(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアにＵ相、Ｖ相及びＷ相のコイル群を挿着して構成したステータを有する回転機において、
前記各相のコイル群は、連続して巻線された複数の巻線コイルを通電固着により成形された複数のコイル部によって形成され、
前記３相のコイル群のエンドコイル部において、前記各相のコイル群を形成する複数のコイル部の各々から巻始点及び巻終点として立ち上がる端末の位置を前記コイル群の相別に異ならしめることにより前記端末に繋がった渡り線が互に同一平面において交差せずに配置されることを特徴とする回転機。
【請求項２】
請求項１に記載の回転機において、前記ステータコアをティース部とコアバック部とからなる分割コアで構成したことを特徴とする回転機。
【請求項３】
請求項２に記載の回転機において、各相のコイル群をティース部に組み込んで構成したことを特徴とする回転機。
【請求項４】
ステータコアにＵ相、Ｖ相及びＷ相のコイル群を挿着して構成したステータを有する回転機において、
前記各相のコイル群は、連続した複数の巻線コイルを通電固着により成形された複数のコイル部によって形成され、
前記３相のコイル群のエンドコイル部において、前記各相のコイル群を形成する複数のコイル部の各々から巻始点及び巻終点として立ち上がる端末の位置を前記コイル群の相別に異ならしめることにより前記端末と結線される導体パターンが互に同一平面において交差せずに配置される結線板を備えたことを特徴とする回転機。
【請求項５】
複数のコイル部を渡り線で連続して連ねた連続巻線コイル群をＵ相、Ｖ相及びＷ相について、断面が平板状の芯金ブロックと該芯金ブロックから抜き差し可能でコイルをガイドする鍔ブロックと該鍔ブロック上に設けられた渡り線の軌道を案内する複数のガイドピンとを有する直列配置型の連続巻線用巻枠を用いて、順次、前記３つの相の間において互にコイル部間の渡り線の前記複数のガイドピンへの絡げる位置と絡げる方向及び前記芯金ブロックへの連続巻線の巻き付け順序を変えることにより巻始点及び巻終点として立ち上がる渡り線の位置を前記コイル群の相別に異ならしめて連続巻線して通電固着により形成して取り外す製造工程と、
該製造工程において順次成形して取り外されるＵ相、Ｖ相及びＷ相についての連続巻線コイル群を順次、各相の連続巻線コイル群毎に前記３相のコイル群のエンドコイル部において複数のコイル部の各々から巻始点及び巻終点として立ち上がる渡り線の位置を前記コイル群の相別に異ならしめて前記端末に繋がった渡り線が互に同一平面において交差せずに配置されるようにステータコアに組み込む組み込み工程とを有することを特徴とする回転機の製造方法。
【請求項６】
複数のコイル部を端末で連続して連ねた連続巻線コイル群をＵ相、Ｖ相及びＷ相について、断面が平板状の芯金ブロックと該芯金ブロックから抜き差し可能でコイルをガイドする鍔ブロックと該鍔ブロック上に設けられた端末の軌道を案内する複数のガイドピンとを有する直列配置型の連続巻線用巻枠を用いて、順次、前記３つの相の間において互にコイル部間の端末の前記複数のガイドピンへの絡げる位置と絡げる方向及び前記芯金ブロックへの連続巻線の巻き付け順序を変えることにより巻始点及び巻終点として立ち上がる端末の位置を前記コイル群の相別に異ならしめて連続巻線して通電固着により形成して取り外す製造工程と、
該製造工程において順次形成して取り外されるＵ相、Ｖ相及びＷ相についての連続巻線コイル群を順次、各相の連続巻線コイル群毎に前記端末におけるコイル部からの立ち上がり位置を前記３相のコイル群のエンドコイル部において異ならしめてステータコアに組み込み、前記エンドコイル部において前記組み込まれた各相のコイル群毎のコイル部の端末を導体パターンを形成した結線板で結線する組み込み工程とを有することを特徴とする回転機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種産業機器に使用されるモータ（回転型モータ、直進型モータ）及び発電機等の回転機、特に、大電流を流すことが必要な高出力の電気自動車、ハイブリット車等に使用されるステータ巻線端部に位置するコイルエンドの短縮が可能な集中巻線を利用して小型化を実現するモータ及び発電機等の回転機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、集中巻線を採用したモータ及び発電機等の回転機において、ステータ巻線の各相のコイルは、Ｙ結線、または、△結線等の形式で、各相毎にコイルを接続する必要がある。この集中巻線において、各コイルの端末処理を合理化する手段として、以下の方法が行われている。一つは、図１８に示した特開平１１−１８３３１号公報のように、各相毎に所定数連続巻線したコイルの渡り線をコア外周部に設けた絶縁体３１ａ、３１ｂの各相毎の溝３２ａ、３２ｂに沿って渡り線９を配置することで、各コイルの結線を不要にしている。