特開 2024-113257 電磁コイルを作成する方法及び電動モーターを作成する方法

(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】P2024113257

(43)【公開日】2024-08-22

(54)【発明の名称】電磁コイルを作成する方法及び電動モーターを作成する方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 15/04 20060101AFI20240815BHJP

   H01F 5/00 20060101ALI20240815BHJP

【ＦＩ】

H02K15/04 Z

H01F5/00 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023018107

(22)【出願日】2023-02-09

(71)【出願人】

【識別番号】508264841

【氏名又は名称】有限会社 宮脇工房

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】竹内 啓佐敏

(72)【発明者】

【氏名】壬生 喬大

(72)【発明者】

【氏名】高柳 秀明

【テーマコード（参考）】

5H615

【Ｆターム（参考）】

5H615AA01

5H615BB01

5H615BB07

5H615BB14

5H615PP01

5H615PP12

5H615QQ02

5H615RR07

5H615SS33

5H615TT03

5H615TT14

(57)【要約】

【課題】過電流の少ない電磁コイルを提供する。
【解決手段】開示された方法は、（ａ）複数本の導線を一定の周期で編組みするか又は一定の周期で撚り合わせることによって導線束を形成する工程と、（ｂ）導線束を成形して電磁コイルを形成する工程と、を含む。電磁コイルは、電磁コイルの有効コイル領域の長さが、編組み又は撚りの周期の整数倍になるように形成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動モーターに用いられる電磁コイルを作成する方法であって、
（ａ）複数本の導線を一定の周期で編組みするか又は前記一定の周期で撚り合わせることによって導線束を形成する工程と、
（ｂ）前記導線束を成形して前記電磁コイルを形成する工程と、
を含み、
前記電磁コイルは、前記電磁コイルの有効コイル領域の長さが、前記周期の整数倍になるように形成される、方法。

【請求項2】

請求項１記載の方法であって、
前記複数本の導線のうちの少なくとも１本の導線は、他の導線と異なる表面色を有する、方法。

【請求項3】

請求項１記載の方法であって、
前記工程（ｂ）は、前記導線束を前記有効コイル領域の長さ方向に伸縮することによって、前記有効コイル領域の前記長さを前記周期の前記整数倍にする工程を含む、方法。

【請求項4】

請求項１記載の方法であって、
前記工程（ｂ）は、前記導線束を加圧しつつ成形する工程を含む、方法。

【請求項5】

請求項１記載の方法であって、
前記工程（ｂ）は、前記導線束をα巻きすることによって２つのリング部を有する成形コイルを形成し、前記２つのリング部を合体することなく両開き状態にすることによって２極の前記電磁コイルとして成形する工程を含む、方法。

【請求項6】

請求項１記載の方法であって、
前記工程（ｂ）は、前記導線束を、コイルエンドとなるバスバーの間に接続する工程を含む、方法。

【請求項7】

請求項１記載の方法であって、
前記導線束に含まれる各導線は、１次絶縁被膜で被覆されており、
前記工程（ｂ）は、
（ｂ１）繊維を用いて形成された伸縮性の網目チューブを準備する工程と、
（ｂ２）前記導線束を前記網目チューブの中に挿入することによって網目チューブ導線束を形成する工程と、
（ｂ３）前記網目チューブ導線束に対して、少なくともカシュー又は漆を含む２次絶縁材料を前記網目チューブの網目に浸透させ、前記２次絶縁材料を予備乾燥させることによって予備乾燥導線束を形成する工程と、
（ｂ４）前記予備乾燥導線束を巻線に成形することによって成形コイルを形成する工程と、
（ｂ５）前記成形コイルを加熱して前記２次絶縁材料を本乾燥させることによって、前記導線束の周囲に密着した２次絶縁被膜を形成する工程と、
を含む、方法。

【請求項8】

電動モーターを作成する方法であって、
請求項１に記載の方法で電磁コイルを作成する工程と、
モーターケース内に前記電磁コイルとバックヨークを組み付ける工程と、
前記モーターケースの軸受にローターを組み付ける工程と、
を含む方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電磁コイルを作成する方法及び電動モーターを作成する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、複数本のエナメル素線で形成された平編組線を用いて巻線用電線を形成し、この巻線用電線を用いて電磁コイルを作成する技術が開示されている。この技術によれば、高占積率で渦電流の少ない電磁コイルを得ることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－０９３５７７号公報

【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、従来から、電磁コイルの渦電流を更に低減したいという課題があった。また、電磁コイルの耐電圧特性を向上させたいという課題もあった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

