线圈和具有该线圈的定子、转子、电动机以及线圈的制造方法与流程

1.本公开涉及线圈和具有该线圈的定子、转子、电动机以及线圈的制造方法。


背景技术：

2.近年来，在车载、产业用途中要求电动机的进一步小型化、提高效率。作为抑制电动机的体积增加并且提高效率的方法之一，已知有使用卷绕扁平线而成的线圈来提高定子的槽内的线圈的槽满率的方法。通过提高线圈的槽满率，能够抑制在驱动电动机时因在线圈流动的电流引起的损耗，从而提高电动机的效率。
3.例如，在专利文献1中公开了一种线圈，该线圈具有卷绕绕组而成的多个匝，该绕组在扁平线也就是剖面为矩形形状的导体的表面施加了绝缘覆膜。该线圈在各匝中具有将绕组呈直线状地配置的直线部以及与该直线部相连且将绕组弯曲地配置的弯曲部。
4.但是，对于专利文献1所公开的以往的结构，在弯曲部中，在导线的内周侧和导线的外周侧被拉伸的程度差容易变大。因此，在希望使导线的内周侧的曲率或厚度形成得较大的情况下，存在导线损伤的风险。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特许第5246020号公报


技术实现要素：

8.本公开是鉴于上述方面而完成的。本公开的目的在于提供一种能够提高槽满率并且能够抑制导线的损伤的线圈和具有该线圈的定子、转子、电动机以及线圈的制造方法。
9.为了实现上述的目的，本公开的线圈是将剖面为矩形形状的导线呈螺旋状地卷绕并沿第1方向堆叠n匝(n为2以上的整数)而成的线圈，其中，线圈的k匝(k为整数且1≤k≤n)至少具有直线部以及自直线部的端部延伸的角部，在角部的外周面至少形成有向内周侧弯曲的第1弯曲部以及向外周侧弯曲的第2弯曲部，第1弯曲部的曲率和第2弯曲部的曲率不同。
10.另外，本公开的线圈的制造方法至少具有：线材准备工序，准备具有第1面以及与第1面相对的第2面的导线；凹部形成工序，在导线的第1面，沿着导线的长度方向隔开预定间隔地形成朝向第2面的第1凹部，并且在第2面的与第1凹部相对的位置的两侧分别形成朝向第1面的第2凹部和第3凹部；以及卷绕工序，使导线的第1面抵接于剖面为矩形形状的被卷绕构件的表面，以将被卷绕构件的各个角部收纳于第1凹部的方式将导线卷绕于被卷绕构件。
11.根据该方法，能够简便地在线圈形成第1弯曲部、第2弯曲部、第3弯曲部以及凹陷部。
12.根据本公开的线圈，能够抑制局部的应力集中于线圈的导线。因此，能够抑制导线的损伤。另外，根据本公开的线圈的制造方法，能够简便地在线圈形成第1弯曲部、第2弯曲
部、第3弯曲部以及凹陷部。
附图说明
13.图1是实施方式1的电动机的示意图。
14.图2是实施方式1的线圈的立体图。
15.图3是图2的iii-iii线的剖视图。
16.图4是安装有线圈的凸极的轴向上的剖面示意图。
17.图5是图4中的被双点划线包围的部分的放大图。
18.图6是图5的vi-vi线的剖视图。
19.图7a是线圈的制造工序中的线材准备工序的说明图。
20.图7b是凹部形成工序的说明图。
21.图7c是图7b的viic-viic线处的剖面示意图。
22.图7d是卷绕工序的说明图。
23.图7e是连续地进行凹部形成工序和卷绕工序的情况下的工序说明图。
24.图8a是变形例1的线圈线材的剖面示意图。
25.图8b是变形例1的线圈线材的剖面示意图。
26.图9是变形例2的线圈的制造工序的说明图。
27.图10是变形例3的线圈线材的俯视图。
28.图11a是实施方式2的电动机的剖面示意图。
29.图11b是图11a的xib-xib线处的剖面示意图。
30.图12a是安装有另一线圈的凸极的轴向上的剖面示意图。
31.图12b是安装有又一线圈的凸极的轴向上的剖面示意图。
具体实施方式
32.以下，基于附图详细地说明本公开的实施方式。以下的优选的实施方式的说明本质上只不过是例示，毫无意图限制本发明、其应用物或者其用途。
33.(实施方式1)
34.[电动机的结构]
[0035]
图1是实施方式1的电动机的示意图。此外，在以下的说明中存在这样的情况：将电动机100或定子10的半径方向称为“径向”，将外周方向称为“周向”，将轴71的延伸方向(图1中的与纸面垂直的方向)称为“轴向”。存在将径向称为第1方向的情况。存在如下情况：在径向上，将电动机100的中心侧称为内侧，将外周侧称为外侧。
[0036]
如图1所示，电动机100具有定子10和转子70。此外，电动机100具有上述部件以外的构成部件，例如具有框架和对轴进行轴支承的轴承等部件，但为了便于说明，省略其图示和说明。
[0037]
定子10具有：圆环状的磁轭20；多个凸极30，其与磁轭20的内周连接且沿着内周等间隔地设置；以及线圈40，其被收纳于分别在周向上相邻的凸极30之间设置的槽内。定子10以与转子70隔开预定间隔的方式配置在转子70的径向外侧。此外，槽是指在周向上相邻的凸极30之间的空间。
[0038]
