ステータ
【課題】励磁コイルが集中巻きされる複数の磁極のティースを周方向に配設したステータにおいて、モータの小型、軽量化およびコストダウンに寄与する従来にない画期的な励磁コイル構造を提供する。
【解決手段】ステータ２の励磁コイル８ｕ〜８ｗを平角線コイル１３ａにより形成し、その際、平角線コイル１３ａは、平角線１３を、幅の広い面がステータ２の各ティース５１、６２の周面に対向する向きで、段毎に巻き方向を外周側から内周側、内周側から外周側に交互に変えて外周側から巻き始めて外周側で巻き終わるように巻回して形成するとともに、少なくとも一部ずつを同じ平角線１３のカセットコイル８１により形成する。
【解決手段】ステータ２の励磁コイル８ｕ〜８ｗを平角線コイル１３ａにより形成し、その際、平角線コイル１３ａは、平角線１３を、幅の広い面がステータ２の各ティース５１、６２の周面に対向する向きで、段毎に巻き方向を外周側から内周側、内周側から外周側に交互に変えて外周側から巻き始めて外周側で巻き終わるように巻回して形成するとともに、少なくとも一部ずつを同じ平角線１３のカセットコイル８１により形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、励磁コイルが集中巻きされる複数の磁極のティースを周方向に配設したステータに関し、詳しくは、従来にない画期的な励磁コイルの構造の提供に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アキシャルギャップ、ラジアルギャップのいずれのモータも、励磁コイルが集中巻きされる複数の磁極のティースを周方向に配設したステータを備える。
【０００３】
図１１は３相駆動のアキシャルギャップモータにおけるステータの励磁コイルの結線構造を示し、ステータ１００のコア１１０は、モータケース１１１内において、中心部にモータ軸（図示せず）が遊挿される円環状であり、３相Ｕ、Ｖ、Ｗの励磁コイルとして、それぞれ４個のＵ相コイルＵ１〜Ｕ４、Ｖ相コイルＶ１〜Ｖ４、Ｗ相コイルＷ１〜Ｗ４を備える。各コイルＵ１〜Ｗ４は、コア１１０に周方向に略等間隔に設けられた各磁極のティース１１２にインシュレータ（図示せず）を介して集中巻きされ、外周側、内周側のコイル巻線（ワイヤ）１１３ｕ、１１３ｖ、１１３ｗをバスリングとして、直列或いは並列に結線され、さらに、コア１１０の外周側に位置する各結線部１４ｕ、１４ｖ、１４ｗに引き出される。なお、中性線１１５は、外周側に配置されている（例えば、特許文献１（段落［０００７］、［０００８］、図１等）参照）。
【０００４】
また、アキシャルギャップモータにおけるステータの励磁コイルの他の結線構造として、断面円形の同じ丸線を集中巻きして同相の磁極の各励磁コイルを連続的に形成することも提案されている（例えば、特許文献２（段落［００４０］−［００９３］、図１、図２等）参照）。
【０００５】
さらに、アキシャルギャップモータにおけるステータの励磁コイルのさらに他の結線構造として、上下に重ねて形成した平角コイルの一層目と二層目を電気的に接続することによりコイルを形成することも提案されている（例えば、特許文献３（段落［００１４］、図１等）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３４５６５５号公報
【特許文献２】特開２００６−２３０１７９号公報
【特許文献３】特開平９−１６８２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載のステータの場合、励磁コイルを接続するために外周側および内周側にバスリングが必要でモータの体格、重量が大きくなり、モータのコストアップも招く。また、バスリングと各励磁コイルを接続するので結線個所が多く、生産性が低い。
【０００８】
特許文献２に記載のステータの場合、前記のバスリングは使用しないが、各励磁コイルを、各相毎に連続した１本の巻線により、コイル間の渡り線とともにダミーメンバーに巻きつけその長さを確保して製作するので、その製造方法上、平角線は使えず、丸線のコイルしか使用できない。そのため、コイルの占積率は、丸線間の隙間により平角線ほどには高くできず、その分モータの体格は大きくなる。
【０００９】
特許文献３に記載のステータの場合、上側の平角コイルと下側の平角コイルの結線が必要であり、コイルの内周側を半田づけする等しなければならず、生産性が低いという問題がある。
【００１０】
そして、ラジアルギャップモータにおけるステータの励磁コイルについても、上記と同様の各問題がある。
【００１１】
本発明は、励磁コイルが集中巻きされる複数の磁極のティースを周方向に配設したステータにおいて、モータの小型、軽量化およびコストダウンに寄与する従来にない画期的な励磁コイル構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記した目的を達成するために、本発明のステータは、励磁コイルが集中巻きされる複数の磁極のティースを周方向に配設したステータにおいて、前記励磁コイルは平角線コイルにより形成され、前記平角線コイルは、平角線を、幅の広い面が前記各ティースの周面に対向する向きで、段毎に巻き方向を外周側から内周側、内周側から外周側に交互に変えて外周側から巻き始めて外周側で巻き終わるように巻回した構造であり、かつ、前記各磁極の前記励磁コイルとしての前記平角線コイルは、少なくとも一部ずつが同じ平角線で連続して形成されたものであることを特徴としている（請求項１）。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る本発明のステータの場合、ステータの各磁極の励磁コイルは、平角線を、幅の広い面が各ティースの周面に対向する向き（エッジワイズを横向きとすれば、それを引き起こした巻き易い縦向き）で、１段目は巻き方向を外周側から内周側、２段目は巻き方向を反対の内周側から外周側、…に、段毎に巻き方向を交互に変え、外周側から巻き始めて外周側で巻き終わるように巻回したコイル体で形成される。しかも、例えば同じ相の磁極の励磁コイルのコイル体は、同じ１本の平角線により、前記のようにして外周側から巻き始めて外周側で巻き終わることをくり返して連続的に形成される。
【００１４】
この場合、丸線でなく平角線を用いるとともに、その平角線をいわゆるアルファ巻きで集中巻きして各励磁コイルが形成されるので、平角線が隙間なく巻き重ねられることにより、ステータのスロット断面積に対する励磁コイルの占積率が高くなる。また、平角線のアルファ巻きのコイル体は、曲げ容易方向に折り曲げて励磁コイルを構成するので、丸線のコイル体のように内周側および外周側に膨らまず、とくにステータの内周側とモータ軸との空間を狭くしてモータの体格を小さくできる。
【００１５】
