(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスロットを有する固定子と、
前記複数のスロットの下部に収容され、第１の第１相コイルグループと、第２の第１相コイルグループと、第３の第１相コイルグループと、第４の第１相コイルグループとを備え、前記第１および第２の第１相コイルグループが前記第１相の第１の極の対を有し、前記第３および第４の第１相コイルグループが前記第１相の第２の極の対を有する第１巻き線層と、
前記複数のスロットの前記下部内に部分的に収容されるとともに前記複数のスロットの上部内に部分的に収容され、第１の第２相コイルグループと、第２の第２相コイルグループと、第３の第２相コイルグループと、第４の第２相コイルグループとを備え、前記第１および第２の第２相コイルグループが前記第２相の第１の極の対を有し、前記第３および第４の第２相コイルグループが前記第２相の第２の極の対を有する第２巻き線層と、
前記複数スロットの前記上部に収容され、第１の第３相コイルグループと、第２の第３相コイルグループと、第３の第３相コイルグループと、第４の第３相コイルグループとを備え、前記第１および第２の第３相コイルグループが前記第３相の第１の極の対を有し、前記第３および第４の第３相コイルグループが前記第３相の第２の極の対を有する第３巻き線層とを備え
前記第１の第２相コイルグループを前記第２の第２相コイルグループに電気的に接続する第４極間接続と、
前記第２の第２相コイルグループを前記第３の第２相コイルグループに電気的に接続する第５極間接続と、
前記第３の第２相コイルグループを前記第４の第２相コイルグループに電気的に接続する第６極間接続とを備え、前記第４、第５および第６極間接続が前記第１、第２、第３および第４の第２相コイルグループの製造の間に自動的に形成されるように前記第１、第２、第３および第４の第２相コイルグループが第２の連続したワイヤあるいはワイヤ束から形成され、かつ前記第４、第５および第６極間接続の前記自動的形成が前記第４、第５および第６極間接続の挿入後形成を省略する
ことを特徴とする三相４極電気モータ。
【請求項２】
前記第１の第１相コイルグループを前記第２の第１相コイルグループに電気的に接続する第１極間接続と、
前記第２の第１相コイルグループを前記第３の第１相コイルグループに電気的に接続する第２極間接続と、
前記第３の第１相コイルグループを前記第４の第１相コイルグループに電気的に接続する第３極間接続とを備え、前記第１、第２および第３極間接続が前記第１、第２、第３および第４の第１相コイルグループの製造の間に自動的に形成されるように前記第１、第２、第３および第４の第１相コイルグループが第１の連続したワイヤあるいはワイヤ束から形成され、かつ前記第１、第２および第３極間接続の前記自動的形成が前記第１、第２および第３極間接続の挿入後形成を省略し、
さらに、
前記第１の第３相コイルグループを前記第２の第３相コイルグループに電気的に接続する第７極間接続と、
前記第２の第３相コイルグループを前記第３の第３相コイルグループに電気的に接続する第８極間接続と、
前記第３の第３相コイルグループを前記第４の第３相コイルグループに電気的に接続する第９極間接続とを備え、前記第７、第８および第９極間接続が前記第１、第２、第３および第４の第３相コイルグループの製造の間に自動的に形成されるように前記第１、第２、第３および第４の第３相コイルグループが第３の連続したワイヤあるいはワイヤ束から形成され、かつ前記第７、第８および第９極間接続の前記自動的形成が前記第７、第８および第９極間接続の挿入後形成を省略する
ことを特徴とする請求項１に記載の三相４極電気モータ。
【請求項３】
前記固定子が６０スロットを有することを特徴とする請求項１に記載の三相４極電気モータ。
【請求項４】
前記第１、第２、第３および第４の第１相コイルグループの各コイルグループと、第１、第２、第３および第４の第２相コイルグループの各コイルグループと、第１、第２、第３および第４の第３相コイルグループの各コイルグループが５つのコイルから成ることを特徴とする請求項１に記載の三相４極電気モータ。
【請求項５】
前記第１巻き線層の各コイルグループが重ね巻パターンで配置され、前記第２巻き線層の各コイルグループが重ね巻パターンで配置され、かつ前記第３巻き線層の各コイルグループが重ね巻パターンで配置されることを特徴とする請求項１に記載の三相４極電気モータ。