磁轭20和凸极30例如分别通过将含有硅等的电磁钢板层叠后进行冲裁加工而形成。磁轭20通过如下方式形成：沿着一方向排列多个在内周连接有凸极30的分割磁轭21并将该多个分割磁轭21相互连接，之后呈环状地折弯并将两端相互连接。凸极30的轴向上的剖面形状为矩形形状，也就是四边形(参照图4)。
[0039]
如后所述，线圈40是通过将导线50(参照图3)卷绕n匝(n为2以上的整数)而成的部件。线圈40隔着绝缘体60(参照图4～图6)分别安装于多个凸极30，并被收纳于槽内。也可以设为，在将线圈40安装于凸极30时，例如将绕组卷绕于安装有绝缘体60的凸极30。或者，也可以设为，自凸极30的径向外侧端部安装以与凸极30的形状匹配的方式预先被卷绕的线圈40。在该情况下，在安装有线圈40的状态下，将凸极30连接于分割磁轭21。
[0040]
此外，在本实施方式中存在如下情况：根据在线圈40流动的电流的相位，将线圈40分别称为线圈u1～u4、v1～v4、w1～w4。
[0041]
转子70具有：轴71；实质上圆筒状的转子芯72，其在轴心收纳有轴71，在外周侧收纳有多个永久磁体73；以及多个永久磁体73，其与定子10相对且沿着转子芯72的外周方向交替地配置有n极、s极。此外，关于永久磁体73的材料、形状以及材质，能够根据电动机100的输出等适当变更。另外，转子芯72也与磁轭20以及凸极30同样地通过对所层叠的电磁钢板进行加工而形成。
[0042]
线圈u1～u4、v1～v4、w1～w4分别串联连接。相互具有电角度为120
°
的相位差的u相、v相、w相这3相的电流分别向线圈u1～u4、v1～v4、w1～w4供给而被励磁，在定子10产生旋转磁场。在该旋转磁场与设于转子70的永久磁体73产生的磁场之间产生相互作用，从而在转子70产生转矩。轴71被未图示的轴承支承，其绕着通过轴71的中心且沿轴向延伸的轴线旋转。
[0043]
[线圈的结构]
[0044]
图2是实施方式1的线圈40的立体图。图3是图2的iii-iii线的剖视图。图4是安装有线圈40的凸极的轴向上的剖面示意图。图5是图4中的被双点划线包围的部分的放大图。图6是图5的vi-vi线的剖视图。此外，图4、图5示出了线圈40的k匝(k为整数且1≤k≤n)的剖面。为了便于说明，图6仅图示出了卷绕有线圈40的凸极30的一部分。
[0045]
如图2所示，在线圈40中，导线50(参照图3)呈螺旋状地被卷绕。线圈40是沿预定的第1方向该情况下为沿径向堆叠n匝而成的部件。线圈40在两端具有引出部41。引出部41用于与其他线圈40连接，或者用于与自电动机100的外部导入的未图示的电线连接。
[0046]
如图3所示，线圈40的导线50包括由导电金属构成的金属线51、以及包覆在该金属线51的表面的绝缘覆膜52。金属线51的剖面实质上为矩形形状，但其角部形成为圆角。这是为了抑制如下情况：在金属线51的角部应力集中于绝缘覆膜52，而导致绝缘覆膜52损伤或无法确保所需的强度。此外，绝缘覆膜52例如使用瓷漆等。但是，并不特别限定于此，也可以使用其他绝缘性树脂材料。优选的是，金属线51的材质为铜、铜系合金、铝或铝系合金等低电阻率的材料。另外，存在将图3所示的4个面分别称为第1面50a、第2面50b、第3面50c、第4面50d的情况。其中，第1面50a相当于线圈40的内周面，第2面50b相当于外周面。
[0047]
线圈40的轴向上的尺寸la为15mm～100mm左右，周向上的尺寸wa为4mm～90mm左右，径向上的尺寸ha为10mm～150mm左右。导线50的厚度tb为0.1mm～5mm左右，宽度wb为1mm～20mm左右。不过，这些尺寸没有特别限定，能够根据电动机100所要求的性能或槽的尺寸
等适当变更。
[0048]
再者，如图4、图5所示，使线圈40的k匝与凸极30的剖面形状和绝缘体60的剖面形状相对应地呈四边环状。此外，绝缘体60在安装有线圈40的部分形成为沿着凸极30的外周面的形状也就是形成为方筒状。绝缘体60是由绝缘性树脂构成的部件，其将线圈40与凸极30之间电绝缘。
[0049]
线圈40的k匝具有第1直线部42a、第2直线部42b、第3直线部42c、第4直线部42d、以及分别自第1直线部42a、第2直线部42b、第3直线部42c、第4直线部42d的端部延伸的第1角部43a、第2角部43b、第3角部43c、第4角部43d。此外，在以下的说明中存在这样的情况：将第1直线部42a、第2直线部42b、第3直线部42c、第4直线部42d总称为直线部42，将第1角部43a、第2角部43b、第3角部43c、第4角部43d总称为角部43。
[0050]
第1直线部42a和第3直线部42c在周向上隔开预定间隔而彼此相对地设置。第2直线部42b和第4直线部42d在轴向上隔开预定间隔而彼此相对地设置。第1直线部42a和第3直线部42c相对的方向与第2直线部42b和第4直线部42d相对的方向实质上正交。此外，在本技术说明书中，“实质上正交”意为包含构成电动机100的部件的制造公差或组装公差地正交，并非意为严格地正交。另外，“实质上相同”或“实质上同一”意为包含构成电动机100的部件的制造公差或组装公差地相同或同一，并非意为严格地相同或同一。