さらに、平角線の巻き始めと巻き終りがいずれもコイル体の外周側の位置になるので、巻き終わった平角線をステータの内周側から外周側に引き回す必要がなく、そのため、モータ軸方向の平角線の引き回しが不要で、モータの体格が大きくなることがない。具体的には、平角線を内周側から外周側に引き回すのであれば、ステータの磁極高さ、またはステータとロータとのギャップ（隙間）をその平角線の厚み分大きい目に確保する必要があり、また、ステータの外周側にも平角線の厚み分の隙間を確保する必要があるが、本発明の場合は平角線をステータの内周側から外周側に引き回す必要がないので、その分モータ軸方向にも径方向にもモータの体格が小さくなる。
【００１６】
その上、平角線をアルファ巻きするので、励磁コイルのコーナー部分や渡り線等の折り曲げが容易で厚みも厚くならず、励磁コイル等の形成が容易で、しかも、モータが一層小型、軽量になる。
【００１７】
また、同じ相の全部または一部の磁極の励磁コイルが、同じ平角線のコイル体で継ぎ目なく連続的に形成されるので、バスリングは不要になり、その分、モータは小型、軽量になるとともに、コストダウンを図ることができる。
【００１８】
したがって、モータの小型、軽量化およびコストダウンに寄与する従来にない画期的な励磁コイルの構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態の３相駆動のアキシャルギャップモータの一部を省略した分解斜視図である。
【図２】は図１のステータの一部の励磁コイルを形成するカセットコイルの斜視図である。
【図３】図２のカセットコイルの平面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は図３のＢ−Ｂ線、Ａ−Ａ線の位置それぞれの巻回状態を説明する断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は１相の一部の励磁コイルを組み付けた状態の図１のステータの正面図、そのＣ−Ｃ線の断面図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は２相の一部の励磁コイルを組み付けた状態の図１のステータの正面図、そのＤ−Ｄ線の断面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は３相の一部の励磁コイルを組み付けた状態の図１のステータの正面図、そのＥ−Ｅ線の断面図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は１相の残りの励磁コイルも組み付けた状態の図１のステータの正面図、そのＦ−Ｆ線の断面図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は２相の残りの励磁コイルも組み付けた状態の図１のステータの正面図、そのＧ−Ｇ線の断面図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は３相の残りの励磁コイルも組み付けた組み付け完了状態の図１のステータの正面図、そのＨ−Ｈ線の断面図である。
【図１１】従来例のステータの励磁コイル構造の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
つぎに、本発明をより詳細に説明するため、一実施形態について、図１〜図１０を参照して詳述する。なお、それらの図面においては、モータ軸等は適宜省略している。
【００２１】
図１は本実施形態の３相駆動のアキシャルギャップモータ１を示し、アキシャルギャップモータ１は、ステータ２の表裏の両面側にギャップを設けてロータ３ａ、３ｂが対向するように配置され、ステータ２の表裏のいずれか一方の磁極面が全てＮ極またはＳ極に励磁され、ステータ２の表裏のいずれか他方の磁極面が全て逆のＳ極またはＮ極に励磁される立体磁路構成である。
【００２２】
この立体磁路構成につき、３相Ｕ、Ｖ、Ｗの励磁によってステータ２の表面側の磁極が全てＳ極、裏面の磁極が全てＮ極に励磁されるとして、さらに詳述する。
【００２３】
まず、ロータ３ａ、３ｂはモータ軸４に回転自在に軸支され、ステータ２はモータ軸４が中心部に遊挿されてロータ３ａ、３ｂ間に固定状態に配置さる。
【００２４】
つぎに、ステータ２の表面および裏面に、Ｕ、Ｖ、Ｗの順に各相の磁極を配設して、各相の磁極を９０度の間隔で各４個ずつ配置する場合、ステータ２は、平面視が扇形の１２個の分割コア５１を周方向に配置した表面側コア５と、分割コア５１と同じ形状の１２個の分割コア６１を各分割コア５１と背中合わせで１／２磁極ビッチずらして周方向に配置した裏面側コア６とを備える。各分割コア５１は例えば圧粉磁心によりＳ極のティース５２とともに形成され、各分割コア６１は例えば圧粉磁心によりＮ極のティース６２とともに形成される。このようにすることにより、モータ軸４方向から見たステータ２の磁極数は表裏の片側の１２極の倍の２４極になる。
【００２５】
各分割コア５１、６１にはそれぞれ絶縁隔壁としての例えば樹脂製のつば付外枠形状のインシュレータ７が着脱自在に外装される。
【００２６】
Ｕ相の分割コア５１、６１にはインシュレータ７を介して集中巻きのＵ相の励磁コイル８ｕが装着され、Ｖ相の分割コア５１、６１にはインシュレータ７を介して集中巻きのＶ相の励磁コイル８ｖが装着され、Ｗ相の分割コア５１、６１にはインシュレータ７を介して集中巻きのＷ相の励磁コイル８ｗが装着される。
【００２７】
そして、各分割コア５１にインシュレータ７を介して装着された励磁コイル８ｕ、８ｖ、８ｗは、渡り線ガイドおよび端子台としての絶縁性の環状の２重の外側枠体９ａ、９ｂおよび、それぞれ１対の分割リング状の３重の内側係止体１０ａ、１０ｂ、１０ｃが、外側および内側に嵌められて固定される。同様に、各分割コア６１にインシュレータ７を介して装着された励磁コイル８ｕ、８ｖ、８ｗは、渡り線ガイドおよび端子台としての絶縁性の環状の２重の外側枠体９ｃ、９ｄおよび、それぞれ１対の分割リング状の３重の内側係止体１０ｄ、１０ｅ、１０ｆが、外側および内側に嵌められて固定される。
【００２８】
一方、ロータ３ａ、３ｂは、それぞれステータ２に対向する磁極面に周方向に等間隔に配設された例えば８個のティースの磁極３１を備える。
【００２９】
さらに、モータ軸４に同軸状に磁性体の円筒形の軸磁路材１１が設けられ、軸磁路材１１の両端面はロータ３ａ、３ｂのヨーク面に接合している。
【００３０】
