JP2002027694A

JP2002027694A - モータおよび巻線方法

Info

Publication number: JP2002027694A
Application number: JP2000199699A
Authority: JP
Inventors: Takeaki Nishimoto; 武明西本
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2002-01-25

Abstract

(57)【要約】【課題】巻数の自由度およびコイル配置の自由度を高
めるとともに、占積率を十分に高め、しかも巻終わりを
スロットボトムに密着させる。【解決手段】コイル３の第１層の巻終わりから第２層
の巻始めへのピッチを０．５ピッチに設定し、第３層の
巻終わりから第４層の巻始めへのピッチ、第５層の巻終
わりから第６層の巻始めへのピッチを１．５ピッチに設
定して整列巻を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】この発明はモータおよび巻線
方法に関し、さらに詳細にいえば、回転子と固定子とを
含み、少なくとも固定子の内向き突極部に巻線が施され
てなるモータおよびこのモータの突極部に導体を巻回す
る巻線方法に関する。

【従来の技術】従来から、モータの突極部に線状の導体
（表面が絶縁処理された導体：以下、コイルと称する）
を巻回する巻線方法として、特開平１０−２９０５４５
号公報に記載された方法が提案されている。この巻回方
法は、巻線を、固定子の各突極部の長手方向に互いに密
着するように巻回するに当たって、奇数層を突極部の基
部側から先端部に向かう方向に、偶数層を突極部の先端
部側から基部に向かう方向に、それぞれ巻回し、しかも
奇数層の巻数をＮ−α（ｋ−１）／２、偶数層の巻数を
Ｎ−α（ｋ−１）／２−１に、それぞれ設定する方法で
ある。なお、Ｎは第１層の巻回数、ｋは正の奇数、αは
２以上の偶数である。そして、この巻回方法を採用する
ことによって、巻線の品質を低下させることなく占積率
を高めることができると思われている。

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平１０−
２９０５４５号公報に記載された方法を採用した場合に
は、巻数の自由度およびコイル配置の自由度を高めるこ
とができないとともに、占積率を十分には高めることが
できず、しかも巻終わりをスロットボトムに密着させる
ことができない可能性があるなどの不都合を有してい
る。さらに説明する。特開平１０−２９０５４５号公報
に記載された方法による巻回状態は図７に示すとおりで
あり、奇数層の巻数とこの奇数層の続く偶数層の巻数と
は、後者が１だけ少なくなっている。そして、導体を巻
回するためのノズルの通路を確保することができるよう
に、偶数層に続く奇数層の巻数を設定するようにしてい
る（図７においては、奇数層｛（ｍ＋１）層、ただし、
ｍは２以上の偶数｝の巻数を偶数層（ｍ層）の巻数より
も２だけ少なく設定している）。図７を参照すれば、偶
数層に続く奇数層には導体をもう１回巻回することがで
きる空間が存在しているが、奇数層の巻数を１だけ増加
させれば続く偶数層の巻数も１だけ増加し、偶数層の増
加した部分の導体がノズルと干渉することになり、巻線
の品質を低下させてしまうので（図８中Ａ、Ｂ参照）、
巻数を図７に示すように設定することになる。この結
果、巻数の上限が、ノズル通路と干渉しない範囲におけ
る巻回可能数の上限（物理的上限）よりも小さくなって
しまい、巻数の自由度が制約されてしまう。具体的に
は、物理的に３５ターンまで巻回することが可能である
にも拘わらず、３３ターンまでしか巻回することができ
ない。また、巻数の上限が物理的上限よりも小さいので
占積率が低下し、ひいてはモータの高効率化を十分には
達成することができない。さらに、電磁設計上のモータ
の要求性能から定まる最適巻数が前記の巻数の上限より
も少ない場合には、巻終わりをスロットボトムに密着さ
せることができない場合がある（図９参照）。この結
果、巻線終了時にコイルの最終ターンが斜めになってし
まい（図１０参照）、コイルが定着するのに不安定な位
置であるから、コイル外れの原因になり易い。また、コ
イルが斜めになることに起因して、次の突極部に巻線を
施す場合にノズルとの接触の原因になるという不都合、
後工程の結線処理に支障をきたしてしまうという不都合
が生じる。もちろん、図９に示す巻回状態における巻終
わりの不都合を解消させようとすれば、図１０に示すよ
うにターン数を１だけ増加させ、または図１１に示すよ
うにターン数を１だけ減少させればよいが、何れの場合
にも実際の巻数が最適巻数からずれてしまい、要求性能
を実現することができなくなってしまう。また、１本の
巻線のみでは電磁設計上のモータの要求性能を満足でき
ない場合に、よりよく要求性能を満足させるために複数
本持ちで巻線を施す巻線方法が採用される。しかし、こ
の複数本持ちの巻線方法については、占積率向上、巻線
品質向上などの改善を提案することは全く行われていな
いので、複数本持ちで巻線を施す場合における巻線方法
としては、例えば、２本持ちの場合を示す図１２のよう
な巻線方法が考えられるだけである。しかし、図１２に
示す巻線方法を採用した場合には、２ピッチ（巻線の直
径の２倍のピッチ）以上の層間移動を複数回行うことに
なり、これが巻崩れ、巻乱れの原因になり、占積率の低
下、巻線の傷などを引き起こしてしまう可能性がある。

