特開 2024-103908 コイル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024103908

(43)【公開日】2024-08-02

(54)【発明の名称】コイル

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/18 20060101AFI20240726BHJP

【ＦＩ】

H02K3/18 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023007863

(22)【出願日】2023-01-23

(71)【出願人】

【識別番号】514029991

【氏名又は名称】ウツミ電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100155882

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100154678

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 博子

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 裕

(72)【発明者】

【氏名】中塚 秀明

(72)【発明者】

【氏名】麻生 茂雄

【テーマコード（参考）】

5H603

【Ｆターム（参考）】

5H603AA01

5H603CA01

5H603CA05

5H603CB02

5H603CD02

5H603CD05

5H603CE05

(57)【要約】

【課題】所望の出力を得ることができ、安定した性能を発揮することができるコイルを提供する。
【解決手段】 コイル１を構成するターンＴ１～Ｔ８は、両側帯部５１及び５２と、上帯部５３及び下帯部５４とを備える。両側帯部５１及び５２における平角導体３の外側面３１はＺ軸方向に対して正面３３から背面３４に向かって広がるように傾斜する。コイル１は、最初のターンＴ１の正面３３を最も寸法が小さい上底面とし、最後のターンＴ８の背面３４を最も寸法が大きい下底面とする四角錐台を形成する。平角導体３は、外側面３１及び内側面３２の軸方向の長さ寸法が、一方の端３ａにおいて最も大きく、他方の端３ｂにおいて最も小さくなるように傾斜する。正面３３及び背面３４の横方向Ｘの長さ寸法が、一方の端３ａにおいて最も小さく、他方の端３ｂにおいて最も大きくなるように傾斜する。両側帯部５１及び５２の横方向Ｘの断面積は等しい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向に旋回された平角導体によってターンが形成され、複数のこれらターンによって螺旋構造を構成し、前記軸方向に直交する縦方向及び横方向を有するコイルであって、
前記平角導体は、一方の端から他方の端の間において連続して一体的に形成され、前記螺旋構造の外周を構成する外側面と、内周を構成する内側面と、前記軸方向の一方に位置する正面と、他方に位置する背面とを有し、
前記ターンは、前記縦方向に延びるとともに前記横方向に離間する両側帯部と、前記横方向に延びるとともに前記縦方向に離間する上帯部及び下帯部とを備え、前記両側帯部における前記平角導体の前記外側面は前記軸方向に対して前記正面から前記背面に向かって広がるように傾斜し、前記内側面は前記軸方向に平行であり、
複数の前記ターンにおいて前記両側帯部の前記横方向の断面積は等しく、前記上帯部及び前記下帯部の前記縦方向の断面積以下であり、
前記平角導体は、前記外側面及び前記内側面の前記軸方向の長さ寸法が、前記一方の端において最も大きく、前記他方の端において最も小さくなるように傾斜することを特徴とするコイル。

【請求項2】

複数の前記ターンは、前記一方の端に連続する最初のターンと、前記他方の端に連続する最後のターンとを有し、
複数の前記ターンの積層によりその中心に前記軸方向に延びる貫通孔を有するとともに、前記最初のターンを上底面及び前記最後のターンを下底面とする四角錐台を形成することを特徴とする請求項１記載のコイル。

【請求項3】

隣接する一方の前記ターンの前記背面の前記横方向の寸法よりも、他方の前記ターンの前記正面の前記横方向の寸法が大きいことを特徴とする請求項２記載のコイル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、モータ等の環状のステータコアから突出する複数のティースにそれぞれ装着されるコイルに関し、特にエッジワイズコイルに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、平角導体を螺旋状に巻回したエッジワイズコイルが知られている。このようなエッジワイズコイルによれば、コアに対する占有率が向上し、モータ効率を向上させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６８４１４４５号

【特許文献2】特許第４４６２８９６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１及び特許文献２によれば、複数のコイル片の端部を互いに接合することにより、軸方向に巻回される螺旋状のコイルとしている。接合方法としては、溶接や圧接があげられる。このように複数のコイル片を接合することにより、接合部分に歪みが生じたり、断面積が初期設定と相違したりするという問題が生じる。接合部分に生じた歪みにより発生した抵抗や、接合部分における断面積の変化により、所望の出力を得ることができず安定したコイル性能を発揮することができない虞がある。