【請求項６】
第１、第２および第３巻き線層の各コイルグループが複数のコイルから成り、各コイルグループにおける前記複数のコイルのそれぞれが単一巻きコイルであることを特徴とする請求項５に記載の三相４極電気モータ。
【請求項７】
第１、第２および第３巻き線層の各コイルグループが５つのコイルの組から成り、５つのコイルの各組の各コイルが単一巻きコイルであることを特徴とする請求項５に記載の三相４極電気モータ。
【請求項８】
第１および第２の第１相コイルグループが第１の第１相の極の対を形成するように、第１ワイヤから第１の第１相コイルグループと第２の第１相コイルグループを巻き、
前記第１および第２の第１相コイルグループを複数の固定子スロットの第１の下部に挿入し、
第３および第４の第１相コイルグループが第２の第１相の極の対を形成するように、第２ワイヤから第３の第１相コイルグループと第４の第１相コイルグループを巻き、
前記第３および第４の第１相コイルグループを前記複数の固定子スロットの第２の下部に挿入し、
第１および第２の第２相コイルグループが第１の第２相の極の対を形成するように、第３ワイヤから第１の第２相コイルグループと第２の第２相コイルグループを巻き、
前記第１の第２相コイルグループの第１の半分と前記第２の第２相コイルグループの第１の半分とを前記複数の固定子スロットの第３の下部に挿入し、
前記第１の第２相コイルグループの第２の半分と前記第２の第２相コイルグループの第２の半分とを前記複数の固定子スロットの第１の上部に挿入し、
第３および第４の第２相コイルグループが第２の第２相の極の対を形成するように、第４ワイヤから第３の第２相コイルグループと第４の第２相コイルグループを巻き、
前記第３の第２相コイルグループの第１の半分と前記第４の第２相コイルグループの第１の半分とを前記複数の固定子スロットの第４の下部に挿入し、
前記第３の第２相コイルグループの第２の半分と前記第４の第２相コイルグループの第２の半分とを前記複数の固定子スロットの第２の上部に挿入し、
第１および第２の第３相コイルグループが第１の第３相の極の対を形成するように、第５ワイヤから第１の第３相コイルグループと第２の第３相コイルグループを巻き、
前記第１および第２の第３相コイルグループを前記複数の固定子スロットの第３の上部に挿入し、
第３および第４の第３相コイルグループが第２の第３相の極の対を形成するように、第６ワイヤから第３の第３相コイルグループと第４の第３相コイルグループを巻き、
前記第３および第４の第３相コイルグループを前記複数の固定子スロットの第４の上部に挿入する
ステップを備え、
前記第３ワイヤと前記第４ワイヤに第２連続ワイヤを使用し、第２連続ワイヤにより前記第１の第２相コイルグループと前記第３の第２相コイルグループの間に第２極間接続を自動的に形成する
ことを特徴とする三相４極電気モータを製造する方法。
【請求項９】
前記第１ワイヤのために第１ワイヤ束を選択し、前記第２ワイヤのために第２ワイヤ束を選択し、前記第３ワイヤのために第３ワイヤ束を選択し、第４ワイヤのために第４ワイヤ束を選択し、第５ワイヤのために第５ワイヤ束を選択し、第６ワイヤのために第６ワイヤ束を選択することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１ワイヤと前記第２ワイヤに第１連続ワイヤを使用し、
前記第１連続ワイヤにより、前記第１の第１相コイルグループと前記第３の第１相コイルグループの間に第１極間接続を自動的に形成し、
前記第５ワイヤと前記第６ワイヤに第３連続ワイヤを使用し、
前記第３連続ワイヤにより、前記第１の第３相コイルグループと前記第３の第３相コイルグループの間に第３極間接続を自動的に形成する
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１連続ワイヤのために第１ワイヤ束を選択し、前記第２連続ワイヤのために第２ワイヤ束を選択し、前記第３連続ワイヤのために第３ワイヤ束を選択することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１、第２、第３相コイルグループにおける各コイルグループが重ね巻パターンで配置されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概略的に電気モータに関し、より詳しくは重ね巻と同心巻の利点を実現する巻き線パターンに関する。
