(57)【要約】  ステータ１００は、ヨーク２０に配設される複数のティース１０と、ティース１０のそれぞれに装着されるインシュレータ５０と、断面が矩形状の導線４１で構成され、インシュレータ５０のそれぞれに巻回されるコイル４０と、を備えている。インシュレータ５０は、導線巻回部５２と、その両端に第１鍔部５１と第２鍔部５３と、を有している。複数の突起６０が導線巻回部５２のコーナー部５２ｅ１〜５２ｅ４に設けられている。突起６０は、第１鍔部５１に対向する第１面５０ａと、第２鍔部５３に対向し、凸状の曲面である第２面６０ｂとを有している。
2020121806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状のヨークと、前記ヨークの周方向に所定の間隔をあけて配設されるとともに、前記ヨークの内周から前記ヨークの径方向に延びる複数のティースと、複数のティースのそれぞれに装着される複数のインシュレータと、断面が矩形状の導線で構成され、複数のインシュレータのそれぞれに巻回される複数のコイルと、を備えたステータであって、
前記インシュレータは、
前記導線が巻回される筒状の導線巻回部と、
前記導線巻回部の一端に設けられ、前記導線を前記導線巻回部に案内する導線案内溝を有する第１鍔部と、
前記導線巻回部の他端に設けられた第２鍔部と、を有し、
前記導線巻回部は、
前記導線案内溝の底面に連続する第１端面及び前記第１端面と前記ステータの軸方向で互いに対向する第２端面と、
前記第１端面の周方向端辺から前記第２端面の周方向端辺にかけて設けられ、前記周方向で互いに対向する第１側面及び第２側面と、
前記導線巻回部のコーナー部に少なくとも設けられ、前記径方向と直交する方向に対して所定の角度をなすように前記導線を前記第１端面に巻回させるための複数の突起と、を有し、
前記複数の突起は、前記径方向に互いに所定の間隔をあけて設けられ、
前記突起は、前記第１鍔部に対向する第１面と前記第２鍔部に対向する第２面とを有し、
前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方は、凸状の曲面を有することを特徴とするステータ。
【請求項２】
請求項１に記載のステータにおいて、
前記第１端面と前記第１側面とのコーナー部に設けられた前記突起と、前記第１側面と前記第２端面とのコーナー部に設けられた前記突起とは、それぞれに設けられた前記凸状の曲面が互いに同じ方向を向いていることを特徴とするステータ。
【請求項３】
請求項１に記載のステータにおいて、
前記第１端面と前記第１側面とのコーナー部に設けられた前記突起と、前記第１側面と前記第２端面とのコーナー部に設けられた前記突起とは、それぞれに設けられた前記凸状の曲面が互いに反対の方向を向いていることを特徴とするステータ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のステータにおいて、
前記導線巻回部に巻回される１層目の導線は、前記複数の突起に支持されることで、少なくとも前記第１端面に前記所定の角度で巻回されるとともに、前記径方向と所定の傾斜角をなすように前記導線巻回部の表面に傾斜して巻回されていることを特徴とするステータ。
【請求項５】
請求項４に記載のステータにおいて、
前記導線は前記導線巻回部にｎ層巻き（ｎは２以上の整数）されており、
ｉ層目（ｉは２以上の整数で、かつｉ≦ｎ）の導線は、前記第１端面において（ｉ−１）層目の導線から巻き替わり、かつ前記（ｉ−１）層目の導線の上に前記所定の角度と異なる角度で巻回されており、
前記ｉ層目の導線は、前記（ｉ−１）層目の導線の端面に支持されることで、前記径方向と前記所定の傾斜角をなすように前記（ｉ−１）層目の導線の上に巻回されていることを特徴とするステータ。
【請求項６】
請求項５に記載のステータにおいて、
前記導線は、前記第２端面でｊ層目（ｊは整数で、１≦ｊ≦ｎ−１）から（ｊ＋１）層目に巻き替わることを特徴とするステータ。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれか１項に記載のステータにおいて、
前記導線巻回部の径方向内側端部には、前記１層目の導線の少なくともｋ巻き目（ｋは１層目の導線の巻回数）が配置される予定の部分に所定の高さの段差が設けられており、
前記段差には少なくとも前記１層目の導線が巻回されていないことを特徴とするステータ。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載のステータにおいて、
一のインシュレータに巻回された導線と、前記一のインシュレータと前記周方向に互いに隣り合う別のインシュレータに巻回された導線とは、巻回形状が非対称であることを特徴とするステータ。
【請求項９】
請求項８に記載のステータにおいて、
前記一のインシュレータに巻回された導線と、前記別のインシュレータに巻回された導線とは、それぞれのｌ巻き目（ｌは整数で、１≦ｌ≦ｋ；ｋは１層目の導線の巻回数）において巻回形状が非対称であることを特徴とするステータ。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載のステータにおいて、
一のインシュレータに巻回され、前記周方向または前記径方向で互いに隣り合う導線の間には、前記導線で発生した熱を外部に放散するための放熱材が充填されていることを特徴とするステータ。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のステータにおいて、
前記ヨークは、複数の分割ヨークが前記周方向で互いに接続されることで構成されており、
前記ティースは前記複数の分割ヨークのそれぞれに配設されていることを特徴とするステータ。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のステータと、
前記ステータと所定の間隔をあけて設けられたロータと、を少なくとも備え、
前記導線は前記インシュレータに整列巻きかつ多層巻きされていることを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータ、特に断面が矩形状の導線が巻回されるステータ及びそれを用いたモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、産業、車載用途でモータの需要は高まっている。その中で、モータの効率向上が要望されており、ステータのスロット内に配置されるコイルの占積率向上がモータの効率向上のために有効であることが知られている。コイルの占積率を向上させることで、モータの駆動時に、コイルに流れる電流に起因する損失を抑制できる。【０００３】
従来、断面が矩形状の導線、いわゆる平角線を用いてコイルを構成したり、導線が巻回されるインシュレータの表面に導線を案内、保持ずる溝を設けたりすることで、スロット内でのコイルの占積率を向上する技術が知られている（例えば、特許文献１〜５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３５０４２０号公報
【特許文献２】特開２００７−２６７４９２号公報
【特許文献３】特開２０１７−１６９３１０号公報
【特許文献４】特許第４２７１４９５号公報
