特許 6235504 分布巻のラジアルギャップ型モータおよびその巻線配置方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6235504

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】分布巻のラジアルギャップ型モータおよびその巻線配置方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 15/06 20060101AFI20171113BHJP

   H02K 3/28 20060101ALI20171113BHJP

   H02K 15/085 20060101ALI20171113BHJP

【ＦＩ】

   H02K15/06

   H02K3/28 J

   H02K15/085

【請求項の数】6

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2015-28637(P2015-28637)

(22)【出願日】2015年2月17日

(65)【公開番号】特開2016-152681(P2016-152681A)

(43)【公開日】2016年8月22日

【審査請求日】2016年6月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100165191

【弁理士】

【氏名又は名称】河合 章

(74)【代理人】

【識別番号】100151459

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 健一

(72)【発明者】

【氏名】任 鋼

(72)【発明者】

【氏名】植松 秀俊

【審査官】 服部 俊樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−０６９７３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２５８８３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１５３５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１７７０１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２０５８７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ １５／０６

Ｈ０２Ｋ ３／２８

Ｈ０２Ｋ １５／０８５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ｎ極対（ｎは４の整数倍）の三相巻線が分布巻でステータのスロットに挿入されるラジアルギャップ型モータの巻線配置方法であって、
三相の各相ごとに、１極対ごとに巻回されるコイルを形成するコイル形成ステップと、
各前記相ごとに、回転方向に沿って奇数番目にある前記コイルの間を渡り線で連結して第１のコイルグループを形成し、回転方向に沿って偶数番目にある前記コイルの間を渡り線で連結して第２のコイルグループを形成するコイルグループ形成ステップと、
前記第１のコイルグループおよび前記第２のコイルグループのうちいずれか一方を、ステータのスロット内において半径方向の内側および外側のうちいずれか一方に挿入する第１の挿入ステップと、
前記第１のコイルグループおよび前記第２のコイルグループのうち他の一方を、前記スロット内において半径方向の内側および外側のうち他の一方に挿入する第２の挿入ステップと、
各前記相ごとに、前記第１のコイルグループと前記第２のコイルグループとが並列接続の関係となるように、前記第１のコイルグループの一端と前記第２のコイルグループの一端とを接続してこの接続点に電流入力側の引き出し線を形成するとともに前記第１のコイルグループの他の一端と前記第２のコイルグループの他の一端とを接続してこの接続点を中性点として形成する並列接続ステップと、
を備えることを特徴とするラジアルギャップ型モータの巻線配置方法。

【請求項2】

前記第１の挿入ステップの後であって前記第２の挿入ステップの前に、前記引き出し線および前記中性点が配置されることになるコイルエンド近傍ならびに前記スロット内に、相間を絶縁する絶縁材をそれぞれ配置する絶縁ステップをさらに備える請求項１に記載のラジアルギャップ型モータの巻線配置方法。

【請求項3】

前記並列接続ステップの後に、前記引き出し線および前記渡り線を収容するための溝が形成された絶縁材を、前記引き出し線および前記中性点が配置されたコイルエンド近傍に配置する絶縁ステップと、
前記絶縁ステップの後に、前記引き出し線および前記渡り線を前記絶縁材の溝に収容する収容ステップと、
をさらに備える請求項１に記載のラジアルギャップ型モータの巻線配置方法。

【請求項4】

ｎ極対（ｎは４の整数倍）の三相巻線が分布巻でステータのスロットに挿入されたラジアルギャップ型モータであって、
三相の各相ごとに設けられた、１極対ごとに巻回されたコイルのうち回転方向に沿って奇数番目にある前記コイルの間が渡り線によって連結された第１のコイルグループと、
各前記相ごとに設けられた、前記１極対ごとに巻回されたコイルのうち回転方向に沿って偶数番目にある前記コイルの間が渡り線によって連結された第２のコイルグループと、
各前記相ごとに設けられた、互いに並列接続された前記第１のコイルグループと前記第２のコイルグループとにおける一方の接続点から延びる電流入力側の引き出し線と、
各前記相ごとに設けられた、互いに並列接続された前記第１のコイルグループと前記第２のコイルグループとにおける他の一方の接続点である中性点と、
前記第１のコイルグループおよび前記第２のコイルグループを収容するスロットであって、前記第１のコイルグループおよび前記第２のコイルグループのうちいずれか一方を、前記スロット内において半径方向の内側および外側のうちいずれか一方に収容し、前記第１のコイルグループおよび前記第２のコイルグループのうち他の一方を、前記スロット内において半径方向の内側および外側のうち他の一方に収容するスロットと、
を備えることを特徴とするラジアルギャップ型モータ。

【請求項5】

前記引き出し線および前記中性点が配置されたコイルエンド近傍ならびに前記スロット内に配置された、相間を絶縁する絶縁材をさらに備える請求項４に記載のラジアルギャップ型モータ。

【請求項6】

前記引き出し線および前記中性点が配置されたコイルエンド近傍に配置された、前記引き出し線および前記渡り線を収容した溝が形成された絶縁材をさらに備える請求項４に記載のラジアルギャップ型モータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、三相巻線が分布巻でステータのスロットに挿入されたラジアルギャップ型モータおよびその巻線配置方法に関する。