また、別の方式では、図１９に示した特開平６−２３３４８３号公報のように、個々に独立して巻線したコイルの端末線３４を別途設けた配線基板３５に接続する方式で各コイルの結線を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者の場合、渡り線を、コア外周部の絶縁体の溝内に配置し、相間の絶縁を確保する必要があるため、コア外周部及びコア軸方向に、配線のためだけに大きな領域が必要となる。特に、電気自動車、ハイブリット車に代表される高出力モータにおいては、高効率化、小形軽量化が課題であり、高出力化仕様に応じ、コイルの導体面積を大きくしている。例えば、コイル１ターンあたりの導体断面積が４．０ｍｍ2〜４．５ｍｍ2程度を必要としている。したがって、外周部のみに集中して渡り線を配置する従来方式では、各相の太い渡り線を干渉しないように配置することが困難となり、コア外径が大きなモータ、または、軸方向に大きなモータとなる。一方、燃費向上の点から、車両全体の小形化、軽量化とともに、搭載するモータの小形化、軽量化が必要であるため、従来方法では、小形化に限界が生じている。さらに、渡り線をほぼ同じ円周上に配置するため、相間の絶縁を確保する絶縁材が必要となる。
【０００４】
また、後者の配線基板による結線の場合、各コイルを単体で巻線しているため、各コイル端末の皮膜剥離、基板との接続、接続部の絶縁という作業が各コイル毎に必要となり、結線の作業工数が増加する。さらに、高出力モータの場合、導体面積が大きいため、配線基板内の各相の導体を高密度にレイアウトすることが困難となり、軸方向に厚く、または、径方向に大きな配線基板となる。また、従来方式の配線基板のように、各相毎の薄い板を軸方向に積層する構成では、配線基板内の導体の放熱性が劣るという課題がある。
【０００５】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、ステータコア等の両端面部における渡り線部若しくは結線部（エンドコイル部）を小型化若しくは簡素化すると共に巻線占積率を向上させ、高出力化、高効率化、小形軽量化を図った回転機を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、ステータコア等の両端面部における渡り線部若しくは結線部（エンドコイル部）を小型化若しくは簡素化すると共に巻線占積率を向上させ、高出力化、高効率化、小形軽量化を図った回転機を製造できるようにした回転機の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ステータコアに複数相のコイル群を備えたステータを有する回転機において、各相のコイル群毎にコイル部の端末の立ち上がり位置を前記ステータコアの両端面部において異ならしめて各相のコイル群間においてコイル部同士を接続する位置を径方向に分散させることにより前記コイル部の端末が互いに交差しないように構成したことを特徴とする。
また、本発明は、ステータコアに複数相のコイル群を備えたステータを有する回転機において、前記各相のコイル群を複数のコイル部を渡り線で接続することによって構成し、前記各相のコイル群毎に前記渡り線におけるコイル部からの立ち上がり位置を前記ステータコアの両端面部において異ならしめて前記各相のコイル群間において前記渡り線が互いに交差しないように構成したことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、ステータコアに複数相のコイル群を備えたステータを有する回転機において、該各相のコイル群を複数のコイル部を渡り線で直列接続することによって構成し、前記各相のコイル群毎の前記渡り線を前記ステータコアの両端面部において互いに離間して配置して構成したことを特徴とする。
また、本発明は、前記回転機において、前記ステータコアをティース部とコアバック部とからなる分割コアで構成したことを特徴とする。また、本発明は、前記回転機において、各相のコイル群を分割コアのティース部に組み込んで構成したことを特徴とする。また、本発明は、前記回転機において、各相のコイル群を、複数の集中巻線コイルで形成したことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、前記回転機において、各相のコイル群を、連続した複数の巻線コイルで形成したことを特徴とする。
また、本発明は、前記回転機において、各相のコイル群を、加圧成形されて固着された複数のコイル部で形成したことを特徴とする。
