(57)【要約】【課題】ステ−タ全体の大型化を抑えることが可能な分布巻きステータの直巻き方法及びステ−タを提供することを目的とする。【解決手段】３相モータ４０のＵ相を構成する小コイル１０、中コイル１１、及び大コイル１２を形成する場合で、且つ、巻き線数が２１ターンの導体線４６を３本使用して、その各コイルの各ターン数を等しくしたい場合は、導体線４６を１本ずつ使用して、各コイルを形成し、また、小コイル１０、中コイル１１、及び大コイル１２を形成する場合で、且つ、導体線４６を１３本使用して、その各コイルの各ターン数を等しくしたい場合、連続して形成される２つのコイル間で所定の導体線を共有し、その２つのコイル毎にターン数を調節する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータのステ−タに有する複数のスロットに直接導体線を巻き、前記モータの所定相を構成する第１のコイルを形成する導体線の直巻き方法であって、
前記複数のスロットの内、所定の２つのスロット毎に、前記導体線を１本以上巻き、２つ以上の第２のコイルを形成し、
前記第２のコイルをそれぞれ並列に接続して、前記第１のコイルを形成する、
ことを特徴とする導体線の直巻き方法。
【請求項２】
請求項１に記載の導体線の直巻き方法であって、
使用される導体線の数が、前記第２のコイルの数の自然数倍の数と等しくなるとき、前記第２のコイルを、それぞれ異なる導体線で形成し、
使用される導体線の数が、前記第２のコイルの数の自然数倍の数と等しくならないとき、前記第２のコイルを、連続して形成されるコイル間で所定の導体線を共有して形成する、
ことを特徴とする導体線の直巻き方法。
【請求項３】
請求項１に記載の導体線の直巻き方法であって、
前記第２のコイルとして、第３、第４、及び第５のコイルの３つのコイルを形成する場合で、且つ、使用される導体線の数が、３の自然数倍の数と等しくなるとき、前記第３〜第５のコイルを、それぞれ異なる導体線で形成し、
前記第２のコイルとして、第３、第４、及び第５のコイルの３つのコイルを形成する場合で、且つ、使用される導体線の数が、３の自然数倍の数と等しくならないとき、前記第３及び第４のコイルの間で所定の１本の導体線を共有し、前記第３及び第４のコイルの間で所定の１本の導体線を共有し、前記第３〜第５のコイルを形成する、
ことを特徴とする導体線の直巻き方法。
【請求項４】
複数のスロットを有し、該スロットに直接導体線が巻かれたステ−タであって、
前記複数のスロットの内、所定の２つのスロット毎に、前記導体線が１本以上巻かれ、それぞれが並列接続されるコイルを備えることを特徴とするステ−タ。
【請求項５】
請求項４に記載のステータであって、
前記コイルは、使用される導体線の数が、形成されるコイルの数の自然数倍の数と等しくなるとき、異なる導体線で形成され、
使用される導体線の数が、形成されるコイルの数の自然数倍の数と等しくならないとき、所定の導体線を共有して形成される、
ことを特徴とするステータ。
【請求項６】
請求項４に記載のステータであって、
前記コイルは、それぞれ大きさの異なる第１、第２、及び第３のコイルからなり、使用される導体線の数が、３の自然数倍の数と等しくなるとき、前記第１〜第３のコイルは、それぞれ異なる導体線で形成され、
使用される導体線の数が、３の自然数倍の数と等しくならないとき、前記第１及び第２のコイルは、所定の１本の導体線を共有して形成され、前記第２及び第３のコイルは、所定の１本の導体線を共有して形成される、
ことを特徴とするステータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のスロットを有するステ−タに、直接、導体線を巻くための直巻き方法、及びその直巻き方法で製造されたステ−タに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、モータのステ−タには、導体線が分布的に巻かれたステ−タと、導体線が集中的に巻かれたステ−タとがある。
