JP2009095193A - モータの固定子、及びコイル製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルエンド部を短縮可能なモータの固定子及びコイル製造方法の提供。
【解決手段】鋼板を積層して形成されるステータコア１１と、ステータコア１１に配置されるコイル１２と、を備えるモータの固定子１０において、塑性加工により略コの字状に形成された第１コの字形導体１２１乃至第１１コの字形導体１３１が複数重ねられ、コイル１２の一部を形成する第１上面側挿入導体１２ａ及び第２上側挿入導体１２ｃと、コイル１２の一部を形成する第１下面側挿入導体１２ｂ及び第２下側挿入導体１２ｄと、をなし、ステータコア１１に形成されたスロット１１ａの内部で、第１上面側挿入導体１２ａと第１下面側挿入導体１２ｂの端面同士が、又第２上側挿入導体１２ｃと第２下側挿入導体１２ｄの端面同士が接合されてコイル形状をなし、ステータコア１１に配置する。
【選択図】図６

Description

本発明は、固定子に用いるコイルを形成するための技術であり、詳しくは導体をスロット内で抵抗溶接することでコイルを形成する方法である。

自動車に用いられるモータのうち、特にハイブリット車に用いられる駆動用のモータには大きな電流が流れる。自動車の駆動力として用いるために、大きな力を発生させる必要があるためである。
したがって、モータの固定子に用いられるコイルに大きな電流が流れることになり、コイルの抵抗が高いと大量の熱を発生してしまい問題となる。
電流を流して熱に変わることで電力をロスしてしまう他、発熱した自らの熱によって周囲をモールドする樹脂や、近接して用いられる基板等の寿命を短くしてしまう虞があるからである。

したがって、コイルの抵抗を下げ、発熱を抑える必要がある。
近年では、モータへの要求が高まり、小型化及び高出力化が求められるため、この制約は更に大きくなっている。
このため、巻き線でコイルを形成するのではなく、平角線を巻回する方法や平角線を端部で溶接するような方法が模索されている。

特許文献１には、回転電機の回転子の製造方法に関する技術が開示されている。回転子に用いられる略コの字形のコイル導体を接合する際に、接合部を外側に折り曲げ、溶接トーチを用いて溶接することで接合し、その際に冷却治具を用いて周囲を冷却している。
特許文献２には、溶接位置決め治具及びコイル形成方法に関する技術が開示されている。導体セグメントと呼ばれるＵ字型に曲げられた平角部材の端部を捻って、端部を溶接することでセグメントコイルと呼ばれるコイルを形成する方法であり、アーク溶接などを用いて端部を溶接している。

特許文献３には、セグメントコイルの溶接方法及びアース治具に関する技術が開示されている。Ｕ字型の導体セグメントをステータコアに挿入した後、端部を捻り、反リード側、つまり導体セグメントのＵ字側にアース治具のプローブを接触させて、アーク溶接を行うことで、コイルを形成する方法である。

特開平８−３３１８１３号公報 特開２００３−１３４７５４号公報 特開２００４−３２８８６１号公報

しかしながら、特許文献１乃至特許文献３に開示される技術を用いてコイルを形成する場合には、以下のような課題があると考えられる。
特許文献１乃至特許文献３に開示される技術では、いずれも溶接によってコイルを形成している。したがって、溶接シロをコイルエンド部に設ける必要があり、必然的にコイルエンドが大きくなってしまう。
モータは更なる小型化が求められており、コイルエンド部分の短縮も課題の一つである。溶接を用いる場合には、導体同士を溶かして接合する関係上どうしても溶接シロが必要であり、コイルエンド部が大きくなる。
また、特許文献２及び特許文献３に記載されるように、平角導体をＵ字形に曲げてセグメントコイルを形成すると、平角導体の幅分だけは最小曲げ半径を要求されるため、反リード側のコイルエンド部も大きくなる傾向にある。

そこで、本発明はこのような課題を解決するために、コイルエンド部を短縮可能なモータの固定子及びコイル製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明によるモータの固定子は以下のような特徴を有する。
（１）鋼板を積層して形成されるステータコアと、前記ステータコアに配置されるコイルと、を備えるモータの固定子において、
塑性加工により略コの字状に形成された導体が複数重ねられ、前記コイルの一部を形成する第１導体と、前記コイルの一部を形成する第２導体と、をなし、前記ステータコアに形成されたスロット部の内部で、前記第１導体と前記第２導体の端面同士が接合されてコイル形状をなし、前記ステータコアに配置されていることを特徴とする。

（２）（１）に記載のモータの固定子において、
前記ステータコアに形成された前記スロット部に、セラミックス製の絶縁スリーブが挿入され、前記絶縁スリーブの内部に、前記第１導体と前記第２導体とが挿入され、端面同士が接合されたことを特徴とする。

（３）（１）又は（２）に記載のモータの固定子において、
前記第１導体と前記第２導体とを加圧し、電流を流すことで、前記第１導体と前記第２導体とをアプセット溶接することを特徴とする。

（４）（２）又は（３）に記載されるモータの固定子において、
前記ステータコアに挿入された際に外周側になる前記絶縁スリーブの端部が、半円状に形成され、前記絶縁スリーブに挿入される前記第１導体と前記第２導体も対応して半円状に形成されていることを特徴とする。

