JP2011091943A - コイル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コイル装置が用いられる電気機器の更なる小型化及び高出力を図ることができるコイル装置を提供すること。
【解決手段】平角線２１で形成されたコイル部２０を備えるコイル装置１０において、平角線２１は、一部に非絶縁部２４が形成され、非絶縁部２４以外の表面には絶縁被膜２３が設けられたものであり、コイル部２０は、非絶縁部２４同士が通電するように平角線２１を複数配置した巻線２２を、巻回位置に応じて配置を変えることにより巻線２２の断面形状を変化させて巻回したものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、導体で形成されたコイル部を有し、モータ、発電機、トランス等の電気機器に用いられるコイル装置に関する。

一般に、コイル装置の要部となるコイル部に対しては、巻線の抵抗をできるだけ小さくすることが求められる。コイル部における巻線の抵抗を小さくすることにより、コイル装置が用いられる電気機器の小型化及び高出力を図ることができるからである。そのため、コイル部におけるコイルの占積率を高める必要がある。

ここで、コイルの占積率を高める技術の１つとして、例えば、特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１には、導線に平角線を用いて、その平角線の巻崩れを防止することにより、占積率を高めることが記載されている。

特開２００４−３５０４５０号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、平角線が絶縁被膜に覆われているため、線径が絶縁被膜の分だけ大きくなるので、コイル部におけるコイルの占積率を現状からさらに高めることが困難であるという問題があった。このため、コイル装置が用いられる電気機器の更なる小型化及び高出力化を図ることが困難であった。
また、コイルの占積率を高めると、コイル部内における温度が上昇して巻線の抵抗が大きくなり、電気機器の高出力化を図る上で障害になるという問題もあった。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、コイル装置が用いられる電気機器の更なる小型化及び高出力を図ることができるコイル装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の一形態は、導体で形成されたコイル部を備えるコイル装置において、前記導体は、一部に非絶縁部が形成され、前記非絶縁部以外の表面は絶縁されたものであり、前記コイル部は、前記非絶縁部同士が通電するように前記導体を複数配置した巻線を巻回したものであることを特徴とする。

このコイル装置では、導体の一部に非絶縁が形成されているため、通常のように全表面が絶縁被覆で覆われた導体を用いる場合に比べ、コイルの占積率を高めることができる。これにより、コイル部の損失を低減することができるため、このコイル装置を用いる電気機器の更なる小型化及び高出力を図ることができる。

上記したコイル装置においては、前記コイル部では、巻回位置に応じて前記各導体の配置を変えることにより前記巻線の断面形状を変化させることが望ましい。

これにより、コイル部を収容する収容空間に応じてコイル部の形状を変化させることができるので、導体を効率的に収容空間内に配置することができる。従って、コイルの占積率を高めることができる。

上記したコイル装置においては、前記導体は、４つの表面のうち３つが非絶縁部とされている平角線であることが望ましい。

このような導体を用いることにより、コイル部における１ターンごとの巻線の断面積を等しくすることができる。これにより、コイル部の損失をさらに低減することができるため、このようなコイル装置を用いることで、電気機器のより一層の小型化及び高出力を図ることができる。

上記課題を解決するためになされた本発明の別形態は、導体で形成されたコイル部を備えるコイル装置において、前記導体は、表面が絶縁された略Ｃ形の平板状で、前記Ｃ形の切れ目断面に非絶縁部が形成されたものであり、前記コイル部は、面積及び厚さが異なる複数の前記導体を有し、前記非絶縁部同士が通電するように前記各導体を接合するとともに、前記各導体を重ねたものであることを特徴とする。

このコイル装置では、コイル部を形成する導体が、表面が絶縁された略Ｃ形の平板状で、そのＣ形の切れ目断面に非絶縁部が形成されている。そして、このような導体で面積及び厚さが異なるものを、非絶縁部同士が通電するように接合するとともに重ねてコイル部が形成されている。このため、コイル部において、巻回位置に応じてコイルの断面形状が異なっている。これにより、コイル部を収容する収容空間に応じてコイル部の形状を変化させることができるので、導体を効率的に収容空間内に配置することができる。従って、コイルの占積率を高めることができる。その結果、コイル部の損失を低減することができるため、このコイル装置を用いる電気機器の更なる小型化及び高出力を図ることができる。なお、各導体の接合部には、新たに絶縁材が設けられている。

