JP2023132626A - 平角線の巻線方法、巻線構造、及び巻線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で巻線の安定性を向上させる。【解決手段】モータ径方向の外側のヨーク部７からモータ径方向の内側へ延びるティース部８に対して平角線１１を巻装してコイル６を形成する平角線１１の巻線方法であって、コイル６の一部の領域である傾斜巻付領域３０に平角線１１を巻き付ける際に、平角線１１の幅方向をモータ径方向に対して傾斜させた状態で巻き付ける。【選択図】図６

Description

本開示は、平角線の巻線方法、巻線構造、及び巻線装置に関する。

一般に、マグネットが設けられているロータと、巻線が巻回されているステータとにより構成されているブラシレスモータ等は、そのステータのティースに巻回されている巻線の密度（占積率）が高いほど性能を高めることができる。ここで、占積率を高めるために、断面略長方形のいわゆる平角線からなる巻線を用いる場合がある。平角線は、その形状の特徴から丸線と比較してステータ内での巻線間の隙間を小さくできるため、占積率をさらに向上させることができる。

例えば、特許文献１には、丸素線から成形した平角線を分割コアのティース部に巻装する技術が開示されている。

特開２０１４－１６６１０２号公報

しかし、平角線は、丸線とは異なり、俵積み状に巻き付けることができないので、巻き付ける際に平角線が横ずれして巻き崩れが発生するおそれがある。また、平角線を巻き付ける際に平角線のエッジ部（角部）が隣接する平角線等に干渉し易いので、安定的な巻付けを行うことが難しい。

そこで、本開示は、平角線を巻き付ける際の安定性を向上させることが可能な平角線の巻線方法、巻線構造、及び巻線装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、径方向の外側のヨーク部からモータ径方向の内側へ延びるティース部に対して平角線を巻装してコイルを形成する平角線の巻線方法であって、前記コイルの一部の領域に前記平角線を巻き付ける際に、前記平角線の幅方向を径方向に対して傾斜させた状態で巻き付ける。

本発明の第２の態様は、上記第１の態様の平角線の巻線方法であって、前記コイルの前記一部の領域は、前記コイルの少なくとも１つの層の径方向の少なくとも一端側に設けられる領域である。

本発明の第３の態様は、上記第１の態様又は上記第２の態様の平角線の巻線方法であって、前記コイルの前記一部の領域は、前記コイルの径方向の一側から他側へ向かって巻装される層に設けられ、前記コイルの前記一部の領域に前記平角線を巻き付ける際に、前記平角線の前記一側が前記他側よりも前記ティース部側に位置するように前記平角線を傾斜させた状態で巻き付ける。

本発明の第４の態様は、平角線の巻線構造であって、径方向の外側に配置されてモータ周方向に延びるヨーク部と、前記ヨーク部のモータ周方向の中間部分から径方向の内側へ延びるティース部と、前記ティース部の径方向の内端部からモータ周方向の両側へ延びる鍔部とを有する鉄心と、前記鉄心の前記ヨーク部と前記ティース部と前記鍔部とによって区画されるスロットに配置され、前記ティース部に対して平角線を複数層巻装して形成されるコイルと、を備え、前記コイルの少なくとも１つの層の径方向の少なくとも一端側の前記平角線は、前記平角線の幅方向が径方向に対して傾斜している。

本発明の第５の態様は、鉄心のティース部に平角線を巻装する巻線装置であって、前記鉄心を支持可能な鉄心支持部と、前記鉄心支持部に支持される前記鉄心側へ前記平角線を供給する巻線供給部と、を備え、前記巻線供給部は、前記平角線の周方向に前記平角線を傾動可能である。

本開示によれば、平角線を巻き付ける際の安定性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る平角線の巻線方法及び巻線構造を適用するモータの斜視図である。 図１のモータの分割コアをモータ周方向から視た側面図である。 図２のIII－III矢視断面図である。 本発明の一実施形態に係る巻線装置の構成を示す概略図である。 ノズルの動きを説明する説明図である。 分割コアに第１層目の平角線を巻装する手順を説明する図である。 分割コアに第２層目の平角線を巻装する手順を説明する図である。 分割コアに第３層目の平角線を巻装する手順を説明する図である。 分割コアに第４層目の平角線を巻装する手順を説明する図である。 分割コアに第５層目の平角線を巻装する手順を説明する図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において、Ｘはモータの軸方向（以下、「モータ軸方向」という。）を、Ｙはモータの径方向（以下、「モータ径方向」という。）の内側を、Ｚはモータの周方向（以下、「モータ周方向」という。）をそれぞれ示す。

