本发明涉及在圆筒状的铁芯卷绕安装线圈的定子制造方法、以及这种定子制造方法所能够使用的线圈。
背景技术：
例如日本特开2012－125043号公报那样公知有如下定子，即：在相同的插槽内共用地收容有线圈边部的两个线圈单元被配置成，在该插槽内，各个线圈边部沿径向交替排列。在将具有上述构造的线圈从径向内侧插入插槽时，需要使两个线圈单元彼此沿轴向或者周向相对移动来进行组装。但是，有在两个线圈单元彼配置于径向内侧时线圈单元彼此干涉而无法配置于径向内侧的顾虑。
专利文献1：日本特开2012－125043号公报。
技术实现要素：
本发明希望一种能够将两个线圈单元各自的线圈边部被配置成在相同的周向位置沿径向交替排列的单元集合体配置于径向内侧而组装于圆筒状的铁芯的定子制造方法。另外，本发明希望一种适用于这种制造方法的线圈。
本发明的定子制造方法在圆筒状的铁芯卷绕安装线圈，其中，上述铁芯以沿周向分散配置的状态具有多个沿径向延伸并且在铁芯内周面开口的插槽，上述线圈具备多个卷绕具有矩形的截面形状的线状导体亦即扁线而构成的线圈单元，其中，
上述线圈单元分别具备配置于一对上述插槽的一方的第一线圈边部、和配置于一对上述插槽的另一方的第二线圈边部，作为配置于上述插槽的内部的线圈边部，
上述定子制造方法具备：
单元集合体形成工序，在该工序中，以第一上述线圈单元的上述第一线圈边部与第二上述线圈单元的上述第二线圈边部沿径向排成一列并且任意一方沿径向夹住另一方并交替配置的方式，将多个上述线圈单元相互组装，由此形成多个上述线圈单元被配置成环状的单元集合体；和
插入工序，在该工序中，以上述单元集合体配置于上述铁芯的径向内侧的状态，将构成上述单元集合体的多个上述线圈单元的上述线圈边部插入所对应的上述插槽，
作为上述铁芯以及上述线圈，使用满足以下的关系式(1)的铁芯与线圈的组合，
2π·(ri－b·l)＞a·n···(1)，
在关系式(1)中，
a是上述扁线的周向宽度，
b是上述扁线的径向宽度，
l是在各个上述插槽内沿径向排列配置的上述线圈边部的个数，
n是上述插槽的个数，
ri是上述铁芯内周面的半径。
根据该结构，通过单元集合体形成工序，能够得到被组装成以第一线圈单元的第一线圈边部以及第二线圈单元的第二线圈边部中的任意一方沿径向夹住另一方的方式将第一线圈单元的第一线圈边部以及第二线圈单元的第二线圈边部配置成交替并且排成一列的状态的单元集合体。此时，通过使用满足关系式(1)的铁芯与线圈的组合，能够以至少使各线圈单元靠近径向内侧的状态，将单元集合体形成工序中得到的单元集合体可靠地配置于铁芯的靠径向内侧。因此，能够适当地进行之后的插入工序。即，能够实现能够将两个线圈单元各自的线圈边部被配置成在相同的周向位置沿径向交替排列的单元集合体配置于径向内侧而组装于圆筒状的铁芯的定子制造方法。
本发明的线圈被卷绕安装于圆筒状的铁芯，其中，上述铁芯以沿周向分散配置的状态具有多个沿径向延伸并且在铁芯内周面开口的插槽，其中，
上述线圈具备多个线圈单元，上述线圈单元由具有矩形的截面形状的线状导体亦即扁线构成，并被卷绕于一对上述插槽间，
上述线圈单元分别具备配置于一对上述插槽的一方的第一线圈边部、和配置于一对上述插槽的另一方的第二线圈边部，作为配置于上述插槽的内部的线圈边部，
在各个上述插槽内，多个上述线圈边部被配置成沿径向排成一列，并且以第一上述线圈单元的上述第一线圈边部、与第二上述线圈单元的上述第二线圈边部中的任意一方沿径向夹住另一方的方式交替配置，
上述线圈满足以下的关系式(1)，
2π·(ri－b·l)＞a·n···(1)，
在关系式(1)中，
a是上述扁线的周向宽度，
b是上述扁线的径向宽度，
l是在各个上述插槽内沿径向排列配置的上述线圈边部的个数，
n是上述插槽的个数，
ri是上述铁芯内周面的半径。
根据该结构，若例如以第一线圈单元的第一线圈边部以及第二线圈单元的第二线圈边部中的任意一方沿径向夹住另一方的方式将第一线圈单元的第一线圈边部以及第二线圈单元的第二线圈边部配置成交替并且排成一列，并以这种方式进行组装而形成单元集合体，则该单元集合体形成为能够以至少使各线圈单元靠近径向内侧的状态配置于铁芯的径向内侧的大小。因此，之后，能够以将单元集合体配置于铁芯的径向内侧的状态，使各线圈单元沿径向朝外移动而将各线圈单元的线圈边部插入所对应的插槽。即，能够实现能够将两个线圈单元各自的线圈边部被配置成在相同的周向位置沿径向交替排列的集合体相对于圆筒状的铁芯从径向内侧进行组装的线圈。
本发明的技术的进一步的特征和优点将会通过以下的说明而变得更加明确。
附图说明
图1是实施方式的定子的立体图。
图2是线圈单元的主视图。
图3是表示邻接的两个线圈单元的位置关系的主视图。
图4是表示邻接的两个线圈单元的位置关系的俯视图。
图5是定子的局部剖视图。
图6是表示单元集合体形成工序的步骤的图。
图7是用于对单元集合体与铁芯间的尺寸关系进行说明的假想图。
图8是引导夹具的立体图。
图9是表示向单元集合体安装引导夹具的步骤的图。
图10是表示在插入线圈单元之前线圈单元与引导夹具的位置关系的立体图。
图11是定子制造装置的立体图。
图12是定子制造装置的主视图。
图13是图12的xiii－xiii剖视图。
图14是表示插入线圈单元过程中的状态并与图13对应的图。