また、本発明は、ステータコアに複数相のコイル群を備えたステータを有する回転機において、該各相のコイル群毎にコイル部の端末の立ち上がり位置を前記ステータコアの両端面部において異ならしめて構成し、前記ステータコアの両端面部において前記各相のコイル群毎のコイル部の端末と結線される導体パターンを形成した結線板を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、複数のコイル部を渡り線で連続して連ねた連続巻線コイル群を複数相について直列配置型の巻枠を用いて順次形成して取り外す製造工程と、該製造工程において順次形成して取り外される複数相についての連続巻線コイル群を順次、各相の連続巻線コイル群毎に前記渡り線におけるコイル部からの立ち上がり位置をステータコアの両端面部において異ならしめて前記各相のコイル群間において前記渡り線が互いに交差しないようにステータコアに組み込む組み込み工程とを有することを特徴とする回転機の製造方法である。
【００１０】
また、本発明は、複数のコイル部を端末で連続して連ねた連続巻線コイル群を複数相について直列配置型の巻枠を用いて順次形成して取り外す製造工程と、該製造工程において順次形成して取り外される複数相についての連続巻線コイル群を順次、各相の連続巻線コイル群毎に前記端末におけるコイル部からの立ち上がり位置をステータコアの両端面部において異ならしめてステータコアに組み込み、前記ステータコアの両端面部において前記組み込まれた各相のコイル群毎のコイル部の端末を導体パターンを形成した結線板で結線する組み込み工程とを有することを特徴とする回転機の製造方法である。
【００１１】
以上説明したように、前記構成によれば、各相のコイル群間の渡り線の干渉を防止することができ、渡り線及び結線部の小形化が可能となり、ステータ及びモータ等の回転機全体の小形化を図ることができる。
また、前記構成によれば、各相のコイル群は、複数のコイル部が渡り線でつながって連続巻線されて形成されるため、各コイル部を接続する作業が不要となる。また、その渡り線が、他相の渡り線と空間的に離間して配置した構成とするため、相間絶縁が簡略化でき、絶縁部材の低コスト化、工数低減を図ることができる。さらに、各渡り線が空間的に離間して配置しているため、渡り線部の放熱性を向上することができる。
【００１２】
また、前記構成によれば、加圧成形されて固着されたコイル部を有する各相のコイル群が、ティース部を分割したステータコアに組み込まれる構成となるので、巻線占積率を向上でき、高出力化、高効率、小形軽量化を図ることができる。また、各相のコイル群毎に渡り線の立ち上がり位置が異なるため、高占積率コイルを組み立てる際、渡り線が干渉することがなく、組立性を向上させることができる。
また、前記構成によれば、複数相のコイル群に亘って渡り線（端末）の結線を結線板で実行する場合、各相のコイル群毎に渡り線の立ち上がり位置が異なるため、一層の導体パターンを用いて結線することができ、結線板を小型化および簡素化することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る大電流を流すことが必要な高出力の電気自動車、ハイブリット車等に使用されるステータ巻線端部に位置するコイルエンドの短縮が可能な集中巻線を利用して小型化を実現するモータ及び発電機等の回転機の実施の形態について図面を用いて説明する。
まず、本発明に係る実施の形態を図１〜４を用いて説明する。図１は、本発明に係る回転型モータの一実施例を示すステータの平面図、図２は、本発明に係る直進型モータ（リニアモータ）の一実施例を示すステータ斜視図、図３は、図1に示す回転型モータ、特に磁石モータを示す概略構成図、図４は、図1に示すコイルの結線図の一実施例を示す説明図である。図３に示すように、モータ１は、ステータコア７に設けられた複数のスロット７ａ内に、コイル群８が所定の規則に従って配置されたステータ２と、そのステータ２内に回転自在に配置されたロータ３から構成されている。フレーム４は、内径側にステータ２を固定しており、また、ロータ３と固定されたシャフト５を軸受け６で支持している。
【００１４】
ステータコア７は、例えば厚さ０．３５ｍｍ、０．５ｍｍの薄い電磁鋼板を積層したものであり、かしめ、あるいは、溶接によって、固定している。また、図１に示した実施例においては、ステータコア７は、ティース部７ｂとコアバック部７ｃを分割して組み立てた（例えば、コアバック部７ｃの溝にティース部７ｂの突起を嵌合させてかしめ、或いは溶接によって組み立てる。）構成として、ティース部７ｂとコアバック部７ｃを別々に打抜き積層しており、ティース部７ｂを分割することで、コイル群８の組立性を向上している。図３に示した実施例では、ロータ３に、所定極数をもつ永久磁石１０が配置された磁石モータを示した。極数とスロット数は、例えば、８極９スロット、８極１２スロット、１０極１２スロット、１６極２４スロット等、様々な組み合わせの中からモータの要求性能に応じて設計される。図１では、３相１２スロットの集中巻線ステータの実施例を示している。この場合、１相４個のコイル群で構成され、例えば、４直列Ｙ結線の場合、図４（ａ）に示したように、各相４個のコイル部が連続して接続され、中性点Ｎで３相のコイル群を接続する結線構成となる。