【背景技術】
【０００２】
低燃費、低排気ガス自動車を設計、製造することへ向かう趨勢は、この１０年で劇的に増加し、ハイブリッドおよび全電気自動車の開発が非常に重要視されている。これは、延いては、推進の単独動力源（例えば全電気自動車）あるいは複合推進システム（例えばハイブリッドあるいはデュアル電気モータ自動車）における推進の二次的動力源として、電気モータがより重要視されることにつながる。
【０００３】
ＡＣ誘導モータが周知であり、一般産業から自動車にわたる種々の応用技術で用いられている。このようなモータでは、モータ固定子の内部周面において、円周上に分布配置された複数のスロット内に固定された円周上に配置された複数のコイル巻き線によって磁場が形成され、コイル巻き線はＡＣ電源に接続される。固定子コア内に形成された磁場はモータの回転子の回転を生じさせ、回転子は１以上の磁極の対から成る。
【０００４】
一般に、固定子のコイル巻き線は、典型的には電源の相の数に等しい相の数で、複数の相に分割される。コイル巻き線の各相はコイルグループにまとめられ、各コイルグループは１つの相の１つの極に対応する。各コイルグループは１以上の個別のコイルあるいはコイル巻き線から成る。したがって、一相２極誘導モータの典型的な巻き線パターンは２つのコイルグループを有し、三相２極誘導モータは６つのコイルグループを有する。コイルグループの個別のコイル巻き線が固定子のスロット内に配置される態様は、製造コストはもちろんのこと、モータの性能をある程度決定する。一般的には、同心巻および重ね巻と称される、２つの巻き方の一方が用いられる。
【０００５】
同心巻は、コストを考慮する応用分野において最も一般的な巻き方であり、これはこの方法が容易に自動化され、したがって比較的コスト低減効果があるからである。同心巻の配置において、各コイルグループを構成する個々のコイル巻き線は、グループ内の全ての巻き線が各固定子スロット内の同じ径方向深さに配置されるように、極の中心の周りに同心的に配置される。この手法は自動化され得るが、このような配置は固定子巻き線の起磁力（ＭＭＦ）波形に望ましくない空間高調波を一般に引起し、これによりモータ性能に悪影響を及ぼす。
【０００６】
他の一般的な巻き方である重ね巻ではコイルがオーバーラップする配置が適用され、この配置では、各コイルの構成は実質的に同じであり、各コイルのひとつの辺が他のコイルの辺にオーバーラップする。同じ巻線抵抗を有する実質的に同じコイルを用いる結果、各相における電気特性はよく釣合い、これにより固定子巻き線のMMF波形における高調波の大きさが減少する。しかし、この手法は優れたモータ性能をもたらすが、自動化には結びつかず、コストのかかる製造工程となる。
【０００７】
したがって、求められることは、自動化に結びつくとともに、重ね巻の利点を実現する電気モータ巻き線の構成である。本発明はそのような巻き線パターンと、それに対応した自動化された製造方法を提供する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は三相４極電気モータの３層巻き線の構成と、その製造方法を提供する。各巻き線層は１つの相から成る。複数の固定子スロットの下部に収容される第１巻き線層は、４つのコイルグループから成り、より詳しくは第１、第２、第３および第４の第１相コイルグループから成る。第１および第２の第１相コイルグループは第１相の第１の極の対を備え、第３および第４の第１相コイルグループは第１相の第２の極の対を備える。固定子スロットの下部内に部分的に収容され、かつ上部内に部分的に収容される第２巻き線層は４つのコイルグループから成り、より詳しくは第１、第２、第３および第４の第２相コイルグループから成る。第１および第２の第２相コイルグループは第２相の第１の極の対を備え、第３および第４の第２相コイルグループは第２相の第２の極の対を備える。固定子スロットの上部に収容される第３巻き線層は、４つのコイルグループから成り、より詳しくは、第１、第２、第３および第４の第３相コイルグループから成る。第１および第２の第３相コイルグループは第３相の第１の極の対を備え、第３および第４の第３相コイルグループは第３相の第２の極の対を備える。