(57)【要約】ステータ歯へのコイル巻線取り付け機構は、第１ステータ歯を収容する第１取り付けアーム、及び第２ステータ歯を収容する第２取り付けアームを有し、第１取り付けアームが、第１位置及び第２位置の間にて第２取り付けアームに対して可動である取り付け要素と、第２取り付けアームに対して第１取り付けアームが第１位置にあるときに、導電体を第１ステータ歯及び第２ステータ歯に取り付けて、第１ステータ歯及び第２ステータ歯にコイル巻線を形成するための手段と、導電体を第１ステータ歯及び第２ステータ歯に取り付けるときに、第２取り付けアームに対して前１取り付けアームを第２位置に配置して、第１ステータ歯及び第２ステータ歯をそれぞれ、第１取り付けアーム及び第２取り付けアームから取り除き可能とする手段と、を備える、【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ歯にコイル巻線を取り付けるための機構であって、
第１ステータ歯を収容する第１取り付けアーム、及び第２ステータ歯を収容する第２取り付けアームを有し、前記第１取り付けアームが、第１位置及び第２位置の間にて前記第２取り付けアームに対して可動である取り付け要素と、
前記第２取り付けアームに対して前記第１取り付けアームが第１位置にあるときに、導電体を前記第１ステータ歯及び第２ステータ歯に取り付けて、前記第１ステータ歯及び第２ステータ歯にコイル巻線を形成するための手段と、
前記導電体を前記第１ステータ歯及び第２ステータ歯に取り付けるときに、前記第２取り付けアームに対して前記第１取り付けアームを前記第２位置に配置して、前記第１ステータ歯及び第２ステータ歯をそれぞれ、前記第１取り付けアーム及び第２取り付けアームから取り除き可能とする手段と、を備える機構。
【請求項２】
前記導電体が絶縁電線である、請求項１記載の機構。
【請求項３】
前記導電体を巻回して前記第１ステータ歯及び第２ステータ歯にコイル巻線を形成するための手段を更に備える、請求項１又は２記載の機構。
【請求項４】
前記第１ステータ歯及び第２ステータ歯に前記導電体を巻回するための前記手段が、前記取り付け要素を回転させて前記第１ステータ歯及び第２ステータ歯にコイル巻線を形成するように構成されている、請求項３記載の機構。
【請求項５】
前記第１取り付けアームが、前記第２取り付けアームに対してピボット枢動可能である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の機構。
【請求項６】
前記第１取り付けアームが、前記第２取り付けアームに対して前記第１位置にあるときに、前記第２取り付けアームに対して略９０度に配置される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の機構。
【請求項７】
前記第１ステータ歯及び第２ステータ歯に形成された前記コイル巻線を圧縮するための手段を更に備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の機構。
【請求項８】
前記第１ステータ歯及び第２ステータ歯に形成された前記コイル巻線を圧縮するための前記手段は、前記第１取り付けアームが前記第２取り付けアームに対して前記第１位置にあるときに前記コイル巻線を圧縮するよう構成されている、請求項７記載の機構。
【請求項９】
前記第１ステータ歯内に形成される凹部に取り付けるための第１結合要素を更に備え、前記第１結合要素が前記第１取り付けアームに摺動可能に取り付けられる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の機構。
【請求項１０】
前記第２ステータ歯内に形成される凹部に取り付けるための第２結合要素を更に備え、前記第２結合要素が前記第２取り付アームに摺動可能に取り付けられる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の機構。
【請求項１１】
前記取り付け要素が、第３ステータ歯を収容する第３取り付けアームを備え、該第３取り付けアームが、第３位置及び第４位置の間にて前記第２取り付けアームに対して可動であり、
前記第３取り付けアームが前記第３位置にあるときに導電体を取り付けるための前記手段が、前記第３ステータ歯に前記導電体を取り付けて前記第３ステータ歯にコイル巻線を形成するよう構成されており、
前記導電体を前記第１ステータ歯、第２ステータ歯及び第３ステータ歯に取り付けたときに、取り付け用の前記手段が、前記第３取り付けアームを前記第２取り付けアームに対して前記第４位置に配置することにより、前記第１ステータ歯、第２ステータ歯及び第３ステータ歯をそれぞれ、前記第１取り付けアーム、第２取り付けアーム及び第３取り付けアームから取り除けるよう構成されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の機構。
【請求項１２】
ステータ歯にコイル巻線を取り付けるための方法であって、
第１位置及び第２位置の間にて前記第２取り付けアームに対して可動とした第１取り付けアームに第１ステータ歯を、第２取り付けアームには第２ステータ歯を取り付けるステップと、
前記第２取り付けアームに対して前記第１取り付けアームが前記第１位置にあるときに、導電体を前記第１ステータ歯及び第２ステータ歯に取り付けて、前記第１ステータ歯及び第２ステータ歯にコイル巻線を形成するステップと、 
前記導電体を前記第１ステータ歯及び第２ステータ歯に取り付けたときに、前記第２取り付けアームに対して前記第１取り付けアームを前記第２位置に配置して、前記第１ステータ歯及び第２ステータ歯をそれぞれ、前記第１取り付けアーム及び第２取り付けアームから取り除けるようにするステップと、 
