(57)【要約】【課題】従来の巻線コイルにあっては、平角線の長手方向に対して所定間隔おきに相対的に幅の狭い幅狭部を形成し、該幅狭部で平角線を湾曲させて湾曲部の曲率が小さい巻線コイルを形成しているため、該幅狭部の断面積が他の部分の断面積より小さくなり、該幅狭部で巻線抵抗が増加し、発熱による温度上昇が大きくなるという問題があった。【解決手段】上記課題の解決のため、断面相似形状をなす複数の筒状導体を入れ子式に嵌合して形成したコイル母材を螺旋状に切開して、各筒状導体を平角線状に形成し、次いで平角線状に形成された一の筒状導体の切開終端部と他の筒状導体の切開始端部とを順次、電気的に接続して１本の導線状に形成したことにより、巻線抵抗を増加させることがなく、発熱による温度上昇も防止した巻線コイルを提供するものである。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面相似形状をなす複数の筒状導体を入れ子式に嵌合して形成したコイル母材を螺旋状に切開して、各筒状導体を平角線状に形成し、次いで平角線状に形成された一の筒状導体の切開終端部と他の筒状導体の切開始端部とを順次、電気的に接続して１本の導線状に形成したことを特徴とする巻線コイル。
【請求項２】
前記筒状導体が円筒状または角筒状であることを特徴とする請求項１記載の巻線コイル。
【請求項３】
前記各筒状導体の軸線方向長さが同一であることを特徴とする請求項１または２記載の巻線コイル。
【請求項４】
前記各筒状導体の軸線方向長さが外周側になるにしたがって短くなっていることを特徴とする請求項１または２記載の巻線コイル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ、発電機等の電気機器に用いて好適な巻線コイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、モータや発電機等の電気機器に用いる巻線コイルは、巻線抵抗をできるだけ小さくすることが、電気機器の低損失化及び小型化を図る上で有利となる。また、巻線抵抗が大きい場合には発熱による温度上昇が大きくなるので、耐熱性の高い絶縁材料を使用しなければならないという問題がある。
【０００３】
そこで、従来から使用されている断面形状が円形の丸導線に比べて導体占積率を大きくでき、結果として巻線抵抗を小さくできる平角線を使用した巻線コイルが増えている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２２２７２４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来における巻線コイルにあっては、平角線の長手方向に対して所定間隔おきに相対的に幅の狭い幅狭部を形成し、該幅狭部で平角線を湾曲させて湾曲部の曲率が小さい巻線コイルを形成しているため、該幅狭部の断面積が他の部分の断面積より小さくなり、該幅狭部で巻線抵抗が増加するという新たな問題が発生している。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような従来の巻線コイルが有する欠点に鑑みてなされたもので、巻線抵抗の小さな平角線を用いた巻線コイルを提供することを目的としている。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る巻線コイルは、断面相似形状をなす複数の筒状導体を入れ子式に嵌合して形成したコイル母材を螺旋状に切開して、各筒状導体を平角線状に形成し、次いで平角線状に形成された一の筒状導体の切開終端部と他の筒状導体の切開始端部とを順次、電気的に接続して１本の導線状に形成したことを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明に係る巻線コイルは、筒状導体が円筒状または角筒状であることを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、本発明に係る巻線コイルは、各筒状導体の軸線方向長さが同一であることを特徴とするものである。
【００１０】
さらにまた、本発明に係る巻線コイルは、各筒状導体の軸線方向長さが外周側になるにしたがって短くなっていることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る巻線コイルの第１の実施形態について、図１〜図９を参照しつつ詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の第１の実施形態の一の例としての巻線コイル１の素材となるコイル母材２を形成する複数の角筒状導体３−１〜３−４を示す斜視図である。各角筒状導体３−１〜３−４は相似形状をしており、その周面には使用環境に応じてエナメル、ポリウレタン、ポリエステル等の樹脂を適宜選択して絶縁皮膜を施してある。