好ましくは、第１および第２の第１相コイルグループを電気的に接続する第１極間接続は、連続したワイヤあるいはワイヤ束を用いて自動的に形成されて第１および第２の第１相コイルグループを形成する。好ましくは、第１および第２の第２相コイルグループを電気的に接続する第２極間接続は、連続したワイヤあるいはワイヤ束を用いて自動的に形成されて第１および第２の第２相コイルグループを形成する。好ましくは、第１および第２の第３相コイルグループを電気的に接続する第３極間接続は、連続したワイヤあるいはワイヤ束を用いて自動的に形成されて第１および第２の第３相コイルグループを形成する。好ましくは、第３および第４の第１相コイルグループを電気的に接続する第４極間接続は、連続したワイヤあるいはワイヤ束を用いて自動的に形成されて第３および第４の第１相コイルグループを形成する。好ましくは、第３および第４の第２相コイルグループを電気的に接続する第５極間接続は、連続したワイヤあるいはワイヤ束を用いて自動的に形成されて第３および第４の第２相コイルグループを形成する。好ましくは、第３および第４の第３相コイルグループを電気的に接続する第６極間接続は、連続したワイヤあるいはワイヤ束を用いて自動的に形成されて第３および第４の第３相コイルグループを形成する。選択的に、第１および第２の第１相コイルグループを電気的に接続する第１極間接続と、第２および第３の第１相コイルグループを電気的に接続する第２極間接続と、第３および第４の第１相コイルグループを電気的に接続する第３極間接続とは、連続したワイヤあるいはワイヤ束を用いて自動的に形成されて第１、第２、第３および第４の第１相コイルグループを形成する。また、第１および第２の第２相コイルグループを電気的に接続する第４極間接続と、第２および第３の第２相コイルグループを電気的に接続する第５極間接続と、第３および第４の第２相コイルグループを電気的に接続する第６極間接続とは、連続したワイヤあるいはワイヤ束を用いて自動的に形成されて、第１、第２、第３および第４の第２相コイルグループを形成する。また、第１および第２の第３相コイルグループを電気的に接続する第７極間接続と、第２および第３の第３相コイルグループを電気的に接続する第８極間接続と、第３および第４の第３相コイルグループを電気的に接続する第９極間接続とは、連続したワイヤあるいはワイヤ束を用いて自動的に形成されて第１、第２、第３および第４の第３相コイルグループを形成する。三相４極電気モータの固定子は６０スロットを有してもよい。各コイルグループは３、４、５あるいは異なる数のコイルを有してもよい。好ましくは、第１、第２および第３巻き線層の各コイルグループは重ね巻パターンで配置されてもよい。
【０００９】
本発明の別の観点では、三相４極電気モータを製造する方法が提供される。この方法は、第１および第２の第１相コイルグループが第１の第１相の極の対の部材であるように、第１ワイヤあるいはワイヤ束から第１および第２の第１相コイルグループを巻き、第１および第２の第１相コイルグループを複数の固定子スロットの第１の下部に挿入し、第３および第４の第１相コイルグループが第２の第１相の極の対の部材であるように、第２ワイヤあるいはワイヤ束から第３および第４の第１相コイルグループを巻き、第３および第４の第１相コイルグループを複数の固定子スロットの第２の下部に挿入し、第１および第２の第２相コイルグループが第１の第２相の極の対の部材であるように、第３ワイヤあるいはワイヤ束から第１および第２の第２相コイルグループを巻き、第１および第２の第２相コイルグループの半分を複数の固定子スロットの下部に挿入し、第１および第２の第２相コイルグループの他の半分を複数の固定子スロットの上部に挿入し、第３および第４の第２相コイルグループが第２の第２相の極の対の部材であるように、第４ワイヤあるいはワイヤ束から第３および第４の第２相コイルグループを巻き、第３および第４の第２相コイルグループの半分を複数の固定子スロットの下部に挿入し、第３および第４の第２相コイルグループの他の半分を複数の固定子スロットの上部に挿入し、第１および第２の第３相コイルグループが第１の第３相の極の対の部材であるように、第５ワイヤあるいはワイヤ束から第１および第２の第３相コイルグループを巻き、第１および第２の第３相コイルグループを複数の固定子スロットの上部に挿入し、第３および第４の第３相コイルグループが第２の第３相の極の対の部材であるように、第６ワイヤあるいはワイヤ束から第３および第４の第３相コイルグループを巻き、第３および第４の第３相コイルグループを複数の固定子スロットの上部に挿入するステップを備える。
