JP2017055600A - 集中巻モータ - Google Patents

Abstract

【課題】ポールコアに集中巻きされるステータ巻線の占積率を高めることで小型高出力化を達成できるモータを提供する。
【解決手段】ステータ巻線に使用される単位コイル１８は、ポールコア１６の高さ方向に積み重ねられて列切替り部１９により繋がる１列目コイルと２列目コイルとを有する。列切替り部１９は、コイルエンド側における巻き重ね方向の最内周に設けられる。これにより、１列目と２列目のコイル引出し部２０ａ、２１ａが他のコイル辺と交差することはないので、整列巻きを阻害しない巻き方を実現できる。また、列切替り部１９をコイルエンド側に配置することで、隣り合うポールコア１６間の整列巻きを列切替り部１９が阻害することもないので、極間スペースに配置される単位コイル１８の占積率を最大限に向上でき、モータ２の小型高出力化を達成できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポールコアの高さ方向に２列に渡って集中巻きされる単位コイルを有する集中巻モータに関する。

一般的にモータを小型高出力化するには、コイルを整列巻きにして占積率を向上する方法がある。しかし、集中巻きコイルを整列巻きにして高占積率にするためには、コイルの引出し部が整列巻きを阻害しない巻き方が必要であり、それを可能にする従来技術として特許文献１が公知である。
特許文献１では、平角線を渦巻状に巻き重ねて形成される巻重ね部を有し、この巻重ね部が層状の複数列に積み重ねられて弧状に加工される集中巻きコイルが提案されている。この集中巻きコイルは、列と列とを繋ぐ列切替り部を有し、この列切替り部が巻重ね部の弧状に加工されない部分に設けられる。なお、弧状に加工されない部分とは、周方向に隣り合う二つのポールコア間の極間スペースに配置されるコイル部分を言う。

特開２０１２−１７５７４１号公報

特許文献１に開示される従来技術では、整列巻きによって占積率が向上するものの、隣り合う二つのポールコア間に列切替り部が設けられるため、その分だけポールコア間の占積率が低下するという問題がある。
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、ポールコアに集中巻きされるステータ巻線の占積率を高めることで小型高出力化を達成できる集中巻モータを提供することにある。

請求項１に係る集中巻モータは、ラジアル方向またはアキシャル方向にギャップを有して対向配置されるステータとロータとを備え、前記ステータは、磁極を形成するポールコアと、このポールコアに集中巻きされるステータ巻線とを有する。
前記ステータ巻線は、前記ポールコアの周囲に線材を渦巻き状に巻き重ねて形成される巻重ね部を有し、この巻重ね部が前記ポールコアの高さ方向に２列に積み重ねられて１つの単位コイルを形成し、この単位コイルを１極当たり少なくとも１つ配置して構成される。
前記ポールコアの高さ方向に積み重ねられる２列の前記巻重ね部のうち、一方の巻重ね部を１列目コイルと呼び、他方の巻重ね部を２列目コイルと呼び、前記１列目コイルと前記２列目コイルとが２列に積み重なる方向を列重ね方向と呼び、前記１列目コイル及び前記２列目コイルが巻き重ねられる方向を巻き重ね方向と呼ぶときに、前記単位コイルは、前記１列目コイルと前記２列目コイルとを前記列重ね方向に繋ぐ１箇所の列切替り部を有し、この列切替り部がコイルエンド側における前記巻き重ね方向の最内周に設けられる。

本発明のステータ巻線に使用される単位コイルは、ポールコアの周囲に線材を渦巻き状に巻き重ねて形成される巻重ね部を有し、この巻重ね部がポールコアの高さ方向に２列に積み重ねられている。つまり、巻重ね部がポールコアの高さ方向に２列しかないので、１列目コイルと２列目コイルとを繋ぐ列切替り部を巻き重ね方向の最内周に配置することで、１列目コイル及び前記２列目コイルの終端に設けられるコイル引出し部が整列巻きを阻害しない巻き方を実現できる。また、列切替り部をコイルエンド側の最内周に配置することにより、隣り合うポールコア間の整列巻きを列切替り部が阻害することはない。その結果、隣り合うポールコア間の占積率を向上できるので、モータの小型高出力化が可能である。

