特許 7386399 コイルの装着構造、ステータ及びモータ

(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】

(24)【登録日】2023-11-16

(45)【発行日】2023-11-27

(54)【発明の名称】コイルの装着構造、ステータ及びモータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/18 20060101AFI20231117BHJP

【ＦＩ】

H02K3/18 P

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020549126

(86)(22)【出願日】2019-09-20

(86)【国際出願番号】 JP2019036995

(87)【国際公開番号】W WO2020066900

(87)【国際公開日】2020-04-02

【審査請求日】2022-06-30

(31)【優先権主張番号】P 2018178924

(32)【優先日】2018-09-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106116

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100131495

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 健児

(72)【発明者】

【氏名】菱田 光起

(72)【発明者】

【氏名】米田 博

(72)【発明者】

【氏名】中野 圭策

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 隆信

【審査官】三澤 哲也

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５６－１２４２２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２２８４７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２２２７２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ３／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

帯状に延びる板状部材を幅方向に屈曲させて平面視四角形状をなすように螺旋状に複数回巻回させた形状をなす第１～第ｎターン（ｎは２以上の整数）からなるコイルを、断面四角形状で延在方向に延在する柱状コアに装着させた装着構造であって、
前記柱状コアは、電磁鋼板からなる複数のコアシートを前記柱状コアの前記延在方向と直交する積層方向に積層してなる積層体で構成され、前記柱状コアの前記積層方向一方の端面の外周部には、バリが突出方向に突出形成され、
前記コイルの前記第１～第ｎターンの内周端縁には、外周側に凹む凹部が形成され、
前記凹部は、前記柱状コアの前記バリに前記バリの前記突出方向から対向し、
前記凹部は、前記コイルの第１～第ｎターンの内周端縁を構成する前記平面視四角形状の４辺のうちの１辺、又は互いに対向する２辺の両端部に形成され、前記凹部が形成された辺の凹部非形成部分が延びる方向には凹んでいないコイルの装着構造。

【請求項2】

前記凹部は、前記バリの先端部を収容している請求項１に記載のコイルの装着構造。

【請求項3】

前記コイルは、前記板状部材と、前記板状部材の表面に設けられた絶縁皮膜とを有し、
前記凹部は、全体に亘って曲線状に形成されている請求項１に記載のコイルの装着構造。

【請求項4】

ティース部及びヨーク部を具備するステータにおいて、
前記ティース部に断面四角形状を含み、前記ティース部の外周面を構成する１対の一方の面をモータ回転軸方向に向けるとともに前記１対の他方の面をモータ回転周方向に向けた状態でモータのステータの環状のヨーク部の内周面に突設され、帯状に延びる板状部材を幅方向に屈曲させて平面視四角形状をなすように螺旋状に複数回巻回させた形状をなす第１～第ｎターン（ｎは２以上の整数）からなるコイルを前記ティース部に装着させたコイルの装着構造を含み、
更に、前記コイルの装着構造には、前記コイルの前記第１～第ｎターンの内周端縁における前記モータ回転軸方向に対向する２辺のうちの少なくとも一方の両端部には、前記モータ回転軸方向の外側に凹み、かつ前記モータ回転周方向の外側には凹んでいない凹部が形成され、
前記凹部は、前記コイルの第１～第ｎターンの内周端縁を構成する前記平面視四角形状の
４辺のうちの１辺、又は互いに対向する２辺の両端部に形成され、前記凹部が形成された辺の凹部非形成部分が延びる方向には凹んでいない構成を含むステータ。

【請求項5】

前記ティース部は、電磁鋼板からなる複数のコアシートを前記モータ回転軸方向に積層してなる積層体で構成され、前記ティース部の前記モータ回転軸方向の一方の端面の外周部には、バリが突出形成され、
前記凹部は、前記ティース部の前記バリに前記バリの突出方向から対向している請求項４に記載のコイルの装着構造を含むステータ。

【請求項6】

シャフトと、ロータと、ティース部及びヨーク部を具備するステータと、を少なくとも含むモータにおいて、
前記ティース部に断面四角形状を含み、
断面四角形状のティース部が、前記ティース部の前記断面四角形状の外周面を構成し且つ前記外周面のうち相対する２辺からなる１対の一方の面をモータ回転軸方向に向けるとともに前記１対の他方の面をモータ回転周方向に向けた状態でモータのステータの環状のヨーク部の内周面に突設され、帯状に延びる板状部材を幅方向に屈曲させて平面視四角形状をなすように螺旋状に複数回巻回させた形状をなす第１～第ｎターン（ｎは２以上の整数）からなるコイルを前記ティース部に装着させたコイルの装着構造を含み、
更に、前記コイルの装着構造には、前記コイルの前記第１～第ｎターンの内周端縁における前記モータ回転周方向に対向する２辺のうちの少なくとも一方の両端部には、前記モータ回転周方向の外側に凹み、かつ前記モータ回転軸方向の外側には凹んでいない凹部が形成され、
前記凹部は、前記コイルの第１～第ｎターンの内周端縁を構成する前記平面視四角形状の４辺のうちの１辺、又は互いに対向する２辺の両端部に形成され、前記凹部が形成された辺の凹部非形成部分が延びる方向には凹んでいない構成を含むモータ。

【請求項7】

前記コイルは、前記板状部材と、前記板状部材の表面に設けられた絶縁皮膜とを有し、
前記凹部は、全体に亘って曲線状に形成されている請求項４に記載のステータ。

【請求項8】

前記コイルは、前記板状部材と、前記板状部材の表面に設けられた絶縁皮膜とを有し、
前記凹部は、全体に亘って曲線状に形成されている請求項６に記載のモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、帯状に延びる板状部材を幅方向に屈曲させて平面視四角形状をなすように螺旋状に複数回巻回させた第１～第ｎターン（ｎは２以上の整数）からなるコイルを、断面四角形状で延在する柱状コアに装着させたコイルの装着構造に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、帯状に延びる板状部材を幅方向に屈曲させて平面視四角形状をなすように螺旋状に複数回巻回させた第１～第ｎターン（ｎは２以上の整数）からなるコイルを、断面四角形状で延在する柱状コアに装着させた装着構造が開示されている。この装着構造では、コイルの第１～第ｎターンの内周端縁の４つのコーナー部に外周側に凹む凹部を形成し、該凹部に柱状コアの角部を収容させることで、凹部を形成しない場合に比べ、柱状コアの各辺とコイルのストレート部との隙間を小さくし、コイル内側に収容できる柱状コアの体積を増大させている。

