JP2003070197A - ステータコイルとそれを用いたモータ、及びステータコイルの製造方法とモータの製造方法、及びコイルユニットとコイルユニットの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トルクや起電力を効率的に発生させることが
できるモータ又は発電機のステータコイルを提供する。 【解決手段】 ロータを囲むように複数のコイルユニッ
トＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４を周方向に配置
した。このとき、内側から外側に向けて巻かれながら漸
次拡大する渦巻状の導線からコイルユニットＵ１〜Ｕ
４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４を形成した。そして、この
渦巻状に巻回された導線の一部から、ロータの回転軸に
平行、かつ、周方向に密に並んだ複数のトルク導線部１
１ａ…，１１ｂ…と、これらのトルク導線部１１ａ…，
１１ｂ…のうちロータの二つの異なる磁極に対向するト
ルク導線部１１ａ，１１ｂ同士の間を繋げる複数の結線
導線部１１ｃ…を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸回りに回転
可能なロータの外側に外嵌されるモータ又は発電機のス
テータコイルとそれを用いたモータ又は発電機、及びモ
ータ又は発電機のステータコイルの製造方法とモータ又
は発電機の製造方法、及びコイルユニットとコイルユニ
ットの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、回転軸回りに回転可能なロー
タの外側に外嵌される円筒状のステータコイルが、極歯
ならびに巻線スロットを持たない、主として巻線だけか
ら形成された、いわゆるスロットレスモータが知られて
いる。このようなモータのステータコイルは、例えば図
８ないし図９に示すように、導線が巻回されて巻線Ｒが
形成され、この巻線Ｒの直線部分が円筒の内周面と外周
面を形作るようにして形成されている。ここで、図８
（ｂ）ないし図９（ｂ）は、巻線Ｒのうち、同相となる
導線部分のみを取り出して示した図である。図８（ｂ）
において、ステータコイルの外周面を形作る直線部１０
０ａ…と、内周面を形作る１００ｂ…は、ロータに周設
された異なる磁性を有する磁極にそれぞれ対向可能に設
けられている。また、同様に、図９（ｂ）において、ス
テータコイルの外周面を形作る直線部１１０ａ…と内周
面を形作る１１０ｂ…は、ロータに周設された異なる磁
性を有する磁極にそれぞれ対向可能に設けられている。
このような、ステータコイルは、例えば、軸線周りに回
転するマンドレルに導線を巻き付け、さらに、このマン
ドレルを抜き取った後で、残された導線を軸線方向にず
らして偏平にすることによって形成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図８（ｂ）
に示すように、回転軸に対して直線部１００ａ，１００
ｂが斜めとなるようなステータコイルの場合、周方向の
巻線のピッチｐは、直線部１００ａ，１００ｂが回転軸
となす角度をθとし、導線の直径をｄとすると、ｐ＝ｄ
secθと表され、直径Ｄのステータコイルに対して周方
向に配置できる直線部１００ａ，１００ｂの数ｎが、ｎ
＝πＤ／ｄsecθとなり、角度θが大きくなるほどその
値が小さくなるため、巻線が形成される空間をトルクの
生成に効率的に活かせないという欠点を有していた。し
かも、直線部１００ａ，１００ｂを流れる電流の方向が
トルクを発生させるべき方向に直交していないため、ロ
ータが回転するにともなって、直線部１００ａ，１００
ｂがロータの異なる磁性の極を跨ぐようになると、直線
部１００ａ，１００ｂで発生するトルクの方向が逆転し
てトルクの損失を引き起こし、トルクを有効に引き出す
ことができなかった。

【０００４】一方、図９（ｂ）に示すようなステータコ
イルの場合、回転軸に平行な直線部１１０ａ，１１０ｂ
を流れる電流の方向がトルクを発生させるべき方向に直
交し、また、直線部１１０ａ，１１０ｂがロータの異な
る磁性の極を跨ぐということもないため、この点では、
図８のような巻線を用いるよりもトルクの損失が少な
い。しかしながら、直線部１１０ａ，１１０ｂを電気的
に繋ぐ結線導線部１１０ｃ…が図９（ｂ）に示すように
周方向に密に並べられ、結線導線部１１０ｃ…同士の重
なり合いが少しでも小さくなるように配設すると、直線
部１１０ａ，１１０ｂのピッチｐは、結線導線部１１０
ｃが回転軸となす角度をθとし、導線の直径をｄとする
と、ｐ＝ｄsecθとなり、やはり依然として巻線が形成
される空間をトルクの生成に効率的に活かせないという
欠点を有していた。

【０００５】なお、ここでは、ステータコイル側の導線
に電流を流してロータを回転させるモータの問題として
説明を行ったが、外部からロータを回転させてステータ
コイルの導線の両端に誘導起電力を取り出す発電機の問
題と捉えても同じであり、図８や図９に示すようなステ
ータコイルの場合、巻線が形成される空間を起電力の生
成に効率的に活かすことができなかったと言い換えるこ
ともできる。

【０００６】また、図８や図９に示すようなステータコ
イルは、導線の方向を反転させるために、ステータコイ
ルの回転軸方向の両端の部分で導線が大きく折り曲げら
れる構成とされている。このため、導線の径が大きくな
ると剛性も大きくなり、巻線の形成が次第に困難にな
り、導線表面の絶縁被覆が破壊されたり、あるいは、そ
の断面積が部分的に減少するなどの不具合が発生すると
いう問題が存在していた。

【０００７】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、トルクや起電力を効率的に発生させること
ができるモータ又は発電機のステータコイルとそれを用
いたモータ又は発電機、及び、モータ又は発電機のステ
ータコイルの製造方法、ならびにモータ又は発電機の製
造方法を提供することにある。また、他の目的として
は、成形時に絶縁不良の発生を防止することのできるモ
ータ又は発電機のステータコイルとそれを用いたモータ
又は発電機、及びモータ又は発電機のステータコイルの
製造方法とモータ又は発電機の製造方法、及びコイルユ
ニットとコイルユニットの製造方法を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、回転軸回りに回転可能とされたロータを前記回転軸
周りに囲むように配置された複数のコイルユニットを有
し、該コイルユニットは、内側から外側に向けて巻かれ
ながら漸次拡大する渦巻状の導線から形成され、この渦
巻状に巻回された導線の一部が、前記ロータに周設され
た複数の磁極のうち異なる磁性を有する二つの磁極にそ
れぞれ対向して前記回転軸に平行、かつ、周方向に密に
並んだ複数のトルク導線部と、これらのトルク導線部の
うち二つの磁極に対向する前記トルク導線部同士の間を
繋げる複数の結線導線部とされていることを特徴とす
る。

【０００９】このような構成としたことにより、トルク
導線部を流れる電流の方向がトルクを発生させるべき方
向に直交し、また、トルク導線部がロータの異なる磁性
の極を跨ぐということがなく、しかも、トルク導線部が
周方向に最密に並べられてピッチが最小となるため、ト
ルクを効率よく発生させることができる。逆に、ロータ
を外部から回転させる場合には、コイルユニットに起電
力を効率よく発生させることができる。また、トルク導
線部を繋ぐ結線導線部は、導線が渦巻状に内側から外側
に向けて巻かれながら漸次拡大するように形成されるた
め、半径方向への重なり合いが生じない。このため、半
径方向のコイルユニットの厚さを導線の径まで薄肉化す
ることができ、ステータコイルの径の低減、とりわけ、
ステータコイルの両端部分での径の低減を図ることがで
きる。そして、曲げられる導線の曲率半径を外側ほど大
きくできるため、導線に負担がかからず、絶縁不良の発
生を防ぐことができる。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のモータ又は発電機のステータコイルにおいて、複数の
前記コイルユニットは、周方向に隣り合う二つの前記コ
イルユニットの前記トルク導線部同士が互いに周方向に
隣接するように配置されていることを特徴とする。

