(57)【要約】【課題】回転電機の効率を改善させるコイルを提供する。【解決手段】各絶縁シート１の表面にそれぞれマグネットコイル３ａ〜３ｄを設ける。マグネットコイル３ａ〜３ｄは、貫通孔２の周囲を取り囲みながら、平行に略リング状に引き回される。複数の絶縁シート１を積層する際、各絶縁シート１に設けられているマグネットコイル３ａ〜３ｄの先端部４は、隣接する絶縁シート１に設けられているマグネットコイル３ａ〜３ｄの先端部５に半田付けされる。最上段および最下段の絶縁シート１から引き出されるマグネットワイヤは、すべてのマグネットワイヤ３ａ〜３ｄが直列的に接続されて１本の導体線を構成するように結線される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体線が設けられた絶縁シートを積層することにより構成されるコイルであって、
各絶縁シート上には、それぞれ、複数の導体線が平行にかつ略リング状に設けられており、
各絶縁シート上において、前記複数の導体線の先端部は互いに近接して並んでおり、
互いに隣接する絶縁シートに設けられている対応する各導体線の先端部どうしがそれぞれ接続されており、
各絶縁シートに設けられている前記複数の導体線が直列的に接続されている
ことを特徴とするコイル。
【請求項２】
導体線が設けられた帯状の絶縁シートを折り曲げて重ね合わせることにより構成されるコイルであって、
前記絶縁シート上には、複数のセクションのそれぞれに複数の導体線が平行に設けられており、
互いに隣接するセクションに設けられている対応する各導体線の先端部どうしがそれぞれ接続されており、
前記絶縁シートの各セクションに設けられている複数の導体線が直列的に接続されている
ことを特徴とするコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導体線が設けられたシートを積層することにより構成される積層型コイルに係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来より、回転電機（モータおよび発電機を含む）の効率を改善するための方策の１つとして、占積率を高める構成が検討されている。占積率とは、コイルを収容するスロットの断面積に対して、そのコイルを構成する導体線の断面積が占める割合を意味し、コイル密度とも呼ばれている。特許文献１には、占積率の高い回転電機を簡素な工程で製造する技術が記載されている。以下、図５を参照しながら、特許文献１に記載の回転電機について説明する。
【０００３】
特許文献１に記載の構成では、図５（ａ）に示すように、絶縁シート１００の表面に複数のシートコイル１０１を設ける。各シートコイル１０１としては、例えば、銅板をプレス打抜きやエッチングによってコイル状に形成したものを用いる。シートコイル１０１が設けられた絶縁シート１００は、図５（ｂ）に示すように、シート巻き型１０２に巻き付けられる。シート巻き型１０２は、図５（ｂ）に示す例では、１２角形である。さらに、互いに積層されるシートコイル１０１を電気的に接続することによりそれぞれコイルが形成される。この例では、１２個のコイルが形成される。そして、このようにして形成されたコイルがステータに取り付けられる。
【特許文献１】特開２００６−６７７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、図５（ｃ）に示すように、絶縁シート１００上に無駄なスペース１０３が生じてしまう。すなわち、絶縁シート１００上においてシートコイル１０１を構成する導体線を十分に長く引き回せていない。
【０００５】
本発明の課題は、回転電機の効率が改善するコイルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のコイルは、導体線が設けられた絶縁シートを積層することにより構成される。そして、各絶縁シート上には、それぞれ、複数の導体線が平行にかつ略リング状に設けられており、各絶縁シート上において、前記複数の導体線の先端部は互いに近接して並んでおり、互いに隣接する絶縁シートに設けられている対応する各導体線の先端部どうしがそれぞれ接続されており、各絶縁シートに設けられている前記複数の導体線が直列的に接続されている。
【０００７】