（５）（１）乃至（４）のいずれか１つに記載されるモータの固定子において、
前記第１導体の端面と、前記第２導体の端面とが、階段状に形成されていることを特徴とする。

また、前記目的を達成するために、本発明によるコイル製造方法は以下のような特徴を有する。
（６）鋼板を積層して形成されるステータコアに、コイルの一部を形成する導体を差し込み、前記導体を接合することでコイル形状を形成するコイル製造方法において、
前記導体は、塑性加工により略コの字状に形成され、複数の前記導体を重ね合わせ、前記ステータコアの一方の面から挿入する第１導体と、複数の前記導体を重ね合わせ、前記ステータコアの他方の面から挿入する第２導体と、が形成され、前記ステータコアに形成されるスロット部へ、前記第１導体を前記ステータコアの一方の面側から挿入し、前記第２導体を前記ステータコアの他方の面側から挿入し、前記ステータコアに挿入された前記第１導体の端面と前記第２導体の端面とを当接させ、接合することで前記コイル形状を形成することを特徴とする。

（７）（６）に記載のコイル製造方法において、
前記第１導体と前記第２導体に加圧し、電流を流すことで、前記第１導体と前記第２導体とをアプセット溶接することを特徴とする。

（８）（６）又は（７）に記載のコイル製造方法において、
前記ステータコアに形成される前記スロット部へ、セラミックス製の絶縁スリーブが挿入され、前記絶縁スリーブの内部に、前記第１導体と前記第２導体とが挿入され、端面同士が接合されたことを特徴とする。

このような特徴を有する本発明によるモータの固定子により、以下のような作用、効果が得られる。
まず、（１）に記載される発明は、鋼板を積層して形成されるステータコアと、ステータコアに配置されるコイルと、を備えるモータの固定子において、塑性加工により略コの字状に形成された導体が複数重ねられ、コイルの一部を形成する第１導体と、コイルの一部を形成する第２導体と、をなし、ステータコアに形成されたスロット部の内部で、第１導体と第２導体の端面同士が接合されてコイル形状をなし、ステータコアに配置されものである。
第１導体と第２導体はコイルエンドに接合部分を持たず、ステータコアの内部で接合されることで、固定子のコイルエンド部に溶接シロなどを設ける必要がなくなる。
また、第１導体と第２導体を塑性加工によって成形することで、コイルエンドの形状を最適化することが可能である。したがって、コイルエンド部を短縮してコイルを形成することが可能となる。

例えば、特許文献２及び特許文献３のように、Ｕ字型に曲げた平角導体をコイルエンドで溶接する場合には、課題で説明した通り、溶接側に溶接シロを設ける必要があり、反対側には導体の最小曲げＲを確保するための空間が必要となる。しかし、第１導体と第２導体を略コの字状に塑性加工し、ステータコアの内部で接合する構成とすることで、コイルエンド部に露出する第１導体及び第２導体は任意の形状で良いことになる。つまり、コイルエンドが最短になるように最適化することが可能となる。
したがって、コイルエンド部を短縮可能なモータの固定子を提供することが可能となり、モータの小型化に貢献する。

また（２）に記載の発明は、（１）に記載のモータの固定子において、ステータコアに形成されたスロット部に、セラミックス製の絶縁スリーブが挿入され、絶縁スリーブの内部に、第１導体と第２導体とが挿入され、端面同士が接合されるものである。
第１導体と第２導体の端部を抵抗溶接するため、溶接時にはかなりの温度になると考えられる。したがって樹脂系の絶縁材料を用いた場合には、絶縁部分が溶融して絶縁が確保できなくなる虞がある。つまり、ステータコアとコイルとの絶縁を確保するためには、耐熱性の高い絶縁材料を用いる必要がある。
したがって、セラミックス製の絶縁スリーブを用い、その内部で第１導体と第２導体を差し込む構成としている。
セラミックス製の絶縁スリーブは絶縁性及び耐熱性を備えており、抵抗溶接する際に発生する熱にも耐えられる。このため、絶縁が確実にされ、コイル製造時における不良の低減が見込める。

また、（３）に記載される発明は、（１）又は（２）に記載のモータの固定子において、第１導体と第２導体とを加圧し、電流を流すことで、第１導体と第２導体とをアプセット溶接するので、溶接部分の機械的強度が得られる。
アプセット溶接は抵抗溶接の一種であり、加圧しながら電流を流すことで、当接部分に熱が発生して第１導体と第２導体を接合することが可能である。第１導体と第２導体の端部は断面積が比較的小さく、かつ機械的強度が得られるので、加圧しながら通電して溶接するアプセット溶接が適している。

また、（４）に記載される発明は、（２）又は（３）に記載されるモータの固定子において、ステータコアに挿入された際に外周側になる絶縁スリーブの端部が、半円状に形成され、絶縁スリーブに挿入される第１導体と第２導体も対応して半円状に形成されるものである。
ステータコアを構成する積層された鋼板には、固定子としてコイルに電流を供給した際に渦電流が発生する。また、プレス等で鋼板を打ち抜く関係上、ステータコアのスロット部の形状は、ステータコアの外周側が半円状になっている方が都合がよい。このため、スロット部に挿入される絶縁スリーブの形状も、これに対応して半円状に形成されるほうが都合がよい。
そして、第１導体及び第２導体の対応する外周部分も半円形状に形成されることで、固定子の占積率を向上させることが可能となる。

