(57)【要約】【課題】分布巻および集中巻の両方の長所を有する新規な巻き線構造でステータに各相の巻き線を配設した従来にない画期的な構造のモータを提供する。【解決手段】ステータ２ａの各相の巻き線３ｕ、３ｖ、３ｗが、ステータ２ａに周方向に順に配設された整列巻の巻き線であって、周方向の巻き線幅の略半分の位置ｐに半径方向の段差を有し、周方向の巻き線幅ＷＴの略半分の巻き線部分Ｌａが一方の隣の相の巻き線３ｖ、３、３ｗ、３ｕの内側に重なり、残りの略半分の巻き線部分Ｌｂが他方の隣の巻き線３ｗ、３ｕ、３ｖの外側に重なり、半径方向に最大で２相の重なりを有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータに各相の巻き線を配設したモータにおいて、
前記ステータの各相の巻き線が、前記ステータに周方向に順に配設された整列巻の巻き線であって、周方向の巻き線幅の略半分の位置に半径方向の段差を有し、周方向の巻き線幅の略半分の巻き線部分が一方の隣の相の巻き線の内側に重なり、残りの略半分の巻き線部分が他方の隣の巻き線の外側に重なり、半径方向に最大で２相の重なりを有することを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータに各相の巻き線を配設したモータに関し、詳しくは、ステータの巻き線の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車やハイブリッドカーの駆動モータには、埋め込み磁石型の同期モータや誘導モータ等の交流モータが使用される。
【０００３】
これらの交流モータは、ステータに各相の巻き線が分布巻または集中巻で配設される（例えば、特許文献１、２参照）。なお、特許文献１にはステータに各相の巻き線を分布巻したモータが開示され、特許文献２にはステータに各相の巻き線を集中巻したモータが開示されている。
【特許文献１】特開２００５−１７６５８２号公報
【特許文献２】特開２００４−２１５４８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記分布巻の場合、ステータの各相の巻き線がステータの複数のスロットに分散して巻かれ、ステータの周方向の巻き線幅は電気角で１８０度である。そのため、前記巻き線幅に依存するステータの周方向の磁極幅が広く、トルクリップルは少なく、車両の低速走行時等の雑音・振動（ＮＶ）も少なくなるが、３相の巻き線が重なる複雑な立体交差の巻き線構造であり、巻き線長も長くなり、ステータから巻き線がはみ出し、モータが大型化する問題がある。
【０００５】
前記集中巻の場合、各相の巻き線はそれぞれ１つのスロットに巻かれる整列巻でステータに順に配設される。そのため、巻き線構造が簡単でステータからの巻き線のはみ出しが少なく、モータを小型に形成できるが、各相の巻き線の巻き線幅は電気角で１２０度であり、前記巻き線幅に依存するステータの周方向の磁極幅は狭く、ステータの周方向に各相の磁極が離散的に存在してトルクリップルが多く、例えば電気自動車の登坂走行時に軸ロックが発生したり、低速走行時等に大きな雑音・振動（ＮＶ）が発生したりする問題がある。また、高回転時の弱め界磁電流による損失が大きく、弱め界磁の磁束によるモータケースやエンドプレートの誘導損等の浮遊損失も大きいため、弱め界磁領域でのモータの損失が大きくなる問題がある。
【０００６】
本発明は、分布巻および集中巻の両方の長所を有する新規な巻き線構造でステータに各相の巻き線を配設した従来にない画期的な構造のモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的を達成するために、本発明のモータは、ステータに各相の巻き線を配設したモータにおいて、前記ステータの各相の巻き線が、前記ステータに周方向に順に配設された整列巻の巻き線であって、周方向の巻き線幅の略半分の位置に半径方向の段差を有し、周方向の巻き線幅の略半分の巻き線部分が一方の隣の相の巻き線の内側に重なり、残りの略半分の巻き線部分が他方の隣の巻き線の外側に重なり、半径方向に最大で２相の重なりを有することを特徴としている（請求項１）。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係る本発明のモータの場合、ステータの各相の巻き線は、集中巻のようにステータに周方向に順に配設された整列巻の巻き線であり、巻き線の占有率は高く、しかも、半径方向に最大で２相の巻き線しか重ならず、分布巻のような３相の重なりは生じないため、分布巻のような３相の立体交差は回避することができる。また、巻き線の段差部（曲げ部分）が出っ張ることもなく、ステータからの巻き線のはみ出しが少なく、コイルエンドも小さくできる。そのため、モータを小型に形成することができる。つぎに、周方向の巻き線幅の略半分の巻き線部分が一方の隣の相の巻き線の内側に重なり、残りの略半分の巻き線部分が他方の隣の巻き線の外側に重なり、分布巻のように周方向の巻き線幅が広がって磁極幅が分布巻のように広くなるため、基本波の大きな磁界を発生することができ、トルクリップルが少なくなる。そのため、例えば電気自動車の登坂走行時の軸ロックを回避し、低速走行時等の雑音・振動（ＮＶ）を低減することができる。しかも、高回転時に巻き線が発生する弱め界磁の逆界磁が小さく、弱め界磁電流による損失が少なくなるため、弱め界磁の磁束によるモータケースやエンドプレートの誘導損等の浮遊損失が小さくなり、弱め界磁領域でのモータの損失を小さくすることができる。