【背景技術】

【0002】

三相モータの巻線配置としては、大きく分けて集中巻と分布巻の２種類がある。

【0003】

集中巻では、スロットに直接巻き付けてコイルを形成するものであり、コイルエンドは隣のコイルと重ならず、コイルエンドを小さくすることができる。

【0004】

一方、分布巻は、各相のコイルをいくつかのスロットに分散して巻いたものである。分布巻によると、三相のコイルがコイルエンドで重なり合ってスロットに挿入されるため、コイルエンドは大きくなる。コイルエンドが大きくなると、巻線抵抗が増加し、モータに電流を流した時の銅損が増加する。つまり、入力した電力に対するモータの出力が低下してモータ効率が悪くなる。

【0005】

従来より用いられる三相のラジアルギャップ型モータの分布巻方法について説明すると次の通りである。図９は、分布巻の際に用いられるブレードを示す斜視図であり、図１０は、ブレードとステータコアとの位置関係を示す部分断面図である。分布巻には、ステータコア５２の内径よりわずかに小さい外径を有し、ステータコア５２のティース６１の歯先と同じ幅の形状を有するブレード５１（棒）が用いられる。図１１〜図１４は、従来より用いられるラジアルギャップ型モータの分布巻の方法を示す図である。まず、図１１に示すように、まず１極対分ずつ成型したコイル５３をブレード５１に掛ける。一度にスロット５５に挿入する挿入する分だけコイル５３をブレード５１に順に掛けたところで、図１２に示すようにコイル５３を掛けたブレード５１の先にステータコア５２をセットし、スロット開口部の幅を有しかつステータコア５２の内径を外径とする突起を有する挿入棒５４を挿入することによって、ステータコア５２のスロット開口部からスロット５５にコイル５３を挿入する。図１３および図１４は、図１２を周方向に沿って切断したときの断面図であり、このうち図１３は挿入棒５４を用いたスロット５５へのコイル５３の挿入の途中の状態を示しており、図１４はスロット５５へのコイル５３の挿入が完了した状態を示している。

【0006】

分布巻の巻線配置方法として、三相の各相を順々に挿入する方法がある。図１５は、従来の分布巻のラジアルギャップ型モータの８極対３６スロットの巻線配置の一例を模式的に示す展開断面図であり、図１６は、図１５に示すラジアルギャップ型モータの８極対３６スロットの巻線配置を示す横断面図である。図１５および図１６において、各スロットＳについて、モータの回転方向に沿って１〜３６の識別番号をＢ欄に付している。また、図１５においてはコイルを太線の実線で表記し、各相の電源入力側の引き出し線の端子を「○」で表記し、各相の中性点を「□」で表記する。また、３相のコイルを８極対３６スロットで２層巻する際は、１スロットあたり、同相のコイルが２個または異なる２つの相が１個ずつ配置されることになるが、図１５においては図面を簡明なものとするためにスロットに配置される３相のコイルを相ごとに対応した３列にして模式的に表記している。また、図１６においてはスロットＳ内のコイルの断面形状自体の表記は省略してスロット内の各相のコイルを「＋Ｕ」、「−Ｕ」、「＋Ｖ」、「−Ｖ」、「＋Ｗ」および「−Ｗ」との文字で表記し、各相の電源入力側の引き出し線のみを太線の実線で表記している。

【0007】

この巻線配置方法では、まず三相の各相ごとに、１極対分のコイルとして、例えば５スロットピッチの大コイルを２個、２スロットピッチの小コイルを１個、同心円状に形成する。そして、各相において、１極対分ずつ成型されるコイルを全て直列接続する。次いで、各相ごとに直列接続されたコイルについて、まずＵ相分のものをブレードに掛け、次にＶ相分のものをブレードに掛け、次にＷ相分のものをブレードに掛ける。そして、コイルがブレードに掛けられた状態のままステータコアに挿入する。このように「各相について１極対分ずつ成型されるコイルがすべて直列接続された状態のまま相ごとに順次ブレードに掛けられ、これをステータコアに挿入する」という単純な作業であるので、機械を用いた巻線配置の自動処理化が容易であるという利点がある。しかしながら、図１６に示すようにコイルエンドは３相のコイルが複雑に交錯してしまう（重なり合ってしまう）。例えばＶ相について着目すると、＋Ｖ相のコイルからの引き出し線と−Ｖ相のコイルからの引き出し線との間に、−Ｕ相のコイルからの引き出し線と＋Ｗ相のコイルからの引き出し線が位置しており、３相のコイルが交錯している。このため、三相の各相を順々に挿入する方法は、コイルエンドが大型化するという問題がある。

