JP2021175231A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータのサイズを小さくすることができる回転電機を提供する。【解決手段】本明細書が開示する回転電機は、ロータとステータがロータの回転軸の軸方向に対向して配置されているアキシャル型である。ステータは、ステータの径方向に延びているコイル線で構成される径方向延在部を複数備えている。複数の径方向延在部は、ステータの周方向に並んで配置されている。複数の径方向延在部のうち周方向に互いに隣接している第１の径方向延在部と第２の径方向延在部は、径方向に直交する断面を視たときに、軸方向に部分的に互いに重なるように配置されているとともに、周方向に部分的に互いに重なるように配置されている。上述した回転電機によれば、軸方向からみたときに重なっている部分の周方向の長さ分、ステータのサイズが小さくなり、周方向からみたときに重なっている部分の軸方向の長さ分、ステータの軸方向の高さが低くなる。【選択図】図５

Description

本明細書に開示する技術は、回転電機に関する。特に、本明細書は、ロータとステータがロータの回転軸の軸方向に対向して配置されているアキシャル型の回転電機に関する。

特許文献１にロータとステータがロータの回転軸の軸方向に対向して配置されているアキシャル型の回転電機が開示されている。特許文献１の回転電機では、ステータが３相のコイル線（特許文献１では、導体と称されている）を備えている。特許文献１では、各相のコイル線が、ステータの径方向に延びている複数の径方向延在部を備えている。特許文献１では、各相の複数の径方向延在部は、軸方向に積層されて配置される。

特表２０１９−５１７７７１号公報

特許文献１の回転電機では、ステータのコイル線に電流が流れることでステータに磁力が発生し、このステータの磁力によりロータを回転させる。ステータの磁力を大きくするために、多数の径方向延在部を周方向に並べて配置することがある。多数の径方向延在部が軸方向に積層して配置されると、各相のコイル線全体の軸方向の高さが高くなる。コイル線全体の軸方向の高さが高くなると、回転電機の軸方向のサイズが大きくなる。また、多数の径方向延在部を軸方向に積層させずに周方向に一列に並べて配置すると、コイル線全体の外径が大きくなる。コイル線全体の外径が大きくなると、回転電機の径方向のサイズが大きくなる。本明細書では、多数の径方向延在部を備えている回転電機において、回転電機のサイズの拡大を抑制することができる技術を提供する。

本明細書が開示する回転電機は、ロータとステータがロータの回転軸の軸方向に対向して配置されているアキシャル型である。前記ステータは、前記ステータの径方向に延びているコイル線で構成される径方向延在部を複数備えている。複数の前記径方向延在部は、前記ステータの周方向に並んで配置されている。複数の前記径方向延在部のうち前記周方向に互いに隣接している第１の径方向延在部と第２の径方向延在部は、前記径方向に直交する断面を視たときに、前記軸方向に部分的に互いに重なるように配置されているとともに、前記周方向に部分的に互いに重なるように配置されている。

上述した回転電機では、周方向に互いに隣接している第１の径方向延在部と第２の径方向延在部は、径方向に直交する断面を視たときに、軸方向に部分的に互いに重なるように配置されている。これにより、ステータの外径が大きくなることを抑制する。また、第１の径方向延在部と第２の径方向延在部は、径方向に直交する断面を視たときに、周方向に部分的に互いに重なるように配置されている。これにより、周方向からみたときに重なっている部分の軸方向の長さ分、ステータの軸方向の高さが低くなる。すなわち、上述した回転電機は、サイズの拡大を抑制することができる。

上述した回転電機では、前記周方向に互いに隣接している前記第１の径方向延在部と前記第２の径方向延在部は、前記径方向に直交する断面を視たときに、それぞれ、互いに対向する平面を備えていてもよい。互いに対向する平面が重なるように第１の径方向延在部と第２の径方向延在部を配置することで、さらにステータのサイズを小さくすることができる。

上述した回転電機では、前記周方向において前記第１の径方向延在部を挟んで前記第２の径方向延在部と反対側には、前記第１の径方向延在部と前記周方向に隣接している第３の径方向延在部がさらに配置されていてもよい。前記周方向に互いに隣接している前記第１の径方向延在部と前記第３の径方向延在部は、前記径方向に直交する断面を視たときに、それぞれ、互いに対向する平面を備えていてもよい。互いに対向する平面が重なるように第１の径方向延在部と第３の径方向延在部を配置することで、第３の径方向延在部を含むステータであっても、ステータのサイズを小さくすることができる。

上述した回転電機では、前記第１の径方向延在部と前記第２の径方向延在部と前記第３の径方向延在部のそれぞれは、前記径方向に直交する断面を視たときに、三角形の断面形状を有していてもよい。三角形の断面形状を有する径方向延在部を千鳥状に配置することで、ステータのサイズを小さくすることができる。

上述した回転電機では、前記第１の径方向延在部と前記第２の径方向延在部は、互いに平行に延びていてもよい。これにより、第１径の方向延在部と第２の径方向延在部が径方向に放射線状に延びているのに比して、隣接する他の径方向延在部との周方向の空間を大きくすることができる。大きくした周方向の空間にコイル線の端子等の構造物を配置することで、ステータのサイズが拡大することを抑制することができる。

上述した回転電機では、前記径方向延在部を構成する前記コイル線は、リッツ線で構成されていてもよい。これにより、コイル線の径方向延在部の断面形状を自由に形成することができる。

実施例の回転電機の斜視図を示す。 実施例の回転電機の分解斜視図を示す。 図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図を示す。 図２の破線ＩＶに囲まれた範囲の拡大図を示す。 第１実施例を示す図４の線Ｖ−Ｖに沿った断面図を示す。 第２実施例を示す図５と同じ部位の断面図を示す。 第３実施例を示す図５と同じ部位の断面図を示す。 第４実施例を示す図５と同じ部位の断面図を示す。 第５実施例を示す図５と同じ部位の断面図を示す。 第６実施例を示す図５と同じ部位の断面図を示す。 第７実施例を示す図５と同じ部位の断面図を示す。 第８実施例のコイルの一部の平面図を示す。