上記したコイル装置において、前記各導体は、断面積が等しくなるように面積及び厚さを変化させたものであることが望ましい。

このようにすることにより、コイル部における１ターンごとの巻線の断面積を等しくすることができる。従って、コイル部の損失をさらに低減することができるため、このようなコイル装置を用いることで、電気機器のより一層の小型化及び高出力を図ることができる。

上記課題を解決するためになされた本発明の別形態は、導体で形成されたコイル部を備えるコイル装置において、前記導体は、複数の絶縁されていない導線を束ねた導線束の外周に変形可能な絶縁体を設けたものであり、前記コイル部は、前記導線束の断面形状が巻回位置により変化するように前記導体を巻回したものであることを特徴とする。

このコイル装置では、導体が、複数の絶縁されていない導線を束ねた導線束の外周に変形可能な絶縁体を設けたものであるため、非常に簡単に導線束の断面形状を巻回位置により変化させることができる。これにより、コイル部を収容する収容空間に応じてコイル部の形状を変化させることができるので、導体を効率的に収容空間内に配置することができる。従って、コイルの占積率を高めることができる。その結果、コイル部の損失を低減することができるため、このコイル装置を用いる電気機器の更なる小型化及び高出力を図ることができる。

上記したコイル装置において、前記コイル部は、巻回された導体が前記コイル部の収容空間に対応する形状に成形されていることが望ましい。

コイル部を形成する導体が、複数の絶縁されていない導線を束ねた導線束の外周に変形可能な絶縁体を設けたものであるので、絶縁体を損傷させることなく導体を任意の形状に成形することができる。そのため、巻回された導体をコイル部の収容空間に対応する形状に成形することにより、収容空間内に隙間なく導体を配置することができるので、コイルの占積率を一層高めることができる。

ここで、コイル部におけるコイルの占積率を高めると、コイル部内における温度が上昇して抵抗が大きくなり、電気機器の高出力化を図る上での障害となるおそれがあった。

そこで、上記したコイル装置において、前記コイル部には、他と比べて高温となる高温領域から前記導体の一部を、少なくとも１つのループ状にしてコイル部外に出したループ状導体部が設けられていることが好ましい。

このように、コイル部の高温領域から導体の一部をループ状にしてコイル部外に出したループ状導体部を設けることにより、ループ状導体部から熱が外部に放出される。これにより、コイル部の高温領域の温度を低下させることができる。その結果、コイル部の損失を低減することができるため、このコイル装置を用いる電気機器の更なる小型化及び高出力を図ることができる。

そして、この場合には、前記ループ状導体部を切断して通電線とするとともに、前記導体の巻き始めと巻き終わりを電気的に接続するのがよい。

このようにすることにより、ループ状導体部が通電線となるため、ループ状導体部に接続される外部機器にコイル部内の熱が効率よく放熱することができる。つまり、コイル部の高温領域の温度を一層低下させることができる。これにより、コイル部の損失を一層低減することができるため、このコイル装置を用いる電気機器の更なる小型化及び高出力を図ることができる。

本発明に係るコイル装置によれば、上記した通り、コイル装置が用いられる電気機器の更なる小型化及び高出力を図ることができるコイル装置を提供することができる。

第１の実施の形態に係るコイル装置の概略構造を示す断面図である。 第１の実施の形態に係るコイル装置における巻線を構成する導体を示す断面図である。 第２の実施の形態に係るコイル装置におけるコイル部の概略を示す模式図である。 平角線を用いて構成した平板状導体の断面図である。 第３の実施の形態における巻線を示す断面図である。 図５に示す巻線が変形した状態を示す図である。 図５に示す巻線が変形した状態を示す図である。 巻線を巻回したステータコアを成形型にセットした状態を示す図である。 第３の実施の形態に係るコイル装置を示す断面図である。 第４の実施の形態に係るコイル装置を製造する様子を示す図である。 第４の実施の形態に係るコイル装置の概略構成を示す斜視図である。 第４の実施の形態の変形例に係るコイル装置の概略構成を示す斜視図である。

以下、本発明のコイル装置を具体化した実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。本実施の形態では、本発明のコイル装置をモータのステータに適用した場合を例示して説明する。