また（５）に記載の発明は、（１）乃至（４）のいずれか１つに記載されるモータの固定子において、第１導体の端面と、第２導体の端面とが、階段状に形成されているので、接合部が適切に接合されているかどうかを確認することが容易になる。
第１導体及び第２導体の端部は、ステータコアの内部で当接し、接合されることになる。そこで、例えばＸ線などで透過して接合部分を確認する方法が考えられるが、導体の太さが細いために、具体的に欠陥が見えたとしてもどの部分が欠陥であるかは判別が付きにくい。
しかし、第１導体と第２導体の端面が階段状に形成されていることで、この欠陥が高さで判別しやすくなる。接合不良の位置が特定しやすくなれば、その原因の究明にも寄与することが可能となる。

また、このような特徴を有する本発明によるコイル製造方法により、以下のような作用、効果が得られる。
上述の（６）に記載される発明は、鋼板を積層して形成されるステータコアに、コイルの一部を形成する導体を差し込み、導体を接合することでコイル形状を形成するコイル製造方法において、導体は、塑性加工により略コの字状に形成され、複数の導体を重ね合わせ、ステータコアの一方の面から挿入する第１導体と、複数の導体を重ね合わせ、ステータコアの他方の面から挿入する第２導体と、が形成され、ステータコアに形成されるスロット部へ、第１導体をステータコアの一方の面側から挿入し、第２導体をステータコアの他方の面側から挿入し、ステータコアに挿入された第１導体の端面と第２導体の端面とを当接させ、接合することでコイル形状を形成するものである。
したがって、第１導体と第２導体の接続部分が絶縁スリーブ内に収められ、固定子のコイルエンドを短くでき、コンパクトな固定子を提供することが可能となる。

また（７）に記載される発明は、（６）に記載のコイル製造方法において、第１導体と第２導体に加圧し、電流を流すことで、第１導体と第２導体とをアプセット溶接するので、第１導体と第２導体の溶接部分における機械的強度が得られやすい。

また（８）に記載される発明は、（６）又は（７）に記載のコイル製造方法において、ステータコアに形成されるスロット部へ、セラミックス製の絶縁スリーブが挿入され、絶縁スリーブの内部に、第１導体と第２導体とが挿入され、端面同士が接合されるので、接合の際の熱によって第１導体と第２導体の絶縁が不良となる虞が低減される。

次に、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
（第１実施形態）
図１に、第１実施形態の固定子１０の斜視図を示す。
図１に示される固定子１０は、ハイブリット車に車載されるモータに用いるものであり、ステータコア１１に、第１上面側挿入導体１２ａ及び第１下面側挿入導体１２ｂが挿入されている。第１上面側挿入導体１２ａの上面には各相の端子１５が取り付けられている。
ステータコア１１は、電磁鋼板を積層したものであり、円筒形状で内周側にスロット１１ａと呼ばれる溝とティース１１ｂと呼ばれる突起が交互に形成されている。
第１上面側挿入導体１２ａ及び第１下面側挿入導体１２ｂは、複数の導体を重ねたものである。

図２に、第１上面側挿入導体１２ａの分解図を示す。
第１上面側挿入導体１２ａは、複数の塑性加工された導体から構成される。便宜的にステータコア１１の内側に配置されるものを第１コの字形導体１２１、それから順に第２コの字形導体１２２、第３コの字形導体１２３、第４コの字形導体１２４、第５コの字形導体１２５、第６コの字形導体１２６、第７コの字形導体１２７、第８コの字形導体１２８、第９コの字形導体１２９、第１０コの字形導体１３０、第１１コの字形導体１３１とする。なお、各相を形成するために、端子１５を接続する部分が必要となるため、第１コの字形導体１２１乃至第１１コの字形導体１３１の他に、コの字形状でない渡り線導体１２０及び接続導体１３２が用意される。

第１コの字形導体１２１乃至第１１コの字形導体１３１、及び渡り線導体１２０、及び接続導体１３２は、銅又はアルミニウム製の導体であり、それぞれが冷間鍛造されている。
第１コの字形導体１２１乃至第１１コの字形導体１３１は、固定子１０に組み付けられる際に絶縁スリーブ１３の内部に挿入される挿入部１２ａａと、コイルエンド部１２ａｂ、段差部１２ａｃの３つの箇所で構成される。
渡り線導体１２０は、挿入部１２ａａと段差部１２ａｃと渡り部を備えている。また、接続導体１３２は、挿入部１２ａａと段差部１２ａｃと接続部を備えている。
ここで、例えば第１コの字形導体１２１の挿入部１２ａａは、絶縁スリーブ１３に挿入される際に、一方の挿入部１２ａａは絶縁スリーブ１３の一番目の貫通孔１３ａに挿入され、他方の挿入部１２ａａは二番目の貫通孔１３ａに挿入されることになる。すなわち、コイルエンド部１２ａｂは異なる貫通孔１３ａに跨って接続されることになる。