（第１実施例）
図１および図２を参照し、第１実施例のアキシャルギャップ型回転電機１００について説明する。アキシャルギャップ型回転電機１００は、発電機およびモータとして用いることができる。アキシャルギャップ型回転電機１００は、ロータ２とステータ１０を備えている。ステータ１０は、コイル２０とコイルプレート１２を有している。コイル２０は、３相のコイル線（Ｕ相コイル線２０Ｕ，Ｖ相コイル線２０Ｖ，Ｗ相コイル線２０Ｗ）の集合体であり、コイルプレート１２内に収容されている。コイル２０では、各相のコイル線は、ステータ１０の径方向２０Ｄに往復しながら、ステータ１０の周方向２０Ｒに３ターン周回している。各相のコイル線は、リッツ線で構成される。各相のコイル線（リッツ線）は、複数本の細い導線を撚り合わせた電線を金型に配置し、熱により各電線を接合することで形成される。なお、以下では、説明を理解しやすいように、図中の座標軸のＺ軸方向正側を単に「上」と表現することがあり、その反対を「下」と表現することがある。

ステータ１０及びコイル２０は、各相のコイル線２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗを支持するステータコアを有していないコアレス構造である。各相のコイル線２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗ自身が径方向２０Ｄに往復しながら周方向２０Ｒに周回することによって、コイル２０が形成されている。図２に示されるように、Ｕ相コイル線２０Ｕの一端はＵ相端子２６Ｕに接続されており、Ｖ相コイル線２０Ｖの一端はＶ相端子２６Ｖに接続されており、Ｗ相コイル線２０Ｗの一端はＷ相端子２６Ｗに接続されている。また、各コイル線２０Ｕ，２０Ｖおよび２０Ｗの他端は、結線部２６で互いに接続されている。コイル２０のさらなる詳細については後述する。

ロータ２は、第１ロータ２ａと第２ロータ２ｂを備えている。ステータ１０の上方に配置される第１ロータ２ａは、第１ロータプレート４ａと第１永久磁石６ａを備えている。第１ロータ２ａの中心部には、軸部孔８ａが設けられている。軸部孔８ａは、第１ロータ２ａの第１ロータプレート４ａを軸線３０方向に貫通している。軸部孔８ａの中心を、軸線３０が上下方向（すなわち、Ｚ軸方向）に通過する。軸部孔８ａの周囲には、４個の取付孔９ａが設けられている。ステータ１０の下方に配置される第２ロータ２ｂは、第２ロータプレート４ｂと第２永久磁石６ｂを備えている。第２ロータ２ｂの第２ロータプレート４ｂの中心部には、軸部ボス８ｂが設けられている。軸部ボス８ｂは、軸線３０方向（すなわち、上下方向）に延びている。

コイル２０は、コイルプレート１２の上方に配置される。これにより、ステータ１０が形成される。図２に示されるように、ステータ１０（すなわち、コイル２０およびコイルプレート１２）は、中央部に貫通孔を有しており、第２ロータ２ｂの軸部ボス８ｂがこの貫通孔を挿通する。これにより、ステータ１０に対してロータ２（第１ロータ２ａおよび第２ロータ２ｂ）が回転する。

軸部ボス８ｂは、４個の取付座９ｂを有している。４個の取付座９ｂのそれぞれは、周方向２０Ｒに９０度離間し、軸部ボス８ｂの側面から軸線３０と直交する方向に延びている。各取付座９ｂの上面には、取付孔９ｃが設けられている。第２ロータ２ｂの軸部ボス８ｂが第１ロータ２ａの軸部孔８ａを挿通する。その結果、第２ロータ２ｂの取付孔９ｃと第１ロータ２ａの取付孔９ａが対向する。第１ロータ２ａの上面から不図示のネジが第１ロータ２ａの取付孔９ａを挿通して第２ロータ２ｂの取付孔９ｃと螺合する。これにより、第１ロータ２ａと第２ロータ２ｂが固定される。第１ロータ２ａと第２ロータ２ｂは、不図示のネジにより、軸線３０方向（すなわち、上下方向）において第１永久磁石６ａと第２永久磁石６ｂの極性（Ｎ極、Ｓ極）が一致する状態で、互いに相対回転不能に固定されている。

図３を参照して第１実施例のアキシャルギャップ型回転電機１００の詳細構造について説明する。図３は、軸線３０方向に沿ったアキシャルギャップ型回転電機１００の断面図を示している。先に述べたように、第２ロータ２ｂの軸部ボス８ｂは第１ロータ２ａの軸部孔８ａを挿通する。軸部ボス８ｂの取付座９ｂの上面は、第１ロータ２ａの第１ロータプレート４ａの下面と当接する。これにより、第１ロータ２ａと第２ロータ２ｂの間の軸線３０方向の距離が保持される。図３に示されるように、第１ロータ２ａおよび第２ロータ２ｂは、ステータ１０に対して、永久磁石６ａ，６ｂのそれぞれを、上下両側に配置されている。第１ロータ２ａおよび第２ロータ２ｂは、ステータ１０に軸線３０方向に対向して配置されている。より詳細には、第１ロータ２ａは、コイル２０の上面と対向して配置されており、第２ロータ２ｂは、コイルプレート１２の下面と対向して配置されている。

詳細は後述するが、コイル２０は、３相のコイル線を有しており、各相のコイル線はステータ１０の周方向２０Ｒにずらして配置されている。各相のコイル線には、周期をずらした電流が流される。その結果、各相のコイル線のそれぞれに、周期が異なる磁力が生じる。ロータ２の第１永久磁石６ａと第２永久磁石６ｂは、各相のコイル線に生じた磁力によって、軸線３０を軸として回転する。ロータ２（第１ロータ２ａと第２ロータ２ｂ）とステータ１０を回転させるために、第１ロータ２ａの第１永久磁石６ａとコイル２０の間には、軸線３０方向に間隙Ｃ１が設けられている。同様に、第２ロータ２ｂの第２永久磁石６ｂとコイルプレート１２の間には、軸線３０方向に間隙Ｃ２が設けられている。軸線３０は、ロータ２の回転軸であり、ステータ１０（コイル２０）の回転軸と捉えることもできる。

