JP2008148375A

JP2008148375A - モータのコイル構造及びその加工方法

Info

Publication number: JP2008148375A
Application number: JP2006329293A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Maeda; 智之前田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-12-06
Filing date: 2006-12-06
Publication date: 2008-06-26
Also published as: EP1930918A2

Abstract

【課題】渦電流損失低減効果を確保しながらコイルエンド部の高さを低減してモータ軸長を短縮すること。
【解決手段】モータのコイル構造は、複数細線を束にした束線４をステータコア２に巻き付けてコイル３が形成される。ステータコア２は、モータの軸線方向に延びるスロット部５ａ，５ｂと、モータの軸線方向と交差するコア端部６ａ，６ｂとを含む。束線４は、スロット部５ａ，５ｂに巻かれるストレート部４ａが撚りを付与した撚り束線部をなし、コア端部６ａ，６ｂに巻かれるコイルエンド部４ｂが撚りを付与しない平行束線部をなしている。コイル構造の束線４には、例えば、ストレート部４ａ及びコイルエンド部４ｂの長さに合わせた長さで交互に撚り束線部と平行束線部を予め形成してなる撚り加工束線７を使用することができる。
【選択図】図３

Description

この発明は、モータのコアに巻き付けられるコイル構造及びそのコイル構造を加工するための加工方法に関する。

従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載された電気コイル及びその巻線加工方法が知られている。この加工方法では、リッツ線（撚り線）をコイル型を回転させながら全体に所定張力を付与して巻き付けることにより、巻線の浮きを防いでいる。このように作製した電気コイルは、モータのロータに使用することができる。ここで、リッツ線（撚り線）は、モータを超高速で回転させたときに電気コイルの巻線内で発生する渦電流損失を低減させるために必須な構成ではある。

特開２００３−１６８６１８号公報

ところで、特許文献１に記載の加工方法によれば、高回転モータの巻線内で発生する渦電流損失をリッツ線（撚り線）により低減させることはできるものの、リッツ線（撚り線）を使用していることから、曲げ剛性が高く、コイルエンド部で巻線に浮きが発生し易く、浮きの分だけコイルの軸長が大きくなってしまう。このため、ロータの軸長が長くなり、モータを超高速で回転させたとき共振の問題が発生する懸念があった。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、渦電流損失低減効果を確保しながらコイルエンド部の高さを低減してモータ軸長を短縮することを可能としたモータのコイル構造及びその加工方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数線を束にした束線をコアに巻き付けてコイルを形成したモータのコイル構造において、コアは、モータの軸線方向に延びるスロット部と、軸線方向と交差するコア端部とを含み、束線は、スロット部に巻かれるストレート部が撚りを付与した撚り束線部をなし、コア端部に巻かれるコイルエンド部が撚りを付与しない非撚り束線部をなすことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、束線は、コアのスロット部にはストレート部として撚り束線部が巻き付けられ、コア端部にはコイルエンド部として非撚り束線部が巻き付けられる。ここで、スロット部では、撚り束線部が巻き付けられるので、非撚り束線部に比べて束線の渦電流損失が低減する。一方、コア端部では、非撚り束線部が巻き付けられるので、撚り束線部に比べて束線の剛性が低く、束線の浮きが低減する。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のモータのコイル構造に使用される束線であって、ストレート部及びコイルエンド部の長さに合わせた長さで交互に撚り束線部と非撚り束線部を予め形成したことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、束線が、ストレート部及びコイルエンド部の長さに合わせた長さで交互に撚り束線部と非撚り束線部が予め形成されるので、コアに束線を巻き付ける際に、束線に撚りを付与する必要がなく、そのための工程と設備が省略される。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のモータのコイル構造の加工方法であって、複数線を平行に束にした束線を供給する束線供給手段と、束線供給手段から供給される束線に撚りを加える回転手段とを備え、スロット部に束線を巻き付けるときには、回転手段を回転させて束線に撚りを付与し、コア端部に束線を巻き付けるときには、回転手段の回転を戻して束線の撚りを戻すことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、束線をコアに巻き付けるとき、スロット部には、束線に撚りを付与した撚り束線部が巻き付けられ、コア端部には、束線に撚りを付与しない非撚り束線部が巻き付けられる。

