(57)【要約】【課題】  コイルに生じ得る渦電流を低減するとともにコイルの巻き線回数を低減することのできるコイル、コイルカセットおよびモータを提供する。【解決手段】  コイル１は平角線２からなり、この平角線２はその長手方向に沿って２つに折り曲げられていて、さらには折り曲げられて重ね合わされた側がモータのロータ側に向いた姿勢でティース１１のまわりに巻き回されてモータが形成されている。【選択図】  図１
2006121868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを構成するリング状のステータの径方向内側へ突出するティースのまわりに巻き回されるコイルであって、
前記コイルは平角線からなり、該平角線はその長手方向に沿って２つに折り曲げられる部分を有しており、平角線が２つに折り曲げられた姿勢でティースのまわりに巻き回されていることを特徴とするコイル。
【請求項２】
モータを構成するリング状のステータの径方向内側へ突出するティースのまわりに巻き回されるコイルであって、
前記コイルは平角線からなり、該平角線は、その長手方向に沿って２つに折り曲げられる部分と折り曲げられない部分とから構成されており、折り曲げられる部分は２つに折り曲げられた姿勢でティースのまわりに巻き回されており、折り曲げられない部分もティースのまわりに巻き回されていることを特徴とするコイル。
【請求項３】
前記折り曲げられる部分の重ね合わされる面には、重ね合わせの中心線から片側のみに樹脂被膜が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のコイル。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のコイルが、ステータのティースのまわりに装着されるコイルボビンに巻き回されることによって形成されていることを特徴とするコイルカセット。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載のコイルがステータのティースのまわりに巻き回されて形成されるモータであって、
平角線を２つに折り曲げながら重ね合わせることによってできる折り曲げ側と重ね合わせ側のうち、重ね合わせ側の端面をモータ中央のロータ側に向けた姿勢で、平角線がステータのティースのまわりに巻き回されていることを特徴とするモータ。
【請求項６】
請求項４に記載のコイルカセットがステータのティースのまわりに装着されているモータであって、
平角線を２つに折り曲げながら重ね合わせることによってできる折り曲げ側と重ね合わせ側のうち、重ね合わせ側の端面をモータ中央のロータ側に向けた姿勢で、平角線がコイルボビンに巻き回されていることを特徴とするモータ。
【請求項７】
前記平角線が、その長手方向に沿って２つに折り曲げられる部分と折り曲げられない部分とから構成されている場合には、２つに折り曲げられる部分が、モータ中央に配設されるロータ側にくるように形成されていることを特徴とする請求項５または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、モータを構成するコイルおよびコイルカセットと、かかるコイルまたはコイルカセットを備えたモータに係り、特に、コイルに生じ得る渦電流を低減するとともにコイルの巻き線回数を低減することのできるコイルおよびコイルカセットと該コイルまたはコイルカセットを備えたモータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータ効率を低減させる一つの要因として鉄損があり、その中でも渦電流損がその大きな要因となっている。この渦電流損を低減させる方法としては、ステータのティース（鉄心）を薄い鉄板を積み重ねた積層鉄心から構成したり、さらには粉末磁心で鉄心を形成するといったティース面からの対策と、ティースのまわりに巻き回されるコイル面からの対策とがある。
【０００３】
このコイル面からの対策としては、ロータ側から入ってくる磁束を遮るための鍔をティースのロータ側端面に設ける方法や、巻き線としてできるだけ細い丸線を使用する方法、平角線を使用する場合にはより薄い平角線を使用する方法などが考えられる。なお、巻き線に生じる渦電流は、特にロータから磁束が直接入ってくる該巻き線のロータ側に生じることから、巻き線のロータ側に磁束が入ってこないような方策、あるいは生じる渦電流を極力少なくするような方策が必要である。
【０００４】
なお、この平角線を使用するコイルとモータにかかる発明が特許文献１に開示されている。この発明にかかるコイルは、該コイルを構成する平角線のうちステータのスロットに面する部分を、ヨーク側からロータ側に向かってその厚さが薄くなるように成形しており、したがって、スロット間に効率的に巻き回された平角線が収容される構成となっている。このため、コイルの占積率が向上し、モータの小型化やモータ効率の向上を図ることが可能となる。