［第１の実施の形態］
まず、第１の実施の形態について説明する。そこで、第１の実施の形態に係るコイル装置について、図１及び図２を参照しながら簡単に説明する。図１は、第１の実施の形態に係るコイル装置の概略構造を示す断面図である。図２は、第１の実施の形態に係るコイル装置における巻線を構成する導体を示す断面図である。

図１に示すように、コイル装置１０は、モータステータの一部をなすものであり、このコイル装置１０が複数環状に配置され連結されることにより環状のモータステータが構成される。コイル装置１０には、ステータコア１１と、ステータコア１１に装着された絶縁ボビン１２と、絶縁ボビン１２に装着されたコイル部２０とを備えている。
ステータコア１１には、ステータコア１１の外周を構成するヨーク部１１ａと、ヨーク部１１ａの中央から径方向の中心方向に向かって突出するティース部１１ｂとが形成されている。このようなステータコア１１は、多数の電磁鋼板が積層されて構成されている。そして、絶縁ボビン１２が、ステータコア１１のティース部１１ｂに装着されている。つまり、コイル部２０は、絶縁ボビン１２を介して、ステータコア１１に装着されており、ステータコア１１との絶縁が確保されている。

コイル部２０は、図２に示す平角線２１から構成される巻線２２を巻回して構成したものである。平角線２１は、図２に示すように、４つの表面２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄのうち、表面２１ａにのみ絶縁被膜２３が設けられている。これにより、平角線２１においては、表面２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが非絶縁部２４となっている。そして、このような平角線２１を５本分を１セットとして、コイル部２０における巻線２２を構成している。具体的には、各平角線２１の非絶縁部２４同士を接触させて１本の巻線２２を構成している。これにより、コイル部２０における巻線２２の断面積を一定に保つことができる。つまり、コイル部２０における１ターンごとの巻線２２の断面積を同じにすることができる。従って、コイル部２０における巻線抵抗を低減することができる。

そして、５本の平角線２１で構成される巻線２２が、巻回位置により平角線２１の配置を変えて巻線２２の断面形状を異ならせて絶縁ボビン１２に巻回することにより、図１に示すコイル部２０が形成されている。
このようなコイル部２０を形成する手順を以下に説明する。まず、１ターン目及び２ターン目の巻線２２１，２２２を、５本すべての平角線２１が、各絶縁被膜２３がステータ径方向内側（図１では下側）となるように配置してステータ周方向（図１では左右方向）に一列に並べた状態で構成する。これにより、巻線２２１，２２２をそれぞれ構成する５本の平角線２１に備わる非絶縁部２４同士を電気的に接続することができる。そして、このような巻線２２１，２２２を巻回してコイル部２０の１ターン目と２ターン目を形成する。このため、コイル部２０における１ターン目と２ターン目におけるコイル径は同じである。そして、１ターン目の巻線２２１と２ターン目の巻線２２２との絶縁は、１ターン目の巻線２２１を構成する各平角線２１の各絶縁被膜２３によって確保されている。

３ターン目の巻線２２３は、コイル径を小さくするために、１ターン目及び２ターン目の巻線２２１，２２２と断面形状が異なっている。このため、巻線２２３においては、ティース部１１ｂ側に位置する平角線２１をステータ径方向（図１では上下方向）に２段としている。具体的には、巻線２２３を構成する５本の平角線２１のち４本でステータ径方向外側（図１では上側）に位置する１段目巻線２２３ａを形成し、残りの１本でステータ径方向内側（図１では下側）に位置する２段目巻線２２３ｂを形成している。これにより、コイル部２０における３ターン目のコイル径が、１ターン目及び２ターン目に比べて、平角線２本分だけ（半径では１本分）小さくなっている。

そして、１段目巻線２２３ａのティース部１１ｂ側に位置する１本を除く４本の平角線２１と、２段目巻線２２３ｂの平角線２１とを、各絶縁被膜２３がステータ径方向内側（図１では下側）に位置するように配置する。また、１段目巻線２２３ａにおけるティース部１１ｂ側の１本の平角線２１を、絶縁被膜２３がコイル部２０内側に向くように配置する。これにより、巻線２２３を構成する５本の平角線２１に備わる非絶縁部２４同士を電気的に接続することができる。なお、２ターン目の巻線２２２と３ターン目の巻線２２３との絶縁は、２ターン目の巻線２２２を構成する４本の平角線２１に備わる絶縁被膜２３によって確保されている。