を備える方法。
【請求項１３】
前記導電体を前記第１ステータ歯及び第２ステータ歯上に巻回してコイル巻線を形成する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１取り付けアーム及び第２取り付けアームを回転させて、前記第１ステータ歯及び第２ステータ歯にコイル巻線をそれぞれ形成する、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１取り付けアームが前記第２取り付けアームに対して前記第１位置にあるときに、前記第１ステータ歯及び第２ステータ歯に形成された前記コイル巻線を圧縮することを更に備える、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１ステータ歯を前記第１取り付けアームに、前記第２ステータ歯を前記第２取り付けアームに、それぞれ摺動可能に取り付ける、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコイル巻線機構、より詳しくはステータ歯のコイルを巻回するための機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステータは、電気モータ又は発電機の静止部であって、その周りをロータが回転するものとして周知である。ステータは、一般に磁気部品及び他の構成部品を備える。電気モータは電流搬送ワイヤが磁界の存在下にあるときに力が作用するという原理で動作する。一般に、一組の永久磁石を支持するロータは、ステータに取り付けられた一組のコイル周りで回転する構成を有し、ステータは、電流を流すことで、モータをステータ周りで回転させて運動を発生させる。ロータにより一組のコイルを担持し、ステータにより一組の永久磁石を担持することも可能であることは、言うまでもない。
【０００３】
ロータの内部に取り付けられるステータの一例を、図１に示す。同図は、例えば、粉末金属（ＰＭ）又はより一般的には多数の同一積層体から構成される材料の一片により形成されるステータのバックアイロンを示す。円形支持部150の凸部100（バックアイロン又はバックリングとして知られる）は、「歯」として知られ、複数のコイル巻線を収容するために用いられる。モータの機能を向上させるためには、コイル巻線の総断面を最適化させることが望ましい。コイル巻線の総断面は、抵抗を低減させ、従って、熱生成を低減させることで、最適化を図ることができる。追加的に、コイル巻線がより近位にあることで、熱伝導性の向上に作用し、向上した継続的な機能を備えるモータ効率を得ることができる。
【０００４】
しかしながら、図１に示すように、全てのステータが単一の固形片から形成される構成を有する場合、歯周りにワイヤコイルを物理的に巻回する空間が限定されることは言うまでもない。従って、このような構成を有する場合、隣接するコイル間にギャップを設けることが一般的であるが、これは、このような空間にコイルを挿入することでワイヤコイル巻線の総断面を拡大させることができるため、非効率的である。
追加的に、ステータとコイル巻線との間にコイル絶縁体を設ける従来の方法は、電気モータの機能を限定するような低い熱伝導性を有する。
【０００５】
更に、大きな単一片のステータは、一般に複雑な巻回装置及び所望のコイル巻回を行うために複雑な巻回工程を要する。
【０００６】
このような問題を解決すべく、各ステータ歯周りにコイル巻線を形成した後にステータ・バックアイロンに取り付けられる取り付け可能なステータ歯の開発が行われてきた。このような例は、英国特許第2477520号明細書及び英国特許第2507072号明細書に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】英国特許第2477520号明細書
【特許文献２】英国特許第2507072号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、多相電気モータにおいて、これらのモータは一般に複数のコイルセットを備え、各コイルセットは、交流電圧の３相のうちの１つと関連付けされる磁界を生成するよう構成される。ここで、電気モータ内に形成される磁極の数を増加させるために、各コイルセットは一般に複数のコイルサブセットを有することで、回転磁界を生成する。
【０００９】
例示のために、図２は、３つのコイルセット14, 16, 18を有する一般的な３相電気モータ10を示す。各コイルセットは、連続して結合される３つのコイルサブセットを備え、各コイルサブセットにより生成される所定のコイルセットの磁界は、共通相を有する。
【００１０】
３相電気モータの３個のコイルセットは、一般にΔ形又はＹ形のどちらかに構成される。
【００１１】
しかしながら、一構成において、各コイルセットを形成するコイルサブセットは、例えば、複数のサブモータを有する電気モータに用いるために互いに隣接するように配置される。このような構成において、好適にはコイルサブセットを形成するコイル巻線は、交互に巻回されることで、各コイルが所定の電流方向に対して隣接するコイルと非平行な磁界を生成する。モータのロータの磁石が、コイルの端部を流通することで、コイル内の電流の適正な切り替えを用いて、ロータに駆動力を与え、所望の力を生成することができる。
【００１２】
しかしながら、このような構成において、製造工程を簡易化するために、各ステータ歯が互いに独立するように巻回することが望ましい。これは、各コイルサブセットを形成するために単一の伝導ワイヤを要するため、問題となる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様は、後述する特許請求の範囲に記載した手段及び方法を提供する。