【０００５】
【特許文献１】特許第３２６６８８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示のコイルによれば、その占積率を高めることは可能であるが、渦電流損を低減できるか否かは不明である。また、ティースのロータ側の端面に鍔を設ける方法では、コイルボビンに巻き線（平角線）を巻いた状態でティースに装着する際に、この鍔が障害となるため得策とは言い難い。本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、平角線を使用する場合のコイルにおいて、コイルに生じ得る渦電流を効果的に低減することのできるコイルとコイルカセット、およびかかるコイルまたはコイルカセットを備えたモータを提供することを目的とする。また、平角線の巻き線回数を低減することによって、ティースのまわりにコイルを形成する際の製作手間を低減することのできるコイルとコイルカセット、およびかかるコイルまたはコイルカセットを備えた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】
前記目的を達成すべく、本発明によるコイルは、モータを構成するリング状のステータの径方向内側へ突出するティースのまわりに巻き回されるコイルであって、前記コイルは平角線からなり、該平角線はその長手方向に沿って２つに折り曲げられる部分を有しており、平角線が２つに折り曲げられた姿勢でティースのまわりに巻き回されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明のコイルは、長手方向に沿って２つに折り曲げられる部分を有する平角線を折り曲げて使用するものである。渦電流損の低減を図るべく、平角線を薄くすればするほど、今度は巻き線回数が増加することとなり、したがってコイルの製作手間が増加するという問題が生じてしまう。そこで、本発明では平角線を２つに折り曲げた状態でティースのまわりに巻き回すことで、平角線の厚みを薄くしながらも、１回の巻き回しで実質的に２回巻き回したのと同等の効果を得ることができる。
【０００９】
また、平角線を２つに折り曲げで巻き回すことにより、折り曲げてできる実質的に２つの平角線と、これと同幅および同厚の２つの平角線との組み合わせとを比較した場合に、前者（本発明）の方が、平角線を構成する銅のまわりに成形された絶縁被膜の量が少なくなる。したがって、コイルの占積率を向上させることができ、モータ効率の向上を図ることが可能となる。なお、平角線の製造方法は、銅で所定形状の平角線を成形し、このまわりにエナメル等からなる絶縁被膜を塗布し、平角線をその長手方向に沿って２つに折り曲げることにより成形することができる。
【００１０】
また、本発明によるコイルの他の実施形態は、モータを構成するリング状のステータの径方向内側へ突出するティースのまわりに巻き回されるコイルであって、前記コイルは平角線からなり、該平角線は、その長手方向に沿って２つに折り曲げられる部分と折り曲げられない部分とから構成されており、折り曲げられる部分は２つに折り曲げられた姿勢でティースのまわりに巻き回されており、折り曲げられない部分もティースのまわりに巻き回されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明は、連続した１本の平角線が、その長手方向に沿って２つに折り曲げられる部分と折り曲げられない部分とから構成されている場合のコイルに関するものである。ここでは、２つに折り曲げられる部分の厚みを折り曲げられない部分の厚みの半分に成形するとともに、前者の幅を後者の幅の２倍に成形することにより、２つに折り曲げられる部分を折り曲げた際に、長手方向にわたってすべて均一な幅と厚みの平角線となる。
【００１２】
本発明のコイルは、ティースのまわりにコイルが形成される際に、コイルに生じる渦電流損を効果的に低減できる箇所に２つに折り曲げられる部分を配設することが望ましい。平角線の厚さが折り曲げられない部分の厚さに比べて相対的に薄いため、発生する渦電流を低減することができる。
【００１３】
また、本発明によるコイルの他の実施形態は、前記折り曲げられる部分の重ね合わされる面には、重ね合わせの中心線から片側のみに樹脂被膜が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
例えば銅のまわりに樹脂被膜が塗布されて平角線が成形されていて、かかる平角線を２つに折り曲げた場合には、その重ね合わされる面には２つの樹脂被膜層が形成されることとなる。そこで、本発明では、重ね合わせ面に形成される樹脂被膜層を１つにするために、コイル成形時に予め平角線の中心線から片側のみに樹脂被膜を形成させておくというものである。このようにすることで、樹脂被膜量の低減を図ることが可能となる。
【００１５】
また、本発明によるコイルカセットは、前記コイルが、ステータのティースのまわりに装着されるコイルボビンに巻き回されることによって形成されることを特徴とする。