【0006】

本開示の一形態によれば、電動モーターに用いられる電磁コイルを作成する方法が提供される。この方法は、（ａ）複数本の導線を一定の周期で編組みするか又は前記一定の周期で撚り合わせることによって導線束を形成する工程と、（ｂ）前記導線束を成形して前記電磁コイルを形成する工程と、を含み、前記電磁コイルは、前記電磁コイルの有効コイル領域の長さが、前記周期の整数倍になるように形成される。

【0007】

この方法によれば、電磁コイルの有効コイル領域の長さが編組み又は撚りの周期の整数倍になるように形成されるので、渦電流を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】電動モーターの構造例を示す説明図。

【図2】磁石の動きに伴って電磁コイルに誘起電圧が発生する様子を示す説明図。

【図3】電磁コイルの導線と磁石の関係を示す説明図。

【図4】渦電流の少ない電磁コイル用の導線束の第１実施例を示す説明図。

【図5】渦電流の少ない電磁コイル用の導線束の第２実施例を示す説明図。

【図6】渦電流の少ない電磁コイル用の導線束の第３実施例を示す説明図。

【図7】電磁コイルの巻き方の例を示す説明図。

【図8】電磁コイルの他の構成例を示す説明図。

【図9】電動モーターの作成手順を示すフローチャート。

【図10】第１実施形態における電磁コイルの作成手順を示すフローチャート。

【図11】第１実施形態における電磁コイルの作成手順を示す説明図。

【図12】第２実施形態における電磁コイルの作成手順を示すフローチャート。

【図13】第３実施形態における電磁コイルの作成手順を示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

Ａ．第１実施形態：
図１は、実施形態における電動モーター４００の構造例を示す説明図である。この電動モーター４００は、モーターケース４１０と、回転軸４２０と永久磁石４３０を有するローター４４０と、回転軸４２０を支持する軸受４１１，４１２と、ローター４４０の永久磁石４３０と対向して設けられた電磁コイル４５０と、電磁コイル４５０の外周側に設けられた電磁鋼板製のバックヨーク４６０と、モールド材４７０とを備える。ローター４４０は、中心軸Ｃｒを中心に回転する。

【0010】

電磁コイル４５０は、コアレスコイルであることが好ましい。後述するように、電磁コイル４５０は、複数本の導線で構成される導線束を用いて形成される。導線束としては、例えば、複数本の導線を一定の周期で編組みした編組線や、一定の周期で撚り合わせた撚り線（リッツ線）を用いることが好ましい。好ましい導線束については更に後述する。

【0011】

電磁コイル４５０の内周面は、ＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）製の補強リング４５４で補強されている。補強リング４５４は、カシューを主成分とした接着剤で電磁コイル４５０に接着することが好ましい。補強リング４５４を設けるようにすれば、電磁コイル４５０の発熱による体積膨張を抑制して電磁コイル４５０がローター４４０に接触することを防止できる。また、補強リング４５４によって電磁コイル４５０の耐熱性と熱伝導性が向上するので、電磁コイル４５０の熱によってローター４４０の温度が過度に高まることを防止できる。但し、補強リング４５４は省略可能である。

【0012】

バックヨーク４６０の外周は、例えば、カシューを主成分とした絶縁膜４６２で被覆されている。バックヨーク４６０を絶縁膜４６２で被覆すれば、バックヨーク４６０とモーターケース４１０の短絡によって生じる渦電流損を防止できる。また、電磁コイル４５０とバックヨーク４６０が物理的に干渉して電磁コイル４５０の絶縁被覆が破損することを防止できる。但し、絶縁膜４６２は省略してもよい。

【0013】

モールド材４７０は、モーターケース４１０内に収容された電磁コイル４５０及びバックヨーク４６０を固定する絶縁材である。モールド材４７０は、例えば、カシュー又は漆を含む混合物を使用して形成される。この混合物は、耐熱性、電気的絶縁性、耐電圧性、熱伝導性、軽量性、及び、難燃性のすべての点において優れた材料である。

【0014】

図２は、本開示の課題となる渦電流の原理を要約するため、永久磁石４３０の動きに伴って電磁コイル４５０に誘起電圧Ｅｇが発生する様子を示す説明図である。この図では、ローター４４０の中心軸Ｃｒに並行な方向をＹ方向とし、中心軸Ｃｒから電磁コイル４５０に向かう方向をＺ方向とし、Ｙ方向とＺ方向に垂直な方向をＸ方向としている。