そして、アキシャルギャップモータ１は、ステータ２の表裏両面の各相の励磁コイル８ｕ、８ｖ、８ｗの順次の通電により、例えばＵ相の場合、表側の９０度間隔の４個のＵ相のティース５２はＳ極に励磁され、裏側の９０度間隔の４個のＵ相のティース６２はＮ極に励磁され、この裏側のＵ相のＮ極から出た磁束が、対向するロータ３ｂの近傍の磁極３１、磁路形成部材４を通ってロータ３ａに向かい、ステータ２のＵ相のＳ極近傍のロータ３ａの磁極からステータ２の表側のＵ相のＳ極に向かう。また、Ｖ相の場合、ステータ２において、表側のＵ相のティース５２の隣の９０度間隔の４個のＶ相のティース５２はＳ極に励磁され、裏側の９０度間隔の４個のＶ相のティース６２はＮ極に励磁され、裏側のＶ相のＮ極から出た磁束が、対向するロータ３ｂの近傍の磁極３１、磁路形成部材４を通ってロータ３ａに向かい、ステータ２のＶ相のＳ極近傍のロータ３ａの磁極からステータ２の表側のＶ相のＳ極に向かう。さらに、Ｗ相の場合、ステータ２において、表側のＶ相のティース５２の隣の９０度間隔の４個のＷ相のティース５２はＳ極に励磁され、裏側の９０度間隔の４個のＷ相のティース６２はＮ極に励磁され、裏側のＷ相のＮ極から出た磁束が、対向するロータ３ｂの近傍の磁極３１、磁路形成部材４を通ってロータ３ａに向かい、ステータ２のＷ相のＳ極近傍のロータ３ａの磁極からステータ２の表側のＷ相のＳ極に向かう。
【００３１】
このようにして、ステータ２とその表裏のロータ３ａ、３ｂとの間でモータ軸４方向に進む立体磁路が構成されてロータ３ａ、３ｂが回転してモータ軸４が回転し、アキシャルギャップモータ１が駆動される。
【００３２】
なお、本実施形態のアキシャルギャップモータ１は、磁束量を多くしてアキシャルギャップモータ１のトルクアップを図るため、ステータ２に、表裏毎に、または、表裏両面共通に、環状の界磁コイル１２を備え、この界磁コイル１２に適当な大きさの直流を給電して一定のバイアス磁束を発生するように構成される。
【００３３】
つぎに、ステータ２の表裏の各相の励磁コイル８ｕ〜８ｗの構造および、組み付けについて、さらに説明する。
【００３４】
ステータ２の表裏両面の各相の４個の励磁コイル８ｕ〜８ｗは、いずれも例えば２個１組のカセットコイル８１からなる。
【００３５】
図２は例えば表側のＵ相の９０度間隔の２個の励磁コイル８ｕを形成するカセットコイル８１を示し、このカセットコイル８１は、１本の平角線１３を集中巻きした２個の平角線コイル１３ａによりステータ２の半周分に位置する２個の集中巻きの励磁コイル８ｕを形成し、両励磁コイル８ｕの平角線コイル１３ａを渡り線８２により繋いだ構成である。平角線コイル１３ａは、平角線を、いわゆるアルファ巻きしたものであり、幅の広い面がティース５２の周面に対向する向きで、段毎に巻き方向を外周側から内周側、内周側から外周側に交互に変えて外周側から巻き始めて外周側で巻き終わるように巻回した構造である。
【００３６】
図３は図２のカセットコイル８１の平面図であり、図４の（ａ）、（ｂ）は図３の励磁コイル８ｕのＢ−Ｂ線、Ａ−Ａ線の巻き線構造を示す切断面の模式図である。
【００３７】
そして、励磁コイル８ｕ〜８ｗは、それぞれ１段分がほぼ７ターンで、モータ軸４方向に平角線コイル１３ａを４段に重ねた構成である場合、平角線１３の巻き回しを１個の励磁コイル８ｕで説明すると、図４の（ａ）、（ｂ）に示すように、励磁コイル８ｕとしての平角線コイル１３ａは、１段目は外側から巻き始めて７ターン分巻回し、８ターン目を斜め上方向に巻いて２段目に進み、２段目は内側から巻き始めて１４ターン目で外側に達すると、１５ターン目を斜め上方向に巻いて３段目に進み、３段目は外側から巻き始めて２１ターン目で内側に達すると、２２ターン目を斜め上方向に巻いて４段目に進み、４段目は内側から巻き始めて２９ターン目で外側に達すると、３０ターン目の所定位置から引き出され、このようにして励磁コイル８ｕがアルファ巻きで形成される。図４（ａ）、（ｂ）の数字１〜３０はターン番号である。
【００３８】
さらに、最初の励磁コイル８ｕの平角線コイル１３ａを巻き終わると、適当な長さの渡り線８２を形成して次の励磁コイル８ｕの平角線コイル１３ａが同様にアルファ巻きで形成される。
【００３９】
そして、相毎に各２個の励磁コイル８ｕ〜８ｗそれぞれを渡り線８２で繋いだ形状のカセットコイル８１を必要数（本実施形態の場合は表裏それぞれ毎に１相当たり２個）用意すると、ステータ２の表裏それぞれにおいて、例えばＵ相から順に積み重ねるようにしてカセットコイル８１の２個の励磁コイル８ｕ〜８ｗをステータ２の該当する各２個のティース５２、６２にインシュレータ７を介して装着する。なお、各カセットコイル８１は、例えばスピンドル巻きで生産性よく製造できる。
【００４０】
つぎに、ステータ２の表側のカセットコイル８１によって、ステータ２の表裏の各カセットコイル８１の装着についてさらに説明する。なお、各相のカセットコイル８１は各相１個ずつの半周分を装着し、つぎに残りの半周分を装着するものとする。また、ステータ２の裏側のカセットコイル８１の装着も同様である。
【００４１】
図５（ａ）、（ｂ）は、最初のＵ相の１個目（ステータ２の半周分）のカセットコイル８１をステータ２に取り付けた状態を示し、同図（ａ）のＣ−Ｃ線の断面図である同図（ｂ）に示すように、渡り線８２は一方の内側係止体１０ｃのガイド溝１４ｃに沿って配設される。このとき、平角線１３の始端、終端の引き出し線８３は外側枠体９ｂの外周部に形成されたそれぞれのガイド溝９１に沿って引き出される。
【００４２】
図６（ａ）、（ｂ）は、さらにＶ相の１個目のカセットコイル８１をステータ２に取り付けた状態を示し、Ｖ相のカセットコイル８１はＵ相のカセットコイル８１の上にずらして重なるように装着され、同図（ａ）のＤ−Ｄ線の断面図である同図（ｂ）に示すように、その渡り線８２は一方の内側係止体１０ｂのガイド溝１４ｂに沿って配設され、平角線１３の始端、終端の引き出し線８３は外側枠体９ｂの外周部に形成されたそれぞれのガイド溝９１に沿って引き出される。
【００４３】
図７（ａ）、（ｂ）は、さらにＷ相の１個目のカセットコイル８１をステータ２に取り付けた状態を示し、Ｗ相のカセットコイル８１はＶ相のカセットコイル８１の上にＵ相、Ｖ相のカセットコイル８１とずらして重なるように装着され、同図（ａ）のＥ−Ｅ線の断面図である同図（ｂ）に示すように、その渡り線８２は一方の内側係止体１０ａのガイド溝１４ａに沿って配設され、平角線１３の始端、終端の引き出し線８３は外側枠体９ａの外周部に形成されたそれぞれのガイド溝９１に沿って引き出される。
【００４４】
図８（ａ）、（ｂ）は、さらに残りの半周の最初のＵ相のカセットコイル８１をステータ２に取り付けた状態を示し、同図（ａ）のＦ−Ｆ線の断面図である同図（ｂ）に示すように、渡り線８２は他方の内側係止体１０ｃのガイド溝１４ｃに沿って配設され、平角線１３の始端、終端の引き出し線８３は外側枠体９ａの外周部に形成されたそれぞれのガイド溝９１に沿って１番目のＵ相のカセットコイル８１の引き出し位置とほぼ同じ位置に引き出される。なお、残りの半周の各相の２本の引き出し線８３は外側枠体９ｂの左右それぞれの方向から引き回されるので、外側枠体９ａのガイド溝９１の数は外側枠体９ｂの半分の３本である。
【００４５】
図９（ａ）、（ｂ）は、さらに残りの半周のＶ相のカセットコイル８１をステータ２に取り付けた状態を示し、このＶ相のカセットコイル８１は前記した残りの半周Ｕ相のカセットコイル８１の上にＵ相のカセットコイル８１とずらして重なるように装着され、同図（ａ）のＧ−Ｇ線の断面図である同図（ｂ）に示すように、渡り線８２は他方の内側係止体１０ｂのガイド溝１４ｂに沿って配設され、平角線１３の始端、終端の引き出し線８３は外側枠体９ａの外周部に形成されたそれぞれのガイド溝９１に沿って１番目のＶ相のカセットコイル８１の引き出し位置とほぼ同じ位置に引き出される。