図１は、本発明の一実施形態に係る平角線の巻線方法及び巻線構造を適用するモータ１の斜視図である。

図１に示すように、本開示に係る平角線の巻線方法及び巻線構造は、例えば、ブラシレスモータ１（回転電機）のステータ２の平角線の巻線方法及び巻線構造に適用される。ブラシレスモータ１（以下、「モータ１」という。）は、ハウジング（図示省略）に圧入されたステータ２と、ステータ２のモータ径方向の内側に配置されてステータ２に対して回転可能に設けられるロータ３とを有する。

ステータ２は、ステータコア（鉄心）４と、ステータコア４に装着される絶縁性のインシュレータ５（図２及び図３参照）と、コイル６とを備える。本実施形態のステータコア４は、モータ周方向に分割された分割コア方式のステータコア４であって、複数の分割コア（鉄心）１０をモータ周方向（Ｚ方向）に環状に連結して形成される。

図２は、図１のモータ１の分割コア１０をモータ周方向から視た側面図である。図３は、図２のIII－III矢視断面図である。なお、図３のコイル６上の矢印は、コイル６の各層の巻線を巻き付けていく方向を示す。また、図３の一点鎖線は、分割コア１０のモータ周方向の中心線ＣＬを示す。以下の説明において、モータ周方向の内側は、分割コア１０のモータ周方向の中心線ＣＬ側を意味し、モータ周方向の外側は、上記中心線ＣＬからモータ周方向に離間する方向を意味する。

図２及び図３に示すように、ステータコア４の分割コア１０は、モータ径方向（Ｙ方向）の外側でモータ周方向に延びる断面略円弧状のヨーク部７と、ヨーク部７からモータ径方向の内側へ延びるティース部８と、ティース部８のモータ径方向の内端部からモータ周方向の両側へ延びる鍔部９とを備える。本実施形態では、分割コア１０は、例えば金属板をモータ軸方向（Ｘ方向）に複数積層して形成され、モータ軸方向に沿って直線状に延びる。複数の分割コア１０をモータ周方向に環状に連結してステータコア４を形成した状態で、ヨーク部７は、環状の磁路となる略円筒状のバックヨークを構成する。本実施形態のコイル６は、平角線１１をティース部８に巻装することによって形成される。なお、分割コア１０は、分割コア１０の長さ方向（モータ軸方向）に対して傾斜するスキュー角を有してもよい。

ヨーク部７のモータ周方向の両端部には、隣接する分割コア１０同士を連結するための連結部７ａ，７ｂが形成される。一方の連結部７ａは、モータ周方向の外側へ突出する状態でモータ軸方向に延びる。他方の連結部７ｂは、モータ周方向の内側へ凹む状態でモータ軸方向に延びる溝状に形成され、上記一方の連結部７ａと係合可能である。ヨーク部７のモータ周方向の両端部の連結部７ａ，７ｂを、モータ周方向の両側に隣接する他の分割コア１０のヨーク部７の連結部７ｂ，７ａと係合させることによって、複数の分割コア１０を連結してステータコア４を形成することができる。

ティース部８は、ヨーク部７の内周面のうちモータ周方向の中間部分（本実施形態では略中央）からモータ径方向の内側（モータ１の回転中心側）へ向かって延びた（突出した）状態で、モータ軸方向に延びる。ティース部８のモータ周方向両側の側面８ａ，８ａは、互いに平行に配置される。ティース部８のモータ周方向両側に位置するヨーク部７のモータ径方向の内側面７ｃ，７ｃは、本実施形態では、モータ径方向に直交する平面状に形成される。なお、ヨーク部７の内側面７ｃ，７ｃは、ティース部８からモータ周方向の外側へ離間するほどモータ径方向の内側へ向かうように、いわゆるオーバーハングした状態になっていてもよい。

鍔部９は、ティース部８のモータ径方向の内端部からモータ周方向の両側へ延びた（突出した）状態でモータ軸方向に延びる。ティース部８のモータ周方向両側に位置する鍔部９のモータ径方向の外側面９ａ，９ａは、本実施形態では、ティース部８からモータ周方向の外側へ離間するほどモータ径方向の内側へ向かうように、モータ径方向に直交する面に対して傾斜している。

