined position.
  • the coil wire 80 is fed in the longitudinal direction by a distance, and the winding step is executed again. For example, by repeating this process four times, the first corner portion 43a, the second corner portion 43b, the third corner portion 43c, and the fourth corner portion 43d of the k-turn of the coil 40 are formed. By further repeating a series of steps, a coil 40 that is spirally wound and stacked for n turns is finally formed.
  • the recess forming first jig 91, the recess forming second jig 92, the pressing plate 93, the guide 94, and the bending jig 95 are arranged along the longitudinal direction of the coil wire 80.
  • the coil wire 80 may be continuously fed in the longitudinal direction, and the coil 40 may be formed by repeatedly executing the recess forming step and the winding step described above.
  • the coil 40 is separated from the coil wire 80 each time one coil 40 is wound around one salient pole 30.
  • the coil 40 is attached to the salient pole 30 later, after forming a plurality of coils 40 on one coil wire rod 80, individually or a plurality of coils 40 are used as one unit. It may be divided as.
  • the coil wire 80 is wound around another member having a rectangular cross section corresponding to the shape of the salient pole 30, and is removed from the other member after the winding process is completed.
  • the salient pole 30 or the salient pole 30 to which the insulator 60 is mounted and the other member described above may be collectively referred to as a "wrapped member".
  • the coil 40 according to the present embodiment is formed by spirally winding a lead wire 50 having a substantially rectangular cross section and stacking the coil 40 in the radial direction (first direction) for n turns.
  • the k-turn of the coil 40 has at least a straight portion 42 and a corner portion 43 extending from the end of the straight portion 42.
  • a first bent portion 44 that bends to the inner peripheral side
  • a second bent portion 45 that bends to the outer peripheral side
  • At least a third bent portion 46 that bends to the inner peripheral side is formed.
  • the curvature C1 of the first bent portion 44, the curvature C2 of the second bent portion 45, and the curvature C3 of the third bent portion 46 are different from each other.
  • the coil 40 By configuring the coil 40 in this way, when the coil 40 is wound around the wound member having a substantially rectangular cross section, the stress applied to the outer peripheral side of the corner portion 43 is applied to the first bent portion 44, the first bent portion 44, and the first It is dispersed in the two bent portions 45 and the third bent portion 46. Therefore, damage to the lead wire 50 can be suppressed.
  • the salient pole 30 of the stator 10 around which the coil 40 is wound may have a rectangular cross section.
  • the curvatures C1, C2, and C3 of the first bent portion 44, the second bent portion 45, and the third bent portion 46 are different from each other. Therefore, the degree of stress applied to the first bent portion 44, the second bent portion 45, and the third bent portion 46 is different from each other. Therefore, the stress dispersion effect can be further enhanced.
  • the coil 40 is formed by winding a so-called flat wire lead wire 50 having a substantially rectangular cross section. Therefore, when the coil 40 is mounted on the salient pole 30 of the stator 10, the space factor can be increased in the slot.
  • first bent portion 44, the second bent portion 45, and the third bent portion 46 may have different curvatures from each other. Even in this way, stress is dispersed in the first bent portion 44, the second bent portion 45, and the third bent portion 46, damage to the conducting wire 50 can be suppressed, and the strength of the insulating coating 52 and the insulating property of the coil 40 are improved. It can be suppressed from decreasing.
  • a recess 47 facing the outer peripheral side is formed on the inner peripheral surface of the second bent portion 45 of the coil 40.
  • the coil 40 By configuring the coil 40 in this way, when the coil 40 is wound around the wound member, the corner portion of the wound member is accommodated in the recess 47. As a result, for example, the lead wire 50 of the coil 40 comes into contact with the corner portion of the salient pole 30, and damage to the lead wire 50 can be suppressed. Further, it is possible to prevent the local stress from concentrating on the insulating coating 52 and lowering the strength of the insulating coating 52 and the insulating property of the coil 40. Further, the winding can be wound along the outer peripheral surface of the salient pole 30 having a corner or the insulator 60 mounted on the salient pole 30. Therefore, the coil 40 can be miniaturized.
  • the line width Wc between the second bent portion 45 and the recess 47 is preferably 90% or more of the line width Wb of the straight portion 42.
  • the coil 40 By configuring the coil 40 in this way, it is possible to suppress a local increase in the resistance of the coil 40. Therefore, heat generation when a current is passed through the coil 40 can be suppressed. As a result, for example, the loss due to the current flowing through the coil 40 when the motor 100 is driven can be suppressed, and the efficiency of the motor 100 can be improved.
  • the thickness of the k-turn in the radial direction is substantially equal on the outer peripheral side and the inner peripheral side. That is, as shown in FIG. 6, the thickness T bi on the inner peripheral side and the thickness T bo on the outer peripheral side are substantially equal.
  • the lead wire 50 has a metal wire 51 wound in a spiral shape and an insulating coating 52 for covering the metal wire 51.
  • the method for manufacturing a coil according to the present embodiment includes a wire rod preparation step for preparing a coil wire rod 80 (lead wire 50) having a first surface 80a and a second surface 80b facing the first surface 80a, and a first step of the coil wire rod 80.
  • a first recess 81 facing the second surface 80b is formed on the first surface 80a at a predetermined interval along the longitudinal direction of the coil wire 80, and both sides of the second surface 80b at a position facing the first recess 81.
  • the first surface 80a of the coil wire 80 is brought into contact with the surface of the wound member having a rectangular cross section in the recess forming step of forming the second recess 82 and the third recess 83 toward the first surface 80a, respectively.
  • At least a winding step of winding the coil wire 80 around the wound member is provided so that each of the corners of the winding member is accommodated in the first recess 81.
  • the above-mentioned first bent portion 44, second bent portion 45, third bent portion 46, and recess 47 can be easily formed in the coil 40.
  • the stator 10 is the stator 10 of the motor 100, and is attached to each of the annular yoke 20, the plurality of salient poles 30 connected to the inner circumference of the yoke 20, and the plurality of salient poles 30. At least the coil 40 is provided.
  • stator 10 By configuring the stator 10 in this way, it is possible to suppress a decrease in the insulating property between the salient pole 30 and the coil 40. Further, the space factor in the slot and the efficiency of the motor 100 can be improved.
  • a recess 47 facing the outer peripheral surface is formed on the inner peripheral surface of the second bent portion 45 formed in each of the first corner portion 43a, the second corner portion 43b, the third corner portion 43c, and the fourth corner portion 43d. ing.
  • the four corners of the salient pole 30 are housed in recesses 47 formed in the first corner portion 43a, the second corner portion 43b, the third corner portion 43c, and the fourth corner portion 43d, respectively.
  • stator 10 By configuring the stator 10 in this way, it is possible to prevent the lead wire 50 of the coil 40 from being damaged. Further, it is possible to prevent the local stress from being concentrated on the insulating coating 52 of the coil 40 at the corners of the salient pole 30 to reduce the insulating property between the salient pole 30 and the coil 40. Further, the winding can be wound along the outer peripheral surface of the salient pole 30 or the insulator 60 mounted on the salient pole 30. Therefore, the coil 40 and eventually the motor 100 can be miniaturized.
  • the motor 100 includes at least a stator 10 and a rotor 70 arranged inside the stator 10 at a predetermined distance in the radial direction.
  • the lead wire 50 of the coil 40 it is possible to prevent the lead wire 50 of the coil 40 from being damaged. Further, it is possible to suppress a decrease in the insulating property between the salient pole 30 and the coil 40. This makes it possible to ensure the reliability of the motor 100. Further, the space factor in the slot and the efficiency of the motor 100 can be improved.
  • FIG. 8A and 8B are schematic cross-sectional views of the coil wire rod according to the first modification.
  • FIG. 8A shows a cross section of a portion corresponding to a straight portion of the coil.
  • FIG. 8B shows a cross section of a portion corresponding to a corner portion.
  • the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • 8A and 8B show a cross section at the end of the wire rod preparation process shown in the first embodiment. Therefore, it can be said that FIG. 8B shows a cross section of a portion where the first to third recesses are to be formed.
  • the cross section of the portion corresponding to the straight portion 42 of the coil 40 is the same as the cross section shown in FIG.
  • the thickness on the first surface 80a side is larger than the thickness Tb on the second surface 80b side. Tc is getting thinner.
  • the portion where the first recess 81, the second recess 82, and the third recess 83 are to be formed is thickened on the second surface 80b side. I have to.
  • the thickness of the coil 40 at the corner portion 43 becomes substantially equal on the inner peripheral side and the outer peripheral side.
  • the coil wire 80 may not be sufficiently deformed even if it is sandwiched between the holding plates 93, and the wall thickness may not be increased on the second surface 80b side. In such a case, at the end of the winding process, the inner peripheral side of the corner portion 43 of the coil 40 becomes thinner than the outer peripheral side, and it may be difficult to sufficiently increase the space factor of the coil 40.
  • a part of the coil wire 80 that is, a portion where the first recess 81, the second recess 82, and the third recess 83 are to be formed corresponds to the inner peripheral surface of the coil 40.
  • the second surface 80b side of the portion is stretched in the winding step.
  • the thickness on the first surface 80a side and the thickness on the second surface 80b side that is, the thickness T bi on the inner peripheral side and the thickness T bo on the outer peripheral side are substantially equal. Can be equal to.
  • the space factor in the slot and the efficiency of the motor 100 can be improved.
  • the coil wire 80 shown in FIGS. 8A and 8B can be easily obtained by molding the metal wire 51 using a predetermined jig in the step of stretching the metal material to form the metal wire 51.
  • the first surface 80a side of the portion of the lead wire 50 where the first recess 81, the second recess 82, and the third recess 83 are to be formed can be thinned by press working or cutting. ..