【特許文献５】特許第５２５２８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、モータの出力を高めるために、インシュレータの表面から順次積み上げるように導線を巻回してコイルが構成される、いわゆる多層巻きのコイルが多く用いられている。【０００６】
しかし、導線を多層巻きする場合、例えば、１層目の導線から２層目の導線への巻き替わり部分で膨らみが生じて導線の巻き乱れを起こしやすい。特に、平角線を用いて多層巻きのコイルを構成する場合、１層目の導線と２層目の導線とは平面同士が当接してインシュレータに巻回されるため、当接面で導線がすべりやすくなり、上記の巻き乱れがより起こりやすくなる。【０００７】
このように、導線の巻き乱れが生じると、コイルの占積率が低下してしまい、モータの効率を十分に高めることができなかった。【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、導線の巻き替わり部分での巻き乱れを抑制し、コイルの占積率を高めたステータ及びそれを用いたモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係るステータは、環状のヨークと、前記ヨークの周方向に所定の間隔をあけて配設されるとともに、前記ヨークの内周から前記ヨークの径方向に延びる複数のティースと、複数のティースのそれぞれに装着される複数のインシュレータと、断面が矩形状の導線で構成され、複数のインシュレータのそれぞれに巻回される複数のコイルと、を備えたステータであって、前記インシュレータは、前記導線が巻回される筒状の導線巻回部と、前記導線巻回部の一端に設けられ、前記導線を前記導線巻回部に案内する導線案内溝を有する第１鍔部と、前記導線巻回部の他端に設けられた第２鍔部と、を有し、前記導線巻回部は、前記導線案内溝の底面に連続する第１端面及び前記第１端面と前記ステータの軸方向で互いに対向する第２端面と、前記第１端面の周方向端辺から前記第２端面の周方向端辺にかけて設けられ、前記周方向で互いに対向する第１側面及び第２側面と、前記導線巻回部のコーナー部に少なくとも設けられ、前記径方向と直交する方向に対して所定の角度をなすように前記導線を前記第１端面に巻回させるための複数の突起と、を有し、前記複数の突起は、前記径方向に互いに所定の間隔をあけて設けられ、前記突起は、前記第１鍔部に対向する第１面と前記第２鍔部に対向する第２面とを有し、前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方は、凸状の曲面を有することを特徴とする。【００１０】
この構成によれば、断面が矩形状の導線をインシュレータに安定して整列巻きかつ多層巻きすることができる。【００１１】
また、本発明に係るモータは、前記ステータと、前記ステータと所定の間隔をあけて設けられたロータと、を少なくとも備えたことを特徴とする。【００１２】
この構成によれば、導線がインシュレータに整列巻きかつ多層巻きされることにより、コイルの占積率を高めることができ、高効率のモータを実現できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のステータによれば、断面が矩形状の導線をインシュレータに安定して整列巻きかつ多層巻きすることができる。また、本発明のモータによれば、コイルの占積率を高めることができ、高効率のモータを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係るモータの断面図である。
【図２】図２は、インシュレータの模式図である。
【図３】図３は、ステータの要部の模式図である。
【図４】図４は、軸方向上側から見たステータの要部の模式図である。
【図５】図５は、図３のＶ−Ｖ線での断面図である。
【図６】図６は、径方向に対する導線の傾斜角及び径方向に隣接する導線間距離の関係を説明する模式図である。
【図７】図７は、スロットの後退角と径方向に対する導線の傾斜角との関係を説明する模式図である。
【図８】図８は、導線の巻回設備の構成を示す図である。
【図９】図９は、導線がインシュレータに巻回される過程を示す工程説明図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、突起を設けない場合の導線巻回部上の導線の配置を示す模式図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、突起を設けた場合の導線巻回部上の導線の配置を示す模式図である。
【図１１】図１１は、別のインシュレータの模式図である。
【図１２】図１２は、変形例に係る第１のインシュレータの模式図である。
【図１３】図１３は、変形例に係る第２のインシュレータの模式図である。
【図１４】図１４は、変形例に係る第３のインシュレータの模式図である。
【図１５】図１５は、変形例に係る第４のインシュレータの模式図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施形態２に係るインシュレータの模式図である。
【図１７】図１７は、軸方向下側から見たステータの要部の模式図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、本発明の実施形態３に係るステータの要部の断面模式図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、比較のためのステータの要部の断面模式図である。
【図１９Ａ】図１９Ａは、本発明の実施形態４に係るステータの要部の断面模式図である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、比較のためのステータの要部の断面模式図である。
【図２０】図２０は、放熱材を充填したステータの要部の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
【００１６】
（実施形態１）
［モータの構成］
図１は、本実施形態に係るモータの断面図を示す。なお、以降の説明において、モータ１０００及びステータ１００の半径方向を「径方向」と、外周方向を「周方向」と、モータ１０００の出力軸２１０の延びる方向（図１における紙面と垂直な方向）を「軸方向」とそれぞれ呼ぶことがある。また、出力軸２１０は、ステータ１００の中心軸にほぼ一致するため、ステータ１００の中心軸の延びる方向を「軸方向」と呼ぶことがある。また、径方向において、ステータ１００の中心側を径方向内側と、外周側を径方向外側と呼ぶことがある。
【００１７】
モータ１０００は、ステータ１００とロータ２００とを有している。なお、モータ１０００は、これら以外の構成部品、例えば、モータケースや出力軸２１０を軸支する軸受等の部品を有しているが、説明の便宜上、その図示及び説明を省略する。モータ１０００は、いわゆるインナーロータ型のモータであるが特にこれに限定されず、アウターロータ型のモータであってもよい。
【００１８】
ステータ１００は、円環状のヨーク２０と、ヨーク２０の内周に接続され、当該内周に沿って等間隔に設けられた複数のティース１０と、複数のティース１０のそれぞれに装着された複数のインシュレータ５０（図２参照）と、周方向に隣り合うティース１０の間の空間として構成される複数のスロット３０と、複数のスロット３０内にそれぞれ収容された複数のコイル４０とを有しており、ロータ２００の径方向外側に、ロータ２００と一定の間隔をあけて配置されている。
【００１９】