以降単に挿入部１２ａａ、或いは段差部１２ａｃと称するときは、便宜上、第１コの字形導体１２１乃至第１１コの字形導体１３１と、渡り線導体１２０及び接続導体１３２に備えられる部分の全て或いはいずれかを指す。
また、単にコイルエンド部１２ａｂと称するときは、便宜上、第１コの字形導体１２１乃至第１１コの字形導体１３１に備えられる部分の全て或いはいずれかを指す。

絶縁スリーブ１３に挿入される挿入部１２ａａは、ステータコア１１の内側に配置されるものは、ステータコア１１の径方向の幅が広く形成されている。そして、ステータコア１１の内周部から外周部にいくに従い、挿入部１２ａａはステータコア１１の径方向の幅が徐々に狭くなるように形成されている。
挿入部１２ａａは、ステータコア１１の周方向の幅が狭く形成されている。そして、ステータコア１１の内周部から外周部にいくに従い、挿入部１２ａａはステータコア１１の周方向の幅が徐々に広くなるように形成されている。
なお、ステータコア１１の最外周部に挿入される挿入部１２ａａの形状は、ステータコア１１の外周側に凸になるような半円型をしている。

また、コイルエンド部１２ａｂは、隣り合うコイルエンド部１２ａｂと干渉しないように葛折り状に形成されている。また、コイルエンド部１２ａｂは第１上面側挿入導体１２ａとして重ねられる前にアミドイミドなどの絶縁性樹脂をコーティングが施されている。
この絶縁性樹脂のコーティング部分は、段差部１２ａｃまで施されており、挿入部１２ａａにはコーティングが施されていない。
挿入部１２ａａとコイルエンド部１２ａｂの接続部は、第１上面側挿入導体１２ａがステータコア１１に配置された際に、位置決め可能なように段差部１２ａｃが設けられている。
また、第１コの字形導体１２１乃至第１１コの字形導体１３１及び渡り線導体１２０及び接続導体１３２の断面積はいずれも同じになるように設計されている。
そして、挿入部１２ａａの端部である上側端部１２ａｄは、チャンファ（面取り）が形成されている。面取り角度は端面から５°〜２０°程度が望ましい。なお、チャンファ加工はクリッパで切断した切り口のような２面が鋭角に交差する形状で代用することも可能である。

この第１上面側挿入導体１２ａに対応する部品として、図５及び図６に示す第１下面側挿入導体１２ｂ或いは、図示しない第２上側挿入導体１２ｃ及び第２下側挿入導体１２ｄがある。
いずれもコの字形に冷間鍛造で形成された導体を複数重ねたものであり、類似した形状であるため、図示はしないが簡単に説明する。
第１上面側挿入導体１２ａは、コイル１２の形状を形成するために、図５及び図６に示すように第１下面側挿入導体１２ｂと接合される。したがって、挿入部１２ａａに対応する挿入部１２ｂａを備えており、挿入部１２ｂａはそれぞれコイルエンド部１２ａｂに相当する部分で接続されている。
ただし、第１上面側挿入導体１２ａと異なる点は、第１下面側挿入導体１２ｂが第１上面側挿入導体１２ａと接続することでコイル１２の形状を形成するために、ステータコア１１の最内周部に位置する挿入部１２ｂａ同士が接続される点である。

そして、第１上面側挿入導体１２ａ及び第１下面側挿入導体１２ｂは、もう１種類必要となる。右巻きと左巻きのコイルを用意する必要があるためである。外観は図６に示される第１上面側挿入導体１２ａ及び第１下面側挿入導体１２ｂとほぼ同じであるが、コイルエンド部１２ａｂと接続される挿入部１２ａａの対応関係が逆となる、第２上側挿入導体１２ｃ及び第２下側挿入導体１２ｄが用意される。
なお、第１下面側挿入導体１２ｂと第２下側挿入導体１２ｄは同じように第１上面側挿入導体１２ａ及び第１下面側挿入導体１２ｂと接続するため、共通部品として設計することも可能である。
第１上面側挿入導体１２ａ、第１下面側挿入導体１２ｂ、第２上側挿入導体１２ｃ、及び第２下側挿入導体１２ｄを形成するためには、重ねられる導体の数だけ冷間鍛造するための型が必要となる。

図３に、絶縁スリーブ１３の斜視図を示す。
絶縁スリーブ１３は、コージライト又はアルミナなどのセラミックスを用いて形成されている。同一断面の形状なので押出成形等の手法を用いて成形すれば良い。
この絶縁スリーブ１３には、１１箇所に長方形の、１カ所に半円型の貫通孔１３ａが形成されている。この貫通孔１３ａは挿入部１２ａａと同じ断面形状をしており、挿入部１２ａａが挿入される。
したがって、ステータコア１１に挿入されるときにステータコア１１の内周側にくる貫通孔１３ａは、ステータコア１１の径方向に幅広く、周方向に幅狭く形成されている。そして、徐々に外周側に至につれ、ステータコア１１の径方向に幅狭く、周方向に幅広く形成されている。ただし、ステータコア１１の最外周に位置する貫通孔１３ａだけは、同じ位置に配置される挿入部１２ａａの断面と同様に外周側に凸な半円形型をしている。

絶縁スリーブ１３の貫通孔１３ａは隔壁１３ｂに仕切られて形成されており、隔壁１３ｂは、第１上面側挿入導体１２ａ及び第１下面側挿入導体１２ｂが挿入され、固定子１０として通電された際に確実に絶縁可能な厚みに設定されている。
図４に、絶縁スリーブ１３をステータコア１１のスロット１１ａに挿入している様子を表す斜視図を示す。
ステータコア１１に形成されている複数のスロット１１ａは、絶縁スリーブ１３が容易に挿入可能なサイズに設計されている。

