(57)【要約】【課題】スロット内部に配置される部分の導体の占積率の低下を抑制しつつ、スロット外部に配置される部分のＰＤＩＶを良好に確保することができる、コイルを提供する。【解決手段】本発明の一形態に係るコイル１２は、モータのステータコア１１に設けられるコイルであって、ステータコア１１のスロット１１１内部に配置される、複数の線状導体２２を有する導体を含む第１の導線（集合線２０）と、ステータコア１１のスロット１１１外部に配置される、第１の絶縁層３２によって被覆された導体を含む第２の導線（エナメル線３０）と、を備え、第１の導線及び第２の導線は第２の絶縁層４０によって被覆されており、第１の導線における導体部分の最外周縁部を結んで形成される領域の面積は、第２の導線における導体部分の最外周縁部を結んで形成される領域の面積より広い。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータのステータコアに設けられるコイルであって、
前記ステータコアのスロット内部に配置される、複数の線状導体を有する導体を含む第１の導線と、
前記ステータコアのスロット外部に配置される、第１の絶縁層によって被覆された導体を含む第２の導線と、を備え、
前記第１の導線及び前記第２の導線は第２の絶縁層によって被覆されており、前記第１の導線における導体部分の最外周縁部を結んで形成される領域の面積は、前記第２の導線における導体部分の最外周縁部を結んで形成される領域の面積より広いコイル。
【請求項２】
前記第１の導線の外周形状と前記第２の導線の外周形状とは等しい請求項１に記載のコイル。
【請求項３】
前記第２の導線の導体は線状導体を有し、
前記第１の導線の線状導体は、前記第２の導線の線状導体より多い請求項１又は２に記載のコイル。
【請求項４】
前記スロット外部において屈曲した屈曲部を有しており、当該屈曲部に前記第２の導線が配置されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコイル。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のコイルと、
前記コイルが設けられるステータコアと、
を備えるステータ。
【請求項６】
請求項５に記載のステータを備えるモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル、ステータ及びモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特許文献１及び２に開示されているように、ステータコアに設けられるコイルの導体として複数の線状導体を一体化した集合線が用いられている。集合線を用いることにより、単線に比べて、渦電流の影響により生じる導体損失（渦損失）を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１２１４８８号公報
【特許文献２】特開２００７−２２７２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コイルのスロット外部に配置される部分では、ＰＤＩＶ（部分放電開始電圧）を確保するため、つまり相間絶縁（例えば、モータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相相互間の絶縁）を確保するために絶縁層の厚さを確保する必要がある。
【０００５】
一方、コイルのスロット内部に配置される部分では、相内絶縁（例えば、Ｕ相同士、Ｖ相同士、Ｗ相同士の絶縁）を確保できる程度の絶縁層の厚さで良い。そのため、コイルのスロット内部に配置される部分を被覆する絶縁層の厚さは、コイルのスロット外部に配置される部分を被覆する絶縁層の厚さより薄くて良い。
【０００６】
ここで、コイルのスロット内部に配置される部分を被覆する絶縁層の厚さを、コイルのスロット外部に配置される部分を被覆する絶縁層の厚さと等しくすると、コイルのスロット内部に配置される部分における導体の占積率が低下してしまう。
【０００７】