[0051]
第1角部43a将第1直线部42a和第4直线部42d连接。第2角部43b将第1直线部42a和第2直线部42b连接。第3角部43c将第2直线部42b和第3直线部42c连接。第4角部43d将第3直线部42c和第4直线部42d连接。
[0052]
如图4所示，在第1角部43a、第2角部43b、第3角部43c、第4角部43d的各个外周面，形成有第1弯曲部44、第2弯曲部45和第3弯曲部46。例如，如图5所示，第1弯曲部44和第3弯曲部46形成于第1角部43a的外周面。第1弯曲部44和第3弯曲部46向内周侧弯曲。第1弯曲部44和第3弯曲部46在以轴向上的剖面观察时为凹形状。第2弯曲部45形成于第1角部43a的外周面。第2弯曲部45向外周侧弯曲。第2弯曲部45在以轴向上的剖面观察时为凸形状。第3弯曲部46隔着第2弯曲部45而形成于与第1弯曲部44相反的一侧。第1弯曲部44的曲率c1、第2弯曲部45的曲率c2以及第3弯曲部46的曲率c3互不相同(参照图5)。在第2角部43b、第3角部43c、第4角部43d的各个外周面形成的第1弯曲部44、第2弯曲部45、第3弯曲部46也是同样的形状。
[0053]
于在第1角部43a、第2角部43b、第3角部43c、第4角部43d的各角部形成的第2弯曲部45的内周面，形成有朝向第2弯曲部45的外周面的凹陷部47。在以轴向上的剖面观察时，凸极30的四个角部隔着绝缘体60而被分别收纳于在第1角部43a、第2角部43b、第3角部43c、第4角部43d形成的凹陷部47。
[0054]
如图5所示，以第2弯曲部45与凹陷部47之间的线宽wc为直线部42的线宽wb的90％以上的方式构成了线圈40的k匝。
[0055]
如图6所示，在线圈40的第1角部43a，k匝的内周侧的厚度t
bi
和外周侧的厚度t
bo
实质上相等。虽未图示，但在第2角部43b、第3角部43c、第4角部43d，k匝的内周侧的厚度t
bi
和外周侧的厚度t
bo
也实质上相等。
[0056]
由图2～图4可知，线圈40是将导线50在作为短边的第1面50a以及第2面50b弯曲而成的所谓的沿边卷绕的线圈。
[0057]
[线圈的制造方法]
[0058]
图7a是线圈的制造工序中的线材准备工序的说明图。图7b是凹部形成工序的说明图。图7c是图7b的viic-viic线处的剖面示意图。图7d是卷绕工序的说明图。图7e是连续地进行凹部形成工序和卷绕工序的情况下的工序说明图。
[0059]
首先，如图7a所示，准备线圈线材80(线材准备工序)。线圈线材80是被呈螺旋状地卷绕之前的导线50。线圈线材80具有图3所示的剖面构造，也就是具有实质上的矩形形状的剖面。另外，图7a～图7e所示的第1面80a、第2面80b、第3面80c、第4面80d分别对应于图3所示的第1面50a、第2面50b、第3面50c、第4面50d。
[0060]
接下来，如图7b所示，以作为线圈线材80的一侧面的第1面80a与凹部形成用第1治具91相对的方式来设置线圈线材80。以线圈线材80的与第1面80a相对的第2面80b与凹部形成用第2治具92相对的方式来设置线圈线材80。此外，第1面80a的宽度和第2面80b的宽度与图3所示的导线50的厚度tb实质上相等。第3面80c的宽度和第4面80d的宽度与图3所示的导线50的宽度wb实质上相等。凹部形成用第1治具91和凹部形成用第2治具92被配置为相互被定位而夹持线圈线材80。
[0061]
使压板93抵接于线圈线材80的第3面80c和第4面80d，夹持线圈线材80并进行固定。在该状态下，使凹部形成用第1治具91抵接于线圈线材80的第1面80a并对该第1面80a进行按压，使凹部形成用第2治具92抵接于第2面80b并对该第2面80b进行按压。如图7b所示，在凹部形成用第1治具91设有第1突起91a。在凹部形成用第2治具92设有第2突起92a和第3突起92b。通过利用凹部形成用第1治具91和凹部形成用第2治具92来夹持并按压线圈线材80，从而在线圈线材80的第1面80a上与第1突起91a的形状相对应地形成朝向第2面80b的第1凹部81。在第2面80b上与第2突起92a的形状相对应地形成朝向第1面80a的第2凹部82以及与第3突起92b的形状相对应地形成朝向第1面80a的第3凹部83(凹部形成工序)。
[0062]
从与第4面80d正交的方向观察，第2凹部82和第3凹部83隔着第1凹部81而形成于该第1凹部81的两侧。另外，通过同时形成第1凹部81、第2凹部82、第3凹部83，从而线圈线材80的位于第2凹部82与第3凹部83之间的第1面80a侧抬起，形成第1凸部84。如图7c所示，通过利用压板93夹持线圈线材80的第1面80a侧，从而线圈线材80变形并在第2面80b侧鼓起。换言之，线圈线材80中的被压板93夹持的部分也就是形成有第1凹部81、第2凹部82、第3凹部83的部分在第2面80b侧被增厚。
[0063]