上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、スロット部に束線を巻き付けるときには、コア端部からスロット部の長さのｍ倍（ｍは自然数）離れた位置にて、回転手段によりストレート部に必要な撚り回数のｍ倍の回転を付与し、その後、コア端部に束線を巻き付けるときには、回転手段によりストレート部に必要な撚り回数の（ｍ−１）倍の逆回転を付与することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項３に記載の発明の作用に加え、コアに回転手段を近付けることが難しい場合には、回転手段をストレート部の長さのｍ倍だけ離して動作させることが可能となり、回転手段の取り回しが容易となる。

請求項１に記載の発明によれば、渦電流損失低減効果を確保しながらコイルエンド部の高さを低減することができ、モータ軸長を短縮することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果を得るために、巻き付けの際の工程及び設備を簡略化することができる。

請求項３に記載の発明によれば、コアに束線を巻き進む過程で、スロット部に巻かれるストレート部を撚り束線部とし、コア端部に巻かれるコイルエンド部を非撚り束線部とすることができ、撚り束線部と非撚り束線部を有する束線を予め準備しておく必要がない。

請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、コアに対するコイル構造の加工性を向上させることができる。

［第１実施形態］
以下、本発明におけるモータのコイル構造及びその加工方法を具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、この実施形態における高回転モータ（以下、単に「モータ」と言う。）１２０が使用される電動アシストターボチャージャ（以下、単に「ターボチャージャ」と言う。）１１０を含むエンジンシステムの概略構成を説明図により示す。このエンジンシステムは、エンジン１００と、ターボチャージャ１１０と、インバータ１３０と、エンジンシステム全体を制御するエンジン・コントロールユニット（ＥＣＵ）１４０とを備える。

エンジン１００には、吸気管１０１及び排気管１０２が接続される。ターボチャージャ１１０は、排気管１０２の中に設けられたタービンホイール１１１と、吸気管１０１の中に設けられたコンプレッサホイール１１２と、タービンホイール１１１とコンプレッサホイール１１２とを連結するタービンシャフト１１３と、タービンシャフト１１３の回転をアシストするためのモータ１２０等とから構成される。エンジン１００から排出される排気ガスが、排気管１０２を通過する際にタービンホイール１１１を回転させることにより、タービンシャフト１１３を介してコンプレッサホイール１１２が回転し、吸気管１０１の中の空気が加圧される。このターボチャージャ１１０は、エンジン１００から排出された排気ガスのエネルギーが十分でない場合に、モータ１２０によりタービンシャフト１１３を強制的に超高速で回転させることができる。モータ１２０は、インバータ１３０を介してＥＣＵ１４０により制御される。

排気管１０２には、排気ガスを、タービンホイール１１１を迂回して排出するためのバイパス管１０３が設けられる。バイパス管１０３の中には、ウェストゲートバルブ１０４が設けられる。バルブ１０４は、過給が必要でない場合に開かれる。

このエンジンシステムでは、モータ１２０に１０万回転（ｒｐｍ）以上の高い回転数が要求されるので、モータ１２０は、そのステータに所定のコイル構造を備える。そして、ロータ回転時には、ロータに設定された磁石からの漏れ磁束によってコイルに渦電流が生じ、渦電流損失が発生する。この渦電流損失は、モータ駆動周波数の２乗に比例する。従って、モータ１２０の回転数を高くするためにモータ駆動周波数を高くすると、コイルに発生する渦電流損失は著しく増大する。そこで、この実施形態では、モータ１２０に、上述した渦電流損失を低減するために、コイル構造に所定の改良がなされている。このモータ１２０のコイル構造について、以下に説明する。