本発明の目的は、このような問題を解決するためになされたものであり、スロット内部に配置される部分の導体の占積率の低下を抑制しつつ、スロット外部に配置される部分のＰＤＩＶを良好に確保することができる、コイル、ステータ及びモータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一形態に係るコイルは、モータのステータコアに設けられるコイルであって、前記ステータコアのスロット内部に配置される、複数の線状導体を有する導体を含む第１の導線と、前記ステータコアのスロット外部に配置される、第１の絶縁層によって被覆された導体を含む第２の導線と、を備え、前記第１の導線及び前記第２の導線は第２の絶縁層によって被覆されており、前記第１の導線における導体部分の最外周縁部を結んで形成される領域の面積は、前記第２の導線における導体部分の最外周縁部を結んで形成される領域の面積より広い。
【０００９】
上記コイルにおいて、前記第１の導線の外周形状と前記第２の導線の外周形状とは等しいこと、が好ましい。
【００１０】
上記コイルにおいて、前記第２の導線の導体は線状導体を有し、前記第１の導線の線状導体は、前記第２の導線の線状導体より多いこと、が好ましい。
【００１１】
上記コイルにおいて、前記スロット外部において屈曲した屈曲部を有しており、当該屈曲部に前記第２の導線が配置されていること、が好ましい。
【００１２】
本発明の一形態に係るステータは、上記のコイルと、前記コイルが設けられるステータコアと、を備える。
本発明の一形態に係るモータは、上記のステータを備える。
【発明の効果】
【００１３】
以上、説明したように、本発明によると、スロット内部に配置される部分の導体の占積率の低下を抑制しつつ、スロット外部に配置される部分のＰＤＩＶを良好に確保することができる、コイル、ステータ及びモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係るステータを概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るコイルの形状を概略的に示す正面図である。
【図３】折り曲げ加工前のコイルを概略的に示す斜視図である。
【図４】（ａ）は、折り曲げ加工前のコイルエンドを概略的に示す断面図である。（ｂ）は、折り曲げ加工前のコイルにおけるスロット内部に配置される部分を概略的に示す断面図である。
【図５】（ａ）は、絶縁層によって被覆されたエナメル線を概略的に示す断面図である。（ｂ）は、絶縁層によって被覆された集合線を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１６】
図１は、本実施の形態に係るステータ１の外観斜視図である。ステータ１は、ステータコア１１と、コイル１２と、を備える。
【００１７】
ステータコア１１は、円筒形状であり、例えば電磁鋼板を積層して形成される。ステータコア１１は、内周面側にコイル１２を挿入するための複数のスロット１１１を有する。図１は、複数のスロット１１１に複数のコイル１２が挿入された状態を示している。コイル１２のうち、スロット１１１の外部に出ている部分が、コイルエンド１２１、１２２である。コイルエンド１２１は、いわゆる反リード側であり、巻回されてコイル１２を形成している。コイルエンド１２２は、いわゆるリード側であり、隣接するコイル１２との接続に用いられる。なお、実際には、ステータコア１１の中央の空洞部にはロータが配置されるが、説明のため図示は省略する。
【００１８】
図２は、図１のステータコア１１の空洞部からステータコア１１の径方向にコイル１２を見た図である。言い換えると、ステータコア１１の内周面側から外周面側に向けてコイル１２を見た図である。図２は、コイル１２がステータコア１１のスロット１１１に挿入されている状態を示す図である。なお、ステータコア１１の空洞部からステータコア１１の径方向にコイル１２を見た場合、実際には、複数のコイル１２が含まれるが、説明のため、図２においては１つのコイルのみを示している。
【００１９】
コイルエンド１２１は、ロータの回転軸方向（図２の矢印方向）に突出している突出部１２３を有する。また、コイルエンド１２１は、突出部１２３の左右に、コイル１２がスロット１１１に収まるように曲げ加工された屈曲部１２４、１２５を有する。
【００２０】
一方、コイルエンド１２２は、隣接するコイル１２（図示省略）との接触を回避するために曲げ加工された屈曲部１２６、１２７を有する。コイルエンド１２２は、隣接するコイル（図示省略）に接続されている。