【００１６】
ここでいうコイルカセットは、コイルボビンと、その回りに巻き回された平角線とから構成されるものである。コイルボビンはティースに嵌め込み可能に筒状に成形されており、少なくとも、コイルボビンをティースに嵌め込んだ際にロータ側となる端部には鍔を設けておくことが望ましい。コイルボビンに平角線を巻き回した際に、この鍔で平角線をロータから入り込んでくる磁束から遮断することが可能となる。また、かかる構成とすることで、予めティースの端部に鍔を設けておく必要がないため、鍔が障害となってコイルカセットがティースに装着できないといった問題も生じ得ない。
【００１７】
また、本発明によるモータは、前記コイルがステータのティースのまわりに巻き回されて形成されるモータであって、平角線を２つに折り曲げながら重ね合わせることによってできる折り曲げ側と重ね合わせ側のうち、重ね合わせ側の端面をモータ中央のロータ側に向けた姿勢で、平角線がステータのティースのまわりに巻き回されていることを特徴とする。
【００１８】
折り曲げ側は、重ね合わせ側に比べて折り曲げ時に若干厚みが膨らむ傾向にある。そこで、重ね合わせ側をロータ側に向けた状態でティースのまわりに巻き回すことにより、ロータから入り込んでくる磁束によって生じる渦電流領域をより狭い領域とすることができる。そのため、渦電流損をより低減することが可能となる。
【００１９】
また、本発明によるモータの他の実施形態は、前記コイルカセットがステータのティースのまわりに装着されているモータであって、平角線を２つに折り曲げながら重ね合わせることによってできる折り曲げ側と重ね合わせ側のうち、重ね合わせ側の端面をモータ中央のロータ側に向けた姿勢で、平角線がコイルボビンに巻き回されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明はコイルボビンをティースに嵌め込んで形成されるモータに関するものであり、コイルボビンには、２つに折り曲げながら重ね合わせる平角線のうちの重ね合わせ側の端面をモータ中央のロータ側に向けた状態で巻き回すことにより、上記と同様に渦電流損をより低減することが可能となる。
【００２１】
さらに、本発明によるモータの他の実施形態は、前記モータにおいて、前記平角線が、その長手方向に沿って２つに折り曲げられる部分と折り曲げられない部分とから構成されている場合には、２つに折り曲げられる部分が、モータ中央に配設されるロータ側にくるように形成されていることを特徴とする。
【００２２】
渦電流は、コイルの中でもよりロータに近接した部分に生じ得ることから、２つに折り曲げられる部分をロータ側にくるように配設することにより、効果的に渦電流損の低減を図ることが可能となる。
【００２３】
なお、本発明は、２つに折り曲げられる部分と折り曲げられない部分とから構成されている１本の平角線を連続してティースまわり、またはコイルボビンまわりに巻き回す実施形態であるが、それぞれを別途の平角線とした実施形態であってもよい。この場合も、２つに折り曲げられる平角線をロータ側に巻き回し、折り曲げられない平角線をステータのヨーク側に巻き回す構成とするのが望ましい。
【発明の効果】
【００２４】
以上の説明から理解できるように、本発明のコイル、コイルカセットおよびモータによれば、渦電流損を効果的に低減するとともに、平角線の巻き線回数を低減することができる。したがって、モータ効率の向上と、モータの製作手間の低減を同時に満足させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、ティースに本発明のコイルが巻き回されたモータの一部の横断面図を、図２は、図１のＩＩ部分を拡大した斜視図をそれぞれ示している。図３は、本発明のコイルカセットの斜視図を、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ矢視図をそれぞれ示している。図５は、コイルを構成する平角線の他の実施形態を、２つに折り曲げられる部分を折り曲げる前と折り曲げた後で示した斜視図である。図６は、本発明のコイルカセットの他の実施形態を示した横断面図である。なお、図示する実施形態のコイルは集中巻き方式の場合を示しているが、かかる実施形態に限定されるものではなく、分布巻き方式の実施形態であってもよい。
【００２６】
図１は、ティース１１のまわりにコイル１が形成されているステータ１０の横断面図である。コイル１は平角線２から成形されており、この平角線２は、その長手方向に沿って２つに折り曲げられた状態で巻き回されている。ここで、平角線２が２つに折り曲げられることでできる折り曲げ側と重ね合わせ側のうち、重ね合わせ側をモータ中央に配設されるロータ側に向けた状態で平角線２が巻き回されている。なお、平角線２は、例えば銅から成形される所定長さの平角線のまわりにエナメル等の絶縁被膜を塗布して平角線２を成形し、平角線２の中央で長手方向に沿って２つに折り曲げるだけで成形できる。