【００１４】
本発明は、複数のステータ歯を第１位置に配置することで、複数のステータ歯に取り付けられるコイル巻線の断面積を最大化させることを可能にしながら、複数のステータ歯をステータ・バックアイロンに取り付けることを容易にするよう、コイル巻線を複数のステータ歯に取り付けた後に、複数のステータ歯を第２位置に配置することを可能にする。
【００１５】
ステータ歯はステータ・バックアイロンから切り離されているため、ステータ歯がステータ・バックアイロンに取り付けられる前にステータ歯をコイル巻線により予め巻回することができる。これによりステータ歯上でのコイルの巻回が、ステータ歯がステータ支持部と一体化している場合よりも容易となるという利点がある。例えば、従来の電気モータ用の溝充填量（すなわち、ステータ歯間の溝を充填する銅ワイヤの量）は、約37%である。しかしながら、ステータが統合歯を有する単一片として形成されるときに、空間的な制約なしにステータ歯に対してコイルの巻回することが可能となることで、溝充填材を約54%以上に増加させることができる。しかしながら、ステータ歯をステータ・バックアイロンに取り付ける前に、ステータ歯がステータ・バックアイロンに取り付けられたときの構成に対応するように配置することで、ステータ歯をステータ・バックアイロンに取り付ける工程を簡易化させることができる。
【００１６】
以下、例示として添付図面を参照しつつ本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】先行技術に係るステータの概略図である。
【図２】先行技術に係る、複数のコイルサブセットを有する３相電気モータの概略図である。
【図３】本発明の実施形態に係るステータ歯の概略図である。
【図４】本発明の実施形態に係るステータ・バックアイアンの概略図である。
【図５】本発明の実施形態に係る、ステータ・バックアイアンに取り付けられたステータ歯の概略図である。
【図６】本発明の実施形態に係るステータ歯の概略図である。
【図７】コイルサブセットを形成するコイルの構成例を示す概略図である。
【図８】ロータ磁石に関するステータコイルの概略図である。
【図９】本発明の実施形態に係る取り付け手段の概略図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る歯取り付けセグメントの概略図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る取り付け手段の概略図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る取り付け手段の概略図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る取り付け手段の概略図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る取り付け手段の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本明細書にて詳述する本発明の実施形態は、ステータ歯にコイル巻線を配置する構成に関する。コイル巻線がステータ歯上に配置されると、ステータを形成するよう、ステータ歯はステータ・バックアイロンに取り付けられるように配置される。ステータは、電気モータ又は発電機の一部を形成し、好適には、電気モータは自動車の車輪に用いる。しかしながら、電気モータはあらゆる目的下で利用することができる。モータは、車輪に取り付ける一組の磁石を支持するロータにより、ステータを半径方向から包囲する形式のものである。「電気モータ」とは、発電機も含むものとして広義に定義される。追加的に、このモータ配置は、半径方向に包囲するコイル内の中心に取り付けられるロータを有する構造に適する。
【００１９】
例示として、図３は、コイル巻線をステータ歯に巻回した後にステータ・バックアイロンに形成される凸部に取り付けるのに適当なステータ歯300の一実施形態を示す。
【００２０】
図４は、ステータ歯300を収容する構成を有する係合要素として作用し、ステータ・バックアイロン200の外周に配置される複数の凸部210を有する、ステータ・バックアイロン200の一実施形態を示す。複数の凸部210は、ステータ・バックアイロン200の外面から半径外部方向に伸張する。しかしながら、異なる電気モータ構成において、複数の凸部210は、ステータ・バックアイロンの内面から内部方向に伸張していてもよい。
【００２１】
好適には、凸部210を備えるステータ・バックアイロン200は、単体部品、統合部品又は構成部品として形成される。例えば、ステータ・バックアイロン200は、粉末金属又はより一般的には多数の同一積層体から鋳造することができる。これらの積層体は一般に電磁鋼板などの鋼板から製造されるが、適切な強度及び電磁特性を有するあらゆる材料を用いてもよい。積層体は、その表面上及び歯間とステータ・バックリング（すなわち、外縁支持部200）との間の湾曲インターフェイス形状に沿って、絶縁被膜を有することで、積層体間の遊離により生じるうず電流の発生を防止することができる。
【００２２】
積層体は、任意の適宜手段を用いて製造することができる。例えば、所要の材料板又はレーザー・エッチングにより所望の形状を打抜く又は切り抜くことにより製造することができる。例えば、積層体は0.3 mm〜0.4 mmの厚さを有していてもよく、好適には約0.35 mmの厚さを有する。
【００２３】