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of a coil manufacturing process according to the second modification.
  • the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the first recess 81 is substantially orthogonal to the axis in the width direction of the coil wire 80, in other words, the longitudinal direction of the coil wire 80, and is the first.
  • the coil wire 80 is formed so as to be symmetrical with respect to the axis AA passing through the bottom of the recess 81, the coil wire 80 is stretched in the vicinity of the first recess 81 in the winding step.
  • the recess 47 finally formed may have an asymmetrical shape. In such a case, it is necessary to give a margin to the gap between the first recess 81 and the wound member including the salient pole 30 so that the corner portion of the salient pole 30 and the recess 47 do not come into strong contact with each other.
  • the line width Wc between the second bent portion 45 and the recess 47 becomes narrow, and the resistance of the coil 40 may increase.
  • the first recess 81 is formed so as to be asymmetric with respect to the axis AA in the width direction of the coil wire 80, so that the first recess 81 and the first recess 81 are formed at the end of the winding step.
  • the gap between the wound member and the corner portion is made small.
  • the size of the recess 47 of the coil 40 corresponding to the first recess 81 can be reduced. Therefore, it is possible to prevent the above-mentioned line width Wc from decreasing at the corner portion 43 of the coil 40 and locally increasing the resistance of the coil 40. As a result, the loss due to the current flowing through the coil 40 when the motor 100 is driven can be suppressed, and the efficiency of the motor 100 can be improved. Moreover, the size of the recess 47 can be reduced. Therefore, the coil 40 can be miniaturized.
  • FIG. 10 is a plan view of the coil wire rod according to the modified example 3. Specifically, FIG. 10 shows a coil wire rod at the end of the recess forming step.
  • the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the first recess 81, the second recess 82, the third recess 83, and the first convex portion 84 are formed.
  • the distance A between the bottom of the second recess 82 and the bottom of the third recess 83 and the distance B between the bottom of the third recess 83 and the top of the first convex 84 along the line width direction of the coil wire 80 are the coil wires. It corresponds to the size of the corner portion 43 of the coil 40 formed by winding 80 (lead wire 50).
  • the distance of the coil wire 80 is widened, the distance is not reduced so as not to reduce the stress distribution effect at the first bent portion 44, the second bent portion 45, and the third bent portion 46 of the coil 40 finally formed. It is necessary to change A and B respectively. Specifically, as shown in FIG. 10, when the wire width of the coil wire is doubled, the distances A and B are also about doubled, respectively, so that the first recess 81, the second recess 82, and the third recess 83 are formed. And the first convex portion 84 is formed. However, the distances A and B need not be changed in direct proportion to the wire width of the coil wire 80. The first concave portion 81, the second concave portion 82, the third concave portion 83, and the first convex portion 84 are formed so that the distance A and the distance B become longer as the wire width of the coil wire 80 increases. do it.
  • FIG. 11A is a schematic cross-sectional view of the motor according to the second embodiment.
  • FIG. 11B is a schematic cross-sectional view taken along the line XIB-XIB of FIG. 11A.
  • the motor 300 includes a frame 110, an end plate 120, bearings 210 and 220, a rotor 130, a stator 190, and a brush 180.
  • the radial direction of the motor 300 is referred to as "diameter direction”
  • the outer peripheral direction is referred to as “circumferential direction”
  • the extending direction of the shaft 140 is referred to as "axial direction”.
  • the central side of the motor 300 is referred to as a radial inner side
  • the outer peripheral side is referred to as a radial outer side.
  • the frame 110 is a bottomed semi-cylindrical metal member having an opening at the top.
  • the end plate 120 is a plate-shaped member formed by molding a resin material.
  • the end plate 120 is formed on a substantially disc-shaped base portion 121, a through hole 122 provided in the center of the base portion 121, a brush holding portion 123 formed on the inner side surface of the base portion 121, and an outer surface of the base portion 121. It has a formed bearing holding portion 124.
  • the end plate 120 is arranged in the frame 110 so as to cover the opening.
  • the rotor 130 is housed in a space partitioned by the frame 110 and the end plate 120. Further, the shaft 140 is inserted through a through hole 122 of the end plate 120 and projects from the end plate 120 to the outside of the frame 110, and is rotatably supported by bearings 210 and 220.
  • the rotor 130 has a shaft 140, an armature 150, a commutator 160, and an insulator 170.
  • the armature 150 has an armature core 151, a plurality of salient poles 152, and an armature winding (coil) 153.
  • the armature 150 is attached and fixed to the outer peripheral surface of the shaft 140 by press-fitting the shaft 140 into a through hole (not shown) provided in the axial center of the armature core 151.
  • a plurality of salient poles 152 projecting outward in the radial direction are arranged on the armature core 151 at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • An armature winding 153 is mounted on each of the plurality of salient poles 152 via an insulator 170 made of an insulating resin.
  • An armature winding 153 drawn from the armature core 151 is connected to the commutator 160 (not shown).
  • the armature core 151 and the salient pole 152 are formed by punching a plurality of laminated electromagnetic steel sheets.
  • the armature core 151 and the salient pole 152 form a magnetic path through which the magnetic flux generated in the armature winding 153 passes.
  • the shaft 140 is provided at the axial center of the rotor 130. The shaft 140 penetrates the center of the armature core 151 and the commutator 160 and is connected to them.
  • the axial cross section of the salient pole 152 is substantially rectangular.
  • the insulator 170 mounted on the salient pole 152 also has a square cylinder shape according to the outer shape of the salient pole 152.
  • the armature winding 153 mounted on each of the salient poles 152 has the same shape as the coil 40 shown in FIGS. 2 to 6. That is, the armature winding 153 is a coil 40 in which a conducting wire 50 having a substantially rectangular cross section is spirally wound and stacked n turns in the radial direction (first direction).
  • the k-turn of the coil 40 has at least a straight portion 42 and a corner portion 43 extending from the end of the straight portion 42.
  • first bent portion 44 that bends to the inner peripheral side
  • second bent portion 45 that bends to the outer peripheral side
  • third bent portion 46 that bends to the inner peripheral side is formed therein. At least two of the first bent portion 44, the second bent portion 45, and the third bent portion 46 have different curvatures.
  • the inner peripheral surface of the second bent portion 45 formed in each of the first corner portion 43a, the second corner portion 43b, the third corner portion 43c, and the fourth corner portion 43d has a recess 47 facing the outer peripheral surface. Is formed.
  • the four corners of the salient pole 152 are housed in recesses 47 formed in the first corner portion 43a, the second corner portion 43b, the third corner portion 43c, and the fourth corner portion 43d, respectively.
  • the commutator 160 is attached and fixed to the outer peripheral surface of the shaft 140 at a predetermined distance from the armature 150 along the axial direction.
  • the stator 190 is composed of a frame 110 and a plurality of permanent magnets 191 arranged on the inner peripheral surface of the frame 110 at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • the permanent magnets 191 adjacent to each other in the circumferential direction are arranged so as to have different polarities from each other.
  • the frame 110 also functions as a yoke that constitutes a permanent magnet 191 and a magnetic circuit.
  • the brush 180 is configured by impregnating a carbon brush material such as graphite with a solid lubricant.
  • the brush 180 is held in the brush holding portion 123 provided on the inner side surface of the end plate 120.
  • the brush 180 is pressed against the commutator 160 by a brush spring (not shown).
  • Electric power is supplied to the motor 300 from the outside via an electric wire (not shown) drawn from an electric wire outlet (not shown) provided on the end plate 120.
  • the armature current flows through the armature winding 153 via the brush 180 and the commutator 160.
  • a rotational torque is generated in the rotor 130 due to an interaction between the magnetic field generated by the permanent magnet 191 of the stator 190 and the magnetic field generated by the armature current flowing through the armature winding 153.
  • the shaft 140 is supported by the bearings 210 and 220, and the rotor 130 rotates about an axis extending in the axial direction through the axial center of the shaft 140.
  • the brush 180 and the commutator 160 In response to the rotation of the shaft 140, the brush 180 and the commutator 160 periodically repeat contact and separation, and the direction of the armature current flowing through the armature winding 153 is changed corresponding to this cycle. As a result, the shaft 140 can be continuously rotated in the clockwise direction or the counterclockwise direction.
  • the rotor 130 is the rotor 130 of the motor 300, the shaft 140 rotatably provided around a predetermined axis, and the motor 300 provided on the outer peripheral side of the shaft 140. It is provided with at least a plurality of salient poles 152 extending in the radial direction of the above, and armature windings (coils) 153 mounted on each of the plurality of salient poles 152.
  • the rotor 130 By configuring the rotor 130 in this way, it is possible to prevent damage to the lead wire 50 (see FIG. 3) constituting the armature winding (coil) 153. Further, it is possible to suppress a decrease in the insulating property between the salient pole 152 of the rotor 130 and the armature winding (coil) 153. Further, the space factor of the armature winding (coil) 153 in the rotor 130 and the efficiency of the motor 300 can be improved.
  • the four corners of the salient pole 152 are recesses formed in the first corner portion 43a, the second corner portion 43b, the third corner portion 43c, and the fourth corner portion 43d of the armature winding (coil) 153. Each is housed in 47.
  • local stress is concentrated on the insulating coating 52 of the armature winding (coil) 153 at the corner of the salient pole 152, and the insulating property between the salient pole 152 and the armature winding (coil) 153 is maintained. Can be suppressed from decreasing.
  • the motor 300 includes at least a rotor 130 and a stator 190 arranged radially outside the rotor 130 at a predetermined distance from the rotor 130.
  • the coil wire 80 (coil 50) is formed with the first recess 81 shown in the second modification and then spirally wound to form the armature winding (coil) 153 shown in the second embodiment. May be good.
