集中巻コイル
【課題】巻き崩れやエナメル皮膜の損傷が生じにくく製造コストを低減できる構造の集中巻コイルを提供する。
【解決手段】集中巻コイル１は、平角線２を曲げ易いフラットワイズ巻きで渦巻状に規則正しく巻重ねて形成される複数の巻重ね部３を備え、各巻重ね部３が層状の複数列に積み重ねられて列と列とをつなぐ列替り部４で連続し、巻重ね部３のどの位置であっても加工による変形量が概略同じになって巻き崩れが生じにくくエナメル皮膜が損傷しにくい構造であり、ステータ等の形状に合わせて弧状に加工して形成される。
【解決手段】集中巻コイル１は、平角線２を曲げ易いフラットワイズ巻きで渦巻状に規則正しく巻重ねて形成される複数の巻重ね部３を備え、各巻重ね部３が層状の複数列に積み重ねられて列と列とをつなぐ列替り部４で連続し、巻重ね部３のどの位置であっても加工による変形量が概略同じになって巻き崩れが生じにくくエナメル皮膜が損傷しにくい構造であり、ステータ等の形状に合わせて弧状に加工して形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータや発電機として動作する種々の回転機のステータ等に装着される集中巻コイルに関し、詳しくは、生産性に優れた新規な構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の集中巻コイルは、丸線や平角線のエナメル線（被覆線）で形成され、回転機のステータの各相の突極に巻装されて突極間のコイルスロット等のコイル装着部分に配置される。
【０００３】
そして、集中コイルを製造する際には、製造効率等の面から、前記エナメル線を巻枠等に巻回して予め矩形枠形状のコイルカセット状に形成され、ステータの組み立て工程において、前記各相の突極（磁極）に前記コイルカセット状の集中コイルが装着される。
【０００４】
ところで、回転機のコイルが軸に対し放射方向（半径方向）の磁束を捉えるように配置される場合には、各相の前記コイル装着部分は、ステータの形状（モータ軸に直角な断面が円形形状）に基づき、モータ軸に直角方向の辺は弧状（円弧状あるいいはそれに近い形状）であり、これに対して集中コイルの各辺は直線状である。
【０００５】
図８はアウタロータのラジアルギャップ構成のモータや発電機におけるステータの一例のモータ軸に直角な方向から見た概略の断面図を示し、１００はステータ、１０１はモータ軸（図示せず）が貫通する開口、１０２は等間隔に配置された複数の磁極（突極）、１０３は各磁極１０２に装着された集中巻コイルである。
【０００６】
そして、図８からも明らかなように、各磁極１０２間のコイル装着部分（コイルスロット部分）の底面が円弧状ないしは略円弧状の弧状であるのに対して各集中巻コイル１０３の底面は平らであり、各集中巻コイル１０が角張って出っ張るので、その分、ステータ１００が大型化する。インナーロータのラジアルギャップ構成のモータや発電機の場合も同様である。
【０００７】
そこで、これらの回転機においては、集中巻コイルをステータのコイル装着部分（コイルスロット部分等）の形状に合わせて弧状に形成し、ステータを小型化することが考えられる。
【０００８】
そして、エナメル線を巻線して集中巻コイルを形成する際にエナメル線をローラで押し付け、弧状に加工（成形）して形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
図９は特許文献１に記載の集中巻コイル巻線装置の巻枠とガイド装置の関係を示す斜視図であり、巻枠３００に素線（エナメル線）３０１が巻き付けられる際に、巻枠３００の回転駆動に伴って素線３０１をガイド装置３０２の複数のローラ３０３、３０４、３０５、３０６でガイドする。そして、素線３０１の弧状の辺の部分が巻き付けられるときには、ローラ３０３により素線３０１を下方（ｚ方向）に押し付けて弧状に加工する。
【００１０】
つぎに、図１０はインナーロータのモータや発電機のステータ４００の内径側の各ティース４０１に例えば平角線の集中巻コイル４０２を組み付けて装着する場合を示し、この場合、集中巻コイル４０２は、平角線を渦巻き状に巻重ねた層を複数列に重ねた構成に形成される。この集中巻コイル４０２を、図１１に示すようにプレス成形でステータ４００のコイル装着部分の曲率に合わせた弧状に加工して形成すると、とくに、プレス成形の際、集中巻コイル４０２の巻重ねの各層内の層から層に列が乗り超える部のようなクロスオーバー部で、平角線のエッジ部が押し合う結果、集中巻コイル４０２のエナメル被膜が破れ易い。
【００１１】
そこで、丸線の１本のエナメル線を圧延装置に通し、圧延とその待避（中止あるは弱め）とを交互に繰り返すことで、集中巻コイル４０２に代わる図１２（ａ）の集中巻コイル５００を形成し、それをプレス成形で弧状に加工することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１２】
この場合、集中巻コイル５００は、スロット装着部５０１ａ、５０１ｂおよび一方のコイルエンド部５０２ｂが圧延によって図１２（ｂ）に示す平角断面の平角線に形成され、巻重ねの層内の隣の線への移り変わりの部分や層から層に乗り超える部分が存在するもう一方のコイルエンド部５０２ａが図１２（ｃ）に示す丸断面の丸線に形成される。すなわち、集中巻コイル５００は、平角線によってコイル占積率を高くするとともに、層替り等が行なわれる部分では丸線同士が接触する構造にして接触応力を緩和し、弧状にプレス成形した際のコイルエンド部５０２ａでのエナメル被膜の破れが防止される。なお、図１２（ｂ）、（ｃ）は図１２（ａ）のａ−ａ線、ｂ−ｂ線の断面図であり、断面のハッチングは省略している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−８６７１１号公報
【特許文献２】特開２０００−１９７２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
図９のガイド装置３０２を用いて、特許文献１に記載のように巻枠３００に巻き付けられる素線３０１をローラ３０３で押し付けて円弧状に加工した集中巻コイルを成形する場合、集中巻コイルは、通常、素線３０１を複数の層に重ね巻きしてされて形成されるため、巻枠３００に密着する内側の１層目を巻くときには巻き付けられる素線３０１をローラ３０３が直接接触して確実に押すことができるが、１層目を巻き終り、折り返して２層目を巻くときには巻枠３００に既に巻かれている１層目の素線３０１にローラ３０３が当たり、新たに巻き付けた素線３０１を直接には押すことができなくなる。その結果、集中巻コイルが巻き崩れ易くなり、集中巻コイルの生産性が低下して製造コストが高価になる。
【００１５】