そして、角筒状導体３−１は角筒状導体３−２の内面に隙間なく嵌合し、角筒状導体３−２は角筒状導体３−３の内面に隙間なく嵌合し、角筒状導体３−３は角筒状導体３−４の内面に隙間なく嵌合しうるサイズとなっている。
【００１３】
図２は、図１に示す各角筒状導体３−１〜３−４を入れ子式に隙間なく嵌合して形成したコイル母材２を示す図で、各角筒状導体３−１〜３−４間は周面に施された絶縁皮膜により電気的に絶縁された状態に保持されている。
【００１４】
図３は、角筒状導体３−１〜３−４からなるコイル母材２を螺旋状に切開している途中の状態の斜視図を示すもので、後述する巻線コイル１を形成する平角線４−１〜４−４の形成過程および平角線４−１〜４−４の形成状態を表わしている。
ここで、平角線４−１は角筒状導体３−１を、平角線４−２は角筒状導体３−２を、平角線４−３は角筒状導体３−３を、平角線４−４は角筒状導体３−４を切開して形成されるものである。また、角筒状導体３−１〜３−４の切開はワイヤーカッター、レーザーカッター、超硬回転刃など諸種を角筒状導体３−１〜３−４の素材に応じて選択使用する。
【００１５】
図４は、図３における角筒状導体３−１〜３−４からなるコイル母材２の螺旋状の切開が完了し、該角筒状導体３−１〜３−４から切り出された平角線４−１〜４−４全体の斜視図を示すものである。
【００１６】
図４において、４Ａは先端の薄肉部を切除した切開始端部としての回路始端部、４Ｂは後端の薄肉部を切除した切開終端部としての回路終端部である。
回路始端部４Ａは平角線４−１〜４−４の始端部４Ａ−１〜４Ａ−４を折り曲げて形成したもので、回路終端部４Ｂは平角線４−１〜４−４の終端部４Ｂ−１〜４Ｂ−４を折り曲げて形成したものである。
【００１７】
図４に示す如く平角線４−１〜４−４を形成した後は、少なくとも角筒状導体３−１〜３−４の切開面には角筒状導体３−１〜３−４の周面に施したものと同一の絶縁皮膜を施す。これにより、平角線同士が接触しても絶縁状態が保持される。
【００１８】
５は、平角線４−１の終端部４Ｂ−１と平角線４−２の始端部４Ａ−２とを電気的に接続する接続線である。
６は、平角線４−２の終端部４Ｂ−２と平角線４−３の始端部４Ａ−３とを電気的に接続する接続線である。
７は、平角線４−３の終端部４Ｂ−３と平角線４−４の始端部４Ａ−４とを電気的に接続する接続線である。
【００１９】
以上の結果、平角線４−１の始端部４Ａ−１から平角線４−４の終端部４Ｂ−４までが１本の導線として電気的に接続され、巻線コイル１が形成される。
【００２０】
図５は、２個の巻線コイル１Ａ、１Ｂを固定子鉄心８に装着した一例を示す部分断面斜視図である。
【００２１】
図５において９は、ティース部１０に挿入した巻線コイル１Ａ、１Ｂが脱落するのを防止する押え板で、該押え板９は隣接するティース部１０間で係止される。
【００２２】
１１は、隣接する巻線コイル１Ａ、１Ｂ間を電気的に接続するための接続線で、該接続線１１は隣接する巻線コイル１Ａの巻回終端部となる平角線４−４の終端部４Ｂ−４と巻線コイル１Ｂの巻回始端部となる平角線４−１の始端部４Ａ−１とを結線する。
【００２３】
図６は、２個の巻線コイル１Ａ、１Ｂを固定子鉄心８に装着した他の例を示す部分断面斜視図である。
【００２４】
図６において１２は、隣接する巻線コイル１Ａと巻線コイル１Ｂとの間に形成された緩衝帯である。その他の構成は図５に示す一の例と同一であるので、説明は省略する。
【００２５】
本例において、巻線コイル１Ａ、１Ｂは、図７に示す如く形成されている。
即ち、巻線コイル１Ａを形成した後、巻線コイル１Ａの回路終端部４Ｂから巻線コイル１Ｂの回路始端部４Ａまで平角線４−１〜４−４をそのまま延伸して引き続き巻線コイル１Ｂを連続して形成している。
そして、連続形成した巻線コイル１Ａにおける平角線４−４の終端部４Ｂ−４と巻線コイル１Ｂにおける平角線４−４の始端部４Ａ−４とが緩衝帯１２とされて両コイル１Ａ、１Ｂは何らの電気的損失もなく一体的に形成される。
その後、両コイル１Ａ、１Ｂは図８に示す如く固定子鉄心８のティース部１０に挿入するべく成形される。
【００２６】
ここで、連続形成した巻線コイル１Ａにおける平角線４−１〜４−３の終端部４Ｂ−１〜４Ｂ−３と巻線コイル１Ｂにおける平角線４−１〜４−３の始端部４Ａ−１〜４Ａ−３との間は、緩衝帯１２に相当する長さ分だけ切除してある。
【００２７】
なお、図６に示す本実施態様の他の例において、２個の巻線コイル１Ａ、１Ｂを一体的に形成するものとしたが、３つ以上の巻線コイルを一体的に形成する構成としてもよい。
【００２８】