実施例１に係るモータの径方向断面図である。 実施例１に係るスタータの軸方向面図である。 実施例１に係る１列目コイルと２列目コイルの平面図である。 実施例１に係るコイルＡＳＳＹの斜視図である。 実施例１に係るヨークＡＳＳＹの斜視図である。 実施例２に係るモータの径方向断面図である。 実施例２に係る１列目コイルと２列目コイルの平面図である。 実施例３に係るコイルＡＳＳＹの斜視図である。 実施例４に係るモータの径方向断面図である。 実施例４に係る１列目コイルと２列目コイルの平面図である。 実施例４に係るコイルＡＳＳＹの斜視図である。 実施例５に係るモータの径方向断面図である。 実施例６に係るモータの径方向断面図である。 実施例７に係るモータの径方向断面図である。

本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

〔実施例１〕
実施例１では、本発明の集中巻モータをスタータ１の始動用モータ（以下、モータ２と言う）に適用した事例を説明する。
スタータ１は、図２に示すように、出力軸３の軸上に配置されるピニオン４を電磁スイッチ５の吸引力を利用してクラッチ６と一体に反モータ方向（図示左方向）へ押し出すことによりエンジンのリングギヤ（図示せず）に噛み合わせる方式である。同方式を有するスタータ１の基本構造および動作は周知であるため、詳細な説明は省略して、以下、本発明に係るモータ２の構造について詳述する。

モータ２は、電磁石式の界磁を構成するステータ７と、電機子を構成するロータ８とを有し、ステータ７の内周にギャップを有してロータ８を回転自在に配置したラジアルギャップ型の直流モータである。
ロータ８は、図１に示すように、電機子軸９と、この電機子軸９の外周に嵌合する電機子鉄心１０と、この電機子鉄心１０に巻装される電機子コイル１１とを有し、電機子軸９のリヤ側の軸上にコンミュテータ１２（図２参照）を備える。なお、図１は電機子軸９と直交する径方向のモータ断面（図２のＩ−Ｉ断面）を示しているが、断面を表示するハッチングは省略している。また、電機子軸９のリヤ側とは、軸方向の反ピニオン側（図２の右側）である。

コンミュテータ１２は、例えば樹脂材料で形成される円筒形状の絶縁体ベース１２ａと、この絶縁体ベース１２ａに保持されて円筒状に配列される複数の整流子セグメント１２ｂとを有し、絶縁体ベース１２ａが電機子軸９の外周に嵌合して固定される。
個々の整流子セグメント１２ｂは、絶縁体ベース１２ａによって互いに絶縁され、且つ、軸方向の鉄心側に設けられるライザに電機子コイル１１が結線される。
コンミュテータ１２の外周には、４個のブラシ１３が周方向に等間隔に配置され、それぞれブラシスプリング１４（図２参照）により整流子セグメント１２ｂの外周面に押圧されている。なお、図２に示すブラシスプリング１４は板バネであるが、板バネに替えてコイルスプリングを使用する構成でも良い。

ステータ７は、図１に示すように、磁気回路を形成する円筒状のヨーク１５と、このヨーク１５の内周に固定されるポールコア１６と、通電により磁界を発生してポールコア１６を磁化させるステータ巻線（後述する）とを有する。
ヨーク１５は、円筒状に丸め加工されてモータ２の外殻を兼ねている。
ポールコア１６は、図１に示すように、ヨーク１５の周方向に４カ所等間隔に配置され、それぞれスクリュー１７によってヨーク１５に固定される。以下、モータ２の径方向に対向する二つのポールコア１６が向かい合う方向（図示上下方向及び図示左右方向）をポールコア１６の高さ方向と定義する。このポールコア１６は、高さ方向の反ヨーク側の端部にポールコア１６の全周に亘って外側へ突き出る鍔部１６ａが一体に設けられる。鍔部１６ａは、モータ２の軸方向と直交する径方向の断面形状（図１に示す断面形状）が円周方向に湾曲する円弧状に設けられ、電機子鉄心１０との間に僅かなギャップを有して対向配置される。