図３に示されるように、第１実施例のアキシャルギャップ型回転電機１００は、軸線３０方向の上側から、第１ロータ２ａ（すなわち、第１ロータプレート４ａおよび第１永久磁石６ａ）、ステータ１０（すなわち、コイル２０およびコイルプレート１２）、第２ロータ２ｂ（すなわち、第２永久磁石６ｂおよび第２ロータプレート４ｂ）の順に配置される。アキシャルギャップ型回転電機１００の軸線３０方向の高さＨは、第１ロータ２ａの高さ２Ｈとコイル２０の高さ２０Ｈとコイルプレート１２の高さ１２Ｈと第２ロータ２ｂの高さ２Ｈに、間隙Ｃ１、Ｃ２を加えたものとなる。コイル２０の軸線３０方向の高さ２０Ｈが低くなると、アキシャルギャップ型回転電機１００の軸線３０方向の高さＨも低くなる。

図４を参照してＵ相コイル線２０Ｕの構造について説明する。図４では、図２の破線ＩＶに囲まれた範囲を拡大し、Ｕ相コイル線２０Ｕのみを記載している。図４では、Ｙ軸方向正側（すなわち、紙面下側）にロータ２の回転軸（すなわち、軸線３０）が紙面に直交するように位置している。図４の下側（すなわち、Ｙ軸方向正側）がステータ１０の径方向２０Ｄ内側であり、その反対がステータ１０の径方向２０Ｄ外側である。図４に示されるように、Ｕ相コイル線２０Ｕは、径方向内側と外側を往復しながら周方向２０Ｒに周回している。なお、本明細書では、主にＵ相コイル線２０Ｕについて説明するが、他の相のコイル線（すなわち、Ｖ相コイル線２０ＶおよびＷ相コイル線２０Ｗ）も、同様の構造を有している。

Ｕ相コイル線２０Ｕは、複数の径方向延在部２１Ｕと、複数の内側周方向延在部２２Ｕと、複数の外側周方向延在部２３Ｕと、を備えている。各径方向延在部２１Ｕは、コイル２０（ステータ１０）の径方向２０Ｄに延びている。各内側周方向延在部２２Ｕは、コイル２０（ステータ１０）の周方向２０Ｒに延びている。内側周方向延在部２２Ｕは、隣接する２つの径方向延在部２１Ｕ、２１Ｕを径方向２０Ｄ内側で接続している。各外側周方向延在部２３Ｕは、コイル２０（ステータ１０）の周方向２０Ｒに延びている。外側周方向延在部２３Ｕは、隣接する２つの径方向延在部２１Ｕ、２１Ｕを径方向２０Ｄ外側で接続している。

図４に示されるように、Ｕ相コイル線２０Ｕは、径方向２０Ｄに往復しながらコイル２０の軸線３０（図３参照）の周りを周方向２０Ｒに周回している。すなわち、Ｕ相コイル線２０Ｕの全ての径方向延在部２１のそれぞれの内側の端部は、内側周方向延在部２２Ｕに接続されている。Ｕ相コイル線２０Ｕの全ての径方向延在部２１のそれぞれの外側の端部は、外側周方向延在部２３Ｕに接続されている。理解を助けるため、図４では、Ｕ相コイル線２０Ｕの１ターン目の１ターン線Ｕ１を右上斜線のハッチングで示し、Ｕ相コイル線２０Ｕの２ターン目の２ターン線Ｕ２を左上斜線のハッチングで示している。Ｕ相コイル線２０Ｕの３ターン目の３ターン線Ｕ３をドッティングで示している。なお、以下では、内側周方向延在部と外側周方向延在部をまとめて、単に「周方向延在部」と称することがある。

Ｕ相コイル線２０Ｕの１ターン線Ｕ１の径方向延在部２１Ｕと２ターン線Ｕ２の径方向延在部２１Ｕと３ターン線Ｕ３の径方向延在部２１Ｕは、それぞれ、周方向２０Ｒにずれた位置で径方向２０Ｄに延びている。１ターン線Ｕ１の径方向延在部２１Ｕと２ターン線Ｕ２の径方向延在部２１Ｕと３ターン線Ｕ３の径方向延在部２１Ｕは、周方向２０Ｒに並んで配置されている。Ｕ相コイル線２０Ｕの１ターン線Ｕ１の径方向延在部２１Ｕは、２ターン線Ｕ２および３ターン線Ｕ３の径方向延在部２１Ｕの軸線３０方向上側（すなわち、紙面手前側）を通過している。

Ｕ相コイル線２０Ｕと同様に、Ｖ相コイル線２０ＶおよびＷ相コイル線２０Ｗも径方向２０Ｄ内側と外側を往復しながらコイル２０の周方向２０Ｒに周回している。各相の複数のコイル線の径方向延在部は、周方向２０Ｒにずらして配置される。図５のＵ相コイル線２０Ｕの２ターン線Ｕ２と３ターン線Ｕ３に示されるように、各相の径方向延在部は、周方向２０Ｒで２層にずらして配置されている。図示は省略したが、３相のコイル線の各径方向延在部が周方向２０Ｒで２層にずらして配置される。その結果、コイル２０の径方向延在部は、周方向２０Ｒで６層にずらして配置される。

各相の複数の周方向延在部は、互いに軸線３０方向に重なった状態で配置される。図４に示されるように、Ｕ相コイル線２０Ｕの周方向延在部２２Ｕ，２３Ｕは、それぞれ、径方向２０Ｄで３層にずらして配置されている。各相の周方向延在部は、径方向２０Ｄで３層にずらして配置される。