图15是图14的xv－xv剖视图。
图16是表示在插入线圈单元之后线圈单元与引导夹具的位置关系的立体图。
图17是在表示在插入线圈单元时线圈单元的变形情况的径向视图。
图18是定子的局部剖视图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。但是，并不被以下记载的实施方式限定本发明的范围。
参照附图对定子制造方法以及线圈的实施方式进行说明。在本实施方式中，以图1所示的旋转电机的定子1为例，对该定子1的制造方法以及适于这种制造方法的线圈3进行说明。在本实施方式中，卷绕安装有线圈3的铁芯2是定子1的铁芯(定子铁芯)。“旋转电机”是将马达(电动机)、发电机(generator)、以及根据需要发挥马达以及发电机双方的功能的电动发电机的任意一个都包括在内的概念。
在本说明书中，“轴向l”、“周向c”以及“径向r”是以圆筒状的铁芯2的轴芯为基准进行定义的(除了特别进行区别并明确记载的情况之外)。铁芯2的轴芯是铁芯2的内周面(铁芯内周面25)的轴芯。另外，在以下的说明中，除非另有说明，否则构成线圈3等的各部分的说明中的针对位置、方向等的描述都意在表示被卷绕安装于铁芯2的状态(参照图1)下的位置、方向等。
另外，以下的说明中使用的尺寸、配置方向、配置位置等所涉及的术语(例如平行等)是将具有因误差(制造上可允许的程度的误差)产生的差异的状态也包括在内的概念。
另外，在以下的说明中参照的附图中，为了便于图示、理解等，比例尺、上下左右的尺寸比率等有时与实际产品不同。
如图1所示，定子1具备铁芯2和被卷绕安装于铁芯2的线圈3。定子1例如是被使用于旋转激磁型旋转电机的定子，并作为电枢发挥功能。在铁芯2的靠径向内侧的空间，经由空气间隙而配置有具备永久磁铁、电磁铁等的作为激磁的转子(未图示)。该转子借助从定子1产生的旋转磁场而旋转。在本实施方式中，定子1是由三相交流电(多相交流电的一个例子)驱动的旋转电机的定子，在铁芯2卷绕安装有具备u相线圈、v相线圈以及w相线圈这三个相线圈的线圈3。铁芯2使用磁性材料形成，例如将多块磁性体板(例如硅钢板等电磁钢板)沿轴向l层叠而形成。也可以以将磁性材料的粉体加压成型而成的压粉材料为主要构成要素形成铁芯2。
铁芯2形成为中空圆筒状。铁芯2具有形成为圆环状的轭部21、和多个从轭部21沿径向朝内延伸的齿22。多个齿22沿周向c等间隔配置。在沿周向c邻接的两个齿22之间，以沿径向朝内开口的方式形成有插槽23。即，圆筒状的铁芯2以沿周向c分散配置的状态具有多个沿径向r延伸并且在铁芯内周面25开口的插槽23。应予说明，铁芯内周面25是圆筒状的面，其包括多个齿22各自的靠径向内侧的端面。多个插槽23沿周向c等间隔配置。本实施方式的插槽23形成为平行插槽，即插槽23的内壁(面对插槽内空间的壁部)23a中的在周向c相互相对的一对侧壁23b平行配置(参照图5)。
在本实施方式中，u相用的插槽23、v相用的插槽23以及w相用的插槽23被配置成沿周向c反复出现。在本实施方式中，针对每极每相的插槽数为“2”，在铁芯2以沿周向c两个两个反复出现的方式配置有各相用的插槽23。另外，在本实施方式中，每相的磁极数为“8”(磁极对数为“4”)，在铁芯2共计配置有48(＝2×8×3)个插槽23。如图5所示，在各插槽23沿内壁23a配置有绝缘薄膜28。绝缘薄膜28形成为沿着构成插槽23的内壁23a的一对侧壁23b以及底壁23c的、呈细长的方形的u字形的截面形状。绝缘薄膜28被设置用于确保铁芯2与线圈3间的电绝缘性。绝缘薄膜28是由绝缘性以及耐热性优异的材料形成的薄膜材料，例如能够由树脂薄膜、纸制薄膜等构成。另外，在各插槽23配置有构成线圈3的线圈单元4的线圈边部42。
线圈3由线状的导体亦即线状导体构成。在本实施方式中，线圈3由具有矩形的截面形状的线状导体亦即扁线32构成。“矩形”是除了矩形之外，还包括形状近似为矩形的情况，例如将角部被圆角加工成圆弧状的矩形、对角部进行了倒角加工的矩形等也包括在内的概念。“具有矩形的截面形状”意味着与延伸方向正交的截面的形状为矩形。在本实施方式中，扁线32具有包括一对相对的长边和一对相对的短边的长方形的截面形状。
扁线32具有扁平的(在本例中，长宽比约为2：1的)长方形的截面形状。另外，扁线32使用金属材料(例如铜、铝等)等导电性材料形成，在表面设置有由树脂等绝缘性材料、氧化被膜等构成的绝缘皮膜。
线圈3具备多个卷绕于一对插槽23间的线圈单元4(参照图2)。线圈3具备与齿22以及插槽23个数相同(在本例中为48个)的线圈单元4。线圈单元4是在被卷绕安装于铁芯2之前通过弯曲加工而成型的盒式线圈。例如，在将一根扁线32成型为圆形或者椭圆形并且将其卷绕之后，将其弯曲加工成多边形状(例如六边形状、八边形状等)，由此能够成型一个线圈单元4。
如图2所示，线圈单元4具备一对沿轴向l延伸的线圈边部42、和一对沿周向c延伸的过渡部44。线圈边部42是配置于插槽23的内部的部位。线圈边部42以沿轴向l贯穿插槽23的方式以直线状延伸。在线圈单元4中，作为线圈边部42具备配置于一对插槽23的一方的第一线圈边部42a和配置于一对插槽23的另一方的第二线圈边部42b。第一线圈边部42a与第二线圈边部42b分开配置于一对相互分离了磁极间距(在本例中，为插槽23的配设间距的6倍)的插槽23。应予说明，线圈边部42以在其与插槽23的内壁23a之间夹设有绝缘薄膜28的状态配置于该插槽23内(参照图5)。