【0008】

上述のようなコイルエンドでのコイルの交錯は、次に説明するように１極対分のコイル間の接続の仕方を工夫することである程度改善できる。図１７は、従来の分布巻のラジアルギャップ型モータの８極対３６スロットの巻線配置のさらなる一例を模式的に示す展開断面図であり、図１８は、図１７に示すラジアルギャップ型モータの８極対３６スロットの巻線配置を示す横断面図である。図１７および図１８において、各スロットについて、モータの回転方向に沿って１〜３６の識別番号をＢ欄に付している。また、図１７においてはコイルを太線の実線で表記し、各相の電源入力側の引き出し線の端子を「○」で表記し、各相の中性点を「□」で表記する。また、図１７においては図面を簡明なものとするためにスロットに配置される３相のコイルを２列に表記している。また、図１８においてはスロット内のコイルの断面形状自体の表記は省略してスロット内の各相のコイルを「＋Ｕ」、「−Ｕ」、「＋Ｖ」、「−Ｖ」、「＋Ｗ」および「−Ｗ」との文字で表記し、各相の電源入力側の引き出し線のみを太線の実線で表記している。図１８に示すようにコイルエンドにおける各相のコイルが交錯しないよう、図１７に示すように１極対ごとに巻回されたコイルを３相各相に順々に並べたうえで、同相間のコイルを直列接続する。これによりコイルエンドを小さくすることができるという利点がある。しかしながら、コイルエンドにおける各相のコイルが交錯しないことを優先すると、図１７から分かるようにスロット内にてコイルが複雑に交錯してしまうことになり、「各相について１極対分ずつ成型されるコイルがすべて直列接続された状態のままブレードに掛ける」といった作業が複雑になり、機械を用いた巻線配置の自動処理化は困難を伴う。

【0009】

また例えば、同期式モータにおいて、多層巻かつ分布巻と同等の電気的透過性を維持しつつ、各スロット内の単位コイルの層数を低減して巻線工数の削減および巻線抵抗の減少を達成する発明が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開平４−２６５６４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

上述のように、各相について１極対分ずつ成型されるコイルをすべて直列接続された状態のまま相ごとに順次ブレードに掛けてこれをステータコアに挿入する方法によれば、機械を用いた巻線配置の自動処理化が容易であるという利点があるものの、コイルエンドにおいて３相のコイルが複雑に交錯してしまいコイルエンドが大型化するという問題がある。一方、コイルエンドを小さくするためにコイルエンドでは各相のコイルを交錯させずスロット内において各相のコイルを交錯させる巻線配置方法によると、「各相について１極対分ずつ成型されるコイルがすべて直列接続された状態のままブレードに掛ける」という作業が複雑になり、機械を用いた巻線配置の自動処理化の実現には困難が伴う。

【0012】

従って本発明の目的は、上記問題に鑑み、コイルエンドが大型化せずに構造容易な分布巻の巻線配置を実現することができるラジアルギャップ型モータおよびその巻線配置方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記目的を実現するために、本発明においては、ｎ極対（ｎは４の整数倍）の三相巻線が分布巻でステータのスロットに挿入されるラジアルギャップ型モータの巻線配置方法は、三相の各相ごとに、１極対ごとに巻回されるコイルを形成するコイル形成ステップと、各相ごとに、回転方向に沿って奇数番目にあるコイルの間を渡り線で連結して第１のコイルグループを形成し、回転方向に沿って偶数番目にあるコイルの間を渡り線で連結して第２のコイルグループを形成するコイルグループ形成ステップと、各相ごとに、第１のコイルグループと第２のコイルグループとが並列接続の関係となるように、第１のコイルグループの一端と第２のコイルグループの一端とを接続してこの接続点に電流入力側の引き出し線を形成するとともに第１のコイルグループの他の一端と第２のコイルグループの他の一端とを接続してこの接続点を中性点として形成する並列接続ステップと、を備える。

【0014】

また、ラジアルギャップ型モータの巻線配置方法は、コイルグループ形成ステップの後に、第１のコイルグループおよび第２のコイルグループのうちいずれか一方をステータのスロットに挿入する第１の挿入ステップと、第１の挿入ステップの後に、引き出し線および中性点が配置されることになるコイルエンド近傍ならびにスロット内に、相間を絶縁する絶縁材をそれぞれ配置する絶縁ステップと、絶縁ステップの後であって並列接続ステップの前に、第１のコイルグループおよび第２のコイルグループのうち他の一方をスロットに挿入する第２の挿入ステップと、をさらに備えてもよい。

【0015】

また、ラジアルギャップ型モータの巻線配置方法は、並列接続ステップの後に、引き出し線および渡り線を収容するための溝が形成された絶縁材を、引き出し線および中性点が配置されたコイルエンド近傍に配置する絶縁ステップと、絶縁ステップの後に、引き出し線および渡り線を絶縁材の溝に収容する収容ステップと、をさらに備えてもよい。

【0016】

本発明においては、ｎ極対（ｎは４の整数倍）の三相巻線が分布巻でステータのスロットに挿入されたラジアルギャップ型モータは、三相の各相ごとに設けられた、１極対ごとに巻回されたコイルのうち回転方向に沿って奇数番目にあるコイルの間が渡り線によって連結された第１のコイルグループと、各相ごとに設けられた、１極対ごとに巻回されたコイルのうち回転方向に沿って偶数番目にあるコイルの間が渡り線によって連結された第２のコイルグループと、各相ごとに設けられた、互いに並列接続された第１のコイルグループと第２のコイルグループとにおける一方の接続点から延びる電流入力側の引き出し線と、各相ごとに設けられた、互いに並列接続された第１のコイルグループと第２のコイルグループとにおける他の一方の接続点である中性点と、第１のコイルグループおよび第２のコイルグループを収容するスロットと、を備える。