【０００９】
したがって、分布巻および集中巻の両方の長所を有する新規な巻き線構造でステータに各相の巻き線を配設した従来にない画期的な構造のモータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
つぎに、本発明をより詳細に説明するため、実施形態について、図１〜図１０を参照して説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
埋め込み磁石型の永久磁石モータ１に適用した第１の実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。
【００１２】
図１は本実施形態の永久磁石モータ１ａの軸方向に直角な断面を示す正面図であり、中心のモータ軸は省略している。図２は図１のステータ２ａの斜視図、図３はステータ２ａのモータ軸方向に直角な断面を示す正面図、図４はステータ２ａの巻き線３ｕ、３ｖ、３ｗの形状を説明する斜視図、図５は巻き線３ｕ、３ｖ、３ｗの配設状態を説明するステータ２ａの斜視図、図６はステータ２ａの一部の拡大図、図７はステータ２ａの分割コア２２の形状の説明図、図８は圧粉磁心（圧粉鉄心）で形成された場合のステータ２ａの斜視図である。
【００１３】
図１に示す永久磁石モータ１ａは、ステータ２ａの内側にロータ４ａが同軸状に設けられている。
【００１４】
ロータ４ａは、軟磁性体のコア４１ａに周方向に等間隔にＮ磁極の永久磁石４ｎ、Ｓ磁極の永久磁石４ｓを順に埋め込んで形成されている。なお、図１では永久磁石４ｎ、４ｓはそれぞれ４個であり、ロータ４ａは８磁極構成である。
【００１５】
一方、ステータ２ａは図２、図３に示すように構成され、コア２１のヨーク部の内側にロータ４ａの磁極に対向するように例えば、Ｕ、Ｖ、Ｗの３相の整列巻の巻き線３ｕ、３ｖ、３ｗが周方向に順に配設されている。なお、各相の巻き線３ｕ、３ｖ、３ｗはそれぞれ４個であり、ステータ２ａの磁極数は１２個である。
【００１６】
そして、各相の巻き線３ｕ、３ｖ、３ｗは整列巻の同じ巻き線構造ではあるが、例えば図４の巻き線３ｕに示すように周方向の巻き線幅ＷＴの略半分の位置ｐに半径方向の段差を有し、図５に示すように周方向の巻き線幅の略半分の巻き線部分Ｌａが一方の隣の相の巻き線３ｖの内側に重なり、残りの略半分の巻き線部分Ｌｂが他方の隣の巻き線３ｗの外側に重なる形状にコア２１の内側に巻回されている。
【００１７】
この場合、各相の巻き線３ｕ、３ｖ、３ｗは図６に示すように、周方向の巻き線幅ＷＴが電気角１８０度に相当し、半径方向に最大で２相の重なりを有する。
【００１８】
また、コア２１は例えば図７に示す断面形状の分割コア２２を、図６に示したように周方向に配列して形成される。このとき、各分割コア２２は集中巻の特質を備えるようにロータ４ａに対向する磁極部分が隣の分割コア２２の磁極部分との間に図６の隙間（ギャップ）ｇを有する。そして、周方向に環状に配列された各分割コア２２の内側（ロータ側）に、予め図４の形状に加工した各相の巻き線３ｕ、３ｖ、３ｗを各分割コア２２に嵌め込むように配置してステータ２ａが形成される。
【００１９】
したがって、本実施形態の場合、ステータ２ａの各相の巻き線３ｕ、３ｖ、３ｗは、集中巻のようにステータ２ａに周方向に順に配設された整列巻の巻き線であり、しかも、半径方向に最大で２相の巻き線（巻き線３ｕ、３ｖまたは巻き線３ｖ、３ｗまたは巻き線３ｗ、３ｕ）が重なり、分布巻のような３相の重なりは生じないため、分布巻のような３相の立体交差は回避することができる。また、巻き線３ｕ、３ｖ、３ｗの段差部（曲げ部分）が出っ張ることもなく、ステータ２ａからの巻き線３ｕ、３ｖ、３ｗのはみ出しが少なく、コイルエンドも小さくできる。そのため、永久磁石モータ１を小型に形成することができる。
【００２０】