【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、巻数の自由度を高めることができるとと
もに、占積率を十分に高めることができ、しかも巻終わ
りをスロットボトムに密着させることができるモータお
よび巻線方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】請求項１のモータは、巻
線の少なくとも一部において、層の巻終わりから次の層
の巻始めへの移動が巻線の半径よりも大きく設定された
ものである。ここで、および以下において、「層の巻終
わりから次の層の巻始めへの移動」とは、巻線とほぼ直
交する方向への移動を表すものとして使用される。請求
項２のモータは、前記層の巻終わりから次の層の巻始め
への移動が巻線の半径の３倍に設定されたものである。
請求項３のモータは、巻回方向を設定してこの方向に連
続的に巻回される少なくとも一部の巻線が複数の層をわ
たって巻回され、しかも一の層の巻終わりから他の層の
巻始めへの移動が最小限に設定されたものである。ここ
で、および以下において、「複数の層をわたって巻回さ
れ」とは、一の層に巻回された後、この層から２以上離
れた層に巻回されることを表すものとして使用される。
請求項４のモータは、前記一の層の巻終わりから他の層
の巻始めへの移動が巻線の半径の４倍になる箇所が１箇
所以下に設定されたものである。請求項５のモータは、
前記巻線の巻始めと巻終わりとをスロットボトム側に設
定したものである。請求項６のモータは、巻回方向を設
定してこの方向に連続的に巻回される少なくとも一部の
巻線が複数の層をわたって巻回される場合に、巻回され
る各層に対して可能な限り巻線で満たした状態で巻回さ
れたものである。請求項７の巻線方法は、巻線の少なく
とも一部において、層の巻終わりから次の層の巻始めへ
の移動を巻線の半径よりも大きく設定する方法である。
請求項８の巻線方法は、前記層の巻終わりから次の層の
巻始めへの移動を巻線の半径の３倍に設定する方法であ
る。請求項９の巻線方法は、巻回方向を設定してこの方
向に連続的に巻回される少なくとも一部の巻線を複数の
層をわたって巻回し、しかも一の層の巻終わりから他の
層の巻始めへの移動を最小限に設定する方法である。請
求項１０の巻線方法は、前記一の層の巻終わりから他の
層の巻始めへの移動が巻線の半径の４倍になる箇所を１
箇所以下に設定する方法である。請求項１１の巻線方法
は、巻回方向を設定してこの方向に連続的に巻回される
少なくとも一部の巻線を複数の層をわたって巻回する場
合に、巻回される各層に対して可能な限り巻線で満たし
た状態で巻回する方法である。

【作用】請求項１のモータであれば、巻線の少なくとも
一部において、層の巻終わりから次の層の巻始めへの移
動を巻線の半径よりも大きく設定しているので、巻数の
上限を物理的上限と一致させることができ、ひいては、
巻数の自由度、コイル配置の自由度を高めることができ
るとともに、占積率を十分に高めてモータを十分に高効
率化することができる。請求項２のモータであれば、前
記層の巻終わりから次の層の巻始めへの移動が巻線の半
径の３倍に設定されているので、請求項１と同様の作用
を達成することができる。請求項３のモータであれば、
巻回方向を設定してこの方向に連続的に巻回される少な
くとも一部の巻線を複数の層をわたって巻回し、しかも
一の層の巻終わりから他の層の巻始めへの移動を最小限
に設定しているので、複数本持ちで巻線を施す場合に整
列巻が可能となり、巻線を安定化することができるほ
か、巻数の上限を物理的上限と一致させることができ、
ひいては、巻数の自由度を高めることができるととも
に、占積率を十分に高めてモータを十分に高効率化する
ことができる。請求項４のモータであれば、前記一の層
の巻終わりから他の層の巻始めへの移動が巻線の半径の
４倍になる箇所を１箇所以下に設定しているので、請求
項３と同様の作用を達成することができる。請求項５の
モータであれば、前記巻線の巻始めと巻終わりとをスロ
ットボトム側に設定したのであるから、巻線および結線
作業を安定化することができる。請求項６のモータであ
れば、巻回方向を設定してこの方向に連続的に巻回され
る少なくとも一部の巻線を複数の層をわたって巻回する
場合に、巻回される各層に対して可能な限り巻線で満た
した状態で巻回するのであるから、占積率を十分に高め
てモータを十分に高効率化することができるとともに、
整列巻が可能となり、巻線を安定化することができる。
請求項７の巻線方法であれば、巻線の少なくとも一部に
おいて、層の巻終わりから次の層の巻始めへの移動を巻
線の半径よりも大きく設定するのであるから、巻数の上
限を物理的上限と一致させることができ、ひいては、巻
数の自由度、コイル配置の自由度を高めることができる
とともに、占積率を十分に高めてモータを十分に高効率
化することができ、しかも巻終わりをスロットボトムに
密着させて巻線を安定化することができる。請求項８の
巻線方法であれば、前記層の巻終わりから次の層の巻始
めへの移動を巻線の半径の３倍に設定するのであるか
ら、請求項７と同様の作用を達成することができる。請
求項９の巻線方法であれば、巻回方向を設定してこの方
向に連続的に巻回される少なくとも一部の巻線を複数の
層をわたって巻回し、しかも一の層の巻終わりから他の
層の巻始めへの移動を最小限に設定するのであるから、
複数本持ちで巻線を施す場合に整列巻が可能となり、巻
線を安定化することができるほか、巻数の上限を物理的
上限と一致させることができ、ひいては、巻数の自由度
を高めることができるとともに、占積率を十分に高めて
モータを十分に高効率化することができる。請求項１０
の巻線方法であれば、前記一の層の巻終わりから他の層
の巻始めへの移動が巻線の半径の４倍になる箇所を１箇
所以下に設定するのであるから、請求項９と同様の作用
を達成することができる。請求項１１の巻線方法であれ
ば、巻回方向を設定してこの方向に連続的に巻回される
少なくとも一部の巻線を複数の層をわたって巻回する場
合に、巻回される各層に対して可能な限り巻線で満たし
た状態で巻回するのであるから、占積率を十分に高めて
モータを十分に高効率化することができるとともに、整
列巻が可能となり、巻線を安定化することができる。