【0003】

ところで、特許文献１のようなコイルの装着構造において、電磁鋼板からなる複数のコアシートを該柱状コアの延在方向と直交する方向に積層してなる積層体で柱状コアを構成した場合には、柱状コアの積層方向一方の端面の外周部にプレス成形によるバリが突出形成される。かかる場合、コイルの第１～第ｎターンの内周端縁における凹部非形成箇所を上記バリに当該バリの突出方向から対向させると、柱状コアのバリ形成面におけるバリ非形成領域と、コイルの第１～第ｎターンの内周端縁との間に、コイルが巻回されない空間、いわゆるデッドスペースが広く形成され、コイルの放熱効率の低下を招く虞がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１５－２２８４７６号公報

【発明の概要】

【0005】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コイルの放熱効率を高めることにある。

【0006】

上記の目的を達成するため、本開示の第１の技術は、帯状に延びる板状部材を幅方向に屈曲させて平面視四角形状をなすように螺旋状に複数回巻回させた形状をなす第１～第ｎターン（ｎは２以上の整数）からなるコイルを、断面四角形状で延在方向に延在する柱状コアに装着させた装着構造であって、柱状コアは、電磁鋼板からなる複数のコアシートを柱状コアの延在方向と直交する方向に積層してなる積層体で構成され、柱状コアの積層方向一方の端面の外周部には、バリが突出方向に突出形成され、コイルの第１～第ｎターンの内周端縁には、外周側に凹む凹部が形成され、凹部は、柱状コアのバリにバリの突出方向から対向している。

【0007】

この構成によれば、柱状コアのバリ形成面におけるバリ非形成領域とコイルの内周端縁の凹部非形成箇所との間隔よりもバリの突出高さが高い場合でも、バリをコイルの凹部に収容できる。よって、凹部を設けない場合に比べ、柱状コアのバリ形成面におけるバリ非形成領域と、コイルの内周端縁の凹部非形成箇所との間隔を短く設定できる。したがって、柱状コアのバリ形成面におけるバリ非形成領域と、コイルの内周端縁との間に形成されるデッドスペースをバリの突出方向に狭くし、コイルの放熱効率を高めることができる。また、デッドスペースをバリの突出方向に狭くできるので、コイルをバリの突出方向に小さくできる。

【0008】

凹部は、バリの先端部を収容していてもよい。

【0009】

この構成によれば、バリをコイルの凹部に収容しているので、凹部を設けない場合に比べ、柱状コアのバリ形成面におけるバリ非形成領域と、コイルの内周端縁の凹部非形成箇所との間隔を短く設定できる。したがって、柱状コアのバリ形成面におけるバリ非形成領域と、コイルの内周端縁との間に形成されるデッドスペースをバリの突出方向に狭くし、コイルの放熱効率を高めることができる。また、デッドスペースをバリの突出方向に狭くできるので、コイルをバリの突出方向に小さくできる。

【0010】

凹部は、コイルの第１～第ｎターンの内周端縁を構成する平面視四角形状の４辺のうちの１辺、又は互いに対向する２辺の両端部に形成され、凹部が形成された辺の凹部非形成部分が延びる方向には凹んでいないようにしてもよい。

【0011】

この構成によれば、コイルの第１～第ｎターンにおける凹部が形成されていない辺に沿って延びる部分には、凹部が形成されず、凹部を形成した場合に比べて抵抗値が低くなる。よって、コイルの凹部が形成されていない辺に沿って延びる部分の幅を全体的に短く設定できる。したがって、コイルを小型化できる。

【0012】

コイルは、板状部材と、板状部材の表面に設けられた絶縁皮膜とを有し、凹部は、全体に亘って曲線状に形成されていてもよい。

【0013】

この構成によれば、コイルの凹部に角部を設けた場合に比べ、組立時にコイルの凹部の角部と柱状コアとの接触によりコイル表面に大きい接触圧力がかかることがない。したがって、組立時におけるコイルの絶縁皮膜の傷付きを抑制できる。

【0014】

本開示の第２の技術は、断面四角形状のティース部が、ティース部の外周面を構成する１対の一方の面をモータ回転軸方向に向けるとともに１対の他方の面をモータ回転周方向に向けた状態でモータのステータの環状のヨーク部の内周面に突設され、帯状に延びる板状部材を幅方向に屈曲させて平面視四角形状をなすように螺旋状に複数回巻回させた形状をなす第１～第ｎターン（ｎは２以上の整数）からなるコイルをティース部に装着させたコイルの装着構造であって、コイルの第１～第ｎターンの内周端縁におけるモータ回転軸方向に対向する２辺のうちの少なくとも一方の両端部には、モータ回転軸方向の外側に凹み、かつモータ回転周方向の外側には凹んでいない凹部が形成されている。

【0015】

この構成によれば、コイルのアール部が凹部に形成され、コイルの第１～第１０ターンの内周端縁を構成する４辺のうち、モータ回転周方向に対向する２辺の少なくとも一端部にはアール部が形成されない。よって、ティース部のモータ回転周方向の幅を、コイルのモータ回転周方向に対向する２辺の間隔に合わせて最大限広く設定した場合でも、コイルの内側空間の少なくともモータ回転軸方向一端部にはデッドスペースを設けなくてよい。したがって、凹部を設けない場合に比べ、デッドスペースを減らすことにより、コイルの放熱効率を高め、ステータ内でのコイルの占積率を向上し、モータの効率を高めることができる。また、コイルの内側空間のモータ回転軸方向端部のデッドスペースを減らせる。したがって、コイルをモータ回転軸方向に小さくすることにより、モータをモータ回転軸方向に小型化できる。