また、ステータ２ａの各相の巻き線３ｕ、３ｖ、３ｗは周方向の巻き線幅ＷＴの略半分の巻き線部分Ｌａが一方の隣の相の巻き線３ｖ、３ｗ、３ｕの内側に重なり、残りの略半分の巻き線部分Ｌｂが他方の隣の巻き線３ｗ、３ｕ、３ｖの外側に重なり、分布巻のように周方向の巻き線幅ＷＴが電気角１８０度に広がって磁極幅が分布巻のように広くなり離散的ではなくなるため、基本波の大きな磁界を発生することができ、トルクリップルが少なくなり、例えば電気自動車の登坂走行時の軸ロックを回避し、低速走行時等の雑音・振動（ＮＶ）を低減することができる。しかも、高回転時に巻き線が発生する弱め界磁に対するロータ４ａのマグネット磁束の逃げ道があり、逆界磁は小さくてすみ、その分トルク特性が向上するため、高回転時の弱め界磁電流による損失も少なくなり、弱め界磁の磁束によるモータケースやエンドプレートの誘導損等の浮遊損失が小さくなり、弱め界磁領域での永久磁石モータ１ａの損失を小さくすることができる。
【００２１】
したがって、分布巻および集中巻の両方の長所を有する新規な巻き線構造でステータ２ａに各相の巻き線３ｕ、３ｖ、３ｗを配設した従来にない画期的な構造の永久磁石モータ１を提供することができる。
【００２２】
ところで、ステータ２ａのコア２１は圧粉鉄心（圧粉磁心）により形成してもよく、この場合、図８に示すようにステータ２ａの磁極部分のモータ軸方向の長さＬαよりもコア２１の外周側のヨーク部分の軸方向長さＬβを長くし、コア２１のヨーク部分を薄くすれば、永久磁石モータ１ａの一層の小型を図ることができる。
【００２３】
（第２の実施形態）
かご形ロータの誘導モータ１ｂに適用した第２の実施形態について、図９を参照して説明する。
【００２４】
誘導モータ１ｂのロータ４ｂは、モータ軸方向に鉄心板を積層して形成されたコア４１ｂの外周側に銅またはアルミの多数の導体棒４２を周方向に配設し、それらの両端を環状の短絡板４３で電気的に短絡してかご形に形成される。
【００２５】
ロータ４ｂの外側のステータ２ｂは、第１の実施形態のステータ２ａと同じ構造であり、ステータ２ｂの３相の回転磁界により、かご形のロータ４ｂが回転する。
【００２６】
そして、本実施例の場合も、ステータ２ｂは分布巻および集中巻の両方の長所を有する新規な巻き線構造であるため、第１の実施形態の場合と同様の効果を奏する。
【００２７】
（第３の実施形態）
マルチフラックスバリヤ型ロータのシンクロナスリラクタンスモータ１ｃに適用した第３の実施形態について、図１０を参照して説明する。
【００２８】
シンクロナスリラクタンスモータ１ｃのロータ４ｃは、円筒鉄心のコア４１ｃの周方向の複数の突極部分にモータ軸方向に貫通した同心状の複数の空隙部４４が形成され、中空部４４に沿った方向には磁束が通り易く、中空部４４を横切る方向には磁束が通りにくい。ロータ４ｃの外側のステータ２ｃは、第１の実施形態のステータ２ａと同じ構造である。
【００２９】
そして、ステータ２ｃの３相の磁極が順に通電励磁されることにより、ロータ４ｂが突極のリラクタンストルクにより回転する。
【００３０】
そして、本実施例の場合も、ステータ２ｃは分布巻および集中巻の両方の長所を有する新規な巻き線構造であるため、第１の実施形態の場合と同様の効果を奏する。
【００３１】
そして、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、例えば、ステータ２ａ〜２ｃの相数や巻き線３ｕ〜３ｗの個数、分割コア２２の形状等は各実施形態のものに限られないのは勿論である。
【００３２】
また、ロータ４ａ〜４ｃの構造はどのようであってもよく、本発明は、種々の交流モータに提供することができ、そのモータの用途も電気自動車やハイブリッドカーの駆動モータ等に限るものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施形態のモータの断面を示す正面図である。
【図２】図１のステータの斜視図である。
【図３】図１のステータの断面を示す正面図である。
【図４】図１のステータの巻き線の斜視図である。
【図５】図１のステータの巻き線の配置を説明する斜視図である。
【図６】図１のステータの一部の拡大図である。
【図７】図６の分割コアの形状の説明図である。
【図８】図１のステータの他の例の斜視図である。
【図９】本発明の第２の実施形態のモータの断面を示す正面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態のモータの断面を示す正面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１ａ    永久磁石モータ
１ｂ    誘導モータ
１ｃ    シンクロナスリラクタンスモータ
２ａ〜２ｃ    ステータ
３ｕ、３ｖ、３ｗ    巻き線
４ａ〜４ｃ    ロータ
ＷＴ    巻き線幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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