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、この
発明のモータおよび巻線方法の実施の態様を詳細に説明
する。図１はこの発明のモータの一実施態様の要部を示
す縦断面図である。なお、図１には、固定子の何れか１
つの内向き突極部に対するコイル巻回状態を示してい
る。また、ここで、モータとしては、同期モータ、誘導
モータ、スイッチトリラクタンスモータ、ブラシレスＤ
Ｃモータなどであって、コイルが直巻されるものが例示
できる。固定子１の内向き突極部２に対してコイル３を
巻回している。そして、コイル３を第１層から第６層ま
で巻回し、各層においてコイルを互いに密着状態で巻回
しているとともに、各層のコイルを、その内側の層のコ
イルどうしの間に位置するように巻回している｛具体的
には、コイルの各ターンの大半をスロットボトムと平行
に設定するとともに、残余の僅かな部分においてターン
同士の間の接続部を形成し、コイルの各ターンの大半に
おいて、各層のコイルを、その内側の層のコイルどうし
の間に位置するように巻回している。換言すれば、コイ
ルの各ターンを次のターンに導くための１ピッチ分（コ
イルの直径と等しい距離）の移動を１ターンの全範囲に
わたって均等に行うのではなく、前期わずかな部分にお
いて集中的に行うようにしている。そして、前記接続部
は、内向き突極部２のうち、モータの軸と平行な方向の
端部に位置するように設定することが好ましい。｝。ま
た、奇数層においてスロットボトムから突極部先端部に
向かうように、偶数層において突極部先端部からスロッ
トボトムに向かうように、コイルの巻回方向が設定され
ている。すなわち、整列巻を実現している。また、突極
部２に対してコイル３を巻回するに当たって、コイル巻
回用のノズルが通過するノズル通路４との干渉を回避し
なければならないので、層数の増加に伴ってターン数を
減少させている。具体的には、偶数層のターン数を先行
する奇数層のターン数よりも１若しくは２だけ少なく設
定するとともに、奇数層のターン数を先行する偶数層の
ターン数よりも２だけ少なく設定している。したがっ
て、第１層の巻終わりから第２層の巻始めへのピッチを
０．５ピッチ（コイルの直径の１／２）に設定し、第３
層の巻終わりから第４層の巻始めへのピッチ、第５層の
巻終わりから第６層の巻始めへのピッチを１．５ピッチ
に設定している。したがって、従来の巻回状態を示す図
７と比較すれば、図１の実施態様を採用することによっ
て、巻数の上限を物理的上限と一致させていることが分
かる。この結果、占積率を向上させることができ、モー
タの高効率化を達成することができる。また、巻数の上
限を物理的上限と一致させているのであるから、電磁設
計上のモータの要求性能から定まる最適巻数を実現でき
る可能性を高めることができる。換言すれば、巻数設定
の自由度を高めることができる。具体的には、図７の場
合には３３ターンの範囲内でしか巻数を設定することが
できないのに対して、図１の場合には３５ターンの範囲
内で巻数を設定することができる。さらに、電磁設計上
のモータの要求性能から定まる最適巻数が巻数の上限よ
りも少ない場合において、従来は図９に示すように巻終
わりをスロットボトムに密着させることができなかった
場合であっても、第５層の巻終わりから第６層の巻始め
へのピッチを１．５ピッチに設定し（図２参照）、第１
層の巻終わりから第２層の巻始めへのピッチを１．５ピ
ッチに設定し（図３参照）、または第３層の巻終わりか
ら第４層の巻始めへのピッチを１．５ピッチに設定する
（図４参照）ことによって、巻終わりをスロットボトム
に密着させることができる。この結果、巻回されたコイ
ルの最終ターンを安定化することができ、次の突極部に
対する巻線作業時にノズルとの干渉を未然に防止するこ
とができるとともに、後工程の結線処理に支障をきたす
ことがなくなる。また、巻線の高品質化を達成すること
ができる。図５はこの発明のモータの他の実施態様の要
部を示す縦断面図である。なお、図５には、固定子の何
れか１つの内向き突極部に対するコイル巻回状態を示し
ている。また、ここで、モータとしては、同期モータ、
誘導モータ、スイッチトリラクタンスモータ、ブラシレ
スＤＣモータなどであって、コイルが直巻されるものが
例示できる。固定子１の内向き突極部２に対して第１コ
イル３ａおよび第２コイル３ｂを巻回している。なお、
第１コイル３ａおよび第２コイル３ｂのターン数は共に
２２に設定している。そして、第１コイル３ａを、第１
層のターン数が９、第２層のターン数が８、第３層目の
ターン数が３、第４層目のターン数が２になるように設
定し、第２コイル３ｂを、第３層のターン数が４、第４
層のターン数が４、第５層のターン数が５、第６層のタ
ーン数が４、第７層のターン数が３、第８層のターン数
が２になるように設定している。また、第１コイル３ａ
を、第１層、第２層、第３層、第４層の順に巻回し、第
２コイル３ｂを、第５層に２ターン、第３層に４ター
ン、第４層に４ターン、第５層に３ターン、第６層に４
ターン、第７層に３ターン、第８層に２ターンの順に巻
回している。この結果、２ピッチの層間移動が行われる
箇所を１箇所のみにすることができ、ひいては巻乱れに
よる占積率の悪化を減少させることができるとともに、
ノズルによる巻線傷を皆無にすることができ、しかも、
整列巻が可能となるため、巻線全体としての安定性を向
上させることができる。図６はこの発明のモータのさら
に他の実施態様の要部を示す縦断面図である。なお、図
６には、固定子の何れか１つの内向き突極部に対するコ
イル巻回状態を示している。また、ここで、モータとし
ては、同期モータ、誘導モータ、スイッチトリラクタン
スモータ、ブラシレスＤＣモータなどであって、コイル
が直巻されるものが例示できる。固定子１の内向き突極
部２に対して第１コイル３ａ、第２コイル３ｂおよび第
３コイル３ｃを巻回している。なお、第１コイル３ａ、
第２コイル３ｂおよび第３コイル３ｃのターン数は共に
１４に設定している。そして、第１コイル３ａを、第１
層のターン数が７、第２層のターン数が６、第３層目の
ターン数が１になるように設定し、第２コイル３ｂを、
第１層のターン数が２、第２層のターン数が１、第３層
のターン数が６、第４層のターン数が５になるように設
定し、第３コイル３ｃを、第５層のターン数が５、第６
層のターン数が４、第７層のターン数が３、第８層のタ
ーン数が２になるように設定している。また、第１コイ
ル３ａを、第１層、第２層、第３層の順に巻回し、第２
コイル３ｂを、第３層に５ターン、第１層に２ターン、
第２層に１ターン、第３層に１ターン、第４層に５ター
ンの順に巻回し、第３コイル３ｃを、第５層に５ター
ン、第６層に４ターン、第７層に３ターン、第８層に２
ターンの順に巻回している。この結果、２ピッチの層間
移動が行われる箇所を１箇所のみにすることができ、ひ
いては巻乱れによる占積率の悪化を減少させることがで
きるとともに、ノズルによる巻線傷を皆無にすることが
でき、しかも、巻線全体としての安定性を向上させるこ
とができる。さらに説明する。モータの設計仕様には、
トルク、電流値および回転数などが含まれており、トル
クに基づいてその体格（外径、積厚）が定まり、電流値
や回転数に基づいてその巻数が定まる。そして、モータ
の体格（外径）が大きくなるとそのスロット面積も大き
くなり、要求される電流値と回転数に基づいてその巻数
が定まった場合、スロット面積をなるべく多くの銅（コ
イル）で満たすことにより銅損を極力少なくすることが
できる。しかし、コイルの線径は限られているのである
から、常に１本のコイルを用いてスロット面積をなるべ
く多くのコイルで満たすことは不可能である。例えば、
スロット面積が３５０ｍｍ²であり、巻線のターン数を
５０に設定する場合には、３５０／５０＝７ｍｍ²であ
るから、（７／π）^1/2≒１．５ｍｍの線径のコイルを
用いれば１本持ちで巻線を施すことが可能である。しか
し、作業効率およびコストを考慮して、１．０５ｍｍの
線径のコイルを２本巻回するか（２本持ち）、または
０．８５ｍｍの線径のコイルを３本巻回する（３本持
ち）などの選択を行うことが好ましい。図５、図６はこ
のような場合に対応する状態を示すものであり、２本持
ち、３本持ちの場合にも整列巻を実現し、占積率を向上
できることが分かる。もちろん、４本持ち以上にも同様
に適用することができる。