コイル２０では、３相のコイル線がそれぞれ３ターン周回している。コイル２０では、９本のコイル線がコイル２０の周方向２０Ｒに周回している。コイル２０の径方向２０Ｄの内側と外側の間の中間部では、９本のコイル線の径方向延在部が周方向２０Ｒに６層にずらして配置される。コイル２０の径方向２０Ｄの内側および外側では、９本のコイル線の周方向延在部が３層にずらして配置される。各相の周方向延在部が軸線３０方向に重ねて配置されるコイル２０の径方向２０Ｄの内側および外側では、軸線３０方向に重なるコイルの本数がコイル２０の径方向２０Ｄの内側と外側の間の中間部に比して多くなる。その結果、図３に示されるように、各相の周方向延在部が軸線３０方向に重ねて配置されるコイル２０の径方向２０Ｄの内側および外側では、コイル２０の軸線３０方向の高さが高くなる。第１ロータ２ａの第１永久磁石６ａは、コイル２０の径方向２０Ｄの内側と外側の間の中間部に対向するように配置されている。すなわち、第１永久磁石６ａは、コイル２０の各相のコイル線の径方向延在部と対向するように配置されている。

図５は、図４の線Ｖ−Ｖでカットした断面図である。図５は、径方向２０Ｄに直交する断面における複数の径方向延在部の配置および形状を示している。なお、図５では、記載されている複数の断面は全て径方向延在部の断面であるため、径方向延在部の符号２１を省略しており、以下では、主にコイル線の名称を用いて説明する。また、図５では、図４で軸線３０方向上側に配置されているコイル線の断面にハッチングを付している。図５では、主にＵ相コイル線２０Ｕの各ターン線の関係について説明するが、他の相（すなわち、Ｖ相コイル線２０ＶおよびＷ相コイル線２０Ｗ）についても同様の関係である。

図５に示されるように、第１実施例のコイル２０の各コイル線は、円形の断面を有している。Ｕ相コイル線２０Ｕの１ターン線Ｕ１は、２ターン線Ｕ２と周方向２０Ｒにずれた位置に配置されている。すなわち、Ｕ相コイル線２０Ｕの１ターン線Ｕ１は、２ターン線Ｕ２と周方向２０Ｒに隣接している。１ターン線Ｕ１は、２ターン線Ｕ２と３ターン線Ｕ３の間に配置されており、その双方に当接している。１ターン線Ｕ１は、２ターン線Ｕ２と軸線３０方向に部分的に長さＲｒ１にわたって重なっている。その結果、コイル２０の軸線３０方向の長さは、円形の１ターン線Ｕ１と２ターン線Ｕ２を軸線３０方向に延びている直線上に重ねた場合に比して、長さＲｒ１だけ小さくなる。１ターン線Ｕ１は、２ターン線Ｕ２と周方向２０Ｒに部分的に長さＲａ１にわたって重なっている。その結果、コイル２０の周方向２０Ｒの長さは、円形の１ターン線Ｕ１と２ターン線Ｕ２を周方向２０Ｒに一列に配置した場合に比して、長さＲａ１だけ小さくなる。

また、Ｕ相コイル線２０Ｕの３ターン線Ｕ３は、１ターン線Ｕ１と周方向２０Ｒに隣接している。３ターン線Ｕ３は、１ターン線Ｕ１と軸線３０方向に部分的に長さＲｒ１にわたって重なっている。３ターン線Ｕ３は、１ターン線Ｕ１と周方向２０Ｒに部分的に長さＲａ１にわたって重なっている。図５に示されるように、Ｕ相コイル線２０Ｕの２ターン線Ｕ２および３ターン線Ｕ３は、周方向２０Ｒに一列に配置されている。このように、複数のコイル線（径方向延在部）を軸線３０方向に部分的に重ねて配置することで、第１実施例のコイル２０は、径方向２０Ｄの内側と外側の間の中間部の軸線３０方向の高さ２０Ｈ（図３参照）を低くすることができる。その結果、アキシャルギャップ型回転電機１００（図３参照）の高さＨを低く抑えることができる。コイル２０の軸線３０方向の高さ２０Ｈを低くすることで、第１永久磁石６ａと第２永久磁石６ｂの間の軸線３０方向の距離が短くなる。これにより、第１永久磁石６ａと第２永久磁石６ｂの間に生じる磁力が強くなり、アキシャルギャップ型回転電機１００の出力を増加させることができる。また、複数のコイル線（径方向延在部）を周方向２０Ｒに部分的に重ねて配置することで、複数の径方向延在部を周方向に密に配置することができる。そのため、第１実施例のコイル２０では、径方向２０Ｄの中間部の周方向２０Ｒの長さを短くすることができる。その結果、コイル２０の外径を小さくすることができる。ステータ１０における磁力を大きくするために径方向延在部の数を多くする場合に、小さい外径に対して多くの径方向延在部を配置することができる。

また、リッツ線で構成されているコイル線は形状自由度が高い。リッツ線で構成されているコイル線は、部分ごとに断面形状を変化させることができる。

以上、第１実施例について説明したが、具体的な態様は上記実施例に限定されるものではない。以下の説明において、上記の説明における構成と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。以下、図６から図１１を参照して、第２実施例から第７実施例について説明する。以下の第２実施例から第７実施例は、上述した第１実施例の複数のコイル線の径方向延在部の形状および配置を変更したものである。また、図６から図１１における各実施例の径方向延在部の記載方法は、図５を踏襲している。さらに、他の実施例のコイル線の断面積は、第１実施例のコイル線の断面積と同じである。