【００１０】
本方法は、第１の第１相コイルグループと第３の第１相コイルグループの間に第１極間接続を形成し、第１の第２相コイルグループと第３の第２相コイルグループの間に第２極間接続を形成し、第１の第３相コイルグループと第３の第３相コイルグループの間に第３極間接続を形成するステップをさらに備えてもよい。
【００１１】
本方法は、第１ワイヤおよび第２ワイヤのために連続ワイヤあるいはワイヤ束を使用して、第１および第３の第１相コイルグループの間に極間接続を自動的に形成し、第３ワイヤおよび第４ワイヤのために連続ワイヤあるいはワイヤ束を使用して、第１および第３の第２相コイルグループの間に極間接続を自動的に形成し、第５および第６ワイヤのために連続ワイヤあるいはワイヤ束を使用し、第１および第３の第３相コイルグループの間に極間接続を自動的に形成するステップをさらに備えてもよい。
【００１２】
本発明の本質および利点のさらなる理解は明細書の残りの部分と図面を参照することにより明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】２つの巻き線層が設けられた固定子スロットの断面図である。
【００１４】
【図２】第１の好ましい実施形態の各巻き線層のコイル構成を示す。
【００１５】
【図３】第１の好ましい実施形態の各相のコイル構成を示す。
【００１６】
【図４】第１の好ましい実施形態の各相のコイル構成を図式的に示す。
【００１７】
【図５】第１の好ましい実施形態の第１相のコイル構成を図式的に示す。
【００１８】
【図６】本発明の三相４極モータの極間接続を示す。
【００１９】
【図７】第２の好ましい実施形態の各巻き線層のコイル構成を示す。
【００２０】
【図８】第２の好ましい実施形態の各相のコイル構成を示す。
【００２１】
【図９】第２の好ましい実施形態の各相のコイル構成を図式的に示す。
【００２２】
【図１０】第３の好ましい実施形態の各巻き線層のコイル構成を示す。
【００２３】
【図１１】第３の好ましい実施形態の各相のコイル構成を示す。
【００２４】
【図１２】第３の好ましい実施形態の各相のコイル構成を図式的に示す。
【００２５】
【図１３】第４の好ましい実施形態の各巻き線層のコイル構成を示す。
【００２６】
【図１４】第４の好ましい実施形態の各相のコイル構成を示す。
【００２７】
【図１５】第４の好ましい実施形態の各相のコイル構成を図式的に示す。
【００２８】
【図１６】第５の好ましい実施形態の各巻き線層のコイル構成を示す。
【００２９】
【図１７】第５の好ましい実施形態の各相のコイル構成を示す。
【００３０】
【図１８】第５の好ましい実施形態の各相のコイル構成を図式的に示す。
【００３１】
【図１９】第６の好ましい実施形態の各巻き線層のコイル構成を示す。
【００３２】
【図２０】第６の好ましい実施形態の各相のコイル構成を示す。
【００３３】
【図２１】第６の好ましい実施形態の各相のコイル構成を図式的に示す。
【００３４】
【図２２】第７の好ましい実施形態の各ワ巻き線層のコイル構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明は、同心巻が有する製造の容易さに加え、重ね巻が一般に有するモータ動作性能を達成するために、２層巻き線挿入方法を用いた三相４極設計を利用するものである。一般的にこの技術は、第１巻き線層が、各相に２つの極、計６つの個別の極に対応するコイルグループから成り、第２巻き線層が、各相に２つの極、計６つの個別の極に対応するコイルグループから成ることを要求する。各層において、各相の２つの極は一対の極の一方であり、電磁石の相補的な極（例えばN極およびS極）を形成する。したがって、例えば、第１層はＡ相の極Ａ１およびＡ２を有し、第２層はＡ相の極Ａ３およびＡ４を有する。ここで極Ａ１およびＡ２は第１の極の対、そして極Ａ３およびＡ４は第２の極の対であり、両方の極の対は同じ相に結び付けられる。この手法を用い、後述するように、各巻き線層はわずかに修正された同心巻の技術を用いて製造され、その製造工程が自動化される。
【００３６】
本発明は２層よりも層が多いパターンに用いられてもよいが、本発明者らは、自動化されるのに十分に単純でありながら優れたモータ性能を得るのに２層設計が最適であることを見出した。したがって、以下の例は２層構造についてのみ説明するが、本発明は２層を越えた構成にも適用可能であることが理解されるであろう。