次に、コイルの構成について説明する。
図５に、第１上面側挿入導体１２ａと第１下面側挿入導体１２ｂを接続する様子を説明した斜視図を示す。また、図６に、第１上面側挿入導体１２ａと第１下面側挿入導体１２ｂとを接合する様子を説明した斜視図を示す。
第１上面側挿入導体１２ａ及び第１下面側挿入導体１２ｂは、図２に示されるように、第１コの字形導体１２１乃至第１１コの字形導体１３１及び渡り線導体１２０及び接続導体１３２が重ねられたものである。
第１上面側挿入導体１２ａと第１下面側挿入導体１２ｂを接合するためには、第１上面側挿入導体１２ａの端部である上側端部１２ａｄと第１下面側挿入導体１２ｂの端部である下側端部１２ｂｄとを向かい合わせて突き合わせる。
そして、図６のように上側端部１２ａｄと下側端部１２ｂｄを接触させたまま加圧し、電流を流すことで第１上面側挿入導体１２ａと第１下面側挿入導体１２ｂを接合する。

このように導体同士を加圧し、大電流を流して接合することをアプセット溶接という。アプセット溶接は抵抗溶接の一種であり、スローバット溶接あるいはバット溶接などと呼ばれる場合もある。
上側端部１２ａｄと下側端部１２ｂｄを突き合わせて形成される突合せ面１２ｆでは、図６に示すように上側端部１２ａｄと下側端部１２ｂｄに電流を流す際には最も抵抗値が高くなる。したがって、突合せ面１２ｆで発生する接触抵抗及び材料の固有抵抗によって発熱し、突合せ面１２ｆ付近の温度が上昇する。
第１実施形態では、第１上面側挿入導体１２ａ及び第１下面側挿入導体１２ｂに対して５０００Ｖ程度の電圧をかけ、第１上面側挿入導体１２ａ及び第１下面側挿入導体１２ｂが形成する突合せ面１２ｆに向けて５ｋｇ程度の荷重をかけている。
このように、第１上面側挿入導体１２ａと第１下面側挿入導体１２ｂをアプセット溶接して、突合せ面１２ｆで接合することで、１つのコイル１２を形成する。

なお、このコイル１２は固定子１０を形成するためには２種類必要となる。第１上面側挿入導体１２ａ及び第１下面側挿入導体１２ｂで形成されるコイル１２と、第２上側挿入導体１２ｃ及び第２下側挿入導体１２ｄで形成されるコイル１２である。
第１上面側挿入導体１２ａと第１下面側挿入導体１２ｂで形成されたコイル１２は、右巻きであり、第２上側挿入導体１２ｃ及び第２下側挿入導体１２ｄで形成されたコイル１２は左巻きとなる。この２種類のコイルを組み合わせて、固定子１０として機能するような回路を形成することができる。

ところで、第１上面側挿入導体１２ａ乃至第２下側挿入導体１２ｄは、ステータコア１１に直接挿入されるわけではない。ステータコア１１には事前に絶縁スリーブ１３が挿入されており、その絶縁スリーブ１３の貫通孔１３ａに挿入部１２ａａ等を差し込むことになる。
図７に、絶縁スリーブ１３に第１上面側挿入導体１２ａ及び第１下面側挿入導体１２ｂが挿入される様子を説明した斜視図を示す。この図７は図５に対応する図面である。また、図８に、絶縁スリーブ１３に第１上面側挿入導体１２ａ及び第１下面側挿入導体１２ｂが挿入された様子を説明した斜視図を示す。この図８は図６に対応する図面である。
第１上面側挿入導体１２ａ及び第１下面側挿入導体１２ｂは、図７に示すように絶縁スリーブ１３に挿入部１２ａａが挿入され、絶縁スリーブ１３の内部で上側端部１２ａｄ及び下側端部１２ｂｄが当接した状態では、図８に示すような状態となる。
なお、第２上側挿入導体１２ｃ及び第２下側挿入導体１２ｄでも、ほぼ同様の形状となる。

図５乃至図７では、第１上面側挿入導体１２ａ及び第１下面側挿入導体１２ｂが接合される様子を個別に示したが、実際にはステータコア１１に挿入されて接合されることになる。その様子を図９乃至図１２を用いて説明する。
図９は、ステータコア１１に絶縁スリーブ１３を挿入する様子を説明した斜視図を示す。図１０は、上面側挿入ユニット１２Ａを挿入する様子を説明した斜視図を示す。図１１は、下面側挿入ユニット１２Ｂを挿入する様子を説明した斜視図を示す。図１２は、上面側挿入ユニット１２Ａ及び下面側挿入ユニット１２Ｂを挿入し終えた状態の固定子１０の斜視図を示す。
絶縁スリーブ１３は、図４で説明したようにステータコア１１のスロット１１ａに挿入する。ステータコア１１には４８個のスロット１１ａが形成されているため、図９に示すように、それぞれに絶縁スリーブ１３を挿入する。