【００１１】このような構成としたことにより、ロータ
の周りにトルク導線部が互いに密に隣接するように並べ
られ、トルクを効率よく発生させることができる。逆
に、ロータを外部から回転させる場合には、コイルユニ
ットに起電力を効率よく発生させることができる。

【００１２】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載のモータ又は発電機のステータコイルに
おいて、前記コイルユニットの複数の前記結線導線部
は、それぞれ前記回転軸に直交する面内に周方向に延在
するように設けられるとともに、隣り合う前記結線導線
部同士が前記回転軸方向に互いに密に並べられているこ
とを特徴とする。

【００１３】このような構成としたことにより、結線導
線部の長さが最短となり、しかも、無駄な磁場を生成し
ないため、インピーダンスを低減することができる。

【００１４】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
のモータ又は発電機のステータコイルにおいて、複数の
前記コイルユニットは、周方向に隣り合う二つの前記コ
イルユニットの前記結線導線部が半径方向に互いに密に
積層されていることを特徴とする。

【００１５】このような構成としたことにより、ステー
タコイルの両端部分の径の低減を図ることができる。

【００１６】請求項５に記載の発明は、請求項１から請
求項４のいずれかに記載のモータ又は発電機のステータ
コイルにおいて、複数の前記コイルユニットのうち、少
なくとも二つのコイルユニットは、前記ロータの一つの
磁極に対向するそれぞれのトルク導線部が半径方向に互
いに密に積層されるように配置され、半径方向に積層さ
れた前記トルク導線部に、それぞれ同じ方向の電流が流
れるようにこれらのコイルユニットが電気的に繋がれて
いることを特徴とする。

【００１７】このような構成としたことにより、ロータ
の一つの磁極に対して半径方向に積層された少なくとも
２層のトルク導線部がトルクもしくは起電力の発生に同
時に寄与するため、トルクもしくは起電力を効率よく発
生させることができる。

【００１８】請求項６に記載の発明は、請求項１から請
求項５のいずれかに記載のモータ又は発電機のステータ
コイルにおいて、複数の前記コイルユニットのうち、前
記ロータの磁極と周方向に同じ角度間隔で配置されたコ
イルユニットは、同じ極性の磁極に対向するそれぞれの
トルク導線部に同じ方向の電流が流れるように互いに電
気的に繋がれていることを特徴とする。

【００１９】このような構成としたことにより、電気的
に繋がれた複数のコイルユニットが同相でトルクの発生
もしくは起電力の発生に寄与するため、トルクもしくは
起電力を効率よく発生させることができる。

【００２０】請求項７に記載の発明は、請求項１から請
求項６のいずれかに記載のモータ又は発電機のステータ
コイルにおいて、前記コイルユニットの両端の端部は、
前記回転軸方向に前記コイルユニットを挟むように離間
されていることを特徴とする。

【００２１】このような構成としたことにより、同じ方
向に導線が巻回された複数のコイルユニットを電気的に
繋げる際、結線を簡略化することができる。

【００２２】請求項８に記載の発明は、請求項５または
請求項６に記載のモータ又は発電機のステータコイルに
おいて、電気的に繋がれた複数の前記コイルユニット
は、一つの連続した導線から形成されていることを特徴
とする。

【００２３】このような構成としたことにより、複数の
コイルユニットを電気的に繋げる結線の手間が省け、し
かも結線の際の間違いを防ぐことができる。また、結線
に必要な導線を最短に抑えることができてスペースと抵
抗の削減を図ることができる。

【００２４】請求項９に記載の発明は、請求項１から請
求項８のいずれかに記載のモータ又は発電機のステータ
コイルにおいて、前記導線は、断面四角形状に形成され
た角線であることを特徴とする。

【００２５】このような構成としたことにより、巻線空
間利用率を高くすることができる。

【００２６】請求項１０に記載の発明は、回転軸回りに
回転可能とされたロータと、前記ロータを前記回転軸周
りに囲むように配置された複数のコイルユニットからな
るステータコイルとを備えたモータ又は発電機であっ
て、前記ステータコイルは請求項１から請求項９のいず
れかに記載のモータ又は発電機のステータコイルとされ
ていることを特徴とする。

【００２７】このような構成としたことにより、モータ
として用いる場合には、トルクを効率よく発生させるこ
とができ、発電機として用いる場合には、起電力を効率
よく発生させることができる。また、ステータコイルの
径の低減とモータ又は発電機の外径の低減を図ることが
できる。

【００２８】請求項１１に記載の発明は、内側から外側
に向けて巻きながら漸次拡大させるように渦巻状に導線
を巻回し、この渦巻状に巻回された導線の一部から、回
転軸回りに回転可能とされたロータに周設された複数の
磁極のうち異なる磁性を有する二つの磁極に対向可能な
ように平行、かつ、密に並んだ複数のトルク導線部を形
成するとともに、これらのトルク導線部のうち二つの磁
極に対向可能な前記トルク導線部同士の間を繋げる複数
の結線導線部を形成してコイルユニットを形成し、前記
トルク導線部を前記ロータの磁極に対向させながら前記
回転軸方向に揃え、前記ロータの外側の前記回転軸周り
に、前記コイルユニットを複数配置することを特徴とす
る。

【００２９】本発明においては、トルク導線部を流れる
電流の方向がトルクを発生させるべき方向に直交し、ま
た、トルク導線部がロータの異なる磁性の極を跨ぐとい
うことがなく、しかも、トルク導線部が周方向に最密に
並べられてピッチが最小となるため、トルクを効率よく
発生させることができる。逆に、ロータを外部から回転
させる場合には、コイルユニットに起電力を効率よく発
生させることができる。また、トルク導線部を繋ぐ結線
導線部は、導線が渦巻状に内側から外側に向けて巻かれ
ながら漸次拡大するように形成されるため、半径方向へ
の重なり合いが生じない。このため、半径方向のコイル
ユニットの厚さを導線の径まで薄肉化することができ、
ステータコイルの径の低減、とりわけ、ステータコイル
の両端部分での径の低減を図ることができる。そして、
曲げられる導線の曲率半径を外側ほど大きくできるた
め、導線に負担がかからず、絶縁不良の発生を防ぐこと
ができる。

【００３０】請求項１２に記載の発明は、請求項１１に
記載のモータ又は発電機のステータコイルの製造方法に
おいて、前記トルク導線部同士が互いに周方向に隣接す
るようにして複数の前記コイルユニットを周方向に配置
することを特徴とする。

【００３１】本発明においては、ロータの周りにトルク
導線部が互いに密に隣接するように並べられ、トルクを
効率よく発生させることができる。逆に、ロータを外部
から回転させる場合には、コイルユニットに起電力を効
率よく発生させることができる。

【００３２】請求項１３に記載の発明は、請求項１１ま
たは請求項１２のいずれかに記載のモータ又は発電機の
ステータコイルの製造方法において、前記コイルユニッ
トの複数の前記結線導線部を、それぞれ前記回転軸に直
交する面内に周方向に延在するように形成するととも
に、隣り合う前記結線導線部同士を前記回転軸方向に互
いに密に並べることを特徴とする。

【００３３】本発明においては、結線導線部の長さが最
短となり、しかも、無駄な磁場を生成しないため、イン
ピーダンスを低減することができる。

【００３４】請求項１４に記載の発明は、請求項１３に
記載のモータ又は発電機のステータコイルの製造方法に
おいて、周方向に隣り合う二つの前記コイルユニットの
前記結線導線部を半径方向に互いに密に積層することを
特徴とする。

【００３５】本発明においては、ステータコイルの両端
部分の径の低減を図ることができる。

【００３６】請求項１５に記載の発明は、請求項１１か
ら請求項１４のいずれかに記載のモータ又は発電機のス
テータコイルの製造方法において、複数の前記コイルユ
ニットのうち、少なくとも二つのコイルユニットを、前
記ロータの一つの磁極に対向するそれぞれのトルク導線
部が半径方向に互いに密に積層されるように配置し、半
径方向に積層された前記トルク導線部に、それぞれ同じ
方向の電流が流れるようにこれらのコイルユニットを電
気的に繋げることを特徴とする。