（第２実施例）
図６を参照して、第２実施例のコイル２０ａの各コイル線の断面形状および配置について説明する。図６に示されるように、１ターン線Ｕ１ａは、２ターン線Ｕ２ａと周方向２０Ｒに隣接している。１ターン線Ｕ１ａは、２ターン線Ｕ２ａと３ターン線Ｕ３ａの間に配置されており、その双方に当接している。１ターン線Ｕ１ａは、平面Ｐａ１を備えている。平面Ｐａ１は、軸線３０方向下側ほど３ターン線Ｕ３ａに近づくように傾斜している。２ターン線Ｕ２ａは、平面Ｐａ２を備えている。平面Ｐａ２は、軸線３０方向下側ほど３ターン線Ｕ３ａに近づくように傾斜している。すなわち、平面Ｐａ１と平面Ｐａ２は、互いに対向している。平面Ｐａ１と平面Ｐａ２は、互いに平行に延びており、互いに当接している。

１ターン線Ｕ１ａと２ターン線Ｕ２ａは、互いの平面Ｐａ１、Ｐａ２を当接させることで軸線３０方向に部分的に長さＲｒ２にわたって重なっている。１ターン線Ｕ１ａと２ターン線Ｕ２ａは、互いの平面Ｐａ１、Ｐａ２を当接させることで周方向２０Ｒに部分的に長さＲａ２にわたって重なっている。先に述べたように、第２実施例の２ターン線Ｕ２ａの断面積は、第１実施例の２ターン線Ｕ２の断面積と同じである。そのため、図６に示されるように、平面Ｐａ２を備えている第２実施例の２ターン線Ｕ２ａの外径は、図６に破線で示される第１実施例の２ターン線Ｕ２の外径よりも大きい。しかしながら、第２実施例では、互いに対向している１ターン線Ｕ１ａの平面Ｐａ１と２ターン線Ｕ２ａの平面Ｐａ２が軸線３０方向および周方向２０Ｒに重なる。その結果、図６に示されるように、第２実施例のコイル２０ａは、特に、コイル２０ａの径方向の中間部の軸線３０方向の高さ２０Ｈ（図３参照）を第１実施例に比してさらに小さくすることができる。

（第３実施例）
図７を参照して、第３実施例のコイル２０ｂの各コイル線の断面形状および配置について説明する。図７に示されるように、Ｕ相コイル線２０Ｕの１ターン線Ｕ１ｂは、２ターン線Ｕ２ｂと周方向２０Ｒに隣接している。第２実施例のコイル２０ａと同様に、１ターン線Ｕ１ｂと２ターン線Ｕ２ｂは、それぞれ、互いに対向する平面Ｐａ１，Ｐａ２を備えている。先に述べたように、平面Ｐａ１，Ｐａ２は、ともに、軸線３０方向下側ほど３ターン線Ｕ３ｂに近づくように傾斜している。平面Ｐａ１，Ｐａ２は、互いに平行に延びて当接している。周方向２０Ｒにおいて１ターン線Ｕ１ｂを挟んで２ターン線Ｕ２ｂの反対側には、１ターン線Ｕ１ｂと周方向２０Ｒに隣接している３ターン線Ｕ３ｂがさらに配置されている。１ターン線Ｕ１ｂと３ターン線Ｕ３ｂは、それぞれ、互いに対向する平面Ｐｂ１，Ｐｂ３を備えている。平面Ｐｂ１，Ｐｂ３は、ともに、軸線３０方向下側ほど２ターン線Ｕ２ｂに近づくように傾斜している。平面Ｐｂ１，Ｐｂ３は、互いに平行に延びて当接している。

１ターン線Ｕ１ｂと２ターン線Ｕ２ｂは、平面Ｐａ１，Ｐａ２を互いに当接させることで軸線３０方向に部分的に長さＲｒ３にわたって重なっている。１ターン線Ｕ１ｂと２ターン線Ｕ２ｂは、平面Ｐａ１，Ｐａ２を互いに当接させることで周方向２０Ｒに部分的に長さＲａ３にわたって重なっている。さらに、１ターン線Ｕ１ｂと３ターン線Ｕ３ｂは、平面Ｐｂ１，Ｐｂ３を互いに当接させることで軸線３０方向に部分的に長さＲｒ３にわたって重なっている。１ターン線Ｕ１ｂと３ターン線Ｕ３ｂは、平面Ｐｂ１，Ｐｂ３を互いに当接させることで周方向２０Ｒに部分的に長さＲａ３にわたって重なっている。図６と図７を比較すると、第２実施例のコイル２０ａと第３実施例のコイル２０ｂでは、軸線３０方向の長さは略同等である。しかしながら、図６と図７を比較すると明らかなように、第３実施例のコイル２０ｂは、第２実施例のコイル２０ａに比してさらに周方向２０Ｒのサイズを小さくすることができる。

（第４実施例）
図８を参照して、第４実施例のコイル２０ｃの各コイル線の断面形状および配置について説明する。図８に示されるように、Ｕ相コイル線２０Ｕの１ターン線Ｕ１ｃは、２ターン線Ｕ２ｃと周方向２０Ｒに隣接している。１ターン線Ｕ１ｃと２ターン線Ｕ２ｃは、それぞれ、互いに対向する平面Ｐｃ１，Ｐｃ２を備えている。平面Ｐｃ１，Ｐｃ２は、ともに、軸線３０方向下側ほど３ターン線Ｕ３ｃに近づくように傾斜している。平面Ｐｃ１，Ｐｃ２は、互いに平行に延びて当接している。また、周方向２０Ｒにおいて１ターン線Ｕ１ｃを挟んで２ターン線Ｕ２ｃの反対側には、１ターン線Ｕ１ｃと周方向２０Ｒに隣接している３ターン線Ｕ３ｃがさらに配置されている。１ターン線Ｕ１ｃと３ターン線Ｕ３ｃは、それぞれ、互いに対向する平面Ｐｃ４，Ｐｃ３を備えている。平面Ｐｃ３，Ｐｃ４は、ともに、軸線３０方向下側ほど２ターン線Ｕ２ｃに近づくように傾斜している。平面Ｐｃ３，Ｐｃ４は、互いに平行に延びて当接している。