図２，３に、この実施形態のコイル構造を説明図に示す。モータ１２０は、そのステータ１に所定のコイル構造を備える。図２は、モータ１２０の回転軸に対して垂直な方向に切断したステータ１の一部を示す。図３は、ステータ１の内側の一部を正面図（図２のＡ視図）により示す。ステータ１は、ステータコア２と、コイル３とを含む。ステータコア２は、ヨーク２ａと、ティース２ｂとを含む。

矩形断面を有するティース２ｂは、その外周に、複数の細線を束にした束線４が巻き付けられることでコイル３が形成される。束線４を構成する細線は、銅線より形成される。図２において、複数の束線４は、それぞれ断面が示される。ステータコア２は、ティース２ｂの両脇にてモータ１２０の軸線方向（図３の上下方向）に延びるスロット部５ａ，５ｂと、その軸線方向と交差するティース２ｄの上下に位置するコア端部６ａ，６ｂとを含む。この実施形態では、束線４は、スロット部５ａ，５ｂに巻かれるストレート部４ａが撚りを付与した撚り束線をなし、コア端部６ａ，６ｂに巻かれるコイルエンド部４ｂが撚りを付与しない非撚り束線部としての平行束線部をなしている。

この実施形態のモータ１２０の場合、モータ駆動周波数が高いことから、各部に渦電流損失が発生し易い。また、もれ磁束により、コイル３の中にも渦電流が発生する。そこで、この実施形態では、駆動電流を流す仕事に悪影響を及ぼす渦電流損失対策として、細線を束にした束線４が用いられる。また、駆動電流が大きいことから太い銅線を必要とする場合、銅線の巻き付けを容易にするために、銅線の剛性を下げる目的で、この実施形態では細線を束にした束線４が用いられる。

この実施形態で、ティース２ｂに巻き付けられる束線４として、ストレート部４ａ及びコイルエンド部４ｂの長さに合わせた長さで交互に撚り束線部と平行束線部を予め形成してなる撚り加工束線７（図８参照）が使用される。この撚り加工束線７の加工方法に係る各工程を、図４〜８の説明図を参照して以下に説明する。

この撚り加工束線７を加工するには、第１の工程で、図４に示すように、互いに平行をなす複数の細線を束にした平行束線８を所定長さだけ一直線に保持する。第２の工程では、図５に示すように、上記したコイルエンド部４ｂに対応する部分を複数のクランプ１１で挟む。各クランプ１１は、それぞれコイルエンド部の長さに合わせた長さを有する。複数のクランプ１１は、上記したストレート部の長さに等しい間隔を置いて配置される。第３の工程では、図６に示すように、各クランプ１１を所定回転だけ回転させて各クランプ１１に捻りを付与する。この実施形態では、必要な撚り数を得るために、クランプ１１の回転数として「１／２」の整数倍の数を当てはめることができる。このように「１／２」の整数倍の回転数としたのは、束線４を構成する細線に印加される漏れ磁束の向きが、細線の長さ方向で分散される効果を狙って渦電流の方向が反転して相殺が期待されるからである。これにより、各クランプ１１で挟まれていないストレート部に撚りが付与され、撚り束線部が形成される。第４の工程では、図７に示すように、撚りが付与されたストレート部４ａを撚りが付与された状態のまま接着剤等で固定する。そのために、ストレート部４ａに接着剤を塗布した上で、図７に示すように、ストレート部４ａを電気ヒータ１２等で加熱することにより、接着剤等を溶着する。その後、第５の工程では、各クランプ１１を取り外す。これにより、図８に示すように、クランプ１１で挟まれていたコイルエンド部４ｂが、撚りを付与しない平行束線部となり、クランプ１１で挟まれていなかったストレート部４ａが、撚りを付与した撚り束線部となる。このようにして、第１の工程〜第５の工程を平行束線８に沿って繰り返すことにより、ストレート部４ａ及びコイルエンド部４ｂの長さに合わせた長さで交互に撚り束線部と平行束線部を予め形成してなる所定長さの撚り加工束線７が得られる。ここで、撚り加工束線７をステーコア２のティース２ｂに複数層巻き付ける場合は、外側の層になるほどストレート部４ａ及びコイルエンド部４ｂを長くする必要があることから、その分だけストレート部４ａ及びコイルエンド部４ｂの長さを補正すればよい。