【００３７】本発明においては、ロータの一つの磁極に
対して半径方向に積層された少なくとも２層のトルク導
線部がトルクもしくは起電力の発生に同時に寄与するた
め、トルクもしくは起電力を効率よく発生させることが
できる。

【００３８】請求項１６に記載の発明は、請求項１１か
ら請求項１５のいずれかに記載のモータ又は発電機のス
テータコイルの製造方法において、複数の前記コイルユ
ニットのうち、前記ロータの磁極と周方向に同じ角度間
隔で配置されたコイルユニットを、同じ極性の磁極に対
向するそれぞれのトルク導線部に同じ方向の電流が流れ
るように互いに電気的に繋げることを特徴とする。

【００３９】本発明においては、電気的に繋がれた複数
のコイルユニットが同相でトルクの発生もしくは起電力
の発生に寄与するため、トルクもしくは起電力を効率よ
く発生させることができる。

【００４０】請求項１７に記載の発明は、請求項１１か
ら請求項１６のいずれかに記載のモータ又は発電機のス
テータコイルの製造方法において、前記コイルユニット
の両端を、前記回転軸方向に前記コイルユニットを挟む
ように離間して設けることを特徴とする。

【００４１】本発明においては、同じ方向に導線が巻回
された複数のコイルユニットを電気的に繋げる際、結線
を簡略化することができる。

【００４２】請求項１８に記載の発明は、請求項１５ま
たは請求項１６に記載のモータ又は発電機のステータコ
イルの製造方法において、電気的に繋げられた複数の前
記コイルユニットを、一つの連続した導線から形成する
ことを特徴とする。

【００４３】本発明においては、複数のコイルユニット
を電気的に繋げる結線の手間が省け、しかも結線の際の
間違いを防ぐことができる。また、結線に必要な導線を
最短に抑えることができてスペースと抵抗の削減を図る
ことができる。

【００４４】請求項１９に記載の発明は、請求項１５か
ら請求項１７のいずれかに記載のモータ又は発電機のス
テータコイルの製造方法において、複数の前記コイルユ
ニットを、基板を用いて電気的に繋げることを特徴とす
る。

【００４５】本発明においては、複数のコイルユニット
を電気的に繋げる結線の簡略化を図ることができる。

【００４６】請求項２０に記載の発明は、請求項１１か
ら請求項１９のいずれかに記載のモータ又は発電機のス
テータコイルの製造方法において、加熱によって融解し
て室温で固化する物質によって前記導線を予め被覆し、
前記導線を渦巻状に巻回し、加熱して隣接する前記導線
の部分を互いに融着させた後、前記コイルユニットを形
成することを特徴とする。

【００４７】本発明においては、導線を巻回した後、導
線が互いに離れて型崩れを起こすことを防止することが
できる。

【００４８】請求項２１に記載の発明は、請求項１１か
ら請求項２０のいずれかに記載のモータ又は発電機のス
テータコイルの製造方法において、前記導線として、断
面四角形状に形成された角線を用いることを特徴とす
る。

【００４９】本発明においては、巻線空間利用率を高く
することができる。

【００５０】請求項２２に記載の発明は、回転軸回りに
回転可能とされたロータと、前記ロータを前記回転軸周
りに囲むように配置された複数のコイルユニットからな
るステータコイルとを備えたモータ又は発電機の製造方
法であって、前記ステータコイルを、請求項１１から請
求項２１のいずれかに記載のモータ又は発電機のステー
タコイルの製造方法により製造することを特徴とする。

【００５１】本発明においては、モータないしは発電機
の効率を向上させることができる。

【００５２】請求項２３に記載の発明は、内側から外側
に向けて巻かれながら漸次拡大する渦巻状の導線から形
成され、この渦巻状に巻回された導線の一部が、回転軸
回りに回転可能とされたロータに周設された複数の磁極
のうち異なる磁性を有する二つの磁極にそれぞれ対向し
て前記回転軸に平行、かつ、周方向に密に並んだ複数の
トルク導線部と、これらのトルク導線部のうち二つの磁
極に対向する前記トルク導線部同士の間を繋げる複数の
結線導線部とされていることを特徴とする。

【００５３】このような構成としたことより、トルク導
線部を流れる電流の方向がトルクを発生させるべき方向
に直交し、また、トルク導線部がロータの異なる磁性の
極を跨ぐということがなく、しかも、トルク導線部が周
方向に最密に並べられてピッチが最小となるため、トル
クを効率よく発生させることができる。逆に、ロータを
外部から回転させる場合には、コイルユニットに起電力
を効率よく発生させることができる。また、トルク導線
部を繋ぐ結線導線部は、導線が渦巻状に内側から外側に
向けて巻かれながら漸次拡大するように形成されるた
め、半径方向への重なり合いが生じない。このため、半
径方向のコイルユニットの厚さを導線の径まで薄肉化す
ることができ。そして、曲げられる導線の曲率半径を外
側ほど大きくできるため、導線に負担がかからず、絶縁
不良の発生を防ぐことができる。

【００５４】請求項２４に記載の発明は、請求項２３に
記載のコイルユニットにおいて、複数の前記結線導線部
は、それぞれ前記回転軸に直交する面内に周方向に延在
するように設けられるとともに、隣り合う前記結線導線
部同士が前記回転軸方向に互いに密に並べられているこ
とを特徴とする。

【００５５】このような構成としたことにより、結線導
線部の長さが最短となり、しかも、無駄な磁場を生成し
ないため、インピーダンスを低減することができる。

【００５６】請求項２５に記載の発明は、請求項２３ま
たは請求項２４のいずれかに記載のコイルユニットにお
いて、その両端の端部は、前記回転軸方向に離間されて
いることを特徴とする。

【００５７】このような構成としたことにより、同じ方
向に導線が巻回された複数のコイルユニットを電気的に
繋げる際、結線を簡略化することができる。

【００５８】請求項２６に記載の発明は、請求項２３か
ら請求項２５のいずれかに記載のコイルユニットにおい
て、前記導線は、断面四角形状に形成された角線である
ことを特徴とする。

【００５９】このような構成としたことにより、巻線空
間利用率を高くすることができる。

【００６０】請求項２７に記載の発明は、内側から外側
に向けて巻きながら漸次拡大させるように渦巻状に導線
を巻回し、この渦巻状に巻回された導線の一部から、回
転軸回りに回転可能とされたロータに周設された複数の
磁極のうち異なる磁性を有する二つの磁極に対向可能な
ように平行、かつ、密に並んだ複数のトルク導線部を形
成するとともに、これらのトルク導線部のうち二つの磁
極に対向可能な前記トルク導線部同士の間を繋げる複数
の結線導線部を形成することを特徴とする。

【００６１】本発明においては、トルク導線部を流れる
電流の方向がトルクを発生させるべき方向に直交し、ま
た、トルク導線部がロータの異なる磁性の極を跨ぐとい
うことがなく、しかも、トルク導線部が周方向に最密に
並べられてピッチが最小となるため、トルクを効率よく
発生させることができる。逆に、ロータを外部から回転
させる場合には、コイルユニットに起電力を効率よく発
生させることができる。また、トルク導線部を繋ぐ結線
導線部は、導線が渦巻状に内側から外側に向けて巻かれ
ながら漸次拡大するように形成されるため、半径方向へ
の重なり合いが生じない。このため、半径方向のコイル
ユニットの厚さを導線の径まで薄肉化することができ。
そして、曲げられる導線の曲率半径を外側ほど大きくで
きるため、導線に負担がかからず、絶縁不良の発生を防
ぐことができる。

【００６２】請求項２８に記載の発明は、請求項２７に
記載のコイルユニットの製造方法において、複数の前記
結線導線部を、それぞれ前記回転軸に直交する面内に周
方向に延在するように形成するとともに、隣り合う前記
結線導線部同士を前記回転軸方向に互いに密に並べるこ
とを特徴とする。