ステータ巻線は、４本のポールコア１６にそれぞれ集中巻き、且つ、整列巻きされる４個の単位コイル１８によって形成される。
単位コイル１８は、断面形状が略四角形の線材をポールコア１６の周囲に渦巻き状に巻き重ねて形成される巻重ね部を有し、この巻重ね部がポールコア１６の高さ方向に２列に積み重ねられ、１箇所の列切替り部１９によって繋がれている。以下、ポールコア１６の高さ方向に積み重ねられる２列の巻重ね部のうち、径方向のヨーク１５側に配置される巻重ね部を１列目コイル２０と呼び、ロータ８側に配置される巻重ね部を２列目コイル２１と呼ぶ。また、１列目コイル２０と２列目コイル２１とが積み重なる方向を列重ね方向と呼び、１列目コイル２０及び２列目コイル２１が列重ね方向と直交して渦巻き状に巻き重ねられる方向を巻き重ね方向と呼ぶ。

１箇所の列切替り部１９は、単位コイル１８の一方のコイルエンド側における巻き重ね方向の最内周に設けられる。コイルエンドとは、ポールコア１６の軸方向両外側に巻き重ねられる部分であり、一方のコイルエンド側とは、ポールコア１６の軸方向リヤ側を言う。
この列切替り部１９は、線材を巻き重ね方向に押しつぶして塑性変形させることにより、巻き重ね方向の寸法（以下、厚さと言う）が薄く形成され、列重ね方向の寸法（以下、幅と言う）が大きく形成される。具体的には、巻き重ね方向の厚さが列切替り部１９以外の巻重ね部を形成する部分に対して約１／２（図３参照）であり、列重ね方向の幅が列切替り部１９以外の巻重ね部を形成する部分に対して約２倍の大きさに形成される。

１列目コイル２０と２列目コイル２１は、図３に示すように、同一の巻き数（図３は３ターンの事例）を有し、それぞれ極間スペースに同数のコイル辺が配置される。極間スペースとは、周方向に隣り合うポールコア１６同士の間に有する空間を言う。コイル辺とは、１列目コイル２０及び２列目コイル２１のうち、極間スペースに配置される部分である。
１列目コイル２０及び２列目コイル２１の巻き重ね方向における終端は、それぞれ他の単位コイル１８との結線部１８ａとして軸方向のリヤ側（図示上側）へ引き出されている。以下、１列目コイル２０の結線部１８ａに繋がる最外周のコイル辺を１列目コイル引出し部２０ａと呼び、２列目コイル２１の結線部１８ａに繋がる最外周のコイル辺を２列目コイル引出し部２１ａと呼ぶ。

個々の単位コイル１８は、図１に示すように、１列目コイル引出し部２０ａと２列目コイル引出し部２１ａとがポールコア１６を挟んで周方向の両側に分かれて配置される。また、隣り合う極の単位コイル１８同士は、互いの１列目コイル引出し部２０ａ同士および２列目コイル引出し部２１ａ同士が周方向に隣接して配置される。
４個の単位コイル１８は、図４に示すように、周方向に隣接する１列目コイル２０の結線部１８ａ同士がコネクションバー２２に接合され、２列目コイル２１の結線部１８ａ同士がプラス側ブラシ１３のピグテール２３に接合されてコイルＡＳＳＹを構成している。コネクションバー２２には、電磁スイッチ５のＭ端子ボルト２４（図２参照）に接続されるモータリード線２５が接合される。コイルＡＳＳＹは、４個の単位コイル１８にそれぞれポールコア１６を組み込んで、そのポールコア１６をヨーク１５の内周にスクリュー１７で固定することにより、図５に示すヨークＡＳＳＹとして構成される。

〔実施例１の作用および効果〕
１）ステータ巻線に使用される単位コイル１８は、ポールコア１６の周囲に渦巻き状に巻き重ねられる巻重ね部を有し、この巻重ね部がポールコア１６の高さ方向に２列に積み重ねられる。言い換えると、巻重ね部がポールコア１６の高さ方向に２列しかないので、１個所の列切替り部１９を巻き重ね方向の最内周に配置することで、１列目コイル引出し部２０ａ及び２列目コイル引出し部２１ａをそれぞれ１列目コイル２０及び２列目コイル２１の最外周に設けることができる。これにより、１列目コイル引出し部２０ａ及び２列目コイル引出し部２１ａが他のコイル辺と交差することはないので、単位コイル１８の整列巻きを阻害しない巻き方を実現できる。