【発明の効果】請求項１の発明は、巻数の上限を物理的
上限と一致させることができ、ひいては、巻数の自由度
およびコイル配置の自由度を高めることができるととも
に、占積率を十分に高めてモータを十分に高効率化する
ことができるという特有の効果を奏する。請求項２の発
明は、請求項１と同様の効果を奏する。請求項３の発明
は、複数本持ちで巻線を施す場合に整列巻が可能とな
り、巻線を安定化することができるほか、巻数の上限を
物理的上限と一致させることができ、ひいては、巻数の
自由度およびコイル配置の自由度を高めることができる
とともに、占積率を十分に高めてモータを十分に高効率
化することができるという特有の効果を奏する。請求項
４の発明は、請求項３と同様の効果を奏する。請求項５
の発明は、巻線および結線作業を安定化することができ
るほか、請求項１から請求項４の何れかと同様の効果を
奏する。請求項６の発明は、占積率を十分に高めてモー
タを十分に高効率化することができるとともに、整列巻
が可能となり、巻線を安定化することができるほか、請
求項３または請求項４と同様の効果を奏する。請求項７
の発明は、巻数の上限を物理的上限と一致させることが
でき、ひいては、巻数の自由度およびコイル配置の自由
度を高めることができるとともに、占積率を十分に高め
てモータを十分に高効率化することができるという特有
の効果を奏する。請求項８の発明は、請求項７と同様の
効果を奏する。請求項９の発明は、複数本持ちで巻線を
施す場合に巻線を安定化することができるほか、巻数の
上限を物理的上限と一致させることができ、ひいては、
巻数の自由度およびコイル配置の自由度を高めることが
できるとともに、占積率を十分に高めてモータを十分に
高効率化することができるという特有の効果を奏する。
請求項１０の発明は、請求項９と同様の効果を奏する。
請求項１１の発明は、占積率を十分に高めてモータを十
分に高効率化することができるとともに、整列巻が可能
となり、巻線を安定化することができるほか、請求項９
または請求項１０と同様の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のモータの一実施態様の要部を示す縦
断面図である。

【図２】最適巻数が巻数の上限よりも少ない場合におけ
る巻線状態の一例を示す縦断面図である。

【図３】最適巻数が巻数の上限よりも少ない場合におけ
る巻線状態の他の例を示す縦断面図である。

【図４】最適巻数が巻数の上限よりも少ない場合におけ
る巻線状態のさらに他の例を示す縦断面図である。

【図５】この発明のモータの他の実施態様の要部を示す
縦断面図である。

【図６】この発明のモータのさらに他の実施態様の要部
を示す縦断面図である。

【図７】特開平１０−２９０５４５号公報に記載された
方法による巻回状態を示す縦断面図である。

【図８】巻数の上限が物理的限界よりも低いことを説明
する縦断面図である。

【図９】最適巻数が巻数の上限よりも少ない場合の巻回
状態を示す縦断面図である。

【図１０】ターン数を最適巻数よりも１だけ増加させた
状態を示す縦断面図である。

【図１１】ターン数を最適巻数よりも１だけ減少させた
状態を示す縦断面図である。

【図１２】２本持ちによる巻線状態を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１固定子２内向き突極部３コイル３ａ第１コイル３ｂ第２コイル３ｃ第３コイル４ノズル通路

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年９月１０日（２００１．９．１
０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の詳細な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【従来の技術】従来から、モータの突極部に線状の導体
（表面が絶縁処理された導体：以下、コイルと称する）
を巻回する巻線方法として、特開平１０−２９０５４５
号公報に記載された方法が提案されている。

【０００３】この巻回方法は、巻線を、固定子の各突極
部の長手方向に互いに密着するように巻回するに当たっ
て、奇数層を突極部の基部側から先端部に向かう方向
に、偶数層を突極部の先端部側から基部に向かう方向
に、それぞれ巻回し、しかも奇数層の巻数をＮ−α（ｋ
−１）／２，偶数層の巻数をＮ−α（ｋ−１）／２−１
に、それぞれ設定する方法である。なお、Ｎは第１層の
巻回数，ｋは正の奇数、αは２以上の偶数である。