図３に示すステータ歯300は、ステータ歯の頂部320を通じて結合される２つの壁部310を備える。ステータ歯300に取り付けられたコイル巻線の抑留を補助するためにステータ歯の頂部320は、歯の壁部310上に横方向に伸張することで、横方向に伸張するステータ片を形成する。
【００２４】
凹部は、ステータ歯300の２つの壁部310間に形成される。図5に示すように、凹部は、ステータ歯300を凸部210に上に配置するとき、ステータ・バックアイロン210を凹部内に収容可能とする寸法を有する。好適には、ステータ歯300と凸部210との間の熱伝導性を向上させるために凹部及び凸部210の寸法は、ステータ歯の凹部の壁部と凸部の外面との間に生じるあらゆるギャップを最小化させるよう選択される。
【００２５】
好適には、歯の２つの壁部の底部は、横方向に伸張し、溝240に対応する寸法を有する。該溝240は、凸部210の底部にてステータ・バックアイロン200に沿って伸張することで、ステータ・バックアイロンの凸部210がステータ歯の凹部内に収容されるとき、横方向に伸張した歯の２つの壁部310の底部を、ステータ・バックアイロン200上の溝240内に固定することができる。
【００２６】
ステータ歯に形成される凹部及びステータ・バックアイロンに形成される凸部は、ステータ歯がステータ・バックアイロンの凸部にステータ歯を取り付けたときに、ステータ歯がステータ・バックアイロンから取り除かれることを抑止するための係合手段を備える。
【００２７】
一実施形態において、係合手段は、ステータ歯の凹部及び各ステータ・バックアイロンの凸部内に形成されるチャンネル220, 330に対応することで、チャンネル220, 330内に材料を配置させ、それによりステータ歯300がステータ・バックアイロンの凸部210とインターロック可能となる。チャンネルとは、溝又は材料を挿入可能なあらゆる形状のキャビティを指す。しかしながら、ステータ・バックアイロンの凸部にステータ歯を取り付けたとき、ステータ歯及びステータ・バックアイロンの凸部を共にインターロックさせるあらゆる適切な手段を用いることができる。
【００２８】
本実施形態の目的のために、チャンネル内に材料を配置可能とすることで、ステータ歯をステータ・バックアイロンとインターロック係合可能とするために、ステータ歯300がステータ・バックアイロン210上に配置されると、ステータ歯の凹部に形成されるチャンネル330は、ステータ・バックアイロン210の凸部上の対応するチャンネル220と整合するよう配置される。
【００２９】
凸部210に生じる応力点のリスクを最小限とするために凸部210の各側面上のチャンネル220は相互にオフセットする構成を有する。これにより、凸部210の幅はどの地点においても、単一のチャンネル220の深さを超えて縮小されることはない。 
【００３０】
ステータ・バックアイロンの凸部210に形成されるチャンネルにおいて、ステータ歯の凹チャンネル330は共に、各壁部310の全長に亘って伸張することが好ましい。しかしながら、ステータ歯の凹チャンネル330は、短縮させることができ、これにより、ステータ歯の凹壁部210の長さの一部に亘ってのみ伸張する構成とすることができる。
【００３１】
更に、チャンネル330の方向は、ステータ歯300の底部に対して実質的に平行方向に伸張するものに限定されず、凸部210に形成されるチャンネル220の方向と対応する他の方向に伸張するものであってもよい。
【００３２】
図６は、コイル巻線とステータ歯300との間の電気絶縁を補助するために、オーバーモールド法を適用して絶縁材料400によりステータ歯300を包囲する（すなわち、ステータ歯をオーバーモールドする）ための更なる好適手段を示す。好適には、絶縁材料400は例えば液晶ポリマーのような、良好な熱伝導性、高いたわみ温度及び良好な絶縁耐力を有するプラスチック材料である。オーバーモールド材料は、良好な熱伝導特性を有するものを選択することが好ましく、そのため、コイル巻線とステータ歯300との間の熱伝導性を補助することができる。好適には、オーバーモールド工程は、ステータ歯のコイル巻線の抑留を補助する手段、例えば、オーバーモールドの底部に形成されるリッジ部を含む。
【００３３】
図６に示すように、壁部310の凹部の隣接面及び凸部210に形成される、チャンネル220とチャンネル330との間に材料を容易に挿入するために、ギャップ410をステータ歯300の２つの端部上の射出成型プラスチック層400に形成する。ここで、射出成型プラスチック層400におけるギャップ410は、ステータ歯300の底部から凹部の頂部に向けて伸張する。射出成型プラスチック層400は、ステータ歯300の底部から横方向に伸張するステータ片の頂部に向けて上向きに伸張する。
【００３４】
ステータ歯300の端部に射出成型プラスチック層400のギャップを形成することで、ステータ歯300に射出成型プラスチック層400を適用させたときに、ステータ歯の２つの壁部310に加えられる内側への圧力最小化させるという追加的な利点を得ることができる。これにより、射出成型工程中にステータ歯の壁部310が湾曲することを防止するため、２つの壁部310間に構造用支持材を設ける必要がなくなる。図６に示すように、好適にはステータ歯300の端部側面に設けられる射出成型プラスチック層400のギャップ410はステータ歯の凹部の頂部に向かって伸張する。
【００３５】
図６に示すように、ステータ歯300の側面周りに形成される射出成型プラスチック層400は、長手方向のリッジ部を備える。これにより、ステータ歯300周りにコイル巻線を巻回することを容易にし、射出成型プラスチック層400とコイル巻線との間の接触面領域を拡大させることで、コイル巻線と射出成型プラスチック層400との間の熱伝導性を向上させることができる。