【0017】

また、ラジアルギャップ型モータは、引き出し線および中性点が配置されたコイルエンド近傍ならびにスロット内に配置された、相間を絶縁する絶縁材をさらに備えてもよい。

【0018】

また、ラジアルギャップ型モータは、引き出し線および中性点が配置されたコイルエンド近傍に配置された、引き出し線および渡り線を収容した溝が形成された絶縁材をさらに備えてもよい。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、コイルエンドが大型化せずに構造容易な分布巻の巻線配置を実現することができるラジアルギャップ型モータおよびその巻線配置方法を実現することができる。

【0020】

本発明の第１の実施例によれば、各相について１極対分ずつ成型されるコイルがすべて直列接続された第１のコイルグループおよび第２のコイルグループのまま相ごとにブレードに掛けてこれをステータコアに挿入するといった単純な作業となるので、分布巻の巻線配置を容易に実現することができ、コイルの形成からスロットへの挿入までの処理の機械化、および機械による自動処理化が容易である。またさらに、本発明の第１の実施例によれば、コイルエンドにおけるコイルの交錯が少なく、巻線抵抗を小さくすることができる。

【0021】

また、本発明の第２の実施例によれば、第１のコイルグループを挿入した後、絶縁材を配置し、その後、第２のコイルグループを挿入するので、コイルの形成からスロットへの挿入までの処理のみならず、絶縁処理についても機械化および機械による自動処理化が容易である。また、第１の実施例と同様に、コイルエンドにおけるコイルの交錯が少なく、巻線抵抗を小さくすることができる。

【0022】

また、本発明の第３の実施例によれば、引き出し線および中性点が配置されたコイルエンド近傍に、溝が形成された絶縁材を配置し、この溝に引き出し線ならびに渡り線を収容するので、相間の絶縁を確保することができるとともにコイルエンドの大型化を抑制することができる。また、第１のコイルグループと第２のコイルグループとの並列接続の後、溝が形成された絶縁材をコイルエンド近傍に配置してこの溝に引き出し線ならびに渡り線を収容するという単純な作業となるので、コイルの形成からスロットへの挿入までの処理のみならず、絶縁処理についても機械化および機械による自動処理化が容易である。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の第１の実施例によるラジアルギャップ型モータの巻線配置方法の動作フローを説明するフローチャートである。

【図2】本発明の第１の実施例によるラジアルギャップ型モータの８極対３６スロットの巻線配置の一例を模式的に示す展開断面図である。

【図3】図２に示すラジアルギャップ型モータの８極対３６スロットの巻線配置を示す横断面図である。

【図4】本発明の第２の実施例によるラジアルギャップ型モータの巻線配置方法の動作フローを説明するフローチャートである。

【図5】本発明の第２の実施例における８極対３６スロットのラジアルギャップ型モータのコイルエンドにおける相間絶縁を示す横断面図である。

【図6】本発明の第２の実施例における８極対３６スロットのラジアルギャップ型モータのステータ内における相間絶縁を示す横断面図である。

【図7】本発明の第３の実施例によるラジアルギャップ型モータの巻線配置方法の動作フローを説明するフローチャートである。

【図8】本発明の第３の実施例における絶縁材を示す斜視図である。

【図9】分布巻の際に用いられるブレードを示す斜視図である。

【図10】ブレードとステータコアとの位置関係を示す部分断面図である。

【図11】従来より用いられるラジアルギャップ型モータの分布巻の方法を示す図（その１）である。

【図12】従来より用いられるラジアルギャップ型モータの分布巻の方法を示す図（その２）である。

【図13】従来より用いられるラジアルギャップ型モータの分布巻の方法を示す図（その３）である。

【図14】従来より用いられるラジアルギャップ型モータの分布巻の方法を示す図（その４）である。

【図15】従来の分布巻のラジアルギャップ型モータの８極対３６スロットの巻線配置の一例を模式的に示す展開断面図である。

【図16】図１５に示すラジアルギャップ型モータの８極対３６スロットの巻線配置を示す横断面図である。

【図17】従来の分布巻のラジアルギャップ型モータの８極対３６スロットの巻線配置のさらなる一例を模式的に示す展開断面図である。

【図18】図１７に示すラジアルギャップ型モータの８極対３６スロットの巻線配置を示す横断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下図面を参照して、ｎ極対（ｎは４の整数倍）の三相巻線が分布巻でステータのスロットに挿入されるラジアルギャップ型モータおよびその巻線配置方法について説明する。