【００６３】本発明においては、結線導線部の長さが最
短となり、しかも、無駄な磁場を生成しないため、イン
ピーダンスを低減することができる。

【００６４】請求項２９に記載の発明は、請求項２７ま
たは請求項２８に記載のコイルユニットの製造方法にお
いて、その両端を、前記回転軸方向に離間して設けるこ
とを特徴とする。

【００６５】本発明においては、同じ方向に導線が巻回
された複数のコイルユニットを電気的に繋げる際、結線
を簡略化することができる。

【００６６】請求項３０に記載の発明は、請求項２７か
ら請求項２９のいずれかに記載のコイルユニットの製造
方法において、加熱によって融解して室温で固化する物
質によって前記導線を予め被覆し、前記導線を渦巻状に
巻回し、加熱して隣接する前記導線の部分を互いに融着
させて形成することを特徴とする。

【００６７】本発明においては、導線を巻回した後、導
線が互いに離れて型崩れを起こすことを防止することが
できる。

【００６８】請求項３１に記載の発明は、請求項２７か
ら請求項３０のいずれかに記載のコイルユニットの製造
方法において、前記導線として、断面四角形状に形成さ
れた角線を用いることを特徴とする。

【００６９】本発明においては、巻線空間利用率を高く
することができる。

【００７０】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるモータ又は発
電機のステータコイルとそれを用いたモータ又は発電
機、及び、モータ又は発電機のステータコイルの製造方
法、ならびにモータ又は発電機の製造方法を図面に基づ
き説明する。図１は、本発明の実施の形態によるモータ
又は発電機のステータコイルを軸線方向から見た図、図
２は、図１に示すステータコイルの斜視図である。図
１、図２に示すように、本発明の実施の形態によるステ
ータコイル１は、回転軸Ｏ周りに回転可能とされたロー
タ２（図１中二点鎖線で示す）をその回転軸Ｏ周りに囲
むように配置された複数の同形のコイルユニットＵ１〜
Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４が周方向に配置されて形
成されている。図３は、これらのコイルユニットＵ１〜
Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４を単独で示す斜視図であ
る。

【００７１】ロータ２の外側に臨んで、回転軸Ｏに沿っ
てＳ極ないしはＮ極が設けられており、異なる磁性を有
した磁極が周方向に四つ、交互に、かつ、等角度（９０
°）間隔で周設されている（図１中二点鎖線参照）。コ
イルユニットＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４は、
内側から外側に向けて巻かれながら漸次拡大する渦巻状
の導線から形成され、ロータ２の異なる磁性を有した、
周方向に隣り合う二つの磁極にそれぞれ対向可能に、ロ
ータ２の回転軸Ｏに平行、かつ、周方向に密に並んだ複
数のトルク導線部１１ａ…，１１ｂ…と、これらのトル
ク導線部１１ａ…，１１ｂ…のうち二つの磁極に対向す
るトルク導線部１１ａ、トルク導線部１１ｂ同士を繋げ
る複数の結線導線部１１ｃ…とを有している。ここで、
結線導線部１１ｃ…は、それぞれ回転軸Ｏに直交する面
内に周方向に延在するように設けられるとともに、隣り
合う結線導線部１１ｃ同士が回転軸Ｏ方向に互いに密に
並べられている。ここで、上記導線は、表面が絶縁被覆
された断面四角形状の角線でもよく、この時、トルク導
線部１１ａ…，１１ｂ…や結線導線部１１ｃ…の間が隙
間無く互いに密に並べられて単位体積辺りの導線の充填
率を大きくすることができる。

【００７２】そして、コイルユニットＵ１〜Ｕ４は、ロ
ータ２の磁極と周方向に同じ９０°の角度間隔で配置さ
れており、同様に、コイルユニットＶ１〜Ｖ４、コイル
ユニットＷ１〜Ｗ４は、それぞれ、ロータ２の磁極と周
方向に同じ９０°の角度間隔で配置されている。したが
って、例えば、コイルユニットＵ１のトルク導線部１１
ａがＳ極に対向する場合、コイルユニットＵ１のトルク
導線部１１ｂがＮ極に対向するとともに、コイルユニッ
トＵ２のトルク導線部１１ａがＮ極に対向する位置関係
となり、このようにして、コイルユニットＵ１〜Ｕ４の
うち周方向に隣り合う全てのコイルユニットのトルク導
線部１１ａとトルク導線部１１ｂとは、ロータ２の同じ
磁極に対向する位置関係とされている。また、コイルユ
ニットＶ１〜Ｖ４、並びにコイルユニットＷ１〜Ｗ４に
ついても同様に、周方向に隣り合う全てのコイルユニッ
トのトルク導線部１１ａとトルク導線部１１ｂとは、ロ
ータの同じ磁極に対向する位置関係とされている。

【００７３】そこで、ロータ２の一つの磁極に対向す
る、コイルユニットＵ１〜Ｕ４のトルク導線部１１ａ
と、トルク導線部１１ｂとは、図２に示すように、半径
方向に互いに密に積層されるように配置され、また、同
様に、コイルユニットＶ１〜Ｖ４のトルク導線部１１ａ
と、トルク導線部１１ｂとは、半径方向に互いに密に積
層されるように配置され、さらに、コイルユニットＷ１
〜Ｗ４のトルク導線部１１ａと、トルク導線部１１ｂと
は、半径方向に互いに密に積層されるように配置されて
いる。そして、半径方向に積層されたトルク導線部１１
ａと、トルク導線部１１ｂに、それぞれ同じ方向の電流
が流れるようにこれらコイルユニットＵ１〜Ｕ４，Ｖ１
〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４が互いに接続されている。

【００７４】こうして、ロータ２の磁極と同じ９０°の
角度間隔で周方向に配置されたコイルユニットＵ１〜Ｕ
４同士，Ｖ１〜Ｖ４同士，Ｗ１〜Ｗ４同士は、全て、ロ
ータ２の同じ磁極に対向可能とされた、それぞれのトル
ク導線部１１ａ，１１ｂに同じ方向の電流が流れるよう
に互いに電気的に繋がれている。

【００７５】より具体的には、コイルユニットＵ１〜Ｕ
４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４には、それぞれ両端に端部
１１ｄ，１１ｅが回転軸Ｏ方向にコイルユニットＵ１〜
Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４自身を挟むように離間さ
れて設けられており、図４の概略化された結線図に示す
ように、両端１１ｄ同士、両端１１ｅ同士を電気的に接
続するようにして互いに電気的に繋がれている。

【００７６】このように結線されたコイルユニットＵ１
〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４は、図２に示すよう
に、周方向に隣り合う二つのコイルユニットＵ１とコイ
ルユニットＶ１、コイルユニットＶ１とコイルユニット
Ｗ１、コイルユニットＷ１とコイルユニットＵ２…のト
ルク導線部１１ａ同士、ならびにトルク導線部１１ｂ同
士が互いに周方向に隣接するように配置されている。し
たがって、コイルユニットＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ
１〜Ｗ４は、略、トルク導線部１１ａないしはトルク導
線部１１ｂの幅の分だけ互いに周方向にずれた位置関係
にあるように配置されている。

【００７７】一方、コイルユニットＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜
Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４の結線導線部１１ｃ…は、図１に示す
ように、周方向に隣り合う二つのコイルユニットの結線
導線部１１ｃが半径方向に互いに密に積層されてまとめ
られている。結線導線部１１ｃは、トルク導線部１１ａ
からトルク導線部１１ｂに至る間に周方向に並ぶ他のコ
イルユニットのトルク導線部１１ａから延びる結線導線
部１１ｃと合流する度に回転軸Ｏからの距離が段々離れ
るように回転軸Ｏ方向から見て階段状に形成されてお
り、これにより、ステータコイル１が極めて対称性良く
漏れ磁場等の発生を抑えられて形成されている。ここ
で、コイルユニットＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ
４は、それぞれ渦巻状に導線が巻回されて形成されてい
るので、半径方向の導線の重なり合いがないため、半径
方向に導線の径だけの厚さしか持たず、したがって、本
実施形態においては、ステータコイル１の回転軸Ｏ方向
両側での半径方向の厚さは、略導線４本分の厚さとされ
ている。