  • the coil 40 may have a configuration other than that in which a metal wire 51 having an insulating coating 52 formed on its surface is wound, as shown in the first embodiment.
  • the coil 40 may be composed of a conducting wire 50 on which an insulating coating 52 is formed after the metal wire 51 is wound.
  • the metal wire 51 may be formed of a conducting wire having an insulating coating 52 formed while being wound around the metal wire 51.
  • the insulating coating 52 may be omitted and the lead wire 50 may be the metal wire 51. In this case, the coil 40 is formed by winding the metal wire 51.
  • the coil 153 shown in the second embodiment may be composed of a lead wire 50 on which an insulating coating 52 is formed after the metal wire 51 is wound and then wound. Further, the insulating film 52 may be omitted and the lead wire 50 may be a metal wire 51.
  • Insulating paper may be used instead of the insulator 60 or the insulator 170.
  • the distance between the corner portion of the salient pole 30 or the salient pole 152 and the coil 40 or the coil 153 becomes short.
  • the stress from the corners applied to the coil 40 or the coil 153 increases. Therefore, by applying the coil 40 or the coil 153 of the present disclosure to the stator 190 or the rotor 130, it is possible to prevent the lead wires 50 constituting them from being damaged. Further, it is possible to surely suppress the deterioration of the insulating property between the salient pole 30 or the salient pole 152 and the coil 40 or the coil 153. Therefore, the reliability of the motor 100 or the motor 300 can be ensured.
  • the volume of the slot provided in at least one of the stator 190 and the rotor 130 can be increased as compared with the case where the square tubular insulator 60 or the insulator 170 is used. Therefore, the space factor of the coil 40 or the coil 153, and thus the efficiency of the motor 100 or 300 can be increased.
  • FIG. 12A is a schematic cross-sectional view in the axial direction of the salient pole to which another coil is mounted.
  • FIG. 12B is a schematic cross-sectional view in the axial direction of the salient pole to which another coil is mounted.
  • the first bent portion 44, the second bent portion 45, and the third bent portion 46 are provided at the corner portion 43 of the coil 40.
  • the third bent portion 46 may be omitted.
  • the first bent portion 44 may be omitted.
  • the outer peripheral surface of the corner portion 43 of the coil 40 in other words, the first corner portion 43a, the second corner portion 43b, the third corner portion 43c, and the fourth corner portion 43d, is first bent so as to bend inward.
  • At least the portion 44 or the third bent portion 46 and the second bent portion 45 that bends to the outer peripheral side are formed, and the curvature C1 of the first bent portion 44 is different from the curvature C2 of the second bent portion 45.
  • the curvature C3 of the third bent portion 46 may be different from the curvature C2 of the second bent portion 45.
  • the coil 153 shown in the second embodiment also has the same effect as that of the second embodiment by having the same configuration as that shown in FIG. 12A or 12B.
  • each of the first bent portion 44, the second bent portion 45, and the third bent portion 46 does not have to have a uniform curvature.
  • a plurality of portions having different curvatures may be formed in the first bent portion 44.
  • the motor to which the coil 40 or the coil 153 of the present disclosure is applicable is not limited to the motor 100 or the motor 300 shown in the first or second embodiment.
  • the coil of the present disclosure may be applied to an outer rotor type brushless motor.
  • a plurality of salient poles are provided on the stator arranged at the axial center of the motor, and the coils of the present disclosure are mounted on each of the plurality of salient poles.
  • the coil of the present disclosure secures its insulating property while increasing the space factor in the stator or rotor. Therefore, for example, it is useful for applying to a motor used in an in-vehicle application or an industrial application.

Landscapes

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Abstract

コイルは、断面が矩形状の導線が螺旋状に巻回され、ｎターン（ｎは２以上の整数）積み重ねられてなる。コイルのｋターン（ｋは整数で、１≦ｋ≦ｎ）は、直線部と、直線部の端部から延びるコーナー部とを少なくとも有している。コーナー部の外周面には、内周側に屈曲する第１屈曲部と、外周側に屈曲する第２屈曲部とが少なくとも形成されており、第１屈曲部の曲率Ｃ１は、第２屈曲部の曲率Ｃ２と異なる。