４ターン目の巻線２２４は、ステータ径方向（図１では上下方向）に２段で形成する。すなわち、巻線２２４を構成する５本の平角線２１のち３本でステータ径方向外側（図１では上側）に位置する１段目巻線２２４ａを形成し、残りの２本でステータ径方向内側（図１では下側）に位置する２段目巻線２２４ｂを形成している。これにより、コイル部２０における４ターン目のコイル径は、３ターン目と同じになっている。

そして、１段目巻線２２４ａのコイル部２０外側に位置する２本の平角線２１と、２段目巻線２２４ｂにおける２本の平角線２１とを、各絶縁被膜２３がステータ径方向内側（図１では下側）に位置するように配置する。また、１段目巻線２２４ａのコイル部２０内側に位置する残りの１本の平角線２１を、絶縁被膜２３がコイル部２０内側に向くように配置する。これにより、巻線２２４を構成する５本の平角線２１に備わる非絶縁部２４同士を電気的に接続することができる。なお、３ターン目の巻線２２３と４ターン目の巻線２２４との絶縁は、３ターン目の巻線２２３を構成する４本（１段目が３本、２段目が１本）の平角線２１に備わる絶縁被膜２３と、４ターン目の１段目巻線２２４ａを構成する１本の平角線２１に備わる絶縁被膜２３とによって確保されている。

５ターン目の巻線２２５は、ステータ径方向（図１では上下方向）に３段で形成する。すなわち、巻線２２５を構成する５本の平角線２１のち３本で中央に位置する２段目巻線２２５ｂを形成し、２段目巻線２２５ｂのコイル部４０外側端部でステータ径方向外側（図１では上側）に位置する１本の平角線２１で１段目巻線２２５ａを形成し、２段目巻線２２５ｂのコイル部４０内側端部でステータ径方向内側（図１では下側）に位置する１本の平角線２１で３段目巻線２２５ｃを形成している。これにより、コイル部２０における５ターン目のコイル径が、４ターン目に比べて、平角線２本分だけ（半径では１本分）小さくなっている。

そして、１段目巻線２２５ａの平角線２１と、２段目巻線２２５ｂのうちティース部１１ｂ側に位置する１本の平角線２１とを、絶縁被膜２３がコイル部２０内側に向くように配置する。また、２段目巻線２２５ｂの残り２本の平角線２１を、絶縁被膜２３がステータ径方向内側（図１では下側）に位置するように配置する。さらに、３段目巻線２２５ｃの平角線２１を、絶縁被膜２３がコイル部２０外側に向くように配置する。これにより、巻線２２５を構成する５本の平角線２１に備わる非絶縁部２４同士を電気的に接続することができる。なお、４ターン目の巻線２２４と５ターン目の巻線２２５との絶縁は、４ターン目の巻線２２４を構成する４本（１，２段目で各２本）の平角線２１に備わる絶縁被膜２３と、５ターン目の１段目巻線２２５ａを構成する１本の平角線２１に備わる絶縁被膜２３とによって確保されている。

６ターン目の巻線２２６は、ステータ径方向（図１では上下方向）に４段で形成する。すなわち、巻線２２５を構成する５本の平角線２１のち２本で略中央に位置する２段目巻線２２６ｂを形成し、２段目巻線２２６ｂのコイル部４０外側端部でステータ径方向外側（図１では上側）に位置する１本の平角線２１で１段目巻線２２６ａを形成し、２段目巻線２２６ｂのコイル部４０内側端部でステータ径方向内側（図１では下側）に位置する１本ずつの平角線２１で３段目巻線２２６ｃと４段目巻線２２６ｄを形成している。これにより、コイル部２０における６ターン目のコイル径が、５ターン目に比べて、平角線２本分だけ（半径では１本分）小さくなっている。