このように加工された撚り加工束線７を、図２，３に示すように、スロット部５ａ，５ｂとコア端部６ａ，６ｂにストレート部４ａとコイルエンド部４ｂを整合させてティース２ｂに巻き付ける。これにより、コイル３に本実施形態のコイル構造を備えたステータ１が得られる。このステータ１の中心孔にロータを組み付けることにより、モータ１２０を製造することができる。

以上説明したこの実施形態におけるモータのコイル構造によれば、束線４は、ステータコア２のスロット部５ａ，５ｂには、ストレート部４ａである撚り束線部が巻き付けられ、コア端部６ａ，６ｂには、コイルエンド部４ｂである平行束線部が巻き付けられる。ここで、もれ磁束の影響を受けやすいスロット部５ａ，５ｂでは、束線４（７）の撚り束線部が巻き付けられるので、平行束線部に比べて束線４（７）の渦電流損失が低減する。詳しくは、ロータに設置された磁石からストレート部４ａ（撚り束線部）の各細線に印加される漏れ磁束の向きが、細線の長さ方向で分散されるので、コイルエンド部４ｂ（平行束線部）に比べて渦電流損失が低減する。一方、もれ磁束が少ないコア端部６ａ，６ｂでは、平行束線部が巻き付けられるので、撚り束線部に比べて束線４（７）の剛性が低く、成形もし易いことから、束線４（７）の浮きが低減する。この結果、上記のようなステータ１を組み込んだモータ１２０につき、撚り束線部による渦電流損失低減効果を確保しながらコイルエンド部４ｂの高さを低減することができ、その分だけモータ１２０の軸長を短縮することができる。このため、モータ１２０をコンパクトに製造するすることができ、モータ１２０を超高速で回転させた時にも共振の問題を起き難くすることができる。

この実施形態のターボチャージャ１１０は、上記したコイル構造を有するモータ１２０を使用しているので、超高速で作動させてもモータ１２０の渦電流損失を少なくすることができ、モータ１２０の軸長を短縮できる分だけターボチャージャ１１０それ自体の軸長を短くしてコンパクトにすることができる。

また、この実施形態では、束線４として、ストレート部４ａ及びコイルエンド部４ｂの長さに合わせた長さで交互に撚り束線部と平行束線部が予め形成された撚り加工束線７が使用される。従って、ステータコア２に、この束線４（７）を巻き付ける際に、束線４（７）に撚りを付与する必要がなく、撚りを付与するための工程と設備が省略される。このため、上記したモータ１２０による効果を得るために、束線４（７）を巻き付ける際の工程及び設備を簡略化することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明におけるモータのコイル構造の加工方法を具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

この実施形態では、ステータコアに束線を巻き付ける過程で束線に撚りを付与するという点で、第１実施形態と異なる。そのために、この実施形態では、撚り加工機能付きの巻線機が使用される。図９に、この巻線機の巻付ヘッド２１の概略構成を一部破断して示す。