Description

コイル及びそれを備えたステータ、ロータ、モータ並びにコイルの製造方法
　本開示は、コイル及びそれを備えたステータ、ロータ、モータ並びにコイルの製造方法に関する。
　近年、車載、産業用途でモータのさらなる小型化、効率向上が要望されている。モータの体積増加を抑制しつつ効率を向上させる手法の一つとして、平角線を巻回してなるコイルを用いて、ステータのスロット内でのコイルの占積率を向上させることが知られている。コイルの占積率を向上させることで、モータの駆動時にコイルに流れる電流に起因する損失を抑制して、モータの効率を高められる。
　例えば、特許文献１には、平角線、つまり、断面が矩形状の導体の表面に絶縁被膜が施された巻線が巻回された複数のターンを備えるコイルが開示されている。このコイルは、各ターンにおいて、巻線が直線状に配置された直線部と、この直線部に繋がり巻線が湾曲して配置された湾曲部とを有している。
　しかし、特許文献１に開示された従来の構成は、湾曲部において、導線の内周側と導線の外周側で引っ張られる度合いの差が大きくなりやすい。そのため、導線の内周側の曲率または厚さを大きく形成したい場合に、導線が損傷するおそれがあった。
日本国特許第５２４６０２０号公報
　本開示はかかる点に鑑みてなされたものである。本開示の目的は、占積率を高めつつ、導線の損傷が抑制されたコイル及びそれを備えたステータ、ロータ、モータ並びにコイルの製造方法を提供することにある。
　上記の目的を達成するために、本開示に係るコイルは、断面が矩形状の導線が螺旋状に巻回され、第１方向にｎターン（ｎは２以上の整数）積み重ねられたコイルであって、コイルのｋターン（ｋは整数で、１≦ｋ≦ｎ）は、直線部と、直線部の端部から延びるコーナー部とを少なくとも有し、コーナー部の外周面には、内周側に屈曲する第１屈曲部と、外周側に屈曲する第２屈曲部とが少なくとも形成されており、第１屈曲部の曲率は、第２屈曲部の曲率と異なる。
　また、本開示に係るコイルの製造方法は、第１面と第１面に対向する第２面とを有する導線を準備する線材準備工程と、導線の第１面に、導線の長手方向に沿って所定の間隔をあけて第２面に向かう第１凹部を形成するとともに、第２面における第１凹部と対向する位置の両側に第１面に向かう第２凹部及び第３凹部をそれぞれ形成する凹部形成工程と、断面が矩形状の被巻き付け部材の表面に導線の第１面を当接させ、被巻き付け部材の角部のそれぞれが第１凹部に収容されるように導線を被巻き付け部材に巻き回す巻回工程と、を少なくとも備える。
　この方法によれば、コイルに第１屈曲部、第２屈曲部、第３屈曲部及び陥凹部を簡便に形成できる。
　本開示のコイルによれば、コイルの導線への局所的な応力集中を抑制できる。このため、導線の損傷を抑制できる。また、本開示のコイルの製造方法によれば、コイルに第１屈曲部、第２屈曲部、第３屈曲部及び陥凹部を簡便に形成できる。
実施形態１に係るモータの模式図である。 実施形態１に係るコイルの斜視図である。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線における断面図である。 コイルが装着された突極の軸方向の断面模式図である。 図４におけるニ点鎖線で囲まれた部分の拡大図である。 図５のＶＩ－ＶＩ線における断面図である。 コイルの製造工程における線材準備工程の説明図である。 凹部形成工程の説明図である。 図７ＢのＶＩＩＣ－ＶＩＩＣ線での断面模式図である。 巻回工程の説明図である。 凹部形成工程と巻回工が連続して行われる場合の工程説明図である。 変形例１に係るコイル線材の断面模式図である。 変形例１に係るコイル線材の断面模式図である。 変形例２に係るコイルの製造工程の説明図である。 変形例３に係るコイル線材の平面図である。 実施形態２に係るモータの断面模式図である。 図１１ＡのＸＩＢ－ＸＩＢ線での断面模式図である。 別のコイルが装着された突極の軸方向の断面模式図である。 また別のコイルが装着された突極の軸方向の断面模式図である。
　以下、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
　（実施形態１）
　［モータの構成］
　図１は、実施形態１に係るモータの模式図である。なお、以降の説明において、モータ１００またはステータ１０の半径方向を「径方向」と、外周方向を「周方向」と、シャフト７１の延びる方向（図１における紙面と垂直な方向）を「軸方向」とそれぞれ呼ぶことがある。径方向を第１方向と呼ぶことがある。径方向において、モータ１００の中心側を内側と、外周側を外側と呼ぶことがある。
　図１に示すように、モータ１００は、ステータ１０とロータ７０とを有している。なお、モータ１００は、これら以外の構成部品、例えば、フレーム及びシャフトを軸支する軸受等の部品を有しているが、説明の便宜上、その図示及び説明を省略する。
　ステータ１０は、円環状のヨーク２０と、ヨーク２０の内周に接続され、内周に沿って等間隔に設けられた複数の突極３０と、周方向に隣り合う突極３０の間にそれぞれ設けられたスロット内に収容されたコイル４０とを有している。ステータ１０は、ロータ７０の径方向外側に、ロータ７０と所定の間隔をあけて配置されている。なお、スロットとは、周方向に隣り合う突極３０の間の空間をいう。
　ヨーク２０と突極３０の各々は、例えば、ケイ素等を含有した電磁鋼板を積層後に打ち抜き加工して形成される。ヨーク２０は、内周に突極３０が接続された分割ヨーク２１を一方向に複数並べて互いに接続した後、環状をなすように折り曲げて両端を互いに接続することで形成される。突極３０の軸方向の断面形状は矩形状、つまり四角形である（図４を参照）。
　後述するように、コイル４０は、導線５０（図３を参照）がｎターン（ｎは２以上の整数）巻回されてなる部品である。コイル４０は、インシュレータ６０（図４～図６を参照）を介して複数の突極３０のそれぞれに装着されて、スロット内に収容されている。突極３０にコイル４０を装着するにあたって、例えば、インシュレータ６０が装着された突極３０に巻線を巻き回すようにしてもよい。あるいは、突極３０の形状に合わせて予め巻回されたコイル４０を突極３０の径方向外側端部から装着するようにしてもよい。この場合、コイル４０が装着された状態で、突極３０が分割ヨーク２１に接続される。
　なお、本実施形態では、コイル４０に流れる電流の位相に応じて、コイル４０をコイルＵ１～Ｕ４，Ｖ１～Ｖ４，Ｗ１～Ｗ４とそれぞれ呼ぶことがある。
　ロータ７０は、シャフト７１と、軸心にシャフト７１が、外周側に複数の永久磁石７３がそれぞれ収容された実質的に円筒状のロータコア７２と、ステータ１０に対向してＮ極、Ｓ極がロータコア７２の外周方向に沿って交互に配置された複数の永久磁石７３と、を有している。なお、永久磁石７３の材料、形状、及び材質については、モータ１００の出力等に応じて適宜変更しうる。また、ロータコア７２も、ヨーク２０及び突極３０と同様に、積層された電磁鋼板を加工して形成される。
　コイルＵ１～Ｕ４，Ｖ１～Ｖ４，Ｗ１～Ｗ４はそれぞれ直列に接続されている。互いに電気角で１２０°の位相差を有するＵ，Ｖ，Ｗ相の３相の電流がそれぞれコイルＵ１～Ｕ４，Ｖ１～Ｖ４，Ｗ１～Ｗ４に供給されて励磁され、ステータ１０に回転磁界が発生する。この回転磁界と、ロータ７０に設けられた永久磁石７３が発生する磁界との間で相互作用を生じてロータ７０に回転トルクが発生する。シャフト７１は、図示しない軸受に支持されて、シャフト７１の中心を通りかつ軸方向に延びる軸線回りに回転する。
　［コイルの構成］
　図２は、実施形態１に係るコイル４０の斜視図である。図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線における断面図である。図４は、コイル４０が装着された突極の軸方向の断面模式図である。図５は、図４におけるニ点鎖線で囲まれた部分の拡大図である。図６は、図５のＶＩ－ＶＩ線における断面図である。なお、図４，図５は、コイル４０のｋターン（ｋは整数で、１≦ｋ≦ｎ）の断面を示している。説明の便宜上、図６は、コイル４０が巻回された突極３０の一部のみを図示している。
　図２に示すように、コイル４０は、導線５０（図３を参照）が螺旋状に巻回される。コイル４０は、所定の第１方向、この場合は径方向にｎターン積み重ねられてなる部品である。コイル４０は、両端に引き出し部４１を有している。引き出し部４１は、他のコイル４０との接続に、または、モータ１００の外部から導入された図示しない電線との接続に用いられる。
　図３に示すように、コイル４０の導線５０は、導電金属からなる金属線５１とその表面を被覆する絶縁被膜５２とで構成される。金属線５１の断面は実質的に矩形状であるが、その角部は丸められている。これは、金属線５１の角部で絶縁被膜５２に応力が集中して、絶縁被膜５２が損傷したり、所要の強度を確保できなくなったりするのを抑制するためである。なお、絶縁被膜５２は、例えば、エナメル等が用いられる。しかし、特にこれに限定されず、他の絶縁性樹脂材料を用いてもよい。金属線５１の材質は、銅、銅系合金、アルミ、またはアルミ系合金等の低抵抗率の材料であるのが好ましい。また、図３に示す４つの面をそれぞれ第１面５０ａ、第２面５０ｂ、第３面５０ｃ、第４面５０ｄと呼ぶことがある。このうち、第１面５０ａはコイル４０の内周面に、第２面５０ｂは外周面にそれぞれ相当する。
　コイル４０の軸方向の寸法Ｌａは１５ｍｍ～１００ｍｍ程度、周方向の寸法Ｗａは４ｍｍ～９０ｍｍ程度、径方向の寸法Ｈａは１０ｍｍ～１５０ｍｍ程度である。導線５０の厚さＴｂは０．１ｍｍ～５ｍｍ程度、幅Ｗｂは１ｍｍ～２０ｍｍ程度である。ただし、これらの寸法は、特に限定されず、モータ１００に要求される性能またはスロットのサイズ等に応じて適宜変更される。
　さらに、図４，図５に示すように、コイル４０のｋターンは、突極３０及びインシュレータ６０の断面形状に対応させて四角環状である。なお、インシュレータ６０は、コイル４０が装着される部分において、突極３０の外周面に沿った形状、つまり、角筒状となっている。インシュレータ６０は、絶縁性樹脂からなる部品であり、コイル４０と突極３０との間を電気的に絶縁している。