なお、以降の説明において、単数であることを意味する場合はトゥース（Ｔｏｏｔｈ）１０と呼び、複数であることを意味する場合はティース（Ｔｅｅｔｈ）１０と呼ぶこととする。また、単数、複数いずれでもよい場合は、ティース１０と呼ぶこととする。
【００２０】
ティース１０は、例えば、ケイ素等を含有した電磁鋼板を積層後に打ち抜き加工して形成される。ヨーク２０は、複数の分割ヨーク２１を周方向に接続してなる円環状の部材である。分割ヨーク２１は、ティース１０と同様に、電磁鋼板を積層後に打ち抜き加工して形成される。分割ヨーク２１のそれぞれにトゥース１０が配設されている。
【００２１】
コイル４０は、断面が矩形状の導線４１（図３参照）が巻回されてなる部品であり、コイル４０は、インシュレータ５０を挟んでトゥース１０に装着されて、スロット３０内に収容されている。インシュレータ５０はトゥース１０及び分割ヨーク２１に装着された絶縁材料からなる部品であり、コイル４０とティース１０及びヨーク２０とを電気的に分離している。インシュレータ５０の構造については後で詳述する。なお、本実施形態では、コイル４０に流れる電流の位相に応じて、コイル４０をコイルＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４とそれぞれ呼ぶことがある。また、コイル４０を構成する導線４１はトゥース１０に装着されたインシュレータ５０に対して整列巻きかつ多層巻きされている（図３参照）。
【００２２】
ロータ２００は、軸心に配置された出力軸２１０と、ステータ１００に対向してＮ極、Ｓ極が出力軸２１０の外周方向に沿って交互に配置された磁石２２０とを有している。なお、磁石２２０の材料や形状や材質については、モータ１０００の出力等に応じて適宜変更しうる。
【００２３】
コイルＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４はそれぞれ直列に接続されており、互いに電気角で１２０°の位相差を有するＵ，Ｖ，Ｗ相の３相の電流がそれぞれコイルＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４に供給されて励磁され、ステータ１００に回転磁界が発生する。この回転磁界と、ロータ２００に設けられた磁石２２０が発生する磁界とが相互作用して、ロータ２００にトルクが発生し、出力軸２１０が図示しない軸受に支持されて回転する。
【００２４】
［インシュレータの構成］
図２は、本実施形態に係るインシュレータの模式図を示す。なお、説明の便宜上、インシュレータ５０の形状を簡略化して図示している。また、図２において、破線で囲まれた部分の拡大図をあわせて図示している。また、図２において、導線４１が１層巻回された後の形状を一点鎖線で示している。
【００２５】
図２に示すように、インシュレータ５０は、導線４１が巻回される導線巻回部５２と、導線巻回部５２の径方向外側端部に設けられ、導線案内溝５１ａを有する第１鍔部５１と、導線巻回部５２の径方向内側端部に設けられた第２鍔部５３とを有している。
【００２６】
導線４１は、導線案内溝５１ａを通って、導線巻回部５２に案内される。なお、導線案内溝５１ａの形状は、図２に示す形状に限定されず、例えば、径方向に関して斜めに傾斜した形状（図４参照）であってもよい。後者の方が、導線４１の案内角δ（図４参照）を小さくでき、導線４１の巻き乱れを抑制しやすい。なお、第１鍔部５１が分割ヨーク２１の一部を覆うように、インシュレータ５０がトゥース１０に装着されている。
【００２７】
導線巻回部５２は、断面視で角筒状であり、導線案内溝５１ａの底面に連続する第１端面５２ａと第１端面５２ａと軸方向で互いに対向する第２端面５２ｂと、を有している。さらに、導線巻回部５２は、第１端面５２ａの周方向一端辺から第２端面５２ｂの周方向一端辺にかけて、軸方向に延びるように設けられた第１側面５２ｃと、第１端面５２ａの周方向他端辺から第２端面５２ｂの周方向他端辺にかけて、軸方向に延びるように設けられた第２側面５２ｄ（図３参照）とを有している。第１側面５２ｃ及び第２側面５２ｄは周方向で互いに対向している。
【００２８】
また、導線巻回部５２は、４つのコーナー部５２ｅ１〜５２ｅ４を有している。４つのコーナー部５２ｅ１〜５２ｅ４は、第１端面５２ａと第１側面５２ｃとの間に位置する第１コーナー部５２ｅ１と、第１側面５２ｃと第２端面５２ｂとの間に位置する第２コーナー部５２ｅ２と、第２端面５２ｂと第２側面５２ｄとの間に位置する第３コーナー部５２ｅ３と、第２側面５２ｄと第１端面５２ａとの間に位置する第４コーナー部５２ｅ４と、からなる。
【００２９】
また、４つのコーナー部５２ｅ１〜５２ｅ４のそれぞれに複数の突起６０が設けられている。突起６０は各コーナー部５２ｅ１〜５２ｅ４からそれぞれ隣接する面にかかるように延びて設けられている。例えば、第１コーナー部５２ｅ１に設けられた突起６０は、第１端面５２ａ及び第１側面５２ｃにそれぞれかかるように設けられ、第３コーナー部５２ｅ３に設けられた突起６０は、第２端面５２ｂ及び第２側面５２ｄにそれぞれかかるように設けられている。また、各コーナー部５２ｅ１〜５２ｅ４にそれぞれ設けられた複数の突起６０は径方向に互いに間隔Ｚをあけて設けられている。
【００３０】
突起６０は、第１鍔部５１に対向する第１面６０ａと、第２鍔部５３に対向する第２面６０ｂとを有しており、第１面６０ａがフラットな平面であるのに対し、第２面６０ｂは径方向内側に向かって凸状の曲面となっている。
【００３１】
［ステータの要部の構成］
図３は、本実施形態に係るステータの要部の模式図を示し、（ａ）図は、軸方向上側から見た斜視図を、（ｂ）図は、軸方向下側から見た斜視図をそれぞれ示している。図４は、軸方向上側から見たステータの要部の模式図を、図５は、図３のＶ−Ｖ線での断面図をそれぞれ示す。
【００３２】
なお、説明の便宜上、図３において、導線４１は導線巻回部５２に３層目の途中まで巻回された状態を、図４において、導線４１は導線巻回部５２に１層目の途中まで巻回された状態をそれぞれ示している。さらに、説明の便宜上、図４において、軸方向から見て、導線案内溝５１ａを、径方向と直交する方向に対して案内角δで傾斜した形状としている。
【００３３】
また、図５において、突起６０の図示を省略している。なお、突起６０も含めた断面形状は、後述する図１０Ｂに示している。また、図５に示す矢印は導線４１の各層における巻回順を示している。例えば、１層目の導線４１１は、第１鍔部５１から第２鍔部５３に向かって巻回され、２層目の配線４１２は、第２鍔部５３から第１鍔部５１に向かって巻回されている。
【００３４】
なお、以降の説明において、導線４１が導線巻回部５２にｎ層巻き（ｎは２以上の整数）されている場合、（ｉ−１）層目（ｉは２以上の整数で、かつｉ≦ｎ）の導線４１からｉ層目の導線４１に巻き替わる部分をクロス部４ｉ（クロス部４２，４３，・・・，４ｉ）と呼ぶことがある。また、本実施形態において、第１端面５２ａ上にクロス部４ｉが位置するように導線４１は巻回される。また、導線４１は、インシュレータ５０の導線巻回部５２に整列巻きかつ多層巻きされている。
【００３５】
図３の（ａ）図及び図４に示すように、導線案内溝５１ａから第１端面５２ａに案内された１層目の導線４１１は、径方向と直交する方向に対して所定のクロス角ε（図４参照）をなすように第１端面５２ａに巻回されている。また、導線巻回部５２の径方向内側端部で１層目の導線４１１から巻き替わった２層目の導線４１２は、クロス角εと異なる角度で第１端面５２ａに巻回されている。さらに、導線巻回部５２の径方向外側端部で２層目の導線４１２から巻き替わった３層目の導線４１３は、クロス角εとほぼ同じ角度で第１端面５２ａに巻回されている。