そして、上面側挿入ユニット１２Ａをステータコア１１に挿入された絶縁スリーブ１３の貫通孔１３ａに挿入する。
上面側挿入ユニット１２Ａは、第１上面側挿入導体１２ａが１２個と及び第２上側挿入導体１２ｃが１２個で構成されたユニットであり、第１上面側挿入導体１２ａと第２上側挿入導体１２ｃは交互に並べられて円形状を形成している。
なお、絶縁スリーブ１３に一度に上面側挿入ユニット１２Ａを挿入することが困難であれば、例えば第１上面側挿入導体１２ａの単位で挿入するなどの工程にすることを妨げない。
このように、形成されている上面側挿入ユニット１２Ａをステータコア１１に備えられた絶縁スリーブ１３に、図１０に示されるように挿入される。

下面側挿入ユニット１２Ｂの場合も、上面側挿入ユニット１２Ａ同様に、図１１に示すように挿入する。
下面側挿入ユニット１２Ｂは、第１下面側挿入導体１２ｂが１２個と、第２下側挿入導体１２ｄが１２個で構成されるユニットであり、第１下面側挿入導体１２ｂと第２下側挿入導体１２ｄは交互に並べられ円形状を形成している。
なお、図１１では、ステータコア１１の下面から挿入しているように示しているが、工程の都合上、上側から挿入した方が精度を出しやすいなどの都合で、上面側挿入ユニット１２Ａが挿入されたステータコア１１をひっくり返して上面側から下面側挿入ユニット１２Ｂを挿入することを妨げない。

こうして、ステータコア１１に上面側挿入ユニット１２Ａと下面側挿入ユニット１２Ｂが挿入された状態が、図１２に示されている。この状態で、上面側挿入ユニット１２Ａ及び下面側挿入ユニット１２Ｂに加圧、通電することで、アプセット溶接が完了する。
そして、上面側挿入ユニット１２Ａ側にＵ相端子１５Ｕ、Ｗ相端子１５Ｗ、Ｖ相端子１５Ｖが接合されることで、固定子１０の電気的回路が形成される。
この後、コイルエンドを樹脂モールドするか、コイルエンドにワニス塗布することで、コイルエンドの絶縁を確実に行う。

第１実施形態は上記に説明した構成及び作用を示すので、以下に説明する効果を奏する。
まず、第１の効果としてコイルエンドの短縮が可能である点が挙げられる。
鋼板を積層して形成されるステータコア１１と、ステータコア１１に配置されるコイル１２と、を備えるモータの固定子１０において、塑性加工により略コの字状に形成された第１コの字形導体１２１乃至第１１コの字形導体１３１が複数重ねられ、コイル１２の一部を形成する第１上面側挿入導体１２ａ及び第２上側挿入導体１２ｃと、コイル１２の一部を形成する第１下面側挿入導体１２ｂ及び第２下側挿入導体１２ｄと、をなし、ステータコア１１に形成されたスロット１１ａの内部で、第１上面側挿入導体１２ａと第１下面側挿入導体１２ｂの端面同士が、又第２上側挿入導体１２ｃと第２下側挿入導体１２ｄの端面同士が接合されてコイル形状をなし、ステータコア１１に配置されものである。

このように、コイルエンド部１２ａｂがプレス装置などにより塑性加工された第１上面側挿入導体１２ａ乃至第２下側挿入導体１２ｄの上側端部１２ａｄと下側端部１２ｂｄを突き合わせて接合することで、固定子１０のコイル１２を形成するため、コイルエンド部１２ａｂ等のコイルエンド部分の最適化を図ることができ、コイルエンドを短縮することが可能になる。
これは、特許文献２及び特許文献３に開示される技術のように、コイルエンドで溶接部分を形成する必要がないためであり、また、平角材を曲げて形成しないため、溶接部分でない反リード側のコイルエンドで、平角材の最小曲げ半径を確保する必要がないためである。
すなわち、ステータコア１１の内部で上面側挿入ユニット１２Ａと下面側挿入ユニット１２Ｂが接合面を形成すれば外部に溶接部分を形成する必要がなく、したがってコイルエンドの短縮を図ることができる。

また、第２の効果として、アプセット溶接によって上面側挿入ユニット１２Ａと下面側挿入ユニット１２Ｂを接合することで、コイル１２の突合せ面１２ｆである程度の機械的強度を得ながら接合することが可能となる。
上面側挿入ユニット１２Ａと下面側挿入ユニット１２Ｂに加圧し、電流を流すことで、上面側挿入ユニット１２Ａと下面側挿入ユニット１２Ｂとをアプセット溶接する。
アプセット溶接によって、上面側挿入ユニット１２Ａと下面側挿入ユニット１２Ｂが接合されているので、単純なロウ付けよりも機械的強度が得られる。

また、第３の効果として、絶縁スリーブ１３をセラミックス製とすることで、接合の際に高温になるような接合方法を選択しても、絶縁部が熱によって劣化しないという利点が挙げられる。
ステータコア１１に形成されるスロット１１ａへ、セラミックス製の絶縁スリーブ１３を挿入し、絶縁スリーブ１３の内部に、上面側挿入ユニット１２Ａの挿入部１２ａａと下面側挿入ユニット１２Ｂの挿入部１２ｂａとを挿入して端面を当接させるので、アプセット溶接やフラッシュ溶接などを行うに当たって、絶縁性を確保することが可能となる。
上面側挿入ユニット１２Ａと下面側挿入ユニット１２Ｂを接合するにあたり、ロウ付けや溶接するなどの方法が考えられる。