【０００４】そして、この巻回方法を採用することによ
って、巻線の品質を低下させることなく占積率を高める
ことができると思われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平１０−
２９０５４５号公報に記載された方法を採用した場合に
は、巻線の自由度およびコイル配置の自由度を高めるこ
とができないとともに、占積率を十分には高めることが
できず、しかも巻終わりをスロットボトムに密着させる
ことができない可能性があるなどの不都合を有してい
る。

【０００６】さらに説明する。特開平１０−２９０５４
５号公報に記載された方法による巻回状態は図７に示す
とおりであり、奇数層の巻数とこの奇数層の続く偶数層
の巻数とは、後者が１だけ少なくなっている。そして、
導体を巻回するためのノズルの通路を確保することがで
きるように、偶数層に続く奇数層の巻数を設定するよう
にしている（図７においては、奇数層｛（ｍ＋１）層、
ただし、ｍは２以上の偶数｝の巻線を偶数層（ｍ層）の
巻数よりも２だけ少なく設定している）。

【０００７】図７を参照すれば、偶数層に続く奇数層に
は導体をもう１回巻回することができる空間が存在して
いるが、奇数層の巻数を１だけ増加させれば続く偶数層
の巻数も１だけ増加し、偶数層の増加した部分の導体が
ノズルと干渉することになり、巻線の品質を低下させて
しまうので（図８中Ａ，Ｂ参照）、巻数を図７に示すよ
うに設定することになる。この結果、巻数の上限が、ノ
ズル通路と干渉しない範囲における巻回可能数の上限
（物理的上限）よりも小さくなってしまい、巻数の自由
度が制約されてしまう。具体的には、物理的に３５ター
ンまで巻回することが可能であるにも拘わらず、３３タ
ーンまでしか巻回することができない。

【０００８】また、巻数の上限が物理的上限よりも小さ
いので占積率が低下し、ひいてはモータの高効率化を十
分には達成することができない。

【０００９】さらに、電磁設計上のモータの要求性能か
ら定まる最適巻数が前記の巻数の上限よりも少ない場合
には、巻終わりをスロットボトムに密着させることがで
きない場合がある（図９参照）。この結果、巻線終了時
にコイルの最終ターンが斜めになってしまい（図１０参
照）、コイルが定着するのに不安定な位置であるから、
コイル外れの原因になり易い。また、コイルが斜めにな
ることに起因して、次の突極部に巻線を施す場合にノズ
ルとの接触の原因になるという不都合、後工程の結線処
理に支障をきたしてしまうという不都合が生じる。もち
ろん、図９に示す巻回状態における巻終わりの不都合を
解消させようとすれば、図１０に示すようにターン数を
１だけ増加させ、または図１１に示すようにターン数を
１だけ減少させればよいが、何れの場合にも実際の巻数
が最適巻数からずれてしまい、要求性能を実現すること
ができなくなってしまう。

【００１０】また、１本の巻線のみでは電磁設計上のモ
ータの要求性能を満足できない場合に、よりよく要求性
能を満足させるために複数本持ちで巻線を施す巻線方法
が採用される。しかし、この複数本持ちの巻線方法につ
いては、占積率向上、巻線品質向上などの改善を提案す
ることは全く行われていないので、複数本持ちで巻線を
施す場合における巻線方法としては、例えば、２本持ち
の場合を示す図１２のような巻線方法が考えられるだけ
である。しかし、図１２に示す巻線方法を採用した場合
には、２ピッチ（巻線の直径の２倍のピッチ）以上の層
間移動を複数回行うことになり、これが巻崩れ、巻乱れ
の原因になり、占積率の低下、巻線の傷などを引き起こ
してしまう可能性がある。

【００１１】

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１のモータは、巻
線の少なくとも一部において、層の巻終わりから次の層
の巻始めへの、層と平行な方向における移動が巻線の半
径よりも大きく設定されたものである。請求項２のモー
タは、前記層の巻終わりから次の層の巻始めへの、層と
平行な方向における移動が巻線の半径の３倍に設定され
たものである。

【００１３】請求項３のモータは、巻回方向を設定して
この方向に連続的に巻回される少なくとも一部の巻線が
複数の層をわたって巻回され、しかも一の層の巻終わり
から他の層の巻始めへの、層と平行な方向における移動
が最小限に設定されたものである。

【００１４】請求項４のモータは、前記一の層の巻終わ
りから他の層の巻始めへの、層と平行な方向における移
動が巻線の半径の４倍になる箇所が１箇所以下に設定さ
れたものである。請求項５のモータは、前記巻線の巻始
めと巻終わりとをスロットボトム側に設定したものであ
る。

【００１５】請求項６のモータは、巻回方向を設定して
この方向に連続的に巻回される少なくとも一部の巻線が
複数の層をわたって巻回される場合に、巻回される各層
に対して可能な限り巻線で満たした状態で巻回されたも
のである。請求項７の巻線方法は、巻線の少なくとも一
部において、層の巻終わりから次の層の巻始めへの、層
と平行な方向における移動を巻線の半径よりも大きく設
定する方法である。

【００１６】請求項８の巻線方法は、前記層の巻終わり
から次の層の巻始めへの、層と平行な方向における移動
を巻線の半径の３倍に設定する方法である。請求項９の
巻線方法は、巻回方向を設定してこの方向に連続的に巻
回される少なくとも一部の巻線を複数の層をわたって巻
回し、しかも一の層の巻終わりから他の層の巻始めへ
の、層と平行な方向における移動を最小限に設定する方
法である。

【００１７】請求項１０の巻線方法は、前記一の層の巻
終わりから他の層の巻始めへの、層と平行な方向におけ
る移動が巻線の半径の４倍になる箇所を１箇所以下に設
定する方法である。請求項１１の巻線方法は、巻回方向
を設定してこの方向に連続的に巻回される少なくとも一
部の巻線を複数の層をわたって巻回する場合に、巻回さ
れる各層に対して可能な限り巻線で満たした状態で巻回
する方法である。