このとき、例えば、１相あたりの巻数を４０ターンと設計した場合、１コイル部あたりの巻数は、１０ターンとなる。ここで、図４（ｂ）のように、並列回路数を４個として１直列４並列の結線として、１コイル部あたりの巻数を４０ターンとすることも可能であるが、並列回路数を増やすと、各コイル抵抗のアンバランスの影響を受け易く、それに伴い結線回路内に循環電流が流れるため、効率が低下することが考えられる。また、コイルの端末を処理する本数が増えるため、作業工数が増える要因ともなる。したがって、本発明は、少なくとも２個以上（複数）のコイル部を連続して接続したコイル結線とする。また、本発明は、ステータのコイル同士を接続する渡り線に関するものであり、その他のロータ構造、また、他の形式のモータ、発電機でも同様の効果がある。
【００１５】
図１に示したステータ２は、３相１２スロットの構成で示しており、１つの相のコイル群が９０度ピッチ毎に配置した実施例である。したがって、３相のコイル群をＵコイル群８ａ、Ｖコイル群８ｂ、Ｗコイル群８ｃとすると、３０度毎にＵ、Ｖ、Ｗのコイル群が配置されている。図４（ａ）に示したように、４直列Ｙ結線のとき、１相毎にコイル部が連続して巻線された構成となる。
【００１６】
ここで、本発明は、図１、および図２に示したように、ステータコア７の両端面部（エンドコイル部）において、Ｕコイル群８ａの渡り線９ａを外径側に、Ｗコイル群８ｃの渡り線９ｃを内径側に、Ｖコイル群８ｂの渡り線９ｂをほぼコイル中央に配置している。このように、各コイル群８ａ、８ｂ、８ｃの渡り線９ａ、９ｂ、９ｃの立ち上がり位置をステータコアの端面において各相毎に変えて、また、半径方向に分散した形状とすることで、渡り線９ａ〜９ｃ同士の干渉（交差）を防止することができ、組立性を向上している。また、相毎の渡り線９ａ〜９ｃが、ステータコアの端面において半径方向に離間して配置されているため、相間絶縁を廃止、または簡略化することが可能となる。また、本実施例において、１２スロットのコアで、各相のコイル部が周方向を順に配置する構成について説明したが、このコイル配置に限らず、例えば、図１１および図１２に示すように同じ相の２つのコイル部が隣り合い、その隣に別の相が配置される巻線仕様でも同様の効果が得られる。
【００１７】
次に、以上説明したように、本発明に係る各相毎に、渡り線の立ち上がりを変える手段の一実施例について図５、および図６を用いて説明する。図５には、各相の巻線順序を示した。図面下側が、ステータコア内径側、上側がステータコア外径側を示す。この実施例では、１コイル部１０ターンでコイル部内の線の配置が２層になる巻線を示した。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、巻き付け方向（例えば左巻き）を同じに形成したＵコイル群８ａ、Ｖコイル群８ｂ、Ｗコイル群８ｃを示す。また、図中の丸数字は、巻線順序を示す番号である。Ｕコイル群８ａは、巻始点Ｐｓと、巻終点Ｐｅを外径側としており、Ｗコイル群８ｃは、Ｕコイル群８ａと反対に、巻始点Ｐｓと、巻終点Ｐｅを内径側としている。また、Ｖコイル群８ｂは、巻始点Ｐｓを外径側、巻終点Ｐｅを内径側としている。このように、スロット内に位置する線の配置を制御して整列巻線するために、例えば１層目の巻線後、２層目の巻線を開始する前に、線の軌道を変える必要がある。そこで、図６（ａ）、および図６（ｂ）に示したように、１層目の端部を押さえるとともに、次の巻線位置への線軌道のガイドをするガイドブロック２０を、図示しないアクチュエータによって線上部に当てることで、選択的に線の軌道を変えて所定の位置まで線を飛ばして巻線することができる。なお、２５は、巻枠における芯金ブロック、２６は、巻枠におけるツバブロックを示す。特に、１．２ｍｍ以上の太線の場合は、巻線張力が大きく、巻線機のトラバースの制御のみでは、困難であるため、上記ガイドブロック２０等による主の巻線とは別に駆動する機構によって、巻線軌道の制御が必要である。
【００１８】
次に、本発明に係るティース部を分割したステータコア、および、高占積率化を図る巻線方法についての実施例を図７、および図８を用いて説明する。図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）には、ティース部７ｂとコアバック部７ｃに分割したステータコア（分割コア）の実施例を示した。図７（ａ）は、ティース部とコアバック部の打抜きレイアウト、図７（ｂ）は、積層されたティース部７ｂ、コアバックブロック７ｄ、図７（ｃ）は、分割コアの組み立て方法を示す。ティース部７ｂは、各ティース毎分割されており、所定の積厚分、型内で打抜き積層される。また、コアバック部７ｃは、円周方向で６分割されたコアバックブロック７ｄを組み立てた構造としている。即ち、所定枚数毎、型内で打抜き積層後、コアバックブロック７ｄをレンガ状に組み立てることにより、円環状にコアバック部７ｃが組み立てられる。この分割方法により、コアの材料利用率が向上でき、一体で打抜く方法に比べて、材料費を４０〜６０％低減することができる。また、ティース部７ｂを分割した構成にすることにより、図７（ｃ）に示したように、コア外部で整列巻線したコイルをティース部７ｂに組み立てることができるため、巻線占積率を向上することができ、モータの高効率、小形軽量化を図ることができる。