巻付ヘッド２１は、所定の可動アームに設けられ、ステータコア２の中心孔に対応して稼動するように構成される。巻付ヘッド２１を可動アームにより前後、左右及び上下に移動させることにより、ステータコア２に束線４を巻き付けるようになっている。巻付ヘッド２１は、Ｌ字状に屈曲して形成され、その先端部には作動枠２２が支軸２３を中心に回動可能に設けられる。巻付ヘッド２１には、複数のガイド２４，２５，２６を介して複数本の束線４が互いに平行をなすように案内される。第１のガイド２４は、巻付ヘッド２１の屈折部分に配置され、各束線４が案内される方向を変える。第２のガイド２５は、各束線４を孔２５ａに通して案内する。回転ガイド２６は、各束線４をノズル２６ａに通して案内する。複数本の束線４は、束線貯留器（図示略）から導き出されて巻付ヘッド２１に案内される。巻付ヘッド２１は、各束線４を平行に供給する本発明の束線供給手段に相当する。

作動枠２２は、姿勢変更機構を構成すると共に回転機構を含む。姿勢変更機構は、作動枠２２の姿勢を変更する機構であり、第１モータ２７と、同モータ２７により駆動される第１駆動ギア２８とを含む。第１駆動ギア２８は、巻付ヘッド２１の先端に設けられた円弧ギア２９に噛み合う。第１モータ２７により第１駆動ギア２８が円弧ギア２９上を正転又は逆転することにより、作動枠２２が支軸２３を中心に正方向又は逆方向に回動してその姿勢を変更する。一方、回転機構は、複数の束線４に撚りを付与するために回転する機構であり、上記した回転ガイド２６を含む。回転ガイド２６は、作動枠２２上に支軸３０を中心に回転可能に支持され、回転ガイド２６の外周ギア（図示略）と、第２モータ３１と、同モータ３１により駆動され、回転ガイド２６の外周ギアに噛み合う第２駆動ギア３２とを含む。図１０に、回転ガイド２６を、図９の矢印Ｃの方向から見た図を示す。回転ガイド２６は、各ノズル２６ａから各束線４がステータコア２へ導き出されるようになっている。この実施形態では、合計４本の束線４がノズル２６ａから導き出される。第２モータ３１により第２駆動ギア３２が外周ギア上を正転又は逆転することにより、回転ガイド２６が支軸３０を中心に正方向又は逆方向に回動し、第２のガイド２５との間で各束線４に撚りが付与される。これら回転ガイド２６を含む回転機構は、巻付ヘッド２１から供給される複数の束線４に撚りを加えるための本発明の回転手段に相当する。

上記のような巻付ヘッド２１を使用して、ステータコア２のスロット部５ａ，５ｂに各束線４を巻き付けるときには、回転ガイド２６を回転させて各束線４に撚りを付与し、ステータコア２のコア端部６ａ，６ｂに各束線４を巻き付けるときには、回転ガイド２６の回転を戻して各束線４の撚りを戻すようにしている。以下に、束線４の巻付方法における各工程を、図１１〜１７を参照して順次説明する。

先ず、図１１に示すステータコア２に対して、第１の工程では、図１２に示すように、巻付ヘッド２１をステータコア２の上側から下側へ回り込ませる。この状態では、作動枠２２が、図９に示す状態から９０°時計方向に姿勢変更し、回転ガイド２６が真上を向いている。回転ガイド２６から引き出された複数本の束線４（以下「束線群」１０と言う。）は、その途中が上側のコア端部６ａのエッジに引き掛けられている。

次に、図１３に示す第２の工程では、回転ガイド２６を、図１０の反時計方向に所定回数だけ回転させる。この実施形態では、ストレート部４ａに必要な撚り回数だけ回転させる。この実施形態では、半回転の整数倍の回数だけ回転ガイド２６を回転させるようになっている。これにより、回転ガイド２６と第２のガイド２５との間には、各束線４に捩れが発生し、スロット部５ａに当たる束線群１０の部分、すなわちストレート部４ａには、各束線４に撚りが付与される。