另外，若形成第1凹部81、第2凹部82、第3凹部83，则使压板93、凹部形成用第1治具91以及凹部形成用第2治具92远离线圈线材80，将线圈线材80沿其长度方向送入预定的距离，并再次执行凹部形成工序。通过反复进行这样的工序，能够沿着线圈线材80的长度方向隔开预定间隔地形成多个第1凹部81、第2凹部82、第3凹部83以及第1凸部84。
[0064]
如图7d所示，使线圈线材80的第1面80a与安装于凸极30的绝缘体60的表面抵接，使引导件94与第2面80b的第3凹部83的附近抵接，从而夹入线圈线材80并进行固定。此时，设为使凸极30、引导件94不对第1凹部81、第2凹部82、第3凹部83以及第1凸部84施加作用。在该状态下，使弯曲加工用治具95与第2面80b的第2凹部82的附近抵接，对线圈线材80进行按压，将线圈线材80卷绕于绝缘体60的表面(卷绕工序)。此时，设为将绝缘体60的角部收纳于第1凹部81。通过将线圈线材80卷绕于绝缘体60的表面，能够在绝缘体60的角部将线圈线材80拉长而形成前述的角部43。具体而言，第1凹部81变形而成为图2～图5所示的凹陷部
47，第2凹部82和第3凹部83分别变形而成为图2～图5所示的第1弯曲部44和第3弯曲部46。另外，第1凸部84变形而成为第2弯曲部45。另外，不与绝缘体60的角部抵接的部分成为前述的直线部42。另外，对于线圈线材80中的在凹部形成工序中被压板93夹入的部分而言，换言之，对于形成有第1凹部81、第2凹部82、第3凹部83的预定部分而言，其在卷绕工序中被向第2面80b侧拉长。由此，在卷绕工序结束时刻，在线圈40的k匝中，第1面80a侧的厚度和第2面80b侧的厚度也就是图6所示的内周侧的厚度t
bi
和外周侧的厚度t
bo
实质上相等。
[0065]
另外，若形成第1弯曲部44、第2弯曲部45、第3弯曲部46以及凹陷部47，则使引导件94和弯曲加工用治具95远离线圈线材80，将线圈线材80沿其长度方向送入预定的距离，并再次执行卷绕工序。例如，能够通过反复进行四次该工序，从而形成线圈40的k匝的第1角部43a、第2角部43b、第3角部43c、第4角部43d。通过进一步反复进行一系列的工序，能够最终形成呈螺旋状地卷绕并堆叠n匝而成的线圈40。
[0066]
另外，如图7e所示，也可以设为通过将凹部形成用第1治具91、凹部形成用第2治具92、压板93、引导件94以及弯曲加工用治具95沿着线圈线材80的长度方向配置于预定的位置，将线圈线材80沿着长度方向连续地送入，并且反复执行前述的凹部形成工序和卷绕工序，从而形成线圈40。
[0067]
此外，虽未图示，但在将一个线圈40卷绕于一个凸极30时，每次都将线圈40自线圈线材80切分开。不过，对于后将线圈40安装于凸极30的情况而言，也可以设为在一根线圈线材80形成多个线圈40之后，单独地或者以多个线圈40为一个单位来进行分割。此外，在该情况下，线圈线材80被卷绕于与凸极30的形状相对应的剖面为矩形形状的其他构件，并在卷绕工序结束后自其他构件取下。
[0068]
此外，在以下的说明中，存在将凸极30或者安装有绝缘体60的凸极30以及前述的其他构件统称为“被卷绕构件”的情况。
[0069]
[效果等]
[0070]
如以上已说明的那样，本实施方式的线圈40通过将剖面实质上为矩形形状的导线50呈螺旋状地卷绕并沿径向(第1方向)堆叠n匝而成。线圈40的k匝至少具有直线部42以及自直线部42的端部延伸的角部43。
[0071]
在角部43的外周面至少形成有向内周侧弯曲的第1弯曲部44、向外周侧弯曲的第2弯曲部45以及隔着第2弯曲部45在与第1弯曲部44相反的一侧向内周侧弯曲的第3弯曲部46。第1弯曲部44的曲率c1、第2弯曲部45的曲率c2以及第3弯曲部46的曲率c3互不相同。
[0072]
通过这样地构成线圈40，从而在将线圈40卷绕于剖面实质上为矩形形状的被卷绕构件时，施加于角部43的外周侧的应力被第1弯曲部44、第2弯曲部45、第3弯曲部46分散。因此，能够抑制导线50的损伤。
[0073]
存在卷绕有线圈40的定子10的凸极30形成为剖面呈矩形的棱柱状的情况。在沿着凸极30的外周面安装线圈40时，在与该凸极30的角部抵接的部分，应力集中于构成线圈40的导线50，从而存在绝缘覆膜52损伤或无法确保所需的强度的风险。在将绝缘体60安装于凸极30的情况下，由于绝缘体60与凸极30的形状对应地形成为方筒状，因此在其角部也同样存在线圈40的绝缘性下降的风险。
[0074]
根据本实施方式，能够抑制局部的应力集中于绝缘覆膜52而导致绝缘覆膜52的强度下降的情况。由此，能够确保线圈40的绝缘性。
[0075]
另外，在第1弯曲部44、第2弯曲部45、第3弯曲部46中，各自的曲率c1、c2、c3互不相同。因此，在第1弯曲部44、第2弯曲部45、第3弯曲部46中，施加应力的程度各不相同。因此，能够进一步提高应力的分散效果。另外，对剖面实质上为矩形形状的所谓的扁平线的导线50进行卷绕来构成线圈40。因此，在将线圈40安装于定子10的凸极30的情况下，能够在槽内提高槽满率。