【００４６】
図１０（ａ）、（ｂ）は、さらに残りの半周のＷ相のカセットコイル８１をステータ２に取り付けた状態を示し、このＷ相のカセットコイル８１は前記した残りの半周のＶ相のカセットコイル８１のさらに上にＵ相、Ｖ相のカセットコイル８１とずらして重なるように装着され、同図（ａ）のＨ−Ｈ線の断面図である同図（ｂ）に示すように、渡り線８２は他方の内側係止体１０ａのガイド溝１４ａに沿って配設され、平角線１３の始端、終端の引き出し線８３は外側枠体９ａの外周部に形成されたそれぞれのガイド溝９１に沿って１番目のＷ相のカセットコイル８１の引き出し位置とほぼ同じ位置に引き出される。
【００４７】
そして、外側枠体９ａ、９ｂに引き出された各相の半周分ずつの端子部が直列または並列に接続され、ステータ２の表側のカセットコイル８１の装着が終了し、ステータ２の裏側についても同様にして各相のカセットコイル８１が装着される。
【００４８】
このようにして組み付けられたアキシャルギャップモータ１の場合、（１）ステータ２の表裏の励磁コイル８ｕ〜８ｗが平角線１３のいわゆるアルファ巻きで集中巻きして形成されるので、ノズル巻きの丸線のコイル体で励磁コイルを形成する場合のようなノズル隙間を設ける必要がなく、ステータ２の面積に対する励磁コイル８ｕ〜８ｗの占有率が高くなる。また、平角線１３のアルファ巻きのコイル体は丸線のコイル体のように内周側および外周側に膨らまず、とくにステータ２の内周側とモータ軸４との空間を狭くしてアキシャルギャップモータ１の体格を小さくできる。
【００４９】
（２）各励磁コイル８ｕ〜８ｗがカセットコイル８１で形成されてステータ２の表裏の各ティースに簡単に装着できるので、アキシャルギャップモータ１の組み付け性が向上して生産性が高まる。
【００５０】
（３）各カセットコイル８１の平角線１３の巻き始めと巻き終りがいずれも外周側の位置になるので、巻き終わった平角線１３をステータ２の内周側から外周側に引き回す必要がなく、そのため、モータ軸４方向の平角線１３の引き回しが不要で、モータ軸４方向にアキシャルギャップモータ１の体格が大きくなることがない。具体的には、平角線１３をステータ２の内周側から外周側に引き回すのであれば、ステータ２とロータ３ａ、３ｂとのギャップ（隙間）を平角線１３の厚み分大きくする必要があり、また、ステータ２の外周側にも平角線１３の厚み分の隙間を確保する必要があるが、本実施形態の場合は平角線１３をステータ２の内周側から外周側に引き回す必要がないので、その分モータ軸方向にも径方向にもモータ２の体格が小さくなる。
【００５１】
（４）平角線１３をアルファ巻きして各カセットコイル８１の励磁コイル８ｕ〜８ｗを形成するので、励磁コイル８ｕ〜８ｗのコーナー部分や渡り線８２、引き出し線８３の折り曲げ等が容易で厚みも厚くならず、励磁コイル８ｕ〜ｗ等の形成が容易で、しかも、アキシャルギャップモータ１が一層小型、軽量になる。
【００５２】
（５）各相の半周部の２個ずつの磁極の励磁コイル８ｕ〜８ｗが、同じ平角線１３の１個のカセットコイル８１でそれぞれ継ぎ目なく連続的に形成されるので、バスリングは部分的なものでよく、スリーブ等も削減でき、場合によってはそれらを省略可能であり、部品点数が一層少なくなってアキシャルギャップモータ１は小型、軽量になるとともに、コストダウンを図ることができる。
【００５３】
（６）各カセットコイル８１の励磁コイル８u〜８ｗはインシュレータ７により絶縁が図られる。また、渡り線８２、引き出し線８３はステータ２の内周側、外周側において相毎に異なる径方向、モータ軸４方向の位置にガイド溝１４ａ〜１４ｃ、９１の隔壁によって絶縁しつつ保持される。この場合、異なる相の渡り線８２、引き出し線８３どうし、渡り線８２、引き出し線８３と他相の励磁コイル８ｕ〜８Ｗの十分な空間距離および沿面距離を確保でき、相間の確実な絶縁が行なえる。なお、渡り線８２の絶縁は前記の隔壁によって行なわれるのでコンパクトであり、ステータ２の内周側に十分なスペースを確保でき、本実施形態の場合、軸磁路材１１のスペースを確保できる。また、渡り線８２等の振動等による損傷を防止でき絶縁の信頼性を向上できるとともに耐久性を向上できる利点もある。
【００５４】
（７）ステータ２の内周側に渡り線８２を設けることにより各カセットコイル８１の線長を短くでき、その保持部としての内側係止体１０ａ〜１０ｃも小型化する。
【００５５】
したがって、アキシャルギャップモータ１の小型、軽量化およびコストダウンに寄与する従来にない画期的な励磁コイル構造を提供することができる。
【００５６】
そして、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、例えば、各相の励磁コイル８ｕ〜８ｗは、３個、４個（全部）を１個のカセットコイル８２の１本の平角線１３で形成してもよく、その場合には、十分な空間距離および沿面距離を確保するように、ガイド溝１０ａ〜１０ｃ、９１の個数等を適宜増やす等すればよい。
【００５７】
ステータ２の駆動相の数やステータ２、ロータ３ａ、３ｂの磁極数等は前記実施形態の３相、１２極等に限るものではなく、４相以上の多相駆動、１８極、２４極等であってもよい。
【００５８】
つぎに、ステータ２は表または裏の片面にのみ磁極面が形成される片面磁極構成であってもよく、その場合は、例えばそれぞれ１個のステータ２とロータ３ａによってアキシャルギャップモータ１が形成される。
【００５９】
つぎに、本発明は、アキシャルギャップモータ１とはステータ２やロータ３ａ、３ｂの磁極構造が異なる種々のアキシャルギャップモータ、例えば、ステータ２の周方向の各相の磁極がＳ極とＮ極を交互に形成する磁極構造のアキシャルギャップモータに同様に適用することができ、さらには、磁極面がステータ２の周側面に配設されるラジアルギャップモータの集中巻きの励磁コイル構造にも同様に適用することができる。
【００６０】
そして、本発明は、電気自動車の駆動モータ等の種々の用途のアキシャルギャップモータ、ラジアルギャップモータのステータの励磁コイル構造に適用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１ アキシャルギャップモータ
２ ステータ
８ｕ〜８ｗ 励磁コイル
１３ 平角線
１３ａ 平角線コイル
５２、６２ ティース
８１ カセットコイル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、励磁コイルが集中巻きされる複数の磁極のティースを周方向に配設したステータに関し、詳しくは、従来にない画期的な励磁コイルの構造の提供に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アキシャルギャップ、ラジアルギャップのいずれのモータも、励磁コイルが集中巻きされる複数の磁極のティースを周方向に配設したステータを備える。