次に、図１４に示す第３の工程では、回転ガイド２６の直後に位置する束線群１０の一部を、下側のコア端部６ｂのエッジに引き掛ける。

次に、図１５に示す第４の工程では、巻付ヘッド２１を水平方向（図面右方向）へ移動させると共に、作動枠２２を第３の工程から９０°反時計方向に姿勢変更し、回転ガイド２６を図１０の時計方向に上記と同様に所定回数だけ回転させる。これにより、回転ガイド２６と第２のガイド２５との間の各束線４の捩れを戻し、回転ガイド２６の直後に位置する束線群１０の引っ張り部分１０ａにおける撚りを平行に戻す。この引っ張り部分１０ａは、下側のコイルエンド部４ｂとしてコア端部６ｂに巻き付けられる。

次に、図１６に示す第５の工程では、作動枠２２を、第４の工程から９０°反時計方向に姿勢変更すると共に、巻付ヘッド２１を上方へ移動させる。

その後、図１７に示す第６の工程では、回転ガイド２６を図１０の時計方向に所定回数だけ回転させる。これにより、回転ガイド２６と第２のガイド２５との間には、各束線４に捩れが発生し、スロット部５ｂに当たる束線群１０の部分、すなわちストレート部４ａには、各束線４に撚りが付与される。

その後、上記した第１の工程から第６の工程を繰り返すことにより、ステータコア２に複数の束線４を巻き付けると共に、図２，３に示すように、スロット部５ａ，５ｂに巻かれるストレート部４ａに撚りを付与した撚り束線部とし、コア端部６ａ，６ｂに巻かれるコイルエンド部４ｂを撚りを付与しない平行束線部とする。

従って、この実施形態では、第１実施形態におけるコイル構造と同等の作用効果を得ることができる。加えて、この実施形態では、束線４をステータコア２に巻き付ける際に、スロット部５ａ，５ｂには、束線４に撚りを付与した撚り束線部がストレート部４ａとして巻き付けられ、コア端部６ａ，６ｂには、束線４に撚りを付与しない平行束線部がコイルエンド部４ｂとして巻き付けられる。これにより、ステータコア２に束線４を巻き進む過程で、スロット部５ａ，５ｂに巻かれるストレート部４ａを撚り束線部とし、コア端部６ａ，６ｂに巻かれるコイルエンド部４ｂを平行束線部とすることができる。このため、所定のコイル構造を得るために、第１実施形態とは異なり、撚り束線部と平行束線部を有する撚り加工束線７を予め準備しておく必要がない。

［第３実施形態］
次に、本発明におけるモータのコイル構造の加工方法を具体化した第３実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

この実施形態では、第２実施形態と同じ巻線機を使用するものの、コイル構造の加工方法の点で第２実施形態と異なる。この実施形態では、ステータコア２と巻付ヘッド２１の大きさの関係から、巻付ヘッド２１をステータコア２に近付けたまま移動させることができないような場合を想定した加工方法について説明する。この実施形態では、上記巻付ヘッド２１を使用して、スロット部５ａ，５ｂに束線４を巻き付けるときには、コア端部６ａ，６ｂからスロット部５ａ，５ｂの長さのｍ倍（ｍは自然数）離れた位置にて、回転ガイド２６によりストレート部４ａに必要な撚り回数のｍ倍の回転を付与する。その後、コア端部６ａ，６ｂに束線４を巻き付けるときには、回転ガイド２６によりストレート部４ａに必要な撚り回数の（ｍ−１）倍の逆回転を付与するようにしている。以下に、束線４の巻付方法における各工程を、図１８〜２４を参照して順次説明する。

先ず、図１８に示すステータコア２に対して、第１の工程では、図１９に示すように、巻付ヘッド２１をステータコア２の上側から下側へ回り込ませる。この実施形態では、ステータコア２のスロット部５ａ，５ｂの長さであるスロット長Ｄだけ下側のコア端部６ｂから巻付ヘッド２１を離して配置する。この位置は、束線群１０が引き掛けられた上側のコア端部６ａの位置からは、スロット長Ｄの２倍の距離（２Ｄ）となる。この状態では、作動枠２２が、図９に示す状態から９０°時計方向に姿勢変更して回転ガイド２６が真上を向いている。回転ガイド２６から引き出された束線群１０は、その途中が上側のコア端部６ａのエッジに引き掛けられている。