过渡部44是在铁芯2的外侧(轴向l的外侧)沿周向c将一对配置于相互不同的插槽23内的线圈边部42彼此连接的部位。过渡部44在从铁芯2的轴向端面向轴向l的外侧突出的位置以大体沿着周向c的方式以圆弧状延伸。在线圈单元4中，作为过渡部44具备相对于铁芯2配置于轴向l的一侧的第一过渡部44a、和相对于铁芯2配置于轴向l的另一侧的第二过渡部44b。过渡部44在沿周向c的中间部分具有使扁线32沿径向r偏移的偏移部45。如图3以及图4所示，偏移部45是沿周向c邻接的两个线圈单元4中的用于避免过渡部44彼此干涉并且变换路径的弯曲部。
线圈单元4是将扁线32卷绕多次而形成的。这样，线圈单元4是将一根扁线32卷绕多次而成的连续线圈。连续线圈是具有被收容于规定的插槽23的第一插槽收容部(例如上述第一线圈边部42a)、被收容于与第一插槽收容部不同的插槽23的第二插槽收容部(例如上述第二线圈边部42b)、在轴向l的一侧将上述两个插槽收容部连结的第一线圈末端部(例如上述第一过渡部44a)、以及在轴向l的另一侧将两个插槽收容部连结的第二线圈末端部(例如上述第二过渡部44b)的线圈。线圈单元4可以是成为同心卷绕线圈的构成要素的同心卷绕单元，也可以是成为波形卷绕线圈的构成要素的波形卷绕单元。
应予说明，在图2～图4中示出了将扁线32卷绕五次而形成线圈单元4的例子，但也可以根据旋转电机所需要的性能等适当设定卷绕数(作为一个例子，参照示出卷绕数为四圈的情况的图6等)。另外，在图2以及图3中以直线状描绘了用于与电源线连接的引线部47、用于与其他线圈单元4或者中性点连接的连接部48，但具体形状任意，也可以根据各种目标而形成为其他形状(参照图6等)。
如图3所示，在沿周向c邻接的两个线圈单元4的第一线圈边部42a彼此之间，形成有沿轴向l以及径向r延伸的边部间间隙58。另外，在沿周向c邻接的两个线圈单元4的第二线圈边部42b彼此之间，也同样形成有沿轴向l以及径向r延伸的边部间间隙58。这些边部间间隙58最终成为在将线圈3(线圈单元4)卷绕安装于铁芯2时供齿22配置的齿配置空间(齿孔)。
如图4以及图5所示，一个线圈单元4的多根第一线圈边部42a以在沿径向r邻接的两个第一线圈边部42a之间形成有与扁线32大小相当的空间的方式被配置成沿径向r隔开间隙并且排成一列。
多根第一线圈边部42a以截面呈长方形的扁线32的短边沿着径向r的状态被配置成沿径向r隔开间隙并且排成一列。同样，一个线圈单元4的多根第二线圈边部42b以在沿径向r邻接的两个第二线圈边部42b之间形成有与扁线32大小相当的空间的方式被配置成沿径向r隔开间隙并且排成一列。多根第二线圈边部42b以截面呈长方形的扁线32的短边沿着径向r的状态被配置成沿径向r隔开间隙并且排成一列。
在沿径向r邻接的两根第一线圈边部42a之间的间隙分别配置有同相的其他线圈单元4的第二线圈边部42b。一个线圈单元4的第二线圈边部42b分别被配置成被其他线圈单元4的第一线圈边部42a从径向r的两侧夹住。同样，在沿径向r邻接的两根第二线圈边部42b之间的间隙分别配置有同相的其他线圈单元4的第一线圈边部42a。一个线圈单元4的第一线圈边部42a分别被配置成被其他线圈单元4的第二线圈边部42b从径向r的两侧夹住。这样，在各个插槽23内，多个线圈边部42被配置成沿径向r排成一列，并且第一线圈单元4的第一线圈边部42a与第二线圈单元4的第二线圈边部42b沿径向r一根一根交替配置。在各个插槽23配置有第一线圈单元4的全部第一线圈边部42a、和与全部第一线圈边部42a不同的第二线圈单元4的全部第二线圈边部42b。
在一个线圈单元4中，沿扁线32的延伸方向邻接的第一线圈边部42a与第二线圈边部42b的间隔(周向间隔)根据径向位置而不同。线圈单元4形成为第一线圈边部42a与第二线圈边部42b的间隔随着从径向内侧趋向径向外侧而变大。由此，在从轴向l观察的情况下，线圈单元4整体弯曲形成为圆弧带状。
以下，按顺序对使用上述线圈单元4进行的定子1的制造步骤进行说明。本实施方式的定子制造方法包括单元集合体形成工序、引导夹具安装工序以及插入工序。单元集合体形成工序、引导夹具安装工序以及插入工序是按所记载的顺序执行的。
单元集合体形成工序是形成多个线圈单元4被配置成环状的单元集合体5的工序。如图6所示，在单元集合体形成工序中，沿周向c排列多个(在本例中，与齿22以及插槽23个数相同的48个)线圈单元4，由此形成圆环笼状的单元集合体5。以实现以下的(a)～(c)的构造形成单元集合体5。
(a)将供多个线圈单元4中的一对线圈边部42配置的一对插槽23配置成沿周向c一个一个错开。
(b)沿周向c邻接配置的两个线圈单元4彼此被组装成，除了偏移部45、两端的线圈边部42之外，各层的扁线32配置于相同的径向位置并且在沿轴向l观察时相互重叠(参照图4)。