しかし、ロウ付けするにしてもある程度の温度が必要であるし、溶接する場合にはかなりの高温となるため、樹脂系の素材ではその絶縁性を維持することが難しい。その点セラミックス系の材料を用いて絶縁スリーブ１３を形成すれば、少なくとも温度の面の問題は解決しうる。
セラミックス系の材料を用いた場合に懸念される、耐衝撃性についても、出願人が確認した限りアプセット溶接などの溶接を絶縁スリーブ１３内部で行っても、破損しないことを確認した。
固定子１０として使用する際には、熱サイクルが問題となるが、熱サイクル試験の結果からみても、セラミックス製の絶縁スリーブ１３は使用に耐えうると考えられる。

また、その他の効果として、絶縁スリーブ１３の一端を半円形状にすることで、ステータコア１１に対して有効にコイル１２を配置することが可能になる点が挙げられる。
第１上面側挿入導体１２ａ乃至第２下側挿入導体１２ｄの、ステータコア１１における外周側に位置する挿入部１２ａａは、半円形状となっている。これは、ステータコア１１に形成されるスロット１１ａの形状を有効に利用するためである。ステータコア１１に形成されるスロット１１ａは、外周側が丸く形成されている。これは渦電流の発生を阻害しないなどのメリットが見込まれるためである。
しかし、平角導線などを用いると、スロット１１ａの外周側には導体が入らない隙間が生じてしまう。この部分は固定子１０を用いるモータにとってロスになるため、第１上面側挿入導体１２ａ乃至第２下側挿入導体１２ｄの、ステータコア１１における外周側に位置する挿入部１２ａａを半円形状とすることで、隙間を生じない設計とできる。
この結果、固定子１０の小型化にも貢献ができる。

（第２実施形態）
第２実施形態は、第１実施形態の固定子１０の構成とほぼ同じであるが、上面側挿入ユニット１２Ａが備える上側端部１２ａｄ及び下面側挿入ユニット１２Ｂが備える下側端部１２ｂｄの形状が異なる。以下、相違点のみ説明をする。
図１３に、第２実施形態の第１上面側挿入導体１２ａ及び第１下面側挿入導体１２ｂを接合した状態の斜視図を示す。
第１上面側挿入導体１２ａの上側端部１２ａｄは、挿入部１２ａａの長さが、ステータコア１１の外周側に行くにしたがって長くなるように、階段状に配置されている。
一方、第１下面側挿入導体１２ｂの下側端部１２ｂｄは、挿入部１２ｂａの長さがステータコア１１の外周部にいくに従って短くなるように階段状に配置されている。
このように形成されることで、第１上面側挿入導体１２ａと第１下面側挿入導体１２ｂを接合した際に形成される突合せ面１２ｆは、階段状に形成される。

なお、第１上面側挿入導体１２ａの挿入部１２ａａの長さは、ステータコア１１の外周側にいくに従って短くなり、第１下面側挿入導体１２ｂの挿入部１２ｂａの長さは、ステータコア１１の外周側にいくに従って長くなるように形成されていても良い。
第２上側挿入導体１２ｃ及び第２下側挿入導体１２ｄについても同様に、突合せ面１２ｆが階段状に形成されるように設計されている。

このように、上面側挿入ユニット１２Ａ及び下面側挿入ユニット１２Ｂの上側端部１２ａｄと下側端部１２ｂｄの形状が形成されることで、以下に説明するような効果が期待できる。
上面側挿入ユニット１２Ａと下面側挿入ユニット１２Ｂの接合に関しては様々な方法があるが、アプセット溶接のように溶接で接合する場合、溶接不良の部分が発生する点が問題となる。
突合せ面１２ｆに空気を巻き込んで接合すると、その部分の抵抗値が高くなってしまうからである。コイル１２の一部の抵抗値が高くなると、部分的に発熱し、固定子１０の劣化を招くことになる。

したがって、この溶接不良を出さないようにすることが重要であり、溶接が成功したかどうかを調査する必要がある。
溶接部分を検査する場合、Ｘ線などで透過して確認する方法が考えられる。この際に、突合せ面１２ｆが階段状になっていた方が、溶接不良の位置が把握しやすい。Ｘ線で調査する場合には欠陥の位置は空気層になっているために白っぽく映ることになるためである。接合不良の位置が特定し易くなれば、その原因の究明にも寄与することが可能となる。

以上、本実施形態に則して発明を説明したが、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより実施することもできる。
例えば、第１実施形態及び第２実施形態に示した材料については、特にこれに限定されるものではないため代替品を用いるが可能である。
また、第１上面側挿入導体１２ａ乃至第２下側挿入導体１２ｄの形状、及びステータコア１１の形状等についても図示した形状に限定されるものではない。
また、第１上面側挿入導体１２ａと第１下面側挿入導体１２ｂの接合方法、及び第２上側挿入導体１２ｃと第２下側挿入導体１２ｄの接合方法についても、実施形態ではアプセット溶接を用いるとしているが、フラッシュ溶接やロウ付けを用いることを妨げない。