また、特許文献２に記載の図１２（ａ）の集中巻コイル５００の場合、平角断面の平角線部分では丸線のエナメル線に圧延を十分に施して平角線に加工し、丸断面の丸線部分では圧延を緩和して丸線に保持するするという選択的な圧延を精度よく行なうことは容易でない。また、そのような加工で形成された平角線のエッジワイズ巻きは容易でない。さらに、エナメル線の皮膜（エナメル皮膜）に上記の圧延に耐える耐傷性を持たせることは極めて困難であってエナメル皮膜が損傷しやすい。そのため、集中巻コイルの生産性が著しく低下してその製造コストが高価になる。
【００１６】
本発明は、巻き崩れやエナメル皮膜の損傷が生じにくく製造コストを低減できる構造の集中巻コイルを提供することを目的とする。なお、本願発明において、「弧状」の加工は、曲線加工だけでなく折れ線近似状の加工等も含む。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記した目的を達成するために、本発明の集中巻コイルは、平角線により形成される集中巻コイルであって、前記平角線をフラットワイズ巻きで渦巻状に巻重ねて形成される複数の巻重ね部を備え、前記各巻重ね部は、層状の複数列に積み重ねられて列と列とをつなぐ列替り部で連続し、弧状に加工されていることを特徴としている（請求項１）。
【００１８】
また、本発明の集中巻コイルの前記列替り部は、前記各巻重ね部の弧状に加工されない部分に設けられることを特徴としている（請求項２）。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に係る本発明の集中巻コイルの場合、各巻重ね部の層は、平角線を曲げ易いフラットワイズ巻きで渦巻状に巻重ねる容易なコイル巻線作業により形成することができる。さらに、各巻重ね部の層は、複数列に積み重ねられ、その平角線が列から列に乗り越えて各巻重ね部をつなぐ列替り部（列の乗り越え部分）で連続する。各巻重ね部の弧状の加工は、例えば各巻重ね部を弧状の型枠に挿入し、弧状に圧縮成形して行なわれるが、この圧縮成形において、各巻重ね部の平角線は、巻重ね部間で混在せず、フラットワイズ巻きされて規則正しく重なるように巻かれるので、巻重ね部のどの位置であっても圧縮による変形量が概略同じであり、局所的に変形量が過大になったりしない。そのため、集中巻コイルは、弧状に加工しても巻き崩れが生じにくくエナメル皮膜が損傷しにくい。したがって、集中巻コイルの生産性を高めることができ、その製造コストを低減できる。
【００２０】
請求項２に係る本発明の集中巻コイルの場合、列を乗り越えてつなぐ渡り線の部分である列替り部が各巻重ね部の弧状に加工されない部分に設けられるので、集中巻コイルを弧状に加工する際に、列替り部は、列から列に乗り越えるための曲げや曲げ戻しの角度が前記弧状の加工の影響を受けず、列替り部の曲げや曲げ戻しの角度が変わることによるエナメル皮膜の損傷が防止され、集中巻コイルの生産性を一層高めて製造コストをさらに低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態の集中巻コイルの弧状の加工前後の斜視図である。
【図２】（ａ）は図１の集中巻コイルの平角線のフラットワイズ巻きの説明図、（ｂ）は比較のための平角線のエッジワイズ巻きの説明図である。
【図３】（ａ）は図１の集中巻コイルの弧状の加工前後の正面図、（ｂ）は（ａ）の加工前後のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線の断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は図１の集中巻コイルの列替り部に対する弧状の加工の影響の説明図である。
【図５】図１の集中巻コイルがステータコイルとして装着されるアキシャルギャップモータの一例の組み立てた状態の断面図である。
【図６】（ａ）は図５のアキシャルギャップモータのロータの背面から見た平面図、（ｂ）はそのステータの磁極面の平面図である。
【図７】図５のアキシャルギャップモータのステータと比較例ステータとの寸法比較の説明図である。
【図８】従来のラジアルギャップモータのステータの一例の断面図である。
【図９】従来コイルの一例の弧状の加工の説明図である。
【図１０】従来コイルの他の例を装着したステータの断面図である。
【図１１】図１０の従来コイルの弧状の加工の説明図である。
【図１２】（ａ）は従来コイルのさらに他の例の斜視図、（ｂ）は（ａ）のａ−ａ線の断面図、（ｃ）は（ａ）のｂ−ｂ線の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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７を参照して詳述する。なお、それらの図面においては、断面のハッチングやモータ軸等は適宜省略している。
【００２３】
図１は本実施形態の集中巻コイル１の弧状の加工前後の状態を示し、図２は集中巻コイル１の平角線２の巻き方を示す。図１に示す集中巻コイル１は、エナメル線の平角線２を図２（ａ）の白抜きの矢印線に示すように曲げ易い方向（フラットワイズ方向）に曲げるフラットワイズ巻きにより渦巻状に巻重ねて形成された巻重ね部３を備える。
【００２４】
なお、図２（ｂ）は比較のために示した平角線２のエッジワイズ巻きであり、フラットワイズ巻きを、平角線２の断面の長辺を縦方向にした縦方向巻きとすれば、図２（ｂ）の白抜きの矢印線に示すエッジワイズ巻きは、平角線２の断面の長辺を横方向にした横方向巻きであり、曲がり部分における図中の実線の矢印線に示す外側の「伸び」の力および内側の「圧縮」の力は、縦方向巻き（フラットワイズ巻き）より大きく、縦方向巻き（フラットワイズ巻き）より曲げにくい。
【００２５】
そして、集中巻コイル１の巻重ね部３は、１本の平角線２をフラットワイズ巻きで外側から内側、内側から外側にα巻して（必要に応じてこれをくり返すことで）、複数列の層（図１では２列の層）に形成される。
【００２６】
各巻重ね部３は、図１の上からみた平面形状が、矩形（正方形を含む）、多角形または、それらの形状に丸みを持たせた形状等の枠形である。
【００２７】
また、巻重ね部３が図１に示す２列（２層）の場合、図１の上側の巻重ね部３の最外周から最内周まで巻き重ねられた平角線２が下側の列の巻重ね部３の最内周の位置に渡るように斜めに巻かれ、そこから平角線２が最外周まで巻き重ねられることにより、巻重ね部３の列と列が乗り越えてつながる。このとき、斜めに巻かれた部分が図１に示す本発明の列替り部（列の乗り越え部）４である。なお、巻重ね部３が３列（３層）の場合は、例えば、最も外径側（上側）の第１列の巻重ね部３の最内周まで巻き重ねられた平角線２が列替り部４により第２列の巻重ね部３の最内周の位置に斜めに巻かれて第１列と第２列がつながり、さらに、第２列の巻重ね部３の最外周まで巻き重ねられた平角線２が列替り部４により最も内径側（下側）の第３列の最外周の位置に斜めに巻かれて第２列と第３列がつながる。また、巻重ね部３が４列（４層）の場合は、上記第３列の巻重ね部３の最内周まで巻き重ねられた平角線２が列替り部４によりさらに内径側（下側）の第４列の最内周の位置に斜めに巻かれて第３列と第４列がつながる。巻重ね部３が５列（５層）、６列（６層）、…の場合も同様にして巻重ね部３の列と列とは列替り部４によりつながる。