(c)通过下述方式将被配置成沿周向c分离磁极间距(在本例中，插槽23的配设间距的6倍)的同相的两个线圈单元4彼此组装，即：以第一线圈单元4的第一线圈边部42a与第二线圈单元4的第二线圈边部42b中的任意一方沿径向r夹住另一方的方式将第一线圈单元4的第一线圈边部42a与第二线圈单元4的第二线圈边部42b配置成交替并且排成一列。
应予说明，如本实施方式那样，在定子1例如被应用于由三相交流电驱动的旋转电机的情况下，各个线圈单元4最终构成u相线圈、v相线圈以及w相线圈中的任意一个。例如，u相用的线圈单元4、v相用的线圈单元4以及w相用的线圈单元4被配置成两个两个沿周向c排列，由此利用六个沿周向c排列的线圈单元4构成一极。而且，上述以六个为一组的线圈单元4共计有八组，并沿周向c排列配置，由此构成包括u相线圈、v相线圈以及w相线圈的线圈3。
在组合多个线圈单元4形成单元集合体5之后，在各线圈单元4的线圈边部42安装绝缘薄膜28。绝缘薄膜28是相对于在相同的周向位置沿径向r排成一列的线圈边部42从径向外侧沿径向朝内插入该绝缘薄膜28来安装的。
在该单元集合体形成工序中，在本实施方式中，作为铁芯2以及线圈3(线圈单元4)，使用满足预先决定的关系式的铁芯与线圈(线圈单元)的组合。在例如铁芯2的规格根据旋转电机所需要的性能等被规定而无法变更的情况下，按照与该铁芯2的规格的关系，使用满足预先决定的关系式的线圈3(线圈单元4)即可。在本实施方式中，使用满足以下的关系式(1)的线圈3(线圈单元4)。
2π·(ri－b·l)＞a·n···(1)
在关系式(1)中，代数“a”表示截面呈矩形的扁线32的周向宽度(在本例中为长边的长度；参照图7)。代数“b”表示截面呈矩形的扁线32的径向宽度(在本例中为短边的长度)。代数“l”表示在各个插槽23内沿径向r排列配置的线圈边部42的个数(总层数)。代数“n”表示插槽23的个数。代数“ri”表示铁芯内周面25的半径(铁芯2的轴芯x与齿22的靠径向内侧的端面之间的分离长度)。
上述关系式(1)能够变形为以下的关系式(1’)。
(a·n)/2π+b·l＜ri···(1’)
在关系式(1’)中，左边第一项中的“a·n”能够视为构成单元集合体5的各线圈单元4在径向内侧(轴芯x侧)密集并且线圈边部42彼此沿周向c接触、而且无法进一步减小直径的状态(图7的假想线所示的状态；以下，称为“最小直径状态”)下的单元集合体5的内周面的周长。而且，用“a·n”除以圆周率“π”的2倍而得的“(a·n)/2π”能够视为该状态下的单元集合体5的内周面的半径(单元集合体5的最小内周半径)。另外，左边第二项的“b·l”能够视为组合多个线圈单元4而成的单元集合体5的径向r的厚度。因此，关系式(1’)的左边整体能够视为各线圈单元4在径向内侧密集的最小直径状态下的单元集合体5的外周面的半径。因此，从关系式(1’)可明确得知，通过按照与铁芯2的规格的关系使用满足关系式(1)的线圈3(线圈单元4)，能够可靠地将单元集合体5配置于铁芯2的靠径向内侧。
应予说明，在上述的最小直径状态下的单元集合体5中，线圈单元4彼此无法倾斜地抵接。因此，能够有效地抑制扁线32受到损伤。
若考虑将单元集合体5配置于铁芯2的靠径向内侧时的可靠性以及作业容易性等，则优选使用满足以下的关系式(1b)(此外，满足关系式(1c))的线圈3(线圈单元4)。
4π·(ri－b·l)＞3a·n···(1b)
π·(ri－b·l)＞a·n···(1c)
另外，在本实施方式中，按照与铁芯2的规格的关系，使用满足以下的关系式(2)的线圈3(线圈单元4)。应予说明，在关系式(2)中，代数“d”是插槽23的深度(从靠径向内侧的开口至底壁23c为止的沿径向r的长度)。代数“b”、“l”与上述关系式(1)中的代数“b”、“l”相同。
b·l＜d···(2)
在关系式(2)中，左边的“b·l”最终能够视为在各插槽23内被配置成排成一列的多个线圈边部42的沿径向r的总长度。因此，通过按照与铁芯2的规格的关系使用满足关系式(2)的线圈3(线圈单元4)，从而在最终得到的定子1的各插槽23中，全部线圈边部42都不从插槽23向径向内侧伸出而适当地配置于插槽23内。
引导夹具安装工序是在单元集合体形成工序中形成的单元集合体5，安装构成定子制造装置6的引导夹具7的工序。引导夹具7是用于使各线圈单元4顺利地插入所对应的插槽23的插入辅助部件，该引导夹具7与推出装置8一起被设置于定子制造装置6。如图8所示，引导夹具7由第一引导部件71、第二引导部件72以及第三引导部件73这三个部件构成。第二引导部件72与第三引导部件73是相互对应的形状，他们以沿轴向l夹住第一引导部件71的方式相对于第一引导部件71分开配置于轴向l的两侧。
第一引导部件71形成为板状并沿轴向l以及径向r延伸。第一引导部件71形成为随着从径向外侧趋向径向内侧而周向宽度逐渐变小的尖端渐细形状。第一引导部件71的整体以嵌入的方式被插入单元集合体5的边部间间隙58(参照图9以及图10)。第一引导部件71的径向外侧端部的周向宽度(沿周向c的厚度)形成为铁芯2的齿22的径向内侧端部的周向宽度以上。在之后的插入工序中，第一引导部件71分别被配置成相对于所对应的齿22在径向内侧相对。此时，第一引导部件71发挥一边沿周向c支承向插槽23内插入的线圈单元4的线圈边部42一边以沿径向r顺利地移动的方式引导该线圈边部42的作用。