【0016】

また、コイルの第１～第ｎターンにおけるモータ回転軸方向に延びる部分には、凹部が形成されず、凹部を形成した場合に比べて抵抗値が低くなる。したがって、コイルのモータ回転軸方向に延びる部分の幅を全体的に短く設定でき、モータをモータ回転周方向に小型化できる。

【0017】

ティース部は、電磁鋼板からなる複数のコアシートをモータ回転軸方向に積層してなる積層体で構成され、ティース部のモータ回転軸方向の一方の端面の外周部には、バリが突出形成され、凹部は、ティース部のバリにバリの突出方向から対向していてもよい。

【0018】

この構成によれば、ティース部のバリ形成面におけるバリ非形成領域とコイルの内周端縁の凹部非形成箇所との間隔よりもバリの突出高さが高い場合でも、バリをコイルの凹部に収容できる。よって、凹部を設けない場合に比べ、ティース部のバリ形成面におけるバリ非形成領域と、コイルの内周端縁の凹部非形成箇所との間隔を短く設定できる。したがって、ティース部のバリ形成面におけるバリ非形成領域と、コイルの内周端縁との間に形成されるデッドスペースをバリの突出方向、すなわちモータ回転軸方向に狭くし、コイルの放熱効率を高め、ステータ内でのコイルの占積率を向上し、モータの効率を高めることができる。また、デッドスペースをモータ回転軸方向に狭くできる。したがって、コイルをモータ回転軸方向に小さくすることにより、モータをモータ回転軸方向に小型化できる。

【0019】

本開示の第３の技術は、断面四角形状のティース部が、ティース部の断面四角形状の外周面を構成する相対する２辺からなる１対の一方の面をモータ回転軸方向に向けるとともに１対の他方の面をモータ回転周方向に向けた状態でモータのステータの環状のヨーク部の内周面に突設され、帯状に延びる板状部材を幅方向に屈曲させて平面視四角形状をなすように螺旋状に複数回巻回させた形状をなす第１～第ｎターン（ｎは２以上の整数）からなるコイルをティース部に装着させたコイルの装着構造であって、コイルの第１～第ｎターンの内周端縁におけるモータ回転周方向に対向する２辺のうちの少なくとも一方の両端部には、モータ回転周方向の外側に凹み、かつモータ回転軸方向の外側には凹んでいない凹部が形成されている。

【0020】

この構成によれば、コイルのアール部が凹部に形成され、コイルの第１～第１０ターンの内周端縁を構成する４辺のうち、モータ回転軸方向に対向する２辺の少なくとも一端部にはアール部が形成されない。よって、ティース部のモータ回転軸方向の幅を、コイルのモータ回転軸方向に対向する２辺の間隔に合わせて最大限広く設定した場合でも、コイルの内側空間の少なくともモータ回転周方向一端部にはデッドスペースを設けなくてよい。したがって、凹部を設けない場合に比べ、デッドスペースを減らすことにより、コイルの放熱効率を高め、ステータ内でのコイルの占積率を向上し、モータの効率を高めることができる。また、コイルの内側空間のモータ回転周方向端部のデッドスペースを減らせる。したがって、コイルをモータ回転周方向に小さくすることにより、モータをモータ回転周方向に小型化できる。

【0021】

また、コイルの第１～第ｎターンにおけるモータ回転周方向に延びる部分には、凹部が形成されず、凹部を形成した場合に比べて抵抗値が低くなる。したがって、コイルのモータ回転周方向に延びる部分の幅を全体的に短く設定でき、モータをモータ回転軸方向に小型化できる。

【0022】

コイルは、板状部材と、板状部材の表面に設けられた絶縁皮膜とを有し、凹部は、全体に亘って曲線状に形成されていてもよい。

【0023】

この構成によれば、コイルの凹部に角部を設けた場合に比べ、組立時にコイルの凹部の角部とティース部との接触によりコイル表面に大きい接触圧力がかかることがない。したがって、組立時におけるコイルの絶縁皮膜の傷付きを抑制できる。

【0024】

本開示によれば、コイルの放熱効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1A】実施形態１に係るコイルの装着構造が適用されたモータの平面図である。

【図1B】実施形態１に係るコイルの装着構造が適用されたモータの側面図である。

【図1C】図１Ｂの１Ｃ－１Ｃ線における断面図である。

【図2】実施形態１に係るコイルの斜視図である。

【図3】実施形態１に係るコイルを、モータ回転周方向一方から見た側面図である。

【図4】実施形態１に係るコイルをティース部に装着した斜視図である。

【図5】図４の４Ｑ－４Ｑ線におけるティース部のバリ周りの拡大断面図である。

【図6】図４の４Ｑ－４Ｑ線におけるティース部のダレ周りの拡大断面図である。

【図7】比較例のコイルの斜視図である。

【図8】比較例のコイルの斜視図である。

【図9】比較例のコイルのティース部のダレ周りの拡大断面図である。

【図10】実施形態２に係るコイルをティース部に装着したときのダレ周りの拡大断面図である。

【図11】実施形態３に係るコイルをティース部に装着したときのダレ周りの拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。

【0027】

（実施形態１）
図１Ａは、実施形態１に係るコイルの装着構造が適用されたモータ１の平面図である。図１Ｂは、実施形態１に係るコイルの装着構造が適用されたモータ１の側面図である。図１Ｃは、図１Ｂの１Ｃ－１Ｃ線における断面図である。ただし、いずれにおいても、カバーケース等は図示していない。モータ１は、カバーケース（図示せず）の内部に、シャフト２と、ロータ３と、ステータ４と、実施形態１に係る装着構造が適用されたコイルＵ１１、Ｕ２２、Ｕ３２、Ｕ４１、Ｖ１２、Ｖ２１、Ｖ３１、Ｖ４２、Ｗ１１、Ｗ２２、Ｗ３２、Ｗ４１と、バスバー５１～５４と、を備えている。

