JP2008061357A - 回転電機用コイルとその製造方法、並びに回転電機とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この回転電機用コイルは、回転電機(モータ10等)のステータに用いられる回転電機用コイル(ステータコイル201)であって、この回転電機用コイルは、それぞれにスリットによって所定の配線パターン241が形成された、少なくとも2層のコイルプレート要素211−1,211−2を有し、異なるコイルプレート要素同士は、中間部において離間しつつ内周部および外周部において接合されることで、所定のコイル巻線パターン211aを有するコイルプレート211を構成する。
【選択図】図8
Description
第2工程(2)では、互いに略同形で、ほぼ裏返しの関係の配線パターンを備えた第1および第2のコイルプレート要素211−1,211−2を重ね合わせて接合する。この際、各コイルプレート要素の配線パターン241が対応する位相関係を維持するように接合することで所定のコイルループを備えた基礎コイルプレート211’が完成する。図14は、第1および第2のコイルプレート要素211−1,211−2の接合直前の様子を示す斜視図である。
図24Aは、図23Bにおける四角枠部を拡大した斜視図である。また図24Bは、コイルループ261の一部正面図であり、ロータ側磁極面との関係を説明するための図である。
100 シャフト状センター部
200 ステータ
201 ステータコイル
211 コイルプレート
211−1 第1コイルプレート要素
211−2 第2コイルプレート要素
211a コイル巻線パターン
234 スペース
235 外周縁支持部材
236 内周縁支持部材
241 折れ線状配線パターン
242 スリット
251 絶縁膜
281 インシュレータ
282 インシュレータ
300 ロータ
301 インナーロータ
302 アウターロータ
305a 磁石
305b 磁石
400 冷却システム
500 給電システム
Claims (42)
- 回転電機のステータに用いられる回転電機用コイルであって、
前記回転電機用コイルは、それぞれにスリットによって所定の配線パターンが形成された、少なくとも2層のコイルプレート要素を有し、
異なる前記コイルプレート要素同士は、中間部において離間しつつ内周部および外周部において接合されることで、所定のコイル巻線パターンを有するコイルプレートを構成することを特徴とする回転電機用コイル。 - さらに絶縁部を有し、前記絶縁部は、前記コイルプレート要素に被覆された絶縁コーティングと、前記コイルプレート要素の隙間に充填された充填絶縁材の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項1記載の回転電機用コイル。
- 前記絶縁コーティングの材料は、ポリイミド、ポリパラキシレン、DLC(ダイアモンドライクカーボン)のいずれかであることを特徴とする請求項2記載の回転電機用コイル。
- 前記充填絶縁材は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂または紫外線硬化樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項2または3記載の回転電機用コイル。
- 前記熱硬化性樹脂、前記熱可塑性樹脂または前記紫外線硬化樹脂は、エポキシ、フェノール、DPA(フタル酸ジアリル)、ポリエステル、ポリイミド、ポリアミドイミド、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PPS(ポリフェニルサルファイド)、LCP(液晶ポリマー)、シリコーン(珪素樹脂)のいずれかであることを特徴とする請求項4記載の回転電機用コイル。
- 前記コイルプレートは環状のプレート部材であり、前記コイルプレートの内周縁および外周縁をそれぞれ保持する内周縁インシュレータおよび外周縁インシュレータを有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の回転電機用コイル。
- 前記コイルプレート要素は、金属板をエッチングすることで形成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の回転電機用コイル。
- 前記コイルプレート要素は、金属板に対して放電加工、ワイヤカット、レーザカット、ノッチングプレス加工のいずれを行うことで形成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の回転電機用コイル。