ティース部８のモータ周方向の両側には、コイル６を形成する平角線１１を巻装するための１対のスロット１２が、ヨーク部７とティース部８と鍔部９とによって区画される。すなわち、ヨーク部７のモータ周方向の端部と鍔部９のモータ周方向の端部とを結んだ仮想線（図３における二点鎖線Ｌ）より内側がスロット１２となる。本実施形態の１対のスロット１２は、鍔部９の外側面９ａ，９ａの傾斜に応じて、ティース部８からモータ周方向へ離間するほどモータ径方向の内側へ拡がっている。

インシュレータ５は、ティース部８の周囲を覆うように、分割コア１０に対して装着される。インシュレータ５は、モータ軸方向の両側の２つのインシュレータ５ａ，５ｂを有する。２つのインシュレータ５ａ，５ｂは、ティース部８をモータ軸方向の両側から挟み込むように、分割コア１０に対して装着される。インシュレータ５は、分割コア１０のうちスロット１２に面する部分（ヨーク部７の内側面７ｃ，７ｃ、ティース部８の側面８ａ，８ａ、鍔部９の外側面９ａ，９ａ）を被覆するとともに、ティース部８のモータ軸方向の両側の端部を被覆する。インシュレータ５のうちティース部８のモータ軸方向の端部を被覆する箇所には、モータ径方向の両側からモータ軸方向に突出する壁部１３，１４が設けられる。インシュレータ５のモータ径方向の両側の壁部１３，１４の間には、コイル６を形成する平角線１１が巻装される。インシュレータ５のモータ軸方向の一側かつモータ径方向の外側の壁部１３には、平角線１１の巻き始め側の端部１１ａ及び巻き終わり側の端部１１ｂを係止する２つのスリット（図示省略）が形成される。

平角線１１は、断面略長方形状の巻線であって、巻き始め側の端部１１ａをインシュレータ５の壁部１３のスリット（図示省略）に係止した状態で、インシュレータ５の上から分割コア１０のティース部８に複数層巻装される。平角線１１は、分割コア１０の一方のスロット１２に挿入されて、ティース部８のモータ軸方向の一側のインシュレータ５の壁部１３，１４間を通り、分割コア１０の他方のスロット１２に挿入されて、ティース部８のモータ軸方向の他側のインシュレータ５の壁部１３，１４間を通るように巻装される。平角線１１を巻装した後、平角線１１の巻き終わり側の端部１１ｂを、インシュレータ５の壁部１３のスリット（図示省略）に係止する。本実施形態では、平角線１１は、その巻線層が５層となるように巻装される。平角線１１の巻線方法については、後述する。

次に、本発明の一実施形態に係る巻線装置２０について説明する。図４は、本発明の一実施形態に係る巻線装置２０の構成を示す概略図である。図５は、ノズル２２の動きを説明する説明図であって、（ａ）は通常位置に位置する状態を、（ｂ）は周方向一側の傾斜位置に位置する状態を、（ｃ）は周方向他側の傾斜位置に位置する状態をそれぞれ示す。なお、図５は、平角線１１の下流側からノズル２２を視た状態を示している。

巻線装置２０は、分割コア１０のティース部８に平角線１１を巻装してコイル６を形成する装置である。図４に示すように、巻線装置２０は、リール２１側から白抜き矢印方向に送り出される平角線１１を分割コア１０側へ供給するノズル（巻線供給部）２２と、ノズル２２から供給される平角線１１を分割コア１０に巻装する巻線機２３と、制御部２４とを備える。

なお、平角線１１は、予め断面略長方形状に形成された状態でリール２１に巻かれた平角線１１であってもよいし、あるいは、リール２１から送り出される丸素線をノズル２２に到達する前に断面長方形状の平角線１１に加工成形してもよい。例えば、図４に二点鎖線で示すように、リール２１から送り出される丸素線を平角線１１に加工成形するための成形機４０を、リール２１とノズル２２との間の経路に設けてもよい。また、本実施形態では、巻装対象としてステータコア４を例示しているが、巻装対象は任意であり、アーマチュアコアなどにも適用可能である。また、本発明は、非磁性体に対してコイルを巻装する場合にも適用され、コイルの機能、用途も任意である。