【００３７】
図１は、図示しない固定子アセンブリの１つのスロット１００の断面図である。巻き線の挿入に先立ち、スロット絶縁体ライナ１０１がスロットに挿入される。次に、スロット１００が２巻きだけで満たされると仮定し、第１コイルの第１巻き線がスロットに挿入される。この例では、この巻き線は一束の絶縁されたワイヤ１０３から成る。ワイヤ１０３の数と番手が、所望のモータ特性に依存することは当業者によって理解されるであろう。製造の際、次のステップは、ワイヤ１０３がスロット１００内に押し込められるか圧縮されることを要求する。圧縮の後、相間絶縁セパレータ１０５がスロット１００内に挿入される。ワイヤ１０３から成る第１コイルと、ワイヤ１０７から成る第２コイルが同一相であれば、相間絶縁セパレータ１０５は必要ないであろう。次に、第２巻き線がスロット１００内に挿入され、この巻き線は絶縁されたワイヤ１０７から成る。後述するように、第２巻き線は同じコイルグループあるいは異なるコイルグループから形成されてもよい。ワイヤ１０３に関して上述したように、各ワイヤ１０７は多重撚り線であってもよく、あるいは単一の撚り線でもよい。第２の圧縮のステップ後、スロットトップウェッジ１０９が、ワイヤがスロット内に維持されることを確実にするために、スロット１００内に挿入される。
【００３８】
図２〜５は本発明の第１の好ましい実施形態を示す。この構成は、他の実施形態と同様に、６０スロットの固定子を用いる。しかし、本発明は６０スロットの固定子に限定されず、むしろ、本発明者らは、この構成が自動化にとって複雑になり過ぎることなく、望ましいモータ性能を生み出すことを発見した。他の例の構成は４８スロットの固定子（すなわち各グループ毎に４コイルのコイルグループ）および７２スロットの固定子（すなわち各グループ毎に６コイルのコイルグループ）を用いる。
【００３９】
図２は各巻き線層のコイルの構成を示す。図示されるように、本実施形態において、各巻き線層には、比較的単純な同心巻パターンを用い、各コイルグループは好ましくは５つのコイルから成る。なお、本明細書を通して、第１巻き線層は単に第１層としても参照され、固定子スロット内に挿入された第１の組のコイルを示し、第１の組のコイルは、各相から２つの極、計６つの極に対応するコイルグループから成る。同様に、第２巻き線層は単に第２層としても参照され、固定子スロット内に挿入された第２の組のコイルを示し、第２の組のコイルは、各相から２つの極、残りの６つの極のコイルグループから成る。本発明の次の実施形態で示されるように、いくつかの構成において、１つの巻き線層（第１あるいは第２巻き線層）が１つの固定子スロット内に挿入された同じコイルグループからの２巻きを有してもよいことが分かる。このような構成において、両方の巻き線は同一の同心巻のコイルグループのメンバーであり、かつ同一の１つの巻き線層の一部である。
【００４０】
図２において、各巻き線層は、コイルのオーバーラップがない６つの同心巻のコイルグループから成る。前述したように、各巻き線層の６つのコイルグループは相毎に２つのコイルグループから成り、各相の２つの同一相のコイルグループは同一の極の対に属する。換言すれば、１つの層における同一相のコイルグループは互いに隣接し、相補的な極すなわち同一の極の対である。本発明のこの特徴は図４に示され、これは相毎に４つのコイルグループを示している。この特徴は図５にも示され、この図において、Ａ相における４つのコイルグループが６０スロット固定子５０１に示されている。図示されるように、コイルグループＡ１およびＡ２は１つの極の対のメンバーであり、つまり電磁気学的意味において互いに相反し、コイルグループＡ３およびＡ４は第２の極の対である。なお、コイルグループＡ１およびＡ２は第１巻き線層の一部であり、コイルグループＡ３およびＡ４は第２巻き線層の一部ある。
【００４１】
前述したように、図２において、２つの巻き線層が示されている。第１巻き線層は、各固定子スロットの下部を完全に満たし、オーバーラップせず、スキップするスロットもない。同様に、第２巻き線層は各固定子スロットの上部においても、完全にスロットを満たす。なお図２において、各第２層のコイルにおける相の表示はイタリック体で太字である。
【００４２】