[0076]
此外，也可以设为在第1弯曲部44、第2弯曲部45、第3弯曲部46中的至少两者中曲率互不相同。即使这样设置，也能够在第1弯曲部44、第2弯曲部45、第3弯曲部46分散应力，从而抑制导线50的损伤，并且能够抑制绝缘覆膜52的强度下降，进而抑制线圈40的绝缘性下降。
[0077]
在线圈40的第2弯曲部45的内周面形成有朝向外周侧的凹陷部47。
[0078]
通过这样构地成线圈40，在将线圈40卷绕于被卷绕构件时，将被卷绕构件的角部收纳于凹陷部47。由此，例如能够抑制线圈40的导线50抵接于凸极30的角部而导致导线50损伤。另外能够抑制局部的应力集中于绝缘覆膜52而导致绝缘覆膜52的强度下降进而导致线圈40的绝缘性下降这样的情况。另外，能够沿着具有角部的凸极30或被安装于凸极30的绝缘体60的外周面来对绕组进行卷绕。因此，能够实现线圈40的小型化。
[0079]
优选的是，第2弯曲部45与凹陷部47之间的线宽wc为直线部42的线宽wb的90％以上。
[0080]
通过这样地构成线圈40，能够抑制线圈40的电阻局部地上升的情况。因此，能够抑制电流流过线圈40时的发热。由此，例如，能够抑制在驱动电动机100时因在线圈40流动的电流引起的损耗，从而提高电动机100的效率。
[0081]
另外，在线圈40的角部43，k匝的径向上的厚度在外周侧和内周侧实质上相等。即，如图6所示，内周侧的厚度t
bi
和外周侧的厚度t
bo
实质上相等。
[0082]
通过这样地构成线圈40，在将线圈40安装于定子10的凸极30的情况下，能够提高槽内的槽满率，进而提高电动机100的效率。
[0083]
另外，优选的是，导线50具有呈螺旋状地被卷绕的金属线51以及包覆金属线51的绝缘覆膜52。
[0084]
本实施方式的线圈的制造方法至少具有：线材准备工序，准备具有第1面80a以及与第1面80a相对的第2面80b的线圈线材80(导线50)；凹部形成工序，在线圈线材80的第1面80a，沿着线圈线材80的长度方向隔开预定间隔地形成朝向第2面80b的第1凹部81，并且在第2面80b的与第1凹部81相对的位置的两侧分别形成朝向第1面80a的第2凹部82和第3凹部83；以及卷绕工序，使线圈线材80的第1面80a抵接于剖面为矩形形状的被卷绕构件的表面，以将被卷绕构件的各个角部收纳于第1凹部81的方式将线圈线材80卷绕于被卷绕构件。
[0085]
根据该制造方法，能够简便地在线圈40形成前述的第1弯曲部44、第2弯曲部45、第3弯曲部46以及凹陷部47。
[0086]
本实施方式的定子10是电动机100的定子10，其至少具有：环状的磁轭20；多个凸极30，其与磁轭20的内周连接；以及线圈40，其分别安装于多个凸极30。
[0087]
通过这样构成定子10，能够抑制凸极30与线圈40之间的绝缘性下降的情况。另外，能够提高槽内的槽满率，进而提高电动机100的效率。
[0088]
在分别形成于第1角部43a、第2角部43b、第3角部43c、第4角部43d的第2弯曲部45
的内周面，形成有朝向外周面的凹陷部47。凸极30的四个角部分别被收纳于在第1角部43a、第2角部43b、第3角部43c、第4角部43d形成的凹陷部47。
[0089]
通过这样地构成定子10，能够抑制线圈40的导线50损伤的情况。另外能够抑制这样的情况：在凸极30的角部局部的应力集中于线圈40的绝缘覆膜52，而导致凸极30与线圈40之间的绝缘性下降。另外，能够沿着凸极30或安装于凸极30的绝缘体60的外周面来对绕组进行卷绕。因此，能够实现线圈40的小型化，进而实现电动机100的小型化。
[0090]
本实施方式的电动机100至少具有定子10、以及在径向内侧与定子10隔开预定间隔地配置的转子70。
[0091]
根据本实施方式，能够抑制线圈40的导线50损伤的情况。并且，能够抑制凸极30与线圈40之间的绝缘性下降的情况。由此，能够保证电动机100的可靠性。另外，能够提高槽内的槽满率，进而提高电动机100的效率。
[0092]
＜变形例1＞
[0093]
图8a和图8b是变形例1的线圈线材的剖面示意图。图8a示出了相当于线圈的直线部的部分的剖面。图8b示出了相当于角部的部分的剖面。此外，在图8中，对与实施方式1同样的部位标注相同的附图标记，并且省略详细的说明。图8a和图8b示出了实施方式1所示的线材准备工序结束时刻的剖面。因此，也可以说图8b示出了形成第1凹部～第3凹部的预定部分的剖面。
[0094]
如图8a所示，相当于线圈40的直线部42的部分的剖面与图3所示的剖面同样。另一方面，如图8b所示，在形成第1凹部81、第2凹部82、第3凹部83的预定部分中，第1面80a侧的厚度tc比第2面80b侧的厚度tb薄。
[0095]
在实施方式1中，设为通过利用压板93夹入线圈线材80，从而使形成第1凹部81、第2凹部82、第3凹部83的预定部分在第2面80b侧增厚。由此，在对线圈线材80进行卷绕时，线圈40的角部43处的厚度在内周侧和外周侧实质上相等。