１ターン線Ｕ１ｃの平面Ｐｃ１と平面Ｐｃ３は、周方向２０Ｒに延びている平面で接続されている。すなわち、１ターン線Ｕ１ｃは、三角形の断面形状を有している。同様に、２ターン線Ｕ２ｃと３ターン線Ｕ３ｃも、三角形の断面形状を有している。１ターン線Ｕ１ｃと２ターン線Ｕ２ｃは、平面Ｐｃ１，Ｐｃ２を互いに当接させることで軸線３０方向に部分的に長さＲｒ４わたって重なっている。１ターン線Ｕ１ｃと２ターン線Ｕ２ｃは、平面Ｐｃ１，Ｐｃ２を互いに当接させることで周方向２０Ｒに部分的に長さＲａ４にわたって重なっている。さらに、１ターン線Ｕ１ｃと３ターン線Ｕ３ｃは、平面Ｐｃ３，Ｐｃ４を互いに当接させることで軸線３０方向部分的に長さＲｒ４にわたって重なっている。１ターン線Ｕ１ｃと３ターン線Ｕ３ｃは、平面Ｐｃ３，Ｐｃ４を互いに当接させることで周方向２０Ｒに部分的に長さＲａ４わたって重なっている。図８に示されるように、１ターン線Ｕ１ｃの軸線３０方向上側の面と、２ターン線Ｕ２ｃおよび３ターン線Ｕ３ｃの軸線３０方向下側の面は、ともに周方向２０Ｒに延びている。すなわち、１ターン線Ｕ１ｃの軸線３０方向上側の面と、２ターン線Ｕ２ｃおよび３ターン線Ｕ３ｃの軸線３０方向下側の面は、ともに軸線３０方向に直交する方向に延びている。図７と図８を比較すると明らかなように、三角形の断面形状を有する複数の径方向延在部を千鳥状に配置することで、第４実施例のコイル２０ｃの軸線３０方向の高さをさらに低くすることができる。

先に述べたように、各相の径方向延在部を構成するコイル線は、リッツ線で構成されている。第４実施例のコイル２０ｃは、複数のコイル線の断面形状をリッツ線で形成しやすい三角形とすることで、複数の径方向延在部（すなわち、コイル２０ｃ）の生産性を向上させる。

（第５実施例）
第５実施例のコイル２０ｄでは、Ｕ相コイル線２０Ｕの各ターン線Ｕ１ｄ、Ｕ２ｄ、Ｕ３ｄの断面形状を、第４実施例のコイル２０ｃの三角形からひし形に変更している。１ターン線Ｕ１ｄと２ターン線Ｕ２ｄは、それぞれ、互いに対向する平面Ｐｄ１、Ｐｄ２を備えている。１ターン線Ｕ１ｄと３ターン線Ｕ３ｄは、それぞれ、互いに対向する平面Ｐｄ４、Ｐｄ３を備えている。第４実施例と同様に、１ターン線Ｕ１ｄと２ターン線Ｕ２ｄは、平面Ｐｄ１、Ｐｄ２が軸線３０方向および周方向２０Ｒに重なるように配置されている。その結果、図９に示されるように、１ターン線Ｕ１ｄと２ターン線Ｕ２ｄは、軸線３０方向に長さＲｒ５にわたって部分的に重なり、周方向２０Ｒに長さＲａ５にわたって部分的に重なる。１ターン線Ｕ１ｄと３ターン線Ｕ３ｄは、平面Ｐｄ３、Ｐｄ４が軸線３０方向および周方向２０Ｒに重なるように配置されている。その結果、図９に示されるように、１ターン線Ｕ１ｄと３ターン線Ｕ３ｄは、軸線３０方向に長さＲｒ５にわたって部分的に重なり、周方向２０Ｒに長さＲａ５にわたって部分的に重なる。ひし形の断面形状を有する径方向延在部を周方向２０Ｒに一列に配置することで、第５実施例のコイル２０ｄの軸線３０方向の高さを低くすることができる。

（第６実施例）
第６実施例のコイル２０ｅでは、Ｕ相コイル線２０Ｕの各ターン線Ｕ１ｅ、Ｕ２ｅ、Ｕ３ｅの断面形状を台形に変更している。１ターン線Ｕ１ｅと２ターン線Ｕ２ｅは、それぞれ、互いに対向する平面Ｐｅ１、Ｐｅ２を備えている。１ターン線Ｕ１ｅと３ターン線Ｕ３ｅは、それぞれ、互いに対向する平面Ｐｅ４、Ｐｅ３を備えている。１ターン線Ｕ１ｅと２ターン線Ｕ２ｅは、平面Ｐｅ１、Ｐｅ２が軸線３０方向および周方向２０Ｒに重なるように配置されている。その結果、図９に示されるように、１ターン線Ｕ１ｅと２ターン線Ｕ２ｅは、軸線３０方向に長さＲｒ５にわたって部分的に重なり、周方向２０Ｒに長さＲａ５にわたって部分的に重なる。１ターン線Ｕ１ｅと３ターン線Ｕ３ｅは、平面Ｐｅ３、Ｐｅ４が軸線３０方向および周方向２０Ｒに重なるように配置されている。その結果、図９に示されるように、１ターン線Ｕ１ｅと３ターン線Ｕ３ｅは、軸線３０方向に長さＲｒ５にわたって部分的に重なり、周方向２０Ｒに長さＲａ５にわたって部分的に重なる。台形の断面形状を有している複数の径方向延在部を千鳥状に配置することで、第６実施例のコイル２０ｅの軸線３０方向の高さを低くすることができる。