【００２７】
図２は、図１のＩＩ部分を拡大した図であり、平角線２を２つに折り曲げられることでできる折り曲げ側２ａと重ね合わせ側２ｂを示している。板材を２つに折り曲げた際には、折り曲げられた側の厚みが重ね合わされた側の厚みに比べて厚くなるのが一般的である。図では、重ね合わせ側２ａの厚みｔ１が折り曲げ側２ｂの厚みｔ２よりも薄くなっている。
【００２８】
この厚みが相対的に薄くなる重ね合わせ側２ａをロータ側に向けた状態で平角線２をティースまわりに巻き回すことにより、ロータ側から入ってくる磁束の通過領域をより狭くすることができ、結果として渦電流損を低減することが可能となる。すなわち、渦電流損は、次式で求めることができる。
【００２９】
【数１】
2006121868.tif 000003
【００３０】
ここで、ｗは渦電流損、ｋは比例定数、ｔは鉄心、コイルの厚さ、ｆは電源周波数、Ｂｍは最大磁束密度である。
【００３１】
したがって、電源周波数および最大磁束密度を一定とした場合には、コイルの厚さを薄くすることで渦電流損はその２乗に比例して小さくなる。このことから、平角線の厚さを極力薄くすることで渦電流損を低減できる。さらに、本発明では、平角線の厚さを薄くしながらも該平角線を２つに折り曲げた状態でコイルを形成するため、平角線の巻き線回数の増加も防止することが可能となる。
【００３２】
図３は、コイルボビン３のまわりにコイル１が成形されてなるコイルカセット４を示している。コイルボビン３は、ティースが嵌め込まれる貫通穴３２を有する筒体の両端部に鍔３１，３１が固着されており、鍔３１，３１の間に平角線２が巻き回されている。形成されるコイル１の外側表面は、鍔３１よりも内側に収容されるように構成されており、したがって、ロータ側から入ってくる磁束からコイル１を遮断することができる。なお、図４はコイルカセット４の横断面図を示しており、実質的にはティースまわりに直接コイルを形成するのと同じ形態となる。尤も、別途製作されたコイルカセット４をティースに嵌め込む方が、製作手間をより低減させることができる。
【００３３】
図５は、２つに折り曲げられる部分２１と折り曲げられない部分２２とから構成される平角線２ａを示している。図５の上図は折り曲げられる部分２１を折り曲げる前の状態を示している。例えば、折り曲げられる部分２１の厚さｔ１を折り曲げられない部分２２の厚さｔ２の半分に製作し、折り曲げられる部分２１の幅ｂ１を折り曲げられない部分２２の幅ｂ２の２倍となるように製作しておく。折り曲げられる部分２１を２つに折り曲げることで、図５の下図のように幅と厚さが長手方向にわたって均一の平角線２ａが成形できる。
【００３４】
図６は、図５の平角線２ａをコイルボビン３のまわりに巻き回して成形されたコイルカセット４ａを示している。
【００３５】
折り曲げられる部分２１がロータ側（Ｘ方向）となり、さらにその中で重ね合わせ側がロータ側となるように平角線２ａが巻き回されている。
【００３６】
ここで使用される平角線２ａは、例えば、その長手方向にわたって、所定長さの折り曲げられる部分２１と折り曲げられない部分２２が交互に連続するように成形されている実施形態や、平角線２ａの全長の途中で折り曲げられる部分２１と折り曲げられない部分２２が接続された実施形態など、適宜の平角線２ａを使用できる。
【００３７】
さらには、図６において、２本の平角線を使用し、一方は２つに折り曲げられる部分となる平角線であり、他方は２つに折り曲げられない平角線であるような実施形態であってもよい。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。例えば、コイルの折り曲げられる部分の重ね合わされる面における樹脂被膜は、重ね合わせの中心線から片側のみに成形することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】ティースに本発明のコイルが巻き回されたモータの一部の横断面図。
【図２】図１のＩＩ部分を拡大した斜視図。
【図３】本発明のコイルカセットの斜視図。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ矢視図。
【図５】コイルを構成する平角線の他の実施形態を、２つに折り曲げられる部分を折り曲げる前と折り曲げた後で示した斜視図。
【図６】本発明のコイルカセットの他の実施形態を示した横断面図。
【符号の説明】
【００４０】
１…コイル、２…平角線、２ａ…重ね合わせ側、２ｂ…折り曲げ側、３…コイルボビン、４…コイルカセット、１０…ステータ、１１…ティース、１２…ヨーク、２１…折り曲げられる部分、２２…折り曲げられない部分、３１…鍔、３２…貫通穴
【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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