次に、図２０に示す第２の工程では、回転ガイド２６を、図１０の反時計方向に所定回数だけ回転させる。この回転数は、ストレート部４ａに必要な撚り回数のｍ倍、すなわちこの実施形態では、ストレート部４ａに必要な撚り回数として「半回転」の整数倍の回転数が当てはめられる。また、この実施形態では、上側のコア端部６ａからスロットル長Ｄの２倍の距離（２Ｄ）だけ巻付ヘッド２１を離していることから、「ｍ倍」として「２倍」を当てはめることができる。上側のコア端部６ａからスロットル長Ｄの３倍の距離（３Ｄ）だけ巻付ヘッド２１を離す場合には、「ｍ倍」として「３倍」を当てはめることができる。これにより、回転ガイド２６と第２のガイド２５との間には、各束線４に捩れが発生し、スロット部５ａに対応する束線群１０の部分、すなわちストレート部４ａに対応する各束線４には撚りが付与される。

次に、図２１に示す第３の工程では、回転ガイド２６から引き出される束線群１０の一部を、下側のコア端部６ｂのエッジに引き掛ける。

その後、図２２に示す第４の工程では、巻付ヘッド２１を水平方向（図面右方向）へ移動させると共に、作動枠２２を第３の工程から９０°反時計方向に姿勢変更し、回転ガイド２６を図１０の時計方向に所定回数だけ回転させる。これにより、回転ガイド２６と第２のガイド２５との間の各束線４の捩れを戻し、回転ガイド２６の直後に位置する束線群１０の引っ張り部分１０ａにおける撚りを平行に戻す。この実施形態では、回転ガイド２６によりストレート部４ａに必要な撚り回数の（ｍ−１）倍の逆回転を付与する。ここで、「（ｍ−１）倍」は、「ｍ＝２」のときは「１倍」となり、「ｍ＝３」のときは「２倍」となる。上記した引っ張り部分１０ａは、下側のコイルエンド部４ｂとしてコア端部６ｂに巻き付けられる。

次に、図２３に示す第５の工程では、作動枠２２を、第４の工程から９０°反時計方向に姿勢変更すると共に、巻付ヘッド２１を上方へ移動させる。この実施形態では、ステータコア２のスロット長Ｄだけ上側のコア端部６ａから巻付ヘッド２１を離して配置する。この位置は、束線群１０が引き掛けられた下側のコア端部６ｂの位置からは、スロット長Ｄの２倍の距離となる。

その後、図２４に示す第６の工程では、回転ガイド２６を図１０の時計方向に所定回数だけ回転させる。これにより、回転ガイド２６と第２のガイド２５との間には、各束線４に捩れが発生し、スロット部５ｂに対応する束線群１０の部分、すなわちストレート部４ａに対応して各束線４に撚りが付与される。

その後、上記した第１の工程から第６の工程を繰り返すことにより、ステータコア２に複数本の束線４を巻き付けると共に、図２，３に示すように、スロット部５ａ，５ｂに巻かれるストレート部４ａに撚りを付与した撚り束線部とし、コア端部６ａ，６ｂに巻かれるコイルエンド部４ｂを撚りを付与しない平行束線部とする。

従って、この実施形態では、第１実施形態におけるコイル構造と同等の作用効果を得ることができると共に、第２実施形態における加工方法と同等の作用効果を得ることができる。加えて、この実施形態では、巻付ヘッド２１をステータコア２に近付けたまま移動させることができないような場合、例えば、ステータコア２の中空の内径が小さい場合に、巻付ヘッド２１を使用してコイル構造のための加工を行うことができる。この意味で、ステータコア２に対するコイル構造の加工性を向上させることができる。