この構成においては、各絶縁シート上において無駄なスペースを生じさせることなく導体線を設けることができるので、占積率を高くできる。
本発明の他の態様のコイルは、導体線が設けられた帯状の絶縁シートを折り曲げて重ね合わせることにより構成される。そして、前記絶縁シート上には、複数のセクションのそれぞれに複数の導体線が平行に設けられており、互いに隣接するセクションに設けられている対応する各導体線の先端部どうしがそれぞれ接続されており、前記絶縁シートの各セクションに設けられている複数の導体線が直列的に接続されている。
【０００８】
この構成においても、絶縁シート上において無駄なスペースを生じさせることなく導体線を設けることができるので、占積率を高くできる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、回転電機の効率が改善するコイルが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の実施形態のコイルは、モータまたは発電機等の回転電機において回転磁界を発生させるために使用されることを想定するが、他の用途に使用することも可能である。
【００１１】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態のコイルの構成を説明する図である。なお、第１の実施形態のコイルは、図１に示すｎ枚のシートを積層し、各シートに設けられている導体線を適切に結線することにより構成される。
【００１２】
図１において、各絶縁シート１は、その中央部に、回転電機の固定子鉄心を貫通させるための貫通孔２が形成されている。絶縁シート１は、特に限定されるものではないが、例えば、公知の絶縁紙または絶縁フィルムを使用することができる。
【００１３】
各絶縁シート１の表面には、それぞれ複数のマグネットワイヤ（導体線）３ａ〜３ｄが平行にかつ略リング状に設けられている。マグネットワイヤ３ａ〜３ｄの断面積、断面形状（丸線、角線）等は、適宜選択することができる。また、図１に示す例では、各絶縁シート１に４本のマグネットワイヤ３ａ〜３ｄが設けられているが、マグネットワイヤの本数は、回転電機が満たすべき特性等に応じて決定される。さらに、マグネットワイヤ３ａ〜３ｄは、例えば、接着剤により絶縁シート１の表面に固定される。なお「略リング状」とは、この実施形態では、各マグネットワイヤが貫通孔２の周囲を取り囲みながら、そのマグネットワイヤの両側の先端部が互いに近接するように引き回されることをいうものとする。
【００１４】
マグネットワイヤ３ａ〜３ｄの一方の側の各先端部４は、絶縁シート１の表面において互いに近接して並べられている。同様に、マグネットワイヤ３ａ〜３ｄの他方の側の各先端部５も、絶縁シート１の表面において互いに近接して並べられている。そして、複数の先端部４および複数の先端部５は、互いに近接して配置されている。また、複数の先端部４および複数の先端部５は、この実施形態では、それぞれほぼ直線状に並んでいる。ここで、複数の先端部４および複数の先端部５は、それぞれ、絶縁シート１の外周辺に直交するように並べられてもよいし、絶縁シート１の外周辺に所定の角度で傾斜するように並べられてもよい。
【００１５】
第１の実施形態のコイルは、上述の絶縁シート１を積層することにより構成される。このため、第２層の絶縁シート１に設けられているマグネットワイヤ３ａ〜３ｄの各先端部４は、それぞれ第１層の絶縁シート１に設けられているマグネットワイヤ３ａ〜３ｄの先端部５と同じ位置に配置される。また、第３層の絶縁シート１に設けられているマグネットワイヤ３ａ〜３ｄの各先端部４は、それぞれ第２層の絶縁シート１に設けられているマグネットワイヤ３ａ〜３ｄの先端部５と同じ位置に配置される。以下同様に、各絶縁シート１に設けられているマグネットワイヤ３ａ〜３ｄの各先端部４は、それぞれ隣接する絶縁シート１に設けられているマグネットワイヤ３ａ〜３ｄの先端部５と同じ位置に配置される。ただし、第１層の絶縁シート１に設けられているマグネットワイヤ３ａ〜３ｄの先端部４、および第ｎ層の絶縁シート１に設けられているマグネットワイヤ３ａ〜３ｄの先端部５は、それぞれ絶縁シート１の外に引き出されている。
【００１６】