【００２８】
つぎに、上記のエッジワイズ巻きの巻線加工により形成される図１の左側の集中巻コイル１は、各巻重ね部３の矩形の各辺ａ〜ｄが直線状である。この集中巻コイル１をモータや発電機のステータに装着するため、ステータの形状に合わせて、さらに、集中巻コイル１のコイルエンド部である対向する２辺ａ、ｃを弧状に加工する。この弧状の加工は、例えば、前記巻線加工後の集中巻コイル１を弧状の型枠に挿入する圧縮成形によって行なわれる。
【００２９】
図３（ａ）、（ｂ）は上記圧縮成形による集中巻コイル１の変形を示し、それらの図面において、Ｐ０は弧状の曲率の原点、ｒ１、ｒ２は弧状の加工の最外径、最内径の曲率半径、ｌは両列の巻重ね部３の平角線２の巻重ねられた各断面、Δは圧縮成形前後の巻重ね部３の中央部分（原点Ｐ０を通る線分上の部分）の平行移動量である。なお、図３（ｂ）は両列の巻重ね部３の中央部分の加工前後の断面図（図３（ａ）の加工前のＡ−Ａ線断面図、加工後のＢ−Ｂ線断面）である。
【００３０】
そして、集中巻コイル１の２層の巻重ね部３をステータの外径側（上側）から順に第１列、第２列とすると、両列の巻重ね部３は平角線２をフラットワイズ巻きで規則正しく巻いて形成され、第１列の巻重ね部３の平角線２と第２列の巻重ね部３との間で平角線２が混在することはない。この場合、両列の巻重ね部３はどの位置においても圧縮による変形量が概略同じであり、弧状の加工によって中央部がステータの外径側にΔだけ平行移動する。そして、両列の巻重ね部３の弧状の加工による変形量が局所的に過大になったりしないため、集中巻コイル１は、弧状に加工しても巻き崩れが生じにくくエナメル皮膜が損傷しにくい。その結果、集中巻コイル１を製造する際の歩留まりが向上して生産性を高めることができる。
【００３１】
また、本実施形態の集中巻コイル１は、各列の巻重ね部３をつなぐ列替り部４が弧状に加工されない辺ｂまたは辺ｄ（図１では辺ｄ）に設けられるので、集中巻コイルを弧状に加工する際に、列替り部４は、列から列に乗り越えるための曲げや曲げ戻しの角度が弧状の加工の影響を受けない。
【００３２】
図４（ａ）は列替り部４が弧状の加工の影響のない辺ｂ（または辺ｄ）に設けられる場合の上記曲げや曲げ戻しの例を示し、同図（ｂ）は列替り部４が弧状の加工の影響がある辺ａ（または辺ｃ）に設けられる場合の上記曲げや曲げ戻しの例を示す。同図（ａ）の列替り部４の上側の第１列から下側の第２列に向かう曲げの部分αａおよび、第２列での曲げ戻しの部分βａは弧状の加工前の角度のままで変化はないが、同図（ｂ）の列替り部４の上側の第１列から下側の第２列に向かう曲げの部分αｂは弧状の加工前より曲げの角度が変化してきつくなり、第２列での曲げ戻しの部分βｂも戻し角度が弧状の加工前より変化する。
【００３３】
したがって、列替り部４が弧状の加工の影響のない辺ｂ（または辺ｄ）に設けられる場合には、弧状の加工の影響がある辺ａ（または辺ｃ）に設けられる場合に比して、列替り部４の曲げや曲げ戻し部分に再度曲げを加えないことにより、平角線２のエナメル皮膜は損傷しにくくなる。その結果、集中巻コイル１の生産性を一層高めて製造コストをさらに低減できる。
【００３４】
つぎに、集中巻コイル１をステータコイルとしてステータに装着したアキシャルギャップモータの例について説明する。
【００３５】
図５は本実施形態のアキシャルギャップモータ５を組み立てた状態の断面図であり、アキシャルギャップモータ５は、例えば３相駆動のリラクタンスモータであり、モータ軸６の出力側（紙面左側の表側）から順に、平面視が略中空円板状のロータ７ａ、両面ステータ８、ロータ７ｂが一定の隙間（ギャップ）を設けて配設されている。両面ステータ８は表側ステータ８ａと裏側ステータ８ｂとを非磁性体９のプレートを設けて背中合せにつき合わせた構成である。
【００３６】
ロータ７ａ、７ｂは、同じ形状、構造であって、同形状の前側（紙面左側）のフランジシャフト１０ａと、後側（紙面右側）のフランジシャフト１０ｂとにより、ロータ７ａの磁極面が表側ステータ８ａの磁極面に対向し、ロータ７ｂの磁極面が裏側ステータ８ｂの磁極面に対向する向きにモータ軸６に取り付けられている。すなわち、ロータ７ａの磁極面と表側ステータ８ａの磁極面とはモータ軸６の方向に間隔を設けて対向し、裏側ステータ８ｂの磁極面とロータ７ｂの磁極面とはモータ軸６の方向に間隔を設けて対向する。
【００３７】
フランジシャフト１０ａ、１０ｂは、モータ軸６が中心を貫通した円板状のフランジ部１１の外周に円筒状の支持部１２を取り付けた構造であり、支持部１２がロータ７ａ、７ｂの中空部内に嵌入することでロータ７ａ、７ｂと一体にモータ軸６に取り付けられて回転する。なお、両面ステータ５はモータ軸６との間に隙間を設けて固定されている。また、フランジシャフト１０ａ、１０ｂは、いずれも非磁性体の例えばステンレスで形成されている。
【００３８】
図６（ａ）はロータ７ａを磁極面の裏面側からみた（図５の矢印線ｘが矢視方向）平面図であり、ロータ７ａ、７ｂは、それぞれ例えば圧粉磁心で形成された平面視楔形の８個のロータコア７１が周方向に４５度の間隔で配設された構成である。各ロータコア７１は、外径側、内径側の突起したポール７２ａ、７２ｂをロータヨーク部７３で繋いだ構成であり、外径側、内径側に非磁性金属のリング体１３ａ、１３ｂが嵌められて放射状（環状）に固定される。ロータコア７１間（隣接コア間）の隙間は、空間であってもよいが、図６（ａ）の場合、例えば非磁性体の樹脂の充填部１４で形成され、各ロータコア７１は磁気的に独立している。
【００３９】
図６（ｂ）は表側ステータ８ａの磁極面の平面図を示す。表側ステータ８ａと裏側ステータ８ｂは、同じ形状、構造であり、外径側、内径側に非磁性体金属のリング体１５ａ、１５ｂが嵌められて一体化されている。さらに、外径側のリング体１５ａの外側には、各相の一対の端子等を覆う樹脂被覆体１６が重ねて設けられている。
【００４０】
表側ステータ８ａと裏側ステータ８ｂは、それぞれ、例えば圧粉磁心で形成された平面視楔形の１２個（相当たり９０度の間隔の４個）のステータコア８１が周方向に３０度の間隔で配設される。
【００４１】
各ステータコア８１間（隣接コア間）の隙間は、図６（ｂ）では空間であるが、非磁性体の樹脂の充填部であってもよく、空間または充填部により各ステータコア８１は磁気的に独立している。
【００４２】
各ステータコア８１は、磁極対を形成する外径側の磁極８２ａと内径側の磁極８２ｂの突起したティースを磁極間のステータヨーク部８３で繋いだ構成である。ステータヨーク部８３は、ロータヨーク部７３と同様、ステータ８ａ、８ｂの周に沿った弧状である。
【００４３】