【００３６】
ステータ歯300の端部にて、コイル巻線とステータ歯300との間の電気絶縁を補助するために、コイル巻線をステータ歯300に適用する前に、射出成型プラスチック層400に形成されるギャップ410に電気絶縁要素420を配置する。電気絶縁要素420は、ステータ歯300の端部を、ステータ歯300周りに巻回されるコイル巻線から電気的に絶縁させる構成を有する。
【００３７】
好適な実施形態において、射出成型プラスチック層400の対向面に形成される２つのギャップ410に配置される２つの絶縁要素420を用いるが、射出成型プラスチック層400は、ステータ歯300の一端にて射出成型プラスチック層400に形成される単一のギャップ410と、絶縁材を設けるために用いられる単一の絶縁要素420と共に適用することができる。
【００３８】
好適には、２つの絶縁要素420は、キー止め手段を有し、このキー止め手段は、射出成型プラスチック層400に形成される対応する手段と適合する構成を有する。これにより、射出成型プラスチック層400に形成される各ギャップ410における２つの絶縁要素420を適正に配置することを容易にする。本実施形態の目的のために、伸張リップ430は、ステータ歯300の一端にて射出成型プラスチック層400の頂部に形成され、関連付けされた絶縁要素420に形成される対応する凹部440を備える。ステータ歯300のもう一方の端部において、キー止め手段450は、射出成型プラスチック層400の端部に設けられ、ステータ歯300の底部から２／３上部に向かう位置にて、関連付けされた絶縁要素420に形成される対応する凹部460と共に形成される。
【００３９】
好適には、少なくとも１つの絶縁要素420が、その内面に形成されるチャンネル480を備えることで、例えばポッティング剤又は接着剤などの材料をチャンネル220とチャンネル330との間に流し込むことができる。これらのチャンネルは、絶縁要素420が射出成型プラスチック層400に形成されるギャップに配置され、関連付けされたステータ歯300がステータ・バックアイロン200に取り付けられるときに、凹壁部310及び凸部210の隣接面に形成される。
【００４０】
絶縁要素420の内面に形成されるチャンネル480を有することで、チャンネル全体及びチャンネル220, 330の間に材料を適用することができる。ここで、ステータ歯300をステータ・バックアイロンに取り付けた後に、チャンネルは、凹壁部310の隣接面、ステータ歯の凹部の突部210表面及びステータ・バックアイロンに形成される。上述したように、ポッティング材料はステータ歯300をステータ・バックアイロン200に抑留するために用いる。
【００４１】
上述したように、ステータ歯300とステータ・バックアイロン200との間の熱伝導性を補助するために、好適な接着剤／ポッティング剤を選択することで、良好な熱伝導性を得ることができる。接着剤／ポッティング剤は、ステータ歯300を凸部210から電気的に絶縁させることを補助することができ、これによりステータ歯300とステータ・バックアイロン200との間のうず電流の発生を最小限に抑えることができる。
【００４２】
後述するように、好適には、少なくとも１つの絶縁要素420は、少なくとも１つのガイド手段470を備えることで、コイル巻線の一部の方向付けを補助することができる。第１ガイド要素470を絶縁要素420の頂部に設けることで、コイル巻線をステータ歯300から／に向けて方向付けすることができる。ここでステータ歯300は、絶縁要素420の底部に設けられた２つのガイド要素470を備えることで、ステータ歯300間のコイル巻線を方向づけることができる。
【００４３】
好適には、射出成型プラスチック層400並びに、第１及び／又は第２絶縁要素420は、異なる材料から形成することができる。
【００４４】
上述したように、オーバーモールド材料は、良好な熱伝導特性を有するものを選択することが好ましく、そのため、コイル巻線とステータ歯300との間の熱伝導性を補助することができる。しかしながら、最適な熱伝導特性を得るために選択されるオーバーモールド材料は、コイル巻線のガイド／方向付け部分が要する最適な所望の機械的強度を提供できない場合がある。従って、ステータ歯300の端部に配置され、射出成型プラスチック層400の一部を形成しない絶縁要素420を有することで、異なる特性に基いて、絶縁要素420及び射出成型プラスチック層400用の異なる材料を選択することができる。例えば、最適な強度を得るために選択される絶縁要素420用の材料は、最適な熱伝導性を得るために選択される射出成型プラスチック層400と共に選択することができる。従って、射出成型プラスチック層400は、その機械的強度よりも高い強度を有する絶縁要素420よりも高い熱伝導性を有することができる。適切な射出成型プラスチック層の例として、CoolPoly（登録商標）熱伝導性液晶ポリマーが挙げられる。最適な絶縁要素の例として、ナイロンPA66が挙げられる。
【００４５】
好適には、ステータ歯300の少なくとも一面は、抑留手段を備える。この抑留手段上に射出成型プラスチック層が形成することで、ステータ歯300の側面から射出成型プラスチック層400が剥離することを防止することができる。
【００４６】
ステータ歯300にオーバーモールドし、絶縁要素420をオーバーモールドの端部に形成されたギャップ410内に配置したならば、コイル巻線をステータ歯300に取り付ける。
【００４７】
コイル巻線を複数のステータ歯に取り付けるための好適な手段、取り付け手段について後述する。
【００４８】