[0096]
但是，因线圈线材80的厚度或硬度不同而存在这样的情况：即使利用压板93进行夹入，也不会使线圈线材80充分地变形，无法在第2面80b侧增厚。在这样的情况下，在卷绕工序结束时刻，在线圈40的角部43，内周侧比外周侧薄，有时难以充分地提高线圈40的槽满率。
[0097]
另一方面，根据本变形例，通过在线圈线材80的局部也就是形成有第1凹部81、第2凹部82、第3凹部83的预定部分，预先对相当于线圈40的内周面的第1面80a侧进行壁厚减薄，从而在卷绕工序中，将该部分的第2面80b侧拉长。最终能够在线圈40的角部43，使第1面80a侧的厚度和第2面80b侧的厚度也就是内周侧的厚度t
bi
和外周侧的厚度t
bo
实质上相等。由此，在将线圈40安装于定子10的凸极30的情况下，能够提高槽内的槽满率，进而提高电动机100的效率。
[0098]
此外，图8a和图8b所示的线圈线材80能够通过如下方式来容易地获得：在对金属材料进行拉长而形成金属线51的工序中，使用预定的治具对金属线51进行成形。除此以外，也能够对导线50中的形成有第1凹部81、第2凹部82、第3凹部83的预定部分的第1面80a侧进行冲压加工或切削加工而使其变薄。
[0099]
＜变形例2＞
[0100]
图9是变形例2的线圈的制造工序的说明图。此外，在图9中，对与实施方式1同样的
部位标注相同的附图标记，并且省略详细的说明。
[0101]
当在线圈线材80形成相当于凹陷部47的第1凹部81时，在将第1凹部81形成为相对于线圈线材80的宽度方向上的轴线换言之为与线圈线材80的长度方向实质上正交且通过第1凹部81的底部的轴线aa呈对称的情况下，在卷绕工序中，将线圈线材80在第1凹部81的附近拉长。由此，存在最终形成的凹陷部47成为非对称形状的情况。在这样的情况下，需要使第1凹部81和包括凸极30在内的被卷绕构件的间隙具有余量，以使凸极30的角部和凹陷部47不会强力地抵接。
[0102]
但是，由此例如存在如下情况：在角部43，第2弯曲部45与凹陷部47之间的线宽wc变窄，线圈40的电阻变大。
[0103]
另一方面，在本变形例中，设为在凹部形成工序中，通过将第1凹部81形成为相对于线圈线材80的宽度方向上的轴线aa呈非对称，从而在卷绕工序的结束时刻，第1凹部81和被卷绕构件的于角部处的间隙变小。
[0104]
根据本变形例，能够使与第1凹部81对应的线圈40的凹陷部47的尺寸变小。因此能够抑制这样的情况：在线圈40的角部43，前述的线宽wc减小，而导致线圈40的电阻局部地上升。由此，能够抑制在驱动电动机100时因在线圈40流动的电流引起的损耗，从而提高电动机100的效率。另外，能够使凹陷部47的尺寸变小。因此，能够谋求线圈40的小型化。
[0105]
＜变形例3＞
[0106]
图10是变形例3的线圈线材的俯视图。具体而言，图10表示凹部形成工序结束时刻的线圈线材。此外，在图10中，对与实施方式1同样的部位标注相同的附图标记，并且省略详细的说明。
[0107]
如实施方式1所示，在凹部形成工序中，形成第1凹部81、第2凹部82、第3凹部83以及第1凸部84。第2凹部82的底部和第3凹部83的底部之间的距离a、以及第3凹部83的底部和第1凸部84的顶部之间的沿着线圈线材80的线宽方向的距离b对应于将线圈线材80(导线50)卷绕而成的线圈40的角部43的尺寸。
[0108]
另一方面，若线圈线材80的线宽加长，则也需要分别改变距离a、b，以使最终形成的线圈40的第1弯曲部44、第2弯曲部45、第3弯曲部46处的应力分散效果不会下降。具体而言，如图10所示，若线圈线材的线宽变为两倍，则以距离a、b也分别变为约两倍的方式来形成第1凹部81、第2凹部82、第3凹部83以及第1凸部84。不过，也可以使距离a、b不与线圈线材80的线宽成正比地变化。只要以距离a和距离b根据线圈线材80的线宽加长的情况而分别变长的方式来形成第1凹部81、第2凹部82、第3凹部83以及第1凸部84即可。
[0109]
(实施方式2)
[0110]
图11a是实施方式2的电动机的剖面示意图。图11b是图11a的xib-xib线处的剖面示意图。如图11a、图11b所示，电动机300具有框架110、端板120、轴承210、220、转子130、定子190以及电刷180。此外，与实施方式1同样地，将电动机300的半径方向称为“径向”，将外周方向称为“周向”，将轴140的延伸方向称为“轴向”。在径向上，将电动机300的中心侧称为径向内侧，将外周侧称为径向外侧。
[0111]
框架110是在上部具有开口的有底半筒状的金属构件。端板120是对树脂材料进行成形而成的板状构件。端板120具有实质上呈圆板状的基部121、设于基部121的中心的贯通孔122、形成于基部121的内侧面的电刷保持部123、以及形成于基部121的外侧面的轴承保
持部124。
[0112]
端板120配置于框架110，以覆盖该框架110的开口。在由框架110和端板120划分成的空间收纳有转子130。另外，轴140贯穿端板120的贯通孔122并自端板120向框架110的外侧突出，其被轴承210、220支承为旋转自如。