【０００３】
図１１は３相駆動のアキシャルギャップモータにおけるステータの励磁コイルの結線構造を示し、ステータ１００のコア１１０は、モータケース１１１内において、中心部にモータ軸（図示せず）が遊挿される円環状であり、３相Ｕ、Ｖ、Ｗの励磁コイルとして、それぞれ４個のＵ相コイルＵ１〜Ｕ４、Ｖ相コイルＶ１〜Ｖ４、Ｗ相コイルＷ１〜Ｗ４を備える。各コイルＵ１〜Ｗ４は、コア１１０に周方向に略等間隔に設けられた各磁極のティース１１２にインシュレータ（図示せず）を介して集中巻きされ、外周側、内周側のコイル巻線（ワイヤ）１１３ｕ、１１３ｖ、１１３ｗをバスリングとして、直列或いは並列に結線され、さらに、コア１１０の外周側に位置する各結線部１４ｕ、１４ｖ、１４ｗに引き出される。なお、中性線１１５は、外周側に配置されている（例えば、特許文献１（段落［０００７］、［０００８］、図１等）参照）。
【０００４】
また、アキシャルギャップモータにおけるステータの励磁コイルの他の結線構造として、断面円形の同じ丸線を集中巻きして同相の磁極の各励磁コイルを連続的に形成することも提案されている（例えば、特許文献２（段落［００４０］−［００９３］、図１、図２等）参照）。
【０００５】
さらに、アキシャルギャップモータにおけるステータの励磁コイルのさらに他の結線構造として、上下に重ねて形成した平角コイルの一層目と二層目を電気的に接続することによりコイルを形成することも提案されている（例えば、特許文献３（段落［００１４］、図１等）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３４５６５５号公報
【特許文献２】特開２００６−２３０１７９号公報
【特許文献３】特開平９−１６８２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載のステータの場合、励磁コイルを接続するために外周側および内周側にバスリングが必要でモータの体格、重量が大きくなり、モータのコストアップも招く。また、バスリングと各励磁コイルを接続するので結線個所が多く、生産性が低い。
【０００８】
特許文献２に記載のステータの場合、前記のバスリングは使用しないが、各励磁コイルを、各相毎に連続した１本の巻線により、コイル間の渡り線とともにダミーメンバーに巻きつけその長さを確保して製作するので、その製造方法上、平角線は使えず、丸線のコイルしか使用できない。そのため、コイルの占積率は、丸線間の隙間により平角線ほどには高くできず、その分モータの体格は大きくなる。
【０００９】
特許文献３に記載のステータの場合、上側の平角コイルと下側の平角コイルの結線が必要であり、コイルの内周側を半田づけする等しなければならず、生産性が低いという問題がある。
【００１０】
そして、ラジアルギャップモータにおけるステータの励磁コイルについても、上記と同様の各問題がある。
【００１１】
本発明は、励磁コイルが集中巻きされる複数の磁極のティースを周方向に配設したステータにおいて、モータの小型、軽量化およびコストダウンに寄与する従来にない画期的な励磁コイル構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記した目的を達成するために、本発明のステータは、励磁コイルが集中巻きされる複数の磁極のティースを周方向に配設したステータにおいて、前記励磁コイルは平角線コイルにより形成され、前記平角線コイルは、平角線を、幅の広い面が前記各ティースの周面に対向する向きで、段毎に巻き方向を外周側から内周側、内周側から外周側に交互に変えて外周側から巻き始めて外周側で巻き終わるように巻回した構造であり、かつ、前記各磁極の前記励磁コイルとしての前記平角線コイルは、少なくとも一部ずつが同じ平角線で連続して形成されたものであることを特徴としている（請求項１）。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る本発明のステータの場合、ステータの各磁極の励磁コイルは、平角線を、幅の広い面が各ティースの周面に対向する向き（エッジワイズを横向きとすれば、それを引き起こした巻き易い縦向き）で、１段目は巻き方向を外周側から内周側、２段目は巻き方向を反対の内周側から外周側、…に、段毎に巻き方向を交互に変え、外周側から巻き始めて外周側で巻き終わるように巻回したコイル体で形成される。しかも、例えば同じ相の磁極の励磁コイルのコイル体は、同じ１本の平角線により、前記のようにして外周側から巻き始めて外周側で巻き終わることをくり返して連続的に形成される。
【００１４】
この場合、丸線でなく平角線を用いるとともに、その平角線をいわゆるアルファ巻きで集中巻きして各励磁コイルが形成されるので、平角線が隙間なく巻き重ねられることにより、ステータのスロット断面積に対する励磁コイルの占積率が高くなる。また、平角線のアルファ巻きのコイル体は、曲げ容易方向に折り曲げて励磁コイルを構成するので、丸線のコイル体のように内周側および外周側に膨らまず、とくにステータの内周側とモータ軸との空間を狭くしてモータの体格を小さくできる。
【００１５】
さらに、平角線の巻き始めと巻き終りがいずれもコイル体の外周側の位置になるので、巻き終わった平角線をステータの内周側から外周側に引き回す必要がなく、そのため、モータ軸方向の平角線の引き回しが不要で、モータの体格が大きくなることがない。具体的には、平角線を内周側から外周側に引き回すのであれば、ステータの磁極高さ、またはステータとロータとのギャップ（隙間）をその平角線の厚み分大きい目に確保する必要があり、また、ステータの外周側にも平角線の厚み分の隙間を確保する必要があるが、本発明の場合は平角線をステータの内周側から外周側に引き回す必要がないので、その分モータ軸方向にも径方向にもモータの体格が小さくなる。
【００１６】
その上、平角線をアルファ巻きするので、励磁コイルのコーナー部分や渡り線等の折り曲げが容易で厚みも厚くならず、励磁コイル等の形成が容易で、しかも、モータが一層小型、軽量になる。
【００１７】
また、同じ相の全部または一部の磁極の励磁コイルが、同じ平角線のコイル体で継ぎ目なく連続的に形成されるので、バスリングは不要になり、その分、モータは小型、軽量になるとともに、コストダウンを図ることができる。
【００１８】
したがって、モータの小型、軽量化およびコストダウンに寄与する従来にない画期的な励磁コイルの構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態の３相駆動のアキシャルギャップモータの一部を省略した分解斜視図である。
【図２】は図１のステータの一部の励磁コイルを形成するカセットコイルの斜視図である。