図４（ａ）は、３相（Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相）モータ４０の構成を模式的に示す図である。
【０００３】
図４（ａ）に示すように、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各相は、並列に接続される２つのコイル４１から形成される。
図４（ｂ）は、導体線（コイル４１）が分布的に巻かれたステ−タ４２を上から見た図である。
【０００４】
各コイル４１は、更に、大きさがそれぞれ異なる小コイル４３、中コイル４４、及び大コイル４５から構成され、それぞれのコイルの両端の端子が並列に接続される。また、３相モータ４０のある１相、例えば、Ｕ相は、図４（ａ）又は（ｂ）に示すように、端子Ａ及びＢと、端子Ｋ及びＬとが接続されて構成される。
【０００５】
このような導体線が分布的に巻かれたステータ４２は、従来から製造されている。（特許文献１参照）
次に、従来における分布巻きステータ４２の製造工程を説明する。
図５は、ステ−タ４２の製造工程を示す図である。
【０００６】
まず、巻き線機を使用して、銅線などの導体線４６を、所定の大きさの枠に巻き、図５（ａ）に示すような所定の大きさのコイル状にする。
次に、図５（ｂ）に示すように、そのコイル状となった導体線４６を、コイル挿入機を使用して、ステ−タ４２に挿入する。
【０００７】
そして、ステ−タ４２の所定のスロット４７に導体線４６が挿入されると、次の導体線４６をステ−タ４２に挿入するためのスペースを確保するために、中間整形機を使用して、図５（ｃ）に示すように、導体線４６の一部を整形する。
しかしながら、上述したような、従来の分布巻き方法は、以下のような問題がある。
【０００８】
（１）導体線４６が分布的に巻かれたステ−タ４２を製造する場合、巻き線機、コイル挿入機、及び中間整形機の３つの設備機械が必要となり、それらの設備投資額が非常に高い。
（２）３つの設備機械が必要であるので、それらの設備機械を設置するため、広いスペースを確保する必要がある。
【０００９】
（３）３つの工程に分かれており、作業工数が多い。
そして、このような問題を解決するためには、ステ−タ４２に導体線４６を直接巻くことが考えられる。
図６は、各スロット４７に、直接導体線４６を巻くことにより形成されたステータ４２を示す図である。
【００１０】
図６（ａ）は、ステ−タ４２を内側から見た図であり、図６（ｂ）は、ステ−タ４２を矢印Ｍから見た拡大断面図であり、図６（ｃ）は、破線Ｎの拡大斜視図である。なお、１つのスロット４７には、数本から数十本の導体線４６が通る。
図６（ａ）に示すように、１本の導体線４６は、所定の２つのスロット４７−１及び４７−２を通り、小コイル４３を形成し、次に、スロット４７−３及び４７−４を通り、中コイル４４を形成し、そして、スロット４７−５及び４７−６を通り、大コイル４５を形成していく。そして、このような小コイル４３、中コイル４４、及び大コイル４５を順番に形成していく作業を、所定回数繰り返すことにより、ステ−タ４２の所定の位置に、所望な巻き数のコイル４１を形成することができる。
【００１１】
このように、ステ−タ４２の各スロット４７に導体線４６を直接巻くことにより、巻き線機以外の設備機械が必要なくなるので、設備投資額を低くすることができる。
また、巻き線機以外の設備機械が必要なくなるので、設備機械を設置するための広いスペースが必要なくなる。
【００１２】
また、作業工数を少なくすることができる。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００１−３０９５９４号  （第３〜４頁、第１図）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の分布巻きステータの直巻き方法では、所定の長さの導体線４６を１本ずつ使用して、大きさの異なる、例えば、小コイル４３、中コイル４４、及び大コイル４５を連続して形成しているので、小コイル４３は、常に、大コイル４５の上に形成される。