巻線機２３は、分割コア１０を支持可能なコア支持部（鉄心支持部）２５と、平角線１１を分割コア１０のスロット１２へ案内する１対のガイド部材２６と、コア支持部２５及び１対のガイド部材２６を回転させる回転機構２７とを有する。例えば、コア支持部２５は、分割コア１０のヨーク部７をモータ周方向の両側から挟持する。コア支持部２５は、分割コア１０を支持した状態で、モータ径方向に沿って延びる回転軸を中心として分割コア１０を回転可能である。回転機構２７は、制御部２４に制御されて、コア支持部２５及び１対のガイド部材２６を一体的に回転させる。各ガイド部材２６は、コア支持部２５に支持された分割コア１０に対して、モータ周方向及びモータ径方向に互いに独立して移動可能である。各ガイド部材２６は、コア支持部２５に支持された分割コア１０に対してモータ周方向及びモータ径方向に移動して、平角線１１を分割コア１０のスロット１２の所定の位置へ案内する。

図４及び図５に示すように、ノズル２２は、巻線機２３のコア支持部２５に支持される分割コア１０側へ平角線１１を供給する。巻線機２３の回転機構２７によって分割コア１０を回転させることによって、平角線１１がノズル２２から引き出されて、平角線１１が分割コア１０のティース部８に巻装される。ノズル２２は、平角線１１の周方向（以下、「線周方向」という。）に傾動可能な傾動機構２８を有する。傾動機構２８は、制御部２４に制御されて、ノズル２２を線周方向に傾動させる。本実施形態では、傾動機構２８は、平角線１１の断面の中心を軸として、ノズル２２を線周方向に傾動させる。ノズル２２が線周方向に傾動することによって、ノズル２２から供給される平角線１１も線周方向に傾動する。すなわち、ノズル２２は、平角線１１を線周方向に傾動可能である。ノズル２２は、平角線１１の幅方向Ｗがコア支持部２５に支持される分割コア１０のモータ径方向に沿うように平角線１１を供給する通常位置（図５（ａ）参照）と、平角線１１の幅方向Ｗが分割コア１０のモータ径方向に対して傾斜するように平角線１１を供給する線周方向両側の傾斜位置（図５（ｂ）、図５（ｃ）参照）との間を傾動可能である。ノズル２２から供給された平角線１１は、分割コア１０のスロット１２の所定の位置へ１対のガイド部材２６に案内される。

ノズル２２を傾けるタイミングは、巻線機２３のコア支持部２５を回転させる回転機構２７の動作状態により認識することができる。すなわち、ノズル２２を傾けるタイミングは、巻装動作の開始からの分割コア１０の回転角度（回転回数）で管理することができる。分割コア１０の回転角度は、回転機構２７の動作により規定されるため、回転機構２７を制御する制御部２４は、巻線の巻装状態をリアルタイムで把握できる。例えば、図３に矢印で示すように、平角線１１の１層目（モータ周方向の最も内側の層）の巻装が開始されてから分割コア１０をおよそ８回転させることで平角線１１の１層目の巻装が完了し、続いて２層目（１層目のモータ周方向の外側の層）に移行する。同様に、２層目、３層目はおよそ８回、４層目はおよそ６回、５層目はおよそ２回、それぞれ分割コア１０を回転させることで、各層の巻装が完了する。これにより、制御部２４は、回転機構２７の動作状態を介して認識される分割コア１０の回転角度に基づき、所望のタイミングでノズル２２を傾動させるように、ノズル２２の傾動機構２８を制御する。ノズル２２を傾ける上記所望のタイミングについては、後述する。

次に、本実施形態に係る平角線の巻線方法について説明する。図６～図１０は、分割コア１０に平角線１１を巻装する手順を説明する図であって、図６は第１層目を、図７は第２層目を、図８は第３層目を、図９は第４層目を、図１０は第５層目をそれぞれ示す。また、図６～図１０において、（ａ）は巻き始めの状態を、（ｂ）は巻き終わりの状態をそれぞれ示す。

なお、図６～図１０においてティース部８の左側に位置するスロット１２を左側のスロット１２と称し、ティース部８の右側に位置するスロット１２を右側のスロット１２と称して説明する。また、図６～図１０においてティース部８の左側に位置するガイド部材２６を左側のガイド部材２６と称し、ティース部８の右側に位置するガイド部材２６を右側のガイド部材２６と称して説明する。また、図６～図１０において、左右のスロット１２の平角線１１を結ぶ線は、各平角線１１同士が連続している状態を示す。また、以下の説明において、平角線１１に付される順番は、各層の平角線１１をティース部８に巻装する順番を示す。