[0113]
转子130具有轴140、电枢150、换向器160以及绝缘体170。电枢150具有电枢芯151、多个凸极152以及电枢绕组(线圈)153。通过向设于电枢芯151的轴心的贯通孔(未图示)压入轴140，来将电枢150安装固定于轴140的外周面。
[0114]
在电枢芯151，在周向上隔开预定间隔地配置有向径向外侧突出的多个凸极152。在多个凸极152分别隔着由绝缘性树脂构成的绝缘体170而安装有电枢绕组153。在换向器160连接有自电枢芯151引出的电枢绕组153(未图示)。电枢芯151和凸极152通过对层叠起来的多个电磁钢板进行冲裁加工而形成。电枢芯151和凸极152构成了在电枢绕组153产生的磁通通过的磁路。轴140设于转子130的轴心。轴140贯通电枢芯151的中心和换向器160的中心而连结于电枢芯151和换向器160。
[0115]
虽未图示，但凸极152的轴向剖面实质上为矩形形状。安装于凸极152的绝缘体170也与凸极152的外形对应地形成为方筒状。
[0116]
安装于各凸极152的电枢绕组153具有与图2～图6所示的线圈40同样的形状。即，电枢绕组153是通过将剖面实质上为矩形形状的导线50呈螺旋状地卷绕并沿径向(第1方向)堆叠n匝而成的线圈40。线圈40的k匝至少具有直线部42以及自直线部42的端部延伸的角部43。
[0117]
在角部43的外周面形成有向内周侧弯曲的第1弯曲部44、向外周侧弯曲的第2弯曲部45、以及隔着第2弯曲部45在与第1弯曲部44相反的一侧向内周侧弯曲的第3弯曲部46。在第1弯曲部44、第2弯曲部45、第3弯曲部46中的至少两者中曲率互不相同。
[0118]
另外，于在第1角部43a、第2角部43b、第3角部43c、第4角部43d的各角部形成的第2弯曲部45的内周面，形成有朝向外周面的凹陷部47。凸极152的4个角部被分别收纳于在第1角部43a、第2角部43b、第3角部43c、第4角部43d形成的凹陷部47。
[0119]
换向器160沿着轴向与电枢150隔开预定间隔地被安装固定于轴140的外周面。
[0120]
定子190包括框架110以及在周向上以预定间隔配置于框架110的内周面的多个永久磁体191。在周向上相邻的永久磁体191被配置为极性互不相同。框架110也作为与永久磁体191构成磁路的磁轭而发挥功能。
[0121]
电刷180通过在石墨等炭刷材料中含有固体润滑剂而构成。电刷180被保持于在端板120的内侧面设置的电刷保持部123内。电刷180被电刷弹簧(未图示)向换向器160按压。
[0122]
对如以上那样构成的电动机300的动作进行说明。
[0123]
经由自设于端板120的电线引出口(未图示)引出的电线(未图示)而从外部向电动机300供给电力。由此，电枢电流经由电刷180和换向器160而向电枢绕组153流动。在由定子190的永久磁体191产生的磁场、以及由流过电枢绕组153的电枢电流产生的磁场之间产生相互作用，从而在转子130产生转矩。轴140被轴承210、220支承，转子130绕着通过轴140的轴心且沿轴向延伸的轴线旋转。根据轴140的旋转，电刷180和换向器160周期性地反复进行接触和分离，与该周期对应地改变流过电枢绕组153的电枢电流的方向。由此成为轴140能够沿着顺时针方向或逆时针方向连续地旋转。
[0124]
如以上已说明的那样，本实施方式的转子130是电动机300的转子130，其至少具有：轴140，其设置为能够绕预定的轴线旋转；多个凸极152，其设于轴140的外周侧，且沿电动机300的半径方向延伸；以及电枢绕组(线圈)153，其分别安装于多个凸极152。
[0125]
通过这样地构成转子130，能够抑制构成电枢绕组(线圈)153的导线50(参照图3)损伤的情况。另外，能够抑制转子130的凸极152与电枢绕组(线圈)153之间的绝缘性下降的情况。另外，能够提高转子130内的电枢绕组(线圈)153的槽满率，进而提高电动机300的效率。
[0126]
另外，凸极152的4个角部分别被收纳于在电枢绕组(线圈)153的第1角部43a、第2角部43b、第3角部43c、第4角部43d形成的凹陷部47。由此，能够抑制这样的情况：在凸极152的角部局部的应力集中于电枢绕组(线圈)153的绝缘覆膜52，而导致凸极152与电枢绕组(线圈)153之间的绝缘性下降。另外，能够沿着凸极152或安装于凸极152的绝缘体170的外周面来对导线50进行卷绕。因此，能够实现线圈153的小型化，进而实现转子130的小型化。
[0127]
本实施方式的电动机300至少具有：转子130；以及定子190，其在转子130的半径方向外侧与转子130隔开预定间隔地配置。
[0128]
根据本实施方式，能够抑制凸极152与线圈153之间的绝缘性下降的情况，能够保证电动机300的可靠性。另外，能够提高转子130内的线圈153的槽满率，进而提高电动机300的效率。