【００１５】
このため、図６（ｂ）に示すように、導体線４６は、スロット４７に巻く回数が増えるほど、上方向（図６の上方向）に導体線４６が重なり、すなわち、小、中、大、小、中、大、小、・・・というように各コイルが形成され、大コイル４５の上に、常に、小コイル４３が形成され、導体線４６が編み込まれる状態となり、ステ−タ４２全体が大きくなるという問題がある。
【００１６】
また、図６（ｃ）に示すように、導体線４６を巻いている途中、中コイル４４又は大コイル４５が小コイル４３を上から押し、小コイル４３がスロット４７内で折り曲がる場合がある。そして、そのまま小コイル４３が曲がり続けると、スロット４７から小コイル４３の一部がはみ出してしまうことがある。これより、スロット４７からはみ出したコイル部分を直すために作業を中断させなくてはならなかったり、ステ−タ４２を製品不良としてしまうおそれがある。
【００１７】
そこで、本発明では、導体線を巻いている途中にスロットから導体線の一部がはみ出すことを防止し、また、ステ−タ全体の大型化を抑えることが可能な分布巻きステータの直巻き方法及びその直巻き方法で製造されたステ−タを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明では、以下のような構成を採用した。
すなわち、本発明の導体線の直巻き方法は、モータのステ−タに有する複数のスロットに直接導体線を巻き、上記モータの所定相を構成する第１のコイルを形成する直巻き方法であって、上記複数のスロットの内、所定の２つのスロット毎に、上記導体線を１本以上巻き、２つ以上の第２のコイルを形成し、該第２のコイルをそれぞれ並列に接続して、上記第１のコイルを形成することを特徴とする。
【００１９】
このように、２つのスロット毎に、導体線を直接巻いていくことで、例えば、大きさの異なる３つのコイルを形成し、モータのある１相分のコイルを形成したい場合、そのコイルを形成させるための各導体線をそれぞれ棲み分けて所定のスロットに巻くことができる。これより、従来の直巻き方法（小、中、大、小、中、大コイル・・・が連続して形成されるように導体線を巻く方法）において、モータのある１相分のコイルを形成する際に発生していた導体線の積み上がりを低減することができるので、モータ全体を小型化することが可能となる。
【００２０】
また、各導体線をそれぞれ棲み分けて所定のスロットに巻くことができるので、導体線をスロットに巻いている際、既に巻き終えた導体線が後から巻かれる導体線により上から押されにくくなるので、既に巻き終えた導体線がスロットからはみ出すことがなくなる。
【００２１】
また、上記導体線の直巻き方法は、使用される導体線の数が、上記第２のコイルの数の自然数倍の数と等しくなるとき、上記第２のコイルを、それぞれ異なる導体線で形成し、使用される導体線の数が、上記第２のコイルの数の自然数倍の数と等しくならないとき、上記第２のコイルを、連続して形成されるコイル間で所定の導体線を共有して形成するように構成してもよい。
【００２２】
また、上記導体線の直巻き方法は、上記第２のコイルとして、第３のコイル、第４のコイル、及び第５のコイルの３つのコイルを形成する場合で、且つ、使用される導体線の数が、３の自然数倍の数と等しくなるとき、上記第３〜第５のコイルを、それぞれ異なる導体線で形成し、上記第２のコイルとして、第３、第４、及び第５のコイルの３つのコイルを形成する場合で、且つ、使用される導体線の数が、３の自然数倍の数と等しくならないとき、上記第３及び第４のコイルの間で所定の１本の導体線を共有し、上記第３及び第４のコイルの間で所定の１本の導体線を共有し、上記第３〜第４のコイルを形成するように構成してもよい。
【００２３】
これより、例えば、大、中、小コイルの大きさの異なる３つのコイルを形成する際、各コイルの導体線の巻き数を全て均一にすることができるので、あらゆる本数の導体線を使用しても所望な性能を有するステ−タを製造することが可能となる。
【００２４】