【0015】

電磁コイル４５０は、Ｙ方向において、有効コイル領域ＥＣＲとコイルエンド領域ＣＥＲとに区分される。有効コイル領域ＥＣＲは、永久磁石４３０の磁束密度Ｂｔに応じて有効な駆動力を発生する領域である。コイルエンド領域ＣＥＲは、駆動力の発生にほとんど寄与しない領域である。バックヨーク４６０がある場合には、有効コイル領域ＥＣＲはバックヨーク４６０が存在する領域にほぼ等しい。ローター４４０の回転に伴って永久磁石４３０が移動すると、有効コイル領域ＥＣＲに誘起電圧Ｅｇが発生する。電磁コイル４５０は、複数本の導線が編み込まれることによって形成され、複数本の導線の両端部は結合されている。このため、個々の導線毎に生じる誘起電圧Ｅｇの間に電位差が生じることにより、導線間に電流が流れて渦電流損失となる。

【0016】

図３は、電磁コイル４５０の導線と永久磁石４３０の関係を示す説明図である。電磁コイル４５０は、複数本の導線Ｗｒを含む編組線又は撚り線として構成された導線束を含んでいる。この例では、電磁コイル４５０は、永久磁石４３０に最も近い順に、第１層Ｌ１から第５層Ｌ５までの５層構造を有する編組線として構成されている。図３では、更に、ローター４４０の中心軸Ｃｒから永久磁石４３０の中心に向かう線ＣＬ０と、ローター４４０の中心軸Ｃｒから１本の導線Ｗｒに向かう線ＣＬ１とが描かれている。また、これらの２つの線ＣＬ０，ＣＬ１の間の角度θと、ローター４４０の中心軸Ｃｒから導線Ｗｒまでの距離ｒと、永久磁石４３０による磁束密度Ｂｔの分布と、永久磁石４３０と導線Ｗｒの相対速度ｖが示されている。

【0017】

導線Ｗｒの微小部分に発生する起電力δＥｇは、その部分における磁束密度Btと、永久磁石４３０と導線Ｗｒの相対速度vのベクトル積（Bt×v）に比例する。磁束密度Btと相対速度vは、導線Ｗｒの位置に依存するので、角度θと距離ｒの関数Bt(θ,r)，v(θ,r)である。従って、１本の導線Ｗｒについて、有効コイル領域ＥＣＲの区間に発生する誘起電圧Ｅｇは、次式で与えられる。

【数1】

ここで、ｋは係数、∫dlは有効コイル領域ＥＣＲの区間に亘って導線Ｗｒの経路を辿る積分である。磁束密度Bt(θ,r)と相対速度v(θ,r)は、導線Ｗｒの位置に応じて変わるので、誘起電圧Ｅｇも導線Ｗｒ毎に異なることが測定実験から得られている。

【0018】

個々の導線Ｗｒに発生する誘起電圧Ｅｇの大きな方から小さな方へ、電位差に応じて導線間に渦電流が発生する。一方、個々の導線Ｗｒに発生する誘起電圧Ｅｇによる電位差を小さくすれば、導線間の渦電流を小さくすることができる。

【0019】

図４は、渦電流の少ない電磁コイルの第１実施例を示す説明図である。図４の上から２番目の図は、一番上の図の電磁コイル４５０ａの一辺をモデル化したものである。電磁コイル４５０ａは、複数本の導線を一定の周期Ｐｅで編組みした編組線として構成されている。電磁コイル４５０ａの有効コイル領域ＥＣＲの長さＬｅは、導線の編組み周期Ｐｅに等しく設定されている。図４の上から３番目の図は、電磁コイル４５０ａを構成する代表的な２本の導線Ｗｒ１，Ｗｒ２の配置を示している。導線Ｗｒ１，Ｗｒ２は、それぞれ周期的に折れ曲げられた形状を有する。図４の上から４番目の図は導線Ｗｒ１の配置と位相Φを示しており、上から５番目の図は導線Ｗｒ２の配置と位相Φを示している。導線Ｗｒ１，Ｗｒ２の位相Φ１，Φ２は、編組みの１周期Ｐｅを２πとしたときの位相である。図４の例では、有効コイル領域ＥＣＲの長さＬｅが編組みの周期Ｐｅと等しいので、有効コイル領域ＥＣＲの長さＬｅに相当する区間における導線Ｗｒ１の位相Φ１が０～２πの範囲に亘っている。導線Ｗｒ２の位相Φ２も同様である。位相Φ１，Φ２の値が同じ位置では、磁束密度Bt(θ,r)と相対速度v(θ,r)もほぼ等しいと考えることができる。２本の導線Ｗｒ１，Ｗｒ２は、有効コイル領域ＥＣＲの長さＬｅに相当する区間における位相Φ１，Φ２がいずれも０～２πの範囲に亘っているので、それぞれに対する誘起電圧Ｅｇがほぼ等しい値となる。電磁コイル４５０ａに含まれる他の導線も同様である。従って、電磁コイル４５０ａは、渦電流が少ないコイルである。