[0129]
(其他实施方式)
[0130]
也能够对上述若干实施方式中公开的构成要素进行组合而作为新的实施方式。例如也可以设为，在线圈线材80(导线50)形成变形例2所示的第1凹部81之后呈螺旋状地进行卷绕，从而形成实施方式2所示的电枢绕组(线圈)153。
[0131]
此外，线圈40也可以是如实施方式1所示对在表面形成有绝缘覆膜52的金属线51进行卷绕而成的结构以外的结构。例如，线圈40也可以由在对金属线51进行了卷绕之后形成有绝缘覆膜52的导线50构成。另外，线圈40也可以由一边卷绕金属线51一边形成绝缘覆膜52的导线构成。另外，只要是抑制了线圈40所包含的金属线51彼此的短路的状态，就也可以省略绝缘覆膜52而将导线50设为金属线51。在该情况下，通过卷绕金属线51来构成线圈40。
[0132]
也可以是，在实施方式2所示的线圈153中也同样地，由在对金属线51进行了卷绕之后形成有绝缘覆膜52的导线50构成，或由一边卷绕该金属线51一边形成绝缘覆膜52的导线50构成。另外，也可以省略绝缘覆膜52而使导线50为金属线51。
[0133]
也可以使用绝缘纸来代替绝缘体60或绝缘体170。在该情况下，凸极30的角部或凸极152的角部与线圈40或线圈153的距离变近。另外，施加于线圈40或线圈153的来自角部的应力变大。因此，通过将本公开的线圈40或线圈153应用于定子190或转子130，能够抑制构成线圈40和线圈153的导线50损伤的情况。另外，能够可靠地抑制凸极30或凸极152与线圈40或线圈153之间的绝缘性下降的情况。因此，能够保证电动机100或电动机300的可靠性。另外，通过使用绝缘纸，与使用方筒状的绝缘体60或绝缘体170的情况相比，能够增大在定子190和转子130的至少一者设置的槽的容积。因此，能够提高线圈40或线圈153的槽满率，进而提高电动机100或电动机300的效率。
[0134]
图12a是安装有另一线圈的凸极的轴向上的剖面示意图。图12b是安装有又一线圈
的凸极的轴向上的剖面示意图。在实施方式1中，设成了在线圈40的角部43设置第1弯曲部44、第2弯曲部45、第3弯曲部46。但是，如图12a所示，也可以设为省略第3弯曲部46。或者，如图12b所示，也可以设为省略第1弯曲部44。即，在线圈40的角部43，换言之为在第1角部43a、第2角部43b、第3角部43c、第4角部43d的外周面，至少形成有向内周侧弯曲的第1弯曲部44或第3弯曲部46以及向外周侧弯曲的第2弯曲部45，只要第1弯曲部44的曲率c1和第2弯曲部45的曲率c2不同，或者第3弯曲部46的曲率c3和第2弯曲部45的曲率c2不同即可。
[0135]
即使这样设置，也能够在角部43的外周侧，在各弯曲部分散应力，因此，能够起到与实施方式1同样的效果。
[0136]
另外自不必说的是，在实施方式2所示的线圈153中，也通过设为与图12a或图12b所示的结构同样的结构，从而起到与实施方式2同样的效果。
[0137]
另外，第1弯曲部44、第2弯曲部45、第3弯曲部46各自也可以不具有相同的曲率。例如，也可以在第1弯曲部44中形成有多处具有不同曲率的部分。
[0138]
另外，能够应用本公开的线圈40或线圈153的电动机并不限于实施方式1或实施方式2所示的电动机100或电动机300。例如，也可以设为将本公开的线圈应用于外转子型的无刷电动机。在该情况下，在配置于电动机的轴心的定子设有多个凸极，在多个凸极分别安装有本公开的线圈。
[0139]
在该情况下，也能够抑制定子的凸极与线圈之间的绝缘性下降的情况。因此，能够保证电动机的可靠性。另外，能够提高定子中的线圈的槽满率。因此，能够提高电动机的效率。
[0140]
产业上的可利用性
[0141]
本公开的线圈能够提高定子或转子内的槽满率，并且能够确保其绝缘性。因此，例如，在应用于车载用途或产业用途中使用的电动机的方面是有用的。
[0142]
附图标记说明
[0143]
10、定子；20、磁轭；30、凸极；40、线圈；41、引出部；42、直线部；42a、第1直线部；42b、第2直线部；42c、第3直线部；42d、第4直线部；43、角部；43a、第1角部；43b、第2角部；43c、第3角部；43d、第4角部；44、第1弯曲部；45、第2弯曲部；46、第3弯曲部；47、凹陷部；50、导线；50a、第1面；50b、第2面；50c、第3面；50d、第4面；51、金属线；52、绝缘覆膜；60、绝缘体；70、转子；71、轴；72、转子芯；73、永久磁体；80、线圈线材(导线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、压板；94、引导件；95、弯曲加工用治具；100、电动机；110、框架；120、端板；130、转子；140、轴；150、电枢；151、电枢芯；152、凸极；153、电枢绕组(线圈)；160、换向器；170、绝缘体；180、电刷；190、定子；191、永久磁体；210、220、轴承；300、电动机。