そして、１段目巻線２２６ａ、３段目巻線２２６ｃ、及び４段目巻線２２６ｄの各平角線２１を、絶縁被膜２３がコイル部２０外側に向くように配置する。また、２段目巻線２２５ｂのうち、コイル部２０外側に位置する平角線２１を、絶縁被膜２３がステータ径方向内側（図１では下側）に位置するように配置し、コイル部２０外側に位置する平角線２１を、絶縁被膜２３がステータ径方向外側（図１では上側）に位置するように配置する。これにより、巻線２２６を構成する５本の平角線２１に備わる非絶縁部２４同士を電気的に接続することができる。なお、５ターン目の巻線２２５と６ターン目の巻線２２６との絶縁は、５ターン目の巻線２２５を構成する２本（２，３段目で各１本）の平角線２１に備わる絶縁被膜２３と、６ターン目の２段目巻線２２６ｂを構成する１本の平角線２１に備わる絶縁被膜２３とによって確保されている。

このようにコイル部２０におけるコイル形状が、ステータ径方向内側に向かって徐々に小さくなっていくように、巻線位置に応じて（ターンごとに）異なっている。このため、環状のモータステータを構成した際に、隣接するコイル部２０同士の隙間を小さくすることができる。従って、コイル部２０を収容する収容空間となるモータステータのスロットにおけるコイルの占積率を高めることができる。また、コイル部２０における１ターンごとの巻線の断面積が同じであるため、巻線抵抗も低減されている。これらのことから、コイル装置１０を用いて構成するモータ（電気機器）の小型化及び高出力化を図ることができる。

以上、詳細に説明したように第１の実施の形態に係るコイル装置１０によれば、４つの表面２１ａ〜２１ｄのうち３つの表面２１ｂ〜２１ｄが非絶縁部２４とされている平角線２１を用いて、非絶縁部２４同士が通電するように５本の平角線２１の配置を巻回位置に応じて変えることにより、ステータ径方向内側に向かって徐々に小さくなっていくように、巻線２２の断面形状を変化させたコイル部２０を備えている。このため、環状のモータステータを構成した際に、隣接するコイル部２０同士の隙間を小さくすることができるので、コイル部２０を収容する収容空間となるモータステータのスロットにおけるコイルの占積率を高めることができる。また、巻線２２は５本の平角線２１から構成されているから、コイル部２０における１ターンごとの巻線の断面積が同じであるため、巻線抵抗が低減されている。従って、コイル装置１０を用いて構成するモータ（電気機器）の小型化及び高出力化を図ることができる。

［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、第１の実施の形態のように平角線を用いる代わりに、略Ｃ形の平板状導体を用いてコイル部を構成する。そこで、第２の実施の形態に係るコイル装置におけるコイル部の概略構成について、図３を参照しながら説明する。図３は、第２の実施の形態に係るコイル装置におけるコイル部の概略を示す模式図である。なお、図３では上側がステータ径方向外側に相当する。

第２の実施の形態に係るコイル装置におけるコイル部３０は、図３に示すように、面積（表面積）と厚さが異なる略Ｃ形の平板状導体３１ａ〜３１ｃから構成されている。平板状導体３１ａ〜３１ｃは、表面に絶縁被膜３３が設けられており、Ｃ形の切れ目断面に非絶縁部３４が設けられている。そして、平板状導体３１ａ〜３１ｃの断面積が同じになっている。このため、平板状導体３１ａは、３つの平板状導体のうちで、表面積が最も大きく、厚さが最も薄く形成されている。平板状導体３１ｃは、３つの平板状導体のうちで、表面積が最も小さく、厚さが最も厚く形成されている。平板状導体３１ｂは、表面積が平板状導体３１ａよりも小さくて平板状導体３１ｃよりも大きく、厚さが平板状導体３１ａよりも厚くて平板状導体３１ｃよりも薄く形成されている。

このような平板状導体３１ａ〜３１ｃが、非絶縁部３４同士で接合されて積層されることによりコイル部３０が形成されている。より具体的には、１ターン目及び２ターン目に平板状導体３１ａが用いられ、３ターン目及び４ターン目に平板状導体３１ｂが用いられ、５ターン目及び６ターン目に平板状導体３１ｃが用いられている。そして、各ターンの平板状導体の非絶縁部３４が、次のターンの平板状導体の非絶縁部３４に順次接続されて、平板状導体が１本の螺旋状の巻線とされている。なお、各ターンの接合部には新たな絶縁材が設けられて絶縁が確保されている。そして、このようにして形成されたコイル部３０が、ステータコア１１に装着されることにより、第２の実施の形態に係るコイル装置が構成される。