- 前記コイルプレート要素は、エッチングによって前記スリットおよび前記配線パターンが形成された、所定数の薄型金属板を積層接合することで形成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の回転電機用コイル。
- 前記金属板および前記薄型金属板は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金のいずれかであることを請求項7〜9のいずれか1項に記載の回転電機用コイル。
- 前記コイルプレートの内周縁側に通電用のコイルバスバーを設けた請求項1〜10のいずれか1項に記載の回転電機用コイル。
- 前記配線パターンは、周方向に等間隔で配列された複数の折れ線状コイルセグメントで構成され、対向して設けられた異なる前記コイルプレート要素の前記配線パターン同士は反転状態で接合されていることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の回転電機用コイル。
- 前記折れ線状コイルセグメントの周方向幅は内周側よりも外周側で大きくなっており、前記スリットの周方向幅は一定であることを特徴とする請求項12記載の回転電機用コイル。
- 前記スリットの周方向幅は内周側よりも外周側で大きくなっており、前記折れ線状コイルセグメントの周方向幅は一定であることを特徴とする請求項12記載の回転電機用コイル。
- 前記折れ線状コイルセグメントは、前記コイルプレートの中心を向いて設けられた中心方向直線部分と、斜め方向を向いて設けられた斜め方向直線部分と、内周部および外周部における接合部分とを有することを特徴とする請求項12〜14のいずれか1項に記載の回転電機用コイル。
- 前記コイル巻線パターンは、2相以上のn相に対応した数のコイルループを備えていることを特徴とする請求項1〜15のいずれか1項に記載の回転電機用コイル。
- 前記コイルループのそれぞれが周方向に占める位相角範囲は、前記コイルプレートに対応して周方向に配列される磁石における極間隔1ピッチ分(磁極ピッチ角θ)の1/nであることを特徴とする請求項16記載の回転電機用コイル。
- 前記コイルループは、同一形状の第1および第2のコイルループ要素を備え、前記第1および第2のコイルループ要素は、前記極間隔1ピッチ分に相当する周方向位相差を有するように設けられていることを特徴とする請求項16または17記載の回転電機用コイル。
- 前記第1および第2のコイルループ要素は、それぞれ波巻状の形状を有し、前記第1および第2のコイルループ要素には互いに逆方向に周回電流が流れ、かつ、前記第1および第2のコイルループ要素が備える折れ線状コイルセグメントにおいて前記コイルプレートの中心を向いて設けられた中心方向直線部分は互いに対向して同方向に電流が流れるように配置されていることを特徴とする請求項18記載の回転電機用コイル。
- 少なくとも2層の前記コイルパターン要素同士は、拡散接合、熱圧着接合またはろう付け接合によって接合されていることを特徴とする請求項1〜19のいずれか1項に記載の回転電機用コイル。
- 少なくとも2層の前記コイルパターン要素の間の隙間にセラミックシートが設けられていることを特徴とする請求項1〜20のいずれか1項に記載の回転電機用コイル。
- 少なくとも2層の前記コイルパターン要素の各々で、それらの間の隙間に面する表面にセラミック溶射皮膜が設けられていることを特徴とする請求項1〜20のいずれか1項に記載の回転電機用コイル。
- ステータとロータを有し、前記ステータのコイルとして請求項1〜22のいずれかの回転電機用コイルを用いて構成されることを特徴とする回転電機。
- 前記ロータは前記ステータの片側または両側に配置され、全体がアキシャルディスク型の構造を有することを特徴とする請求項23記載の回転電機。
- 前記ステータの中心部と前記ロータの中心部に共通なシャフト状センター部が設けられ、当該シャフト状センター部に冷却系構成部と給電系構成部の少なくとも一方が集約して設けられていることを特徴とする請求項24記載の回転電機。
- 前記回転電機は、ホイールの内部に組み込まれ、当該ホイールを回転駆動するインホイール型モータであることを特徴とする請求項23〜25のいずれか1項記載の回転電機。
- 回転電機のステータに用いられる回転電機用コイルの製造方法であって、
スリットによって所定の配線パターンが形成された、少なくとも2層のコイルプレート要素を形成する工程と、
異なる前記コイルプレート要素同士を、中間部において離間しつつ内周部および外周部において接合し、所定のコイル巻線パターンを有するコイルプレートを形成する工程と、