各ステータヨーク部８３には、磁極対の磁極８２ａ、８２ｂを励磁する各相のステータコイル１７が巻装される。ステータコイル１７は、表側ステータ８ａ、裏側ステータ８ｂの別に磁極８２ａ、８２ｂの磁極対を励磁するように、表側ステータ８ａ、裏側ステータ８ｂそれぞれの各ステータコア８１のステータヨーク部８３に別個に巻装されてもよいが、本実施形態の場合、ステータコイル１７を表側ステータ８ａと裏側ステータ８ｂの磁極対の励磁に共用するため、表側ステータ８ａと裏側ステータ８ｂの同じ位置のステータコア８１のステータヨーク部８３を１個のステータヨーク部とし、その周囲に樹脂性のカセットホルダ１８を介して巻装される。
【００４４】
カセットホルダ１８は、表側ステータ８ａ、裏側ステータ８ｂの磁極面の部分が、ステータヨーク部８３に略嵌入して外径方向に突出した弧状の形状である。
【００４５】
各ステータコイル１７は、それぞれ前記した集中巻コイル１で形成され、集中巻コイル１の弧状の辺ａ、ｃのコイルエンド部分が表側ステータ８ａ、裏側ステータ８ｂの磁極面に位置するようにカセットホルダ１８に保持されて両面ステータ５に装着され、前記コイルエンド部は対向するロータ７ａ、７ｂの平面視弧状の凹んだロータヨーク部７３に回転自在に嵌入する。
【００４６】
この場合、各ステータコイル１７は、コイルエンド部が表側ステータ８ａ、裏側ステータ８ｂの外径側に突出した弧状の形状であり、表側ステータ８ａ、裏側ステータ８ｂの磁極面に同心円の形状に配置される。
【００４７】
一方、各ステータコイル１７ｋのコイルエンド部が角張って出っ張る従来形状であれば、コイルエンド部は表側ステータ８ａ、裏側ステータ８ｂの磁極面に、略前記同心円を内接円とする多角形の形状に配置される。
【００４８】
図７は従来の直線形状の各ステータコイル１７ｋが多角形の形状に配置された比較例ステータ８ｋと、各ステータコイル１７が集中巻コイル１で形成された弧状の形状の表側ステータ８ａとの磁極面の比較を示し、比較例ステータ８ｋは各ステータコイル１７ｋのコイルエンド部が磁極面に多角形の形状に配置されて角張るのに対して、本実施形態の表側ステータ８ａは各ステータコイル１７のコイルエンド部が磁極面に前記同心円の形状に配置される。各ステータコイル１７が集中巻コイル１で形成された裏側ステータ８ｂも表側ステータ８ａと同様である。
【００４９】
そして、ロータ７ａ、７ｂのロータヨーク部７３に回転自在に嵌入する裏側ステータ８ａ、裏側ステータ８ｂの各ステータコイル１７のコイルエンド部の形状は、ロータヨーク部７３の平面視の形状に沿った弧状の形状であり、ロータ７ａ、７ｂの回転時に一定以上のクリアランスを確保する上から無駄がなく最も好ましい形状である。一方、比較例ステータ８ｋの各ステータコイル１７ｋのコイルエンド部のような角張った形状では、ロータ７ａ、７ｂの回転に伴って各ステータコイル１７のコイルエンド部の径方向のクリアランスの大きさが変化し、一定以上のクリアランスを確保するためには、その変化を考慮したより大きなクリアランスのスペースを確保する必要がある。
【００５０】
したがって、各ステータコイル１７が集中巻コイル１で形成された表側ステータ８ａ、裏側ステータ８ｂは、各ステータコイル１７のコイルエンド部のクリアランスを確保するための無駄なスペースが発生せず、図７に示すように、無駄なスペースが発生する比較例ステータ８ｋより外径がδ低減されて小径になる。そのため、本実施形態のアキシャルギャップモータ５は、比較例ステータ８ｋで形成されるアキシャルギャップモータより体格が小さくなって小型・軽量になる。
【００５１】
なお、各ステータコイル１７は、表側ステータ８ａ、裏側ステータ８ｂの各ステータコア８１の磁極８２ａ、８２ｂの磁極対の励磁極性が両隣のステータコア８１の磁極８２ａ、８２ｂの磁極対の励磁極性と同じになるように、巻き方向あるいは通電方向が設定される。
【００５２】
そして、表側ステータ８ａ、裏側ステータ８ｂの通電相のステータコイル１７が通電されると、表側ステータ８ａ、裏側ステータ８ｂの通電相のステータコア８１の磁極８２ａ、８２ｂの磁極対が例えばＮ極、Ｓ極に励磁され、図５に破線の矢印線に示すように、ステータコア８１の磁極（Ｎ極）８２ａからロータコア７１を通ってステータコア８１の磁極（Ｓ極）８２ｂに至り、磁極８２ａに戻る励磁磁束のループ磁路が形成され、このループ磁路の磁束による、ロータ７ａ、７ｂとステータ８ａ、８ｂとの磁気的な吸引動作によってアキシャルギャップモータ５は回転する。
【００５３】
さらに、アキシャルギャップモータ５においては、表側ステータ８ａ、裏側ステータ８ｂそれぞれに、各ステータコア８１のステータコイル１７に重なるように、環状の界磁コイル１９が配置され、界磁コイル１９の直流界磁の磁束が各ステータコア８１の磁極対の励磁磁束に一括して重畳され、励磁磁束量が増加して一層のトルク増加が図られる。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態の集中巻コイル１は、巻き崩れやエナメル皮膜の損傷が生じにくく、歩留りが向上して生産性を高めることができ、製造コストを大幅に低減できる。しかも、列替り部４を各巻重ね部３の弧状に加工されない部分に設けることにより、列替り部４でのエナメル皮膜の損傷も防止することができ、集中巻コイル１の生産性を一層高めて製造コストを一層低減できる。
【００５５】
そして、集中巻コイル１によりアキシャルギャップモータ５のステータコイル１７を形成すると、ステータコイル１７の生産性が向上してアキシャルギャップモータ５の製造コストを低減できる。また、ステータコイル１７のコイルエンド中央部分を外径側へ突出させて無駄なスペースを減少し、アキシャルギャップモータ５の小型化・軽量化を図ることができる。それに伴い、ステータコア８１も小さくできるので、アキシャルギャップモータ５の一層の小型化・軽量化を図ることができる。
【００５６】
そして、本発明は上記した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、集中巻コイル１は巻重ね部３が３列以上であってもよいのは勿論である。
【００５７】
また、弧状の加工には、曲線加工であることが好ましいが、直線による折れ線近似状の加工等であってもよい。なお、弧状は円弧状に限るものではない。
【００５８】
そして、本発明の集中巻コイルは、種々のラジアルギャップ構成の回転機（モータまたは発電機）や、種々のアキシャルギャップ構成の回転機（モータまたは発電機）のステータコイル等の集中巻きされる種々のコイルに適用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１ 集中巻コイル
２ 平角線
３ 巻重ね部
４ 列替り部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータや発電機として動作する種々の回転機のステータ等に装着される集中巻コイルに関し、詳しくは、生産性に優れた新規な構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の集中巻コイルは、丸線や平角線のエナメル線（被覆線）で形成され、回転機のステータの各相の突極に巻装されて突極間のコイルスロット等のコイル装着部分に配置される。