図６に示すように、本実施形態では、コイル６の第１層目の平角線１１は、左右のスロット１２のモータ径方向の外側から内側へ向かって巻装される。第１層目の平角線１１を巻装する際には、左右のガイド部材２６を左右のスロット１２に挿入する。そして、左右のガイド部材２６の先端を、ヨーク部７の内側面７ｃを被覆するインシュレータ５からモータ径方向の内側へ所定幅だけ離間した位置（図６（ａ）の左側のガイド部材２６の位置）に配置する。上記所定幅は、１本の平角線１１を挿入可能な幅（例えば平角線１１の幅方向Ｗの長さよりも僅かに広い幅）に設定される。このとき、左右のガイド部材２６の先端は、ティース部８の側面８ａを被覆するインシュレータ５から離間している。

第１層目の１番目の平角線１１は、巻き始め側の端部１１ａをインシュレータ５のスリット（図示省略）に係止し、ノズル２２を通常位置に配置した状態で供給される。右側のガイド部材２６に案内されて右側のスロット１２のモータ径方向の外端部（ヨーク部７側の端部）に挿入される。この第１層目の１番目の平角線１１は、巻き始め側の端部１１ａがインシュレータ５のスリットに係止されているので、モータ径方向の内側へ横ずれし難い。そして、平角線１１は、インシュレータ５のモータ軸方向の外側の壁部１３，１４の間を通った後、図６（ａ）に白抜き矢印で示すように、左側のガイド部材２６に案内されて左側のスロット１２のモータ径方向の外端部に挿入される。このとき、右側のガイド部材２６は、直前に案内した平角線１１から上記所定幅だけ離間するように、モータ径方向の内側へ（図６（ａ）の右側のガイド部材２６の位置へ）移動する。その後、平角線１１は、インシュレータ５のモータ軸方向の外側の壁部１３，１４の間を通った後、図６（ａ）に白抜き矢印で示すように、右側のガイド部材２６に案内されて右側のスロット１２の第１層目の２番目に挿入される。このとき、左側のガイド部材２６は、直前に案内した平角線１１から上記所定幅だけ離間するように、モータ径方向の内側へ移動する。このような動作を繰り返して、左右のガイド部材２６をモータ径方向の内側へ上記所定幅だけ交互に移動させながら、第１層目の２番目～７番目まで平角線１１を巻装する。本実施形態では、第１層目の１番目～７番目までの平角線１１は、ノズル２２を通常位置に保持した状態で供給される。すなわち、コイル６の第１層目の１番目～７番目は、平角線１１を巻き付ける際に平角線１１の幅方向Ｗを分割コア１０のモータ径方向（Ｙ方向）に沿わせた状態（図６（ａ）に二点鎖線で示す状態）で巻き付けられる通常巻付領域２９となっている（図６（ｂ）参照）。コイル６の第１層目の１番目～７番目の通常巻付領域２９では、平角線１１の断面における長辺が、ティース部８の側面８ａを被覆するインシュレータ５に面接触する。

第１層目の７番目の平角線１１を巻装した後、左右のガイド部材２６をモータ径方向の内側へ移動させると、左右のガイド部材２６が分割コア１０の鍔部９に干渉してしまう。このため、図６（ｂ）に示すように、第１層目の８番目の平角線１１を巻装する際には、左右のガイド部材２６を使用することなく、平角線１１をティース部８に巻装する。第１層目の８番目の平角線１１は、ノズル２２を傾斜位置に保持した状態で供給される。すなわち、図６（ｂ）に二点鎖線で示すように、コイル６の第１層目の８番目は、平角線１１を巻き付ける際に平角線１１の幅方向Ｗを分割コア１０のモータ径方向（Ｙ方向）に対して傾斜させた状態（以下、単に「平角線１１を傾斜させた状態」という。）で巻き付けられる傾斜巻付領域（一部の領域）３０となっている。このように、第１層目の傾斜巻付領域３０は、第１層目の８番目（モータ径方向の内端側）に設けられる。本実施形態では、第１層目の８番目の傾斜巻付領域３０は、平角線１１を巻き付ける際に、平角線１１のモータ径方向の外側が内側よりもティース部８側（モータ周方向の内側）に位置するように傾斜させた状態で巻き付けられる。本実施形態では、第１層目の８番目の傾斜巻付領域３０の平角線１１のモータ周方向の内側かつモータ径方向の外側（図６における下側）の角部は、ティース部８の側面８ａを被覆するインシュレータ５に接触する。また、第１層目の８番目の傾斜巻付領域３０の平角線１１のモータ周方向の内側かつモータ径方向の内側（図６における上側）の角部は、ティース部８の側面８ａを被覆するインシュレータ５から離間するとともに、鍔部９の外側面９ａを被覆するインシュレータ５に接触している。