【0020】

図５は、渦電流の少ない電磁コイルの第２実施例を示す説明図である。この第２実施例では、電磁コイル４５０ｂの有効コイル領域ＥＣＲの長さＬｅが、導線の編組み周期Ｐｅの２倍に設定されている。

【0021】

図６は、渦電流の少ない電磁コイルの第３実施例を示す説明図である。この第３実施例では、電磁コイル４５０ｃは複数本の導線を一定の周期Ｐｅで撚り合わせた撚り線として構成されている。電磁コイル４５０ｃの有効コイル領域ＥＣＲの長さＬｅは、導線の撚り周期Ｐｅの２倍に設定されている。

【0022】

図４～図６から理解できるように、Ｎを１以上の整数としたとき、電磁コイル４５０の有効コイル領域ＥＣＲの長さＬｅが、編組み又は撚りの周期ＰｅのＮ倍に等しいことが好ましい。本開示において、「長さＬｅが周期ＰｅのＮ倍に等しい」又は「長さＬｅが周期Ｐｅの整数倍である」という語句は、ＬｅとＮ×Ｐｅの差分｜Ｌｅ－Ｎ×Ｐｅ｜が、周期Ｐｅの１０％以下であることを意味する。この差分｜Ｌｅ－Ｎ×Ｐｅ｜が小さいほど渦電流が小さくなるので、差分｜Ｌｅ－Ｎ×Ｐｅ｜を周期Ｐｅの５％以下とすることが好ましい。

【0023】

図７は、電磁コイル４５０の巻き方の例を示す説明図である。ここでは、以下の４種類の巻き方の異なる電磁コイル４５０が描かれている。個々の電磁コイル４５０の両端には、接続端子４５１，４５２がそれぞれ設けられている。接続端子４５１，４５２の間は、導線束で形成されている。図中の矢印は、導電束が巻かれる方向を示している。
（１）単巻単極コイル４５０_1
単巻単極コイル４５０_1は、１相分の電磁コイルに含まれる複数極のうちの１極分を１ターンで形成した電磁コイルである。
（２）複巻単極コイル４５０_2
複巻単極コイル４５０_2は、１相分の電磁コイルに含まれる複数極のうちの１極分を複数ターンで形成した電磁コイルである。
（３）複巻２極コイル４５０_3
複巻２極コイル４５０_3は、１相分の電磁コイルに含まれる複数極のうちの２極分を複数ターンでそれぞれ形成した電磁コイルである。この複巻２極コイル４５０_3は、導線束をα巻きすることによって２つのリング部Ｒ１，Ｒ２を有する成形コイルを形成し、２つのリング部Ｒ１，Ｒ２を合体することなく両開き状態にすることによって２極の電磁コイルとして成形したものである。この方法では、α巻きを行うことによって２極分のリング部Ｒ１，Ｒ２を有する電磁コイルを得ることができる。
（４）１相分の複巻複極コイル４５０_4
１相分の複巻複極コイル４５０_4は、１相分の電磁コイルに含まれる複数極のすべての極を複数ターンでそれぞれ形成した電磁コイルである。即ち、この複巻複極コイル４５０_4は、１本の導線束から形成された１相分の電磁コイルである。

【0024】

図８は、電磁コイル４５０の他の構成例を示す説明図である。この電磁コイル４５０_5において、有効コイル領域ＥＣＲは、複数本の導線を一定の周期Ｐｅで編み組みした編組線又は一定の周期Ｐｅで撚り合わせた撚り線で構成されているが、コイルエンド領域ＣＥＲはバスバー(bus bar)で構成されている。即ち、導線束が、コイルエンドとなるバスバーの間に接続されている。両者の接続方法としては、加締めや半田付けなどを利用できる。バスバーは、銅などの電気伝導性の高い金属で形成されている。バスバーには、接続端子４５１，４５２が設けられている。電磁コイルのうちで接続端子４５１，４５２を除く部分を「コイル用導線」とも呼ぶ。前述した図７の例では、コイル用導線は導線束のみで形成されている。この例から理解できるように、電磁コイル４５０は、複数本の導線を一定の周期で編組みするか又は一定の周期で撚り合わせた導線束を含むコイル用導線で形成することができる。コイルエンド領域ＣＥＲをバスバーとする構成は、図７に示した各種の電磁コイルに適用することが可能である。