図３は第１の好ましい実施形態、すなわち構成No.１の各コイルにおけるコイル巻き線の情報を示し、図２に示されたデータに対応する。しかし図３は、各コイルに関係する固定子スロットを示し、また例えば各コイルにおけるスパン距離を示す。例えば、Ａ相のコイル１はスロット１からスロット１５へ行き、これは１４スロットの距離に及ぶ。同様に、Ａ相のコイル６はスロット３０からスロット１６へ行き、したがって、１４スロットの距離に及ぶ。しかし、これらの２つのコイルにおける巻き線の方向は相互に反対であり、したがって相反する磁極を構成する。なお、巻き線の方向はスパン距離の前のマイナス符号により示される（例えばコイルグループＡ２およびＡ４におけるスパンの列に示される）。
【００４３】
図４は図３に示されたのと同じ情報を図式的に示している。図４における点線、例えばライン４０１は極間の接続を示す。なお、本発明により提供される巻き線の手法により、これらの極間の接続は、巻き線とコイルの挿入工程において実行され、従来技術の巻き線パターンにおいて一般的であったようにコイルの挿入の後ではない。したがって例えば、同一の連続したワイヤあるいはワイヤ束が用いられて、まずＡ１コイルグループにおけるコイルを、そして次にＡ２コイルグループにおけるコイルを成形し、これにより巻き線層の成形の際に内部の極間の接続を自動的に形成し、挿入後におけるこれら２つのコイルグループ間の極間の接続を形成する必要性を除去する。挿入後の極間接続の工程の省略はモータの製造を単純化し、したがって、モータ信頼性と品質を改善しつつコストとモータの複雑さを低減する。これらの同一極間接続は図６にも示され、この図は、本発明の４極三相構造におけるコイルグループの接続を示す。
【００４４】
図７〜９は本発明の第２の好ましい実施形態を示す。図７は、層毎のコイル情報を示し、図８は対応する詳細なコイル情報を示す。本実施形態において、各コイルグループは５つのコイルから成り、各コイルグループのコイルの２つが単一の固定子スロットに挿入される。したがって、同一コイルグループの２巻きが挿入されたスロットにおいて、スロットは１つの巻き線層（好ましい２巻き構造であると仮定する）の挿入の間に満たされる。本実施形態のこの特徴は図７および８に示されている。例えば、コイルグループＡ１の２巻きが第１巻き線層の形成段階の間に挿入されるスロット１と、同様に、コイルＣ３の２巻きが第２巻き線層の形成段階で挿入されるスロット５を参照。なお、構成No. 2を図式的に示す図９において、二重巻きコイルは太線で示されている。
【００４５】
図１０〜１２は本発明の第３の好ましい実施形態を示す。第２実施形態と同様に、本実施形態における各コイルグループは５つのコイルから成り、そのうちの２つのコイルは単一の固定子スロットに挿入される。第２実施形態では各グループの最外周のコイルが二重巻きであるが、本実施形態では、各コイルグループの最外周から２番目のコイルが二重巻きコイルである。しかし第２実施形態と異なり、本実施形態では、１つの巻き線層の形成において、コイル間にわずかなオーバーラップがある。より具体的には、各巻き線層の形成において、２つの異なるコイルグループが同じスロットに挿入される３つのスロットがあり、すなわち第１層におけるスロット１６、３６および５６と、第２層におけるスロット６、２６および４６である。
【００４６】
図１３〜１５は、コイルグループ毎に５つのコイルを含む本発明の第４の好ましい実施形態を示す。本実施形態において、各コイルグループ内には、２つの二重巻きコイルがある。より具体的には図示されるように、各グループの最外周のコイルは第２実施形態と同様に二重巻きコイルである。さらに、各コイルグループの最外周から２番目のコイルも第３実施形態と同様に二重巻きコイルである。しかし本実施形態は第２実施形態と同様に、単一の巻き線層の成形の間に、その層におけるコイルグループ間にオーバーラップがない。
【００４７】
図１６〜１８は本発明の第５の好ましい実施形態を示す。第１実施形態と同様に、本実施形態における各コイルグループは、グループ内でコイルの重複がない５つのコイルから成る。しかし第１実施形態とは異なり、本実施形態は第１および第２層の形成の段階において、異なるコイルグループに属するコイルをオーバーラップする。例えば、第１巻き線層の挿入の間に、３つのＡ２コイルがスロット１６〜１８内で３つのＡ１コイルの上に配置される。
【００４８】