【００１９】
この巻線方法を、図８に示す。連続巻線用巻枠２４は、直列配置型であり、断面が平板状の芯金ブロック２５と、コイルをガイドするツバブロック２６と、ツバブロック２６上に渡り線９の軌道を案内するガイドピン２７からなり、これらを位置決めして、組み立てた構成である。図１０（ｂ）に示すように、芯金ブロック２５の根本部分３０と先端部分３１とは、夫々回転自在に支持される。さらに、芯金ブロック２５の根本部分に設けられた回転軸３２は、図示されていない回転駆動源に回転連結されて構成される。さらに、ツバブロック２６は、図８および図１０に示すように、芯金ブロック２５に対して抜き差し可能にＵ字形状に形成される。
【００２０】
まず、巻線する前に、予め、スロット絶縁部材１２を芯金ブロック２５にセットしておく。この絶縁部材１２は、後工程での断面加圧成形、コイル固着を考慮して選択する必要があり、例えば、アラミド紙、エンジニアリングプラスチック系材料、液晶ポリマー等の材料を用いて、その巻枠２５に合わせた形状に製作したボビン形状として使用すると良い。また、耐熱性の樹脂で成形したボビンでも良い。さらに、後工程の断面成形工程において、絶縁材の絶縁特性の設計余裕度を大きくするため、絶縁材の引っ張り強度７ｋｇ／ｍｍ2以上のものを選択すると、更に良い。また、モータの効率低下の原因である銅損（コイルの抵抗と電流から生じるジュール熱損）を減少するため、コイル群８ａ〜８ｃは、最小の周長で巻線すべきであり、それを実現するためにも、芯金ブロック２５のコア軸方向寸法Ｌｍを、ステータ積み厚Ｌに巻線の最小曲げ半径を考慮し、組立のクリアランスを加えた最小値とすると良い。
【００２１】
更に、巻線する前に、Ｕ字形状のツバブロック２６の開放端を芯金ブロック２５に差し込み、ツバブロック２６および芯金ブロック２５に穿設されたピン差し込み穴に、側方からピンを植設した部材２６ａを挿入することにより、ツバブロック２６を芯金ブロック２５に固定する。
【００２２】
次に、巻線動作の概略を説明する。まず、巻始点Ｐｓをツバブロック２６上に配置したガイドピン２７にからげて固定後、図８に矢印で示すように、回転駆動源による巻枠２４の回転動作と電線を供給するノズルの巻枠の軸心方向への走行とによって、ツバブロック２６の間に１コイル部毎、所定巻数の巻線を行う。その巻線途中において、図５、および図６で説明したように、所定数巻線後、ガイドブロック２０を線に押し当てることで、次に巻線する線の位置を制御し、コイル部の巻終点Ｐｅを所定の位置に配置する。１コイル部の巻線が終わると隣のツバブロック２６上のガイドピン２７に線をからげて、連続的に巻線を行う。
【００２３】
図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示したように、コイル部間の渡り線をからげる位置とからげる方向を変えること、及び連続巻線する順序を変えることで、コイル群８ａ〜８ｃの巻始点Ｐｓ、巻終点Ｐｅの位置を図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）で説明した位置に維持することができる。図９（ａ）は、巻始点Ｐｓと巻終点Ｐｅを外径側としたＵコイル群８ａをについての巻線方法を、図９（ｂ）は、巻始点Ｐｓを外径側、巻終点Ｐｅを内径側としたＶコイル群８ｂの巻線方法を、図９（ｃ）は、巻始点Ｐｓと巻終点Ｐｅを内径側としたＷコイル群８ｃの巻線方法を示した。図９（ａ）、および（ｂ）は、巻き付け順序としては、矢印で示すように、上側から下側に巻き付けていき、図９（ｃ）は、巻き付け順序としては、矢印で示すように、下側から上側に巻き付けていくことになる。
【００２４】
次に、巻線占積率の向上を図るために行う成形固着工程について図１０を用いて説明する。図１０（ａ）は、コイル断面成形の方法を示す斜視図、図１０（ｂ）は、連続巻に対応した断面成形方法を示す。図８、および図９に示す巻線方法で連続巻線したコイルの両側面に加圧ブロック２８をセットし、両側から加圧することにより、コイル断面をツバブロック２６と加圧ブロック２８に沿った断面に成形することができる。加圧ユニット２９は、コイルに対応して配設された加圧ブロック２８を取り付け、一括加圧成形できるように構成される。このとき、巻枠を成形型として兼用して使用しているため、前工程での整列巻線状態を維持している。さらに、図６で説明したように、コイルエンド部分で線の交差を行っているので、成形部分において、線が交差することは、ほとんど無く、線材の絶縁性は、劣化しない。また、加圧ブロック２７のコイル接触面の傾斜角度は、所定のスロット数に対応した角度としている。また、成形後のスプリングバックを考慮した加圧量となる型構成としている。加工圧力は、例えば、コイルの構成する導体を銅として、絶縁皮膜をポリアミドイミド、絶縁１種の厚さで構成した導体径２．０〜２．６の線材を用いる場合は、絶縁特性を劣化させないために、加工圧力を、３５ｋｇ／ｍｍ2以下に設定すると良い。