【0025】

なお、電磁コイル４５０を構成する複数本の導線のうち、１本又は複数本の導線を、他の導線と異なる表面色を有するものとしてもよい。また、編組線を用いて電磁コイル４５０を形成する場合には、同じ編み経路を辿る複数本の導線に同じ表面色を付して、他の導線と異なる色としてもよい。このように、電磁コイル４５０を構成する複数本の導線のうち、少なくとも１本の導線は、他の導線と異なる表面色を有するものとすることが好ましい。こうすれば、導線の周期Ｐｅを容易に観察できる。

【0026】

図９は、電動モーター４００の作成手順を示すフローチャートである。ステップＳ１０では、電磁コイル４５０を作成する。ステップＳ１０の詳細は後述する。ステップＳ２０では、モーターケース４１０内に電磁コイル４５０とバックヨーク４６０を組み付ける。ステップＳ３０では、モーターケース４１０内にモールド材４７０を充填して、モーターケース４１０内に収容された電磁コイル４５０とバックヨーク４６０をモールド材４７０で固定する。このステップＳ３０は省略可能である。ステップＳ４０では、モーターケース４１０の軸受４１１，４１２にローター４４０を組み付ける。

【0027】

図１０は、第１実施形態における電磁コイルの作成手順を示すフローチャートであり、図１１は、その作成手順を示す説明図である。ステップＳ１１では、複数本の導線１００を編組み又は撚り合わせることによって導線束２１０を形成する束線処理を実行する。図１１の例では、導線１００は、芯線１０１と、芯線１０１の周囲に形成された１次絶縁被膜１１０とを有する。図１１の例では、導線束２１０は、編組線として形成されている。

【0028】

芯線１０１としては、表面に酸化膜が全く形成されていないか、又は、自然酸化による薄い酸化膜のみが形成されており、被覆材で被覆されていない銅線を使用することができる。また、銅以外の金属製の芯線１０１を用いてもよい。１次絶縁被膜１１０は、酸化被膜としてもよく、エポキシやエナメルなどの他の絶縁材を用いて形成されていてもよい。

【0029】

銅製の芯線１０１を用いる場合には、芯線１０１を酸化させることによって、酸化被膜（ＣｕＯ）で構成された１次絶縁被膜１１０を形成できる。酸化被膜の厚みは、導線束の用途に応じて任意に設定可能であるが、４０ｎｍ以上９０ｎｍ以下とすることが好ましい。また、酸化処理の後に、ワニスの焼入乾燥を行うようにしてもよい。ワニスの焼入乾燥を行えば、曲げ強度を高くすることができ、取り扱い易くすることが可能である。また、酸化被膜の厚みを４０ｎｍ以上とすれば、ワニスの焼入乾燥を行う際に、ワニスの溶剤により酸化被膜が破壊されて渦電流損が増大する可能性を低減することができる。また、酸化被膜の厚みを９０ｎｍ以下とする理由は、導線１００の断面における芯線１０１の面積比率を大きくするためである。

【0030】

導線束２１０の断面は台形又は矩形であるが、台形や矩形以外の断面としてもよい。但し、導線束２１０の断面を台形とすれば、電磁コイルを作成する際に導線束２１０同士の隙間を小さくでき、電磁コイルの断面における芯線１０１の面積比率を大きくできる点で好ましい。

【0031】

導線束２１０は複数本の導線１００で構成されているので、渦電流損を小さくすることができる。また、導線束２１０は、図４～図６で説明したように、有効コイル領域ＥＣＲの長さＬｅが、編組み又は撚りの周期Ｐｅの整数倍になるように形成される。

【0032】

渦電流損を小さくするという観点では、芯線１０１の外径が小さいほど好ましい。具体的には、芯線１０１の外径は、０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とすることが好ましく、０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下とすることが更に好ましいが、この限りではない。

【0033】

導線束２１０を構成する複数本の導線１００のうち、少なくとも１本の導線は、他の導線と異なる表面色を有するものとすることが好ましい。導線１００の表面色は、例えば、塗料を塗布することによって任意に変更できる。

【0034】

ステップＳ１２では、導線束２１０を加圧しつつ成形する加圧成形処理を実行する。図１１の例では、圧縮成形装置３１０を用いて導線束を圧縮成形することによって、予め定められたコイル形状に成形された成形コイル２２０が作成されている。この例では、成形コイル２２０のコイルターン数は１としているが、コイルターン数を２以上としてもよい。また、この成形コイル２２０は長円形状を有しているが、電磁コイルの用途に応じて任意のコイル形状に成形することが可能である。この加圧成形処理を行うことによって、導線１００間の隙間を低減することができ、電磁コイルの断面における芯線１０１の面積比率を更に増大することができる。