２）列切替り部１９をコイルエンド側の最内周に配置することにより、隣り合うポールコア１６間の整列巻きを列切替り部１９が阻害することはない。その結果、極間スペースに配置される単位コイル１８の占積率を最大限に向上できるので、モータ２の小型高出力化が可能である。
３）列切替り部１９の巻き重ね方向の厚さを巻重ね部に対して薄く形成しているので、その分、単位コイル１８の軸方向寸法を小さくできる。その結果、モータ２の軸方向長さを短縮して小型軽量化を図ることが可能である。
４）列切替り部１９の巻き重ね方向の厚さを巻重ね部に対して薄く形成する分、列重ね方向の幅を巻重ね部に対して大きく形成している。具体的には、巻き重ね方向の厚さが巻重ね部に対して約１／２であり、列重ね方向の幅が巻重ね部に対して約２倍である。これにより、列切替り部１９の断面積を巻重ね部の断面積と同等に維持できるので、通電時の耐熱性が向上する。

５）単位コイル１８は、断面形状が略四角形の線材を使用しているので、断面形状が円形の丸線を使用する場合と比較して占積率を向上できる。
６）隣り合う極の単位コイル１８同士は、互いの１列目コイル引出し部２０ａ同士および２列目コイル引出し部２１ａ同士が周方向に隣接して配置され、その周方向に隣接する結線部１８ａ同士を結線するので、隣り合う極の単位コイル１８間の結線経路を最小限にできる。
７）内燃機関の始動用モータ２は、一般的に低電圧かつ高電流用で使用されるため、１極当たりの巻き数が少なく高占積率を達成できる実施例１の構成が適している。

以下、本発明に係る他の実施例について説明する。
なお、実施例１と共通する部品および構成を示すものは、実施例１と同一の符号を付与して詳細な説明は省略する。
〔実施例２〕
実施例２は、図６に示すように、隣り合う極の単位コイル１８同士で、同一の極間スペースに配置される互いの１列目コイル２０と２列目コイル２１の巻き数が異なる事例である。なお、図６は、隣り合う極の一方の単位コイル１８と他方の単位コイル１８とにハッチングを施し、そのハッチングの向きを変えることで一方の単位コイル１８と他方の単位コイル１８とを区別して示している。

単位コイル１８は、図７に示すように、図中の一点鎖線で示すコイル中心線に対し、図示左側と右側とで巻き数が異なる。
１列目コイル２０は、コイル中心線に対して図示左側の方が右側より１ターン分だけ多く巻き重ねられ、その最外周に１列目コイル引出し部２０ａが設けられる。
２列目コイル２１は、コイル中心線に対して図示右側の方が左側より１ターン分だけ多く巻き重ねられ、その最外周に２列目コイル引出し部２１ａが設けられる。

隣り合う極の単位コイル１８同士は、図６に示すように、一方の単位コイル１８の１列目コイル引出し部２０ａと、他方の単位コイル１８の２列目コイル引出し部２１ａとが周方向にラップして径方向に隣接している。これにより、１列目コイル２０と２列目コイル２１との巻き数がコイル中心線の両側で異なる場合でも、極間スペースに無駄な隙間が生じることはないので、実施例１と同様に、隣り合うポールコア１６間の占積率を向上でき、モータ２の小型高出力化に寄与する。

〔実施例３〕
実施例３は、隣り合う極の単位コイル１８同士が有する１列目コイル引出し部２０ａと２列目コイル引出し部２１ａとを結線する事例である。
先の実施例１は、隣り合う極の単位コイル１８同士が有する１列目コイル引出し部２０ａ同士および２列目コイル引出し部２１ａ同士が周方向に隣接する構成である。
これに対し、上記の実施例２は、隣り合う極の単位コイル１８同士が有する１列目コイル引出し部２０ａと２列目コイル引出し部２１ａとが周方向にラップして径方向に隣接する構成である。

実施例２の構成では、例えば、図８に示すように、１列目コイル２０の結線部１８ａを１列目コイル引出し部２０ａに対し列重ね方向の２列目側へ屈曲して引き出すと共に、１列目コイル２０と２列目コイル２１の結線部１８ａ同士を周方向に隣接して配置する。これにより、隣り合う極の単位コイル１８同士が有する１列目コイル引出し部２０ａと２列目コイル引出し部２１ａとが径方向に隣接する構成（実施例２の構成）であっても、互いの結線部１８ａ同士を周方向に隣接して結線できるので、実施例１と同様に、隣り合う極の単位コイル１８間の結線経路を最小限にできる。
あるいは、１列目コイル２０の結線部１８ａを列重ね方向の２列目側へ引き出すのではなく、１列目コイル引出し部２０ａの延長上に引き出すことにより、１列目コイル２０と２列目コイル２１の結線部１８ａ同士を径方向に隣接して結線することもできる。