【００２１】
このとき、コイル１２におけるスロット１１１内部に配置される部分（斜線部分）１２８は、第１の導線として集合線２０（図５（ｂ）を参照）を含む。集合線２０とは、複数の線状導体（細線）を一体化させた導線である。ステータ１において、コイル１２におけるスロット１１１内部に配置される部分１２８は、モータの動作や性能に寄与する。そのため、コイル１２におけるスロット１１１内部に配置される部分１２８を集合線２０とすることにより、渦損失の低減を図ることができ、単線と比べてモータの性能が向上する。
【００２２】
一方、コイルエンド１２１、１２２は、第２の導線としてエナメル線３０を含む（図５（ａ）を参照）。エナメル線３０は、後述するように例えば単線３１が絶縁層３２によって被覆されて成る。単線３１は、集合線２０のように、細線への絶縁処理や、一体化させるための束ね処理が不要である。そのため、エナメル線３０は、集合線２０に比べて製造コストが低い。
【００２３】
ここで、コイル１２におけるスロット１１１内部に配置される部分１２８及びコイルエンド１２１、１２２の構成を、コイル１２の製造方法に倣って説明する。図３は、折り曲げ加工前のコイル１２を示す。
【００２４】
先ず、折り曲げるとスロット１１１内部に集合線２０が配置され、スロット１１１外部にエナメル線３０が配置されるように、長手方向に集合線２０とエナメル線３０とを連結して連結導線を形成する。
【００２５】
このとき、図２に示すように、集合線２０は、スロット１１１全体を占める長さ、言い換えると、ロータの回転軸方向におけるステータコア１１の厚み以上とされることが好ましい。これにより、モータの動作や性能に寄与するコイル１２の部分、つまり、コイル１２におけるスロット１１１内部に配置される部分１２８に集合線２０が配置されるため、モータの性能を向上させることができる。
【００２６】
また、図３に示すように、エナメル線３０の単線３１として断面が略矩形状の平角線を用いることが好ましい。これにより、丸線に比べて単線３１の断面積を稼ぐことができる。なお、集合線２０を構成する複数の細線も平角線とすることが好ましい。これにより、細線の占積率を向上させることができる。但し、平角線に替えて丸線を用いてもよい。
【００２７】
ちなみに、集合線２０とエナメル線３０との連結部は、レーザ溶接、Ｔｉｇ（Tungsten Inert Gas）溶接、ろう接、摩擦圧接、冷間圧接等を用いて接合される。
【００２８】
図４（ａ）は、折り曲げ加工前のコイルエンド１２１、１２２を概略的に示す断面図である。図４（ｂ）は、折り曲げ加工前のコイル１２におけるスロット１１１内部に配置される部分１２８を概略的に示す断面図である。
【００２９】
図４（ａ）に示すように、コイルエンド１２１、１２２は、例えば単線３１が絶縁層３２によって被覆されたエナメル線３０である。一方、図４（ｂ）に示すように、コイル１２におけるスロット１１１内部に配置される部分１２８は、例えば絶縁層２１によって相互に絶縁された複数の線状導体２２が銅管２３で被覆された集合線２０である。なお、符号２４は、隙間部分を示している。
【００３０】
ここで、第１の導線における導体部分の最外周縁部を結んで形成される領域は、第２の導線における導体部分の最外周縁部を結んで形成される領域より広い。つまり、本実施の形態では、集合線２０における銅管２３の最外周で囲まれた領域の面積は、エナメル線３０の単線３１の断面積より広い。要するに、第１の導線の最も外方に配置される導体における最も外方に位置する点を結んだ領域は、第２の導線の最も外方に配置される導体における最も外方に位置する点を結んだ領域より広い。
【００３１】
このとき、集合線２０とエナメル線３０とは略等しい断面積を有することが好ましい。詳細には、集合線２０の外周形状とエナメル線３０の外周形状とは略等しく形成されることが好ましい。これにより、コイル１２におけるスロット１１１内部に配置される部分１２８及びコイルエンド１２１、１２２の断面形状を整えることができる。その結果、エナメル線３０の絶縁層３２の略厚さ分、集合線２０の導体部分の断面積が広げられることになる。
【００３２】
次に、集合線２０とエナメル線３０との連結導線を、図２に示すコイル１２の形状に折り曲げる。そして、折り曲げた集合線２０とエナメル線３０との連結導線を絶縁層４０で被覆する。但し、当該連結導線を絶縁層４０で被覆した後に折り曲げ加工しても良い。