第１実施形態の、固定子１０の斜視図を示している。 第１実施形態の、第１上面側挿入導体１２ａの分解図を示している。 第１実施形態の、絶縁スリーブ１３の斜視図を示している。 第１実施形態の、絶縁スリーブ１３をステータコア１１のスロット１１ａに挿入している様子を表す斜視図を示している。 第１実施形態の、第１上面側挿入導体１２ａと第１下面側挿入導体１２ｂを接続する様子を説明した斜視図を示している。 第１実施形態の、第１上面側挿入導体１２ａと第１下面側挿入導体１２ｂを接合した様子を説明した斜視図を示している。 第１実施形態の、絶縁スリーブ１３に第１上面側挿入導体１２ａ及び第１下面側挿入導体１２ｂが挿入される様子を説明した斜視図を示している。 第１実施形態の、絶縁スリーブ１３に第１上面側挿入導体１２ａ及び第１下面側挿入導体１２ｂが挿入された様子を説明した斜視図を示している。 第１実施形態の、ステータコア１１に絶縁スリーブ１３を挿入する様子を説明した斜視図を示している。 第１実施形態の、上面側挿入ユニット１２Ａを挿入する様子を説明した斜視図を示している。 第１実施形態の、下面側挿入ユニット１２Ｂを挿入する様子を説明した斜視図を示している。 第１実施形態の、上面側挿入ユニット１２Ａ及び下面側挿入ユニット１２Ｂを挿入し終えた状態の固定子１０の斜視図を示している。 第２実施形態の、第１上面側挿入導体１２ａ及び第１下面側挿入導体１２ｂを接合した状態の斜視図を示している。

符号の説明

１０ 固定子
１１ ステータコア
１１ａ スロット
１１ｂ ティース
１２ コイル
１２Ａ 上面側挿入ユニット
１２Ｂ 下面側挿入ユニット
１２ａ 第１上面側挿入導体
１２ａａ 挿入部
１２ａｂ コイルエンド部
１２ａｃ 段差部
１２ａｄ 上側端部
１２ｂ 第１下面側挿入導体
１２ｂａ 挿入部
１２ｂｄ 下側端部
１２ｃ 第２上側挿入導体
１２ｄ 第２下側挿入導体
１２ｆ 突合せ面
１３ 絶縁スリーブ
１３ａ 貫通孔
１３ｂ 隔壁
１５ 端子
１２ａａ 挿入部
１２ｂａ 挿入部

Claims (8)

1. 鋼板を積層して形成されるステータコアと、前記ステータコアに配置されるコイルと、を備えるモータの固定子において、
   塑性加工により略コの字状に形成された導体が複数重ねられ、前記コイルの一部を形成する第１導体と、前記コイルの一部を形成する第２導体と、をなし、
   前記ステータコアに形成されたスロット部の内部で、前記第１導体と前記第２導体の端面同士が接合されてコイル形状をなし、前記ステータコアに配置されていることを特徴とするモータの固定子。
2. 請求項１に記載のモータの固定子において、
   前記ステータコアに形成された前記スロット部に、セラミックス製の絶縁スリーブが挿入され、
   前記絶縁スリーブの内部に、前記第１導体と前記第２導体とが挿入され、端面同士が接合されたことを特徴とするモータの固定子。
3. 請求項１又は請求項２に記載のモータの固定子において、
   前記第１導体と前記第２導体とを加圧し、電流を流すことで、前記第１導体と前記第２導体とをアプセット溶接することを特徴とするモータの固定子。
4. 請求項２又は請求項３に記載されるモータの固定子において、
   前記ステータコアに挿入された際に外周側になる前記絶縁スリーブの端部が、半円状に形成され、前記絶縁スリーブに挿入される前記第１導体と前記第２導体も対応して半円状に形成されていることを特徴とするモータの固定子。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載されるモータの固定子において、
   前記第１導体の端面と、前記第２導体の端面とが、階段状に形成されていることを特徴とするモータの固定子。
6. 鋼板を積層して形成されるステータコアに、コイルの一部を形成する導体を差し込み、前記導体を接合することでコイル形状を形成するコイル製造方法において、
   前記導体は、塑性加工により略コの字状に形成され、
   複数の前記導体を重ね合わせ、前記ステータコアの一方の面から挿入する第１導体と、
   複数の前記導体を重ね合わせ、前記ステータコアの他方の面から挿入する第２導体と、が形成され、
   前記ステータコアに形成されるスロット部へ、
   前記第１導体を前記ステータコアの一方の面側から挿入し、
   前記第２導体を前記ステータコアの他方の面側から挿入し、
   前記ステータコアに挿入された前記第１導体の端面と前記第２導体の端面とを当接させ、接合することで前記コイル形状を形成することを特徴とするコイル製造方法。
7. 請求項６に記載のコイル製造方法において、
   前記第１導体と前記第２導体に加圧し、電流を流すことで、前記第１導体と前記第２導体とをアプセット溶接することを特徴とするコイル製造方法。
8. 請求項６又は請求項７に記載のコイル製造方法において、
   前記ステータコアに形成される前記スロット部へ、セラミックス製の絶縁スリーブが挿入され、
   前記絶縁スリーブの内部に、前記第１導体と前記第２導体とが挿入され、端面同士が接合されたことを特徴とするコイル製造方法。

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