【０００３】
そして、集中コイルを製造する際には、製造効率等の面から、前記エナメル線を巻枠等に巻回して予め矩形枠形状のコイルカセット状に形成され、ステータの組み立て工程において、前記各相の突極（磁極）に前記コイルカセット状の集中コイルが装着される。
【０００４】
ところで、回転機のコイルが軸に対し放射方向（半径方向）の磁束を捉えるように配置される場合には、各相の前記コイル装着部分は、ステータの形状（モータ軸に直角な断面が円形形状）に基づき、モータ軸に直角方向の辺は弧状（円弧状あるいいはそれに近い形状）であり、これに対して集中コイルの各辺は直線状である。
【０００５】
図８はアウタロータのラジアルギャップ構成のモータや発電機におけるステータの一例のモータ軸に直角な方向から見た概略の断面図を示し、１００はステータ、１０１はモータ軸（図示せず）が貫通する開口、１０２は等間隔に配置された複数の磁極（突極）、１０３は各磁極１０２に装着された集中巻コイルである。
【０００６】
そして、図８からも明らかなように、各磁極１０２間のコイル装着部分（コイルスロット部分）の底面が円弧状ないしは略円弧状の弧状であるのに対して各集中巻コイル１０３の底面は平らであり、各集中巻コイル１０が角張って出っ張るので、その分、ステータ１００が大型化する。インナーロータのラジアルギャップ構成のモータや発電機の場合も同様である。
【０００７】
そこで、これらの回転機においては、集中巻コイルをステータのコイル装着部分（コイルスロット部分等）の形状に合わせて弧状に形成し、ステータを小型化することが考えられる。
【０００８】
そして、エナメル線を巻線して集中巻コイルを形成する際にエナメル線をローラで押し付け、弧状に加工（成形）して形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
図９は特許文献１に記載の集中巻コイル巻線装置の巻枠とガイド装置の関係を示す斜視図であり、巻枠３００に素線（エナメル線）３０１が巻き付けられる際に、巻枠３００の回転駆動に伴って素線３０１をガイド装置３０２の複数のローラ３０３、３０４、３０５、３０６でガイドする。そして、素線３０１の弧状の辺の部分が巻き付けられるときには、ローラ３０３により素線３０１を下方（ｚ方向）に押し付けて弧状に加工する。
【００１０】
つぎに、図１０はインナーロータのモータや発電機のステータ４００の内径側の各ティース４０１に例えば平角線の集中巻コイル４０２を組み付けて装着する場合を示し、この場合、集中巻コイル４０２は、平角線を渦巻き状に巻重ねた層を複数列に重ねた構成に形成される。この集中巻コイル４０２を、図１１に示すようにプレス成形でステータ４００のコイル装着部分の曲率に合わせた弧状に加工して形成すると、とくに、プレス成形の際、集中巻コイル４０２の巻重ねの各層内の層から層に列が乗り超える部のようなクロスオーバー部で、平角線のエッジ部が押し合う結果、集中巻コイル４０２のエナメル被膜が破れ易い。
【００１１】
そこで、丸線の１本のエナメル線を圧延装置に通し、圧延とその待避（中止あるは弱め）とを交互に繰り返すことで、集中巻コイル４０２に代わる図１２（ａ）の集中巻コイル５００を形成し、それをプレス成形で弧状に加工することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１２】
この場合、集中巻コイル５００は、スロット装着部５０１ａ、５０１ｂおよび一方のコイルエンド部５０２ｂが圧延によって図１２（ｂ）に示す平角断面の平角線に形成され、巻重ねの層内の隣の線への移り変わりの部分や層から層に乗り超える部分が存在するもう一方のコイルエンド部５０２ａが図１２（ｃ）に示す丸断面の丸線に形成される。すなわち、集中巻コイル５００は、平角線によってコイル占積率を高くするとともに、層替り等が行なわれる部分では丸線同士が接触する構造にして接触応力を緩和し、弧状にプレス成形した際のコイルエンド部５０２ａでのエナメル被膜の破れが防止される。なお、図１２（ｂ）、（ｃ）は図１２（ａ）のａ−ａ線、ｂ−ｂ線の断面図であり、断面のハッチングは省略している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−８６７１１号公報
【特許文献２】特開２０００−１９７２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
図９のガイド装置３０２を用いて、特許文献１に記載のように巻枠３００に巻き付けられる素線３０１をローラ３０３で押し付けて円弧状に加工した集中巻コイルを成形する場合、集中巻コイルは、通常、素線３０１を複数の層に重ね巻きしてされて形成されるため、巻枠３００に密着する内側の１層目を巻くときには巻き付けられる素線３０１をローラ３０３が直接接触して確実に押すことができるが、１層目を巻き終り、折り返して２層目を巻くときには巻枠３００に既に巻かれている１層目の素線３０１にローラ３０３が当たり、新たに巻き付けた素線３０１を直接には押すことができなくなる。その結果、集中巻コイルが巻き崩れ易くなり、集中巻コイルの生産性が低下して製造コストが高価になる。
【００１５】
また、特許文献２に記載の図１２（ａ）の集中巻コイル５００の場合、平角断面の平角線部分では丸線のエナメル線に圧延を十分に施して平角線に加工し、丸断面の丸線部分では圧延を緩和して丸線に保持するするという選択的な圧延を精度よく行なうことは容易でない。また、そのような加工で形成された平角線のエッジワイズ巻きは容易でない。さらに、エナメル線の皮膜（エナメル皮膜）に上記の圧延に耐える耐傷性を持たせることは極めて困難であってエナメル皮膜が損傷しやすい。そのため、集中巻コイルの生産性が著しく低下してその製造コストが高価になる。
【００１６】
本発明は、巻き崩れやエナメル皮膜の損傷が生じにくく製造コストを低減できる構造の集中巻コイルを提供することを目的とする。なお、本願発明において、「弧状」の加工は、曲線加工だけでなく折れ線近似状の加工等も含む。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記した目的を達成するために、本発明の集中巻コイルは、平角線により形成される集中巻コイルであって、前記平角線をフラットワイズ巻きで渦巻状に巻重ねて形成される複数の巻重ね部を備え、前記各巻重ね部は、層状の複数列に積み重ねられて列と列とをつなぐ列替り部で連続し、弧状に加工されていることを特徴としている（請求項１）。
【００１８】