なお、ティース部８に対して平角線１１を巻き付ける際に平角線１１を傾斜させた状態で巻き付けるとは、平角線１１を巻き付ける際の平角線１１の状態が、分割コア１０のモータ径方向に対して傾斜していることを意味する。すなわち、巻き付け後のコイル６の傾斜巻付領域３０の平角線１１の幅方向Ｗは、モータ径方向に対して傾斜していてもよいし、あるいはモータ径方向に沿っていてもよい。

図７に示すように、コイル６の第２層目の平角線１１は、左右のスロット１２のモータ径方向の内側から外側へ向かって巻装される。第２層目の平角線１１を巻装する際には、左右のガイド部材２６は使用しない。第２層目の１番目の平角線１１は、通常位置のノズル２２によって供給され、第１層目の８番目の平角線１１に重なるようにティース部８に巻装される（図７（ａ）参照）。その後、第２層目の２番目から８番目の平角線１１は、通常位置のノズル２２によって供給され、第１層目の７番目から１番目の平角線１１に重なるようにティース部８に巻装される（図７（ｂ）参照）。すなわち、図７（ａ）及び図７（ｂ）に二点鎖線で示すように、コイル６の第２層目の１番目～８番目は、巻装された平角線１１の幅方向Ｗが分割コア１０のモータ径方向（Ｙ方向）に沿っている通常巻付領域２９となっている。第２層目の平角線１１のモータ周方向の内側面は、第１層目の平角線１１のモータ周方向の外側面に面接触する。

図８に示すように、コイル６の第３層目の平角線１１は、左右のスロット１２のモータ径方向の外側から内側へ向かって巻装される。第３層目の平角線１１を巻装する際には、左右のガイド部材２６を左右のスロット１２に挿入する。そして、第１層目と同様に、左右のガイド部材２６をモータ径方向の内側へ上記所定幅だけ交互に移動させながら、第３層目の１番目～７番目まで平角線１１を巻装し、８番面は、左右のガイド部材２６を使用することなく平角線１１を巻装する。

第３層目の１番目の平角線１１は、ノズル２２を傾斜位置に保持した状態で供給される。すなわち、コイル６の第３層目の１番目は、平角線１１を巻き付ける際に平角線１１を傾斜させた状態（図８（ａ）に二点鎖線で示す状態）で巻き付けられる傾斜巻付領域３０となっている（図８（ｂ）参照）。第３層目の傾斜巻付領域３０は、第３層目の１番目（モータ径方向の外端側）に設けられる。本実施形態では、第３層目の１番目の傾斜巻付領域３０は、平角線１１を巻き付ける際に、平角線１１のモータ径方向の外側が内側よりもティース部８側（モータ周方向の内側）に位置するように傾斜させた状態で巻き付けられる。第３層目の１番目の傾斜巻付領域３０の平角線１１のモータ周方向の内側かつモータ径方向の外側（図８における下側）の角部は、第２層目の８番目の平角線１１のモータ周方向の外側面に接触する。また、第３層目の１番目の傾斜巻付領域３０の平角線１１のモータ周方向の外側かつモータ径方向の外側（図８における下側）の角部は、ヨーク部７の内側面７ｃを被覆するインシュレータ５に接触している。

第３層目の２番目から８番目までの平角線１１は、ノズル２２を通常位置に保持した状態で供給される。すなわち、図８（ｂ）に二点鎖線で示すように、コイル６の第３層目の２番目から８番目は、平角線１１を巻き付ける際に平角線１１の幅方向Ｗを分割コア１０のモータ径方向（Ｙ方向）に沿わせた状態で巻き付けられる通常巻付領域２９となっている（図８（ｂ）参照）。第３層目の２番目から８番目の通常巻付領域２９では、平角線１１のモータ周方向の内側面が、第２層目の平角線１１のモータ周方向の外側面に面接触する。