本実施形態の目的のために、例えば銅ワイヤなどのワイヤである、電気コンダクタは、一連の３つのステータ歯に巻回される。これらのコイルを巻回された３つのステータ歯は、電気モータサブセットを形成する。好適には、銅ワイヤは、コイル巻線がショートすることを防止するために絶縁される。好適な実施形態において、コイルサブセットが３つのステータ歯に巻回されるコイルを有することで、一連の３つのコイルを有するコイルサブセットを形成することを記載しているが、コイルサブセットは、あらゆる数のステータ歯に適用可能なコイル巻線を備えていてもよい。例えば、コイルサブセットは、２つのステータ歯に巻回されるコイルを備えることで、一連の２つのコイルを有するコイルサブセットを形成することができる。
【００４９】
図７に概略的に示すように、コイルサブセットを形成する３つのコイルは、74A, 74B, 74Cとして示される。３つのコイルA, B, Cを交互に巻回することで、各コイルにより隣接するコイルと所定の電流方向に対して非平行の磁界を生成することができる。
【００５０】
各コイルサブセット内のコイル74A, 74B, 74Cが相互に反対方向となるように巻回する理由は、非平行の磁界を生成するためであり、図８を参照して詳述する。図８は、ステータのコイル74A, 74B, 74C周りのロータ上の磁石の構成を示す。簡易化のために、磁石及びコイルの直線的構成として図示しているが、本発明の実施形態において、コイルはステータの外縁周りに配置することができ、この場合、ロータの外周内部周りに磁石を配置することができることは言うまでもない。
【００５１】
磁石は、コイルサブセット74A, 74B, 74Cに向かう代替的な磁気極性を備える構成を有することで、３つのコイル74A, 74B, 74Cの各サブセットが、磁石の交板極面に対する交流磁界を提供するものとすることができる。従って、サブセットの左側のコイルが１つの磁石のN極に対向する反発力を有するとき、隣接する中央のコイルは、磁石等のS極に対向する反発力を有する。
【００５２】
図８に概略的に示すように、磁石とコイルの比は、８磁石に対して９コイルである。このような構成の利点は、磁石及びコイルが完全な配列となることがない点である。完全な配列となった場合、モータがコイルと磁石間に全く力を加えることができない位置にて休止することで、モータが回転すべき方向について明確な方向を示すことができる。異なる数のコイル及び磁石をモータ周りに配置することで、ロータ及びモータがどのような位置で休止しても特定の方向に常に合力が加えられる構成とすることができる。
【００５３】
しかしながら、代替的な実施形態において、コイル巻線は、隣接するステータ歯に交互に巻回しない構成とすることができる。
【００５４】
図９は、本発明の実施形態に係る、コイル巻線を一連の複数のステータ歯に巻回可能とする取り付け手段900を示す。好適には、取り付け手段900は、例えば、スピンドルなどの取り付け要素910及びステータ歯を取り付ける複数のセグメント1000を備え、１つのセグメントはコイル巻線を巻回する各ステータ歯に対応する。ステータ歯取り付けセグメント1000は図10に示す。
【００５５】
取り付け手段900は、３つのステータ歯を取り付け要素910に取り付けることを可能とする構成を有する。ここで、取り付け要素910にてステータ歯が相互に第１位置に配置されるときに、コイル巻線が各ステータ歯に巻回するように構成される。続いて、取り付け要素は、ステータ歯を相互に第２位置に配置することで、後述するように、ステータ歯及びコイル巻線が、ステータ・バックアイロンに取り付けるための取り付け要素から取り除かれることを防止することができる。
【００５６】
コイル巻回工程中、取り付け要素910を固定位置に固定することで、各ステータ歯取り付けセグメント1000を通じて、取り付け要素910に取り付けられたステータ歯を固定手段に保持可能とすることができる。取り付け要素910を固定位置に固定することで、ステータ歯を既定位置に確実に配置することができ、これにより、コイル巻回工程を自動化させることができる。
【００５７】
図９に示すように、取り付け要素910は、第１抑留チャンネル930を有する第１取り付けアーム920を備える。第１抑留チャンネル930は、第１ステータ歯取り付けセグメント1000を収容するよう構成される。該セグメント1000が第１抑留チャンネル930内に摺動可能に配置されることで、該セグメント1000を取り付け要素910に固定することができる。
【００５８】
第１取り付けアーム920の一面に、第２抑留チャンネルを有する第２取り付けアーム940をピボット結合させる。第２抑留チャンネルは、第２ステータ歯取り付けセグメント1000を収容するよう構成される。該セグメント1000が第２抑留チャンネル内に摺動可能に配置されることで、該セグメント1000を取り付け要素に固定することができる。第２取り付けアーム940は、第１取り付けアーム930に対して第１位置から第２位置にピボット移動可能である。
【００５９】
第２取り付けアーム940は、第１取り付けアーム920に対する任意の２つの角度間で移動する構成とすることができるが、図9に示すように好適には、第２取り付けアーム940が第１取り付けアーム920に対して第１位置にあるとき、第２取り付けアーム940は、第１取り付けアーム930と実質的に直交する。
【００６０】
図１１に示すように好適には、第２取り付けアーム940が第１取り付けアーム920に対して第２位置にあるとき、第２取り付けアーム940は、第１取り付けアーム920と実質的に整列する。しかしながら、上述したように第１及び第２取り付けアームがそれぞれ、第１及び第２位置に配置されるとき、第１取り付けアーム920に対する第２取り付けアーム940の相対位置は、他の角度とすることもできる。