【００３６】
一方、図３の（ｂ）図に示すように、第２端面５２ｂと第１側面５２ｃと第２側面５２ｄとにおいて、１層目〜３層目の導線４１１〜４１３ともに、第１鍔部５１の径方向内側に位置する端面（以下、第１鍔部５１の内面５１ｂという）と互いに平行となるように導線巻回部５２に巻回されている。
【００３７】
また、１層目の導線４１１は、各コーナー部５２ｅ１〜５２ｅ４に設けられた複数の突起６０によって位置決めされて、導線巻回部５２の表面に保持されている（図１０Ａ，１０Ｂ参照）。また、１層目の導線４１１は、径方向に対して所定の角度θをなすように、導線巻回部５２の表面、つまり、第１端面５２ａ、第２端面５２ｂ、第１側面５２ｃ、第２側面５２ｄのそれぞれに対して傾斜して巻回されている。
【００３８】
一方、図５に示すように、２層目以降の導線４１は、その直下の層の導線４１における端面４１ｂに支持されて整列巻きされている。２層目以降の導線４１も１層目の導線４１１と同様に、径方向に対して所定の角度θをなすように傾斜して、直下の層の導線４１に巻回されている。なお、図５において、径方向と角度θをなす導線４１の面を平面４１ａと、平面４１ａと直交する導線４１の面を端面４１ｂと呼び、以降の説明においても同様に呼ぶこととする。
【００３９】
図３〜図５に示すように、導線４１を導線巻回部５２に整列巻きかつ多層巻きとするためには、特に１層目の導線４１１での巻き乱れを防止する必要がある。
【００４０】
このことについてさらに説明する。導線案内溝５１ａから第１端面５２ａに案内された１層目の導線４１１は、第１鍔部５１の内面５１ｂに押し付けられるように巻回される。このため、図４に示すように、導線案内溝５１ａの終端部分において、１層目の導線４１１に径方向内側に膨らむ湾曲部分が形成される。
【００４１】
湾曲部分の曲率半径をＲとするとき、曲率半径Ｒが小さくなると、導線案内溝５１ａの終端部分での１層目の導線４１１の変形量、つまり、径方向内側への膨らみ量が大きくなり、巻き乱れが生じやすくなる。したがって、曲率半径Ｒをできるだけ大きくする必要がある。
【００４２】
このため、図４に示す案内角δとクロス角εとが以下の式（１）の関係を満たすように１層目の導線４１１の巻回角度を設定することで、曲率半径Ｒを大きくでき、導線４１、特に１層目の導線４１１の巻き乱れを抑制できる。
【００４３】
ε≦δ  ・・・（１）
【００４４】
図６は、径方向に対する導線の傾斜角及び径方向に隣接する導線間距離の関係を説明する模式図を示し、（ａ）図は径方向に隣接する導線同士が重なり合う場合の理論限界を、（ｂ）図及び（ｃ）図は径方向に隣接する導線の端面同士が一部重なり合う場合をそれぞれ示す。なお、（ｃ）図において、導線４１の角部は所定の半径を有する円弧状の断面となっている。
【００４５】
また、図７は、スロットの後退角と径方向に対する導線の傾斜角との関係を説明する模式図を示す。なお、説明の便宜上、図６，７において、インシュレータ５０については図示を省略している。また、図７において、破線で囲まれた部分の拡大図をあわせて図示している。
【００４６】
インシュレータ５０に巻回された導線４１が径方向で互いに接する場合、図６の（ａ）図に示すように、径方向に対する導線４１の傾斜角θの最大値θｍａｘは式（２）で表わされる。なお、図６の（ａ）図〜（ｃ）図は、いずれも１層目の導線４１１を示している。
【００４７】
θｍａｘ＝ｔａｎ−１（Ｙ／Ｘ）  ・・・（２）
【００４８】
ここで、Ｘは断面視における導線４１１の長辺、Ｙは断面視における導線４１１の短辺であり、Ｘは平面４１ａの一辺に、Ｙは端面４１ｂの一辺にそれぞれ相当する。
【００４９】
また、このとき、径方向に隣り合う導線４１１のピッチＺの最大値Ｚｍａｘは以下の式（３）で表わされる。なお、このピッチＺは、図２に示す突起６０間の間隔Ｚに相当する。
【００５０】
Ｚｍａｘ＝Ｘ／ｃｏｓ（θｍａｘ）  ・・・（３）
【００５１】
一方、図６の（ｂ）、（ｃ）図に示すように、導線４１１が互いの短辺同士が所定の長さで重なるように接する場合は、上記の傾斜角θは以下の式（４）で表わされ、ピッチＺは式（５）で表わされる。
【００５２】
θ＝θｍａｘ×α＝ｔａｎ−１（Ｙ／Ｘ）（１００−α）  ・・・（４）
Ｚ＝Ｚｍａｘ×β＝（Ｘ／ｃｏｓθ）×（β／１００）  ・・・（５）
【００５３】
ここで、変数αは導線４１の短辺同士の重なり度合い（％）であり、変数βはピッチＺの裕度（％）である。変数α、βは、それぞれ導線４１の断面形状や、導線４１における図示しない表面絶縁皮膜の材質、状態等により適宜変更されうる。また、変数α、βはそれぞれ、式（６）、（７）で表わされる範囲で変化しうる。
【００５４】
０＜α（％）＜１００  ・・・（６）
β（％）＞１００  ・・・（７）
【００５５】
なお、互いの短辺同士が互いに重なるように導線４１が接する場合、導線４１が安定して導線巻回部５２に保持されるためには、変数αは２０％程度かそれ以上であるのが好ましい。同様に、変数βは１０３％程度であるのが好ましい。
【００５６】
なお、図６では、１層目の導線４１１が径方向で接する場合を示したが、式（２）〜（７）に示す関係は、それ以外の場合、例えば、１層目の導線４１１と２層目の導線４１２とが互いの短辺同士が一部重なり合うように径方向で接している場合や、２層目の導線４１２と３層目の導線４１３とが互いの短辺同士が一部重なり合うように径方向で接している場合にも、当然に成立する。
【００５７】
また、図７中に一点鎖線で示しているのは、従来の巻回手順で巻回された導線４１の配置であり、傾斜角θを付けず導線巻回部５２に導線４１が巻回された場合に相当する。この場合は、コイル４０の最上層で導線４１が配置されない非有効空間の体積が増加するか、あるいは導線４１がスロット３０からはみ出してしまうおそれがある。
【００５８】
一方、図７に示すように、径方向に対して上記の傾斜角θを付けて導線を巻回することで、上記の非有効空間の体積を低減できる。また、傾斜角θはスロット３０の後退角θｃｏｒｅ以下であるのが好ましい。ここで、θｃｏｒｅは、トゥース１０の径方向内側端部に設けられ、周方向に張り出した張り出し部１０ａの側面と、分割ヨーク２１の側面とを通る仮想平面と、導線巻回部５２の第１側面５２ｃまたは第２側面５２ｄとがなす角に相当する。例えば、第２側面５２ｄを基準として、傾斜角θが後退角θｃｏｒｅより小さければ、インシュレータ５０に多層巻きされた導線４１のうち最上層の導線４１が、周方向にはみ出すことなく、対応するスロット３０内に収容されるため、コイル４０の占積率を高く維持できる。ただし、クロス角εや突起６０間の間隔Ｚ等も考慮した場合、傾斜角θは後退角θｃｏｒｅ以下であればよい。
【００５９】
［導線の巻回方法］
図８は、導線の巻線設備の構成を、図９は、導線がインシュレータに巻回される過程の工程説明図をそれぞれ示す。なお、説明の便宜上、図８において、巻回設備は要部のみを簡略化して図示している。また、インシュレータ５０に設けられた突起６０は図示を省略する。また、図９において、巻線設備の図示を省略している。
【００６０】