〔実施例４〕
実施例４は、１列目コイル引出し部２０ａおよび２列目コイル引出し部２１ａの巻き重ね方向の厚さを薄く、且つ、列重ね方向の幅を大きくした事例である。
単位コイル１８は、図１０に示すように、図中の一点鎖線で示すコイル中心線に対し、図示左側と右側とで巻き数が異なる。１列目コイル２０は、コイル中心線に対して図示左側の方が右側より１ターン分だけ多く巻き重ねられ、その最外周に１列目コイル引出し部２０ａが設けられる。２列目コイル２１は、コイル中心線に対して図示右側の方が左側より１ターン分だけ多く巻き重ねられ、その最外周に２列目コイル引出し部２１ａが設けられる。

１列目コイル引出し部２０ａおよび２列目コイル引出し部２１ａは、線材を巻き重ね方向に押しつぶして塑性変形させることにより、巻き重ね方向の厚さが薄く、且つ、列重ね方向の幅が大きく形成される。具体的には、図９に示すように、巻き重ね方向の厚さが巻重ね部を形成する他の部分に対して１／２であり、列重ね方向の幅が巻重ね部を形成する他の部分に対して２倍の大きさを有する。この１列目コイル引出し部２０ａ及び２列目コイル引出し部２１ａは、列重ね方向の１列目と２列目とに渡って配置され、且つ、周方向に隣接している。

４個の単位コイル１８は、図１１に示すように、周方向に隣り合う互いの１列目コイル２０の結線部１８ａと２列目コイル２１の結線部１８ａとが結線されてコイルＡＳＳＹを構成している。
上記のように、単位コイル１８の１列目コイル２０と２列目コイル２１との巻き数がコイル中心線の両側で異なる構成であっても、単位コイル１８の最外周において１列目側と２列目側との間に段差が生じることはない。その結果、隣り合う極の単位コイル１８同士の間に無駄な隙間が生じることはなく、実施例１と同様に、隣り合うポールコア１６間の占積率を向上でき、モータ２の小型高出力化に寄与する。

〔実施例５〕
実施例５はポールコア１６の側面に段差形状を有し、その段差形状を利用してコイル辺の一部を配置する事例である。
隣り合う極同士で周方向に対向するポールコア１６の側面をコア側面と呼ぶときに、このコア側面には、ポールコア１６の高さ方向で１列目コイル２０が配置される１列目側と２列目コイル２１が配置される２列目側との間に段差形状を有する。この段差形状は、図１２に示すように、コア側面の１列目側の方が２列目側よりポールコア１６の中心側へ凹んだ形状を有する。以下、段差形状によってコア側面の１列目側に生じる凹みを段差凹部１６ｂと呼ぶ。

単位コイル１８は、図１２に示すように、１列目コイル２０の方が２列目コイル２１より多く巻き重ねられる。具体的には、１列目コイル２０が４ターン、２列目コイル２１が３ターンである。この単位コイル１８は、１列目コイル２０の最内周に位置するコイル辺の少なくとも一部が段差凹部１６ｂに配置される。
上記の構成によれば、巻き数が異なることによる１列目コイル２０と２列目コイル２１との外径差をコア側面の段差形状によって吸収できるので、１列目コイル２０の最外周と２列目コイル２１の最外周との間に段差が生じることはない。その結果、隣り合う極の単位コイル１８同士の間に無駄な隙間が生じることはなく、実施例１と同様に、隣り合うポールコア１６間の占積率を向上でき、モータ２の小型高出力化に寄与する。

〔実施例６〕
実施例６は、実施例５と同様に、ポールコア１６の側面に段差形状を有し、その段差形状を利用してコイル辺の一部を配置する他の事例である。
コア側面に形成される段差形状は、図１３に示すように、１列目コイル２０が配置される１列目側より２列目コイル２１が配置される２列目側の方がポールコア１６の中心側へ凹んだ形状を有する。単位コイル１８は、１列目コイル２０と２列目コイル２１とが同一の巻き数を有し、２列目コイル２１の最内周に位置するコイル辺の少なくとも一部が段差凹部１６ｂに配置される。