第二引导部件72以及第三引导部件73形成为板状并沿径向r以及周向c延伸。第二引导部件72以及第三引导部件73形成为随着从径向外侧趋向径向内侧而周向宽度逐渐变小的尖端渐细形状。第二引导部件72以及第三引导部件73在沿径向r的中央部附近的沿周向c的两侧具有一对切口部75。第二引导部件72以及第三引导部件73形成为相比切口部75更靠径向内侧的前端部尖锐的楔形。第二引导部件72被配置成其前端侧的尖状部在相对于第一引导部件71更靠轴向l的一侧，并与第一引导部件71的轴向端面相对。第三引导部件73被配置成其前端侧的尖状部在相对于第一引导部件71更靠轴向l的另一侧(与第二引导部件72侧相反的一侧)，并与第一引导部件71的轴向端面相对。第二引导部件72以及第三引导部件73各自的尖状部与第一引导部件71一起被插入单元集合体5的边部间间隙58(参照图9以及图10)。
第二引导部件72以及第三引导部件73的尖状部的周向宽度(沿周向c的厚度)形成为与第一引导部件71的相同的径向位置的周向宽度实际上相等。另外，第二引导部件72以及第三引导部件73在沿径向r的全部位置都形成为其周向宽度大于齿22的周向宽度。在之后的插入工序中，第二引导部件72被配置成相对于齿22的靠轴向l的一侧的端面相对，第三引导部件73被配置成相对于齿22的靠轴向l的另一侧(与第二引导部件72侧相反的一侧)的端面相对。此时，第二引导部件72以及第三引导部件73发挥一边沿周向c以及轴向l支承向插槽23内插入的线圈单元4的线圈边部42与过渡部44间的边界部(弯曲部)一边以沿径向r顺利地移动的方式引导该边界部的作用。同时，第二引导部件72以及第三引导部件73发挥防止将绝缘薄膜28从插槽23沿轴向l拔出的作用。
对于将这种引导夹具7安装于单元集合体5，如图9所示，首先从径向外侧沿径向朝内向单元集合体5的边部间间隙58分别插入第一引导部件71以及第二引导部件72来进行安装。接下来，从轴向l的与第二引导部件72侧相反的一侧沿轴向l相对于仅安装了第一引导部件71以及第二引导部件72的(未安装第三引导部件73的状态下的)单元集合体5从外插入中空圆筒状的铁芯2。如上述那样，由于采用了铁芯2与线圈3(线圈单元4)满足关系式(1)的组合，所以单元集合体5与铁芯2不干涉，从而适当并且可靠地相对于单元集合体5从外插入铁芯2。最后，从径向外侧沿径向朝内向单元集合体5的边部间间隙58分别插入第三引导部件73来进行安装。
之后，调整铁芯2与单元集合体5的相位，沿周向c定位铁芯2与单元集合体5。通过该相位调整以及定位，而配置成各第一引导部件71相对于齿22在径向内侧邻接并相对，并且各线圈单元4的线圈边部42相对于插槽23在径向内侧邻接并相对。这样一来，能够通过引导夹具安装工序得到将安装了引导夹具7的状态下的单元集合体5与铁芯2组装而成的组装体52。
插入工序是将构成单元集合体5的多个线圈单元4的线圈边部42插入插槽23的工序。在插入工序中，在安装了引导夹具7的单元集合体5配置于铁芯2的靠径向内侧的状态下，将多个线圈单元4沿径向朝外以辐射状推出，由此将各个线圈单元4的线圈边部42插入所对应的插槽23。在本实施方式中，这种插入工序是使用定子制造装置6所具备的推出装置8执行的。
推出装置8是在制造定子1时产生相对于铁芯2卷绕安装线圈单元4(具体而言，向各插槽23内插入线圈边部42)所需要的按压力的装置。在图11～图13中示出了这种推出装置8的一个例子。在本例中，推出装置8作为主要结构具备支承台81和按压辊84。支承台81是对安装了引导夹具7的状态下的单元集合体5与铁芯2的组装体52进行保持的台。支承台81具有一对与组装体52的外周面抵接的支承辊82，利用上述一对支承辊82将组装体52支承为自由自转。
按压辊84将支承台81所支承的组装体52的单元集合体5所包括的线圈单元4(具体而言，为过渡部44)从径向内侧沿径向朝外以辐射状推出。按压辊84配置于单元集合体5的径向内侧的空间、并且铁芯2的轴向l的外侧的空间。按压辊84是形成为圆柱状的部件，并被配置成其轴芯与铁芯2的轴芯x平行地延伸。按压辊84包括成对的第一辊84a和第二辊84b。第一辊84a被配置成能够在相对于铁芯2更靠轴向l的一侧，与线圈单元4的第一过渡部44a抵接。第二辊84b被配置成能够在相对于铁芯2更靠轴向l的另一侧，与线圈单元4的第二过渡部44b抵接。第一辊84a与第二辊84b借助沿轴向l贯通单元集合体5的径向内侧的空间的连结轴86被相互连结。
支承台81与按压辊84构成为能够沿径向r相对移动。
例如，按压辊84构成为能够相对于支承台81沿径向r(在以轴芯朝向水平方向的方式支承组装体52的情况下，作为一个例子为上下方向)移动。
应予说明，并不限定于这种结构，支承台81也可以构成为能够向按压辊84侧移动。支承台81与按压辊84间的相对移动是在各线圈单元4的线圈边部42被适当地收容于插槽23内、并且连结轴86不与齿22的径向内侧端面接触的范围进行的。