【0028】

なお、図１Ａ及び図１Ｃでは、紙面に対して垂直な方向がモータ回転軸方向である。

【0029】

ここで、「一体」あるいは「一体化」とは、複数の部品が、ボルト締め、又は、かしめ等の機械的に接続されているだけでなく、共有結合、イオン結合、金属結合などの材料結合によって、部品が電気的に接続された１つの物体の状態、又は部品全体が溶融などによって材料結合され電気的に接続された１つの物体の状態をいう。

【0030】

シャフト２は、モータ回転軸方向に延びる中空部２ａを内部に有しており、側面には複数の貫通孔２ｂが設けられている。中空部２ａは、モータ１の内部を冷却するための冷媒Ｃの通路である。冷媒Ｃは、中空部２ａ内をモータ回転軸方向（シャフト２の長手方向）に沿って流れており、モータ１の内部で循環して流れている。中空部２ａを流れる冷媒Ｃの一部は、複数の貫通孔２ｂから流れ出て、モータ１の中心側から外側、つまりロータ３からステータ４の方向にも流れ、ロータ３やステータ４を冷却する。

【0031】

ロータ３は、シャフト２の外周に接して設けられており、ステータ４に対向してＮ極、Ｓ極がシャフト２の外周方向に沿って交互に配置された磁石３１を含んでいる。なお、本実施形態では、ロータ３に用いられる磁石３１としてネオジム磁石を使用しているが、その材料、形状、又は材質については、モータ１の出力等に応じて適宜変更しうる。

【0032】

ステータ４は、ステータコア４０を備える。ステータコア４０は、実質的に円環状のヨーク部４１を有している。ヨーク部４１の内周面には、その先端部を除く部分が断面四角形状で延在する柱状コアとしての複数のティース部４２が、その外周面を構成する１対の面をモータ回転軸方向に向けるとともに、残りの１対の面をモータ回転周方向に向けた状態で等間隔に突設されている。ティース部４２の先端部は、モータ回転周方向両側に張り出している。隣接するティース部４２の間には、スロット４３が設けられている。ステータ４は、モータ回転軸方向から見て、ロータ３の外側に、ロータ３と一定の間隔を持って配置されている。

【0033】

ステータコア４０のティース部４２は、ケイ素等を含有した電磁鋼板からなる複数のコアシートをモータ回転軸方向（ティース部４２の延在方向と直交する方向）に積層してなる積層体で構成されている。ティース部４２は、コアシートの積層後に打ち抜き加工して形成される。ティース部４２のモータ回転軸方向一方の端面の外周部には、バリ４２ａ（図５を参照）が打ち抜き加工により突出形成されている。一方、ティース部４２のモータ回転軸方向他方の端面の外周部には、端面の外周側に向かってモータ回転軸方向一方（内側）に湾曲するダレ４２ｂ（図６を参照）が打ち抜き加工により形成されている。

【0034】

なお、本実施形態において、ロータ３の磁極数は、ステータ４に対向するＮ極が５個、Ｓ極が５個の計１０極であり、スロット４３の数は１２個である。しかし、特にこれに限定されるものではなく、その他の磁極数とスロット数との組合せについても適用できる。

【0035】

ステータ４は１２個のコイルＵ１１、Ｕ２２、Ｕ３２、Ｕ４１、Ｖ１２、Ｖ２１、Ｖ３１、Ｖ４２、Ｗ１１、Ｗ２２、Ｗ３２、Ｗ４１を有している。コイルＵ１１、Ｕ２２、Ｕ３２、Ｕ４１、Ｖ１２、Ｖ２１、Ｖ３１、Ｖ４２、Ｗ１１、Ｗ２２、Ｗ３２、Ｗ４１は、それぞれティース部４２に装着されて、モータ回転軸方向から見て、それぞれスロット４３内に配置されている。つまり、コイルＵ１１、Ｕ２２、Ｕ３２、Ｕ４１、Ｖ１２、Ｖ２１、Ｖ３１、Ｖ４２、Ｗ１１、Ｗ２２、Ｗ３２、Ｗ４１は、ティース部４２に対して集中巻になっている。さらに、コイルＵ１１、Ｕ２２、Ｕ３２、Ｕ４１はバスバー５１と、コイルＶ１２、Ｖ２１、Ｖ３１、Ｖ４２はバスバー５２と、コイルＷ１１、Ｗ２２、Ｗ３２、Ｗ４１はバスバー５３とそれぞれ一体化されて配置されている。

【0036】

ここで、コイルを表わす符号ＵＸＹ、ＶＸＹ、ＷＸＹのうち、最初の文字はモータ１の各相（本実施形態の場合は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）を表わす。２番目の文字は同相内のコイルの配列順を表わす。３番目の文字はコイルの巻回方向を表わし、本実施形態では、１は時計回り方向、２は反時計回り方向である。したがって、コイルＵ１１は、Ｕ相の配列順が１番目のコイルで、巻回方向が時計回り方向であることを表わす。コイルＶ４２は、Ｖ相の配列順が４番目のコイルで、巻回方向が反時計回り方向であることを表わす。なお、時計回りとは、モータ１の中心から見て右回りをいい、「反時計回り」とはモータ１の中心から見て左回りをいう。

【0037】

また、厳密には、コイルＵ１１，Ｕ４１はＵ相のコイルであり、コイルＵ２２，Ｕ３２はＵバー相（Ｕ相コイルと発生する磁界の向きが逆）のコイルである。しかし、以降の説明では、特に断らない限り、Ｕ相のコイルと総称する。コイルＶ１２～Ｖ４２及びコイルＷ１１～Ｗ４１についても同様に、Ｖ相のコイル、Ｗ相のコイルとそれぞれ総称する。