【００１８】

【作用】請求項１のモータであれば、巻線の少なくとも
一部において、層の巻終わりから次の層の巻始めへの、
層と平行な方向における移動を巻線の半径よりも大きく
設定しているので、巻数の上限を物理的上限と一致させ
ることができ、ひいては、巻数の自由度を高めることが
できるとともに、占積率を十分に高めてモータを十分に
高効率化することができる。

【００１９】請求項２のモータであれば、前記層の巻終
わりから次の層の巻始めへの、層と平行な方向における
移動が巻線の半径の３倍に設定されているので、請求項
１と同様の作用を達成することができる。

【００２０】請求項３のモータであれば、巻回方向を設
定してこの方向に連続的に巻回される少なくとも一部の
巻線を複数の層をわたって巻回し、しかも一の層の巻終
わりから他の層の巻始めへの、層と平行な方向における
移動を最小限に設定しているので、複数本持ちで巻線を
施す場合に巻線を安定化することができるほか、巻数の
上限を物理的上限と一致させることができ、ひいては、
巻数の自由度を高めることができるとともに、占積率を
十分に高めてモータを十分に高効率化することができ
る。

【００２１】請求項４のモータであれば、前記一の層の
巻終わりから他の層の巻始めへの、層と平行な方向にお
ける移動が巻線の半径の４倍になる箇所を１箇所以下に
設定しているので、請求項３と同様の作用を達成するこ
とができる。請求項５のモータであれば、前記巻線の巻
始めと巻終わりとをスロットボトム側に設定したのであ
るから、巻線を安定化することができる。

【００２２】請求項６のモータであれば、巻回方向を設
定してこの方向に連続的に巻回される少なくとも一部の
巻線を複数の層をわたって巻回する場合に、巻回される
各層に対して可能な限り巻線で満たした状態で巻回する
のであるから、占積率を十分に高めてモータを十分に高
効率化することができるとともに、巻線を安定化するこ
とができる。

【００２３】請求項７の巻線方法であれば、巻線の少な
くとも一部において、層の巻終わりから次の層の巻始め
への、層と平行な方向における移動を巻線の半径よりも
大きく設定するのであるから、巻数の上限を物理的上限
と一致させることができ、ひいては、巻数の自由度を高
めることができるとともに、占積率を十分に高めてモー
タを十分に高効率化することができ、しかも巻終わりを
スロットボトムに密着させて巻線を安定化することがで
きる。

【００２４】請求項８の巻線方法であれば、前記層の巻
終わりから次の層の巻始めへの、層と平行な方向におけ
る移動を巻線の半径の３倍に設定するのであるから、請
求項７と同様の作用を達成することができる。

【００２５】請求項９の巻線方法であれば、巻回方向を
設定してこの方向に連続的に巻回される少なくとも一部
の巻線を複数の層をわたって巻回し、しかも一の層の巻
終わりから他の層の巻始めへの、層と平行な方向におけ
る移動を最小限に設定するのであるから、複数本持ちで
巻線を施す場合に巻線を安定化することができるほか、
巻数の上限を物理的上限と一致させることができ、ひい
ては、巻数の自由度を高めることができるとともに、占
積率を十分に高めてモータを十分に高効率化することが
できる。

【００２６】請求項１０の巻線方法であれば、前記一の
層の巻終わりから他の層の巻始めへの、層と平行な方向
における移動が巻線の半径の４倍になる箇所を１箇所以
下に設定するのであるから、請求項９と同様の作用を達
成することができる。

【００２７】請求項１１の巻線方法であれば、巻回方向
を設定してこの方向に連続的に巻回される少なくとも一
部の巻線を複数の層をわたって巻回する場合に、巻回さ
れる各層に対して可能な限り巻線で満たした状態で巻回
するのであるから、占積率を十分に高めてモータを十分
に高効率化することができるとともに、巻線を安定化す
ることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、この
発明のモータおよび巻線方法の実施の態様を詳細に説明
する。

【００２９】図１はこの発明のモータの一実施態様の要
部を示す縦断面図である。なお、図１には、固定子の何
れか１つの内向き突極部に対するコイル巻回状態を示し
ている。また、ここで、モータとしては、同期モータ、
誘導モータ、スイッチトリラクタンスモータ、ブラシレ
スＤＣモータなどであって、コイルが直巻されるものが
例示できる。

【００３０】固定子１の内向き突極部２に対してコイル
３を巻回している。そして、コイル３を第１層から第６
層まで巻回し、各層においてコイルを互いに密着状態で
巻回しているとともに、各層のコイルを、その内側の層
のコイルどうしの間に位置するように巻回している｛具
体的には、コイルの各ターンの大半をスロットボトムと
平行に設定するとともに、残余の僅かな部分においてタ
ーン同士の間の接続部を形成し、コイルの各ターンの大
半において、各層のコイルを、その内側の層のコイルど
うしの間に位置するように巻回している。換言すれば、
コイルの各ターンを次のターンに導くための１ピッチ分
（コイルの直径と等しい距離）の移動を１ターンの全範
囲にわたって均等に行うのではなく、前期わずかな部分
において集中的に行うようにしている。そして、前記接
続部は、内向き突極部２のうち、モータの軸と平行な方
向の端部に位置するように設定することが好まし
い。｝。また、奇数層においてスロットボトムから突極
部先端部に向かうように、偶数層において突極部先端部
からスロットボトムに向かうように、コイルの巻回方向
が設定されている。すなわち、整列巻を実現している。

【００３１】また、突極部２に対してコイル３を巻回す
るに当たって、コイル巻回用のノズルが通過するノズル
通路４との干渉を回避しなければばらないので、層数の
増加に伴ってターン数を減少させている。具体的には、
偶数層のターン数を先行する奇数層のターン数よりも１
若しくは２だけ少なく設定するとともに、奇数層のター
ン数を先行する偶数層のターン数よりも２だけ少なく設
定している。したがって、第１層の巻終わりから第２層
の巻始めへのピッチを０．５ピッチ（コイルの直径の１
／２）に設定し、第３層の巻終わりから第４層の巻始め
へのピッチ、第５層の巻終わりから第６層の巻始めへの
ピッチを１．５ピッチに設定している。