　コイル４０のｋターンは、第１直線部４２ａ、第２直線部４２ｂ、第３直線部４２ｃ、第４直線部４２ｄと、第１直線部４２ａ、第２直線部４２ｂ、第３直線部４２ｃ、第４直線部４２ｄの端部からそれぞれ延びる第１コーナー部４３ａ、第２コーナー部４３ｂ、第３コーナー部４３ｃ、第４コーナー部４３ｄとを有している。なお、以降の説明において、第１直線部４２ａ、第２直線部４２ｂ、第３直線部４２ｃ、第４直線部４２ｄを総称して直線部４２と、第１コーナー部４３ａ、第２コーナー部４３ｂ、第３コーナー部４３ｃ、第４コーナー部４３ｄを総称してコーナー部４３とそれぞれ呼ぶことがある。
　第１直線部４２ａと第３直線部４２ｃとは周方向に所定の間隔をあけて互いに対向して設けられている。第２直線部４２ｂと第４直線部４２ｄとは軸方向に所定の間隔をあけて互いに対向して設けられている。第１直線部４２ａと第３直線部４２ｃとが対向する方向は、第２直線部４２ｂと第４直線部４２ｄとが対向する方向と実質的に直交している。なお、本願明細書において、「実質的に直交」とはモータ１００を構成する部品の製造公差または組立公差を含んで直交しているという意味であり、厳密に直交していることを意味するものではない。また、「実質的に同じ」または「実質的に同一」とはモータ１００を構成する部品の製造公差または組立公差を含んで同じまたは同一であるという意味であり、厳密に同じまたは同一であることを意味するものではない。
　第１コーナー部４３ａは第１直線部４２ａと第４直線部４２ｄとを接続する。第２コーナー部４３ｂは第１直線部４２ａと第２直線部４２ｂとを接続する。第３コーナー部４３ｃは第２直線部４２ｂと第３直線部４２ｃとを接続する。第４コーナー部４３ｄは第３直線部４２ｃと第４直線部４２ｄとを接続する。
　図４に示すように、第１コーナー部４３ａ、第２コーナー部４３ｂ、第３コーナー部４３ｃ、第４コーナー部４３ｄの外周面の各々に、第１屈曲部４４と第２屈曲部４５と第３屈曲部４６とが形成されている。例えば、図５に示すように、第１屈曲部４４及び第３屈曲部４６は、第１コーナー部４３ａの外周面に形成されている。第１屈曲部４４及び第３屈曲部４６は、内周側に屈曲している。第１屈曲部４４及び第３屈曲部４６は、軸方向の断面で見て凹形状である。第２屈曲部４５は、第１コーナー部４３ａの外周面に形成されている。第２屈曲部４５は、外周側に屈曲している。第２屈曲部４５は、軸方向の断面で見て凸形状である。第３屈曲部４６は、第２屈曲部４５を挟んで第１屈曲部４４と反対側に形成されている。第１屈曲部４４の曲率Ｃ１と第２屈曲部４５の曲率Ｃ２と第３屈曲部４６の曲率Ｃ３とは互いに異なっている（図５を参照）。第２コーナー部４３ｂ、第３コーナー部４３ｃ、第４コーナー部４３ｄの外周面の各々に形成された第１屈曲部４４、第２屈曲部４５、第３屈曲部４６も同様の形状である。
　第１コーナー部４３ａ、第２コーナー部４３ｂ、第３コーナー部４３ｃ、第４コーナー部４３ｄの各々に形成された第２屈曲部４５の内周面には、第２屈曲部４５の外周面に向かう陥凹部４７が形成されている。軸方向の断面で見て、突極３０の４つの角部は、インシュレータ６０を介して、第１コーナー部４３ａ、第２コーナー部４３ｂ、第３コーナー部４３ｃ、第４コーナー部４３ｄに形成された陥凹部４７にそれぞれ収容されている。
　図５に示すように、第２屈曲部４５と陥凹部４７との間の線幅Ｗｃが、直線部４２の線幅Ｗｂの９０％以上となるようにコイル４０のｋターンが構成されている。
　図６に示すように、コイル４０の第１コーナー部４３ａにおいて、ｋターンの内周側の厚さＴｂｉと外周側の厚さＴｂｏは実質的に等しくなっている。図示しないが、第２コーナー部４３ｂ、第３コーナー部４３ｃ、第４コーナー部４３ｄにおいても、ｋターンの内周側の厚さＴｂｉと外周側の厚さＴｂｏは実質的に等しくなっている。
　図２～図４から明らかなように、コイル４０は導線５０が短辺である第１面５０ａ及び第２面５０ｂで曲げられた、いわゆるエッジワイズ巻きのコイルである。
　［コイルの製造方法］
　図７Ａは、コイルの製造工程における線材準備工程の説明図である。図７Ｂは、凹部形成工程の説明図である。図７Ｃは、図７ＢのＶＩＩＣ－ＶＩＩＣ線での断面模式図である。図７Ｄは、巻回工程の説明図である。図７Ｅは、凹部形成工程と巻回工程とが連続して行われる場合の工程説明図である。
　まず、図７Ａに示すように、コイル線材８０を用意する（線材準備工程）。コイル線材８０は、螺旋状に巻回される前の導線５０である。コイル線材８０は、図３に示す断面構造、つまり、実質的な矩形状の断面を有している。また、図７Ａ～図７Ｅに示す第１面８０ａ、第２面８０ｂ、第３面８０ｃ、第４面８０ｄは、図３に示す第１面５０ａ、第２面５０ｂ、第３面５０ｃ、第４面５０ｄにそれぞれ対応している。
　次に、図７Ｂに示すように、凹部形成用第１治具９１にコイル線材８０の一側面である第１面８０ａが対向するようにコイル線材８０をセットする。凹部形成用第２治具９２に第１面８０ａと対向するコイル線材８０の第２面８０ｂが対向するようにコイル線材８０をセットする。なお、第１面８０ａ及び第２面８０ｂの幅は図３に示す導線５０の厚さＴｂに実質的に等しくなっている。第３面８０ｃ及び第４面８０ｄの幅は図３に示す導線５０の幅Ｗｂに実質的に等しくなっている。凹部形成用第１治具９１と凹部形成用第２治具９２とは互いに位置決めされて、コイル線材８０を挟み込むように配置されている。
　コイル線材８０の第３面８０ｃと第４面８０ｄに押え板９３を当接させて、コイル線材８０を挟み込んで固定する。この状態で、コイル線材８０の第１面８０ａに凹部形成用第１治具９１を、第２面８０ｂに凹部形成用第２治具９２をそれぞれ当接させて押圧する。図７Ｂに示すように、凹部形成用第１治具９１には第１突起９１ａが設けられている。凹部形成用第２治具９２には第２突起９２ａ及び第３突起９２ｂが設けられている。凹部形成用第１治具９１と凹部形成用第２治具９２とでコイル線材８０を挟み込んで押圧することで、コイル線材８０の第１面８０ａに第１突起９１ａの形状に対応して第２面８０ｂに向かう第１凹部８１が形成される。第２面８０ｂに第２突起９２ａの形状に対応して第１面８０ａに向かう第２凹部８２及び第３突起９２ｂの形状に対応して第１面８０ａに向かう第３凹部８３がそれぞれ形成される（凹部形成工程）。
　第４面８０ｄに直交する方向から見て、第２凹部８２と第３凹部８３は、第１凹部８１を挟んでその両側に形成される。また、第１凹部８１、第２凹部８２、第３凹部８３が同時に形成されることで、第２凹部８２と第３凹部８３との間に位置するコイル線材８０の第１面８０ａ側が持ち上がり、第１凸部８４が形成される。図７Ｃに示すように、コイル線材８０の第１面８０ａ側を押え板９３で挟み込むことで、コイル線材８０が変形して第２面８０ｂ側において膨らむ。言い換えると、コイル線材８０のうち、押え板９３で挟み込まれた部分、つまり、第１凹部８１、第２凹部８２、第３凹部８３が形成される部分が第２面８０ｂ側で増肉される。
　また、第１凹部８１、第２凹部８２、第３凹部８３が形成されると、押え板９３と凹部形成用第１治具９１と凹部形成用第２治具９２とをコイル線材８０から離間させて、所定の距離だけコイル線材８０をその長手方向に送り込んで、再び、凹部形成工程を実行する。このような工程を繰り返すことで、第１凹部８１、第２凹部８２、第３凹部８３及び第１凸部８４がコイル線材８０の長手方向に沿って所定の間隔をあけて複数形成される。
　図７Ｄに示すように、突極３０に装着されたインシュレータ６０の表面にコイル線材８０の第１面８０ａを、第２面８０ｂにおける第３凹部８３の近傍にガイド９４をそれぞれ当接させて、コイル線材８０を挟み込んで固定する。このとき、第１凹部８１、第２凹部８２、第３凹部８３及び第１凸部８４には、突極３０やガイド９４がかからないようにする。この状態で、第２面８０ｂにおける第２凹部８２の近傍に曲げ加工用治具９５を当接させて、コイル線材８０を押圧し、コイル線材８０をインシュレータ６０の表面に巻き回す（巻回工程）。このとき、インシュレータ６０の角部が第１凹部８１に収容されるようにする。コイル線材８０がインシュレータ６０の表面に巻き回されることで、インシュレータ６０の角部において、コイル線材８０が引き延ばされて前述のコーナー部４３が形成される。具体的には、第１凹部８１が変形して図２～図５に示す陥凹部４７となり、第２凹部８２及び第３凹部８３がそれぞれ変形して図２～図５に示す第１屈曲部４４及び第３屈曲部４６となる。また、第１凸部８４が変形して第２屈曲部４５となる。また、インシュレータ６０の角部に当接しない部分が前述の直線部４２となる。また、コイル線材８０のうち、凹部形成工程で押え板９３に挟み込まれた部分、言い換えると、第１凹部８１、第２凹部８２、第３凹部８３が形成される予定の部分は、巻回工程において第２面８０ｂ側に引き延ばされる。これにより、巻回工程終了時点で、コイル４０のｋターンにおいて、第１面８０ａ側の厚さと第２面８０ｂ側の厚さ、つまり、図６に示す内周側の厚さＴｂｉと外周側の厚さＴｂｏが実質的に等しくなる。
　また、第１屈曲部４４、第２屈曲部４５、第３屈曲部４６及び陥凹部４７が形成されると、ガイド９４と曲げ加工用治具９５とをコイル線材８０から離間させて、所定の距離だけコイル線材８０をその長手方向に送り込んで、再び、巻回工程を実行する。例えば、この工程を４回繰り返すことで、コイル４０のｋターンの第１コーナー部４３ａ、第２コーナー部４３ｂ、第３コーナー部４３ｃ、第４コーナー部４３ｄが形成される。さらに一連の工程を繰り返すことで、最終的に螺旋状に巻回されてｎターン積み重ねられたコイル４０が形成される。
　また、図７Ｅに示すように、凹部形成用第１治具９１と凹部形成用第２治具９２と押え板９３とガイド９４と曲げ加工用治具９５とをコイル線材８０の長手方向に沿って所定の位置に配置し、コイル線材８０を長手方向に連続的に送り込みつつ、前述の凹部形成工程と巻回工程とを繰り返し実行してコイル４０を形成するようにしてもよい。