【００２５】
この断面成形によって、各相のコイル群毎に、一連のコイル部の断面を加圧した状態のまま、一連のコイル部を固着する。このとき、絶縁材を一緒に固着しても良い。方法としては、線材を最外層に融着層を持つ自己融着線として、巻線端部からの通電、または、ヒータ等により、加熱することで、融着層を溶かしてコイル部内の線同士を固着する。このように、整列巻線を維持した状態で、断面成形および線同士の固着を行っているため、整列性が崩れることなく高占積率化を実現でき、さらに、渡り線９の立ち上がり位置Ｐｓ、Ｐｅを所定の位置に固定することができる。
【００２６】
以上説明したように、各相毎に、立ち上がり位置Ｐｓ、Ｐｅを所定の位置に固定した渡り線９で連なった連続巻線コイル８が出来上がった段階で、ピンを植設した部材２６ａを、ツバブロック２６および芯金ブロック２５に穿設されたピン差し込み穴から抜くことによって、ツバブロック２６を芯金ブロック２５から抜くことが可能となる。そして、ツバブロック２６を芯金ブロック２５から抜くと、ガイドピン２７から外された渡り線９を有する連続巻線コイル８が芯金ブロック２５に残ることになる。そこで、芯金ブロック２５を抜くことによって、各相毎に、渡り線９を有する連続巻線コイル８が完成することになる。
この完成した各相毎の連続巻線コイルを、図７で説明したティース部７ｂに挿入組立した後、コアバック部７ｃに組み立てることで、巻線占積率の高いステータを完成することができる。このティース部７ｂに加圧成形した各相毎のコイル群（連続巻線コイル）を組み立てるとき、連続したコイルの渡り線の位置が各相のコイル群毎に異なるため、渡り線同士が干渉（交差）することがない。
【００２７】
本実施例において、丸線を整列巻線後、スロット内の断面成形を行う方式を説明したが、軸方向の短縮を図るために、図１０（ｂ）に示す状態において、コイルエンド側の成形を行ってもよい。また、丸線の巻線に限らず、巻線前に成形した略平角状の線材、或いは市販の平角線を利用することで、巻線占積率の向上を図っても良い。また、本実施例において、ティース部を分割した分割コアについて、組立方法を説明したが、一体コアにおいて各相毎巻線順序を変えることで、各相の渡り線が離間する位置に巻線しても良い。これにより、連続巻線した渡り線部の絶縁処理作業の削減、絶縁部材の材料費の低減ができる。
次に、相毎の渡り線９の干渉を防止した３相４８スロットのステータの実施例について、図１１〜図１３を用いて説明する。
図１１は、隣接した２つのコイル部について図１３（ａ）に示すもの▲１▼と図１３（ｂ）に示すもの▲２▼とを４５度間隔で交互に８組配置したＵ連続巻線コイル（Ｕコイル群）８’ａと、隣接した２つのコイル部について図１３（ａ）に示すもの▲１▼と図１３（ｃ）に示すもの▲３▼とを４５度間隔で交互に８組配置したＶ連続巻線コイル（Ｖコイル群）８’ｂと、隣接した２つのコイル部について図１３（ｃ）に示すもの▲３▼と図１３（ｄ）に示すもの▲４▼とを４５度間隔で交互に８組配置したＷ連続巻線コイル（Ｗコイル群）８’ｃとを、ステータに組み込んで構成される実施例を示すものである。
【００２８】
図１３（ａ）に示すもの▲１▼は、外径側を巻始点Ｐｓ１にして内径側を巻終点Ｐｅ１とする右巻きコイル部８０ａと、内径側を巻始点Ｐｓ２にして外径側を巻終点Ｐｅ２とする左巻きコイル部８０ｂとを内径側の渡り線８１ａで連続して形成される。なお、コイル部８０ａとコイル部８０ｂとは、巻き方向が矢印で示す如く、異なっている。図１３（ｂ）に示すもの▲２▼は、外径側を巻始点Ｐｓ１にして内径側を巻終点Ｐｅ１とする左巻きコイル部８０ｃと、内径側を巻始点Ｐｓ２にして外径側を巻終点Ｐｅ２とする右巻きコイル部８０ｄとを内径側の渡り線８１ｂで連続して形成される。なお、コイル部８０ｃとコイル部８０ｄとは、巻き方向が矢印で示す如く、異なっている。図１３（ｃ）に示すもの▲３▼は、内径側を巻始点Ｐｓ１にして外径側を巻終点Ｐｅ１とする左巻きコイル部８０ｅと、外径側を巻始点Ｐｓ２にして内径側を巻終点Ｐｅ２とする右巻きコイル部８０ｆとを外径側の渡り線８１ｃで連続して形成される。なお、コイル部８０ｅとコイル部８０ｆとは、巻き方向が矢印で示す如く、異なっている。図１３（ｄ）に示すもの▲４▼は、内径側を巻始点Ｐｓ１にして外径側を巻終点Ｐｅ１とする右巻きコイル部８０ｇと、外径側を巻始点Ｐｓ２にして内径側を巻終点Ｐｅ２とする左巻きコイル部８０ｈを外径側の渡り線８１ｄで連続して形成される。なお、コイル部８０ｇとコイル部８０ｈとは、巻き方向が矢印で示す如く、異なっている。
【００２９】