在插入工序中，使用这种推出装置8将构成单元集合体5的多个线圈单元4的线圈边部42插入插槽23。首先，如图11～图13所示，将安装了引导夹具7的状态下的单元集合体5与铁芯2的组装体52放置于支承台81。接下来，如图14以及图15所示，一边使被支承于支承台81的支承辊82的组装体52自转，一边使按压辊84朝向支承台81侧缓缓移动。与此相伴，按压辊84将过渡部44的沿周向c的一部分向径向外侧推出，并且使其推出位置沿周向c逐渐移动。更具体而言，第一辊84a一边相对于组装体52所包括的各线圈单元4的第一过渡部44a依次抵接一边沿周向c相对移动，将各第一过渡部44a依次向径向外侧按压。同时，第二辊84b一边相对于组装体52所包括的各线圈单元4的第二过渡部44b依次抵接一边沿周向c相对移动，将各第二过渡部44b沿周向c依次向径向外侧按压。
若将线圈单元4的过渡部44向径向外侧按压，则与此相伴，与各过渡部44相连的线圈边部42沿径向朝外被拉动。此时，如图16所示，一边利用第一引导部件71、第二引导部件72以及第三引导部件73引导各线圈边部42，一边将各线圈边部42顺利地插入插槽23内。应予说明，在该插入过程中，各线圈单元4以第一线圈边部42a与第二线圈边部42b的周向间隔扩大的方式变形(同时参照图10和图16)。同时，各线圈单元4以过渡部44的沿轴向l的两侧的轴向前端部(在本例中为偏移部45)彼此的轴向间隔缩小的方式变形。由此，对于单元集合体5而言，与插入插槽23内之前相比，进行扩径并且轴向长度(过渡部44的两侧的轴向前端部彼此的分离长度)变短。
若将构成单元集合体5的全部线圈单元4的过渡部44向径向外侧按压，则与此相伴，全部线圈单元4的线圈边部42被插入插槽23。这样一来，利用沿在周向c延伸的过渡部44依次将过渡部44向径向外侧推出的推出装置8，将线圈边部42插入插槽23，从而将线圈单元4卷绕于一对插槽23间。这样，根据本实施方式的定子制造方法，将两个线圈单元4各自的线圈边部42被配置成在相同的周向位置沿径向r交替排列的单元集合体5组装于圆筒状的铁芯2，能够得到定子1。
这里，在日本特开2011－193597号公报中公开了使用圆筒状的铁芯和构成线圈的线圈单元将线圈单元卷绕安装于铁芯来制造定子的定子制造方法的一个例子。在该制造方法中，使用具有多个形成于圆柱状的主体部的外周面的保持槽的夹具，向铁芯卷绕安装线圈(多个线圈单元)。更具体而言，经将线圈单元一个一个安装于夹具的各保持槽的工序、和将夹具所保持的各线圈单元以配置于铁芯的靠径向内侧的状态沿径向朝外以辐射状推出并将各线圈单元的线圈边部插入铁芯的插槽的工序，卷绕安装线圈。在上述方法中，对于在相同的插槽内共用地收容有线圈边部的两个线圈单元而言，在其插槽内，一方的线圈单元的线圈边部偏于径向外侧、并且另一方的线圈单元的线圈边部偏于径向内侧。这些线圈边部都偏，因此还能够将他们一个一个插入，归根到底，不会产生两个线圈单元配置于径向内侧时线圈单元彼此干涉的课题。
应予说明，如图17所示，在插入工序中，各线圈单元4的线圈边部42以被在周向c的两侧邻接的两个第一引导部件71夹住的状态被引导。因此，在线圈单元4伴随插入而变形时，也能够利用各线圈边部42两侧的两个第一引导部件71抵接支承该各线圈边部42，从而能够抑制线圈边部42沿周向c膨胀。
然而，如上述那样，在本实施方式的插入工序中利用沿在周向c延伸的过渡部44依次将过渡部44向径向外侧推出的推出装置8将线圈边部42插入插槽23。在该插入动作过程中，线圈单元4分别经由一对线圈边部42的一方相比另一方位于径向外侧的状态被插入插槽23内。例如在图18中，若在插入时组装体52(铁芯2)自转并且从按压辊84沿径向朝外对于单元集合体5施加按压力，则以被按压的第一线圈边部42a相对于相同的线圈单元4的成对的第二线圈边部42b处于径向外侧的方式线圈单元4相对于周向c倾斜。此时，对于各线圈单元4的一对线圈边部42作用相互不均等的径向载荷。而且，对于各线圈边部42作用使各线圈边部42在插槽23内产生扭转的非对称的载荷。若作用这种载荷，则根据情况不同，存在扁线32、绝缘薄膜28受到损伤的可能性。
针对这种顾虑，在本实施方式中，通过将线圈单元4各自的一对线圈边部42中的截面呈矩形的扁线32的四角的角部不形成为一般的对称形状，而形成为非对称形状来进行应对。即，在各线圈边部42中的扁线32的一对内周侧角部34和一对外周侧角部36使曲率半径不同，由此形成为非对称形状。具体而言，扁线32的一对内周侧角部34形成为具有比一对外周侧角部36大的曲率半径。应予说明，内周侧角部34是扁线32的四角的角部中的在线圈单元4被卷绕于一对插槽23间时位于内周侧(卷绕中心侧)的一对角部。外周侧角部36是扁线32的四角的角部中的剩余的角部，且是在线圈单元4被卷绕于一对插槽23间时位于外周侧的一对角部。在扁线32的角部具有直角的边缘的情况下，该角部的曲率半径考虑为“0(零)”。
内周侧角部34优选与外周侧角部36相比，具有例如2倍以上(优选为3倍以上)的曲率半径。这样一来，能够通过内周侧角部34的相对大的圆角加工来抑制在插入工序中各线圈边部42所受到的扭转载荷。详细而言，若在插槽23内线圈边部42产生扭转，则线圈边部42成为相对于插槽23的侧壁23b倾斜的状态，但通过对内周侧角部34进行大的圆角加工，来抑制线圈边部42的角部强力地与侧壁23b接触。这里，增大内周侧角部34的曲率半径是因为：在一边扩大一对线圈边部42的周向间隔一边插入线圈单元4时，线圈边部42的内周侧(卷绕中心侧)的面强力地与插槽23的侧壁23b接触。