【0038】

［コイル構造］
図２は、実施形態１に係るコイル５の斜視図である。図３は、実施形態１に係るコイル５を、モータ回転周方向一方から見た側面図である。図４は、実施形態１に係るコイル５をティース部４２に装着した斜視図である。図５は、図４の４Ｑ－４Ｑ線におけるティース部４２のバリ４２ａ周りの拡大断面図である。図６は、図４の４Ｑ－４Ｑ線におけるティース部４２のダレ４２ｂ周りの拡大断面図である。図７は、比較例のコイル５の斜視図である。図８は、比較例のコイル５の斜視図であり、図９は、図８の８Ｑ－８Ｑ線における比較例のコイル５のティース部４２のダレ４２ｂ周りの拡大断面図である。

【0039】

また、図２～図６に示す実施形態１に係るコイル５は、図１Ｃに示すモータ１のティース部４２に装着されたコイルＵ１１、Ｕ２２、Ｕ３２、Ｕ４１、Ｖ１２、Ｖ２１、Ｖ３１、Ｖ４２、Ｗ１１、Ｗ２２、Ｗ３２、Ｗ４１に適用される。

【0040】

コイル５は、帯状に延びる板状部材を幅方向に屈曲させて平面視四角形状をなすように螺旋状に複数回巻回させた形状をなしている。コイル５は、巻回された導線５ａと、導線５ａの表面に設けられた絶縁皮膜５ｂと、コイル５の第１ターンから引き出された引出し部５ｃ及び第１０ターンから引き出された引出し部５ｄとを有している。

【0041】

導線５ａは、断面が四角形状の導電部材からなる線材である。導線５ａは、螺旋状に単層で１０ターン巻回されて上下方向に積層されたターン列をなしている。導線５ａは、例えば、銅、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、真鍮、鉄、ＳＵＳ（Ｓｔｅｅｌ Ｕｓｅ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ）等によって形成されている。導線５ａは、例えば、導線５ａを半ターン分毎に板金から打ち抜いて溶接等により互いに接合することにより、製造することができる。

【0042】

なお、以降の説明において、引出し部５ｃの先端から引出し部５ｄが設けられた位置の下方まで巻回された部分を第１ターンとし、以降の１周ずつ巻回された部分を順に第２～第１０ターンと数えることとする。各ターンの始点の取り方は任意に定めることができる。

【0043】

コイル５の第１～第１０ターンの内周端縁を構成する４辺のうち、モータ回転軸方向に対向する２辺の両端部には、モータ回転軸方向外側（外周側）に凹み、かつモータ回転周方向（凹部５ｅが形成された辺の凹部非形成部分が延びる方向）外側には凹んでいない凹部５ｅが全体に亘って曲線状に形成されている。

【0044】

絶縁皮膜５ｂは、コイル５と外部の部材（図示せず）を絶縁するように、導線５ａの引出し部５ｃ，５ｄを除く表面全体に設けられている。例えば、図１Ａ～図１Ｃに示すモータ１において、絶縁皮膜５ｂ及び図示しない絶縁部材、例えば樹脂、絶縁紙等によって、コイル５とステータコア４０との間が絶縁されている。コイル５における隣接するターン間は絶縁皮膜５ｂによって絶縁されている。絶縁皮膜５ｂは、例えば、ポリイミド、ナイロン、ポリエーテルエーテルケトン（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｅｒ Ｅｔｈｅｒ Ｋｅｔｏｎｅ（ＰＥＥＫ））、アクリル、アミドイミド、エステルイミド、エナメル、耐熱樹脂等によって形成されている。絶縁皮膜５ｂの厚みは、数十μｍ程度、例えば、１０μｍから５０μｍの間である。

【0045】

引出し部５ｃ，５ｄはいずれも導線５ａの一部である。引出し部５ｃ，５ｄは、外部からの電流供給を受けるため、あるいは外部に電流を供給するために、コイル５の側面、言いかえると、導線５ａのターン列と交差する平面から外側に延在している。外部の部材、例えば、図１Ａ～図１Ｃに示すバスバー５１～５４のいずれかと接続するために、引出し部５ｃ，５ｄにおいて、絶縁皮膜５ｂが除去されている。なお、絶縁皮膜５ｂは、引出し部５ｃ，５ｄの全領域で除去されている必要はなく、例えば、バスバー５１～５４との接続に必要な部分のみ絶縁皮膜５ｂが除去されていればよい。

【0046】

図５に示すように、コイル５の第１～第１０ターンのモータ回転軸方向一方の辺に形成された１対の凹部５ｅは、ティース部４２のバリ４２ａにバリ４２ａの突出方向（モータ回転軸方向外側）から対向し、バリ４２ａの先端部を収容している。また、図６に示すように、コイル５の第１～第ｎターンのモータ回転軸方向他方の辺に形成された１対の凹部５ｅは、ティース部４２のダレ４２ｂにモータ回転軸方向外側から対向している。各凹部５ｅのモータ周方向外側端部に形成されるアール部の曲率半径Ｒ１は、ティース部４２のダレ４２ｂの曲率半径Ｒ２よりも大きくなっている。凹部５ｅに形成されるアール部の曲率半径Ｒ１は、コイル５の加工精度、加工作業のし易さ、樹脂の塗布による絶縁皮膜５ｂの形成作業のし易さ等に基づいて設定される。例えば、ティース部４２のダレ４２ｂの曲率半径Ｒ２が０．１ｍｍ程度の場合、凹部５ｅに形成されるアール部の曲率半径Ｒ１は、０．３ｍｍ以上に設定される。凹部５ｅに形成されるアール部の曲率半径Ｒ１は、コイル５の剛性を損なわないように、数ｍｍ以下に設定される。ティース部４２のダレ４２ｂの曲率半径Ｒ２は０．１ｍｍ程度に限定されない。