図１９〜２１は本発明の第６の好ましい実施形態を示す。第１および第５実施形態と同様に、好ましくは、本実施形態における各コイルグループはグループ内でコイルの重複がない５つのコイルから成る。第１実施形態と同様に、第６実施形態において、第１または第２の層の形成段階の間に、異なるコイルグループ間でオーバーラップはない。しかしこれまでの実施形態と異なり、第６実施形態において、各コイルグループ内のコイルは全て重ねて巻かれる。したがって、図２および１９の表は同じであるが、第１および第６実施形態の間の違いは図２０および２１に示され、これらは第６実施形態における各コイルグループに用いられる重ね巻の手法を示している。
【００４９】
第６実施形態はいくつかの異なる製造方法に適用される。上記実施形態に応用可能な方法に類似する好ましい方法において、好ましくは自動化されたワインディング機を用いて、各相の極の対が最初に形成される。好ましくは、各極の対は連続したワイヤあるいはワイヤ束から形成されて、各極の対の２つの極の間における極間接続が自動的に形成され、これにより、コイル挿入後のそれら特別な極間接続を形成する必要性を除去する。このように、例えば、コイルグループＡ１およびＡ２における極の対は連続したワイヤあるいはワイヤ束から形成され、コイルグループＡ３およびＡ４の極の対は第２の連続したワイヤあるいはワイヤ束から形成され、コイルグループＢ１およびＢ２の極の対は第３の連続したワイヤあるいはワイヤ束から形成される。次に、図１９〜２１に示されるように、コイルグループＡ１、Ａ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｃ１およびＣ２から成る第１層が挿入される。そして、必要に応じて相間絶縁セパレータが挿入され、次いでコイルグループＡ３、Ａ４、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ３およびＣ４から成る第２層の挿入が行われる。必要に応じて固定くさびの挿入の後、図６に示されるように、外部ラグ（lug）および外部接続部材が形成される。
【００５０】
図２２は第６実施形態と密接に関係した第７の実施形態を示す。本実施形態において、各層が１つの相から成る３巻き線層設計が用いられる。２つではなく、３つの巻き線層が用いられるが、第７実施形態のコイルグループのスロット配置は第６実施形態におけるコイルグループのスロット配置と同じである。しかし、後述するように、いくつかの固定子スロット内での配置は、例えば上部スロット配置と下部スロット配置の間での変更のように、変更される。したがって、図２０および２１は第６および第７実施形態間では変更がないが、第６実施形態に関して図１９に示された表は、単一の巻き線層の中に完全な相が挿入されるようにするため、図２２に示されるように修正される。特に、この方法の結果として、コイルグループＡ３、Ａ４、Ｂ１（スロット２１〜２５）、およびＢ２（スロット３６〜４０）は、図２２に示されるように固定子スロットの上部ではなく、下部に挿入される。同様に、この方法において、コイルグループＢ３（スロット４１〜４５）、Ｂ４（スロット５６〜６０）、Ｃ１およびＣ２は、固定子スロットの下部ではなく、上部に挿入される。この方法の利点は、連続するワイヤあるいはワイヤ束によって各相における４つ全てのコイルグループを巻くことを可能とし、それにより図６に示す極間接続（すなわちラグ（lug）Ａ、ＢおよびＣ）を除去することである。
【００５１】
添付した図において、複数の図において用いられている同一の要素符号は、同一の要素あるいは同一機能を有する要素を示すことが理解される。さらに、添付した図は、例示することを意図しているにすぎず、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。
【００５２】
当業者によって理解されるように、本発明は、本発明の趣旨あるいは本質から離れることなく他の特定の形態に具体化してもよい。したがって、この明細書における開示と記述は説明的であることを意図するが、後述する請求項に記載される本発明の範囲を限定するものではない。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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