また、本発明の範囲は、上記本発明の導体線の直巻き方法により製造されるステ−タにまで及ぶ。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明の実施形態の直巻き方法を説明するための図である。尚、図４〜図６と同じ構成を示すものは同じ符号を付ける。
【００２６】
まず、図１（ａ）は、本発明の実施形態の直巻き方法で製造されたステ−タ４２を内側から見た図であり、図１（ｂ）は、ステ−タ４２を矢印Ｐから見た拡大断面図であり、図１（ｃ）は、破線Ｑの拡大斜視図である。
図１（ａ）に示すように、ステ−タ４２は、複数のスロット４７（４７−１、４７−２、４７−３、・・・）を有しており、各スロット４７の内、所定の２つのスロット４７に導体線４６が巻かれ、それぞれ大きさの異なる３つのコイル、小コイル１０、中コイル１１、及び大コイル１１を形成し、モータのある相（例えば、３相モータ４０のＵ、Ｖ、及びＷ相の内の１相を形成するコイル４１）を形成している。
【００２７】
そして、本実施形態の直巻き方法の特徴とする点は、大きさの異なるコイル毎に、それぞれ異なる導体線４６を使用している点である。
すなわち、本実施形態の直巻き方法は、まず、スロット４７−１と所定間隔離れたスロット４７−２とに導体線４６−１を所定回数巻き、小コイル１０（第１のコイル又は第３のコイル）を形成する。
【００２８】
次に、スロット４７−３と所定間隔離れたスロット４７−４とに導体線４６−２を所定回数巻き、中コイル１１（第２のコイル又は第４のコイル）を形成する。
そして、スロット４７−５と所定間隔離れたスロット４７−６とに導体線４６−３を所定回数巻き、大コイル１２（第５のコイル）を形成する。
【００２９】
このように、本実施形態の直巻き方法は、大きさの異なるコイル毎に、異なる導体線４６を使用することにより、図１（ｂ）に示すように、各コイルを棲み分けて形成することができるので、導体線４６の積み重なりを防止することができる。
【００３０】
これより、導体線４６をスロット４７に巻いている途中に、小コイル１０が中コイル１１又は大コイル１２により押されにくくなるため、図１（ｃ）に示すように、小コイル１０の一部がスロット４７からはみ出さなくなる。
また、ステ−タ４２のスロット４７から出る導体線４６の部分（コイルエンド部分）の高さを大幅に（例えば、１５％程）低くすることができるので、モータを小型化することが可能となる。
【００３１】
次に、上記各コイルの巻き線数を、それぞれ等しくさせる場合の直巻き方法を説明する。
図２は、上記各コイルの巻き線数を等しくさせる場合の直巻き方法を説明するための図である。尚、図２に示す従来の直巻き方法及び本実施形態の直巻き方法で使用する導体線４６の本数はどちらも３本とし、その導体線４６の長さは、所定の２つのスロット４７に２１回巻くこと（ターン）が可能な長さとする。
【００３２】
図２（ａ）は、従来の直巻き方法で作成された小コイル４３、中コイル４４、及び大コイル４５を模式的に示す図であり、図２（ｂ）は、本実施形態の直巻き方法で作成された小コイル１０、中コイル１１、及び大コイル１２を模式的に示す図である。
【００３３】
従来の直巻き方法は、まず、図２（ａ）に示すように、導体線４６を１本ずつ使用し、小、中、大、小、中、大、小、・・・と各コイルの巻き数が所望な巻き数となるまで導体線４６を巻いていく。そして、各導体線４６の両端に端子Ａ及びＣを形成し、各コイルが並列に接続されるように、それぞれの端子同士を接続している。
【００３４】
一方、本実施形態の直巻き方法は、まず、図２（ｂ）に示すように、導体線４６を１本ずつ使用し、小コイル１０が所望な巻き線となるまで導体線４６を巻き、次に、中コイル１１が所望な巻き線となるまで導体線４６を巻き、そして、大コイル１２が所望な巻き線となるまで導体線４６を巻く。すなわち、各コイルをそれぞれ異なる導体線４６（４６−１、４６−２、及び４６−３）で形成する。そして、各導体線４６の両端に端子Ａ及びＣを形成し、各コイルが並列に接続されるように、それぞれの端子同士を接続している。
【００３５】