また、本発明の集中巻コイルの前記列替り部は、前記各巻重ね部の弧状に加工されない部分に設けられることを特徴としている（請求項２）。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に係る本発明の集中巻コイルの場合、各巻重ね部の層は、平角線を曲げ易いフラットワイズ巻きで渦巻状に巻重ねる容易なコイル巻線作業により形成することができる。さらに、各巻重ね部の層は、複数列に積み重ねられ、その平角線が列から列に乗り越えて各巻重ね部をつなぐ列替り部（列の乗り越え部分）で連続する。各巻重ね部の弧状の加工は、例えば各巻重ね部を弧状の型枠に挿入し、弧状に圧縮成形して行なわれるが、この圧縮成形において、各巻重ね部の平角線は、巻重ね部間で混在せず、フラットワイズ巻きされて規則正しく重なるように巻かれるので、巻重ね部のどの位置であっても圧縮による変形量が概略同じであり、局所的に変形量が過大になったりしない。そのため、集中巻コイルは、弧状に加工しても巻き崩れが生じにくくエナメル皮膜が損傷しにくい。したがって、集中巻コイルの生産性を高めることができ、その製造コストを低減できる。
【００２０】
請求項２に係る本発明の集中巻コイルの場合、列を乗り越えてつなぐ渡り線の部分である列替り部が各巻重ね部の弧状に加工されない部分に設けられるので、集中巻コイルを弧状に加工する際に、列替り部は、列から列に乗り越えるための曲げや曲げ戻しの角度が前記弧状の加工の影響を受けず、列替り部の曲げや曲げ戻しの角度が変わることによるエナメル皮膜の損傷が防止され、集中巻コイルの生産性を一層高めて製造コストをさらに低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態の集中巻コイルの弧状の加工前後の斜視図である。
【図２】（ａ）は図１の集中巻コイルの平角線のフラットワイズ巻きの説明図、（ｂ）は比較のための平角線のエッジワイズ巻きの説明図である。
【図３】（ａ）は図１の集中巻コイルの弧状の加工前後の正面図、（ｂ）は（ａ）の加工前後のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線の断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は図１の集中巻コイルの列替り部に対する弧状の加工の影響の説明図である。
【図５】図１の集中巻コイルがステータコイルとして装着されるアキシャルギャップモータの一例の組み立てた状態の断面図である。
【図６】（ａ）は図５のアキシャルギャップモータのロータの背面から見た平面図、（ｂ）はそのステータの磁極面の平面図である。
【図７】図５のアキシャルギャップモータのステータと比較例ステータとの寸法比較の説明図である。
【図８】従来のラジアルギャップモータのステータの一例の断面図である。
【図９】従来コイルの一例の弧状の加工の説明図である。
【図１０】従来コイルの他の例を装着したステータの断面図である。
【図１１】図１０の従来コイルの弧状の加工の説明図である。
【図１２】（ａ）は従来コイルのさらに他の例の斜視図、（ｂ）は（ａ）のａ−ａ線の断面図、（ｃ）は（ａ）のｂ−ｂ線の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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７を参照して詳述する。なお、それらの図面においては、断面のハッチングやモータ軸等は適宜省略している。
【００２３】
図１は本実施形態の集中巻コイル１の弧状の加工前後の状態を示し、図２は集中巻コイル１の平角線２の巻き方を示す。図１に示す集中巻コイル１は、エナメル線の平角線２を図２（ａ）の白抜きの矢印線に示すように曲げ易い方向（フラットワイズ方向）に曲げるフラットワイズ巻きにより渦巻状に巻重ねて形成された巻重ね部３を備える。
【００２４】
なお、図２（ｂ）は比較のために示した平角線２のエッジワイズ巻きであり、フラットワイズ巻きを、平角線２の断面の長辺を縦方向にした縦方向巻きとすれば、図２（ｂ）の白抜きの矢印線に示すエッジワイズ巻きは、平角線２の断面の長辺を横方向にした横方向巻きであり、曲がり部分における図中の実線の矢印線に示す外側の「伸び」の力および内側の「圧縮」の力は、縦方向巻き（フラットワイズ巻き）より大きく、縦方向巻き（フラットワイズ巻き）より曲げにくい。
【００２５】
そして、集中巻コイル１の巻重ね部３は、１本の平角線２をフラットワイズ巻きで外側から内側、内側から外側にα巻して（必要に応じてこれをくり返すことで）、複数列の層（図１では２列の層）に形成される。
【００２６】
各巻重ね部３は、図１の上からみた平面形状が、矩形（正方形を含む）、多角形または、それらの形状に丸みを持たせた形状等の枠形である。
【００２７】
また、巻重ね部３が図１に示す２列（２層）の場合、図１の上側の巻重ね部３の最外周から最内周まで巻き重ねられた平角線２が下側の列の巻重ね部３の最内周の位置に渡るように斜めに巻かれ、そこから平角線２が最外周まで巻き重ねられることにより、巻重ね部３の列と列が乗り越えてつながる。このとき、斜めに巻かれた部分が図１に示す本発明の列替り部（列の乗り越え部）４である。なお、巻重ね部３が３列（３層）の場合は、例えば、最も外径側（上側）の第１列の巻重ね部３の最内周まで巻き重ねられた平角線２が列替り部４により第２列の巻重ね部３の最内周の位置に斜めに巻かれて第１列と第２列がつながり、さらに、第２列の巻重ね部３の最外周まで巻き重ねられた平角線２が列替り部４により最も内径側（下側）の第３列の最外周の位置に斜めに巻かれて第２列と第３列がつながる。また、巻重ね部３が４列（４層）の場合は、上記第３列の巻重ね部３の最内周まで巻き重ねられた平角線２が列替り部４によりさらに内径側（下側）の第４列の最内周の位置に斜めに巻かれて第３列と第４列がつながる。巻重ね部３が５列（５層）、６列（６層）、…の場合も同様にして巻重ね部３の列と列とは列替り部４によりつながる。
【００２８】
つぎに、上記のエッジワイズ巻きの巻線加工により形成される図１の左側の集中巻コイル１は、各巻重ね部３の矩形の各辺ａ〜ｄが直線状である。この集中巻コイル１をモータや発電機のステータに装着するため、ステータの形状に合わせて、さらに、集中巻コイル１のコイルエンド部である対向する２辺ａ、ｃを弧状に加工する。この弧状の加工は、例えば、前記巻線加工後の集中巻コイル１を弧状の型枠に挿入する圧縮成形によって行なわれる。
【００２９】
図３（ａ）、（ｂ）は上記圧縮成形による集中巻コイル１の変形を示し、それらの図面において、Ｐ０は弧状の曲率の原点、ｒ１、ｒ２は弧状の加工の最外径、最内径の曲率半径、ｌは両列の巻重ね部３の平角線２の巻重ねられた各断面、Δは圧縮成形前後の巻重ね部３の中央部分（原点Ｐ０を通る線分上の部分）の平行移動量である。なお、図３（ｂ）は両列の巻重ね部３の中央部分の加工前後の断面図（図３（ａ）の加工前のＡ−Ａ線断面図、加工後のＢ−Ｂ線断面）である。
【００３０】