【0025】

図１は、本発明の第１の実施例によるラジアルギャップ型モータの巻線配置方法の動作フローを説明するフローチャートである。図２は、本発明の第１の実施例によるラジアルギャップ型モータの８極対３６スロットの巻線配置の一例を模式的に示す展開断面図である。図３は、図２に示すラジアルギャップ型モータの８極対３６スロットの巻線配置を示す横断面図である。ここでは、一例として、８極対３６スロットのラジアルギャップ型モータ１の分布巻について説明する。図２および図３において、各スロットＳについて、モータの回転方向に沿って１〜３６の識別番号をＢ欄に付している。また、図２においてはコイルを太線の実線で表記し、各相の電源入力側の引き出し線の端子を「○」で表記し、各相の中性点を「□」で表記する。また、図３においてはスロットＳ内のコイルの断面形状自体の表記は省略してスロット内の各相のコイルを「＋Ｕ」、「−Ｕ」、「＋Ｖ」、「−Ｖ」、「＋Ｗ」および「−Ｗ」との文字で表記し、各相の電源入力側の引き出し線のみを太線の実線で表記している。

【0026】

まず、ステップＳ１０１において、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各相について、１極対ごとに対応したコイルを巻回する。なお、スロットピッチおよび巻回数については本発明を特に限定するものではない。図２に示した極対数およびスロット数はあくまでも一例である。以下、形成された各相のコイルを次のように回転方向に沿って番号付けする。例えば図２および図３に示す８極対の場合、Ｕ相については、Ｕ相１番目コイルＵ１、Ｕ相２番目コイルＵ２、Ｕ相３番目コイルＵ３、およびＵ相４番目コイルＵ４とする。同様に、Ｖ相については、Ｖ相１番目コイルＶ１、Ｖ相２番目コイルＶ２、Ｖ相３番目コイルＶ３、およびＶ相４番目コイルＶ４とする。同様に、Ｗ相については、Ｗ相１番目コイルＷ１、Ｗ相２番目コイルＷ２、Ｗ相３番目コイルＵ３、およびＷ相４番目コイルＷ４とする。

【0027】

次いで、ステップＳ１０２において、各相ごとに、回転方向に沿って奇数番目にあるコイルの間を渡り線で連結して第１のコイルグループを形成し、回転方向に沿って偶数番目にあるコイルの間を渡り線で連結して第２のコイルグループを形成する。例えば図２および図３の例では、Ｕ相については、奇数番目のコイルであるＵ相１番目コイルＵ１とＵ相３番目コイルＵ３とを渡り線ＣＵ１で連結して第１のコイルグループを形成し、偶数番目のコイルであるＵ相２番目コイルＵ２とＵ相４番目コイルＵ４とを渡り線ＣＵ２で連結して第２のコイルグループを形成する。同様に、Ｖ相については、奇数番目のコイルであるＶ相１番目コイルＶ１とＶ相３番目コイルＶ３とを渡り線ＣＶ１で連結して第１のコイルグループを形成し、偶数番目のコイルであるＶ相２番目コイルＶ２とＶ相４番目コイルＶ４とを渡り線ＣＶ２で連結して第２のコイルグループを形成する。同様に、Ｗ相については、奇数番目のコイルであるＷ相１番目コイルＷ１とＷ相３番目コイルＷ３とを渡り線ＣＷ１で連結して第１のコイルグループを形成し、偶数番目のコイルであるＷ相２番目コイルＷ２とＷ相４番目コイルＷ４とを渡り線ＣＷ２で連結して第２のコイルグループを形成する。

【0028】

次いで、ステップＳ１０３において、スロットＳ内を内側と外側とに分けた２層巻となるように、各相について形成された第１のコイルグループおよび第２のコイルグループをスロットＳに挿入する。なお、２層巻に関する以下の説明では、スロットＳ内における第１のコイルグループおよび第２のコイルグループの半径方向の位置関係を、単に「内側」および「外側」と称することとする。図２および図３に示す例では、分布巻の配置とするべく、各相の第１のコイルグループについては回転方向に沿ってＵ相、Ｗ相、およびＶ相の順に各コイルが並ぶように配置し、各相の第２のコイルグループについても回転方向に沿ってＵ相、Ｗ相、およびＶ相の順に各コイルが並ぶように配置した上で、２層巻の配置とするべく、スロットＳ内において、内側には各相の奇数番目のコイルグループである第１のコイルグループを、外側には各相の偶数番目のコイルグループである第２のコイルグループをそれぞれ挿入する。なお、この代替例として、スロットＳ内において、外側に各相の奇数番目のコイルグループである第１のコイルグループを、内側に各相の偶数番目のコイルグループである第２のコイルグループを、それぞれ挿入してもよい。

【0029】

ステップＳ１０３におけるスロットＳへの挿入には、例えば、上述したブレードが用いられる。すなわち、各相の第１のコイルグループについては回転方向に沿ってＵ相、Ｗ相、およびＶ相の順に各コイルが並ぶように内側ブレードにコイルが掛けられ、各相の第２のコイルグループについては回転方向に沿ってＵ相、Ｗ相、およびＶ相の順に各コイルが並ぶように外側ブレードにコイルが掛けられ、これらブレードの先にステータコアをセットし、スロット開口部の幅を有しかつ当該ステータコアの内径を外径とする突起を有する挿入棒を挿入することによって、ステータコアのスロット開口部からスロットＳにコイルを挿入する。このように、本発明の第１の実施例によれば、「各相について１極対分ずつ成型されるコイルがすべて直列接続された第１のコイルグループおよび第２のコイルグループのまま相ごとに順次ブレードに掛けられ、これをステータコアに挿入する」という単純な作業となり、図３に示すようにブレードに掛けるべき各コイルのレイアウトも単純化されるので、機械を用いた巻線配置の自動処理化が容易である。