ラジアルギャップ型モータ２に使用されるステータ７は、１列目コイル２０と２列目コイル２１との巻き数が同一であれば、通常、外周側に配置される１列目コイル２０より内周側に配置される２列目コイル２１の方がコイルの占める角度範囲が大きくなる。これに対し、実施例６の構成では、１列目コイル２０に対して２列目コイル２１の角度範囲が大きくなる分をコア側面の段差形状によって吸収できるので、１列目コイル２０と２列目コイル２１のコイル角度範囲を同等にできる。その結果、隣り合う極の単位コイル１８同士の間に無駄な隙間が生じることはなく、実施例１と同様に、隣り合うポールコア１６間の占積率を向上でき、モータ２の小型高出力化に寄与する。

〔実施例７〕
実施例７は、隣り合うポールコア１６同士の鍔部１６ａ間を流れる漏れ磁束を低減する事例である。
単位コイル１８は、１列目コイル２０の方が２列目コイル２１より多く巻き重ねられる。具体的には、１列目コイル２０が４ターン、２列目コイル２１が３ターンである。
隣り合う極の単位コイル１８同士は、互いの２列目コイル２１の最外周に巻き重ねられるコイル辺同士の間に空間を有して配置される。以下、前記空間をコイル間隙間と呼ぶ。
周方向に隣り合うポールコア１６同士の間には、図１４に示すように、互いの鍔部１６ａの間に形成される隙間（以下、極間隙間と呼ぶ）とコイル間隙間とに跨って磁石２６が配置される。

磁石２６は、極間隙間を通って隣り合うポールコア１６同士の鍔部１６ａ間を流れる磁束の向きと逆向きの磁束を発生する。なお、単位コイル１８によって発生する磁束の流れを図中に破線Ａで示し、磁石２６により発生する磁束の流れを図中に破線Ｂで示す。
上記の構成によれば、隣り合う極の単位コイル１８同士の間にコイル間隙間を有する場合でも、そのコイル間隙間を利用して磁石２６を配置することにより、隣り合うポールコア１６同士の鍔部１６ａ間を流れる漏れ磁束を低減できる。その結果、隣り合う極の単位コイル１８同士の間に生じるコイル間隙間を無駄にすることはなく、隣り合うポールコア１６間の占積率を向上しつつ、モータ２の小型高出力化を図ることができる。

〔変形例〕
実施例１に記載した単位コイル１８は、断面形状が略四角形の線材を使用するが、列重ね方向より巻き重ね方向の寸法が大きい平角線を使用しても良い。この平角線をエッジワイズ巻きして１列目コイル２０及び２列目コイル２１を形成することにより、略四角形の線材を使用する場合と比較して少ない巻き数で１列目コイル２０及び２列目コイル２１を形成できる。このため、巻き重ね方向の線材間を絶縁する皮膜または絶縁部材の数を少なくできるので、占積率をさらに向上できる。
また、ラジアルギャップ型モータ２では、径方向の内周側より外周側の方が幅広となる略台形形状の線材を使用することもできる。この場合、巻き重ね方向に隣り合うコイル辺間の隙間をより小さくできるため、隣り合うポールコア１６間の占積率を更に向上できる。

実施例１−７は、ポールコア１６の高さ方向に１つの単位コイル１８を有する構成を例示しているが、二つ以上の単位コイル１８を有する構成でも良い。但し、隣り合う極の単位コイル１８同士は、ポールコア１６の高さ方向で同一の位置に配置される二つの単位コイル１８である。また、実施例７における隣り合う極の単位コイル１８同士は、ポールコア１６の高さ方向でロータ８に最も近い位置に配置される単位コイル１８であり、請求項７に記載したロータ近接コイルに相当する。
実施例１−５、７は、ステータ７とロータ８がアキシャル方向にギャップを有して対向配置されるアキシャルギャップ型モータにも適用できる。
また、ラジアルギャップ型モータでは、ロータ８をステータ７の径方向外側に配置するアウタロータ型にも適用できる。