【００６１】
第１取り付けアーム920の他の一面に、第３抑留チャンネルを有する第３取り付けアーム950をピボット結合させる。第３抑留チャンネルは、第３ステータ歯取り付けセグメント1000を収容するよう構成される。該セグメント1000を第３抑留チャンネル内に摺動可能に配置することで、該セグメント1000を取り付け要素910に固定することができる。
【００６２】
第３取り付けアーム950は、第１取り付けアーム920に対する任意の２つの角度間で移動する構成とすることができるが、図９に示すように好適には、第３取り付けアーム950が第１取り付けアーム920に対して第１位置にあるとき、第３取り付けアーム950は、第１取り付けアーム920と実質的に直交する。
【００６３】
第３取り付けアーム950が第１取り付けアーム920に対して第２位置にあるとき、第３取り付けアーム950は、好適には第１取り付けアームと実質的に整列する。
【００６４】
しかしながら、上述したようにそれぞれが第１及び第２位置に配置されるとき、第１取り付けアーム920に対する第３取り付けアーム950の相対位置は、他の角度とすることもできる。
【００６５】
図１０に示すように、第１〜第３ステータ歯取り付けセグメントは、それぞれ取り付け部1010を備え、この取り付け部1010は、各ステータ歯と係合する構成を有することで、各ステータ歯を取り付けセグメント1000に取り付けることを可能とする。追加的に、第１〜第３ステータ歯取り付けセグメントは、チャンネル部1020を備えることで、取り付けアームに摺動可能に取り付けることができる。
【００６６】
本実施形態の目的のために、第１〜第３ステータ歯取り付けセグメントの取り付け部1010は、ステータ・バックアイロンの凸部に対応する寸法を有することで、各取り付け部1010をステータ歯の凹部に押し込み嵌合させることができる。これにより、ステータ歯をステータ・バックアイロンの凸部に取り付けるために用いるのと同様の手段により、ステータ歯を各ステータ歯取り付けセグメント1000に結合させることができる。
【００６７】
ステータ歯300を、第１〜第３ステータ歯取り付けセグメント1000、それぞれに取り付けると、各取り付けセグメント1000は、第１〜第３取り付けアームに形成される第１〜第３抑留チャンネルを通じて、各取り付けアームに摺動可能に取り付けられる。代替的に、ステータ歯をステータ歯取り付けセグメント1000に取り付ける前に、第１〜第３ステータ歯取り付けセグメント1000を各取り付けアームに摺動可能に取り付けることができる。ここで、各ステータ歯取り付けセグメント1000が各取り付けアームに摺動可能に取り付けられると、ステータ歯は各ステータ歯取り付けセグメント1000に取り付けられる。図１１は、ステータ歯を収容可能な第１〜第３取り付けアームに取り付けられるステータ歯取り付けセグメント1000を備える取り付け要素910を示している。
【００６８】
図１２に示すように、ステータ歯300が、各ステータ歯取り付けセグメント1000を通じて、取り付けアセンブリ、取り付けアームに取り付けられると、取り付けアームは、実質的に相互に直交するように配置される。ステータ歯300が実質的に相互に直交に配置することで、他のステータ歯により巻回工程を阻害されることなく、コイル巻線を各ステータ歯に巻回することが可能となる。これにより、巻回工程を簡易化させることができ、コイル巻線の断面を最大化させることができる。
【００６９】
コイル巻線をステータ歯300に取り付けるために、コイル巻回アセンブリ（図示せず）は、まず初めに、第２取り付けアーム940に取り付けられた第２ステータ歯のガイド手段470を用いて、巻回工程を開始する。これにより、第２ステータ歯上のワイヤを係止することで、巻回工程中に第２ステータ歯にワイヤを固定させることができる。続いて、コイル巻回アセンブリは、射出成型プラスチック層400に形成された長手方向のリッジ部を用いて第２ステータ歯周りにワイヤを巻回することで、ステータ歯上のワイヤの配置までも簡易化させることができる。
【００７０】
本実施形態の目的のために、巻線の２つの層は、ステータ歯に巻回される。しかしながら、ステータ歯に巻回される層の数は任意のものであってよい。
【００７１】
第２ステータ歯にワイヤを巻回すると、コイル巻回アセンブリは第２ステータ歯の第２ガイド手段470上のワイヤを留める。これにより、第２ステータ歯上のワイヤを係止させることで、第２ステータ歯に巻回されたワイヤの端部を固定させることができ、ワイヤを第１ステータ歯に移動させることができる。上述したように、巻回工程中、第１ステータ歯は、第２ステータ歯と直交するように配置される。コイル巻線工程は、第１ステータ歯において繰り返し行われる。第１ステータ歯上の第１及び第２ガイド手段470は、第２ステータ歯に用いるのと同様の手段で、コイル巻線の両端部をステータ歯に固定するために用いられる。上述したように、好適には、第１ステータ歯に巻回されるワイヤは、第２ステータ歯に巻回されるワイヤと対向方向に巻回される。
【００７２】
本実施形態の目的のために、巻線の２つの層は、ステータ歯に巻回されるが、任意の数の層をステータ歯に巻回することができる。
【００７３】
第１ステータ歯にワイヤを巻回すると、コイル巻回アセンブリは第３取り付けアーム950に取り付けられた第３ステータ歯にワイヤを移動させる。上述したように、巻回工程中、第３ステータ歯は、第１ステータ歯と直交するように配置される。コイル巻線工程は、第３ステータ歯において繰り返し行われる。第３ステータ歯上の第１及び第２ガイド手段470は、第１及第２ステータ歯に用いるのと同様の手段で、コイル巻線の両端部をステータ歯に固定するために用いられる。上述したように、好適には、第３ステータ歯に巻回されるワイヤは、第１ステータ歯に巻回されるワイヤと対向方向かつ第２ステータ歯と同一方向に巻回される。