図９に示すように、コイル６の第４層目の平角線１１は、分割コア１０の鍔部９からモータ径方向の外側へ離間した位置（本実施形態では、モータ径方向において第３層目の６番目又は７番目と略同じ位置）からモータ径方向の外側へ向かって巻装される。第４層目では、１番目の平角線１１を巻装する際に左右のガイド部材２６を使用して平角線１１を所定の位置へ案内して巻装し、２番目から６番目の平角線１１を巻装する際には、左右のガイド部材２６を使用することなく平角線１１を巻装する。

第４層目の１番目の平角線１１は、ノズル２２を傾斜位置に保持した状態で供給される。すなわち、コイル６の第４層目の１番目は、平角線１１を巻き付ける際に平角線１１を傾斜させた状態（図９（ａ）に二点鎖線で示す状態）で巻き付けられる傾斜巻付領域３０（図９（ｂ）参照）となっている。本実施形態では、第４層目の１番目の傾斜巻付領域３０は、平角線１１を巻き付ける際に、平角線１１のモータ径方向の内側が外側よりもティース部８側（モータ周方向の内側）に位置するように傾斜させた状態で巻き付けられる。第４層目の１番目の傾斜巻付領域３０の平角線１１のモータ周方向の内側かつモータ径方向の内側（図９における上側）の角部は、第３層目の平角線１１のモータ周方向の外側面に接触する。

第４層目の２番目から５番目までの平角線１１は、ノズル２２を通常位置に保持した状態で供給される。すなわち、コイル６の第４層目の２番目から５番目は、平角線１１を巻き付ける際に平角線１１の幅方向Ｗを分割コア１０のモータ径方向（Ｙ方向）に沿わせた状態で巻き付けられる通常巻付領域２９（図９（ｂ）参照）となっている。第４層目の２番目から５番目の通常巻付領域２９では、平角線１１のモータ周方向の内側面が、第３層目の平角線１１のモータ周方向の外側面に面接触する。

第４層目の６番目の平角線１１は、ノズル２２を傾斜位置に保持した状態で供給される。すなわち、第４層目の６番目は、平角線１１を巻き付ける際に平角線１１を傾斜させた状態（図９（ｂ）に二点鎖線で示す状態）で巻き付けられる傾斜巻付領域３０となっている。第４層目の傾斜巻付領域３０は、第４層目の１番目（モータ径方向の内端側）と第４層目の６番目（モータ径方向の外端側）とに設けられる。本実施形態では、第４層目の６番目の傾斜巻付領域３０は、平角線１１を巻き付ける際に、平角線１１のモータ径方向の外側が内側よりもモータ周方向の内側に位置するように傾斜させた状態で巻き付けられる。第４層目の６番目の傾斜巻付領域３０の平角線１１のモータ周方向の内側面は、第３層目の平角線１１のモータ周方向の外側面に面接触する。

図１０に示すように、コイル６の第５層目の平角線１１は、左右のスロット１２のモータ径方向の外側から内側へ向かって巻装される。第５層目の平角線１１を巻装する際には、左右のガイド部材２６を左右のスロット１２に挿入する。そして、第１層目及び第３層目と同様に、左右のガイド部材２６をモータ径方向の内側へ上記所定幅だけ交互に移動させながら、第５層目の１番目～２番目までの平角線１１を巻装する（図１０（ａ）及び図１０（ｂ）参照）。第５層目の平角線１１は、ノズル２２を通常位置に保持した状態で供給される。すなわち、コイル６の第５層目の１番目及び２番目は、平角線１１を巻き付ける際に平角線１１の幅方向Ｗを分割コア１０のモータ径方向（Ｙ方向）に沿わせた状態（図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に二点鎖線で示す状態）で巻き付けられる通常巻付領域２９（図１０（ｂ）参照）となっている。第５層目の通常巻付領域２９では、平角線１１のモータ周方向の内側面が、第４層目の平角線１１のモータ周方向の外側面に面接触する。