そして、集中巻コイル１の２層の巻重ね部３をステータの外径側（上側）から順に第１列、第２列とすると、両列の巻重ね部３は平角線２をフラットワイズ巻きで規則正しく巻いて形成され、第１列の巻重ね部３の平角線２と第２列の巻重ね部３との間で平角線２が混在することはない。この場合、両列の巻重ね部３はどの位置においても圧縮による変形量が概略同じであり、弧状の加工によって中央部がステータの外径側にΔだけ平行移動する。そして、両列の巻重ね部３の弧状の加工による変形量が局所的に過大になったりしないため、集中巻コイル１は、弧状に加工しても巻き崩れが生じにくくエナメル皮膜が損傷しにくい。その結果、集中巻コイル１を製造する際の歩留まりが向上して生産性を高めることができる。
【００３１】
また、本実施形態の集中巻コイル１は、各列の巻重ね部３をつなぐ列替り部４が弧状に加工されない辺ｂまたは辺ｄ（図１では辺ｄ）に設けられるので、集中巻コイルを弧状に加工する際に、列替り部４は、列から列に乗り越えるための曲げや曲げ戻しの角度が弧状の加工の影響を受けない。
【００３２】
図４（ａ）は列替り部４が弧状の加工の影響のない辺ｂ（または辺ｄ）に設けられる場合の上記曲げや曲げ戻しの例を示し、同図（ｂ）は列替り部４が弧状の加工の影響がある辺ａ（または辺ｃ）に設けられる場合の上記曲げや曲げ戻しの例を示す。同図（ａ）の列替り部４の上側の第１列から下側の第２列に向かう曲げの部分αａおよび、第２列での曲げ戻しの部分βａは弧状の加工前の角度のままで変化はないが、同図（ｂ）の列替り部４の上側の第１列から下側の第２列に向かう曲げの部分αｂは弧状の加工前より曲げの角度が変化してきつくなり、第２列での曲げ戻しの部分βｂも戻し角度が弧状の加工前より変化する。
【００３３】
したがって、列替り部４が弧状の加工の影響のない辺ｂ（または辺ｄ）に設けられる場合には、弧状の加工の影響がある辺ａ（または辺ｃ）に設けられる場合に比して、列替り部４の曲げや曲げ戻し部分に再度曲げを加えないことにより、平角線２のエナメル皮膜は損傷しにくくなる。その結果、集中巻コイル１の生産性を一層高めて製造コストをさらに低減できる。
【００３４】
つぎに、集中巻コイル１をステータコイルとしてステータに装着したアキシャルギャップモータの例について説明する。
【００３５】
図５は本実施形態のアキシャルギャップモータ５を組み立てた状態の断面図であり、アキシャルギャップモータ５は、例えば３相駆動のリラクタンスモータであり、モータ軸６の出力側（紙面左側の表側）から順に、平面視が略中空円板状のロータ７ａ、両面ステータ８、ロータ７ｂが一定の隙間（ギャップ）を設けて配設されている。両面ステータ８は表側ステータ８ａと裏側ステータ８ｂとを非磁性体９のプレートを設けて背中合せにつき合わせた構成である。
【００３６】
ロータ７ａ、７ｂは、同じ形状、構造であって、同形状の前側（紙面左側）のフランジシャフト１０ａと、後側（紙面右側）のフランジシャフト１０ｂとにより、ロータ７ａの磁極面が表側ステータ８ａの磁極面に対向し、ロータ７ｂの磁極面が裏側ステータ８ｂの磁極面に対向する向きにモータ軸６に取り付けられている。すなわち、ロータ７ａの磁極面と表側ステータ８ａの磁極面とはモータ軸６の方向に間隔を設けて対向し、裏側ステータ８ｂの磁極面とロータ７ｂの磁極面とはモータ軸６の方向に間隔を設けて対向する。
【００３７】
フランジシャフト１０ａ、１０ｂは、モータ軸６が中心を貫通した円板状のフランジ部１１の外周に円筒状の支持部１２を取り付けた構造であり、支持部１２がロータ７ａ、７ｂの中空部内に嵌入することでロータ７ａ、７ｂと一体にモータ軸６に取り付けられて回転する。なお、両面ステータ５はモータ軸６との間に隙間を設けて固定されている。また、フランジシャフト１０ａ、１０ｂは、いずれも非磁性体の例えばステンレスで形成されている。
【００３８】
図６（ａ）はロータ７ａを磁極面の裏面側からみた（図５の矢印線ｘが矢視方向）平面図であり、ロータ７ａ、７ｂは、それぞれ例えば圧粉磁心で形成された平面視楔形の８個のロータコア７１が周方向に４５度の間隔で配設された構成である。各ロータコア７１は、外径側、内径側の突起したポール７２ａ、７２ｂをロータヨーク部７３で繋いだ構成であり、外径側、内径側に非磁性金属のリング体１３ａ、１３ｂが嵌められて放射状（環状）に固定される。ロータコア７１間（隣接コア間）の隙間は、空間であってもよいが、図６（ａ）の場合、例えば非磁性体の樹脂の充填部１４で形成され、各ロータコア７１は磁気的に独立している。
【００３９】
図６（ｂ）は表側ステータ８ａの磁極面の平面図を示す。表側ステータ８ａと裏側ステータ８ｂは、同じ形状、構造であり、外径側、内径側に非磁性体金属のリング体１５ａ、１５ｂが嵌められて一体化されている。さらに、外径側のリング体１５ａの外側には、各相の一対の端子等を覆う樹脂被覆体１６が重ねて設けられている。
【００４０】
表側ステータ８ａと裏側ステータ８ｂは、それぞれ、例えば圧粉磁心で形成された平面視楔形の１２個（相当たり９０度の間隔の４個）のステータコア８１が周方向に３０度の間隔で配設される。
【００４１】
各ステータコア８１間（隣接コア間）の隙間は、図６（ｂ）では空間であるが、非磁性体の樹脂の充填部であってもよく、空間または充填部により各ステータコア８１は磁気的に独立している。
【００４２】
各ステータコア８１は、磁極対を形成する外径側の磁極８２ａと内径側の磁極８２ｂの突起したティースを磁極間のステータヨーク部８３で繋いだ構成である。ステータヨーク部８３は、ロータヨーク部７３と同様、ステータ８ａ、８ｂの周に沿った弧状である。
【００４３】
各ステータヨーク部８３には、磁極対の磁極８２ａ、８２ｂを励磁する各相のステータコイル１７が巻装される。ステータコイル１７は、表側ステータ８ａ、裏側ステータ８ｂの別に磁極８２ａ、８２ｂの磁極対を励磁するように、表側ステータ８ａ、裏側ステータ８ｂそれぞれの各ステータコア８１のステータヨーク部８３に別個に巻装されてもよいが、本実施形態の場合、ステータコイル１７を表側ステータ８ａと裏側ステータ８ｂの磁極対の励磁に共用するため、表側ステータ８ａと裏側ステータ８ｂの同じ位置のステータコア８１のステータヨーク部８３を１個のステータヨーク部とし、その周囲に樹脂性のカセットホルダ１８を介して巻装される。
【００４４】
カセットホルダ１８は、表側ステータ８ａ、裏側ステータ８ｂの磁極面の部分が、ステータヨーク部８３に略嵌入して外径方向に突出した弧状の形状である。
【００４５】
各ステータコイル１７は、それぞれ前記した集中巻コイル１で形成され、集中巻コイル１の弧状の辺ａ、ｃのコイルエンド部分が表側ステータ８ａ、裏側ステータ８ｂの磁極面に位置するようにカセットホルダ１８に保持されて両面ステータ５に装着され、前記コイルエンド部は対向するロータ７ａ、７ｂの平面視弧状の凹んだロータヨーク部７３に回転自在に嵌入する。
【００４６】
この場合、各ステータコイル１７は、コイルエンド部が表側ステータ８ａ、裏側ステータ８ｂの外径側に突出した弧状の形状であり、表側ステータ８ａ、裏側ステータ８ｂの磁極面に同心円の形状に配置される。
【００４７】
一方、各ステータコイル１７ｋのコイルエンド部が角張って出っ張る従来形状であれば、コイルエンド部は表側ステータ８ａ、裏側ステータ８ｂの磁極面に、略前記同心円を内接円とする多角形の形状に配置される。