図２（ｃ）は、従来の直巻き方法における各コイルの巻き数を示す表であり、図２（ｄ）は、本実施形態の直巻き方法における各コイルの巻き数を示す表である。
従来の直巻き方法では、図２（ｃ）の表に示すように、１本の導体線４６で、まず、小コイル４３、中コイル４４、及び大コイル４５を順番に形成する作業を７回繰り返す。そして、残りの２本の導体線４６も同様に、小コイル４３、中コイル４４、及び大コイル４５を順番に形成する作業を７回繰り返す。これより、各コイルの巻き線数は、２１ターンずつとなる。
【００３６】
一方、本実施形態の直巻き方法では、図２（ｄ）の表に示すように、まず、導体線４６−１を所定のスロット４７−１及び４７−２に２１回巻き、２１ターンの小コイル１０を形成し、次に、導体線４６−２を所定のスロット４７−３及び４７−４に２１回巻き、２１ターンの中コイル１１を形成し、そして、導体線４６−３を所定のスロット４７−５及び４７−６に２１回巻き、２１ターンの大コイル１２を形成している。これより、各コイルのターン数がそれぞれ２１ターンとなり、更に、各コイルを棲み分けて構成することができる。
【００３７】
次に、使用される導体線４６の本数と、モータのある１相を形成するコイル４１の分布数の自然数倍の数とが異なる場合を考える。すなわち、例えば、導体線４６を１３本使用し、小コイル１０、中コイル１１、及び大コイル１２を並列に接続しコイル４１を形成する場合を考える。
【００３８】
図３は、図２で使用される導体線４６を、１３本使用した場合の直巻き方法を説明するための図である。
図３（ａ）は、導体線４６を１３本使用して、本実施形態の直巻き方法で作成された小コイル１０、中コイル１１、及び大コイル１２を模式的に示す図である。
【００３９】
図３（ａ）に示すように、小コイル１０、中コイル１１、及び大コイル１２をそれぞれ異なる導体線４６で形成し、各導体線４６の両端に端子Ａ及びＣを形成し、各コイルが並列に接続されるように、それぞれの端子同士を接続している。図２の直巻き方法と異なる点は、１３本の導体線４６の内の所定の１本の導体線４６を、小コイル１０と中コイル１１との間で共有し、他の所定の１本の導体線４６を、中コイル１１と大コイル１２との間で共有し、小コイル１０、中コイル１１、及び大コイル１２の各コイルがそれぞれ等しい巻き数となるように構成されている点である。
【００４０】
図３（ｂ）は、導体線４６を１３本使用した場合の本実施形態の直巻き方法の各コイルの巻き数を示す表である。
図３（ｂ）に示すように、まず、１本目〜４本目までの４本の導体線４６を、１本ずつ順番に、スロット４７−１及び４７−２に２１回ずつ巻いていき、８４ターンの小コイル１０を形成する。
【００４１】
次に、５本目の導体線４６を、１本目〜４本目と同じスロット４７−１及び４７−２に７回巻き、７ターンの小コイル１０を形成する。
これより、合計で９１ターンの小コイル１０が形成される。
次に、５本目の残りの導体線４６を、スロット４７−３及び４７−４に１４回巻き、１４ターンの中コイル１１を形成する。
【００４２】
次に、６本目〜８本目までの３本の導体線４６を、１本ずつ順番に、５本目と同じスロット４７−３及び４７−４に２１回ずつ巻いていき、６３ターンの中コイル１１を形成する。
次に、９本目の導体線４６を、５本目と同じスロット４７−３及び４７−４に１４回巻き、１４ターンの中コイル１１を形成する。
【００４３】
これより、合計で９１ターンの中コイル１１が形成される。
次に、９本目の残りの導体線４６を所定のスロット４７−５及び４７−６に７回巻き、７ターンの大コイル１２を形成する。
そして、１０本目〜１３本目までの４本の導体線４６を、１本ずつ順番に、９本目と同じスロット４７−５及び４７−６に２１回ずつ巻いていき、８４ターンの大コイル１２を形成する。
【００４４】
これより、合計で９１ターンの大コイル１２が形成される。