【００３３】
図５（ａ）は、絶縁層４０によって被覆されたエナメル線３０を概略的に示す断面図である。図５（ｂ）は、絶縁層４０によって被覆された集合線２０を概略的に示す断面図である。
【００３４】
図５（ａ）に示すように、コイルエンド１２１、１２２の部分は、エナメル線３０の絶縁層３２と絶縁層４０とにより、厚い絶縁層を確保することができ、ＰＤＩＶを確保することができる。一方、図５（ｂ）に示すように、コイル１２におけるスロット１１１内部に配置される部分１２８は、エナメル線３０の絶縁層３２の厚さ分、導体の占積率を向上させることができる。したがって、スロット１１１内部に配置される部分１２８の導体の占積率の低下を抑制しつつ、コイルエンド１２１、１２２のＰＤＩＶを良好に確保することができる。
【００３５】
しかも、本実施の形態に係るステータ１においては、コイル１２におけるスロット１１１内部に配置される部分１２８に集合線２０を配置し、コイル１２におけるスロット１１１外部に配置される部分（コイルエンド１２１、１２２）に単線３１を有するエナメル線３０を配置する。つまり、モータの動作や性能に寄与する部分に集合線２０を配置し、モータの動作や性能に寄与しない部分に単線３１を配置する。そのため、コイル１２の全てに集合線２０を用いた場合に比べて、集合線２０の使用量を削減できる。したがって、集合線２０を用いた場合の性能を維持しつつ、ステータ１の製造コストを削減することができる。
【００３６】
また、近年、モータの小型化が要求され、ステータコア１１に挿入されるコイル１２にも厳しい曲げ加工が要求される。このとき、集合線２０は、細線の集合体であるため、曲げ加工に対する強度が単線に比べて低い。そのため、コイル１２の全てに集合線を用いると、屈曲部１２４〜１２７において、集合線２０が断線する恐れがある。
【００３７】
これに対して、本実施の形態に係るステータ１は、曲げ加工が施されるコイルエンド１２１、１２２は、集合線２０ではなく、単線３１を有するエナメル線３０が用いられている。そのため、集合線２０における曲げ加工を回避することができる。さらに、単線３１を有するエナメル線３０は、集合線２０に比べて曲げ加工に対する強度が高く、加工性も高まる。加えて、コイルエンド１２２に単線３１を有するエナメル線３０を配置することにより、コイルエンド１２２を介して隣接するコイル１２同士を接合する際に、Ｔｉｇ溶接等を使用できる。そのため、接合処理が容易となる。
【００３８】
このような構成のステータ１の空洞部に図示を省略したロータを配置すると、モータとして機能させることができる。
【００３９】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更及び組み合わせをすることが可能である。例えば上記実施の形態では、コイル１２におけるスロット１１１内部に配置される部分に集合線２０を配置し、コイル１２におけるスロット１１１外部に配置される部分に単線３１を有するエナメル線３０を配置したが、この限りでない。コイル１２におけるスロット１１１内部に配置される部分の一部に単線３１を有するエナメル線３０が含まれていてもよいし、コイル１２におけるスロット１１１外部に配置される部分の一部に集合線２０が含まれていてもよい。また、単線３１は、単一の導線（平角線）に限られず、集合線２０よりも少ない本数であれば集合線であってもよい。さらに第２の導線としてエナメル線３０を用いているが、この限りでない。要するに、線状導体が絶縁層によって被覆された構成であれば、第２の導線として用いることができる
【符号の説明】
【００４０】
１  ステータ、１１  ステータコア
１２  コイル
２０  集合線、２１  絶縁層、２２  線状導体、２３  銅管、２４  隙間
３０  エナメル線、３１  単線、３２  絶縁層
４０  絶縁層
１１１  スロット
１２１、１２２  コイルエンド
１２３  突出部
１２４、１２５  屈曲部
１２６、１２７  屈曲部
１２８  コイルにおけるスロット内部に配置される部分
【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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