【0047】

ここで、比較のためのコイル５の形状と、本実施形態に係るコイル５の形状との違いについて図面を用いて説明する。

【0048】

図７～図９に示すように、コイル５に凹部５ｅを設けない場合、コイル５の第１～第１０ターンの内周端縁のコーナー部を直角に形成することが難しく、コーナー部にアール部５ｆが形成される。したがって、ティース部４２のモータ回転周方向の幅ＷＴを、コイル５の第１～第１０ターンの内周端縁を構成する４辺のうち、モータ回転周方向に対向する２辺のアール部５ｆ非形成部分の間隔Ｄ１に合わせて最大限広く設定すると、コイル５の内側空間のモータ回転軸方向両端部、すなわちモータ回転周方向に対向する２辺のアール部５ｆ形成部分で挟まれた空間が、ティース部４２を配設できないデッドスペースＤＳ（空気層）となる。これにより、コイル５の放熱効率が悪化するともに、ステータ４内でのコイル５の占積率が低下して、モータ１の効率が低くなる。

【0049】

これに対し、本実施形態によれば、コイル５のアール部が凹部５ｅに形成され、コイル５の第１～第１０ターンの内周端縁を構成する４辺のうち、モータ回転周方向に対向する２辺にアール部が形成されない。よって、ティース部４２のモータ回転周方向の幅ＷＴを、コイル５のモータ回転周方向に対向する２辺の間隔Ｄ１に合わせて最大限広く設定した場合でも、コイル５の内側空間のモータ回転軸方向両端部にデッドスペースを設けなくてよい。したがって、凹部５ｅを設けない場合に比べ、デッドスペースを減らすことができる。これにより、コイル５の放熱効率を高め、ステータ４内でのコイル５の占積率を向上し、モータ１の効率を高めることができる。また、コイル５の内側空間のモータ回転軸方向両端部のデッドスペースを減らせるので、コイル５をモータ回転軸方向に小さくすることにより、モータ１をモータ回転軸方向に小型化できる。

【0050】

凹部５ｅを設けない場合には、ティース部４２のバリ形成面におけるバリ非形成領域と、コイル５の内周端縁との間隔Ｄ２をバリ４２ａの突出高さよりも長く設定する必要がある。これに対し、本実施形態によれば、バリ４２ａをコイル５の凹部５ｅに収容しているので、凹部５ｅを設けない場合に比べ、ティース部４２のバリ形成面におけるバリ非形成領域と、コイル５の内周端縁の凹部５ｅ非形成箇所との間隔Ｄ２（図５を参照）を短く設定できる。したがって、ティース部４２のバリ形成面におけるバリ非形成領域と、コイル５の内周端縁との間に形成されるデッドスペースをバリ４２ａの突出方向、すなわちモータ回転軸方向に狭くし、コイル５の放熱効率を高め、ステータ４内でのコイル５の占積率を向上し、モータ１の効率を高めることができる。また、デッドスペースをモータ回転軸方向に狭くできるので、コイル５をモータ回転軸方向に小さくすることにより、モータ１をモータ回転軸方向に小型化できる。

【0051】

コイル５の第１～第ｎターンにおけるモータ回転軸方向に延びる部分には、凹部５ｅが形成されず、凹部５ｅを形成した場合に比べて抵抗値が低くなる。したがって、コイル５のモータ回転軸方向に延びる部分の幅を全体的に短く設定でき、モータ１をモータ回転周方向に小型化できる。

【0052】

コイル５の凹部５ｅに角部を設けた場合に比べ、組立時にコイル５の凹部５ｅの角部とティース部４２との接触によりコイル５表面に大きい接触圧力がかかることがない。したがって、組立時におけるコイル５の絶縁皮膜５ｂの傷付きが抑制される。

【0053】

以上のように、本実施形態のコイル５の装着構造は、帯状に延びる板状部材を幅方向に屈曲させて平面視四角形状をなすように螺旋状に複数回巻回させた形状をなす第１～第ｎターン（ｎは２以上の整数）からなるコイル５を、断面四角形状で延在方向に延在する柱状コアに装着させた装着構造であって、柱状コアは、電磁鋼板からなる複数のコアシートを柱状コアの延在方向と直交する積層方向に積層してなる積層体で構成され、柱状コアの積層方向一方の端面の外周部には、バリ４２ａが突出方向に突出形成され、コイル５の第１～第ｎターンの内周端縁には、外周側に凹む凹部５ｅが形成され、凹部５ｅは、柱状コアのバリ４２ａにバリ４２ａの突出方向から対向している。

【0054】

この構成によれば、柱状コアのバリ形成面におけるバリ非形成領域とコイル５の内周端縁の凹部非形成箇所との間隔よりもバリ４２ａの突出高さが高い場合でも、バリ４２ａをコイル５の凹部５ｅに収容できる。よって、凹部５ｅを設けない場合に比べ、柱状コアのバリ形成面におけるバリ非形成領域と、コイル５の内周端縁の凹部非形成箇所との間隔を短く設定できる。したがって、柱状コアのバリ形成面におけるバリ非形成領域と、コイル５の内周端縁との間に形成されるデッドスペースをバリ４２ａの突出方向に狭くし、コイル５の放熱効率を高めることができる。また、デッドスペースをバリ４２ａの突出方向に狭くできるので、コイル５をバリ４２ａの突出方向に小さくできる。

【0055】

凹部５ｅは、バリ４２ａの先端部を収容していてもよい。

【0056】

この構成によれば、バリ４２ａをコイル５の凹部５ｅに収容しているので、凹部を設けない場合に比べ、柱状コアのバリ形成面におけるバリ非形成領域と、コイル５の内周端縁の凹部非形成箇所との間隔を短く設定できる。したがって、柱状コアのバリ形成面におけるバリ非形成領域と、コイル５の内周端縁との間に形成されるデッドスペースをバリ４２ａの突出方向に狭くし、コイル５の放熱効率を高めることができる。また、デッドスペースをバリ４２ａの突出方向に狭くできるので、コイル５をバリ４２ａの突出方向に小さくできる。

【0057】

凹部５ｅは、コイル５の第１～第ｎターンの内周端縁を構成する平面視四角形状の４辺のうちの１辺、又は互いに対向する２辺の両端部に形成され、凹部５ｅが形成された辺の凹部非形成部分が延びる方向には凹んでいないようにしてもよい。