【0030】

次いで、ステップＳ１０４において、各相ごとに、第１のコイルグループと第２のコイルグループとが並列接続の関係となるように、第１のコイルグループの一端と第２のコイルグループの一端とを接続してこの接続点に電流入力側の引き出し線を形成するとともに第１のコイルグループの他の一端と第２のコイルグループの他の一端とを接続してこの接続点を中性点として形成する。図２および図３に示す例では、Ｕ相について、第１のコイルグループの一端と第２のコイルグループの一端とを接続したときの接続点ＰＵに電流入力側の引き出し線ＬＵを形成し、第１のコイルグループの他の一端と第２のコイルグループの他の一端とを接続してこの接続点を中性点ＮＵ１およびＮＵ２として形成する。同様に、Ｖ相について、第１のコイルグループの一端と第２のコイルグループの一端とを接続したときの接続点ＰＶに電流入力側の引き出し線ＬＶを形成し、第１のコイルグループの他の一端と第２のコイルグループの他の一端とを接続してこの接続点を中性点ＮＶ１およびＮＶ２として形成する。同様に、Ｗ相について、第１のコイルグループの一端と第２のコイルグループの一端とを接続したときの接続点ＰＷに電流入力側の引き出し線ＬＷを形成し、第１のコイルグループの他の一端と第２のコイルグループの他の一端とを接続してこの接続点を中性点ＮＷ１およびＮＷ２として形成する。なお、図２および図３については、図面を簡明なものとするために、各中性点ＮＵ１およびＮＵ２、ＮＶ１およびＮＶ２、ならびにＮＷ１およびＮＷ２の間の結線については図示を省略しているが、実際は、中性点ＮＵ１とＮＵ２、中性点ＮＶ１とＮＶ２、および中性点ＮＷ１とＮＷ２とは、それぞれ結線されている。

【0031】

上述した巻線配置方法により得られる８極対のラジアルギャップ型モータ１は、回転方向に沿って奇数番目にあるコイルＵ１およびＵ３、Ｖ１およびＶ３、ならびにＷ１およびＷ３のそれぞれの間がそれぞれ渡り線ＣＵ１、ＣＶ１およびＣＷ１によって連結された第１のコイルグループと、回転方向に沿って偶数番目にあるコイルＵ２およびＵ４、Ｖ２およびＶ４、ならびにＷ２およびＷ４のそれぞれの間がそれぞれ渡り線ＣＵ２、ＣＶ２およびＣＷ２によって連結された第２のコイルグループと、互いに並列接続された第１のコイルグループと第２のコイルグループとにおける一方の接続点ＰＵ、ＰＶおよびＰＷから延びる電流入力側の引き出し線ＬＵ、ＬＶおよびＬＷと、互いに並列接続された第１のコイルグループと第２のコイルグループとにおける他の一方の接続点である中性点ＮＵ１およびＮＵ２、ＮＶ１およびＮＶ２、ならびにＮＷ１およびＮＷ２と、第１のコイルグループおよび第２のコイルグループを収容するスロットＳと、を備えたものとなる。図２に示ように、３相の電源入力側の引き出し線ＬＵ、ＬＶおよびＬＷは、交錯が少なく綺麗な配置となるので、コイルエンドは大型化せず、したがって、従来技術に比べて巻線抵抗を小さくすることができる。

【0032】

以上説明したように、本発明の第１の実施例によれば、「各相について１極対分ずつ成型されるコイルがすべて直列接続された第１のコイルグループおよび第２のコイルグループのまま相ごとにブレードに掛けてこれをステータコアに挿入する」という単純な作業となるので、分布巻の巻線配置を容易に実現することができ、コイルの形成からスロットへの挿入までの処理の機械化および機械による自動処理化が容易である。またさらに、本発明の第１の実施例によれば、同じく機械による巻線配置が可能な図１５および図１６に示した従来技術に比べて、コイルエンドにおけるコイルの交錯が少なく、巻線抵抗を小さくすることができる。

【0033】

次に、本発明の第２の実施例について説明する。本発明の第２の実施例は、上述の第１の実施例において、第１のコイルグループと第２のコイルグループとの間に絶縁材を挿入する処理を追加したものである。図４は、本発明の第２の実施例によるラジアルギャップ型モータの巻線配置方法の動作フローを説明するフローチャートである。また、図５は、本発明の第２の実施例における８極対３６スロットのラジアルギャップ型モータのコイルエンドにおける相間絶縁を示す横断面図である。また、図６は、本発明の第２の実施例における８極対３６スロットのラジアルギャップ型モータのステータ内における相間絶縁を示す横断面図である。なお、図５および図６では、図面を簡明にするために、上述の第１の実施例において説明した引き出し線および中性点について図示を省略している。