【0035】

ステップＳ１３では、成形コイル２２０を伸縮する伸縮処理を必要に応じて実行する。図１１の例では、延伸装置３２０を用いて成形コイル２２０を引き延ばす処理が行われている。伸縮処理は、導線束で形成されている有効コイル領域ＥＣＲの長さＬｅを、導線束の編組み又は撚りの周期Ｐｅの整数倍になるように調整するためである。前述したように、成形コイル２２０を構成する複数本の導線１００のうち、少なくとも１本の導線の表面色を他の導線と異なる色とすれば、有効コイル領域ＥＣＲの長さＬｅが導線の周期Ｐｅの整数倍になっているか否かを容易に観察できる。従って、ステップＳ１３の伸縮処理の必要性や伸縮の程度を容易に判断できる。ステップＳ１３の処理は、導線束を伸縮する処理に相当する。なお、成形コイル２２０を伸縮する代わりに、成形前の導線束２１０を伸縮することによって、有効コイル領域ＥＣＲの長さＬｅが導線の周期Ｐｅの整数倍になるようにしてもよい。但し、導線束を伸縮する処理は省略可能である。

【0036】

ステップＳ１４では、成形コイル２２０の全体を２次絶縁被膜で被覆する被膜形成処理を実行する。２次絶縁被膜は、例えば、カシュー又は漆を主成分とする絶縁材料で形成することができる。「カシュー」は、カシューナッツの殻から抽出されるカシューナッツシェルオイルを主成分して製造される天然由来の塗料である。図１１の例では、被膜形成処理後の成形コイル２３０は、元の成形コイル２２０の全体を覆うように２次絶縁被膜１２０が形成されたものである。この２次絶縁被膜１２０は、例えば、カシュー又は漆を主成分とする天然由来の絶縁性樹脂を焼付乾燥することによって形成することができる。成形コイル２２０のコイルターン数が２以上の場合には、隣接する導線束同士の間には２次絶縁被膜１２０は形成されず、成形コイル２２０の全体の周囲にのみ２次絶縁被膜１２０が形成される。ステップＳ１４で形成された成形コイル２２０の交流耐電圧特性は、数１０Ｖ程度であるが、２次絶縁被膜１２０を形成することによって、５ＫＶを超える交流耐電圧特性を得ることができる。また、本実施形態では、カシュー又は漆を主成分とする２次絶縁被膜１２０を形成するので、エポキシ系の絶縁被膜よりも薄い被膜で電磁コイルの耐電圧特性を向上させることができる。更に、耐熱性と熱伝導性に優れているためモーターの基本特性で重要なトルクを向上することに繋がる。

【0037】

ステップＳ１５では、２次絶縁被膜１２０付きの成形コイル２３０に接続端子を設けることによって、電磁コイルを生成する。前述した図８の例のように、コイルエンド領域ＣＥＲをバスバーで構成する場合には、成形コイル２３０にバスバーが接続され、バスバーに接続端子が接続される。こうして作成された電磁コイルは、図１における電磁コイル４５０として使用される。

【0038】

上述した第１実施形態によれば、電磁コイルの有効コイル領域の長さＬｅが編組み又は撚りの周期Ｐｅの整数倍になるように形成されるので、渦電流を低減できる。

【0039】

Ｂ．第２実施形態：
図１２は、第２実施形態における電磁コイルの作成手順を示すフローチャートであり、図１３は、その作成手順を示す説明図である。図１に示した電動モーターの構成や、図９に示した電動モーターの作成手順は、第２実施形態にも同様に適用することができる。

【0040】

図１２のステップＳ１１０では、１次絶縁被膜付きの複数本の導線で形成された導線束６１０を準備する。図１３に示す導線束６１０は、複数の導線を編み組み又は撚り合わせることによって作成される。また、各導線の表面は、１次絶縁被膜で覆われている。１次絶縁被膜としては、第１実施形態でも説明したように、銅の酸化被膜や、エポキシやエナメルなどで形成された絶縁被膜を使用することができる。酸化被膜を１次絶縁被膜とする場合には、酸化被膜の厚みは、４０ｎｍ以上９０ｎｍ以下とすることが好ましい。このステップＳ１１０は、図１０のステップＳ１１と同じものとしてもよい。

【0041】

第１実施形態で説明したように、導線束６１０は、導線束６１０で形成される電磁コイルの有効コイル領域の長さＬｅが、編組み又は撚りの周期Ｐｅの整数倍になるように形成されることが好ましい。但し、このような構成を採用しなくてもよい。