通过增大强力地与侧壁23b接触的角部亦即内周侧角部34的曲率半径，能够缓和线圈边部42与侧壁23b接触时的应力。因此，能够有效地抑制扁线32、绝缘薄膜28受到损伤，从而能够良好地确保铁芯2与线圈3之间的电绝缘性。
应予说明，在这种结构中，如图18所示，配置于相同的插槽23内的多个线圈边部42沿径向r被配置成，各自的曲率半径大并且进行了相对大的圆角加工的角部交替朝向周向c的一侧和另一侧。另外，配置于相同的插槽23内的多个线圈边部42沿径向r以锯齿形被配置成，相对于径向r倾斜的方向交替出现。
此外，在本实施方式中，按照与铁芯2的规格的关系，使用满足以下的关系式(3)的线圈3(线圈单元4)。
z≤w－2·t···(3)
在关系式(3)中，代数“z”表示截面呈矩形的扁线32中的位于对角的内周侧角部34与外周侧角部36间的对角宽度。代数“w”表示插槽23的周向宽度(构成平行插槽的一对侧壁23b彼此之间的周向宽度)。代数“t”表示绝缘薄膜28的厚度。
若按照与铁芯2的规格的关系使用满足关系式(3)的线圈3(线圈单元4)，则假设即便在插入工序中在各线圈边部42实际上产生扭转而线圈边部42倾斜，构成线圈边部42的扁线32的一对对角的双方也不会经由绝缘薄膜28被压接于插槽23的两侧的侧壁23b。因此，能够有效地抑制在插入工序中各线圈边部42所受到的扭转载荷，从而能够良好地确保铁芯2与线圈3之间的电绝缘性。
其他实施方式
对定子制造方法以及线圈的其他实施方式进行说明。应予说明，只要不产生矛盾，那么以下的各个实施方式中公开的结构还能够与其他实施方式中公开的结构组合应用。
(1)在上述实施方式中，对使用具有48个插槽23的铁芯2制造定子1的例子进行了说明。但是，并不限定于这种结构，铁芯2的插槽数“n”除了为48个之外，例如也可以为24个、36个、60个、···等。在该情况下，也可以根据铁芯2的插槽数，以满足关系式(1)的方式，设定铁芯2以及线圈3(线圈单元4)的其他各种尺寸。
(2)在上述实施方式中，各图所示的铁芯2的尺寸仅仅是一个例子。因此，并不限定于这种结构，例如也可以根据旋转电机所需要的性能等适当地设定铁芯2的尺寸(包括铁芯内径“ri”)。在该情况下，也可以根据铁芯2的尺寸，以满足关系式(1)的方式，设定铁芯2以及线圈3(线圈单元4)的其他各种尺寸。
(3)在上述实施方式中，各图所示的插槽23的尺寸仅仅是一个例子。因此，并不限定于这种结构，例如也可以根据旋转电机所需要的性能等适当地设定插槽23的周向宽度“w”、深度“d”。在该情况下，也可以根据插槽23的尺寸，以满足关系式(2)以及(3)的至少一方的方式，设定铁芯2以及线圈3(线圈单元4)的其他各种尺寸。
(4)在上述实施方式中，对使用由具有长宽比约为2：1的扁平的长方形的截面形状的扁线32构成的线圈3制造定子1的例子进行了说明。但是，并不限定于这种结构，可以适当地设定扁线32的周向宽度“a”以及径向宽度“b”，也可以适当地设定周向宽度“a”与径向宽度“b”之比。在该情况下，也可以根据扁线32的尺寸，以满足关系式(1)的方式，设定铁芯2以及线圈3(线圈单元4)的其他各种尺寸。
(5)在上述实施方式中，主要假定在一个插槽23内以排成一列的方式配置有共八根线圈边部42的结构进行了说明。但是，并不限定于这种结构，配置于一个插槽23内的线圈边部42的根数(层数)例如也可以为三根、四根、五根、六根、七根、···等。通过下述方式组装三根以上的线圈边部42，即：以第一线圈单元4的第一线圈边部42a、第二线圈单元4的第二线圈边部42b中的任意一方沿径向r夹住另一方的方式将第一线圈单元4的第一线圈边部42a与第二线圈单元4的第二线圈边部42b配置成交替并且排成一列。在该情况下，也可以根据层数，以满足关系式(1)的方式，设定铁芯2以及线圈3(线圈单元4)的其他各种尺寸。
(6)在上述实施方式中，举扁线32的一对内周侧角部34具有比一对外周侧角部36大的曲率半径的结构为例进行了说明。但是，并不限定于这种结构，内周侧角部34与外周侧角部36的曲率半径可以相同、或者也可以内周侧角部34具有比外周侧角部36小的曲率半径。
(7)在上述实施方式中，举针对每极每相的插槽数形成为“2”的结构为例进行了说明。但是，并不限定于这种结构，针对每极每相的插槽数例如也可以形成为“1”、“3”等。
(8)在上述实施方式中，举使用具有按压辊84的推出装置8将线圈单元4的线圈边部42依次插入插槽23的结构为例进行了说明。但是，并不限定于这种结构，也可以将全部线圈边部42一并插入插槽23。另外，也可以通过将过渡部44向径向外侧拉动而将线圈边部42插入插槽23。或者，也可以一边以沿轴向l按压过渡部44而扩大邻接的线圈边部42彼此的间隔的方式使线圈边部42变形，一边将线圈边部42插入插槽23。
(9)关于其他结构，也应被理解为在本说明书中公开的实施方式在全部方面只不过仅仅是例示。因此，在不脱离本发明的主旨的范围内，本领域技术人员能够适当地进行各种改变。
实施方式的概要
总结以上说明，本发明的定子制造方法优选具备以下的各结构。
[1]