図８に示すように、本実施形態に示す導線４１は、通常のワーク回転方式でインシュレータ５０に巻回することができる。つまり、インシュレータ５０が装着されたトゥース１０を保持台２１００にセットするとともに、導線案内溝５１ａから導線４１を導線巻回部５２に案内し、導線４１の先端をノズル２２００で把持する。なお、保持台２１００は図示しない回転軸を有しており、この回転軸とインシュレータ５０の径方向中心線とが一致するようにする。
【００６１】
この状態で、保持台２１００をその回転軸の回りに回転させるとともに、ノズル２２００を保持台２１００に対して相対的に移動させることで、導線４１がインシュレータ５０に巻回される。なお、ノズル２２００は、１層目の導線４１１が突起６０に保持されてクロス角εで第１端面５２ａに巻回されるように、導線４１の先端を移動させる。さらに、第２端面５２ｂと第１及び第２側面５２ｃ，５２ｄでは、１層目の導線４１１が第１鍔部５１の内面５１ｂと互いに平行となるように、導線４１の先端を移動させる。さらに、２層目の導線４１２以降では、ノズル２２００は、図９に示す巻回形状となるように導線４１の先端を移動させる。
【００６２】
このように導線４１がインシュレータ５０に巻回されることで、図９の（ａ）図に示すように、１層目の導線４１１が導線巻回部５２に整列巻きされる。次に、クロス部４２で１層目の導線４１１から２層目の導線４１２に巻き替わるとともに、２層目の導線４１２は、径方向に関して１層目の導線４１１とほぼ対称をなすように第１端面５２ａに巻回される（図９の（ｂ）図）。さらに、２層目の導線４１２は、導線巻回部５２の径方向外側端部まで巻回され（図９の（ｃ）図）、クロス部４３で３層目の導線４１３に巻き替わる（図９の（ｄ）図）。３層目の導線４１３は、クロス角εとほぼ同じ角度で第１端面５２ａに巻回される。
【００６３】
また、図示しないが、図９の（ｃ）図において、導線巻回部５２の各コーナー部５２ｅ１〜５２ｅ４に設けられた複数の突起６０に支持されて、１層目の導線４１１は、径方向に対して傾斜角θをなすように、導線巻回部５２の表面に対して傾斜して巻回されている。２層目の導線４１２は、１層目の導線４１１における端面４１ｂに支持されて、径方向に対して傾斜角θをなすように、１層目の導線４１１に巻回されている。同様に、３層目の導線４１３は、２層目の導線４１２における端面４１ｂに支持されて、径方向に対して傾斜角θをなすように、２層目の導線４１２に巻回されている。
【００６４】
なお、本実施形態においては、ノズルを用いた巻線工法を一例に記しているが、ノズルに替えて導線４１を案内するローラー、フック又はカム等を用いる巻線工法を採用してもよい。また、前述したように、ワーク回転方式が非円形の断面形状を有する導線４１の巻装に適しているが、導線４１がよじれて変形する等の不具合を解消できれば、ワーク固定方式で導線４１を巻装してもよい。
【００６５】
［効果等］
以上説明したように、本実施形態に係るステータ１００は、環状のヨーク２０と、ヨーク２０の周方向に所定の間隔をあけて配設されるとともに、ヨーク２０の内周からヨーク２０の径方向に延びる複数のティース１０と、複数のティース１０のそれぞれに装着される複数のインシュレータ５０と、断面が矩形状の導線４１で構成され、複数のインシュレータ５０のそれぞれに巻回される複数のコイル４０と、を備えている。
【００６６】
インシュレータ５０は、導線４１が巻回される筒状の導線巻回部５２と、導線巻回部５２の径方向外側端部に設けられ、導線４１を導線巻回部５２に案内する導線案内溝５１ａを有する第１鍔部５１と、導線巻回部５２の径方向内側端部に設けられた第２鍔部５３と、を有している。
【００６７】
導線巻回部５２は、導線案内溝５１ａの底面に連続する第１端面５２ａ及び第１端面５２ａとステータ１００の軸方向で互いに対向する第２端面５２ｂと、第１端面５２ａの周方向端辺から第２端面５２ｂの周方向端辺にかけて設けられ、周方向で互いに対向する第１側面５２ｃ及び第２側面５２ｄと、を有している。また、導線巻回部５２は、そのコーナー部５２ｅ１〜５２ｅ４に設けられ、径方向と直交する方向に対して所定のクロス角εをなすように導線４１を第１端面５２ａに巻回させるための複数の突起６０を有している。
【００６８】
複数の突起６０は、径方向に互いに間隔Ｚをあけて設けられ、第１鍔部５１に対向する第１面６０ａと第２鍔部５３に対向する第２面６０ｂとを有している。第１面６０ａがフラットな平面であるのに対し、第２面６０ｂは径方向内側に向かって凸状の曲面となっている。
【００６９】
ステータ１００をこのように構成することで、断面が矩形状の、いわゆる平角線の導線４１をインシュレータ５０に安定して整列巻きかつ多層巻きすることができる。このことについて、図面を用いてさらに説明する。
【００７０】
図１０Ａは、突起を設けない場合の導線巻回部上の導線の配置を示す模式図であり、図１０Ｂは、突起を設けた場合の導線巻回部上の導線の配置を示す模式図である。なお、図１０Ａ，１０Ｂにおいて、破線で囲まれた部分の拡大図をあわせて図示している。また、図１０Ａ，１０Ｂにおいて、導線４１のうち１層目の導線４１１のみを示している。また、一点鎖線は導線４１の実際の位置を、点線は導線４１が本来巻回されるべき位置をそれぞれ示している。
【００７１】
図１０Ａに示すように、導線案内溝５１ａから案内された１層目の導線４１１が導線巻回部５２に巻回される過程において、１層目の導線４１１は径方向に隣り合う１層目の導線４１１から径方向内側に向かう力を受ける。導線巻回部５２に突起６０を設けていない場合、１層目の導線４１１を径方向で支持する機構が無いため、１層目の導線４１１は本来の位置からずれて導線巻回部５２に巻回される。このため、巻き乱れが生じて、１層目の導線４１１は導線巻回部５２に整列巻きされなくなる。また、１層目の導線４１１に巻き乱れが生じると、その上に順次巻回される２層目以降の導線４１も整列して巻回されなくなり、結果としてコイル４０の占積率が低下してしまう。
【００７２】
一方、図１０Ｂに示すように、本実施形態によれば、導線巻回部５２の各コーナー部５２ｅ１〜５２ｅ４にそれぞれ複数の突起６０を設けることにより、１層目の導線４１１を径方向で支持できる。また、複数の突起６０は径方向に互いに間隔Ｚをあけて設けられているため、１層目の導線４１１は整列巻きされた状態で導線巻回部５２の表面に保持される。さらに、図１０Ｂでは図示していないが、２層目の導線４１２は、１層目の導線４１１の端面４１ｂに支持されることで、１層目の導線４１１の上に整列巻きされ、３層目以降の導線４１も同様にインシュレータ５０に整列巻きされ、整列巻きかつ多層巻きされたコイル４０を安定して実現できる。
【００７３】
また、図１０Ｂに示すように、突起６０の第１面６０ａがフラットな平面であるのに対し、第２面６０ｂは、径方向内側に向かって凸状の曲面である。突起６０をこのように構成することで、１層目の導線４１１の端面４１ｂが第１面６０ａに安定して保持される。さらに、導線４１の厚さ、この場合、断面視における１層目の導線４１１の長辺Ｘや短辺Ｙが設計値からばらついて傾斜角θが変動するような場合にも、第２面６０ｂが曲面であるため、１層目の導線４１１を第２面６０ｂに確実に当接させることができる。このことにより、１層目の導線４１１が所定の位置に位置決めされた状態で導線巻回部５２の表面に保持されて整列巻きされる。
【００７４】
また、第２面６０ｂを凸状の曲面とすることで、インシュレータ５０を図示しない金型で一体成形する場合に、金型から突起６０を外すのが容易となる。このことにより、突起６０を外しやすくするための特別な離型剤を用いたり、金型から突起６０を外す際に、突起６０が欠けてインシュレータ５０の不良品が生じたりして、インシュレータ５０の製造コストが増加するのを抑制できる。