２ 始動用モータ（集中巻モータ） ７ ステータ
８ ロータ １６ ポールコア
１６ｂ 段差凹部 １８ 単位コイル（ステータ巻線）
１８ａ 単位コイルの結線部（終端） １９ 列切替り部
２０ １列目コイル（一方の巻重ね部） ２０ａ １列目コイル引出し部
２１ ２列目コイル（他方の巻重ね部） ２１ａ ２列目コイル引出し部
２６ 磁石

Claims (14)

1. ラジアル方向またはアキシャル方向にギャップを有して対向配置されるステータ（７）とロータ（８）とを備え、
   前記ステータは、
   磁極を形成するポールコア（１６）と、
   このポールコアに集中巻きされるステータ巻線とを有する集中巻モータ（２）において、
   前記ステータ巻線は、
   前記ポールコアの周囲に線材を渦巻き状に巻き重ねて形成される巻重ね部を有し、この巻重ね部が前記ポールコアの高さ方向に２列に積み重ねられて１つの単位コイル（１８）を形成し、この単位コイルを１極当たり少なくとも１つ配置して構成され、
   前記ポールコアの高さ方向に積み重ねられる２列の前記巻重ね部のうち、一方の巻重ね部を１列目コイル（２０）と呼び、他方の巻重ね部を２列目コイル（２１）と呼び、前記１列目コイルと前記２列目コイルとが２列に積み重なる方向を列重ね方向と呼び、前記１列目コイル及び前記２列目コイルが巻き重ねられる方向を巻き重ね方向と呼ぶときに、
   前記単位コイルは、前記１列目コイルと前記２列目コイルとを前記列重ね方向に繋ぐ１箇所の列切替り部（１９）を有し、この列切替り部がコイルエンド側における前記巻き重ね方向の最内周に設けられる集中巻モータ。
2. 請求項１に記載した集中巻モータにおいて、
   前記単位コイルの終端（１８ａ）に繋がる最外周のコイル辺をコイル引出し部（２０ａ、２１ａ）と呼ぶときに、
   隣り合う極同士で前記ポールコアの高さ方向に同一の位置に配置される二つの前記単位コイルのうち、一方の単位コイルが有する前記１列目コイルのコイル引出し部（２０ａ）と、他方の単位コイルが有する前記２列目コイルのコイル引出し部（２１ａ）とが周方向にラップして配置される集中巻モータ。
3. 請求項２に記載した集中巻モータにおいて、
   周方向に隣り合う前記ポールコア同士の間に有する空間を極間スペースと呼ぶときに、
   前記一方の単位コイルと前記他方の単位コイルとが配置される同一の前記極間スペースに対して、前記一方の単位コイルは、前記１列目コイルの方が前記２列目コイルより１ターン分だけ多く巻き重ねられ、前記他方の単位コイルは、前記２列目コイルの方が前記１列目コイルより１ターン分だけ多く巻き重ねられる集中巻モータ。
4. 請求項１に記載した集中巻モータにおいて、
   前記単位コイルは、前記２列目コイルより前記１列目コイルの方が多く巻き重ねられ、
   隣り合う極同士で周方向に対向する前記ポールコアの側面をコア側面と呼ぶときに、このコア側面は、前記ポールコアの高さ方向で前記２列目コイルが配置される２列目側より前記１列目コイルが配置される１列目側の方が前記ポールコアの中心側へ凹んだ段差形状を有し、この段差形状によって前記コア側面の前記１列目側に生じる凹みを段差凹部（１６ｂ）と呼ぶときに、前記１列目コイルの最内周に位置するコイル辺の少なくとも一部が前記段差凹部に配置される集中巻モータ。
5. 請求項１に記載した集中巻モータにおいて、
   前記ステータと前記ロータとが前記ラジアル方向にギャップを有して対向配置されるラジアルギャップ型であり、
   前記単位コイルは、前記１列目コイルが径方向の外周側に配置されて前記２列目コイルが径方向の内周側に配置され、
   隣り合う極同士で周方向に対向する前記ポールコアの側面をコア側面と呼ぶときに、このコア側面は、前記ポールコアの高さ方向で前記１列目コイルが配置される１列目側より前記２列目コイルが配置される２列目側の方が前記ポールコアの中心側へ凹んだ段差形状を有し、この段差形状によって前記コア側面の前記２列目側に生じる凹みを段差凹部（１６ｂ）と呼ぶときに、前記２列目コイルの最内周に位置するコイル辺の少なくとも一部が前記段差凹部に配置される集中巻モータ。
6. 請求項１に記載した集中巻モータにおいて、