【0005】

この発明は、所望の出力を得ることができ、安定した性能を発揮することができるコイルを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この発明は、軸方向に旋回された平角導体によってターンが形成され、複数のこれらターンによって螺旋構造を構成し、前記軸方向に直交する縦方向及び横方向を有するコイルであって、前記平角導体は、一方の端から他方の端の間において連続して一体的に形成され、前記螺旋構造の外周を構成する外側面と、内周を構成する内側面と、前記軸方向の一方に位置する正面と、他方に位置する背面とを有し、前記ターンは、前記縦方向に延びるとともに前記横方向に離間する両側帯部と、前記横方向に延びるとともに前記縦方向に離間する上帯部及び下帯部とを備え、前記両側帯部における前記平角導体の前記外側面は前記軸方向に対して前記正面から前記背面に向かって広がるように傾斜し、前記内側面は前記軸方向に平行であり、複数の前記ターンにおいて前記両側帯部の前記横方向の断面積は等しく、前記上帯部及び前記下帯部の前記縦方向の断面積以下であり、前記平角導体は、前記外側面及び前記内側面の前記軸方向の長さ寸法が、前記一方の端において最も大きく、前記他方の端において最も小さくなるように傾斜することを特徴とする。

【0007】

複数の前記ターンは、前記一方の端に連続する最初のターンと、前記他方の端に連続する最後のターンとを有し、
複数の前記ターンの積層によりその中心に前記軸方向に延びる貫通孔を有するとともに、前記最初のターンを上辺及び前記最後のターンを底辺とする四角錐台形を形成することを特徴とする。

【0008】

隣接する一方の前記ターンの前記背面の前記横方向の寸法よりも、他方の前記ターンの前記正面の前記横方向の寸法が大きいことを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

この発明に係るコイルによれば、平角導体が連続して一体的に螺旋構造を形成するので接合による断面積の変化を抑えることができ、初期設定に応じた所望の出力を得ることができる。これにより安定したコイル性能を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】コイルの斜視図。

【図2】図１のコイルの正面図。

【図3】図２の右側から見た右側面図。

【図4】図２の下方から見た平面図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１～図４を参照すると、コイル１は、螺旋状に旋回された平角導体３によって構成される。ただし、線状の平角導体をコイル軸に巻き付けて螺旋構造とするものではなく、例えば機械切削加工やダイキャスト加工によって一方の端３ａから他方の端３ｂの間において一体的に連続した螺旋構造を実現するものである。したがって、コイル１において各ターンを接合する繋ぎ目となる部分は存在しない。

【0012】

平角導体３は、螺旋構造の外周を構成する外側面３１と、内周を構成する内側面３２と、軸方向Ｚの一方に位置する正面３３と、他方に位置する背面３４とを有する。これら外側面３１、内側面３２、正面３３及び背面３４によって、平角導体３の断面は矩形を呈する。

【0013】

コイル１は、軸方向Ｚと、軸方向Ｚに直交する縦方向Ｙ及び横方向Ｘを有し、軸方向Ｚをコイル軸すなわち螺旋構造の中心軸としている。コイル１は、複数のターンＴによって形成される。この実施形態では８つのターンＴ１～Ｔ８によって形成される。ターンＴ１が平角導体３の一方の端３ａに連続する最初のターンであり、ターンＴ８が他方の端３ｂに連続する最後のターンである。

【0014】

それぞれのターンＴ１～Ｔ８は、縦方向Ｙに延びるとともに横方向Ｘに離間する両側帯部５１及び５２と、横方向Ｘに延びるとともに縦方向Ｙに離間する上帯部５３及び下帯部５４とを備える。両側帯部５１、５２、上帯部５３及び下帯部５４によって、コイル１の軸方向Ｚからの平面視外形は略矩形を呈する。この矩形の外形は平角導体３の外側面３１によって画定される。ただし、一方の端３ａ及び他方の端３ｂは下帯部５４の図面下方へと突出している。

【0015】

両側帯部５１、５２、上帯部５３及び下帯部５４によって形成された矩形の中央には矩形の孔が内側面３２によって画定される。特に図２に示したように、コイル１を構成するターンＴ１～Ｔ８は平面視すなわち軸方向Ｚから見た形状が矩形であるが、コイル全体として螺旋構造であるため、側面すなわち横方向Ｘから見た場合には完全に閉じた矩形とはならない。

【0016】

特に図４を参照すれば、両側帯部５１及び５２における平角導体３の外側面３１はＺ軸方向に対して正面３３から背面３４に向かって広がるように傾斜する。したがって、それぞれのターンＴ１～Ｔ８において、平角導体３の横方向Ｘの外側はそれぞれ図面下方に向かって広がるような台形となる。