を有することを特徴とする回転電機用コイルの製造方法。 - 前記コイルプレート要素に被覆された絶縁コーティングと、前記コイルプレート要素の隙間に充填された充填絶縁材の少なくとも一方とを含む絶縁部を形成する工程を有することを特徴とする請求項27記載の回転電機用コイルの製造方法。
- 前記絶縁コーティングの材料は、ポリイミド、ポリパラキシレン、DLC(ダイアモンドライクカーボン)のいずれかであることを特徴とする請求項28記載の回転電機用コイルの製造方法。
- 前記充填絶縁材は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂または紫外線硬化樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項28または29記載の回転電機用コイルの製造方法。
- 前記熱硬化性樹脂、前記熱可塑性樹脂または前記紫外線硬化樹脂は、エポキシ、フェノール、DPA(フタル酸ジアリル)、ポリエステル、ポリイミド、ポリアミドイミド、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PPS(ポリフェニルサルファイド)、LCP(液晶ポリマー)、シリコーン(珪素樹脂)のいずれかであることを特徴とする請求項30記載の回転電機用コイルの製造方法。
- 前記コイルプレートを形成する前記工程で、前記コイルプレートは環状のプレート部材として形成され、さらに前記コイルプレートを形成する前記工程は、前記コイルプレートの内周縁および外周縁に、それぞれを保持する内周縁インシュレータおよび外周縁インシュレータを取り付ける工程を含むことを特徴とする請求項27〜31のいずれか1項記載の回転電機用コイルの製造方法。
- 前記コイルプレート要素を形成する前記工程は、金属板をエッチングして前記コイルプレート要素を形成する工程であることを特徴とする請求項27〜32のいずれか1項記載の回転電機用コイルの製造方法。
- 前記コイルプレート要素を形成する前記工程は、金属板に対して放電加工、ワイヤカット、レーザカット、ノッチングプレス加工のいずれを行って前記コイルプレート要素を形成する工程であることを特徴とする請求項27〜32のいずれか1項記載の回転電機用コイルの製造方法。
- 前記コイルプレート要素を形成する前記工程は、エッチングによって薄型金属板に前記スリットおよび前記配線パターンを形成する工程と、所定数の前記薄型金属板を積層接合する工程を含むことを特徴とする請求項27〜32いずれか1項記載の回転電機用コイルの製造方法。
- 前記金属板および前記薄型金属板は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金のいずれかであることを請求項33〜35のいずれか1項に記載の回転電機用コイルの製造方法。
- 前記コイルプレートの内周縁側に通電用のコイルバスバーを設ける工程を有することを特徴とする請求項27〜36のいずれか1項に記載の回転電機用コイルの製造方法。
- 前記コイルプレートを形成する前記工程は、少なくとも2層の前記コイルパターン要素同士を、拡散接合、熱圧着接合またはろう付け接合によって接合する工程を含むことを特徴とする請求項27〜37のいずれか1項に記載の回転電機用コイルの製造方法。
- 前記コイルプレートを形成する前記工程は、少なくとも2層の前記コイルパターン要素の間の隙間にセラミックシートを設ける工程を含むことを特徴とする請求項27〜38のいずれか1項に記載の回転電機用コイルの製造方法。
- 少なくとも2層の前記コイルパターン要素の各々で、それらの間の隙間に面する表面にセラミック溶射皮膜を設ける工程を有することを特徴とする請求項27〜38のいずれか1項に記載の回転電機用コイルの製造方法。
- ステータを製造する工程と、ロータを製造する工程と、前記ステータと前記ロータを組付ける工程とを含む回転電機の製造方法であって、
前記ステータを製造する工程は、
スリットによって所定の配線パターンが形成された、少なくとも2層のコイルプレート要素を形成する工程と、異なる前記コイルプレート要素同士を、中間部において離間しつつ内周部および外周部において接合し、所定のコイル巻線パターンを有するコイルプレートを形成する工程とを有する回転電機用コイルの製造工程を含む、
ことを特徴とする回転電機の製造方法。 - 前記ステータと前記ロータを組付ける前記工程は、前記回転電機の全体構造がアキシャルディスク型の構造を有するように、前記ロータが前記ステータの片側または両側に配置される工程を含むことを特徴とする請求項41記載の回転電機の製造方法。
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