【００３２】したがって、従来の巻回状態を示す図７と
比較すれば、図１の実施態様を採用することによって、
巻数の上限を物理的上限と一致させていることが分か
る。この結果、占積率を向上させることができ、モータ
の高効率化を達成することができる。

【００３３】また、巻数の上限を物理的上限と一致させ
ているのであるから、電磁設計上のモータの要求性能か
ら定まる最適巻数を実現できる可能性を高めることがで
きる。換言すれば、巻数設定の自由度を高めることがで
きる。具体的には、図７の場合には３３ターンの範囲内
でしか巻数を設定することができないのに対して、図１
の場合には３５ターンの範囲内で巻数を設定することが
できる。さらに、電磁設計上のモータの要求性能から定
まる最適巻数が巻数の上段よりも少ない場合において、
従来は図９に示すように巻終わりをスロットボトムに密
着させることができなかった場合であっても、第５層の
巻終わりから第６層の巻始めへのピッチを１．５ピッチ
に設定し（図２参照）、第１層の巻終わりから第２層の
巻始めへのピッチを１．５ピッチに設定し（図３参
照）、または第３層の巻終わりから第４層の巻始めへの
ピッチを１．５ピッチに設定する（図４参照）ことによ
って、巻終わりをスロットボトムに密着させることがで
きる。

【００３４】この結果、巻回されたコイルの最終ターン
を安定化することができ、次の突極部に対する巻線作業
時にノズルとの干渉を未然に防止することができるとと
もに、後工程の結線処理に支障をきたすことがなくな
る。また、巻線の高品質化を達成することができる。

【００３５】図５はこの発明のモータの他の実施態様の
要部を示す縦断面図である。なお、図５には、固定子の
何れか１つの内向き突極部に対するコイル巻回状態を示
している。また、ここで、モータとしては、同期モー
タ、誘導モータ、スイッチトリラクタンスモータ、ブラ
シレスＤＣモータなどであって、コイルが直巻されるも
のが例示できる。

【００３６】固定子１の内向き突極部２に対して第１コ
イル３ａおよび第２コイル３ｂを巻回している。なお、
第１コイル３ａおよび第２コイル３ｂのターン数は共に
２２に設定している。そして、第１コイル３ａを、第１
層のターン数が９，第２層のターン数が８，第３層目の
ターン数が３、第４層目のターン数が２になるように設
定し、第２コイル３ｂを、第３層のターン数が４，第４
層のターン数が４，第５層のターン数が５，第６層のタ
ーン数が４，第７層のターン数が３，第８層のターン数
が２になるように設定している。

【００３７】また、第１コイル３ａを、第１層、第２
層、第３層、第４層の順に巻回し、第２コイル３ｂを、
第５層に２ターン、第３層に４ターン、第４層に４ター
ン、第５層に３ターン、第６層に４ターン、第７層に３
ターン、第８層に２ターンの順に巻回している。

【００３８】この結果、２ピッチの層間移動が行われる
箇所を一箇所のみにすることができ、ひいては巻乱れに
よる占積率の悪化を減少させることができるとともに、
ノズルによる巻線傷を皆無にすることができ、しかも、
整列巻が可能となるため、巻線全体としての安定性を向
上させることができる。図６はこの発明のモータのさら
に他の実施態様の要部を示す縦断面図である。なお、図
６には、固定子の何れか１つの内向き突極部に対するコ
イル巻回状態を示している。また、ここで、モータとし
ては、同期モータ、誘導モータ、スイッチトリラクタン
スモータ、ブラシレスＤＣモータなどであって、コイル
が直巻されるものが例示できる。

【００３９】固定子１の内向き突極部２に対して第１コ
イル３ａ、第２コイル３ｂおよび第３コイル３ｃを巻回
している。なお、第１コイル３ａ、第２コイル３ｂおよ
び第３コイル３ｃのターン数は共に１４に設定してい
る。そして、第１コイル３ａを、第１層のターン数が
７，第２層のターン数が６，第３層目のターン数が１に
なるように設定し、第２コイル３ｂを、第１層のターン
数が２，第２層のターン数が１，第３層のターン数が
６，第４層のターン数が５になるように設定し、第３コ
イル３ｃを、第５層のターン数が５，第６層のターン数
が４、第７層のターン数が３、第８層のターン数が２に
なるように設定している。

【００４０】また、第１コイル３ａを、第１層、第２
層、第３層の順に巻回し、第２コイル３ｂを、第３層に
５ターン、第１層に２ターン、第２層に１ターン、第３
層に１ターン、第４層に５ターンに順に巻回し、第３コ
イル３ｃを、第５層に５ターン、第６層に４ターン、第
７層に３ターン、第８層に２ターンの順に巻回してい
る。

【００４１】この結果、２ピッチの層間移動が行われる
箇所を１箇所のみにすることができ、ひいては巻乱れに
よる占積率の悪化を減少させることができるとともに、
ノズルによる巻線傷を皆無にすることができ、しかも、
巻線全体としての安定性を向上させることができる。

【００４２】さらに説明する。モータの設計仕様には、
トルク、電流値および回転数などが含まれており、トル
クに基づいてその体格（外径、積厚）が定まり、電流値
や回転数に基づいてその巻数が定まる。

【００４２】そして、モータの体格（外径）が大きくな
るとそのスロット面積も大きくなり、要求される電流値
と回転数に基づいてその巻数が定まった場合、スロット
面積をなるべく多くの銅（コイル）で満たすことにより
銅損を極力少なくすることができる。