【００７８】斯かる構成のコイルユニットＵ１〜Ｕ４，
Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４、並びにステータコイル１の製
造方法として、先ず、図５に示すように、内側から外側
に向けて周回とともに漸次拡大する概略台形型の渦巻状
に、連続した一本の導線を巻回してコイルユニットの原
形１ａを形成する。すなわち、端部１１ｅから始めて辺
Ａの部分を形成し、次に、順次折曲させて、辺Ｃ、辺
Ｂ、辺Ｄの部分を順に形成して導線を一周させる。二周
めは、一周めに形成されたループの外側に巻き付けるよ
うにして、一周させながら辺Ａの部分、次に順次折曲さ
せて、辺Ｃ、辺Ｂ、辺Ｄの部分を順に形成する。このよ
うにして例えば五周させると、辺Ａと辺Ｂのそれぞれに
導線が５本づつ平行に、かつ、密に並べられる。六周め
は、辺Ａに沿って導線を巻くだけで終了し、終端に端部
１１ｄを形成し、コイルユニットの形成後、ロータの回
転軸Ｏ方向にコイルユニットを挟むように離間して端部
１１ｄと端部１１ｅが位置するようにしておく。このよ
うにしてコイルユニットの原形１ａを形成すると、辺Ａ
には６本の導線が、辺Ｂには５本の導線が並べられるこ
とになる。この台形の平行な短い辺Ａと長い辺Ｂに相当
する部分は、それぞれトルク導線部１１ａとトルク導線
部１１ｂに形成される部分である。また、辺Ｃと辺Ｄ
は、それぞれ結線導線部１１ｃに形成される部分であ
る。なお、導線を巻回していく際には、略導線の径と同
じ厚みの台形型の芯を２枚の板で挟んで巻型を作ってお
き、この２枚の板で挟まれた溝の部分に導線を巻き付け
ていく等の方法を用いて、導線が略同一平面上に歪みな
く巻回されることが望ましい。ここで、用いる導線とし
ては、表面が絶縁被覆された断面四角形状の角線を用い
てもよい。

【００７９】導線には、加熱によって融解して室温で固
化する物質を予め被覆しておき、上述した工程でコイル
ユニットの原形１ａが成形された後、いったん加熱して
隣接する導線の部分を互いに融着させ、続く導線の曲げ
の工程で型崩れを起こさないようにする。そして加熱処
理の後、図６に示すように、辺Ｂの部分を一方の側に窪
ませ、辺Ｃと辺Ｄの部分が互いに平行になるようにして
コイルユニット原形１ｂを形成する。なお、辺Ｂを窪ま
せる量は、導線の径の略２本分とする。

【００８０】次に辺Ｃと辺Ｄの部分に図１に示すような
階段状の段差を設けながら湾曲させ、図３に示すような
コイルユニットを形成する。なお、この段差は導線の径
と同じ寸法とし、その周方向の幅は略トルク導線部１１
ａと同じ程度にしておく。コイルユニットＵ１〜Ｕ４，
Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４は全て同じ形状であり、同じ工
程によって全てのコイルユニットＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ
４，Ｗ１〜Ｗ４が形成される。こうして、渦巻状に巻回
された導線の一部から、回転軸Ｏ回りに回転可能とされ
たロータ２に周設された複数の磁極のうち異なる磁性を
有する二つの磁極に対向可能なように平行、かつ、密に
並んだ複数のトルク導線部１１ａ…，１１ｂ…が形成さ
れ、これらのトルク導線部１１ａ…，１１ｂ…のうち二
つの磁極に対向可能なトルク導線部１１ａ，１１ｂ同士
の間を繋げる複数の結線導線部１１ｃ…が形成される。
また、結線導線部１１ｃ…が、それぞれ回転軸Ｏに直交
する面内に周方向に延在するように形成され、隣り合う
結線導線部１１ｃ同士が回転軸Ｏ方向に互いに密に並べ
られる。

【００８１】次に、コイルユニットＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜
Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４を、コイルユニットＵ１，Ｖ１，Ｗ
１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３，Ｕ４，Ｖ
４，Ｗ４の順に周方向に配設する。このとき、トルク導
線部１１ａ同士が互いに周方向に隣接するようにしてこ
れらの複数のコイルユニットＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，
Ｗ１〜Ｗ４を配置する。さらに、図１に示すように、周
方向に隣り合う二つのコイルユニットの結線導線部１１
ｃ同士を、段差の部分の形状に合わせて半径方向に互い
に密に積層させる。また、例えば、コイルユニットＵ１
のトルク導線部１１ｂを、コイルユニットＵ２のトルク
導線部１１ａに半径方向に互いに密に積層させる等し
て、ロータ２の磁極と周方向に同じ角度間隔で配置され
たコイルユニットＵ１〜Ｕ４のうち、周方向に隣り合う
コイルユニットのトルク導線部１１ａとトルク導線部１
１ｂとが半径方向に互いに密に積層されるように配置
し、同様に、コイルユニットＶ１〜Ｖ４、コイルユニッ
トＷ１〜Ｗ４についても、周方向に隣り合うコイルユニ
ットのトルク導線部１１ａとトルク導線部１１ｂとが半
径方向に互いに密に積層されるように配置する。このよ
うにして、コイルユニットＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ
１〜Ｗ４の配置を行った後、ステータコイル１の内径を
調整してこれら全てを接着して一体にする。

【００８２】続いて、図４に示すように、コイルユニッ
トＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４の端部１１ｄと
１１ｅとを接続する。これにより、コイルユニットＵ１
〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４の半径方向に積層され
たトルク導線部１１ａ，１１ｂにそれぞれ同じ方向の電
流が流れ、さらには、コイルユニットＵ１〜Ｕ４，Ｖ１
〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４の同じ極性の磁極に対向するそれぞ
れのトルク導線部１１ａ，１１ｂに同じ方向の電流が流
れるように、コイルユニットＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，
Ｗ１〜Ｗ４が電気的に繋がれる。こうして図１ないし図
２に示されるような本実施形態におけるステータコイル
１が形成される。

【００８３】斯かる構成のステータコイル１をモータ又
は発電機に組み込む際には、コイルユニットＵ１〜Ｕ
４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４の結線された部分が整理さ
れ、外側に図７に示すようなヨークとしてのコア３０が
被せられる。そして、最終的にケース（図示せず）に収
納されステータ３が構成される。一方ロータの方は、Nd
FeB焼結磁石等からなる４極の磁極が外側に臨ませられ
て９０°毎に配設され、回転による磁石の飛散を防止す
るためにステンレスの環で被覆されたのちステータコイ
ル１の内側に挿入される。こうして、ステータ３とロー
タとが一体に組み立てられ、モータ又は発電機が組み立
てられる。

【００８４】上述の構成のステータコイル１を有したモ
ータを駆動させるには、コイルユニットＵ１〜Ｕ４、コ
イルユニットＶ１〜Ｖ４、コイルユニットＷ１〜Ｗ４の
それぞれに１２０°づつ位相の異なる三相の電圧Ｕ，
Ｖ，Ｗを印加させればよい。また逆に、ステータコイル
１を有した発電機として用いるには、外部からロータ２
を回転させれば、コイルユニットＵ１〜Ｕ４、コイルユ
ニットＶ１〜Ｖ４、コイルユニットＷ１〜Ｗ４のそれぞ
れに１２０°づつ位相の異なる三相の電圧Ｕ，Ｖ，Ｗが
誘起される。