尚、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することができる。

（１）前記各実施形態では、円環状のステータコア２に束線４を巻き付ける場合について説明したが、ステータコアを複数に分割してなる分割コア（ボビン）に束線を巻き付ける場合にも、本発明のコイル構造及びその加工方法を適用することができる。

（２）前記各実施形態では、エンジンシステムの電動アシストターボチャージャ１１０に使用される高回転モータ１２０のためのコイル構造について説明したが、これに限られるものではなく、電気自動車用モータのためのコイル構造にも本発明のコイル構造及びその加工方法を適用することができる。

ターボチャージャを含むエンジンシステムの概略構成を示す説明図。モータの回転軸に対して垂直な方向に切断したステータの一部を示す断面図。ステータの内側の一部を示す正面図（図２のＡ視図）。撚り加工束線の加工方法における第１の工程を示す説明図。撚り加工束線の加工方法における第２の工程を示す説明図。撚り加工束線の加工方法における第３の工程を示す説明図。撚り加工束線の加工方法における第４の工程を示す説明図。撚り加工束線の加工方法における第５の工程を示す説明図。巻付ヘッドを一部破断して示す概略構成図。回転ガイドを図９の矢印Ｃ方向から見た図。束線の巻付方法を示す説明図。束線の巻付方法における第１の工程を示す説明図。束線の巻付方法における第２の工程を示す説明図。束線の巻付方法における第３の工程を示す説明図。束線の巻付方法における第４の工程を示す説明図。束線の巻付方法における第５の工程を示す説明図。束線の巻付方法における第６の工程を示す説明図。束線の巻付方法を示す説明図。束線の巻付方法における第１の工程を示す説明図。束線の巻付方法における第２の工程を示す説明図。束線の巻付方法における第３の工程を示す説明図。束線の巻付方法における第４の工程を示す説明図。束線の巻付方法における第５の工程を示す説明図。束線の巻付方法における第６の工程を示す説明図。

符号の説明

２ステータコア
３コイル
４束線
４ａストレート部
４ｂコイルエンド部
５ａスロット部
５ｂスロット部
６ａコア端部
６ｂコア端部
７撚り加工束線
２１巻付ヘッド（束線供給手段）
２６回転ガイド（回転手段）
１２０高回転モータ

Claims

複数線を束にした束線をコアに巻き付けてコイルを形成したモータのコイル構造において、
前記コアは、前記モータの軸線方向に延びるスロット部と、前記軸線方向と交差するコア端部とを含み、
前記束線は、前記スロット部に巻かれるストレート部が撚りを付与した撚り束線部をなし、前記コア端部に巻かれるコイルエンド部が撚りを付与しない非撚り束線部をなすことを特徴とするモータのコイル構造。
請求項１に記載のモータのコイル構造に使用される束線であって、
前記ストレート部及び前記コイルエンド部の長さに合わせた長さで交互に前記撚り束線部と前記非撚り束線部を予め形成したことを特徴とする束線。
請求項１に記載のモータのコイル構造の加工方法であって、
複数線を平行に束にした束線を供給する束線供給手段と、
前記束線供給手段から供給される束線に撚りを加える回転手段と
を備え、前記スロット部に前記束線を巻き付けるときには、前記回転手段を回転させて前記束線に撚りを付与し、前記コア端部に前記束線を巻き付けるときには、前記回転手段の回転を戻して前記束線の撚りを戻すことを特徴とするモータのコイル構造の加工方法。
前記スロット部に前記束線を巻き付けるときには、前記コア端部から前記スロット部の長さのｍ倍（ｍは自然数）離れた位置にて、前記回転手段により前記ストレート部に必要な撚り回数のｍ倍の回転を付与し、その後、前記コア端部に前記束線を巻き付けるときには、前記回転手段によりストレート部に必要な撚り回数の（ｍ−１）倍の逆回転を付与することを特徴とする請求項３に記載のモータのコイル構造の加工方法。