以上説明したステータに組み込まれたＵ連続巻線コイル（Ｕコイル群）８’ａにおける外径側に配置された渡り線９’ａと、Ｗ連続巻線コイル（Ｗコイル群）８’ｃにおける内径側に配置した渡り線９’ｃとを渡り線の長さを短くして干渉することなく配置することができ、さらにＶ連続巻線コイル（Ｖコイル群）９’ｂにおける渡り線９’ｂは、外径側と内径側との中間部において傾斜して配置される関係で、Ｗ連続巻線コイル８’ｃにおける内径側に配置された渡り線９’ｃを少し内側に押し込むことによって渡り線の長さを短くして干渉するのを防止することができる。なお、ＮＵ，ＮＷ，ＮＶは、共通して結線され、図４に示す結線のコイルを有するステータを構成することができる。
【００３０】
図１２は、隣接した２つのコイル部について図１３（ａ）に示すもの▲１▼と図１３（ｂ）に示すもの▲２▼とを４５度間隔で交互に８組配置したＵ連続巻線コイル（Ｕコイル群）８’ａと、隣接した２つのコイル部について図１３（ａ）に示すもの▲１▼と図１３（ｂ）に示すもの▲２▼とを４５度間隔で交互に８組配置したＶ連続巻線コイル（Ｖコイル群）８”ｂと、隣接した２つのコイル部について図１３（ｃ）に示すもの▲３▼と図１３（ｄ）に示すもの▲４▼とを４５度間隔で交互に８組配置したＷ連続巻線コイル（Ｗコイル群）８’ｃとを、ステータに組み込んで構成される実施例を示すものである。
【００３１】
図１１と相違する点は、Ｖ連続巻線コイル８”ｂにおいて渡り線９”ｂを外径側で接続したことにある。このようにＶ連続巻線コイル８”ｂにおける渡り線９ｂを外径側で接続することにより、Ｕ連続巻線コイル８’ａの外径側に配置される渡り線９’ａを少し外径側に押し出すことによって、渡り線を短くして干渉するのを防止することができる。特に、図１２に示す実施例の場合、図１１に示す実施例に比べて、 Ｕ連続巻線コイル８’ａの外径側に配置される渡り線９’ａを少し外径側に押し出すことが容易であるため、渡り線の干渉を容易に実現することができる。なお、ＮＵ，ＮＷ，ＮＶは、共通して結線され、図４に示す結線のコイルを有するステータを構成することができる。
【００３２】
図１６には、隣接する２つのコイル部について図１３（ａ）に示す形態のもの▲１▼を４５度の間隔で順次配列したＵ連続巻線コイル、Ｖ連続巻線コイル、およびＷ連続巻線コイルをステータに挿着した比較例を示す。
図１７には、隣接する２つのコイル部について図１３（ａ）に示す形態のもの▲１▼と図１３（ｂ）に示す形態のもの▲２▼を４５度の間隔で交互に配列したＵ連続巻線コイル、Ｖ連続巻線コイル、およびＷ連続巻線コイルをステータに挿着した比較例を示す。
このように、図１６および図１７に示す比較例の場合は、 Ｕ連続巻線コイルの渡り線と、Ｖ連続巻線コイルの渡り線と、Ｗ連続巻線コイルの渡り線とが交差してしまうことが明らかである。
【００３３】
しかしながら、図１１および図１２に示す本発明の実施例では、 Ｕ連続巻線コイルの渡り線と、Ｖ連続巻線コイルの渡り線と、Ｗ連続巻線コイルの渡り線との干渉を渡り線の長さを短くして防止することが可能となる。
【００３４】
次に、ステータに挿着された（組み込まれた）Ｕ巻線コイル８’ａ、Ｖ巻線コイル８’ｂ、８”ｂ、およびＷ巻線コイル８’ｃの渡り線を一枚の結線板９０を用いて結線する実施例について、図１４を用いて説明する。
図１４には、図１２に示すＵ巻線コイル８’ａ、Ｖ巻線コイル８”ｂ、およびＷ巻線コイル８’ｃが組み込まれたステータにおいてステータコア７の両端面部の各々に設けられる一枚の簡素化された結線板９０を示す。図１１および図１２に示すように、 Ｕ巻線コイル８’ａ、Ｖ巻線コイル８’ｂ、８”ｂ、およびＷ巻線コイル８’ｃを形成することにより、夫々のコイルの渡り線は干渉しないので、図１４に示すような簡素化された１層の配線パターン（導体パターン）を形成した一枚の結線板６０を用いて各相のコイル群毎のコイル部間を結線することが可能となる。結線板９０としては、絶縁樹脂基板或いはセラミック基板９１上に各コイル間を接続する１層の導体パターン９２を形成し、例えば基板９１に穿設されたスルーホールを通して各導体パターン９２と各コイルの電線とをはんだ付けや溶融接合やかしめ等で接続する。そして、必要に応じて、基板９１上に形成された接続部も含めて導体パターンを絶縁物で被覆する。
【００３５】
なお、図１１に示す実施例に対応する結線板９０の場合、渡り線９’ｃに対応するように基板９１上に形成する導体パターンを、ロータに接触しない範囲内でコイルの内径端より多少内径側に張り出す必要がある。
また、以上内転型モータのステータ巻線について説明した本発明に係る渡り線部において干渉を防止したＵ連続巻線コイル、Ｖ連続巻線コイル、およびＷ連続巻線コイルを図１５に示すように、外転型モータのステータ巻線として構成することも可能である。
【００３６】