　なお、図示しないが、１つのコイル４０が１つの突極３０に巻き回されると、その都度、コイル線材８０からコイル４０が切り離される。ただし、突極３０に対してコイル４０を後から装着するような場合には、１本のコイル線材８０に複数のコイル４０を形成した後に、個別に、あるいは複数個のコイル４０を１つの単位として分割するようにしてもよい。なお、この場合、コイル線材８０は、突極３０の形状に対応した断面が矩形状の別の部材に巻き回され、巻回工程終了後に別の部材から取り外される。
　なお、以降の説明において、突極３０あるいはインシュレータ６０が装着された突極３０及び前述の別の部材を総称して「被巻き付け部材」と呼ぶことがある。
　［効果等］
　以上説明したように、本実施形態に係るコイル４０は、断面が実質的に矩形状の導線５０が螺旋状に巻回され、径方向（第１方向）にｎターン積み重ねられてなる。コイル４０のｋターンは、直線部４２と、直線部４２の端部から延びるコーナー部４３とを少なくとも有している。
　コーナー部４３の外周面には、内周側に屈曲する第１屈曲部４４と、外周側に屈曲する第２屈曲部４５と、第２屈曲部４５を挟んで第１屈曲部４４と反対側に、内周側に屈曲する第３屈曲部４６が少なくとも形成されている。第１屈曲部４４の曲率Ｃ１と第２屈曲部４５の曲率Ｃ２と第３屈曲部４６の曲率Ｃ３とは互いに異なる。
　コイル４０をこのように構成することで、断面が実質的に矩形状の被巻き付け部材にコイル４０が巻回されるときに、コーナー部４３の外周側に加わる応力が第１屈曲部４４、第２屈曲部４５、第３屈曲部４６で分散される。このため、導線５０の損傷を抑制できる。
　コイル４０が巻回されるステータ１０の突極３０は、断面が矩形の角柱状をなしている場合がある。突極３０の外周面に沿ってコイル４０を装着するにあたって、その角部に当接する部分において、コイル４０を構成する導線５０に応力が集中し、絶縁被膜５２が損傷したり、所要の強度を確保できなくなったりするおそれがあった。突極３０にインシュレータ６０が装着される場合も、突極３０の形状に対応してインシュレータ６０が角筒状となっているため、その角部において同様に、コイル４０の絶縁性が低下するおそれがあった。
　本実施形態によれば、絶縁被膜５２に局所的な応力が集中して、絶縁被膜５２の強度が低下するのを抑制できる。このことにより、コイル４０の絶縁性を確保できる。
　また、第１屈曲部４４、第２屈曲部４５、第３屈曲部４６において、それぞれの曲率Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が互いに異なる。このため、第１屈曲部４４、第２屈曲部４５、第３屈曲部４６において、応力が加わる度合いがそれぞれ異なる。したがって、応力の分散効果をより高めることができる。また、断面が実質的に矩形状の、いわゆる平角線の導線５０を巻回してコイル４０を構成している。このため、コイル４０がステータ１０の突極３０に装着された場合、スロット内で占積率を高められる。
　なお、第１屈曲部４４、第２屈曲部４５、第３屈曲部４６のうち少なくとも２つで互いに曲率が異なるようにしてもよい。このようにしても、第１屈曲部４４、第２屈曲部４５、第３屈曲部４６で応力が分散され、導線５０の損傷を抑制でき、絶縁被膜５２の強度、ひいてはコイル４０の絶縁性が低下するのを抑制できる。
　コイル４０の第２屈曲部４５の内周面には、外周側に向かう陥凹部４７が形成されている。
　コイル４０をこのように構成することで、コイル４０が被巻き付け部材に巻回されるときに、被巻き付け部材の角部が陥凹部４７に収容される。このことにより、例えば、突極３０の角部にコイル４０の導線５０が当接し、導線５０の損傷を抑制できる。また、絶縁被膜５２に局所的な応力が集中して、絶縁被膜５２の強度、ひいてはコイル４０の絶縁性が低下するのを抑制できる。また、角部を有する突極３０または突極３０に装着されたインシュレータ６０の外周面に沿って巻線を巻き回すことが可能となる。したがって、コイル４０の小型化が図れる。
　第２屈曲部４５と陥凹部４７との間の線幅Ｗｃは、直線部４２の線幅Ｗｂの９０％以上であることが好ましい。
　コイル４０をこのように構成することで、コイル４０の抵抗が局所的に上昇するのを抑制できる。よって、コイル４０に電流を流したときの発熱を抑えられる。このことにより、例えば、モータ１００の駆動時にコイル４０に流れる電流に起因する損失を抑制して、モータ１００の効率を高められる。
　また、コイル４０のコーナー部４３において、ｋターンの径方向の厚さが外周側と内周側とで実質的に等しくなっている。つまり、図６に示すように、内周側の厚さＴｂｉと外周側の厚さＴｂｏが実質的に等しくなっている。
　コイル４０をこのように構成することで、コイル４０がステータ１０の突極３０に装着された場合、スロット内での占積率、ひいてはモータ１００の効率を高められる。
　また、導線５０は、螺旋状に巻回された金属線５１と金属線５１を被覆する絶縁被膜５２とを有していることが好ましい。
　本実施形態に係るコイルの製造方法は、第１面８０ａと第１面８０ａに対向する第２面８０ｂとを有するコイル線材８０（導線５０）を準備する線材準備工程と、コイル線材８０の第１面８０ａに、コイル線材８０の長手方向に沿って所定の間隔をあけて第２面８０ｂに向かう第１凹部８１を形成するとともに、第２面８０ｂにおける第１凹部８１と対向する位置の両側に第１面８０ａに向かう第２凹部８２及び第３凹部８３をそれぞれ形成する凹部形成工程と、断面が矩形状の被巻き付け部材の表面にコイル線材８０の第１面８０ａを当接させ、被巻き付け部材の角部のそれぞれが第１凹部８１に収容されるようにコイル線材８０を被巻き付け部材に巻き回す巻回工程と、を少なくとも備えている。
　この製造方法によれば、コイル４０に前述の第１屈曲部４４、第２屈曲部４５、第３屈曲部４６及び陥凹部４７を簡便に形成できる。
　本実施形態に係るステータ１０は、モータ１００のステータ１０であって、環状のヨーク２０と、ヨーク２０の内周に接続された複数の突極３０と、複数の突極３０のそれぞれに装着されたコイル４０と、を少なくとも備えている。
　ステータ１０をこのように構成することで、突極３０とコイル４０との間の絶縁性が低下するのを抑制できる。また、スロット内での占積率、ひいてはモータ１００の効率を高められる。
　第１コーナー部４３ａ、第２コーナー部４３ｂ、第３コーナー部４３ｃ、第４コーナー部４３ｄの各々に形成された第２屈曲部４５の内周面には外周面に向かう陥凹部４７が形成されている。突極３０の４つの角部は第１コーナー部４３ａ、第２コーナー部４３ｂ、第３コーナー部４３ｃ、第４コーナー部４３ｄに形成された陥凹部４７にそれぞれ収容されている。
　ステータ１０をこのように構成することで、コイル４０の導線５０が損傷するのを抑制できる。また、突極３０の角部でコイル４０の絶縁被膜５２に局所的な応力が集中して、突極３０とコイル４０との間の絶縁性が低下するのを抑制できる。また、突極３０または突極３０に装着されたインシュレータ６０の外周面に沿って巻線を巻き回すことが可能となる。したがって、コイル４０、ひいてはモータ１００の小型化が図れる。
　本実施形態に係るモータ１００は、ステータ１０と、径方向内側にステータ１０と所定の間隔をあけて配置されたロータ７０と、を少なくとも備えている。
　本実施形態によれば、コイル４０の導線５０が損傷するのを抑制できる。さらに、突極３０とコイル４０との間の絶縁性が低下するのを抑制できる。このことにより、モータ１００の信頼性を担保できる。また、スロット内での占積率、ひいてはモータ１００の効率を高められる。
　＜変形例１＞
　図８Ａ及び図８Ｂは、変形例１に係るコイル線材の断面模式図である。図８Ａは、コイルの直線部に相当する部分の断面を示している。図８Ｂは、コーナー部に相当する部分の断面を示している。なお、図８において、実施形態１と同様の箇所については同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。図８Ａ及び図８Ｂは、実施形態１に示す線材準備工程終了時点での断面を示している。従って、図８Ｂは、第１～第３凹部が形成される予定の部分の断面を示しているとも言える。
　図８Ａに示すように、コイル４０の直線部４２に相当する部分の断面は、図３に示す断面と同様である。一方、図８Ｂに示すように、第１凹部８１、第２凹部８２、第３凹部８３が形成される予定の部分では、第２面８０ｂ側の厚さＴｂよりも第１面８０ａ側の厚さＴｃが薄くなっている。
　実施形態１では、コイル線材８０を押え板９３で挟み込むことにより、第１凹部８１、第２凹部８２、第３凹部８３が形成される予定の部分が第２面８０ｂ側で増肉されるようにしている。このことにより、コイル線材８０が巻回されたときに、コイル４０のコーナー部４３での厚さが内周側と外周側とで実質的に等しくなる。
　しかし、コイル線材８０の厚さまたは硬度によっては、押え板９３で挟み込んでもコイル線材８０が十分に変形されず、第２面８０ｂ側で増肉できない場合がある。このような場合、巻回工程終了時点で、コイル４０のコーナー部４３において、内周側が外周側よりも薄くなってしまい、コイル４０の占積率を十分に高めることが難しくなることがある。
　一方、本変形例によれば、コイル線材８０の一部、つまり、第１凹部８１、第２凹部８２、第３凹部８３が形成される予定の部分において、コイル４０の内周面に相当する第１面８０ａ側を予め減肉しておくことで、巻回工程において、当該部分の第２面８０ｂ側が引き延ばされる。最終的に、コイル４０のコーナー部４３において、第１面８０ａ側の厚さと第２面８０ｂ側の厚さ、つまり、内周側の厚さＴｂｉと外周側の厚さＴｂｏが実質的に等しくなるようにできる。このことにより、コイル４０がステータ１０の突極３０に装着された場合、スロット内での占積率、ひいてはモータ１００の効率を高められる。
　なお、図８Ａ及び図８Ｂに示すコイル線材８０は、金属材料を引き延ばして金属線５１を形成する工程において、所定の治具を用いて金属線５１を成形することで容易に得ることができる。これ以外に、導線５０における第１凹部８１、第２凹部８２、第３凹部８３が形成される予定の部分の第１面８０ａ側をプレス加工したり切削加工したりして薄くすることもできる。
　＜変形例２＞
　図９は、変形例２に係るコイルの製造工程の説明図である。なお、図９において、実施形態１と同様の箇所については同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