【0017】

隣接する一方のターンの背面３４の横方向Ｘの寸法よりも、他方のターンの正面３３の横方向Ｘの寸法がわずかに大きい。また、一方のターンの背面３４と他方のターンの正面３３との間には、スペースが形成される。このスペースを介して他方のターンと一方のターンの外側面３１が一直線上に位置するように各ターンの正面３３及び背面３４の横方向Ｘの寸法を決定する。具体的には、最初のターンＴ１の背面３４における横方向Ｘの寸法よりも、隣接する２番目のターンＴ２の正面３３における横方向Ｘの寸法がわずかに大きい。２番目のターンＴ２の背面３４の横方向Ｘの寸法は、３番目のターンＴ３の正面３３の横方向Ｘの寸法よりもわずかに大きく、４番目のターンＴ４以降も同様である。このようにしてコイル１は、最初のターンＴ１の正面３３を最も寸法が小さい上底面とし、最後のターンＴ８の背面３４を最も寸法が大きい下底面とする四角錐台を形成する。

【0018】

コイル１を四角錐台にすることによって、環状のステータコアに装着した場合のコイル占有率を大きくすることができる。すなわち、最初のターンＴ１をステータコアに対向させるように複数のティースにコイル１を設置することによって、隙間の少ない効率的な配置とすることができ、空間容積率の向上が可能となる。

【0019】

両側帯部５１及び５２における内側面３２は軸方向Ｚに平行である。したがって、それぞれのターンＴ１～Ｔ８において、内側面３２によって画定されるとともに軸方向Ｚに平行に延びる孔が形成され、これによって螺旋構造において軸方向Ｚに貫通する貫通孔１１が形成される。この貫通孔１１をティースに挿入することによってコイル１を容易にステータコアに設置することができる。

【0020】

特に図１を参照すれば、平角導体３は、外側面３１及び内側面３２の軸方向の長さ寸法、すなわち正面３３から背面３４までの長さ寸法が、一方の端３ａにおいて最も大きく、他方の端３ｂにおいて最も小さくなるように傾斜する。また、正面３３及び背面３４の横方向Ｘの長さ寸法、すなわち外側面３１から内側面３２までの長さ寸法が、一方の端３ａにおいて最も小さく、他方の端３ｂにおいて最も大きくなるように傾斜する。したがって、平角導体３の断面は一方の端３ａでは縦横の比率が１に近い正方形に最も近く、他方の端３ｂでは縦横の比率が０に近い横方向に長い長方形となる。このように縦横の比率は異なるが、両側帯部５１及び５２の横方向Ｘの断面積は等しくなるようにしている。

【0021】

上帯部５３及び下帯部５４における平角導体３の縦方向Ｙの断面積は、両側帯部５１及び５２の横方向Ｘの断面積と等しいか、それよりも大きくなるようにしている。言い換えると、両側帯部５１及び５２の横方向Ｘの断面積は、上帯部５３及び下帯部５４の縦方向Ｙの断面積以下である。

【0022】

コイルの出力は導体の最も抵抗が大きくなる部分に依存する。この実施形態では最も断面積が小さくなる部分である両側帯部５１及び５２の断面積に依存する。この実施形態における平角導体３には接合部分が存在しないからこれら両側帯部５１及び５２の断面積を等しくすることができるとともに、接合による意図しない抵抗の発生を抑えることができる。したがって、初期設定に応じた所望の出力を得ることができ、安定したコイル性能を発揮することができる。また、接合工程を必要としないのでその分作業工程を簡略化することができる。

【0023】

上帯部５３及び下帯部５４の断面積を大きくすることによって、組付け時の破損や歪みが生じるのを予防することができる。この実施形態では、特に上帯部５３の縦方向Ｙの長さ寸法を大きくすることによって断面積を大きくし、コイル１の組付け時等における補強をしている。

【0024】

コイル１における平角導体３として、アルミニウムや銅などの導電性材料を用いることができる。また、コイル１のターンＴの数や大きさはコイルの大きさ、使用用途などに応じて適宜変更可能である。

【符号の説明】

【0025】

１ コイル
１１ 貫通孔
３ 平角導体
３１ 外側面
３２ 内側面
３３ 正面
３４ 背面
５１ 側帯部
５２ 側帯部
５３ 上帯部
５４ 下帯部
Ｘ 横方向
Ｙ 縦方向
Ｚ 軸方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】