【0034】

本発明の第２の実施例におけるステップＳ１０１およびＳ１０２は、第１の実施例におけるステップＳ１０１およびＳ１０２と同様である。すなわち、ステップＳ１０１において、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各相について、１極対ごとに対応したコイルを巻回し、次いでステップＳ１０２において、各相ごとに、回転方向に沿って奇数番目にあるコイルの間を渡り線で連結して第１のコイルグループを形成し、回転方向に沿って偶数番目にあるコイルの間を渡り線で連結して第２のコイルグループを形成する。

【0035】

続くステップＳ１０３−１では、第１のコイルグループおよび第２のコイルグループのうちいずれか一方をステータのスロットに挿入する。図４に示す例では、第１のコイルグループをスロットＳ内の内側に挿入する。その際、第１の実施例の場合と同様、分布巻の配置とするべく、各相の第１のコイルグループについては回転方向に沿ってＵ相、Ｗ相、およびＶ相の順に各コイルが並ぶよう内側ブレードにコイルが掛けられ、この内側ブレードの先にステータコアをセットし、スロット開口部の幅を有しかつ当該ステータコアの内径を外径とする突起を有する挿入棒を挿入することによって、ステータコアのスロット開口部からスロットＳにコイルを挿入する。

【0036】

次いで、ステップＳ１０３−２において、引き出し線および中性点が配置されることになるコイルエンド近傍ならびに、第１のコイルグループが既に挿入されたスロットＳ内に、相間を絶縁する絶縁材をそれぞれ配置する。例えば、図５に示すように、引き出し線および中性点が配置されたコイルエンド近傍には絶縁材１０（図中、太線の実線で示す。）が挿入され、図６に示すように、引き出し線および中性点が配置されたコイルエンド近傍には絶縁材１１（図中、太線の実線で示す。）が挿入され、スロット内には絶縁材１１が挿入される。絶縁材１０および１１の材質自体は本発明を限定するものではなく、モータの相間絶縁に用いられる一般的なものを用いればよい。

【0037】

次いで、ステップＳ１０３−３において、第１のコイルグループおよび第２のコイルグループのうち他の一方をステータのスロットに挿入する。図４に示す例では、ステップＳ１０３−１において第１のコイルグループがスロットＳ内の内側に既に挿入されたので、ステップＳ１０３−３では、第２のコイルグループがスロットＳ内の外側に挿入する。その際、第１の実施例の場合と同様、分布巻の配置とするべく、各相の第２のコイルグループについては回転方向に沿ってＵ相、Ｗ相、およびＶ相の順に各コイルが並ぶよう外側ブレードにコイルが掛けられ、この外側ブレードの先にステータコアをセットし、スロット開口部の幅を有しかつ当該ステータコアの内径を外径とする突起を有する挿入棒を挿入することによって、ステータコアのスロット開口部からスロットＳにコイルを挿入する。ここで、ステップＳ１０３−１において第１のコイルグループがスロットＳ内の内側に挿入され、ステップＳ１０３−２において絶縁材１０および１１が挿入されるので、ステップＳ１０３−３の処理後は、スロットＳ内においては、第１のコイルグループと第２のコイルグループとの間に絶縁材１１が位置することになり、スロットＳ内の相間絶縁を確保できる。

【0038】

なお、上述のステップＳ１０３−１とステップＳ１０３−３とは入れ替えて実行してもよい。

【0039】

本発明の第２の実施例におけるステップＳ１０４は、第１の実施例におけるステップＳ１０４と同様である。すなわち、ステップＳ１０４において、各相ごとに、第１のコイルグループと第２のコイルグループとが並列接続の関係となるように、第１のコイルグループの一端と第２のコイルグループの一端とを接続してこの接続点に電流入力側の引き出し線を形成するとともに第１のコイルグループの他の一端と第２のコイルグループの他の一端とを接続してこの接続点を中性点として形成する。

【0040】

このように、本発明の第２の実施例は、上述の第１の実施例において第１のコイルグループと第２のコイルグループとの間に絶縁材を挿入する処理を追加することにより、８極対のラジアルギャップ型モータ１では、引き出し線ＬＵ、ＬＶおよびＬＷならびに中性点ＮＵ１、ＮＵ２、ＮＶ１、ＮＶ２、ＮＷ１およびＮＷ２が配置されたコイルエンド近傍に絶縁材１０が配置され、スロットＳ内に絶縁材１１が配置されることになる。例えば図１７および図１８に示した従来技術では、互いに直列接続されたコイルを３相分まとめてスロットに挿入するが、この挿入後に、スロット内のコイル間の相間絶縁を確保するために絶縁材を挿入するのは難しい。これに対し、本発明の第２の実施例によれば、第１のコイルグループを挿入した後に絶縁材を配置し、その後、第２のコイルグループを挿入するので、相間絶縁を容易に実現でき、コイルの形成からスロットへの挿入までの処理のみならず、相間絶縁処理についても機械化および機械による自動処理化が容易である。

【0041】

次に、本発明の第３の実施例について説明する。本発明の第３の実施例は、上述の第１の実施例において、引き出し線および中性点が配置されたコイルエンド近傍に配置された、引き出し線および渡り線を収容した溝が形成された絶縁材を配置する処理を追加したものである。図７は、本発明の第３の実施例によるラジアルギャップ型モータの巻線配置方法の動作フローを説明するフローチャートである。また、図８は、本発明の第３の実施例における絶縁材を示す斜視図である。