これにより、第１の実施の形態と同様に、コイル部３０におけるコイル形状が、ステータ径方向内側に向かって徐々に小さくなっていくように、巻線位置に応じて（ターンごとに）異ならせることができる。このため、環状のモータステータを構成した際に、隣接するコイル部３０同士の隙間を小さくすることができる。従って、コイル部３０を収容する収容空間となるモータステータのスロットにおけるコイルの占積率を高めることができる。また、コイル部３０における各ターンごとの巻線の断面積が同じであるため、巻線抵抗も低減されている。これらのことから、第２の実施の形態に係るコイル装置を用いて構成するモータ（電気機器）の小型化及び高出力化を図ることができる。さらに、第１の実施の形態に比べてコイル部３０を簡単に構成することができる。

ここで、第２の実施の形態における変形例について、図４を参照しながら説明する。図４は、平角線を用いて構成した平板状導体の断面図である。第２の実施の形態では、略Ｃ形の平板状導体３１ａ〜３１ｃを用いてコイル部４０を形成しているが、第１の実施の形態のように、平角線を用いて平板状の導体を構成してコイル部４０を形成することもできる。すなわち、図４に示すように、対向する２面に絶縁被膜２３が設けられた平角線２６ａと、１面に非絶縁部２４が設けられ、残りの３面に絶縁被膜２３が設けられた平角線２６ｂとを用いて平板状導体２７を構成する。より具体的には、両端に平角線２６ｂを配置して、それら平角線２６ｂの間に各非絶縁部２４が接触するように平角線２６ａを配置することにより平板状導体２７を構成することができる。なお、図４に示す平板状導体２７は、平角線２６ａ，２６ｂを配置した後にプレス加工を行って厚さを変化させたものである。このように、平板状導体２７の厚さを変化させることにより、上記したような面積及び厚さが異なる平板状導体を、平角線２６ａ，２６ｂにより構成することができる。

以上、詳細に説明したように第２の実施の形態に係るコイル装置によれば、表面に絶縁被膜３４が設けられた略Ｃ形の平板状導体３１ａ〜３１ｃを用いて、非絶縁部３４同士が通電するように平板状導体３１ａ〜３１ｃを順次接合して重ねることにより、ステータ径方向内側に向かって徐々に小さくなっていくように形成されたコイル部３０を備えている。このため、環状のモータステータを構成した際に、隣接するコイル部３０同士の隙間を小さくすることができるので、コイル部３０を収容する収容空間となるモータステータのスロットにおけるコイルの占積率を高めることができる。また、各平板状導体３１ａ〜３１ｃの断面積が同じであるため、コイル部３０における巻線抵抗が低減されている。従って、第２の実施の形態に係るコイル装置を用いて構成するモータ（電気機器）の小型化及び高出力化を図ることができる。

［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態では、第１の実施の形態のように平角線を用いて巻線を構成するのでなく、絶縁されていない複数の断面円形の導体を束ねた導体束の外周を変形可能な絶縁体で覆って巻線を構成している。そこでまず、第３の実施の形態に係る巻線について、図５〜図７を参照しながら説明する。図５は、第３の実施の形態における巻線を示す断面図である。図６及び図７は、図５に示す巻線が変形した状態を示す。

第３の実施の形態における巻線４２は、図５に示すように、絶縁されていない導体４１を多数本まとめて束ねた導体束４４の外周が絶縁体４３で覆われたものである。導体４１は、断面が円形をなしており、絶縁体４３は変形可能となっている。これにより、図６あるいは図７に示すように、導体束４４の形状を自由に変えることができる。つまり、巻線４２の断面形状を任意の形状に変化させることができる。

続いて、上記した巻線４２を用いてコイル装置を製造する手順を、図８及び図９を参照しながら簡単に説明する。図８は、巻線を巻回したステータコアを成形型にセットした状態を示す図である。図９は、第３の実施の形態に係るコイル装置を示す断面図である。
まず、ステータコア１１のティース部１１ｂに対して巻線４２を巻き付けていく。このとき、図８に示すように、巻線４２をある程度扁平させた状態で巻き付ける。そして、巻線４２を巻回したステータコア１１を下型４６にセットした後、それに対して上型４５をセットする。その後、上型４５と下型４６との間でスライド型４７を移動させる。このスライド型４７により、ステータコア１１に巻回された巻線４２が成形される。このとき、絶縁体４３が変形可能であるため、絶縁体４３を損傷させることなく巻線を任意の形状に成形することができる。