　コイル線材８０に陥凹部４７に相当する第１凹部８１を形成するにあたって、第１凹部８１をコイル線材８０の幅方向の軸、言い換えると、コイル線材８０の長手方向と実質的に直交しかつ第１凹部８１の底部を通る軸ＡＡに関して対称となるように形成した場合、巻回工程で、第１凹部８１の近傍でコイル線材８０が引き延ばされる。これにより、最終的に形成される陥凹部４７が非対称な形状となることがある。このような場合、突極３０の角部と陥凹部４７とが強く当接しないように、第１凹部８１と突極３０を含む被巻き付け部材とのギャップに裕度を持たせる必要がある。
　しかし、このことにより、例えば、コーナー部４３において、第２屈曲部４５と陥凹部４７との間の線幅Ｗｃが狭くなってしまい、コイル４０の抵抗が大きくなる場合があった。
　一方、本変形例では、凹部形成工程において、第１凹部８１をコイル線材８０の幅方向の軸ＡＡに関して非対称となるように形成することで、巻回工程の終了時点で、第１凹部８１と被巻き付け部材との角部とのギャップが小さくなるようにしている。
　本変形例によれば、第１凹部８１に対応するコイル４０の陥凹部４７のサイズを小さくできる。このため、コイル４０のコーナー部４３において、前述の線幅Ｗｃが減少して、コイル４０の抵抗が局所的に上昇するのを抑制できる。このことにより、モータ１００の駆動時にコイル４０に流れる電流に起因する損失を抑制して、モータ１００の効率を高められる。また、陥凹部４７のサイズを小さくできる。したがって、コイル４０の小型化が図れる。
　＜変形例３＞
　図１０は、変形例３に係るコイル線材の平面図である。具体的には、図１０は、凹部形成工程終了時点でのコイル線材を示す。なお、図１０において、実施形態１と同様の箇所については同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
　実施形態１に示したように、凹部形成工程において、第１凹部８１、第２凹部８２、第３凹部８３及び第１凸部８４が形成される。第２凹部８２の底部と第３凹部８３の底部との距離Ａ及び第３凹部８３の底部と第１凸部８４の頂部とのコイル線材８０の線幅方向に沿った距離Ｂは、コイル線材８０（導線５０）が巻回されてなるコイル４０のコーナー部４３のサイズに対応している。
　一方、コイル線材８０の線幅が広くなると、最終的に形成されるコイル４０の第１屈曲部４４、第２屈曲部４５、第３屈曲部４６での応力分散効果を低下させないように、距離Ａ，Ｂもそれぞれ変化させる必要がある。具体的には、図１０に示すように、コイル線材の線幅が２倍になると、距離Ａ，Ｂもそれぞれ約２倍となるように第１凹部８１、第２凹部８２、第３凹部８３及び第１凸部８４を形成する。ただし、コイル線材８０の線幅に正比例して距離Ａ，Ｂを変化させなくてもよい。コイル線材８０の線幅が広くなるのに応じて、距離Ａ及び距離Ｂがそれぞれ長くなるように第１凹部８１、第２凹部８２、第３凹部８３及び第１凸部８４を形成するようにすればよい。
　（実施形態２）
　図１１Ａは、実施形態２に係るモータの断面模式図である。図１１Ｂは、図１１ＡのＸＩＢ－ＸＩＢ線での断面模式図である。図１１Ａ，図１１Ｂに示すように、モータ３００は、フレーム１１０と、エンドプレート１２０と、軸受２１０，２２０と、ロータ１３０と、ステータ１９０と、ブラシ１８０とを備えている。なお、実施形態１と同様に、モータ３００の半径方向を「径方向」と、外周方向を「周方向」と、シャフト１４０の延びる方向を「軸方向」とそれぞれ呼ぶ。径方向において、モータ３００の中心側を径方向内側と、外周側を径方向外側と呼ぶ。
　フレーム１１０は、上部に開口を有する有底半筒状の金属部材である。エンドプレート１２０は、樹脂材料を成形してなる板状部材である。エンドプレート１２０は、実質的に円板状の基部１２１と、基部１２１の中心に設けられた貫通孔１２２と、基部１２１の内側面に形成されたブラシ保持部１２３と、基部１２１の外側面に形成された軸受保持部１２４とを有している。
　エンドプレート１２０は、フレーム１１０に開口を覆うように配設されている。フレーム１１０とエンドプレート１２０とで区画される空間にロータ１３０が収容されている。また、シャフト１４０はエンドプレート１２０の貫通孔１２２に挿通されてエンドプレート１２０からフレーム１１０の外側に突出しており、軸受２１０，２２０によって回転自在に支持されている。
　ロータ１３０は、シャフト１４０と、電機子１５０と、整流子１６０と、インシュレータ１７０とを有している。電機子１５０は、電機子コア１５１と、複数の突極１５２と、電機子巻線（コイル）１５３とを有している。電機子コア１５１の軸心に設けられた貫通孔（図示せず）にシャフト１４０が圧入されることで、電機子１５０がシャフト１４０の外周面に取り付け固定されている。
　電機子コア１５１には径方向外側に突出する複数の突極１５２が周方向に所定の間隔をあけて配設されている。複数の突極１５２のそれぞれに絶縁性樹脂からなるインシュレータ１７０を介して電機子巻線１５３が装着されている。整流子１６０には電機子コア１５１から引き出された電機子巻線１５３が接続されている（図示せず）。電機子コア１５１及び突極１５２は、積層された複数の電磁鋼板を打ち抜き加工して形成される。電機子コア１５１及び突極１５２は、電機子巻線１５３で発生した磁束が通過する磁路を構成している。シャフト１４０はロータ１３０の軸心に設けられる。シャフト１４０は、電機子コア１５１及び整流子１６０の中心を貫通してこれらに連結されている。
　図示しないが、突極１５２の軸方向断面は実質的に矩形状である。突極１５２に装着されるインシュレータ１７０も突極１５２の外形に応じて角筒状となっている。
　突極１５２のそれぞれに装着された電機子巻線１５３は、図２～図６に示すコイル４０と同様の形状を有している。つまり、電機子巻線１５３は、断面が実質的に矩形状の導線５０が螺旋状に巻回され、径方向（第１方向）にｎターン積み重ねられたコイル４０である。コイル４０のｋターンは、直線部４２と、直線部４２の端部から延びるコーナー部４３とを少なくとも有している。
　コーナー部４３の外周面には、内周側に屈曲する第１屈曲部４４と、外周側に屈曲する第２屈曲部４５と、第２屈曲部４５を挟んで第１屈曲部４４と反対側に、内周側に屈曲する第３屈曲部４６が形成されている。第１屈曲部４４、第２屈曲部４５、第３屈曲部４６のうち少なくとも２つで互いに曲率が異なっている。
　また、第１コーナー部４３ａ、第２コーナー部４３ｂ、第３コーナー部４３ｃ、第４コーナー部４３ｄの各々に形成された第２屈曲部４５の内周面には、外周面に向かう陥凹部４７が形成されている。突極１５２の４つの角部は、第１コーナー部４３ａ、第２コーナー部４３ｂ、第３コーナー部４３ｃ、第４コーナー部４３ｄに形成された陥凹部４７にそれぞれ収容されている。
　整流子１６０は、軸方向に沿って電機子１５０と所定の間隔をあけてシャフト１４０の外周面に取り付け固定されている。
　ステータ１９０は、フレーム１１０と、周方向に所定の間隔でフレーム１１０の内周面に配設された複数の永久磁石１９１とで構成されている。周方向に隣り合う永久磁石１９１は、互いに極性が異なるように配設されている。フレーム１１０は、永久磁石１９１と磁気回路を構成するヨークとしても機能する。
　ブラシ１８０は、黒鉛等のカーボンブラシ材に固体潤滑剤を含ませて構成されている。ブラシ１８０は、エンドプレート１２０の内側面に設けられたブラシ保持部１２３内に保持される。ブラシ１８０は、ブラシバネ（図示せず）によって整流子１６０へと押圧されている。
　以上のように構成されたモータ３００の動作について説明する。
　エンドプレート１２０に設けられた電線引出口（図示せず）から引き出された電線（図示せず）を介して外部からモータ３００に電力が供給される。これにより、電機子電流がブラシ１８０及び整流子１６０を介して電機子巻線１５３に流れる。ステータ１９０の永久磁石１９１で発生した磁界と、電機子巻線１５３を流れる電機子電流により発生する磁界との間で相互作用が生じてロータ１３０に回転トルクが発生する。シャフト１４０が軸受２１０，２２０に支持されて、ロータ１３０は、シャフト１４０の軸心を通り、軸方向に延びる軸線回りに回転する。シャフト１４０の回転に応じて、ブラシ１８０と整流子１６０とは接触と離間とを周期的に繰り返し、この周期に対応して電機子巻線１５３を流れる電機子電流の向きが変更される。このことにより、シャフト１４０は時計回り方向または反時計回り方向に連続して回転可能となる。
　以上説明したように、本実施形態に係るロータ１３０は、モータ３００のロータ１３０であって、所定の軸線回りに回転可能に設けられたシャフト１４０と、シャフト１４０の外周側に設けられ、モータ３００の半径方向に延びる複数の突極１５２と、複数の突極１５２のそれぞれに装着された電機子巻線（コイル）１５３と、を少なくとも備えている。
　ロータ１３０をこのように構成することで、電機子巻線（コイル）１５３を構成する導線５０（図３を参照）が損傷するのを抑制できる。また、ロータ１３０の突極１５２と電機子巻線（コイル）１５３との間の絶縁性が低下するのを抑制できる。また、ロータ１３０内での電機子巻線（コイル）１５３の占積率、ひいてはモータ３００の効率を高められる。
　また、突極１５２の４つの角部が、電機子巻線（コイル）１５３の第１コーナー部４３ａ、第２コーナー部４３ｂ、第３コーナー部４３ｃ、第４コーナー部４３ｄに形成された陥凹部４７にそれぞれ収容される。これにより、突極１５２の角部で電機子巻線（コイル）１５３の絶縁被膜５２に局所的な応力が集中して、突極１５２と電機子巻線（コイル）１５３との間の絶縁性が低下するのを抑制できる。また、突極１５２または突極１５２に装着されたインシュレータ１７０の外周面に沿って導線５０を巻き回すことが可能となる。したがって、コイル１５３、ひいてはロータ１３０の小型化が図れる。
　本実施形態に係るモータ３００は、ロータ１３０と、ロータ１３０の半径方向外側にロータ１３０と所定の間隔をあけて配置されたステータ１９０と、を少なくとも備えている。