【００７４】
本実施形態の目的のために、巻線の２つの層は、ステータ歯に巻回されるが、任意の数の層をステータ歯に巻回することができる。
【００７５】
図１３に示すように、取り付けアーム及びステータ歯が第１位置に配置されるときに、各ステータ歯に取り付けられるコイル巻線を備える取り付け要素910を示す。
【００７６】
上述の実施形態は、ワイヤを第２ステータ歯から第１ステータ歯に移動させ、続いて、第３ステータ歯に移動させる巻回アセンブリについて詳述しているが、同様に取り付け要素910をコイル巻回アセンブリに対して移動させることで、一連の第２ステータ歯、第１ステータ歯及び第３ステータ歯にワイヤを巻回させること可能となる。
【００７７】
第１ステータ歯、第２ステータ歯及び第３ステータ歯にワイヤを巻回させると、いわゆる「コイルクラッシング」として一般に知られるプレス手段（図示せず）を、第１〜第３ステータ歯に取り付けられたコイル巻線を押し潰すために用いる。これにより、コイル巻線を各ステータ歯の表面に最大限に近づけることができ、コイル巻線をステータ・バックアイロンに取り付けたときに、隣接するステータ歯のコイル巻線間に接触を生じさせることなく、コイル巻線の断面領域を最大化させることができる。
【００７８】
ステータ歯をステータ・バックアイロン210に取り付けることを簡易化させるために、コイル巻線が押し潰されると、第２取り付けアーム940及び第３取り付けアーム950は、第１位置から第２位置に回転する。これにより、第１ステータ歯、第２ステータ歯及び第３ステータ歯を実質的に相互に整列させることで、ステータ・バックアイロンに各ステータ歯を取り付けたときに、各ステータ歯取り付けセグメントに取り付けられたステータ歯に対応する構成を適用することが可能となる。従って、好適には、第２位置において、ステータ歯は、ステータ・バックアイロンに対応する内周を備える。更に、第２ステータ歯及び第３ステータ歯を回転させることで、第１〜第３ステータ歯を実質的に整列させることができ、これにより、ステータ歯300をステータ歯取り付けセグメント1000から引っ張ることで、ステータ歯300をステータ歯取り付けセグメント1000から取り除くことが可能となる。図１４は、ステータ歯がステータ歯取り付けセグメント1000から取り除かれたときのステータ歯の位置を示す。
【００７９】
コイルサブセット、つまり第１〜第３ステータ歯をステータ・バックアイロン200に取り付けるために、各ステータ歯300は、ステータ・バックアイロン200に形成された各凸部210にて半径方向に圧縮される。好適には、材料は、凹壁部310及び凸部210の隣接面に形成されるチャンネル220とチャンネル330との間に挿入される。好適には、材料は、凹壁部310及び凸部210の隣接面に形成されるチャンネル220とチャンネル330との間に挿入されると、硬化する流体である。例えば、硬化工程の一部として、化学添加剤、紫外線、電子ビーム又は加熱によりポリマー鎖を架橋させることで、ポリマー材料を硬化させることが挙げられる。適切な材料の他の例として、ポリウレタン・ポッティング材料又はシリコン・ポッティング材料が挙げられる。
【００８０】
適切な材料の一例として、エキポシポリマー材料が挙げられ、樹脂及び硬化剤（硬化促進剤としても既知）の比／重量は、凹壁部310及び凸部210の隣接面に形成されるチャンネル220とチャンネル330との間に挿入される前に選択され、これらは混合される。続いて、混合材料は、凹壁部310及び凸部210の隣接面に形成されるチャンネル220とチャンネル330との間に挿入される。凹壁部310と凸部210との間に形成されるチャンネル220, 330への材料の流れを円滑にするために、材料及び／又はステータアセンブリを温めることができる。
【００８１】
材料が硬化すると、硬化材料は、ステータ歯300をステータ・バックアイロン200に固定する抑留ピン490として作用する。ここで、硬化材料の剪断強度が高まることで、ステータ・バックアイロン200に対するステータ歯300の半径方向の動きが抑制される。図４に示すように、硬化材料は、凸部210に形成されるチャンネル220及び凹壁部310に形成されるチャンネル330に伸張することで、硬化材料がインターロック係合要素として作用し、ステータ歯300が凹部から取り除かれることを防止することができる。
【００８２】
好適な実施形態において、硬化工程の一部として硬化される材料として流体を用いているが、ステータ歯300をステータ・バックアイロン200にインターロック係合させる抑留ピン490として他の材料を用いることもできる。例えば、凹壁部310及び凸部210の隣接面に形成されるチャンネル220とチャンネル330との間に挿入する固体材料を用いてもよい。
【００８３】
しかしながら、凹壁部310及び凸部210に形成されるチャンネルへの挿入後に硬化する流体を用いることで、コイル巻線が取り付けられたステータ歯を凸部に取り付けた後に、抑留材料を比較的容易にチャンネルに挿入することができるという利点がある。
【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】
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【国際調査報告】
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2017538389.tif 000018