【００４３】しかし、コイルの線径は限られているので
あるから、常に１本のコイルを用いてスロット面積をな
るべく多くのコイルで満たすことは不可能である。例え
ば、スロット面積が３５０ｍｍ²であり、巻線のターン
数を５０に設定する場合には、３５０／５０＝７ｍｍ²
であるから、（７／π）^1/2≒１．５ｍｍの線径のコイ
ルを用いれば１本持ちで巻線を施すことが可能である。
しかし、作業効率およびコストを考慮して、１．０５ｍ
ｍの線径のコイルを２本巻回するか（２本持ち）、また
は０．８５ｍｍの線径のコイルを３本巻回する（３本持
ち）などの選択を行うことが好ましい。図５，図６はこ
のような場合に対応する状態を示すものであり、２本持
ち、３本持ちの場合にも整列巻を実現し、占積率を向上
できることが分かる。もちろん、４本持ち以上にも同様
に適用することができる。

【００４４】

【発明の効果】請求項１の発明は、巻数の上限を物理的
上限と一致させることができ、ひいては、巻数の自由度
およびコイル配置の自由度を高めることができるととも
に、占績率を十分に高めてモータを十分に高効率化する
ことができるという特有の効果を奏する。

【００４５】請求項２の発明は、請求項１と同様の効果
を奏する。請求項３の発明は、複数本持ちで巻線を施す
場合に整列巻が可能となり、巻線を安定化することがで
きるほか、巻数の上限を物理的上限と一致させることが
でき、ひいては、巻数の自由度およびコイル配置の自由
度を高めることができるとともに、占積率を十分に高め
てモータを十分に高効率化することができるという特有
の効果を奏する。

【００４６】請求項４の発明は、請求項３と同様の効果
を奏する。請求項５の発明は、巻線および結線作業を安
定化することができるほか、請求項１から請求項４の何
れかと同様の効果を奏する。

【００４７】請求項６の発明は、占積率を十分に高めて
モータを十分に高効率化することができるとともに、整
列巻が可能となり、巻線を安定化することができるほ
か、請求項３または請求項４と同様の効果を奏する。

【００４８】請求項７の発明は、巻数の上限を物理的上
限と一致させることができ、ひいては、巻数の自由度お
よびコイル配置の自由度を高めることができるととも
に、占積率を十分に高めてモータを十分に高効率化する
ことができるという特有の効果を奏する。

【００４９】請求項８の発明は、請求項７と同様の効果
を奏する。請求項９の発明は、複数本持ちで巻線を施す
場合に巻線を安定化することができるほか、巻数の上限
を物理的上限と一致させることができ、ひいては、巻数
の自由度およびコイル配置の自由度を高めることができ
るとともに、占積率を十分に高めてモータを十分に高効
率化することができるという特有の効果を奏する。

【００５０】請求項１０の発明は、請求項９と同様の効
果を奏する。請求項１１の発明は、占積率を十分に高め
てモータを十分に高効率化することができるとともに、
整列巻が可能となり、巻線を安定化することができるほ
か、請求項９または請求項１０と同様の効果を奏する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転子と固定子（１）とを含み、少なく
とも固定子（１）の突極部（２）に巻線（３）が複数層
に直巻されてなるモータにおいて、巻線（３）の少なく
とも一部において、層の巻終わりから次の層の巻始めへ
の移動が巻線（３）の半径よりも大きく設定されているこ
とを特徴とするモータ。
【請求項２】前記層の巻終わりから次の層の巻始めへ
の移動が巻線の半径の３倍に設定されている請求項１に
記載のモータ。
【請求項３】回転子と固定子（１）とを含み、少なく
とも固定子（１）の突極部（２）に複数本の巻線（３
ａ）（３ｂ）（３ｃ）が複数層に直巻されてなるモータ
において、巻回方向を設定してこの方向に連続的に巻回される少な
くとも一部の巻線（３ｂ）（３ｃ）が複数の層をわたっ
て巻回され、しかも一の層の巻終わりから他の層の巻始
めへの移動が最小限に設定されていることを特徴とする
モータ。
【請求項４】前記一の層の巻終わりから他の層の巻始
めへの移動が巻線の半径の４倍になる箇所が１箇所以下
に設定されている請求項３に記載のモータ。
【請求項５】前記巻線（３）（３ａ）（３ｂ）（３
ｃ）の巻始めと巻終わりとをスロットボトム側に設定し
ている請求項１から請求項４の何れかに記載のモータ。
【請求項６】巻回方向を設定してこの方向に連続的に
巻回される少なくとも一部の巻線（３ｂ）（３ｃ）が複
数の層をわたって巻回される場合に、巻回される各層に
対して可能な限り巻線で満たした状態で巻回されている
請求項３または請求項４に記載のモータ。
【請求項７】回転子および固定子（１）を含むモータ
の、少なくとも固定子（１）の突極部（２）に巻線
（３）を複数層に直巻する方法であって、巻線（３）の少なくとも一部において、層の巻終わりか
ら次の層の巻始めへの移動を巻線（３）の半径よりも大
きく設定することを特徴とする巻線方法。
【請求項８】前記層の巻終わりから次の層の巻始めへ
の移動を巻線（３）の半径の３倍に設定する請求項７に
記載の巻線方法。
【請求項９】回転子と固定子（１）とを含み、少なく
とも固定子（１）の突極部（２）に複数本の巻線（３
ａ）（３ｂ）（３ｃ）を複数層に直巻する方法であっ
て、巻回方向を設定してこの方向に連続的に巻回される少な
くとも一部の巻線（３ｂ）（３ｃ）を複数の層をわたっ
て巻回し、しかも一の層の巻終わりから他の層の巻始め
への移動を最小限に設定することを特徴とする巻線方
法。
【請求項１０】前記一の層の巻終わりから他の層の巻
始めへの移動が巻線の半径の４倍になる箇所を１箇所以
下に設定する請求項９に記載の巻線方法。
【請求項１１】巻回方向を設定してこの方向に連続的
に巻回される少なくとも一部の巻線（３ｂ）（３ｃ）を
複数の層をわたって巻回する場合に、巻回される各層に
対して可能な限り巻線で満たした状態で巻回する請求項
９または請求項１０に記載の巻線方法。