【００７５】
また、導線巻回部５２に巻回される１層目の導線４１１は、複数の突起６０に支持されることで、第１端面５２ａにクロス角εで巻回されるとともに、径方向と傾斜角θをなすように導線巻回部５２の表面に傾斜して巻回されている。
【００７６】
また、導線４１は導線巻回部５２にｎ層巻き（ｎは２以上の整数）されており、ｉ層目（ｉは２以上の整数で、かつｉ≦ｎ）の導線４１は、第１端面５２ａにおいて（ｉ−１）層目の導線４１から巻き替わり、かつ（ｉ−１）層目の導線４１の上にクロス角εと異なる角度で巻回されている。ｉ層目の導線４１は、（ｉ−１）層目の導線４１の端面４１ｂに支持されることで、径方向と傾斜角θをなすように（ｉ−１）層目の導線の上に巻回されている。
【００７７】
このように導線４１を導線巻回部５２に巻回することで、複数の突起６０に保持され、径方向と傾斜角θをなして整列巻きされた１層目の導線４１１の端面４１ｂを支持部として２層目の導線４１２がクロス部４２で巻き乱れることなく１層目の導線４１１の上に整列巻きされる。同様に、整列巻きされた（ｉ−１）層目の導線４１の端面４１ｂを支持部としてｉ層目の導線４１がクロス部４ｉで巻き乱れることなく（ｉ−１）層目の導線４１の上に整列巻きされる。以上のように、インシュレータ５０に整列巻きかつ多層巻きされたコイル４０を安定して実現できる。
【００７８】
第１端面５２ａと第１側面５２ｃとのコーナー部５２ｅ１に設けられた突起６０と、第１側面５２ｃと第２端面５２ｂとのコーナー部５２ｅ２に設けられた突起６０とは、それぞれに設けられた凸状の曲面である第２面６０ｂが互いに同じ方向、この場合は径方向内側を向いている。
【００７９】
このようにすることで、クロス部４ｉの位置を確実に第１端面５２ａの上に定めることができる。
【００８０】
本実施形態に係るモータ１０００は、ステータ１００と、ステータ１００と所定の間隔をあけて設けられたロータ２００と、を少なくとも備え、導線４１はインシュレータ５０に整列巻きかつ多層巻きされている。
【００８１】
本実施形態によれば、導線巻回部５０に設けられた複数の突起６０によって、導線４１がインシュレータ５０に整列巻きかつ多層巻きされている。このことにより、スロット３０内でのコイル４０の占積率を高めることができ、高効率のモータ１０００を実現できる。
【００８２】
なお、本実施形態において、突起６０は各コーナー部５２ｅ１〜５２ｅ４からそれぞれ隣接する面にかかるように延びて設けられているが、特にこれに限られず、例えば、図１１に示すように、突起６０は各コーナー部５２ｅ１〜５２ｅ４のみに設けられるようにしてもよい。この場合も、１層目の導線４１１は、第１端面５２ａに対してクロス角εで傾斜して巻回されるとともに、突起６０の第１面６０ａに支持されて導線巻回部５２の表面に整列巻きされる。
【００８３】
＜変形例＞
図１２〜図１５は、本変形例に係る第１〜第４のインシュレータの模式図を示す。なお、各図において、（ａ）図は軸方向上側から見た斜視図を、（ｂ）図は軸方向下側から見た斜視図を示している。また、図１２〜図１５において、実施形態１と同様の箇所は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００８４】
実施形態１に示す構成では、突起６０が各コーナー部５２ｅ１〜５２ｅ４に設けられていたのに対し、本変形例に示す構成では、それ以外の箇所、例えば、第１側面５２ｃや第２側面５２ｄ等にも突起６１が設けられている点で異なる。
【００８５】
例えば、図１２に示すように、第１側面５２ｃ及び第２側面５２ｄには、複数の突起６１が、径方向に互いに間隔Ｚをあけて、かつ第１鍔部５１の内面５１ｂと互いに平行になるように設けられていてもよい。具体的には、コーナー部５２ｅ１からコーナー部５２ｅ２にかけて直線的に延びるように複数の突起６１が第１側面５２ｃに設けられていてもよい。また、コーナー部５２ｅ３からコーナー部５２ｅ４にかけて直線的に延びるように複数の突起６１が第２側面５２ｄに設けられていてもよい。
【００８６】
また、図１３に示すように、図１２に示す構成に加えて、第２端面５２ｂに、複数の突起６２が径方向に互いに間隔Ｚをあけて、かつ第１鍔部５１の内面５１ｂと互いに平行になるように設けられていてもよい。具体的には、コーナー部５２ｅ２からコーナー部５２ｅ３にかけて直線的に延びるように複数の突起６２が第２端面５２ｂに設けられていてもよい。図１３に示す構成では、コーナー部５２ｅ１からコーナー部５２ｅ３にかけて連続して延びるように突起６２が設けられている。
【００８７】
さらに、図１４に示すように、図１３に示す構成に加えて、第１端面５２ａに、複数の突起６３が径方向に互いに間隔Ｚをあけて設けられていてもよい。具体的には、コーナー部５２ｅ４からコーナー部５２ｅ１にかけて直線的に延びるように突起６３が第１端面５２ｂに設けられていてもよい。また、図１４に示す構成において、第１端面５２ａに設けられた複数の突起６３は、径方向と直交する方向に対してクロス角εで傾斜するように、かつ径方向に互いに間隔Ｚをあけてそれぞれ設けられている。
【００８８】
図１２〜図１４に示すインシュレータ５０をステータ１００に適用することで、実施形態１と同様の効果を奏することができる。また、コーナー部５２ｅ１〜５２ｅ４以外の導線巻回部５２の表面に連続して延びる複数の突起６１〜６３を設けることで、導線４１の巻回位置を確実に定めることができ、導線４１を安定して整列巻きにすることができる。
【００８９】
なお、図１４に示す構成に代えて、図１５に示すように、第１及び第２端面５２ａ，５２ｂと第１及び第２側面５２ｃ，５２ｄとに設けられた突起６４をそれぞれ延在方向に関して不連続となるように構成してもよい。
【００９０】
つまり、第１側面５２ｃ及び第２側面５２ｄには、複数の突起６４が、径方向及び軸方向にそれぞれ互いに間隔をあけて設けられている。また、第２端面５２ｂには、複数の突起６４が、径方向及び周方向にそれぞれ互いに間隔をあけて設けられている。第１端面５２ａには、複数の突起６４が、径方向及び周方向にそれぞれ互いに間隔をあけて設けられている。なお、各面５２ａ〜５２ｄにそれぞれ設けられた突起６４の径方向の間隔は上記の間隔Ｚである。
【００９１】
図１５に示すインシュレータ５０をステータ１００に適用する場合も、実施形態１と同様の効果を奏することができる。また、図示しないが、図１２及び図１３に示す構成に図１５に示す突起６４の形状を適用するようにしてもよい。
【００９２】
（実施形態２）
図１６は、本実施形態に係るインシュレータの模式図を示し、図１７は、軸方向上側から見たステータの要部の模式図を示す。なお、図１６において、破線で囲まれた部分の拡大図をあわせて図示している。また、図１６において、実施形態１と同様の箇所は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。また、図１７において、導線４１のうち１層目の導線４１１のみを図示している。
【００９３】
実施形態１に示す構成では、第１端面５２ａと第１側面５２ｃとのコーナー部５２ｅ１に設けられた突起６０と、第１側面５２ｃと第２端面５２ｂとのコーナー部５２ｅ２に設けられた突起６０とは、それぞれに設けられた第２面６０ｂがいずれも径方向内側を向いている。
【００９４】