　本実施形態によれば、突極１５２とコイル１５３との間の絶縁性が低下するのを抑制でき、モータ３００の信頼性を担保できる。また、ロータ１３０内でのコイル１５３の占積率、ひいてはモータ３００の効率を高められる。
　（その他の実施形態）
　上記いくつかの実施形態に開示した構成要素を組み合わせて新たな実施形態とすることもできる。例えば、コイル線材８０（導線５０）に変形例２に示す第１凹部８１を形成してから螺旋状に巻き回して、実施形態２に示す電機子巻線（コイル）１５３を形成するようにしてもよい。
　なお、コイル４０は、実施形態１に示すように、絶縁被膜５２が表面に形成された金属線５１が巻回された構成以外であってもよい。例えば、コイル４０は、金属線５１が巻回された後に絶縁被膜５２が形成された導線５０によって構成されていてもよい。また、金属線５１が巻回されながら絶縁被膜５２を形成された導線によって構成されていてもよい。また、コイル４０に含まれる金属線５１同士の短絡が抑制された状態であれば、絶縁被膜５２を省略して導線５０を金属線５１としてもよい。この場合、金属線５１を巻き回すことでコイル４０が構成される。
　実施形態２に示すコイル１５３においても同様に、金属線５１が巻回された後、また巻回されながら、絶縁被膜５２が形成された導線５０によって構成されていてもよい。また、絶縁被膜５２を省略して導線５０が金属線５１であってもよい。
　インシュレータ６０またはインシュレータ１７０の代わりに絶縁紙を用いてもよい。この場合は、突極３０または突極１５２の角部とコイル４０またはコイル１５３との距離が近くなる。また、コイル４０またはコイル１５３に加わる角部からの応力が大きくなる。従って、ステータ１９０またはロータ１３０に本開示のコイル４０またはコイル１５３を適用することで、これらを構成する導線５０が損傷するのを抑制できる。また、突極３０または突極１５２とコイル４０またはコイル１５３との間の絶縁性が低下するのを確実に抑制できる。したがって、モータ１００またはモータ３００の信頼性を担保できる。また、絶縁紙を用いることで、角筒状のインシュレータ６０またはインシュレータ１７０を用いる場合に比べて、ステータ１９０及びロータ１３０の少なくともひとつに設けられたスロットの容積を大きくできる。このため、コイル４０またはコイル１５３の占積率、ひいてはモータ１００または３００の効率を高められる。
　図１２Ａは、別のコイルが装着された突極の軸方向の断面模式図である。図１２Ｂは、また別のコイルが装着された突極の軸方向の断面模式図である。実施形態１において、コイル４０のコーナー部４３に第１屈曲部４４、第２屈曲部４５、第３屈曲部４６を設けるようにした。しかし、図１２Ａに示すように、第３屈曲部４６を省略するようにしてもよい。または、図１２Ｂに示すように、第１屈曲部４４を省略するようにしてもよい。つまり、コイル４０のコーナー部４３、言い換えると、第１コーナー部４３ａ、第２コーナー部４３ｂ、第３コーナー部４３ｃ、第４コーナー部４３ｄの外周面には、内周側に屈曲する第１屈曲部４４または第３屈曲部４６と、外周側に屈曲する第２屈曲部４５とが少なくとも形成されており、第１屈曲部４４の曲率Ｃ１が第２屈曲部４５の曲率Ｃ２と異なっているか、あるいは、第３屈曲部４６の曲率Ｃ３が第２屈曲部４５の曲率Ｃ２と異なっていればよい。
　このようにしても、コーナー部４３の外周側において、各屈曲部で応力が分散されるため、実施形態１と同様の効果を奏することができる。
　また、実施形態２に示すコイル１５３においても、図１２Ａまたは図１２Ｂに示すのと同様の構成とすることで、実施形態２と同様の効果を奏することは言うまでもない。
　また、第１屈曲部４４、第２屈曲部４５、第３屈曲部４６の各々は、一様な曲率を有していなくてもよい。例えば、第１屈曲部４４において異なる曲率を有する部分が複数箇所形成されていてもよい。
　また、本開示のコイル４０またはコイル１５３が適用可能なモータは、実施形態１または実施形態２に示すモータ１００またはモータ３００に限定されない。例えば、アウターロータタイプのブラシレスモータに本開示のコイルを適用するようにしてもよい。その場合、モータの軸心に配置されたステータに複数の突極が設けられ、複数の突極のそれぞれに本開示のコイルが装着される。
　この場合も、ステータの突極とコイルとの間の絶縁性が低下するのを抑制できる。よって、モータの信頼性を担保できる。また、ステータにおけるコイルの占積率が高められる。よって、モータの効率を向上できる。
　本開示のコイルは、ステータまたはロータ内での占積率を高めつつ、その絶縁性が確保される。このため、例えば、車載用途または産業用途で用いられるモータに適用する上で有用である。
１０　　ステータ
２０　　ヨーク
３０　　突極
４０　　コイル
４１　　引き出し部
４２　　直線部
４２ａ　　第１直線部
４２ｂ　　第２直線部
４２ｃ　　第３直線部
４２ｄ　　第４直線部
４３　　コーナー部
４３ａ　　第１コーナー部
４３ｂ　　第２コーナー部
４３ｃ　　第３コーナー部
４３ｄ　　第４コーナー部
４４　　第１屈曲部
４５　　第２屈曲部
４６　　第３屈曲部
４７　　陥凹部
５０　　導線
５０ａ　　第１面
５０ｂ　　第２面
５０ｃ　　第３面
５０ｄ　　第４面
５１　　金属線
５２　　絶縁被膜
６０　　インシュレータ
７０　　ロータ
７１　　シャフト
７２　　ロータコア
７３　　永久磁石
８０　　コイル線材（導線５０）
８０ａ　　第１面
８０ｂ　　第２面
８０ｃ　　第３面
８０ｄ　　第４面
８１　　第１凹部
８２　　第２凹部
８３　　第３凹部
８４　　第１凸部
９１　　凹部形成用第１治具
９２　　凹部形成用第２治具
９３　　押え板
９４　　ガイド
９５　　曲げ加工用治具
１００　　モータ
１１０　　フレーム
１２０　　エンドプレート
１３０　　ロータ
１４０　　シャフト
１５０　　電機子
１５１　　電機子コア
１５２　　突極
１５３　　電機子巻線（コイル）
１６０　　整流子
１７０　　インシュレータ
１８０　　ブラシ
１９０　　ステータ
１９１　　永久磁石
２１０，２２０　　軸受
３００　　モータ

Claims (14)

  1. 断面が矩形状の導線が螺旋状に巻回され、第１方向にｎターン（ｎは２以上の整数）積み重ねられたコイルであって、
    前記コイルのｋターン（ｋは整数で、１≦ｋ≦ｎ）は、直線部と、前記直線部の端部から延びるコーナー部とを少なくとも有し、
    前記コーナー部の外周面には、内周側に屈曲する第１屈曲部と、外周側に屈曲する第２屈曲部とが少なくとも形成されており、
    前記第１屈曲部の曲率は、前記第２屈曲部の曲率と異なるコイル。
  2. 前記第２屈曲部の内周面には、外周側に向かう陥凹部が形成されている請求項１に記載のコイル。
  3. 前記第２屈曲部と前記陥凹部との間の線幅は、前記直線部の線幅の９０％以上である請求項２に記載のコイル。
  4. 前記コーナー部の外周面には、前記第２屈曲部を挟んで前記第１屈曲部と反対側に、内周側に屈曲する第３屈曲部がさらに形成されており、
    前記第１屈曲部、前記第２屈曲部、前記第３屈曲部のうち少なくとも２つは互いに曲率が異なる請求項１～３のいずれか１項に記載のコイル。
  5. 前記コーナー部は、前記第１方向の厚さが外周側と内周側とで等しい請求項１～４のいずれか１項に記載のコイル。
  6. 前記導線は、螺旋状に巻回された金属線と前記金属線を被覆する絶縁被膜とを有している請求項１～５のいずれか１項に記載のコイル。
  7. モータのステータであって、
    環状のヨークと、
    前記ヨークの内周に接続された複数の突極と、
    前記複数の突極のそれぞれに装着された請求項１～６のいずれか１項に記載のコイルと、を少なくとも備えたステータ。
  8. 請求項７に記載のステータと、
    前記ステータの半径方向内側に前記ステータと所定の間隔をあけて配置されたロータと、を少なくとも備えたモータ。
  9. モータのロータであって、
    所定の軸線回りに回転可能に設けられたシャフトと、
    前記シャフトの外周側に設けられ、前記モータの半径方向に延びる複数の突極と、
    前記複数の突極のそれぞれに装着された請求項１～６のいずれか１項に記載のコイルと、を少なくとも備えたロータ。
  10. 請求項９に記載のロータと、
    前記ロータの半径方向外側に前記ロータと所定の間隔をあけて配置されたステータと、
    を少なくとも備えたモータ。
  11. 第１面と前記第１面に対向する第２面とを有する導線を準備する線材準備工程と、
    前記導線の前記第１面に、前記導線の長手方向に沿って所定の間隔をあけて前記第２面に向かう第１凹部を形成するとともに、前記第２面における前記第１凹部と対向する位置の両側に前記第１面に向かう第２凹部及び第３凹部をそれぞれ形成する凹部形成工程と、
    断面が矩形状の被巻き付け部材の表面に前記導線の前記第１面を当接させ、前記被巻き付け部材の角部のそれぞれが前記第１凹部に収容されるように前記導線を前記被巻き付け部材に巻き回す巻回工程と、を少なくとも備えたコイルの製造方法。
  12. 前記線材準備工程で準備された前記導線は、前記第１凹部、前記第２凹部、及び前記第３凹部が形成される予定の部分において、前記第２面側よりも前記１面側が薄い請求項１１に記載のコイルの製造方法。
  13. 前記凹部形成工程において、前記第１凹部を前記導線の長手方向と直交しかつ前記第１凹部の底部を通る軸に関して非対称となるように形成することで、前記巻回工程の終了時点で、前記第１凹部と前記被巻き付け部材との角部とのギャップが小さくなるようにする請求項１１または１２に記載のコイルの製造方法。
  14. 前記凹部形成工程において、前記導線の前記第２面の前記第１凹部に対向する部分に第１凸部を形成し、
    前記導線の線幅Ｗが広くなるのに応じて、前記第２凹部の底部と前記第３凹部の底部との距離Ａ及び前記第３凹部の底部と前記第１凸部の頂部との前記導線の線幅方向に沿った距離Ｂが、それぞれ長くなるように前記第１凹部、前記第２凹部、前記第３凹部を形成する請求項１１～１３のいずれか１項に記載のコイルの製造方法。
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