【００８５】上述のような構成とされたステータコイル
１、さらには、ステータコイル１を備えたモータ又は発
電機では、トルク導線部１１ａ…，１１ｂ…を流れる電
流の方向がトルクを発生させるべき方向に直交し、ま
た、トルク導線部１１ａ…，１１ｂ…がロータ２の異な
る磁性の極を跨ぐということがなく、しかも、トルク導
線部１１ａ…，１１ｂ…が周方向に最密に並べられてピ
ッチが最小となるため、限られた空間の中でトルクを効
率よく発生させることができる。逆に、ロータ２を外部
から回転させる場合には、コイルユニットＵ１〜Ｕ４，
Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４に起電力を効率よく発生させる
ことができる。

【００８６】また、トルク導線部１１ａ，１１ｂを繋ぐ
結線導線部１１ｃは、導線が渦巻状に内側から外側に向
けて巻かれながら漸次拡大するように形成されるため、
半径方向への重なり合いが生じない。このため、半径方
向のコイルユニットＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ
４の厚さを導線の径まで薄肉化することができ、ステー
タコイル１の径の低減、とりわけ、ステータコイル１の
両端部分での径の低減を図ることができる。本実施形態
においては、結線導線部１１ｃは半径方向に４層積層さ
れており、その厚さは導線の径の４倍に相当する。そし
て、曲げられる導線の曲率半径を外側ほど大きくできる
ため、導線に負担がかからず、絶縁不良の発生を防ぐこ
とができる。

【００８７】また、ロータ２の周りに、コイルユニット
Ｕ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４のトルク導線部１
１ａ…，１１ｂ…が互いに密に隣接するように並べら
れ、周方向に亘って最密のピッチでトルク導線部１１ａ
…，１１ｂ…が配設されるため、無駄な空間が無く、ト
ルクを効率よく発生させることができる。逆に、ロータ
２を外部から回転させる場合には、コイルユニットＵ１
〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４に起電力を効率よく発
生させることができる。

【００８８】また、結線導線部１１ｃ…も回転軸Ｏに直
交する面内に周方向に延在するように設けられるととも
に、隣り合う結線導線部１１ｃ同士が回転軸Ｏ方向に互
いに密に並べられているため、結線導線部１１ｃの長さ
が最短となり、しかも、無駄な磁場を生成しないため、
インピーダンスを低減することができる。

【００８９】また、コイルユニットＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜
Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４は、周方向に隣り合う二つのコイルユ
ニットの結線導線部１１ｃが半径方向に互いに密に積層
されているので、本実施形態においては、ステータコイ
ル１の両端部分の半径方向の厚さを導線４本分の厚さま
で低減させることができる。そして、ステータコイル１
が極めて対称性良く漏れ磁場等の発生を抑えられて形成
される。

【００９０】また、コイルユニットＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜
Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４のうち、ロータ２の同じ一つの磁極に
対向可能とされたトルク導線部１１ａ，１１ｂが半径方
向に互いに密に積層されるように配置され、これら半径
方向に積層されたトルク導線部１１ａ，１１ｂに、それ
ぞれ同じ方向の電流が流れるようにこれらのコイルユニ
ットＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４が電気的に繋
がれているので、ロータ２の一つの磁極に対して半径方
向に積層された２層のトルク導線部１１ａ…，１１ｂ…
がトルクもしくは起電力の発生に同時に寄与するため、
トルクもしくは起電力を効率よく発生させることができ
る。

【００９１】また、コイルユニットＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜
Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４のうち、ロータ２の磁極と周方向に同
じ角度間隔で配置されたコイルユニットＵ１〜Ｕ４、コ
イルユニットＶ１〜Ｖ４、コイルユニットＷ１〜Ｗ４
は、同じ極性の磁極に対向するそれぞれのトルク導線部
１１ａ…，１１ｂ…に同じ方向の電流が流れるように互
いに電気的に繋がれているので、コイルユニットＵ１〜
Ｕ４、コイルユニットＶ１〜Ｖ４、コイルユニットＷ１
〜Ｗ４がそれぞれ同相でトルクの発生もしくは起電力の
発生に寄与するため、トルクもしくは起電力を効率よく
発生させることができる。

【００９２】また、コイルユニットＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜
Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４の両端の端部１１ｄ，１１ｅは、回転
軸Ｏ方向にコイルユニットＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ
１〜Ｗ４自身を挟むように離間されて設けられているの
で、本実施形態のように同じ方向に導線が巻回された複
数のコイルユニットＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ
４を電気的に繋げる際、結線を簡略化することができ
る。

【００９３】また、コイルユニットＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜
Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４を形成する際には、加熱によって融解
して室温で固化する物質によって導線を予め被覆し、導
線を渦巻状に巻回し、加熱して隣接する導線の部分を互
いに融着させた後、導線を湾曲させてコイルユニットＵ
１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４を形成するので、巻
回された導線が型崩れを起こしたりしない。

【００９４】また、コイルユニットＵ１〜Ｕ４，Ｖ１〜
Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４を形成する導線は角線であるので、単
位体積辺りの導線の充填率を高くして密に巻回すること
ができる。

【００９５】なお、上記の実施形態においては、結線導
線部１１ｃの部分を回転軸Ｏから段々離れるように段差
を設けたが、逆に回転軸Ｏに段々近づくように段差を設
けてもよい。このようにすることで、ステータコイルの
外径がトルク導線部に接する面で決まるため、ヨークを
２分割することなくステータコイルの片側から外嵌させ
ることができる。

【００９６】また、上記の実施形態においては、端部１
１ｄと端部１１ｅに結線を行ってコイルユニットＵ１〜
Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４を電気的に繋げる構成と
したが、コイルユニットＵ１〜Ｕ４、コイルユニットＶ
１〜Ｖ４、コイルユニットＷ１〜Ｗ４を予め一本の連続
した導線から形成する構成としてもよい。このようにす
れば複数のコイルユニットを電気的に繋げる結線の手間
が省け、しかも結線の際の間違いを防ぐことができる。
また、結線に必要な導線を最短に抑えることができてス
ペースと抵抗の削減を図ることができる。

【００９７】あるいは、端部１１ｄと端部１１ｅに結線
を行う際、複数のコイルユニットを、基板を用いて電気
的に繋げて構成を簡略化してもよい。

【００９８】なお、上記の実施形態においては、三相の
場合を例に挙げたが、三相以外の複数相に対応した構成
としても構わない。例えば、電気的に繋げられるコイル
ユニットのセットの数をさらに増やせば、三相以上の複
数相に対応したモータ又は発電機とすることができる。

【００９９】

【発明の効果】本発明は、以下に記載されるような効果
を奏する。本発明によれば、ロータを囲むように複数配
置されたコイルユニットは、内側から外側に向けて巻か
れながら漸次拡大する渦巻状の導線から形成され、この
渦巻状に巻回された導線の一部が、ロータに周設された
二つの磁極にそれぞれ対向してロータの回転軸に平行、
かつ、周方向に密に並んだ複数のトルク導線部と、これ
らのトルク導線部のうち二つの磁極に対向するトルク導
線部同士の間を繋げる複数の結線導線部とされているの
で、モータのトルクを効率よく発生させることができ
る。逆に、ロータを外部から回転させる場合には、起電
力を効率よく発生させることができる。

【０１００】また、本発明によれば、周方向に隣り合う
二つのコイルユニットのトルク導線部同士が互いに周方
向に隣接するように配置されているので、モータのトル
クを効率よく発生させることができる。逆に、ロータを
外部から回転させる場合には、起電力を効率よく発生さ
せることができる。

【０１０１】また、本発明によれば、コイルユニットの
結線導線部は、それぞれ回転軸に直交する面内に周方向
に延在するように設けられるとともに、隣り合う結線導
線部同士が回転軸方向に互いに密に並べられているの
で、インピーダンスを低減することができる。

【０１０２】また、本発明によれば、複数のコイルユニ
ットは、周方向に隣り合う二つのコイルユニットの結線
導線部が半径方向に互いに密に積層されているので、ス
テータコイルの両端部分の径の低減を図ることができ
る。