これにより、図６に示す本実施態様の他の例によれば、図５に示す一の例のような接続線１１が不要になり、接続不良防止を図ることができる。
【００２９】
また、複数の巻線コイル１Ａ、１Ｂを、挿入するティース部１０の向き合う角度および固定子鉄心８の曲率に合わせて形成することにより、該ティース部１０への挿入が容易になるとともに、緩衝帯１２自体を伸縮可能に形成してあるので、多少の曲率不一致等があっても固定子鉄心８への取り付けを簡単かつ確実に行うことができる。
【００３０】
本実施態様は以上のように構成されるが、巻線コイル１および巻線コイル１Ａ、１Ｂの形状は矩形状に限定されるものではなく、図９に示す如く、円形の巻線コイル１３等、ティース部またはコアの形状に応じて種々の多角形状、楕円形状等に対応可能である。
【００３１】
また、本実施態様においては、周面に絶縁皮膜を施してある筒状導体を用いて巻線コイルを形成する構成として説明したが、これに限定されるものではなく、筒状導体には予め絶縁皮膜を施さず、コイル母材を螺旋状に切開して巻線コイルを形成した後に、周知の各種皮膜形成手段を用いて該巻線コイル全体に絶縁皮膜を施す構成としてもよいものである。
【００３２】
次に、本発明に係る巻線コイルの第２の実施形態について、図１０〜図１７を参照しつつ詳細に説明する。
【００３３】
本実施形態と第１の実施形態との相違点は、隣接する巻線コイル間の空隙を少なくして導体占積率を高めるために、巻線コイルの素材となる筒状導体の軸線方向長さを外周側になるにしたがって短くしたものである。
【００３４】
即ち、図１０に示す如く、巻線コイル２１の素材となるコイル母材２２を、第１の実施態様におけるコイル母材２の外周に該コイル母材２より軸線方向長さの短い複数の角筒状導体２３−１、２４−１を挿入して形成したものである。
ここで、コイル母材２は角筒状導体２３−１の内面に隙間なく嵌合し、角筒状導体２３−１は角筒状導体２４−１の内面に隙間なく嵌合しうるサイズとなっている。
【００３５】
図１１は、図１０に示すコイル母材２および各角筒状導体２３−１、２４−１を入れ子式に隙間なく嵌合して形成したコイル母材２２を示す図で、コイル母材２および各角筒状導体２３−１、２４−１間は周面に施された絶縁皮膜により電気的に絶縁された状態に保持されている。
【００３６】
図１２は、コイル母材２および各角筒状導体２３−１、２４−１からなるコイル母材２２を螺旋状に切開している途中の状態の斜視図を示すもので、後述する巻線コイル２１を形成する平角線４−１〜４−４、２５−１、２６−１の形成過程および平角線４−１〜４−４、２５−１、２６−１の形成状態を表わしている。
ここで、平角線２５−１は角筒状導体２３−１を、平角線２６−１は角筒状導体２４−１を切開して形成されるものである。
【００３７】
図１３は、図１２におけるコイル母材２および各角筒状導体２３−１、２４−１からなるコイル母材２２を螺旋状の切開が完了し、該コイル母材２および各角筒状導体２３−１、２４−１から切り出された平角線４−１〜４−４、２５−１、２６−１全体の斜視図を示すものである。
【００３８】
図１３において、２５Ａは先端の薄肉部を切除した切開始端部としての回路始端部、２５Ｂは後端の薄肉部を切除した切開終端部としての回路終端部である。
回路始端部２５Ａは平角線２５−１の始端部２５Ａ−１を折り曲げて形成したもので、回路終端部２５Ｂは平角線２５−１の終端部２５Ｂ−１を折り曲げて形成したものである。
同様に、２６Ａは先端の薄肉部を切除した切開始端部としての回路始端部、２６Ｂは後端の薄肉部を切除した切開終端部としての回路終端部である。
回路始端部２６Ａは平角線２６−１の始端部２６Ａ−１を折り曲げて形成したもので、回路終端部２６Ｂは平角線２６−１の終端部２６Ｂ−１を折り曲げて形成したものである。
【００３９】
２７は、平角線４−４の終端部４Ｂ−４と平角線２５−１の始端部２５Ａ−１とを電気的に接続する接続線である。
２８は、平角線２５−１の終端部２５Ｂ−１と平角線２６−１の始端部２６Ａ−１とを電気的に接続する接続線である。
【００４０】
以上の結果、平角線４−１の始端部４Ａ−１から平角線２６−１の終端部２６Ｂ−１までが１本の導線として電気的に接続され、巻線コイル２１が形成される。
【００４１】
図１４は、２個の巻線コイル２１Ａ、２１Ｂを固定子鉄心８に装着した一例を示す部分断面斜視図である。
【００４２】
図１４において９は、ティース部１０に挿入した巻線コイル２１Ａ、２１Ｂが脱落するのを防止する押え板で、該押え板９は隣接するティース部１０間で係止される。
【００４３】
２９は、隣接する巻線コイル２１Ａ、２１Ｂ間を電気的に接続するための接続線で、該接続線２９は隣接する巻線コイル２１Ａの巻回終端部となる平角線２６−１の終端部２６Ｂ−１と巻線コイル２１Ｂの巻回始端部となる平角線４−１の始端部４Ａ−１とを結線する。