【図３】図２のカセットコイルの平面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は図３のＢ−Ｂ線、Ａ−Ａ線の位置それぞれの巻回状態を説明する断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は１相の一部の励磁コイルを組み付けた状態の図１のステータの正面図、そのＣ−Ｃ線の断面図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は２相の一部の励磁コイルを組み付けた状態の図１のステータの正面図、そのＤ−Ｄ線の断面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は３相の一部の励磁コイルを組み付けた状態の図１のステータの正面図、そのＥ−Ｅ線の断面図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は１相の残りの励磁コイルも組み付けた状態の図１のステータの正面図、そのＦ−Ｆ線の断面図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は２相の残りの励磁コイルも組み付けた状態の図１のステータの正面図、そのＧ−Ｇ線の断面図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は３相の残りの励磁コイルも組み付けた組み付け完了状態の図１のステータの正面図、そのＨ−Ｈ線の断面図である。
【図１１】従来例のステータの励磁コイル構造の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
つぎに、本発明をより詳細に説明するため、一実施形態について、図１〜図１０を参照して詳述する。なお、それらの図面においては、モータ軸等は適宜省略している。
【００２１】
図１は本実施形態の３相駆動のアキシャルギャップモータ１を示し、アキシャルギャップモータ１は、ステータ２の表裏の両面側にギャップを設けてロータ３ａ、３ｂが対向するように配置され、ステータ２の表裏のいずれか一方の磁極面が全てＮ極またはＳ極に励磁され、ステータ２の表裏のいずれか他方の磁極面が全て逆のＳ極またはＮ極に励磁される立体磁路構成である。
【００２２】
この立体磁路構成につき、３相Ｕ、Ｖ、Ｗの励磁によってステータ２の表面側の磁極が全てＳ極、裏面の磁極が全てＮ極に励磁されるとして、さらに詳述する。
【００２３】
まず、ロータ３ａ、３ｂはモータ軸４に回転自在に軸支され、ステータ２はモータ軸４が中心部に遊挿されてロータ３ａ、３ｂ間に固定状態に配置さる。
【００２４】
つぎに、ステータ２の表面および裏面に、Ｕ、Ｖ、Ｗの順に各相の磁極を配設して、各相の磁極を９０度の間隔で各４個ずつ配置する場合、ステータ２は、平面視が扇形の１２個の分割コア５１を周方向に配置した表面側コア５と、分割コア５１と同じ形状の１２個の分割コア６１を各分割コア５１と背中合わせで１／２磁極ビッチずらして周方向に配置した裏面側コア６とを備える。各分割コア５１は例えば圧粉磁心によりＳ極のティース５２とともに形成され、各分割コア６１は例えば圧粉磁心によりＮ極のティース６２とともに形成される。このようにすることにより、モータ軸４方向から見たステータ２の磁極数は表裏の片側の１２極の倍の２４極になる。
【００２５】
各分割コア５１、６１にはそれぞれ絶縁隔壁としての例えば樹脂製のつば付外枠形状のインシュレータ７が着脱自在に外装される。
【００２６】
Ｕ相の分割コア５１、６１にはインシュレータ７を介して集中巻きのＵ相の励磁コイル８ｕが装着され、Ｖ相の分割コア５１、６１にはインシュレータ７を介して集中巻きのＶ相の励磁コイル８ｖが装着され、Ｗ相の分割コア５１、６１にはインシュレータ７を介して集中巻きのＷ相の励磁コイル８ｗが装着される。
【００２７】
そして、各分割コア５１にインシュレータ７を介して装着された励磁コイル８ｕ、８ｖ、８ｗは、渡り線ガイドおよび端子台としての絶縁性の環状の２重の外側枠体９ａ、９ｂおよび、それぞれ１対の分割リング状の３重の内側係止体１０ａ、１０ｂ、１０ｃが、外側および内側に嵌められて固定される。同様に、各分割コア６１にインシュレータ７を介して装着された励磁コイル８ｕ、８ｖ、８ｗは、渡り線ガイドおよび端子台としての絶縁性の環状の２重の外側枠体９ｃ、９ｄおよび、それぞれ１対の分割リング状の３重の内側係止体１０ｄ、１０ｅ、１０ｆが、外側および内側に嵌められて固定される。
【００２８】
一方、ロータ３ａ、３ｂは、それぞれステータ２に対向する磁極面に周方向に等間隔に配設された例えば８個のティースの磁極３１を備える。
【００２９】
さらに、モータ軸４に同軸状に磁性体の円筒形の軸磁路材１１が設けられ、軸磁路材１１の両端面はロータ３ａ、３ｂのヨーク面に接合している。
【００３０】
そして、アキシャルギャップモータ１は、ステータ２の表裏両面の各相の励磁コイル８ｕ、８ｖ、８ｗの順次の通電により、例えばＵ相の場合、表側の９０度間隔の４個のＵ相のティース５２はＳ極に励磁され、裏側の９０度間隔の４個のＵ相のティース６２はＮ極に励磁され、この裏側のＵ相のＮ極から出た磁束が、対向するロータ３ｂの近傍の磁極３１、磁路形成部材４を通ってロータ３ａに向かい、ステータ２のＵ相のＳ極近傍のロータ３ａの磁極からステータ２の表側のＵ相のＳ極に向かう。また、Ｖ相の場合、ステータ２において、表側のＵ相のティース５２の隣の９０度間隔の４個のＶ相のティース５２はＳ極に励磁され、裏側の９０度間隔の４個のＶ相のティース６２はＮ極に励磁され、裏側のＶ相のＮ極から出た磁束が、対向するロータ３ｂの近傍の磁極３１、磁路形成部材４を通ってロータ３ａに向かい、ステータ２のＶ相のＳ極近傍のロータ３ａの磁極からステータ２の表側のＶ相のＳ極に向かう。さらに、Ｗ相の場合、ステータ２において、表側のＶ相のティース５２の隣の９０度間隔の４個のＷ相のティース５２はＳ極に励磁され、裏側の９０度間隔の４個のＷ相のティース６２はＮ極に励磁され、裏側のＷ相のＮ極から出た磁束が、対向するロータ３ｂの近傍の磁極３１、磁路形成部材４を通ってロータ３ａに向かい、ステータ２のＷ相のＳ極近傍のロータ３ａの磁極からステータ２の表側のＷ相のＳ極に向かう。
【００３１】
このようにして、ステータ２とその表裏のロータ３ａ、３ｂとの間でモータ軸４方向に進む立体磁路が構成されてロータ３ａ、３ｂが回転してモータ軸４が回転し、アキシャルギャップモータ１が駆動される。
【００３２】
なお、本実施形態のアキシャルギャップモータ１は、磁束量を多くしてアキシャルギャップモータ１のトルクアップを図るため、ステータ２に、表裏毎に、または、表裏両面共通に、環状の界磁コイル１２を備え、この界磁コイル１２に適当な大きさの直流を給電して一定のバイアス磁束を発生するように構成される。
【００３３】
つぎに、ステータ２の表裏の各相の励磁コイル８ｕ〜８ｗの構造および、組み付けについて、さらに説明する。
【００３４】
ステータ２の表裏両面の各相の４個の励磁コイル８ｕ〜８ｗは、いずれも例えば２個１組のカセットコイル８１からなる。
【００３５】