以上説明した本発明に係る実施の形態によれば、ステータコアに少なくとも２相以上のコイル群を備えたステータで構成したモータにおいて、コイル部の端末の立ち上がり位置を各相のコイル群毎に変えることで、各相のコイル群毎にコイル部同士を接続する位置が径方向に分散され、各相の渡り線の干渉（交差）を防止でき、これにより、渡り線及び結線部の小形化が可能となり、ステータ及びモータ全体の小形化を図ることができる。また、その渡り線が、他相の渡り線と空間的に離間して配置した構成とするため、相間絶縁が簡略化でき、絶縁部材の低コスト化、工数低減を図ることができる。さらに、各渡り線が空間的に離間して配置しているため、渡り線部の放熱性を向上することができる。
【００３７】
また、本発明に係る実施の形態によれば、各相のコイル群毎に、特にステータコアに巻線されるコイル部のスロット内に位置する部分を成形し、そのコイル部を、ティース部を分割したステータコアに組み込んだ構成とすることで、巻線占積率を向上でき、高出力化、高効率、小形軽量化を図ることができる。また、各相毎に渡り線の立ち上がり位置が異なるため、高占積率コイルを組み立てる際、渡り線が干渉することがなく、組立性が向上する。
【００３８】
以上、主に回転型モータについて、説明したが、これに限らず、図２に示したように、直線型モータ（リニアモータ）に適用しても同様の効果が得られる。また、発電機についても同様である。また、モータ及び発電機は、セット製品のキーパーツであるため、本発明を用いたセット製品の高効率、小形軽量化、低価格化が実現できる。また、特に、高出力モータの搭載スペースが小さく、導体断面積が大きなコイルを用いたステータ巻線が必要となる電気自動車、ハイブリット車等において、効果が大きい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、ステータコア等の両端面部における渡り線部若しくは結線部（エンドコイル部）を小型化若しくは簡素化することによって、巻線占積率を向上させ、高出力化、高効率化、小形軽量化を図った回転機を実現することができる効果を奏する。特に、高出力モータの搭載スペースが小さく、導体断面積（４．０ｍｍ2〜４．５ｍｍ2程度）が大きなコイルを用いたステータ巻線が必要となる電気自動車、ハイブリット車等において、効果を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る回転型モータの一実施例を示すステータの平面図である。
【図２】本発明に係る直進型モータ（リニアモータ）の一実施例を示すステータの斜視図である。
【図３】図１に示す回転型モータの概略構成図である。
【図４】図１に示すコイルの結線図の一実施例を示す説明図である。
【図５】本発明に係る各相についての巻線順序を示す説明図である。
【図６】本発明に係る巻線順序を変える方法を示す説明図である。
【図７】本発明に係る分割コアの説明図である。
【図８】本発明に係る各相のコイル群（連続巻線コイル）についての連続巻線方法を示す説明図である。
【図９】本発明に係る各相のコイル群についての巻線順序を変えた連続巻線を示す説明図である。
【図１０】一連のコイル部の圧力成形固着方法を示す説明図である。
【図１１】本発明に係る回転型モータにおける３相４８スロットのステータの第１の実施例を示す平面図である。
【図１２】本発明に係る回転型モータにおける３相４８スロットのステータの第２の実施例を示す平面図である。
【図１３】図１１および図１２に示す実施例に用いられる隣接した２つのコイル部についての４つの種類の巻線方法を説明する図である。
【図１４】本発明に係る図１２に実施例に対応させた結線板の一実施例を示す図である。
【図１５】本発明に係る外転型モータの一実施例を示すステータの平面図である。
【図１６】本発明に係る回転型モータにおける３相４８スロットのステータの第１の比較例を示す平面図である。
【図１７】本発明に係る回転型モータにおける３相４８スロットのステータの第１の比較例を示す平面図である。
【図１８】従来のステータ構造を示す図である。
【図１９】従来の他のステータ構造を示す図である。
【符号の説明】
１…モータ、２…ステータ、３…ロータ、４…フレーム、５…シャフト、６…軸受け、７…ステータコア、７ａ…スロット、７ｂ…ティース部、７ｃ…コアバック部、７ｄ…コアバックブロック、８…コイル群、８ａ、８’ａ…Ｕコイル群（Ｕ連続巻線コイル）、８ｂ、８’ｂ、８”ｂ…Ｖコイル群（Ｖ連続巻線コイル）、８ｃ、８’ｃ…Ｗコイル群（Ｗ連続巻線コイル）、９ａ、９ｂ、９ｃ、９’ａ、９’ｂ、９’ｃ、９”ｂ…渡り線、１０…永久磁石、１２…絶縁部材、２０…ガイドブロック、２４…直列配置型の巻枠（連続巻線用巻枠）、２５…芯金ブロック、２６…ツバブロック、２７…ガイドピン、２８…加圧ブロック、２９…加圧ユニット、８０ａ〜８０ｈ…コイル部、８１ａ〜８１ｄ…渡り線。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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