一方、図１６に示す本実施形態の構成では、第１端面５２ａと第１側面５２ｃとのコーナー部５２ｅ１に設けられた突起６０は、第２面６０ｂが径方向内側を向いているのに対し、第１側面５２ｃと第２端面５２ｂとのコーナー部５２ｅ２に設けられた突起６０は、第２面６０ｂが径方向外側を向いている。つまり、前者の突起６０と後者の突起６０とでは、それぞれに設けられた第２面６０ｂが互いに反対の方向を向いている。
【００９５】
モータ１０００の設計仕様によっては、クロス部４ｉを導線巻回部５２の第１端面５２ａと異なる面上に設けることも要求される。しかし、実施形態１に示す構成では、クロス部４ｉを第１端面５２ａ以外に設けることは難しかった。
【００９６】
一方、本実施形態によれば、クロス部４ｉを第１端面５２ａの上だけでなく第２端面５２ｂの上にも設けることができる。つまり、導線４１は、第２端面５２ｂでもｊ層目（ｊは整数で、１≦ｊ≦ｎ−１）から（ｊ＋１）層目に巻き替わり、クロス部４ｉが第２端面５２ｂの上にも設けられる。このことにより、ステータ１００，ひいてはモータ１０００の設計自由度が向上できる。なお、この場合、例えば、図１７に示すように、第２端面５２ｂ上で１層目の導線４１１が径方向と直交する方向に対してクロス角εをなすように巻回されていてもよい。
【００９７】
（実施形態３）
図１８Ａは、本実施形態に係るステータの要部の断面模式図を、図１８Ｂは比較のためのステータの要部の断面模式図をそれぞれ示している。なお、説明の便宜上、図１８Ａ，１８Ｂにおいて、突起６０の図示を省略している。また、実施形態１と同様の箇所は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００９８】
図１８Ａに示す本実施形態の構成は、導線巻回部５２の径方向内側端部に、１層目の導線４１１のｋ巻き目（ｋは１層目の導線４１１の巻回数）が配置される予定の部分に所定の高さの段差５２ｆが設けられている点で図１８Ｂに示す実施形態１の構成と異なる。なお、段差５２ｆは導線巻回部５２の表面に連続して、つまり第１及び第２端面５２ａ，５２ｂと第１及び第２側面５２ｃ，５ｄのいずれにも設けられている。また、段差５２ｆには１層目の導線４１１が巻回されていない。
【００９９】
本実施形態によれば、コイル４０の内部を通過する磁束に起因して導線４１に渦電流が流れ、モータ１０００のエネルギーロスが生じるのを抑制できる。このことについてさらに説明する。
【０１００】
図１８Ｂに示すように、導線４１に電流が流れると、コイル４０の内部、つまり、分割ヨーク２１及びトゥース１０の内部を通るように磁束が発生し、トゥース１０の径方向内側端部では、磁束の一部が導線４１に漏れ出すことがある。この漏れ磁束がトゥース１０に近い側の導線４１、例えば、１層目の導線４１１に渦電流を発生させエネルギーロスが生じる原因となる。
【０１０１】
一方、本実施形態によれば、図１８Ａに示すように、漏れ磁束が通過する導線４１、つまり、１層目の導線４１１のうち径方向内側に位置するｋ巻き目に相当する部分に所定の高さの段差５２ｆを設けることで、当該部分に１層目の導線４１１が巻回されないようにする。このことにより、漏れ磁束が導線４１を通過するのを防止して、渦電流の発生、ひいてはモータ１０００のエネルギーロスが生じるのを抑制できる。
【０１０２】
なお、段差５２ｆは１層目の導線４１１の（ｋ−１）巻き目とｋ巻き目とに跨がって設けられていてもよい。また、２層目の導線４１２の１巻き目が巻回される予定の部分にまで延びて段差５２ｆが設けられていてもよい。段差５２ｆの高さと径方向の長さとは、導線４１に流れる渦電流の低減度合いとコイル４０の占積率の低下との兼ね合いに応じて、適宜変更されうる。
【０１０３】
なお、分割ヨーク２１に近い側での漏れ磁束の影響は小さいため、渦電流の発生を抑制するためには、導線４１を第１鍔部５１の内面５１ｂに当接するように導線巻回部５２に当接するのが好ましい。
【０１０４】
（実施形態４）
図１９Ａは、本実施形態に係るステータの要部の断面模式図を示し、図１９Ｂは比較のためのステータの要部の断面模式図をそれぞれ示している。なお、説明の便宜上、図１９Ａ，１９Ｂにおいて、突起６０の図示を省略している。また、実施形態１と同様の箇所は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【０１０５】
図１９Ｂに示す構成では、周方向で互いに隣り合うインシュレータ５０のうち、一方のインシュレータ５０に巻回された導線４１と、他方のインシュレータ５０に巻回された導線４１とで、その形状が対称となるようにそれぞれが巻回されている。
【０１０６】
一方、図１９Ａに示す本実施形態の構成では、周方向で互いに隣り合うインシュレータ５０のうち、一方のインシュレータ５０に巻回された導線４１と、他方のインシュレータ５０に巻回された導線４１とで、その形状が非対称となるようにそれぞれが巻回されている。
【０１０７】
各々の導線４１を図１９Ａに示す巻回形状とすることで、コイル４０の占積率を高めることができる。このことについてさらに説明する。
【０１０８】
通常、複数のインシュレータ５０に導線４１をそれぞれ巻回するにあたって、巻回工程を標準化し、また、ステータ１００の組立工程を簡素化するために、周方向に互いに隣り合うコイル４０において、互いに対向する面が対称となるように導線４１が巻回される。
【０１０９】
このように巻回された一組のコイル４０において、コイル４０同士の干渉を抑制するために、また，互いの絶縁距離を確保するために、周方向に互いに隣り合うコイル４０及びこれらが装着されるティース１０の間隔を所定値以上にあけて配置する必要がある。
【０１１０】
しかし、コイル４０のサイズや導線４１の巻回数によっては、当該間隔が大きくなりすぎてスロット３０内で導線４１に占有されない非有効空間が大きくなる場合があった。
【０１１１】
一方、本実施形態によれば、周方向に互いに隣り合うインシュレータ５０にそれぞれ巻回された導線４１の巻回形状を非対称とすることで、周方向に互いに隣り合うコイル４０の絶縁距離を確保しつつ、上記の非有効空間を低減して、コイル４０の占積率を高めることができる。
【０１１２】
なお、周方向に互いに隣り合うインシュレータ５０にそれぞれ巻回された導線４１において、それぞれの導線４１のｌ巻き目（ｌは整数で、１≦ｌ≦ｋ；ｋは１層目の導線の巻回数）の巻回形状を非対称とすることで、非有効空間の低減度合いをより高められるとともに、コイル４０の設計の自由度を向上できる。例えば、図１８Ａに示すように、紙面で左側に位置する導線４１の３巻き目及び４巻き目をそれぞれ７層としているのに対し、紙面で右側に位置する導線４１では３巻き目を６層、４巻き目を５層とすることで、非有効空間の低減度合いを高め、かつ２つのコイル４０間の絶縁距離も確保している。ただし、導線４１の巻回形状は特にこれに限定されず、コイル４０のサイズや導線４１の層数、巻回数等に応じて適宜変更されうる。
【０１１３】
（その他の実施形態）
実施形態１〜４において、インシュレータ５０に巻回された導線４１において、ｌ巻き目と（ｌ＋１）巻き目との間や（ｉ−１）層目やｉ層目との間、つまり周方向及び／または径方向で互いに隣り合う導線４１の間に、図２０に示すように、導線４１で発生した熱を外部に放散するための放熱材７０が充填されていてもよい。
【０１１４】
ステータ１００をこのように構成することで、ステータ１００の温度上昇が抑制され、モータ１０００の効率を向上できる。
【０１１５】