そして、スライド型４７は、下型４６側が突出するテーパ状をなしているため、ステータコア１１に巻回された巻線４２は、スライド型４７により、ステータ径方向内側に向かって徐々に小さくなっていく形状に成形される。このようにして、巻線４２から図９に示す形状のコイル部４０が形成されることにより、図９に示すコイル装置１０ａが完成する。

以上、詳細に説明したように第３の実施の形態に係るコイル装置１０ａによれば、導体束４４の外周に変形可能な絶縁体４３が設けられた巻線４２を巻回したものを、スライド型４７によりステータ径方向内側に向かって徐々に小さくなっていくように成形して構成したコイル部４０を備えている。このため、環状のモータステータを構成した際に、隣接するコイル部４０同士の隙間をより小さくすることができるので、コイル部４０を収容する収容空間となるモータステータのスロットにおけるコイルの占積率をより高めることができる。また、巻線４２は成形されても断面積はほとんど変化しないので、コイル部４０における巻線抵抗も低減される。従って、第３の実施の形態に係るコイル装置１０ａを用いて構成するモータ（電気機器）の小型化及び高出力化を図ることができる。

［第４の実施の形態］
最後に、第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態に係るコイル装置は、第１の実施の形態と基本的な構成はほぼ同じであるが、コイル部外に導き出されたループ状導体部を備えている点が異なる。そこで、第４の実施の形態に係るコイル装置について、この相違点を中心に図１０及び図１１を参照しながら説明する。図１０は、第４の実施の形態に係るコイル装置を製造する様子を示す図である。図１１は、第４の実施の形態に係るコイル装置の概略構成を示す斜視図である。

第４の実施の形態に係るコイル装置１０ｂは、第１の実施の形態と同様にして製造されるが、図１０に示すように、巻線２２をステータコア１１に対して巻回している途中に平角線２１が１本だけループ状にされてコイル部５０から外部に出され、ループ状導体部５５が形成される。このループ状導体部５５が形成されるのは、コイル部５０の内部に位置し他の部分よりも高温となる高温領域Ｔｈ（図１参照）である。そして、ループ状導体部５５が形成された後、第１の実施の形態と同様にして巻線２２が巻回されることにより、図１１に示すようなコイル装置１０ｂが完成する。なお、ループ状導体部５５の表面には、新たな絶縁体が設けられる。

このように第４の実施の形態では、第１の実施の形態のようにしてコイルの占積率が高められた結果、コイル部５０内で高温となる高温領域Ｔｈから外部に露出させたループ状導体部５５が形成されている。これにより、ループ状導体部５５から熱が外部に放出される。従って、コイル部５０の高温領域Ｔｈの温度を低下させることができる。その結果、コイル部５０の損失を低減することができるため、このコイル装置１０ｂを用いる電気機器の更なる小型化及び高出力を図ることができる。

ここで、第４の実施の形態の変形例について、図１２を参照しながら説明する。図１２は、第４の実施の形態の変形例に係るコイル装置の概略構成を示す斜視図である。このコイル装置１０ｃでは、図１２に示すように、ループ状導体部５５の一部が切断されて通電線５６，５７が形成されている。この通電線５６，５７は、コイル部５０ｃの高温領域Ｔｈからコイル部５０ｃの外部に導き出されたものである。そして、コイル部５０ｃでは、巻き始めと巻き終わりが電気的に接続されている（不図示）。

このようなコイル装置１０ｃでは、コイル部５０ｃの高温領域Ｔｈから外部に導き出された通電線５６，５７が外部機器に接続されるため、コイル部５０ｃ内の熱を効率よく放熱することができる。つまり、コイル部５０ｃの高温領域Ｔｈの温度を一層低下させることができる。これにより、コイル部５０ｃの損失を一層低減することができるため、コイル装置１０ｃを用いる電気機器のより一層の小型化及び高出力を図ることができる。