（第７実施例）
各径方向延在部の断面形状は、同一でなくてもよい。図１１の第７実施例のコイル２０ｆに示されるように、コイル２０ｆの１ターン線Ｕ１ｆは、周方向２０Ｒの両側に、半円状の凹みを備えている。１ターン線Ｕ１ｆに周方向２０Ｒに隣接している２ターン線Ｕ２ｆと３ターン線Ｕ３ｆは、それぞれ、１ターン線Ｕ１ｆの半円状の凹みに嵌合する。その結果、１ターン線Ｕ１ｆは、２ターン線Ｕ２ｆと３ターン線Ｕ３ｆと軸線３０方向に部分的に長さＲｒ７にわたって重なる。１ターン線Ｕ１ｆは、２ターン線Ｕ２ｆと３ターン線Ｕ３ｆと周方向２０Ｒに部分的に長さＲａ７にわたって重なる。これにより、第７実施例のコイル２０ｆの軸線３０方向の高さを低くすることができる。

以上のように、本明細書が開示するアキシャルギャップ型回転電機１００（図１参照）のコイルは、複数の径方向延在部の断面形状および配置を変更することでコイルのサイズを小さくする。なお、コイルの断面形状や配置は、上述した実施例に限定されない。

（第８実施例）
図１２に、第８実施例のコイル２０ｇの一部の平面視を示す。図１２には、複数の径方向延在部２１Ｕ，２１Ｖ，２１Ｗが記載されている。Ｕ相コイル線Ｕ２０の１ターン線Ｕ１ｇの径方向延在部２１Ｕは、コイル２０ｇの回転軸（すなわち、軸線３０ｇ）から径方向２０Ｄに真直ぐ延びている。１ターン線Ｕ１ｇの径方向延在部２１Ｕは、３ターン線Ｕ３ｇの径方向延在部と周方向２０Ｒに並んで配置されている。１ターン線Ｕ１ｇの径方向延在部２１Ｕは、３ターン線Ｕ３ｇの径方向延在部２１Ｕの軸線３０ｇ方向上側（すなわち、紙面手前側）に配置されている。１ターン線Ｕ１ｇの径方向延在部２１Ｕは、３ターン線Ｕ３ｇの径方向延在部２１Ｕと部分的に軸線３０ｇ方向に重なっている。上述したように、２本の径方向延在部２１Ｕを部分的に軸線３０ｇ方向に重ねることで、コイル２０ｇのサイズを小さくすることができる。図１２では、径方向延在部同士が軸線３０ｇ方向に重なっている範囲をハッチングで示している。

３ターン線Ｕ３ｇの径方向延在部２１Ｕは、コイル２０ｇの軸線３０ｇから径方向２０Ｄに真直ぐ延びている。１ターン線Ｕ１ｇの径方向延在部と３ターン線Ｕ３ｇの径方向延在部２１Ｕは、周方向２０Ｒにずれて配置されているため、径方向２０Ｄ内側（すなわち、図１２の下側）では軸線３０ｇ方向に重なっているが、径方向２０Ｄ外側(すなわち、図１２の上側)では互いに離間している。軸線３０ｇから径方向２０Ｄに放射状に複数の径方向延在部を配置すると、径方向２０Ｄ外側においては、周方向２０Ｒに隣接する径方向延在部の間に空間Ｓ１が形成される。

２ターン線Ｕ２ｇの径方向延在部２１Ｕは、１ターン線Ｕ１ｇの径方向延在部と周方向２０Ｒに並んで配置されている。２ターン線Ｕ２ｇの径方向延在部２１Ｕは、１ターン線Ｕ１ｇの径方向延在部２１Ｕと軸線３０ｇ方向に部分的に重なっている。２ターン線Ｕ２ｇの径方向延在部２１Ｕは、１ターン線Ｕ１ｇの径方向延在部の軸線３０ｇ方向下側（すなわち、紙面奥側）に配置されている。２ターン線Ｕ２ｇの径方向延在部２１Ｕは、回転軸（すなわち、軸線３０ｇ）から径方向２０Ｄに延びている直線に対して、角度θ１屈曲している。２ターン線Ｕ２ｇの径方向延在部２１Ｕと１ターン線Ｕ１ｇの径方向延在部２１Ｕは、互いに平行に延びている。その結果、２ターン線Ｕ２ｇの径方向延在部２１Ｕと１ターン線Ｕ１ｇの径方向延在部は、径方向２０Ｄ外側でも、径方向２０Ｄ内側同様に軸線３０ｇ方向に重なる。その結果、２ターン線Ｕ２ｇの径方向延在部２１Ｕと１ターン線Ｕ１ｇの間には、径方向２０Ｄ外側においても、空間Ｓ１が形成されない。

同様に、周方向２０Ｒに隣接しているＶ相コイル線２０Ｖの３ターン線Ｖ３ｇの径方向延在部２１Ｖと１ターン線Ｖ１ｇの径方向延在部２１Ｖは、コイル２０ｇの軸線３０ｇから径方向２０Ｄに真直ぐ延びている。１ターン線Ｖ１ｇは、３ターン線Ｖ３ｇの軸線３０ｇ上側に配置されている。１ターン線Ｖ１ｇの径方向延在部２１Ｖは、３ターン線Ｖ３ｇの径方向延在部２１Ｖと径方向２０Ｄ内側では軸線３０ｇ方向に部分的に重なっているが、径方向２０Ｄ外側では離間している。径方向２０Ｄ外側においては、周方向２０Ｒに隣接している３ターン線Ｖ３ｇの径方向延在部２１Ｖと１ターン線Ｖ１ｇの径方向延在部２１Ｖ径方向延在部の間に空間Ｓ１が形成される。

Ｖ相コイル線２０Ｖの２ターン線Ｖ２ｇの径方向延在部２１Ｖは、１ターン線Ｖ１ｇの径方向延在部２１Ｖと周方向２０Ｒに並んで配置されている。２ターン線Ｖ２ｇの径方向延在部２１Ｖは、１ターン線Ｖ１ｇの径方向延在部と軸線３０ｇ方向に部分的に重なっている。２ターン線Ｖ２ｇの径方向延在部２１Ｖは、１ターン線Ｖ１ｇの径方向延在部の軸線３０方向下側に配置されている。２ターン線Ｖ２ｇの径方向延在部２１Ｖは、回転軸（軸線３０ｇ）から径方向２０Ｄに延びている直線に対して、角度θ２屈曲している。２ターン線Ｖ２ｇの径方向延在部２１Ｖと１ターン線Ｖ１ｇの径方向延在部２１Ｖは互いに平行に延びている。２ターン線Ｖ２ｇの径方向延在部２１Ｖと１ターン線Ｖ１ｇの径方向延在部２１Ｖの間に、空間Ｓ１が形成されない。