また、実施形態１において、導線４１のインシュレータ５０に巻回するにあたってワーク回転方式を用いるようにしたが、また、コイル７の巻回方法については特に限定されない。
【０１１６】
例えば、保持台２１００を固定して、保持台２１００の回りをノズル２２００が移動する、いわゆる導線回転方式で導線４１をインシュレータ５０に巻回させるようにしてもよい。この場合には、ヨーク２０は分割ヨーク２１を周方向で接続する構成でなくてもよく、電磁鋼板を円環状に打ち抜き加工し、かつ打ち抜き加工後の電磁鋼板を積層してヨーク２０を構成してもよい。また、ヨーク２０を円環状に形成した後に、複数のティース１０をそれぞれヨーク２０の内周に接続するようにしてもよい。
【０１１７】
また、インシュレータ５０は、トゥース１０の軸方向上下方向からそれぞれ装着される、いわゆる分割タイプのインシュレータであってもよいし、トゥース１０の全外周面を覆う一体構造であってもよい。
【０１１８】
また、実施形態１〜４におけるステータ１００において、コイル４０が１層巻きの導線４１で構成されていてもよい。この場合においても、複数のインシュレータ５０のそれぞれに、導線４１が整列巻きで巻回される。
【０１１９】
なお、導線４１の断面形状は、図６の（ａ），（ｂ）図に示すように四角形でもよいし、図６の（ｃ）図に示すように、四隅が面取りされた四角形でもよい。また、導線４１の断面形状は、図６に示す形状に特に限定されず、例えば、辺Ｘが辺Ｙよりも長くなるようにしてもよい。
【０１２０】
また、トゥース１０は、軸方向端部と軸方向中央部とで断面形状が異なっていてもよい。例えば、軸方向端部両端部、または上端部か下端部において、中央部よりも径方向と直交する方向の幅が狭くなるように、トゥース１０の断面形状が連続的または段階的に変化していてもよい。インシュレータ５０の導線巻回部５２の内周面は、トゥース１０の断面形状の変化に対応して変形されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明のステータは、コイルの占積率を高めることができるため、高い効率が要求されるモータに適用する上で特に有用である。
【符号の説明】
【０１２２】
１０      ティース（トゥース）
２０      ヨーク
２１      分割ヨーク
３０      スロット
４０      コイル
４１      導線
４ｉ      クロス部
５０      インシュレータ
５１      第１鍔部
５１ａ    導線案内溝
５１ｂ    第１鍔部５１の内面
５２      導線巻回部
５２ａ    第１端面
５２ｂ    第２端面
５２ｃ    第１側面
５２ｄ    第２側面
５２ｅ１〜５２ｅ４  コーナー部
５２ｆ    第１端面
５３      第２鍔部
６０〜６４  突起
６０ａ    第１面
６０ｂ    第２面
７０      放熱材
１００    ステータ
１１０    ステータコア
２００    ロータ
２１０    出力軸
２２０    磁石
４１１    １層目の導線
４１２    ２層目の導線
４１３    ３層目の導線
１０００  モータ
【図１】
2020121806.tif 000003
【図２】
2020121806.tif 000004
【図３】
2020121806.tif 000005
【図４】
2020121806.tif 000006
【図５】
2020121806.tif 000007
【図６】
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【図７】
2020121806.tif 000009
【図８】
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【図９】
2020121806.tif 000011
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
2020121806.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2020121806.tif 000018
【図１６】
2020121806.tif 000019
【図１７】
2020121806.tif 000020
【図１８Ａ】
2020121806.tif 000021
【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年3月22日(2021.3.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
本実施形態によれば、導線巻回部５２に設けられた複数の突起６０によって、導線４１がインシュレータ５０に整列巻きかつ多層巻きされている。このことにより、スロット３０内でのコイル４０の占積率を高めることができ、高効率のモータ１０００を実現できる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
さらに、図１４に示すように、図１３に示す構成に加えて、第１端面５２ａに、複数の突起６３が径方向に互いに間隔Ｚをあけて設けられていてもよい。具体的には、コーナー部５２ｅ４からコーナー部５２ｅ１にかけて直線的に延びるように突起６３が第１端面５２ａに設けられていてもよい。また、図１４に示す構成において、第１端面５２ａに設けられた複数の突起６３は、径方向と直交する方向に対してクロス角εで傾斜するように、かつ径方向に互いに間隔Ｚをあけてそれぞれ設けられている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
図１８Ａに示す本実施形態の構成は、導線巻回部５２の径方向内側端部に、１層目の導線４１１のｋ巻き目（ｋは１層目の導線４１１の巻回数）が配置される予定の部分に所定の高さの段差５２ｆが設けられている点で図１８Ｂに示す実施形態１の構成と異なる。なお、段差５２ｆは導線巻回部５２の表面に連続して、つまり第１及び第２端面５２ａ，５２ｂと第１及び第２側面５２ｃ，５２ｄのいずれにも設けられている。また、段差５２ｆには１層目の導線４１１が巻回されていない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２２】
１０      ティース（トゥース）
２０      ヨーク
２１      分割ヨーク
３０      スロット
４０      コイル
４１      導線
４ｉ      クロス部
５０      インシュレータ
５１      第１鍔部
５１ａ    導線案内溝
５１ｂ    第１鍔部５１の内面
５２      導線巻回部
５２ａ    第１端面
５２ｂ    第２端面
５２ｃ    第１側面
５２ｄ    第２側面
５２ｅ１〜５２ｅ４  コーナー部
５２ｆ    段差
５３      第２鍔部
６０〜６４  突起
６０ａ    第１面
６０ｂ    第２面
７０      放熱材
１００    ステータ
１１０    ステータコア
２００    ロータ
２１０    出力軸
２２０    磁石
４１１    １層目の導線
４１２    ２層目の導線
４１３    ３層目の導線
１０００  モータ
【国際調査報告】
2020121806.tif 000026
2020121806.tif 000027
2020121806.tif 000028
2020121806.tif 000029