【0058】

この構成によれば、コイル５の第１～第ｎターンにおける凹部５ｅが形成されていない辺に沿って延びる部分には、凹部５ｅが形成されず、凹部５ｅを形成した場合に比べて抵抗値が低くなる。よって、コイルの凹部５ｅが形成されていない辺に沿って延びる部分の幅を全体的に短く設定できる。したがって、コイル５を小型化できる。

【0059】

コイル５は、板状部材に相当する導線５ａと、導線５ａの表面に設けられた絶縁皮膜５ｂとを有し、凹部は、全体に亘って曲線状に形成されていてもよい。

【0060】

この構成によれば、コイル５の凹部５ｅに角部を設けた場合に比べ、組立時にコイル５の凹部５ｅの角部と柱状コアとの接触によりコイル表面に大きい接触圧力がかかることがない。したがって、組立時におけるコイル５の絶縁皮膜５ｂの傷付きを抑制できる。

【0061】

また、本実施形態のコイル５の装着構造は、断面四角形状のティース部４２が、ティース部４２の外周面を構成する１対の一方の面をモータ回転軸方向に向けるとともに１対の他方の面をモータ回転周方向に向けた状態でモータ１のステータ４の環状のヨーク部４１の内周面に突設され、帯状に延びる板状部材を幅方向に屈曲させて平面視四角形状をなすように螺旋状に複数回巻回させた形状をなす第１～第ｎターン（ｎは２以上の整数）からなるコイル５をティース部４２に装着させたコイルの装着構造であって、コイル５の第１～第ｎターンの内周端縁におけるモータ回転軸方向に対向する２辺のうちの少なくとも一方の両端部には、モータ回転軸方向の外側に凹み、かつモータ回転周方向の外側には凹んでいない凹部５ｅが形成されている。

【0062】

この構成によれば、コイル５のアール部５ｆが凹部５ｅに形成され、コイル５の第１～第１０ターンの内周端縁を構成する４辺のうち、モータ回転周方向に対向する２辺の少なくとも一端部にはアール部５ｆが形成されない。よって、ティース部４２のモータ回転周方向の幅を、コイル５のモータ回転周方向に対向する２辺の間隔に合わせて最大限広く設定した場合でも、コイル５の内側空間の少なくともモータ回転軸方向一端部にはデッドスペースを設けなくてよい。したがって、凹部５ｅを設けない場合に比べ、デッドスペースを減らすことにより、コイルの放熱効率を高め、ステータ４内でのコイル５の占積率を向上し、モータ１の効率を高めることができる。また、コイル５の内側空間のモータ回転軸方向端部のデッドスペースを減らせる。したがって、コイル５をモータ回転軸方向に小さくすることにより、モータ１をモータ回転軸方向に小型化できる。

【0063】

また、コイル５の第１～第ｎターンにおけるモータ回転軸方向に延びる部分には、凹部５ｅが形成されず、凹部５ｅを形成した場合に比べて抵抗値が低くなる。したがって、コイル５のモータ回転軸方向に延びる部分の幅を全体的に短く設定でき、モータ１をモータ回転周方向に小型化できる。

【0064】

ティース部４２は、電磁鋼板からなる複数のコアシートをモータ回転軸方向に積層してなる積層体で構成され、ティース部４２のモータ回転軸方向の一方の端面の外周部には、バリ４２ａが突出形成され、凹部５ｅは、ティース部４２のバリ４２ａにバリ４２ａの突出方向から対向していてもよい。

【0065】

この構成によれば、ティース部４２のバリ形成面におけるバリ非形成領域とコイルの内周端縁の凹部非形成箇所との間隔よりもバリ４２ａの突出高さが高い場合でも、バリ４２ａをコイル５の凹部５ｅに収容できる。よって、凹部５ｅを設けない場合に比べ、ティース部４２のバリ形成面におけるバリ非形成領域と、コイル５の内周端縁の凹部非形成箇所との間隔を短く設定できる。したがって、ティース部４２のバリ形成面におけるバリ非形成領域と、コイル５の内周端縁との間に形成されるデッドスペースをバリ４２ａの突出方向、すなわちモータ１回転軸方向に狭くし、コイル５の放熱効率を高め、ステータ４内でのコイル５の占積率を向上し、モータ１の効率を高めることができる。また、デッドスペースをモータ回転軸方向に狭くできる。したがって、コイル５をモータ回転軸方向に小さくすることにより、モータ１をモータ回転軸方向に小型化できる。

【0066】

コイル５は、板状部材に相当する導線５ａと、導線５ａの表面に設けられた絶縁皮膜５ｂとを有し、凹部５ｅは、全体に亘って曲線状に形成されていてもよい。

【0067】

この構成によれば、コイル５の凹部５ｅに角部を設けた場合に比べ、組立時にコイル５の凹部５ｅの角部とティース部４２との接触によりコイル表面に大きい接触圧力がかかることがない。したがって、組立時におけるコイル５の絶縁皮膜５ｂの傷付きを抑制できる。

【0068】

（実施形態２）
図１０は、実施形態２に係るコイルをティース部に装着したときのダレ周りの拡大断面図である。本実施形態では、凹部５ｅが、コイル５の第１～第１０ターンの内周端縁を構成する４辺のうち、モータ回転周方向に対向する２辺の両端部に形成され、モータ回転周方向外側に凹み、かつモータ回転軸方向外側には凹んでいない。その他のモータ１の構成は、実施形態１と同じであるので、同一の構成には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

【0069】

本実施形態によれば、コイル５のアール部が凹部５ｅに形成され、コイル５の第１～第１０ターンの内周端縁を構成する４辺のうち、モータ回転軸方向に対向する２辺にアール部が形成されない。よって、ティース部４２のモータ回転軸方向の幅を、コイル５のモータ回転軸方向に対向する２辺の間隔に合わせて最大限広く設定した場合でも、コイル５の内側空間のモータ回転周方向両端部にデッドスペースを設けなくてよい。したがって、凹部５ｅを設けない場合に比べ、デッドスペースを減らすことにより、コイル５の放熱効率を高め、ステータ４内でのコイル５の占積率を向上し、モータ１の効率を高めることができる。また、コイル５の内側空間のモータ回転周方向両端部のデッドスペースを減らせるので、コイル５をモータ回転周方向に小さくすることにより、モータ１をモータ回転周方向に小型化できる。