マグネットワイヤ３ａ〜３ｄは、それぞれ絶縁膜でコーティングされている。ただし、マグネットワイヤ３ａ〜３ｄの各先端部４、５は、その絶縁膜が剥離されている。また、絶縁シート１において、マグネットワイヤ３ａ〜３ｄの各先端部４、５が配置される位置には、それぞれコンタクト孔が形成されている。このコンタクト孔は、マグネットワイヤ３ａ〜３ｄの先端部４を隣接する絶縁シート上に設けられているマグネットワイヤ３ａ〜３ｄの先端部５に接続するために利用される。
【００１７】
図２は、第１の実施形態のコイルの組立て手順を説明する図である。図２（ａ）は第１層の絶縁シート１を固定子鉄心に配置させた図、図２（ｂ）は第ｎ層（本実施例ではｎ＝４）の絶縁シート１を配置し終えた状態を示す図である。第１の実施形態のコイルは、上述した絶縁シート１を固定子鉄心に貫通させながら順番に積層することにより構成される。このとき、第２層の絶縁シート１に設けられているマグネットワイヤ３ａ〜３ｄの各先端部４は、それぞれ第１層の絶縁シート１に設けられているマグネットワイヤ３ａ〜３ｄの先端部５に接続される。また、第３層の絶縁シート１に設けられているマグネットワイヤ３ａ〜３ｄの各先端部４は、それぞれ第２層の絶縁シート１に設けられているマグネットワイヤ３ａ〜３ｄの先端部５に接続される。以下同様に、各絶縁シート１に設けられているマグネットワイヤ３ａ〜３ｄの各先端部４は、それぞれ隣接する絶縁シート１に設けられているマグネットワイヤ３ａ〜３ｄの先端部５に接続される。
【００１８】
マグネットワイヤどうしの接続は、例えば、半田付けまたは溶接によるものとする。なお、図１に示す構成においては、マグネットワイヤを層間で接続する接続点（先端部４、５）が絶縁シート１の外周辺に対して傾斜するように並べられているので、半田付けまたは溶接による短絡が発生しにくくなる。このため、マグネットワイヤ３ａ〜３ｄをより狭い間隔で並べることが可能となり、占積率が向上する。
【００１９】
図２（ｃ）に示すように、第１層のマグネットワイヤ３ａ〜３ｄの各先端部４、および第ｎ層のマグネットワイヤ３ａ〜３ｄの各先端部５は、各絶縁シート１に設けられている全てのマグネットワイヤ３ａ〜３ｄが直列的に接続されて１本の導体線を構成するように結線される。これにより、回転電機の固定子鉄心に巻き付けられたコイルが完成する。
【００２０】
上記実施形態のコイルは、絶縁シートの全面を無駄なく利用してマグネットワイヤが設けられ、そのような絶縁シートを積層することで構成される。したがって、占積率（コイル密度）が高くなり、回転電機の効率が向上する。また、その製造工程も簡素である。
【００２１】
なお、第１の実施形態のコイルにおいて、マグネットワイヤの層間の結線は、コネクタ等を利用してもよい。また、このコイルは、一体コア型の固定子または分割コア型の固定子のいずれにおいても利用可能である。
【００２２】
＜第２の実施形態＞
図３は、第２の実施形態のコイルの構成を説明する図である。図３において、絶縁シート１１は、所定の幅を持った帯状に形成されている。絶縁シート１１は、図３（ａ）に示すように、コーナー部１１ａ、本体部１１ｂ、本体部１１ｃ、折返し部１１ｄから構成される。この実施形態では、本体部１１ｂおよび本体部１１ｃは、互いに直交する方向に延びるように形成されている。なお、絶縁シート１１は、第１の実施形態と同様に、例えば、公知の絶縁紙または絶縁フィルムを使用することができる。
【００２３】
絶縁シート１１には、図３（ｂ）に示すように、複数本のマグネットワイヤが平行に設けられる。この実施例では、２本のマグネットワイヤが平行に設けられている。ただし、絶縁シート１１は、折返し部１１ｄによって複数のセクションに区分けされており、マグネットワイヤは、セクション毎に設けられる。すなわち、絶縁シート１１には、１組のマグネットワイヤ１２ａ、１３ａ、１組のマグネットワイヤ１２ｂ、１３ｂ、１組のマグネットワイヤ１２ｃ、１３ｃ、および１組のマグネットワイヤ１２ｄ、１３ｄ、がそれぞれ互いに平行に設けられている。また、マグネットワイヤ１２ｂ、１３ｂ、１２ｄ、１３ｄは絶縁シート１１の表面側に設けられ、マグネットワイヤ１２ａ、１３ａ、１２ｃ、１３ｃは絶縁シート１１の裏面側に設けられる。
【００２４】