【００４８】
図７は従来の直線形状の各ステータコイル１７ｋが多角形の形状に配置された比較例ステータ８ｋと、各ステータコイル１７が集中巻コイル１で形成された弧状の形状の表側ステータ８ａとの磁極面の比較を示し、比較例ステータ８ｋは各ステータコイル１７ｋのコイルエンド部が磁極面に多角形の形状に配置されて角張るのに対して、本実施形態の表側ステータ８ａは各ステータコイル１７のコイルエンド部が磁極面に前記同心円の形状に配置される。各ステータコイル１７が集中巻コイル１で形成された裏側ステータ８ｂも表側ステータ８ａと同様である。
【００４９】
そして、ロータ７ａ、７ｂのロータヨーク部７３に回転自在に嵌入する裏側ステータ８ａ、裏側ステータ８ｂの各ステータコイル１７のコイルエンド部の形状は、ロータヨーク部７３の平面視の形状に沿った弧状の形状であり、ロータ７ａ、７ｂの回転時に一定以上のクリアランスを確保する上から無駄がなく最も好ましい形状である。一方、比較例ステータ８ｋの各ステータコイル１７ｋのコイルエンド部のような角張った形状では、ロータ７ａ、７ｂの回転に伴って各ステータコイル１７のコイルエンド部の径方向のクリアランスの大きさが変化し、一定以上のクリアランスを確保するためには、その変化を考慮したより大きなクリアランスのスペースを確保する必要がある。
【００５０】
したがって、各ステータコイル１７が集中巻コイル１で形成された表側ステータ８ａ、裏側ステータ８ｂは、各ステータコイル１７のコイルエンド部のクリアランスを確保するための無駄なスペースが発生せず、図７に示すように、無駄なスペースが発生する比較例ステータ８ｋより外径がδ低減されて小径になる。そのため、本実施形態のアキシャルギャップモータ５は、比較例ステータ８ｋで形成されるアキシャルギャップモータより体格が小さくなって小型・軽量になる。
【００５１】
なお、各ステータコイル１７は、表側ステータ８ａ、裏側ステータ８ｂの各ステータコア８１の磁極８２ａ、８２ｂの磁極対の励磁極性が両隣のステータコア８１の磁極８２ａ、８２ｂの磁極対の励磁極性と同じになるように、巻き方向あるいは通電方向が設定される。
【００５２】
そして、表側ステータ８ａ、裏側ステータ８ｂの通電相のステータコイル１７が通電されると、表側ステータ８ａ、裏側ステータ８ｂの通電相のステータコア８１の磁極８２ａ、８２ｂの磁極対が例えばＮ極、Ｓ極に励磁され、図５に破線の矢印線に示すように、ステータコア８１の磁極（Ｎ極）８２ａからロータコア７１を通ってステータコア８１の磁極（Ｓ極）８２ｂに至り、磁極８２ａに戻る励磁磁束のループ磁路が形成され、このループ磁路の磁束による、ロータ７ａ、７ｂとステータ８ａ、８ｂとの磁気的な吸引動作によってアキシャルギャップモータ５は回転する。
【００５３】
さらに、アキシャルギャップモータ５においては、表側ステータ８ａ、裏側ステータ８ｂそれぞれに、各ステータコア８１のステータコイル１７に重なるように、環状の界磁コイル１９が配置され、界磁コイル１９の直流界磁の磁束が各ステータコア８１の磁極対の励磁磁束に一括して重畳され、励磁磁束量が増加して一層のトルク増加が図られる。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態の集中巻コイル１は、巻き崩れやエナメル皮膜の損傷が生じにくく、歩留りが向上して生産性を高めることができ、製造コストを大幅に低減できる。しかも、列替り部４を各巻重ね部３の弧状に加工されない部分に設けることにより、列替り部４でのエナメル皮膜の損傷も防止することができ、集中巻コイル１の生産性を一層高めて製造コストを一層低減できる。
【００５５】
そして、集中巻コイル１によりアキシャルギャップモータ５のステータコイル１７を形成すると、ステータコイル１７の生産性が向上してアキシャルギャップモータ５の製造コストを低減できる。また、ステータコイル１７のコイルエンド中央部分を外径側へ突出させて無駄なスペースを減少し、アキシャルギャップモータ５の小型化・軽量化を図ることができる。それに伴い、ステータコア８１も小さくできるので、アキシャルギャップモータ５の一層の小型化・軽量化を図ることができる。
【００５６】
そして、本発明は上記した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、集中巻コイル１は巻重ね部３が３列以上であってもよいのは勿論である。
【００５７】
また、弧状の加工には、曲線加工であることが好ましいが、直線による折れ線近似状の加工等であってもよい。なお、弧状は円弧状に限るものではない。
【００５８】
そして、本発明の集中巻コイルは、種々のラジアルギャップ構成の回転機（モータまたは発電機）や、種々のアキシャルギャップ構成の回転機（モータまたは発電機）のステータコイル等の集中巻きされる種々のコイルに適用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１ 集中巻コイル
２ 平角線
３ 巻重ね部
４ 列替り部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平角線により形成される集中巻コイルであって、
前記平角線をフラットワイズ巻きで渦巻状に巻重ねて形成される複数の巻重ね部を備え、
前記各巻重ね部は、層状の複数列に積み重ねられて列と列とをつなぐ列替り部で連続し、弧状に加工されていることを特徴とする集中巻コイル。
【請求項２】
請求項１に記載の集中巻コイルにおいて、
前記列替り部は、前記各巻重ね部の弧状に加工されない部分に設けられることを特徴とする集中巻コイル。
【請求項１】
平角線により形成される集中巻コイルであって、
前記平角線をフラットワイズ巻きで渦巻状に巻重ねて形成される複数の巻重ね部を備え、
前記各巻重ね部は、層状の複数列に積み重ねられて列と列とをつなぐ列替り部で連続し、弧状に加工されていることを特徴とする集中巻コイル。
【請求項２】
請求項１に記載の集中巻コイルにおいて、
前記列替り部は、前記各巻重ね部の弧状に加工されない部分に設けられることを特徴とする集中巻コイル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１７５７４１（Ｐ２０１２−１７５７４１Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３２７２３（Ｐ２０１１−３２７２３）
【出願日】平成２３年２月１８日（２０１１．２．１８）
【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２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１８日（２０１１．２．１８）
【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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