【0070】

また、コイル５の第１～第ｎターンにおけるモータ回転周方向に延びる部分には、凹部５ｅが形成されず、凹部５ｅを形成した場合に比べて抵抗値が低くなる。したがって、コイル５のモータ回転周方向に延びる部分の幅を全体的に短く設定でき、モータ１をモータ回転軸方向に小型化できる。

【0071】

以上のように、本実施形態のコイル５の装着構造は、断面四角形状のティース部４２が、ティース部４２の断面四角形状の外周面を構成する相対する２辺からなる１対の一方の面をモータ回転軸方向に向けるとともに１対の他方の面をモータ回転周方向に向けた状態でモータ１のステータ４の環状のヨーク部４１の内周面に突設され、帯状に延びる板状部材を幅方向に屈曲させて平面視四角形状をなすように螺旋状に複数回巻回させた形状をなす第１～第ｎターン（ｎは２以上の整数）からなるコイル５をティース部４２に装着させたコイル５の装着構造であって、コイル５の第１～第ｎターンの内周端縁におけるモータ回転周方向に対向する２辺のうちの少なくとも一方の両端部には、モータ回転周方向の外側に凹み、かつモータ回転軸方向の外側には凹んでいない凹部５ｅが形成されている。

【0072】

この構成によれば、コイル５のアール部５ｆが凹部５ｅに形成され、コイル５の第１～第１０ターンの内周端縁を構成する４辺のうち、モータ回転軸方向に対向する２辺の少なくとも一端部にはアール部ｆ５が形成されない。よって、ティース部４２のモータ回転軸方向の幅を、コイル５のモータ回転軸方向に対向する２辺の間隔に合わせて最大限広く設定した場合でも、コイル５の内側空間の少なくともモータ回転周方向一端部にはデッドスペースを設けなくてよい。したがって、凹部５ｅを設けない場合に比べ、デッドスペースを減らすことにより、コイル５の放熱効率を高め、ステータ４内でのコイル５の占積率を向上し、モータ１の効率を高めることができる。また、コイル５の内側空間のモータ回転周方向端部のデッドスペースを減らせる。したがって、コイル５をモータ回転周方向に小さくすることにより、モータ１をモータ回転周方向に小型化できる。

【0073】

また、コイル５の第１～第ｎターンにおけるモータ回転周方向に延びる部分には、凹部が形成されず、凹部５ｅを形成した場合に比べて抵抗値が低くなる。したがって、コイル５のモータ回転周方向に延びる部分の幅を全体的に短く設定でき、モータ１をモータ回転軸方向に小型化できる。

【0074】

（実施形態３）
図１１は、実施形態３に係るコイルをティース部に装着したときのダレ周りの拡大断面図である。本実施形態では、凹部５ｅが、コイル５の第１～第１０ターンの内周端縁を構成する４辺のうち、モータ回転軸方向に対向する２辺の両端部とモータ回転周方向に対向する２辺の両端部に連続して形成され、モータ回転軸方向外側に向かってモータ回転周方向外側に傾斜する方向に凹んでいる。つまり、凹部５ｅは、モータ軸方向外側及びモータ回転周方向外側に凹んでいる。

【0075】

その他のモータ１の構成は、実施形態１と同じであるので同一の構成には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

【0076】

実施形態１～３では、凹部５ｅ（コイル５の内周端縁における凹部５ｅ対応箇所）を全体に亘って曲線状に形成したが、凹部５ｅ（コイル５の内周端縁における凹部５ｅ対応箇所）の一部にアール部を形成できれば、凹部５ｅの残りの一部を直線状に形成してもよい。

【0077】

実施形態１では、コイル５の凹部５ｅがバリ４２ａの先端部だけを収容したが、バリ４２ａ全体を収容するようにしてもよい。また、コイル５の凹部５ｅがバリ４２ａを収容しておらず、製造のばらつきによってバリ４２ａの突出高さがより高くなった場合にだけ、バリ４２ａがコイル５の凹部５ｅに収容されるようにしてもよい。

【0078】

実施形態１では、凹部５ｅを、コイル５の第１～第ｎターンの内周端縁におけるモータ回転軸方向に対向する２辺の両端部に形成したが、２辺のうちのいずれか一方だけに形成してもよい。

【0079】

実施形態２では、凹部５ｅを、コイル５の第１～第ｎターンの内周端縁におけるモータ回転周方向に対向する２辺の両端部に形成したが、２辺のうちのいずれか一方だけに形成してもよい。

【0080】

実施形態１～３では、コイル５のターン数（ｎ）を１０としたが、２以上であれば、１０以外のターン数（整数）としてもよい。

【0081】

実施形態１～３では、コイル５の導線５ａを、断面が四角形状の線材で構成したが、断面が台形又は菱形形状の線材で構成してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0082】

本開示に係るコイルの装着構造は、コイルの放熱効率を高めることができ、コイル装置、モータ、電力機器等に適用する上で有用である。

【符号の説明】

【0083】

１ モータ
２ シャフト
２ａ 中空部
２ｂ 貫通孔
３ ロータ
４ ステータ
５ コイル
５ａ 導線
５ｂ 絶縁皮膜
５ｃ 引き出し部
５ｄ 引き出し部
５ｅ 凹部
５ｆ アール部
３１ 磁石
４０ ステータコア
４１ ヨーク部
４２ ティース部
４２ａ バリ
４２ｂ ダレ
４３ スロット
５１、５２、５３、５４ バスバー
Ｃ 冷媒
Ｕ１１、Ｕ２２、Ｕ３２、Ｕ４１、Ｖ１２、Ｖ２１、Ｖ３１、Ｖ４２、Ｗ１１、Ｗ２２、Ｗ３２、Ｗ４１ コイル

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】