【0042】

ステップＳ１２０では、繊維を用いて形成された伸縮性の網目チューブ６２０を準備する。繊維としては、麻，絹，綿などの天然繊維や、ナイロン，テフロン（登録商標），ポリエチレン，アクリル，ポリイミドなどの化学繊維や、カーボン繊維、ガラス繊維などを使用することができる。網目チューブ６２０は、例えば、繊維を幅と長さ方向に伸縮性を有するよう円筒状に織ることによって作成される。なお、ステップＳ１１０とステップＳ１２０の順序は逆にしてもよい。

【0043】

ステップＳ１３０では、導線束６１０を網目チューブ６２０の中に挿入することによって、網目チューブ導線束６３０を形成する。なお、網目チューブ６２０の内寸法は、導線束６１０の外寸法よりもやや小さいことが好ましい。こうすれば、導線束６１０の外側に伸縮性の網目チューブ６２０で密着させることができる。

【0044】

ステップＳ１４０では、網目チューブ導線束６３０に対して、２次絶縁材料を網目チューブ６２０の網目に浸透させ、２次絶縁材料を予備乾燥させることによって、予備乾燥導線束６４０を形成する。２次絶縁材料としては、少なくともカシュー又は漆を含むものを使用することが好ましく、カシュー又は漆を主成分とし添加剤を含むものを使用することが更に好ましい。カシュー又は漆を含む絶縁材料は、エポキシ系の絶縁材料よりも薄い被膜で耐電圧特性を向上させることができる。また、２次絶縁材料は、カシューや漆の他に、添加剤を含むものとしてもよい。添加剤としては、カシューや漆を乾燥させるための乾燥剤を使用することができ、また、乾燥剤以外にも、桐油，クルミ油，亜麻仁油等の天然油や、モリブデン潤滑油等を使用することができる。予備乾燥は、例えば、自然乾燥、又は、１００℃未満の乾燥温度下での加熱処理によって実行することができる。この予備乾燥によって、２次絶縁材料は硬化が進むが、完全には硬化しない半硬化状態となる。

【0045】

ステップＳ１５０では、予備乾燥導線束６４０を巻線に成形することによって成形コイル６５０を形成する。具体的には、例えば、予備乾燥導線束６４０を巻線成形型に収め、加圧しつつ熱を加えることによるフォーミングを実行する。

【0046】

ステップＳ１６０では、成形コイル６５０を加熱して２次絶縁材料を本乾燥させることによって、導線束６１０の周囲に密着した２次絶縁被膜６２２を形成する。この本乾燥は、例えば、加圧しながら１００℃を超える温度まで加熱する処理によって実行することができる。この本乾燥によって、２次絶縁材料は完全に硬化した硬化状態となる。

【0047】

ステップＳ１７０では、ステップＳ１６０で得られた成形コイルに接続端子６６１，６６２を設けることによって電磁コイル６６０を作成する。

【0048】

以上のように、第２実施形態では、カシュー又は漆を含む２次絶縁材料で形成された２次絶縁被膜を導線束６１０の周囲に密着させるので、電磁コイル６６０の耐電圧特性を向上できる。

【0049】

以上の実施形態では回転式の電動モーターを説明したが、本開示は直動式の電動モーターにも適応できる。更に、本開示を電動発電機などの他の種類の電気機械に適応させることで、その出力特性を向上できる。

【0050】

本開示は、上述の実施形態や実施形態、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、開示の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【0051】

（１）本開示の一形態によれば、電動モーターに用いられる電磁コイルを作成する方法が提供される。この方法は、（ａ）複数本の導線を一定の周期で編組みするか又は前記一定の周期で撚り合わせることによって導線束を形成する工程と、（ｂ）前記導線束を成形して前記電磁コイルを形成する工程と、を含み、前記電磁コイルは、前記電磁コイルの有効コイル領域の長さが、前記周期の整数倍になるように形成される。
この方法によれば、電磁コイルの有効コイル領域の長さが編組み又は撚りの周期の整数倍になるように形成されるので、渦電流を低減できる。

【0052】

（２）上記方法において、前記複数本の導線のうちの少なくとも１本の導線は、他の導線と異なる表面色を有するものとしてもよい。
この方法によれば、導線の周期を容易に観察できる。

【0053】

（３）上記方法において、前記工程（ｂ）は、前記導線束を前記有効コイル領域の長さ方向に伸縮することによって、前記有効コイル領域の前記長さを前記周期の前記整数倍にする工程を含む、方法。
この方法によれば、有効コイル領域の長さを容易に調整できる。