【０１０３】また、本発明によれば、少なくとも二つの
コイルユニットは、ロータの一つの磁極に対向するそれ
ぞれのトルク導線部が半径方向に互いに密に積層される
ように配置され、これらのトルク導線部に、それぞれ同
じ方向の電流が流れるように電気的に繋がれているの
で、トルクもしくは起電力を効率よく発生させることが
できる。

【０１０４】また、本発明によれば、複数のコイルユニ
ットのうち、ロータの磁極と周方向に同じ角度間隔で配
置されたコイルユニットは、同じ極性の磁極に対向する
それぞれのトルク導線部に同じ方向の電流が流れるよう
に互いに電気的に繋がれているので、電気的に繋がれた
複数のコイルユニットが同相でトルクの発生もしくは起
電力の発生に寄与するため、トルクもしくは起電力を効
率よく発生させることができる。

【０１０５】また、本発明によれば、コイルユニットの
両端の端部は、回転軸方向に前記コイルユニットを挟む
ように離間されているので、同じ方向に導線が巻回され
た複数のコイルユニットを電気的に繋げる際、結線を簡
略化することができる。

【０１０６】また、本発明によれば、電気的に繋がれた
複数のコイルユニットは、一つの連続した導線から形成
されているので、結線の手間が省け、しかも結線の際の
間違いを防ぐことができる。また、結線に必要な導線を
最短に抑えることができてスペースと抵抗の削減を図る
ことができる。

【０１０７】また、本発明によれば、導線は、断面四角
形状に形成された角線であるので、巻線空間利用率を高
くすることができる。

【０１０８】また、本発明によれば、ロータとステータ
コイルとを備えたモータ又は発電機において、ステータ
コイルとして請求項１から請求項９のいずれかに記載の
モータ又は発電機のステータコイルを用いているので、
モータ又は発電機の効率の向上を図ることができる。

【０１０９】また、本発明によれば、複数のコイルユニ
ットを、基板を用いて電気的に繋げるので、結線の簡略
化を図ることができる。

【０１１０】また、本発明によれば、加熱によって融解
して室温で固化する物質によって導線を予め被覆し、導
線を渦巻状に巻回し、加熱して隣接する導線の部分を互
いに融着させた後、コイルユニットを形成するので、導
線が互いに離れて型崩れを起こすことを防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のモータ又は発電機のステータコイルの
一例を軸線方向に見て示す図である。

【図２】図１に示す本発明のモータ又は発電機のステー
タコイルの斜視図である。

【図３】本発明のモータ又は発電機のステータコイルを
構成するコイルユニットを示す斜視図である。

【図４】複数のコイルユニットの配線を示す概略図であ
る。

【図５】図３に示すコイルユニットの製造過程を説明す
る図である。

【図６】図３に示すコイルユニットの製造過程を説明す
る図である。

【図７】図１ないし図２に示すステータコイルにヨーク
を取り付けて構成されたステータを示す図である。

【図８】従来のスロットレスのモータ又は発電機のステ
ータコイルを示す図である。

【図９】従来のスロットレスのモータ又は発電機のステ
ータコイルを示す図である。

【符号の説明】

１・・・ステータコイル ２・・・ロータ Ｕ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４・・・コイルユニ
ット １１ａ，１１ｂ・・・トルク導線部 １１ｃ・・・結線導線部

フロントページの続き (72)発明者 金川 欣次 埼玉県さいたま市北袋町１丁目297番地 三菱マテリアル株式会社総合研究所大宮研 究センター機器システム研究部内 (72)発明者 田村 哉智 埼玉県さいたま市北袋町１丁目297番地 三菱マテリアル株式会社総合研究所大宮研 究センター機器システム研究部内 (72)発明者 藤塚 嘉久 長野県諏訪郡富士見町落合字南原山13414 −１ ゴコー電工株式会社内 Ｆターム(参考） 5H603 AA01 AA09 BB01 BB02 BB07 BB09 BB10 BB12 CA01 CA05 CB01 CC02 CC19 CD21 CD33 CE02 EE01 FA18 5H604 AA05 AA08 BB01 BB03 BB10 BB14 BB17 CC01 CC04 CC12 DB19 5H615 AA01 BB01 BB02 BB07 BB14 PP01 PP17 QQ03 QQ19 QQ27 RR01 SS10 SS11 SS16 SS24 SS46 TT28