一种定子制造方法，其在圆筒状的铁芯(2)卷绕安装线圈(3)，其中，上述铁芯(2)以沿周向(c)分散配置的状态具有多个沿径向(r)延伸并且在铁芯内周面(25)开口的插槽(23)，上述线圈(3)具备多个卷绕具有矩形的截面形状的线状导体亦即扁线(32)而构成的线圈单元(4)，其中，
上述线圈单元(4)分别具备配置于一对上述插槽(23)的一方的第一线圈边部(42a)、和配置于一对上述插槽(23)的另一方的第二线圈边部(42b)，作为配置于上述插槽(23)的内部的线圈边部(42)，
上述定子制造方法具备：
单元集合体形成工序，在该工序中，以第一上述线圈单元(4)的上述第一线圈边部(42a)与第二上述线圈单元(4)的上述第二线圈边部(42b)沿径向(r)排成一列并且任意一方沿径向(r)夹住另一方并交替配置的方式，将多个上述线圈单元(4)相互组装，由此形成多个上述线圈单元(4)被配置成环状的单元集合体(5)；和
插入工序，在该工序中，以上述单元集合体(5)配置于上述铁芯(2)的径向内侧的状态，将构成上述单元集合体(5)的多个上述线圈单元(4)的上述线圈边部(42)插入所对应的上述插槽(23)，
作为上述铁芯(2)以及上述线圈(3)，使用满足以下的关系式(1)的铁芯(2)与线圈(3)的组合，
2π·(ri－b·l)＞a·n···(1)，
在关系式(1)中，
a是上述扁线(32)的周向宽度，
b是上述扁线(32)的径向宽度，
l是在各个上述插槽(23)内沿径向(r)排列配置的上述线圈边部(42)的个数，
n是上述插槽(23)的个数，
ri是上述铁芯内周面(25)的半径。
根据该结构，通过单元集合体形成工序，能够得到被组装成以第一线圈单元的第一线圈边部以及第二线圈单元的第二线圈边部中的任意一方沿径向夹住另一方的方式将第一线圈单元的第一线圈边部以及第二线圈单元的第二线圈边部配置成交替并且排成一列的状态的单元集合体。此时，通过使用满足关系式(1)的铁芯与线圈的组合，能够以至少使各线圈单元近径向内侧的状态，将单元集合体形成工序中得到的单元集合体可靠地配置于铁芯的径向内侧。因此，能够适当地进行之后的插入工序。即，能够实现能够将两个线圈单元各自的线圈边部被配置成在相同的周向位置沿径向交替排列的单元集合体配置于径向内侧而组装于圆筒状的铁芯的定子制造方法。
另外，本发明的线圈优选具备以下的各结构。
[2]
一种线圈(3)，其被卷绕安装于圆筒状的铁芯(2)，其中，上述铁芯(2)以沿周向(c)分散配置的状态具有多个沿径向(r)延伸并且在铁芯内周面(25)开口的插槽(23)，其中，
上述线圈(3)具备多个线圈单元(4)，上述线圈单元(4)由具有矩形的截面形状的线状导体亦即扁线(32)构成，并被卷绕于一对上述插槽(23)间，
上述线圈单元(4)分别具备配置于一对上述插槽(23)的一方的第一线圈边部(42a)、和配置于一对上述插槽(23)的另一方的第二线圈边部(42b)，作为配置于上述插槽(23)的内部的线圈边部(42)，
在各个上述插槽(23)内，多个上述线圈边部(42)被配置成沿径向(r)排成一列，并且以第一上述线圈单元(4)的上述第一线圈边部(42a)、与第二上述线圈单元(4)的上述第二线圈边部(42b)中的任意一方沿径向(r)夹住另一方的方式交替配置，
上述线圈(3)满足以下的关系式(1)
2π·(ri－b·l)＞a·n···(1)，
在关系式(1)中，
a是上述扁线(32)的周向宽度，
b是上述扁线(32)的径向宽度，
l是在各个上述插槽(23)内沿径向(r)排列配置的上述线圈边部(42)的个数，
n是上述插槽(23)的个数，
ri是上述铁芯内周面(25)的半径。
根据该结构，若例如以第一线圈单元的第一线圈边部以及第二线圈单元的第二线圈边部中的任意一方沿径向夹住另一方的方式将第一线圈单元的第一线圈边部与第二线圈单元的第二线圈边部配置成交替并且排成一列，并以这种方式进行组装而形成单元集合体，则该单元集合体形成为能够以至少使各线圈单元靠近径向内侧的状态配置于铁芯的径向内侧的大小。因此，之后，能够以将单元集合体配置于铁芯的径向内侧的状态，使各线圈单元沿径向朝外移动而将各线圈单元的线圈边部插入所对应的插槽。即，能够实现能够将两个线圈单元各自的线圈边部被配置成在相同的周向位置沿径向交替排列的集合体相对于圆筒状的铁芯从径向内侧进行组装的线圈。
[3]
上述线圈(3)满足以下的关系式(2)，
b·l＜d···(2)，
在关系式(2)中，
d是上述插槽(23)的深度。
根据该结构，在最终得到的定子的各插槽中，全部线圈边部都不从插槽伸出而适当地配置于插槽内。因此，能够将使用这种线圈得到的定子可靠地形成为适宜的形状。
本发明的定子制造方法以及线圈能够起到上述各效果中的至少一个即可。
工业上的利用可行性
本发明的技术例如能够利用于在圆筒状的铁芯卷绕安装线圈的定子制造方法。
符号说明：
1…定子；2…铁芯；3…线圈；4…线圈单元；5…单元集合体；8…推出装置；23…插槽；25…铁芯内周面；28…绝缘薄膜；32…扁线；34…内周侧角部；36…外周侧角部；42…线圈边部；42a…第一线圈边部；42b…第二线圈边部；44…过渡部；r…径向；c…周向；ri…铁芯内周面的半径；n…插槽的个数；w…插槽的周向宽度；d…插槽的深度；l…插槽内的线圈边部的个数；a…扁线的周向宽度；b…扁线的径向宽度；z…扁线的对角宽度；t…绝缘薄膜的厚度。