【0054】

（４）上記方法において、前記工程（ｂ）は、前記導線束を加圧しつつ成形する工程を含むものとしてもよい。
この方法によれば、電磁コイルに含まれる空間を減少させることができ、電磁コイルの断面に占める導線の割合を増加させることができる。

【0055】

（５）上記方法において、前記工程（ｂ）は、前記導線束をα巻きすることによって２つのリング部を有する成形コイルを形成し、前記２つのリング部を合体することなく両開き状態にすることによって２極の前記電磁コイルとして成形する工程を含むものとしてもよい。
この方法によれば、α巻きを行うことによって２極分のリング部を有する電磁コイルを成形できる。

【0056】

（６）上記方法において、前記工程（ｂ）は、前記導線束を、コイルエンドとなるバスバーの間に接続する工程を含むものとしてもよい。
この方法によれば、有効コイル領域における渦電流が少なく、コイルエンドにおける抵抗が少ない電磁コイルを得ることができる。

【0057】

（７）上記方法において、前記導線束に含まれる各導線は、１次絶縁被膜で被覆されており、前記工程（ｂ）は、（ｂ１）繊維を用いて形成された伸縮性の網目チューブを準備する工程と、（ｂ２）前記導線束を前記網目チューブの中に挿入することによって網目チューブ導線束を形成する工程と、（ｂ３）前記網目チューブ導線束に対して、少なくともカシュー又は漆を含む２次絶縁材料を前記網目チューブの網目に浸透させ、前記２次絶縁材料を予備乾燥させることによって予備乾燥導線束を形成する工程と、（ｂ４）前記予備乾燥導線束を巻線に成形することによって成形コイルを形成する工程と、（ｂ５）前記成形コイルを加熱して前記２次絶縁材料を本乾燥させることによって、前記導線束の周囲に密着した２次絶縁被膜を形成する工程と、を含むものとしてもよい。
この方法によれば、カシュー又は漆を含む２次絶縁材料で形成された２次絶縁被膜を導線束の周囲に密着させるので、電磁コイルの耐電圧特性を向上できる。

【0058】

（８）本開示の他の形態によれば、電動モーターを作成する方法が提供される。この方法は、上記方法で電磁コイルを作成する工程と、モーターケース内に前記電磁コイルとバックヨークを組み付ける工程と、前記モーターケースの軸受にローターを組み付ける工程と、を含む。

【0059】

（９）本開示の更に他の形態によれば、電磁コイルを作成する方法が提供される。この方法は、（ａ）１次絶縁被膜付きの複数本の導線で形成された導線束を準備する工程と、（ｂ）繊維を用いて形成された伸縮性の網目チューブを準備する工程と、（ｃ）前記導線束を前記網目チューブの中に挿入することによって網目チューブ導線束を形成する工程と、（ｄ）前記網目チューブ導線束に対して、少なくともカシュー又は漆を含む２次絶縁材料を前記網目チューブの網目に浸透させ、前記２次絶縁材料を予備乾燥させることによって予備乾燥導線束を形成する工程と、（ｅ）前記予備乾燥導線束を巻線に成形することによって成形コイルを形成する工程と、（ｆ）前記成形コイルを加熱して前記２次絶縁材料を本乾燥させることによって、前記導線束の周囲に密着した２次絶縁被膜を形成する工程と、を含む。
この方法によれば、カシュー又は漆を含む２次絶縁材料で形成された２次絶縁被膜を導線束の周囲に密着させるので、電磁コイルの耐電圧特性を向上できる。

【符号の説明】

【0060】

１００…導線、１０１…芯線、１１０…１次絶縁被膜、１２０…２次絶縁被膜、２１０…導線束、２２０…成形コイル、２３０…成形コイル、３１０…圧縮成形装置、３２０…延伸装置、４００…電動モーター、４１０…モーターケース、４１１，４１２…軸受、４２０…回転軸、４３０…永久磁石、４４０…ローター、４５０…電磁コイル、４５０_1…単巻単極コイル、４５０_2…複巻単極コイル、４５０_3…複巻２極コイル、４５０_4…複巻複極コイル、４５０_5…電磁コイル、４５０ａ…電磁コイル、４５０ｂ…電磁コイル、４５０ｃ…電磁コイル、４５１，４５２…接続端子、４５４…補強リング、４６０…バックヨーク、４６２…絶縁膜、４７０…モールド材、６１０…導線束、６２０…網目チューブ、６２２…２次絶縁被膜、６３０…網目チューブ導線束、６４０…予備乾燥導線束、６５０…成形コイル、６６０…電磁コイル、６６１，６６２…接続端子

【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】