図２は例えば表側のＵ相の９０度間隔の２個の励磁コイル８ｕを形成するカセットコイル８１を示し、このカセットコイル８１は、１本の平角線１３を集中巻きした２個の平角線コイル１３ａによりステータ２の半周分に位置する２個の集中巻きの励磁コイル８ｕを形成し、両励磁コイル８ｕの平角線コイル１３ａを渡り線８２により繋いだ構成である。平角線コイル１３ａは、平角線を、いわゆるアルファ巻きしたものであり、幅の広い面がティース５２の周面に対向する向きで、段毎に巻き方向を外周側から内周側、内周側から外周側に交互に変えて外周側から巻き始めて外周側で巻き終わるように巻回した構造である。
【００３６】
図３は図２のカセットコイル８１の平面図であり、図４の（ａ）、（ｂ）は図３の励磁コイル８ｕのＢ−Ｂ線、Ａ−Ａ線の巻き線構造を示す切断面の模式図である。
【００３７】
そして、励磁コイル８ｕ〜８ｗは、それぞれ１段分がほぼ７ターンで、モータ軸４方向に平角線コイル１３ａを４段に重ねた構成である場合、平角線１３の巻き回しを１個の励磁コイル８ｕで説明すると、図４の（ａ）、（ｂ）に示すように、励磁コイル８ｕとしての平角線コイル１３ａは、１段目は外側から巻き始めて７ターン分巻回し、８ターン目を斜め上方向に巻いて２段目に進み、２段目は内側から巻き始めて１４ターン目で外側に達すると、１５ターン目を斜め上方向に巻いて３段目に進み、３段目は外側から巻き始めて２１ターン目で内側に達すると、２２ターン目を斜め上方向に巻いて４段目に進み、４段目は内側から巻き始めて２９ターン目で外側に達すると、３０ターン目の所定位置から引き出され、このようにして励磁コイル８ｕがアルファ巻きで形成される。図４（ａ）、（ｂ）の数字１〜３０はターン番号である。
【００３８】
さらに、最初の励磁コイル８ｕの平角線コイル１３ａを巻き終わると、適当な長さの渡り線８２を形成して次の励磁コイル８ｕの平角線コイル１３ａが同様にアルファ巻きで形成される。
【００３９】
そして、相毎に各２個の励磁コイル８ｕ〜８ｗそれぞれを渡り線８２で繋いだ形状のカセットコイル８１を必要数（本実施形態の場合は表裏それぞれ毎に１相当たり２個）用意すると、ステータ２の表裏それぞれにおいて、例えばＵ相から順に積み重ねるようにしてカセットコイル８１の２個の励磁コイル８ｕ〜８ｗをステータ２の該当する各２個のティース５２、６２にインシュレータ７を介して装着する。なお、各カセットコイル８１は、例えばスピンドル巻きで生産性よく製造できる。
【００４０】
つぎに、ステータ２の表側のカセットコイル８１によって、ステータ２の表裏の各カセットコイル８１の装着についてさらに説明する。なお、各相のカセットコイル８１は各相１個ずつの半周分を装着し、つぎに残りの半周分を装着するものとする。また、ステータ２の裏側のカセットコイル８１の装着も同様である。
【００４１】
図５（ａ）、（ｂ）は、最初のＵ相の１個目（ステータ２の半周分）のカセットコイル８１をステータ２に取り付けた状態を示し、同図（ａ）のＣ−Ｃ線の断面図である同図（ｂ）に示すように、渡り線８２は一方の内側係止体１０ｃのガイド溝１４ｃに沿って配設される。このとき、平角線１３の始端、終端の引き出し線８３は外側枠体９ｂの外周部に形成されたそれぞれのガイド溝９１に沿って引き出される。
【００４２】
図６（ａ）、（ｂ）は、さらにＶ相の１個目のカセットコイル８１をステータ２に取り付けた状態を示し、Ｖ相のカセットコイル８１はＵ相のカセットコイル８１の上にずらして重なるように装着され、同図（ａ）のＤ−Ｄ線の断面図である同図（ｂ）に示すように、その渡り線８２は一方の内側係止体１０ｂのガイド溝１４ｂに沿って配設され、平角線１３の始端、終端の引き出し線８３は外側枠体９ｂの外周部に形成されたそれぞれのガイド溝９１に沿って引き出される。
【００４３】
図７（ａ）、（ｂ）は、さらにＷ相の１個目のカセットコイル８１をステータ２に取り付けた状態を示し、Ｗ相のカセットコイル８１はＶ相のカセットコイル８１の上にＵ相、Ｖ相のカセットコイル８１とずらして重なるように装着され、同図（ａ）のＥ−Ｅ線の断面図である同図（ｂ）に示すように、その渡り線８２は一方の内側係止体１０ａのガイド溝１４ａに沿って配設され、平角線１３の始端、終端の引き出し線８３は外側枠体９ａの外周部に形成されたそれぞれのガイド溝９１に沿って引き出される。
【００４４】
図８（ａ）、（ｂ）は、さらに残りの半周の最初のＵ相のカセットコイル８１をステータ２に取り付けた状態を示し、同図（ａ）のＦ−Ｆ線の断面図である同図（ｂ）に示すように、渡り線８２は他方の内側係止体１０ｃのガイド溝１４ｃに沿って配設され、平角線１３の始端、終端の引き出し線８３は外側枠体９ａの外周部に形成されたそれぞれのガイド溝９１に沿って１番目のＵ相のカセットコイル８１の引き出し位置とほぼ同じ位置に引き出される。なお、残りの半周の各相の２本の引き出し線８３は外側枠体９ｂの左右それぞれの方向から引き回されるので、外側枠体９ａのガイド溝９１の数は外側枠体９ｂの半分の３本である。
【００４５】
図９（ａ）、（ｂ）は、さらに残りの半周のＶ相のカセットコイル８１をステータ２に取り付けた状態を示し、このＶ相のカセットコイル８１は前記した残りの半周Ｕ相のカセットコイル８１の上にＵ相のカセットコイル８１とずらして重なるように装着され、同図（ａ）のＧ−Ｇ線の断面図である同図（ｂ）に示すように、渡り線８２は他方の内側係止体１０ｂのガイド溝１４ｂに沿って配設され、平角線１３の始端、終端の引き出し線８３は外側枠体９ａの外周部に形成されたそれぞれのガイド溝９１に沿って１番目のＶ相のカセットコイル８１の引き出し位置とほぼ同じ位置に引き出される。
【００４６】
図１０（ａ）、（ｂ）は、さらに残りの半周のＷ相のカセットコイル８１をステータ２に取り付けた状態を示し、このＷ相のカセットコイル８１は前記した残りの半周のＶ相のカセットコイル８１のさらに上にＵ相、Ｖ相のカセットコイル８１とずらして重なるように装着され、同図（ａ）のＨ−Ｈ線の断面図である同図（ｂ）に示すように、渡り線８２は他方の内側係止体１０ａのガイド溝１４ａに沿って配設され、平角線１３の始端、終端の引き出し線８３は外側枠体９ａの外周部に形成されたそれぞれのガイド溝９１に沿って１番目のＷ相のカセットコイル８１の引き出し位置とほぼ同じ位置に引き出される。
【００４７】
そして、外側枠体９ａ、９ｂに引き出された各相の半周分ずつの端子部が直列または並列に接続され、ステータ２の表側のカセットコイル８１の装着が終了し、ステータ２の裏側についても同様にして各相のカセットコイル８１が装着される。
【００４８】
このようにして組み付けられたアキシャルギャップモータ１の場合、（１）ステータ２の表裏の励磁コイル８ｕ〜８ｗが平角線１３のいわゆるアルファ巻きで集中巻きして形成されるので、ノズル巻きの丸線のコイル体で励磁コイルを形成する場合のようなノズル隙間を設ける必要がなく、ステータ２の面積に対する励磁コイル８ｕ〜８ｗの占有率が高くなる。また、平角線１３のアルファ巻きのコイル体は丸線のコイル体のように内周側および外周側に膨らまず、とくにステータ２の内周側とモータ軸４との空間を狭くしてアキシャルギャップモータ１の体格を小さくできる。