【0042】

本発明の第３の実施例におけるステップＳ１０１〜Ｓ１０４は、第１の実施例におけるステップＳ１０１〜Ｓ１０４と同様である。すなわち、ステップＳ１０１において、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各相について、１極対ごとに対応したコイルを巻回し、ステップＳ１０２において、各相ごとに、回転方向に沿って奇数番目にあるコイルの間を渡り線で連結して第１のコイルグループを形成し、回転方向に沿って偶数番目にあるコイルの間を渡り線で連結して第２のコイルグループを形成する。そして、ステップＳ１０３において、各相について形成された第１のコイルグループおよび第２のコイルグループを、スロットＳ内を内側と外側とに分けた２層巻にて各コイルが配置されることになるよう、スロットＳに挿入する。そして、ステップＳ１０４において、各相ごとに、第１のコイルグループと第２のコイルグループとが並列接続の関係となるように、第１のコイルグループの一端と第２のコイルグループの一端とを接続してこの接続点に電流入力側の引き出し線を形成するとともに第１のコイルグループの他の一端と第２のコイルグループの他の一端とを接続してこの接続点を中性点として形成する。

【0043】

続くステップＳ１０５では、図８に示すような引き出し線および渡り線を収容するための溝２０が形成された絶縁材１２を、引き出し線および中性点が配置されたコイルエンド近傍に配置する。図８に示す溝２０の配置は一例であり、引き出し線および渡り線を保持して相間を絶縁できる構造であればよい。また、絶縁材１２の材質自体は本発明を限定するものではなく、モータの相間絶縁に用いられる一般的なものを用いればよい。

【0044】

次いで、ステップＳ１０６において、引き出し線および渡り線を絶縁材の溝に収容する。図３に示された例では、引き出し線ＬＵ、ＬＶおよびＬＷならびに渡り線ＣＵ１、ＣＶ１、ＣＷ１、ＣＵ２、ＣＶ２およびＣＷ２を絶縁材１２の溝２０に収容する。

【0045】

このように、本発明の第３の実施例による８極対のラジアルギャップ型モータ１は、図２および図３に示した構成要素に加え、引き出し線ＬＵ、ＬＶおよびＬＷならびに中性点ＮＵ１、ＮＵ２、ＮＶ１、ＮＶ２、ＮＷ１およびＮＷ２が配置されたコイルエンド近傍に、溝２０が形成された絶縁材１２をさらに備える。本発明の第３の実施例によれば、引き出し線ＬＵ、ＬＶおよびＬＷならびに渡り線ＣＵ１、ＣＶ１、ＣＷ１、ＣＵ２、ＣＶ２およびＣＷ２を絶縁材１２の溝２０に収容することにより、相間の絶縁を確保することができるとともにコイルエンドの大型化を抑制することができる。また、第１のコイルグループと第２のコイルグループとの並列接続の後、「溝２０が形成された絶縁材１２をコイルエンド近傍に配置し、引き出し線ＬＵ、ＬＶおよびＬＷならびに渡り線ＣＵ１、ＣＶ１、ＣＷ１、ＣＵ２、ＣＶ２およびＣＷ２を溝２０に収容する」といった単純な作業となるので、コイルの形成からスロットへの挿入までの処理のみならず、絶縁処理についても機械化および機械による自動処理化が容易である。

【0046】

以上、実施例として８極対３６スロットのラジアルギャップ型モータの巻線配置について説明した。しかしながら、本発明は極対数は８に限定されず、４の整数倍の極対数のラジアルギャップ型モータであれば適用可能である。すなわち、本発明によれば、４の整数倍の極対数のラジアルギャップ型モータの場合も、各相ごとに、回転方向に沿って奇数番目にあるコイルの間を渡り線で連結して第１のコイルグループを形成し、回転方向に沿って偶数番目にあるコイルの間を渡り線で連結して第２のコイルグループを形成し、そして、各相ごとに、これら第１のコイルグループと第２のコイルグループとが並列接続の関係となるように、第１のコイルグループの一端と第２のコイルグループの一端とを接続してこの接続点に電流入力側の引き出し線を形成するとともに第１のコイルグループの他の一端と第２のコイルグループの他の一端とを接続してこの接続点を中性点として形成すればよい。絶縁材に係る上述の実施例についても４の整数倍の極対数のラジアルギャップ型モータに適用可能である。

【符号の説明】

【0047】

１ ラジアルギャップ型モータ
１０、１１、１２ 絶縁材
２０ 溝
ＣＵ１、ＣＵ２、ＣＶ１、ＣＶ２、ＣＷ１、ＣＷ２ 渡り線
ＬＵ、ＬＶ、ＬＷ 引き出し線
ＮＵ１、ＮＵ２、ＮＶ１、ＮＶ２、ＮＷ１、ＮＷ２ 渡り線
ＰＵ、ＰＶ、ＰＷ 接続点
Ｓ スロット
Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２ コイル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】