【００４４】
ところで、本実施態様においては図１５に示す如く、巻線コイル２１Ａをティース部１０に挿入し、次いで巻線コイル２１Ｂを一体的にティース部１０に挿入しようとすると巻線コイル２１Ａと干渉して、後の巻線コイル２１Ｂが挿入できない。
【００４５】
そこで、本実施態様において巻線コイル２１Ａ、２１Ｂを挿入するには、図１６に示す如く、先ず平角線２６−１をティース部１０に挿入し、次いで平角線２５−１をティース部１０に挿入し、最後に平角線４−１〜４−４を挿入すればよい。
【００４６】
本実施態様は以上のように構成されるが、巻線コイル２１および巻線コイル２１Ａ、２１Ｂの形状は矩形状に限定されるものではなく、図１７に示す如く、円形の巻線コイル３０等、ティース部またはコアの形状に応じて種々の多角形状、楕円形状等に対応可能である。
【００４７】
以上、本発明の各実施形態を図面を参照して詳述したが、本発明は該各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で、それに各種の改変を施して実施することが可能である。
【００４８】
【発明の効果】
本発明に係る巻線コイルは上記のように構成されているので、従来の巻線コイルのように屈曲部で巻線抵抗が増加することがないばかりでなく、導体占積率を高めることができる。
【００４９】
また、種々の形状のティース部やコアに対応した巻線コイルを筒状導体のブロックの選択で自由に平角線を形成することができる。
【００５０】
さらに、本発明においては、筒状導体の数を変更したりコイル母材の切開角度を調整することにより、所要の磁束密度を簡単に得ることが可能である。
【００５１】
またさらに複数の筒状導体を均一に螺旋状に切り込んで平角線を形成し、均一な平角線を使用して巻線コイルを形成することから、従来の平角線に比してより幅狭、重なりにもとづく巻線抵抗の増加を考慮する必要がない特徴をも有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の一の例における巻線コイルの素材となるコイル母材を形成する複数の角筒状導体を示す斜視図
【図２】第１の実施形態の一の例におけるコイル母材を示す図
【図３】第１の実施形態の一の例におけるコイル母材を螺旋状に切開している途中の状態を示す斜視図
【図４】第１の実施形態の一の例におけるコイル母材の螺旋状の切開が完了し、角筒状導体から切り出された平角線全体を示す斜視図
【図５】第１の実施形態の一の例における巻線コイルを固定子鉄心に装着した一例を示す部分断面斜視図
【図６】第１の実施形態の他の例における巻線コイルを固定子鉄心に装着した状態を示す部分断面斜視図
【図７】第１の実施形態の他の例における連続する巻線コイルの形状を示す図
【図８】第１の実施形態の他の例におけるティース部に挿入するべく成形された巻線コイルの形状を示す図
【図９】第１の実施形態における巻線コイルの形状の変形例を示す図
【図１０】本発明の第２の実施形態における巻線コイルの素材となるコイル母材を形成する複数の角筒状導体を示す斜視図
【図１１】第２の実施形態におけるコイル母材を示す図
【図１２】第２の実施形態におけるコイル母材を螺旋状に切開している途中の状態を示す斜視図
【図１３】第２の実施形態におけるコイル母材の螺旋状の切開が完了し、角筒状導体から切り出された平角線全体を示す斜視図
【図１４】第２の実施形態における巻線コイルを固定子鉄心に装着した一例を示す部分断面斜視図
【図１５】図１４のＡ矢視図
【図１６】第２の実施形態における巻線コイルをティース部に挿入する手順を説明する図
【図１７】第２の実施形態における巻線コイルの形状の変形例を示す図
【符号の説明】
１，１３，２１，３０      巻線コイル
２，２２      コイル母材
３−１〜３−４，２３−１，２４−１  角筒状導体
４−１〜４−４，２５−１，２６−１  平角線
４Ａ，２５Ａ，２６Ａ    回路始端部
４Ａ−１〜４Ａ−４，２５−Ａ１，２６Ａ−１  始端部
４Ｂ，２５Ｂ，２６Ｂ    回路終端部
４Ｂ−１〜４Ｂ−４，２５Ｂ−１，２６Ｂ−１  終端部
５，６，７，１１，２７，２８，２９  接続線
８      固定子鉄心
９      押え板
１０    ティース部
１２    緩衝帯
【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】
2004312940.tif 000016
【図１５】
2004312940.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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