以上、詳細に説明したように第４の実施の形態に係るコイル装置１０ｂによれば、コイル部５０は、基本的に第１の実施の形態と同じであるから、環状のモータステータを構成した際に、隣接するコイル部同士の隙間をより小さくすることができるので、コイル部５０を収容する収容空間となるモータステータのスロットにおけるコイルの占積率をより高めることができる。そして、コイル部５０内で高温となる高温領域Ｔｈから外部に導き出されたループ状導体部５５から熱が外部に放出される。従って、コイル部５０の高温領域Ｔｈの温度を低下させることができる。その結果、コイル部５０の損失を低減することができるため、このコイル装置１０ｂを用いる電気機器の更なる小型化及び高出力を図ることができる。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態では、第１〜第４の実施の形態を個別に説明したが、これらの実施の形態を任意に組み合わせることもできる。例えば、第２の実施の形態又は第３の実施の形態と第４の実施の形態を組み合わせることができる。

また、上記した実施の形態では、本発明のコイル装置をモータに適用した場合を例示したが、本発明のコイル装置はモータ以外の電気機器（例えば、発電機やトランスなど）にも適用することができる。

また、上記した第１の実施の形態では、５本の平角線２１で巻線２２を構成していたが、巻線２２を構成する平角線２１の本数は特に制限されない。さらに、第２の実施の形
態では、３つの形状の平板状導体３１ａ〜３１ｃを用いたコイル装置を例示したが、断面面積が等しく表面積及び厚さが異なる平板状導体を３つ以上用いてコイル装置を構成することもできる。

また、上記した第４の実施の形態では、平角線２１を用いて構成したコイル部５０を備えるコイル装置１０ｂに対して本発明を適用した場合を例示したが、平角線２１ではなく通常の円形断面の導線を用いて構成したコイル部を備えるコイル装置に対しても本発明は適用することができる。

１０ コイル装置
１１ ステータコア
２０ コイル部
２１ 平角線
２２ 巻線
２３ 絶縁被膜
２４ 非絶縁部
３０ コイル部
３１ａ〜３１ｃ 平板状導体
４０ コイル部
４３ 絶縁体
４４ 導体束
５０ コイル部
５５ ループ状導体部
５６，５７ 通電線

Claims (9)

1. 導体で形成されたコイル部を備えるコイル装置において、
   前記導体は、一部に非絶縁部が形成され、前記非絶縁部以外の表面は絶縁されたものであり、
   前記コイル部は、前記非絶縁部同士が通電するように前記導体を複数配置した巻線を巻回したものである
   ことを特徴とするコイル装置。
2. 請求項１に記載するコイル装置において、
   前記コイル部では、巻回位置に応じて前記各導体の配置を変えることにより前記巻線の断面形状を変化させている
   ことを特徴とするコイル装置。
3. 請求項２に記載するコイル装置において、
   前記導体は、４つの表面のうち３つが非絶縁部とされている平角線である
   ことを特徴とするコイル装置。
4. 導体で形成されたコイル部を備えるコイル装置において、
   前記導体は、表面が絶縁された略Ｃ形の平板状で、前記Ｃ形の切れ目断面に非絶縁部が形成されたものであり、
   前記コイル部は、面積及び厚さが異なる複数の前記導体を有し、前記非絶縁部同士が通電するように前記各導体を接合するとともに、前記各導体を重ねたものである
   ことを特徴とするコイル装置。
5. 請求項４に記載するコイル装置において、
   前記各導体は、断面積が等しくなるように面積及び厚さを変化させたものである
   ことを特徴とするコイル装置。
6. 導体で形成されたコイル部を備えるコイル装置において、
   前記導体は、複数の絶縁されていない導線を束ねた導線束の外周に変形可能な絶縁体を設けたものであり、
   前記コイル部は、前記導線束の断面形状が巻回位置により変化するように前記導体を巻回したものである
   ことを特徴とするコイル装置。
7. 請求項６に記載するコイル装置において、
   前記コイル部は、巻回された導体が前記コイル部の収容空間に対応する形状に成形されている
   ことを特徴とするコイル装置。
8. 請求項１から請求項６に記載するいずれか１つのコイル装置において、
   前記コイル部には、他と比べて高温となる高温領域から前記導体の一部を、少なくとも１つのループ状にしてコイル部外に出したループ状導体部が設けられている
   ことを特徴とするコイル装置。
9. 請求項８に記載するコイル装置において、
   前記ループ状導体部を切断して通電線とするとともに、前記導体の巻き始めと巻き終わりを電気的に接続した
   ことを特徴とするコイル装置。

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