Claims (31)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸回りに回転可能とされたロータを
   前記回転軸周りに囲むように配置された複数のコイルユ
   ニットを有し、 該コイルユニットは、内側から外側に向けて巻かれなが
   ら漸次拡大する渦巻状の導線から形成され、この渦巻状
   に巻回された導線の一部が、前記ロータに周設された複
   数の磁極のうち異なる磁性を有する二つの磁極にそれぞ
   れ対向して前記回転軸に平行、かつ、周方向に密に並ん
   だ複数のトルク導線部と、これらのトルク導線部のうち
   二つの磁極に対向する前記トルク導線部同士の間を繋げ
   る複数の結線導線部とされていることを特徴とするモー
   タ又は発電機のステータコイル。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のモータ又は発電機のス
   テータコイルにおいて、 複数の前記コイルユニットは、周方向に隣り合う二つの
   前記コイルユニットの前記トルク導線部同士が互いに周
   方向に隣接するように配置されていることを特徴とする
   モータ又は発電機のステータコイル。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載のモータ
   又は発電機のステータコイルにおいて、 前記コイルユニットの複数の前記結線導線部は、それぞ
   れ前記回転軸に直交する面内に周方向に延在するように
   設けられるとともに、隣り合う前記結線導線部同士が前
   記回転軸方向に互いに密に並べられていることを特徴と
   するモータ又は発電機のステータコイル。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のモータ又は発電機のス
   テータコイルにおいて、 複数の前記コイルユニットは、周方向に隣り合う二つの
   前記コイルユニットの前記結線導線部が半径方向に互い
   に密に積層されていることを特徴とするモータ又は発電
   機のステータコイル。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項４のいずれかに記載
   のモータ又は発電機のステータコイルにおいて、 複数の前記コイルユニットのうち、少なくとも二つのコ
   イルユニットは、前記ロータの一つの磁極に対向するそ
   れぞれのトルク導線部が半径方向に互いに密に積層され
   るように配置され、半径方向に積層された前記トルク導
   線部に、それぞれ同じ方向の電流が流れるようにこれら
   のコイルユニットが電気的に繋がれていることを特徴と
   するモータ又は発電機のステータコイル。
6. 【請求項６】 請求項１から請求項５のいずれかに記載
   のモータ又は発電機のステータコイルにおいて、 複数の前記コイルユニットのうち、前記ロータの磁極と
   周方向に同じ角度間隔で配置されたコイルユニットは、
   同じ極性の磁極に対向するそれぞれのトルク導線部に同
   じ方向の電流が流れるように互いに電気的に繋がれてい
   ることを特徴とするモータ又は発電機のステータコイ
   ル。
7. 【請求項７】 請求項１から請求項６のいずれかに記載
   のモータ又は発電機のステータコイルにおいて、 前記コイルユニットの両端の端部は、前記回転軸方向に
   前記コイルユニットを挟むように離間されていることを
   特徴とするモータ又は発電機のステータコイル。
8. 【請求項８】 請求項５または請求項６に記載のモータ
   又は発電機のステータコイルにおいて、 電気的に繋がれた複数の前記コイルユニットは、一つの
   連続した導線から形成されていることを特徴とするモー
   タ又は発電機のステータコイル。
9. 【請求項９】 請求項１から請求項８のいずれかに記載
   のモータ又は発電機のステータコイルにおいて、 前記導線は、断面四角形状に形成された角線であること
   を特徴とするモータ又は発電機のステータコイル。
10. 【請求項１０】 回転軸回りに回転可能とされたロータ
    と、前記ロータを前記回転軸周りに囲むように配置され
    た複数のコイルユニットからなるステータコイルとを備
    えたモータ又は発電機であって、 前記ステータコイルは請求項１から請求項９のいずれか
    に記載のモータ又は発電機のステータコイルとされてい
    ることを特徴とするモータ又は発電機。
11. 【請求項１１】 内側から外側に向けて巻きながら漸次
    拡大させるように渦巻状に導線を巻回し、 この渦巻状に巻回された導線の一部から、回転軸回りに
    回転可能とされたロータに周設された複数の磁極のうち
    異なる磁性を有する二つの磁極に対向可能なように平
    行、かつ、密に並んだ複数のトルク導線部を形成すると
    ともに、これらのトルク導線部のうち二つの磁極に対向
    可能な前記トルク導線部同士の間を繋げる複数の結線導
    線部を形成してコイルユニットを形成し、 前記トルク導線部を前記ロータの磁極に対向させながら
    前記回転軸方向に揃え、前記ロータの外側の前記回転軸
    周りに、前記コイルユニットを複数配置することを特徴
    とするモータ又は発電機のステータコイルの製造方法。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載のモータ又は発電機
    のステータコイルの製造方法において、 前記トルク導線部同士が互いに周方向に隣接するように
    して複数の前記コイルユニットを周方向に配置すること
    を特徴とするモータ又は発電機のステータコイルの製造
    方法。
13. 【請求項１３】 請求項１１または請求項１２のいずれ
    かに記載のモータ又は発電機のステータコイルの製造方
    法において、 前記コイルユニットの複数の前記結線導線部を、それぞ
    れ前記回転軸に直交する面内に周方向に延在するように
    形成するとともに、隣り合う前記結線導線部同士を前記
    回転軸方向に互いに密に並べることを特徴とするモータ
    又は発電機のステータコイルの製造方法。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載のモータ又は発電機
    のステータコイルの製造方法において、 周方向に隣り合う二つの前記コイルユニットの前記結線
    導線部を半径方向に互いに密に積層することを特徴とす
    るモータ又は発電機のステータコイルの製造方法。
15. 【請求項１５】 請求項１１から請求項１４のいずれか
    に記載のモータ又は発電機のステータコイルの製造方法
    において、 複数の前記コイルユニットのうち、少なくとも二つのコ
    イルユニットを、前記ロータの一つの磁極に対向するそ
    れぞれのトルク導線部が半径方向に互いに密に積層され
    るように配置し、半径方向に積層された前記トルク導線
    部に、それぞれ同じ方向の電流が流れるようにこれらの
    コイルユニットを電気的に繋げることを特徴とするモー
    タ又は発電機のステータコイルの製造方法。
16. 【請求項１６】 請求項１１から請求項１５のいずれか
    に記載のモータ又は発電機のステータコイルの製造方法
    において、 複数の前記コイルユニットのうち、前記ロータの磁極と
    周方向に同じ角度間隔で配置されたコイルユニットを、
    同じ極性の磁極に対向するそれぞれのトルク導線部に同
    じ方向の電流が流れるように互いに電気的に繋げること
    を特徴とするモータ又は発電機のステータコイルの製造
    方法。
17. 【請求項１７】 請求項１１から請求項１６のいずれか
    に記載のモータ又は発電機のステータコイルの製造方法
    において、 前記コイルユニットの両端を、前記回転軸方向に前記コ
    イルユニットを挟むように離間して設けることを特徴と
    するモータ又は発電機のステータコイルの製造方法。
18. 【請求項１８】 請求項１５または請求項１６に記載の
    モータ又は発電機のステータコイルの製造方法におい
    て、 電気的に繋げられた複数の前記コイルユニットを、一つ
    の連続した導線から形成することを特徴とするモータ又
    は発電機のステータコイルの製造方法。
19. 【請求項１９】 請求項１５から請求項１７のいずれか
    に記載のモータ又は発電機のステータコイルの製造方法
    において、 複数の前記コイルユニットを、基板を用いて電気的に繋
    げることを特徴とするモータ又は発電機のステータコイ
    ルの製造方法。
20. 【請求項２０】 請求項１１から請求項１９のいずれか
    に記載のモータ又は発電機のステータコイルの製造方法
    において、 加熱によって融解して室温で固化する物質によって前記
    導線を予め被覆し、前記導線を渦巻状に巻回し、加熱し
    て隣接する前記導線の部分を互いに融着させた後、前記
    コイルユニットを形成することを特徴とするモータ又は
    発電機のステータコイルの製造方法。
21. 【請求項２１】 請求項１１から請求項２０のいずれか
    に記載のモータ又は発電機のステータコイルの製造方法
    において、 前記導線として、断面四角形状に形成された角線を用い
    ることを特徴とするモータ又は発電機のステータコイル
    の製造方法。
22. 【請求項２２】 回転軸回りに回転可能とされたロータ
    と、前記ロータを前記回転軸周りに囲むように配置され
    た複数のコイルユニットからなるステータコイルとを備
    えたモータ又は発電機の製造方法であって、 前記ステータコイルを、請求項１１から請求項２１のい
    ずれかに記載のモータ又は発電機のステータコイルの製
    造方法により製造することを特徴とするモータ又は発電
    機の製造方法。
23. 【請求項２３】 内側から外側に向けて巻かれながら漸
    次拡大する渦巻状の導線から形成され、この渦巻状に巻
    回された導線の一部が、回転軸回りに回転可能とされた
    ロータに周設された複数の磁極のうち異なる磁性を有す
    る二つの磁極にそれぞれ対向して前記回転軸に平行、か
    つ、周方向に密に並んだ複数のトルク導線部と、これら
    のトルク導線部のうち二つの磁極に対向する前記トルク
    導線部同士の間を繋げる複数の結線導線部とされている
    ことを特徴とするコイルユニット。
24. 【請求項２４】 請求項２３に記載のコイルユニットに
    おいて、 複数の前記結線導線部は、それぞれ前記回転軸に直交す
    る面内に周方向に延在するように設けられるとともに、
    隣り合う前記結線導線部同士が前記回転軸方向に互いに
    密に並べられていることを特徴とするコイルユニット。
25. 【請求項２５】 請求項２３または請求項２４のいずれ
    かに記載のコイルユニットにおいて、 その両端の端部は、前記回転軸方向に離間されているこ
    とを特徴とするコイルユニット。
26. 【請求項２６】 請求項２３から請求項２５のいずれか
    に記載のコイルユニットにおいて、 前記導線は、断面四角形状に形成された角線であること
    を特徴とするコイルユニット。
27. 【請求項２７】 内側から外側に向けて巻きながら漸次
    拡大させるように渦巻状に導線を巻回し、 この渦巻状に巻回された導線の一部から、回転軸回りに
    回転可能とされたロータに周設された複数の磁極のうち
    異なる磁性を有する二つの磁極に対向可能なように平
    行、かつ、密に並んだ複数のトルク導線部を形成すると
    ともに、これらのトルク導線部のうち二つの磁極に対向
    可能な前記トルク導線部同士の間を繋げる複数の結線導
    線部を形成することを特徴とするコイルユニットの製造
    方法。
28. 【請求項２８】 請求項２７に記載のコイルユニットの
    製造方法において、 複数の前記結線導線部を、それぞれ前記回転軸に直交す
    る面内に周方向に延在するように形成するとともに、隣
    り合う前記結線導線部同士を前記回転軸方向に互いに密
    に並べることを特徴とするコイルユニットの製造方法。
29. 【請求項２９】 請求項２７または請求項２８に記載の
    コイルユニットの製造方法において、 その両端を、前記回転軸方向に離間して設けることを特
    徴とするコイルユニットの製造方法。
30. 【請求項３０】 請求項２７から請求項２９のいずれか
    に記載のコイルユニットの製造方法において、 加熱によって融解して室温で固化する物質によって前記
    導線を予め被覆し、前記導線を渦巻状に巻回し、加熱し
    て隣接する前記導線の部分を互いに融着させて形成する
    ことを特徴とするコイルユニットの製造方法。
31. 【請求項３１】 請求項２７から請求項３０のいずれか
    に記載のコイルユニットの製造方法において、 前記導線として、断面四角形状に形成された角線を用い
    ることを特徴とするコイルユニットの製造方法。