   周方向に隣り合う前記ポールコア同士の間に有する空間を極間スペースと呼ぶときに、
   前記単位コイルは、前記ポールコアを挟んで隣り合う二つの前記極間スペースのうち、一方の極間スペースでは前記１列目コイルの方が前記２列目コイルより１ターン分だけ多く巻き重ねられ、他方の極間スペースでは前記２列目コイルの方が前記１列目コイルより１ターン分だけ多く巻き重ねられ、
   前記単位コイルの終端（１８ａ）に繋がる最外周のコイル辺をコイル引出し部（２０ａ、２１ａ）と呼ぶときに、
   前記１列目コイルのコイル引出し部（２０ａ）および前記２列目コイルのコイル引出し部（２１ａ）は、１列目コイルおよび前記２列目コイルの他の部分に対して前記巻き重ね方向の寸法が１／２であり、且つ、前記列重ね方向の寸法が２倍である集中巻モータ。
7. 請求項１に記載した集中巻モータにおいて、
   前記ポールコアの高さ方向で前記ロータに最も近接して配置される前記単位コイルをロータ近接コイル（１８）と呼ぶときに、
   前記ロータ近接コイルは、前記ポールコアの高さ方向で反ロータ側に前記１列目コイルが配置されてロータ側に前記２列目コイルが配置され、且つ、前記１列目コイルの方が前記２列目コイルより巻き数が多く形成され、
   隣り合う極の前記ロータ近接コイル同士で互いの前記２列目コイルの最外周に巻き重ねられるコイル辺同士の間に空間を有し、この空間をコイル間隙間と呼び、
   前記ポールコアは、高さ方向のロータ側の端部に周方向へ突き出る鍔部（１６ａ）を有し、
   周方向に隣り合う二つの前記ポールコアが有する互いの前記鍔部同士の間に形成される隙間を極間隙間と呼ぶときに、この極間隙間を通って前記鍔部同士の間を流れる磁束の向きと逆向きの磁束を発生する磁石（２６）を有し、この磁石が前記極間隙間と前記コイル間隙間とに跨って配置される集中巻モータ。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載した集中巻モータにおいて、
   前記列切替り部は、前記１列目コイル及び前記２列目コイルに対して前記巻き重ね方向の寸法が小さく形成される集中巻モータ。
9. 請求項８に記載した集中巻モータにおいて、
   前記列切替り部は、前記１列目コイル及び前記２列目コイルに対して前記巻き重ね方向の寸法が１／２であり、前記列重ね方向の寸法が２倍である集中巻モータ。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載した集中巻モータにおいて、
    前記単位コイルは、前記ポールコアの周囲に渦巻き状に巻き重ねられる前記線材の断面形状が四角形状である集中巻モータ。
11. 請求項１０に記載した集中巻モータにおいて、
    前記線材の断面形状が前記列重ね方向の寸法より前記巻き重ね方向の寸法の方が大きい平角形状であり、この平角形状の前記線材が前記ポールコアの周囲に渦巻き状にエッジワイズ巻きされている集中巻モータ。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載した集中巻モータにおいて、
    前記ステータと前記ロータとが前記ラジアル方向にギャップを有して対向配置されるラジアルギャップ型であり、
    前記単位コイルは、前記ポールコアの周囲に渦巻き状に巻き重ねられる前記線材の断面形状が径方向の内周側より外周側の方が幅広となる台形形状である集中巻モータ。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載した集中巻モータにおいて、
    前記単位コイルの終端（１８ａ）に繋がる最外周のコイル辺をコイル引出し部（２０ａ、２１ａ）と呼ぶときに、
    隣り合う極の前記単位コイル同士は、互いの前記コイル引出し部同士が前記巻き重ね方向または前記列重ね方向に隣接して配置され、その隣接する前記コイル引出し部同士が結線されて巻線界磁式の直流モータとして構成される集中巻モータ。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載した集中巻モータにおいて、
    内燃機関の始動用モータ（２）として使用される集中巻モータ。