各マグネットワイヤの先端部は、絶縁シート１１が各折返し部１１ｄにおいて折返されたときに互いに重なり合うように配置されている。すなわち、図３が描かれている紙面にいて、マグネットワイヤ１２ａ、１３ａの下端側の各先端部、およびマグネットワイヤ１２ｂ、１３ｂの上端側の各先端部は、折返し部１１ｄに対して対称的な位置に配置されている。同様に、マグネットワイヤ１２ｂ、１３ｂの下端側の各先端部およびマグネットワイヤ１２ｃ、１３ｃの上端側の各先端部が対称的な位置に配置され、マグネットワイヤ１２ｃ、１３ｃの下端側の各先端部およびマグネットワイヤ１２ｄ、１３ｄの上端側の各先端部が対称的な位置に配置されている。
【００２５】
マグネットワイヤ１２ａ〜１２ｄ、１３ａ〜１３ｄは、それぞれ絶縁膜でコーティングされている。ただし、各マグネットワイヤの各先端部は、その絶縁膜が剥離されている。また、絶縁シート１１のコーナー部１１ａにおいて、各マグネットワイヤの先端部が配置される位置にはそれぞれコンタクト孔が形成されている。このコンタクト孔は、マグネットワイヤの先端部を他のセクションに設けられているマグネットワイヤに接続するために利用される。
【００２６】
第２の実施形態のコイルは、図３（ｃ）に示すように、上述した絶縁シート１１を各折返し部１１ｄにおいて順番に折り返して絶縁シート１１を互いに重ね合わせることにより構成される。このとき、マグネットワイヤ１２ａ、１３ａの下端側の各先端部は、それぞれマグネットワイヤ１２ｂ、１３ｂの上端側の各先端部に接続される。同様に、マグネットワイヤ１２ｂ、１３ｂの下端側の各先端部は、それぞれマグネットワイヤ１２ｃ、１３ｃの上端側の各先端部に接続される。また、マグネットワイヤ１２ｃ、１３ｃの下端側の各先端部は、それぞれマグネットワイヤ１２ｄ、１３ｄの上端側の各先端部に接続される。なお、マグネットワイヤ同士の接続は、例えば、第１の実施形態と同様に、半田付けまたは溶接によるものとする。
【００２７】
絶縁シート１１の両端から引き出されるマグネットワイヤ（すなわち、マグネットワイヤ１２ａ、１３ａの上端側の各先端部、およびマグネットワイヤ１２ｄ、１３ｄの下端側の各先端部）は、マグネットワイヤ１２ａ〜１２ｄ、１３ａ〜１３ｄが直列的に接続されて１本の導体線を構成するように結線される。なお、図３では第４セクションまでしか図示していないが、マグネットワイヤ１２ｄ、１３ｄの下端側に、第３セクション、第４セクションと同様な構成が続く。
【００２８】
図４は、第２の実施形態のコイルの組立てられた状態を示す図である。第２の実施形態のコイルは、上述の絶縁シート１１を各折返し部１１ｄで折り返して重ね合わせることにより、図４（ａ）に示す構造が得られる。そして、このコイルは、図４（ｂ）に示すように、固定子鉄心を収容するように設置される。これにより、回転電機の固定子鉄心に巻き付けられたコイルが完成する。
【００２９】
第２の実施形態のコイルも、絶縁シートの全面を無駄なく利用してマグネットワイヤが設けられ、そのような絶縁シートを積層することで構成される。したがって、この実施形態においても、占積率（コイル密度）が高くなり、回転電機の効率が向上する。
【００３０】
なお、第２の実施形態のコイルも、一体コア型の固定子または分割コア型の固定子のいずれにおいても利用可能である。
また、上記実施例はマグネットワイヤを用いたが、絶縁性が確保でき、電流量が許容できるのであれば、銅板打ち抜きや、エッチングを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１の実施形態のコイルの構成を説明する図である。
【図２】第１の実施形態のコイルの組立て手順を説明する図である。
【図３】第２の実施形態のコイルの構成を説明する図である。
【図４】第２の実施形態のコイルの組立てられた状態を示す図である。
【図５】特許文献１に記載のコイルの構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００３２】
１      絶縁シート
２      貫通孔
３ａ〜３ｄ  マグネットワイヤ
４、５  先端部
１１    絶縁シート
１１ａ  コーナー部
１１ｂ  本体部
１１ｃ  本体部
１１ｄ  折返し部
１２ａ〜１２ｄ、１３ａ〜１３ｄ  マグネットワイヤ
【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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