このように、例えば、３相モータ４０のＵ相を構成するコイル４１を、小コイル１０、中コイル１１、及び大コイル１２をそれぞれ並列に接続して構成する場合で、且つ、巻き線数が２１ターンの導体線を３本使用して、その小コイル１０、中コイル１１、及び大コイル１２の各ターン数を等しくしたい場合は、導体線４６を１本ずつ使用して、小コイル１０、中コイル１１、及び大コイル１２を形成すればよい。
【００４５】
また、例えば、３相モータ４０のＵ相を構成するコイル４１を、小コイル１０、中コイル１１、及び大コイル１２をそれぞれ並列に接続して構成する場合で、且つ、巻き線数が２１ターンの導体線４６を１３本使用して、その小コイル１０、中コイル１１、及び大コイル１３の各ターン数を等しくしたい場合、すなわち、モータのある相を構成するコイルの分布数（例えば、小、中、大コイル）の所望なターン数（例えば、７ターン）倍の数に基づく長さを有する導体線（２１ターン可能な導体線）の本数（１３本）と、そのコイルの分布数のある自然数倍の数（コイル数３×α、α：自然数）とが等しくならない場合（１３本≠コイル数３×α）で、且つ、それぞれのコイルの各ターン数を等しくしたい場合、連続して形成される２つのコイル間で所定の１本の導体線を共有させ、その２つのコイル毎にターン数を調節すればよい。
【００４６】
尚、２つのコイル間で所定の１本の導体線を共有させても、その２つのコイルは、連続して構成されるので、すなわち、小コイル１２及び中コイル１３を形成する場合、又は中コイル１３及び大コイル１４を形成する場合に、所定の１本の導体線を共有させるので、従来の直巻き方法のように、大コイル１２の上に小コイル１０が積み重なることがない。
【００４７】
これより、どのような本数の導体線４６を使用しても、コイル４１を構成させる各コイルのターン数を等しくすることができる、
尚、上記実施形態では、小コイル１０、中コイル１１、及び大コイル１２の３つのコイルを並列に接続して、コイル４１を形成しているが、例えば、小コイル１０及び大コイル１２の２つの異なる大きさのコイルを並列に接続してコイル４１を形成してもよい。
【００４８】
【発明の効果】
このように、本発明の直巻き方法によれば、２つのスロット毎に、１本ずつ異なる導体線を直接巻いていくようにすることで、例えば、大きさの異なる３つのコイルを形成し、モータのある１相分のコイルを形成したい場合、そのコイルを形成させるための各導体線をそれぞれ棲み分けて所定のスロットに巻くことができる。これより、従来の直巻き方法において、モータのある１相分のコイルを形成する際に発生していた導体線の積み上がりを低減することができるので、モータ全体を小型化することが可能となる。
【００４９】
また、各導体線をそれぞれ棲み分けて所定のスロットに巻くことができるので、導体線をスロットに巻いている際、既に巻き終えた導体線が後から巻かれる導体線により上から押されにくくなるので、既に巻き終えた導体線がスロットからはみ出すことがなくなる。
【００５０】
また、各コイルを形成する際に使用される導体線の巻き数を全て均一にすることができるので、あらゆる本数の導体線を使用しても所望な性能を有するステ−タを製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の直巻き方法を説明するための図である。
【図２】各コイルのそれぞれの巻き数が等しくなる直巻き方法を説明するための図である。
【図３】各コイルのそれぞれの巻き数が等しくなる直巻き方法を説明するための図である。
【図４】分布巻きモータ及びステ−タの構成を模式的に示す図である。
【図５】従来の分布巻きステータの製造工程を示す図である。
【図６】導体線が所定のスロットに直接巻かれたステ−タを示す図である。
【符号の説明】
１０  小コイル
１１  中コイル
１２  大コイル
４０  ３相モータ
４１  コイル
４２  ステ−タ
４３  小コイル
４４  中コイル
４５  大コイル
４６  導体線
４７  スロット
【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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