図１２に示されるように、２ターン線Ｖ２ｇの径方向延在部２１Ｖと２ターン線Ｕ２ｇの径方向延在部は、互いに離間する方向に屈曲している。このように、周方向２０Ｒに互いに隣接している径方向延在部２１Ｕと径方向延在部２１Ｖのそれぞれが隣接する径方向延在部と平行に延びると、周方向２０Ｒに径方向延在部２１Ｕと径方向延在部２１Ｖの間に設けられる空間Ｓ２が空間Ｓ１に比して大きくなる。空間Ｓ２を大きくすることで、例えば、コイル２０ｇの各コイル線の各端子２６Ｕ，Ｖ，Ｗ（図２参照）を空間Ｓ２内に配置することができる。例えば、コイル２０ｇをコイルプレート１２（図２参照）に固定する固定部を空間Ｓ２内に配置することができる。すなわち、空間Ｓ２を大きくすることで、コイル２０ｇの構造体をコイル２０ｇの外周の内側に配置することができる。その結果、第８実施例のコイル２０ｇは、サイズを小さくすることができる。

以上、実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。上述した実施例の変形例を以下に列挙する。

（変形例）
上述した第８実施例のコイル２０ｇでは、２ターン線Ｕ２ｇの径方向延在部２１Ｕと１ターン線Ｕ１ｇの径方向延在部２１Ｕが互いに平行に延びており、２ターン線Ｖ２ｇの径方向延在部２１Ｖと１ターン線Ｖ１ｇの径方向延在部２１Ｖが互いに平行に延びている。しかしながら、これに限定されず、変形例では、例えば２ターン線Ｕ２ｇの径方向延在部２１Ｕと１ターン線Ｕ１ｇの径方向延在部２１Ｕだけが互いに平行に延びてもよい。また、別の変形例では、さらに複数の径方向延在部を平行に延びるよう配置してもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２ ：ロータ
２ａ ：第１ロータ
２ｂ ：第２ロータ
４ａ ：第１ロータプレート
４ｂ ：第２ロータプレート
６ａ ：第１永久磁石
６ｂ ：第２永久磁石
８ａ ：軸部孔
８ｂ ：軸部ボス
９ａ、９ｃ ：取付孔
９ｂ ：取付座
１０ ：ステータ
１２ ：コイルプレート
２０ａ〜２０ｇ ：コイル
２０Ｄ ：径方向
２０Ｒ ：周方向
２０Ｕ ：Ｕ相コイル線
２０Ｖ ：Ｖ相コイル線
２０Ｗ ：Ｗ相コイル線
２１、２１Ｕ、２１Ｖ、２１Ｗ ：径方向延在部
２２Ｕ ：内側周方向延在部
２３Ｕ ：外側周方向延在部
２６Ｕ ：Ｕ相端子
２６Ｖ ：Ｖ相端子
２６Ｗ ：Ｗ相端子
３０、３０ｇ ：軸線
１００ ：アキシャルギャップ型回転電機
Ｐａ１、Ｐａ２、Ｐｃ１、Ｐｃ２、Ｐｄ１、Ｐｄ２、Ｐｅ１、Ｐｅ２：平面
Ｐｂ１、Ｐｂ３、Ｐｃ３、Ｐｃ４、Ｐｄ３、Ｐｄ４、Ｐｅ３、Ｐｅ４：平面
Ｕ１、Ｕ１ａ〜Ｕ１ｇ、Ｖ１ｇ ：１ターン線
Ｕ２、Ｕ２ａ〜Ｕ２ｇ、Ｖ２ｇ ：２ターン線
Ｕ３、Ｕ３ａ〜Ｕ３ｇ、Ｖ３ｇ ：３ターン線

Claims (6)

1. ロータとステータがロータの回転軸の軸方向に対向して配置されているアキシャル型の回転電機であって、
   前記ステータは、前記ステータの径方向に延びているコイル線で構成される径方向延在部を複数備えており、
   複数の前記径方向延在部は、前記ステータの周方向に並んで配置されており、
   複数の前記径方向延在部のうち前記周方向に互いに隣接している第１の径方向延在部と第２の径方向延在部は、前記径方向に直交する断面を視たときに、前記軸方向に部分的に互いに重なるように配置されているとともに、前記周方向に部分的に互いに重なるように配置されている、回転電機。
2. 請求項１に記載の回転電機であって、
   前記周方向に互いに隣接している前記第１の径方向延在部と前記第２の径方向延在部は、前記径方向に直交する断面を視たときに、それぞれ、互いに対向する平面を備えている、回転電機。
3. 請求項２に記載の回転電機であって、
   前記周方向において前記第１の径方向延在部を挟んで前記第２の径方向延在部と反対側には、前記第１の径方向延在部と前記周方向に隣接している第３の径方向延在部がさらに配置されおり、
   前記周方向に互いに隣接している前記第１の径方向延在部と前記第３の径方向延在部は、前記径方向に直交する断面を視たときに、それぞれ、互いに対向する平面を備えている、回転電機。
4. 請求項３に記載の回転電機であって、
   前記第１の径方向延在部と前記第２の径方向延在部と前記第３の径方向延在部のそれぞれは、前記径方向に直交する断面を視たときに、三角形の断面形状を有している、回転電機。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機であって、
   前記第１の径方向延在部と前記第２の径方向延在部は、互いに平行に延びている、回転電機。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の回転電機であって、
   前記径方向延在部を構成する前記コイル線は、リッツ線で構成されている、回転電機。

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