【００４９】
（２）各励磁コイル８ｕ〜８ｗがカセットコイル８１で形成されてステータ２の表裏の各ティースに簡単に装着できるので、アキシャルギャップモータ１の組み付け性が向上して生産性が高まる。
【００５０】
（３）各カセットコイル８１の平角線１３の巻き始めと巻き終りがいずれも外周側の位置になるので、巻き終わった平角線１３をステータ２の内周側から外周側に引き回す必要がなく、そのため、モータ軸４方向の平角線１３の引き回しが不要で、モータ軸４方向にアキシャルギャップモータ１の体格が大きくなることがない。具体的には、平角線１３をステータ２の内周側から外周側に引き回すのであれば、ステータ２とロータ３ａ、３ｂとのギャップ（隙間）を平角線１３の厚み分大きくする必要があり、また、ステータ２の外周側にも平角線１３の厚み分の隙間を確保する必要があるが、本実施形態の場合は平角線１３をステータ２の内周側から外周側に引き回す必要がないので、その分モータ軸方向にも径方向にもモータ２の体格が小さくなる。
【００５１】
（４）平角線１３をアルファ巻きして各カセットコイル８１の励磁コイル８ｕ〜８ｗを形成するので、励磁コイル８ｕ〜８ｗのコーナー部分や渡り線８２、引き出し線８３の折り曲げ等が容易で厚みも厚くならず、励磁コイル８ｕ〜ｗ等の形成が容易で、しかも、アキシャルギャップモータ１が一層小型、軽量になる。
【００５２】
（５）各相の半周部の２個ずつの磁極の励磁コイル８ｕ〜８ｗが、同じ平角線１３の１個のカセットコイル８１でそれぞれ継ぎ目なく連続的に形成されるので、バスリングは部分的なものでよく、スリーブ等も削減でき、場合によってはそれらを省略可能であり、部品点数が一層少なくなってアキシャルギャップモータ１は小型、軽量になるとともに、コストダウンを図ることができる。
【００５３】
（６）各カセットコイル８１の励磁コイル８u〜８ｗはインシュレータ７により絶縁が図られる。また、渡り線８２、引き出し線８３はステータ２の内周側、外周側において相毎に異なる径方向、モータ軸４方向の位置にガイド溝１４ａ〜１４ｃ、９１の隔壁によって絶縁しつつ保持される。この場合、異なる相の渡り線８２、引き出し線８３どうし、渡り線８２、引き出し線８３と他相の励磁コイル８ｕ〜８Ｗの十分な空間距離および沿面距離を確保でき、相間の確実な絶縁が行なえる。なお、渡り線８２の絶縁は前記の隔壁によって行なわれるのでコンパクトであり、ステータ２の内周側に十分なスペースを確保でき、本実施形態の場合、軸磁路材１１のスペースを確保できる。また、渡り線８２等の振動等による損傷を防止でき絶縁の信頼性を向上できるとともに耐久性を向上できる利点もある。
【００５４】
（７）ステータ２の内周側に渡り線８２を設けることにより各カセットコイル８１の線長を短くでき、その保持部としての内側係止体１０ａ〜１０ｃも小型化する。
【００５５】
したがって、アキシャルギャップモータ１の小型、軽量化およびコストダウンに寄与する従来にない画期的な励磁コイル構造を提供することができる。
【００５６】
そして、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、例えば、各相の励磁コイル８ｕ〜８ｗは、３個、４個（全部）を１個のカセットコイル８２の１本の平角線１３で形成してもよく、その場合には、十分な空間距離および沿面距離を確保するように、ガイド溝１０ａ〜１０ｃ、９１の個数等を適宜増やす等すればよい。
【００５７】
ステータ２の駆動相の数やステータ２、ロータ３ａ、３ｂの磁極数等は前記実施形態の３相、１２極等に限るものではなく、４相以上の多相駆動、１８極、２４極等であってもよい。
【００５８】
つぎに、ステータ２は表または裏の片面にのみ磁極面が形成される片面磁極構成であってもよく、その場合は、例えばそれぞれ１個のステータ２とロータ３ａによってアキシャルギャップモータ１が形成される。
【００５９】
つぎに、本発明は、アキシャルギャップモータ１とはステータ２やロータ３ａ、３ｂの磁極構造が異なる種々のアキシャルギャップモータ、例えば、ステータ２の周方向の各相の磁極がＳ極とＮ極を交互に形成する磁極構造のアキシャルギャップモータに同様に適用することができ、さらには、磁極面がステータ２の周側面に配設されるラジアルギャップモータの集中巻きの励磁コイル構造にも同様に適用することができる。
【００６０】
そして、本発明は、電気自動車の駆動モータ等の種々の用途のアキシャルギャップモータ、ラジアルギャップモータのステータの励磁コイル構造に適用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１ アキシャルギャップモータ
２ ステータ
８ｕ〜８ｗ 励磁コイル
１３ 平角線
１３ａ 平角線コイル
５２、６２ ティース
８１ カセットコイル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁コイルが集中巻きされる複数の磁極のティースを周方向に配設したステータにおいて、
前記励磁コイルは平角線コイルにより形成され、
前記平角線コイルは、平角線を、幅の広い面が前記各ティースの周面に対向する向きで、段毎に巻き方向を外周側から内周側、内周側から外周側に交互に変えて外周側から巻き始めて外周側で巻き終わるように巻回した構造であり、
かつ、前記各磁極の前記励磁コイルとしての前記平角線コイルは、少なくとも一部ずつが同じ平角線で連続して形成されたものであることを特徴とするステータ。
【請求項１】
励磁コイルが集中巻きされる複数の磁極のティースを周方向に配設したステータにおいて、
前記励磁コイルは平角線コイルにより形成され、
前記平角線コイルは、平角線を、幅の広い面が前記各ティースの周面に対向する向きで、段毎に巻き方向を外周側から内周側、内周側から外周側に交互に変えて外周側から巻き始めて外周側で巻き終わるように巻回した構造であり、
かつ、前記各磁極の前記励磁コイルとしての前記平角線コイルは、少なくとも一部ずつが同じ平角線で連続して形成されたものであることを特徴とするステータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１８８５８７（Ｐ２０１１−１８８５８７Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４９２３４（Ｐ２０１０−４９２３４）
【出願日】平成２２年３月５日（２０１０．３．５）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月５日（２０１０．３．５）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
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