上記のように構成された巻線構造及び巻線方法では、コイル６の一部の領域（傾斜巻付領域３０）の平角線１１を巻き付ける際に、平角線１１の幅方向Ｗをモータ径方向に対して傾斜させた状態で巻き付ける。例えば、図６（ｂ）に示すように、第１層目の８番目の傾斜巻付領域３０では、平角線１１を巻き付ける際に平角線１１を傾斜させている。８番目の平角線１１を巻き付ける際に、平角線１１の角部がティース部８側へ当接した状態でモータ周方向の内側への力（巻付け力）が平角線１１に作用すると、平角線１１にモータ径方向の外側（図６（ｂ）の下側）への力が発生する。このため、８番目の平角線１１から隣接する７番目の平角線１１に対して、モータ径方向の外側への力を作用させることができるので、第１層目の１番目から８番目の平角線１１を互いに密接させることができ、巻線定着力が向上し、巻線の安定性を向上させることができる。また、平角線１１間の隙間を抑えることができ、巻線の占積率を高めることができる。

また、第１層目の８番目の傾斜巻付領域３０では、平角線１１を巻き付ける際に平角線１１を傾斜させている。このように、コイル６の層の巻き終わり側の平角線１１を傾斜させているので、第１層目の７番目の平角線１１と分割コア１０の鍔部９との間のスペースが平角線１１の幅よりも狭い場合であっても、８番目の平角線１１のエッジ部（角部）と７番目の平角線１１との干渉を回避して、８番目の平角線１１をエッジ部から上記スペースに深く挿入することができる。このため、モータ周方向の外側への８番目の平角線１１の突出を抑えることができ、安定的に巻線を行うことができる。また、８番目の平角線１１のモータ周方向の内側の隙間を抑えることができ、巻線の占積率を高めることができる。

また、図８（ａ）に示すように、第３層目の１番目の傾斜巻付領域３０では、平角線１１を巻き付ける際に、平角線１１のモータ径方向の外側が内側よりもティース部８側に位置するように傾斜させた状態で巻き付けられる。１番目の平角線１１を巻き付ける際に、平角線１１の角部が第２層目側へ当接した状態でモータ周方向の内側への力が平角線１１に作用すると、平角線１１の当接した角部にモータ径方向の外側（図６の下側）への力が作用する。このように、コイル６のモータ径方向の外側から内側へ巻装される層の巻き始め側の平角線１１を傾斜させることによって、１番目の平角線１１に対してモータ径方向の外側への力を作用させることができるので、平角線１１のモータ径方向の内側への横ずれによる巻き崩れを抑えることができ、巻線の安定性を向上させることができる。

また、図９（ａ）に示すように、第４層目の１番目の傾斜巻付領域３０では、平角線１１を巻き付ける際に、平角線１１のモータ径方向の内側が外側よりもティース部８側に位置するように傾斜させた状態で巻き付けられる。１番目の平角線１１を巻き付ける際に、平角線１１の角部が第３層目側へ当接した状態でモータ周方向の内側への力が平角線１１に作用すると、平角線１１の当接した角部にモータ径方向の内側（図９の上側）への力が作用する。このように、コイル６のモータ径方向の内側から外側へ巻装される層の巻き始め側の平角線１１を傾斜させることによって、１番目の平角線１１に対してモータ径方向の内側への力を作用させることができるので、平角線１１のモータ径方向の外側への横ずれによる巻き崩れを抑えることができ、巻線の安定性を向上させることができる。

また、コイル６の傾斜巻付領域３０をコイル６の層のモータ径方向の端部（内端部又は外端部）に設ける。このように、コイル６の傾斜巻付領域３０を、横ずれによる巻き崩れが起こり易いコイル６のモータ径方向の端部に設けるので、横ずれによる巻き崩れを的確に抑えることができる。

また、上記のように構成された巻線装置２０では、コア支持部２５に支持される分割コア１０側へ平角線１１を供給するノズル２２は、平角線１１を線周方向に傾動可能である。このため、分割コア１０の横ずれによる巻き崩れが起こり易い箇所に平角線１１を巻装する際に、平角線１１を傾斜させることができるので、巻線の安定性を向上させることができる。また、平角線１１を挿入するスペースが狭い箇所に平角線１１を巻装する際に、平角線１１を傾斜させることができるので、隣接する平角線１１等への平角線１１のエッジ部の干渉を抑えることができ、モータ周方向の外側への平角線１１の突出を抑えて、安定的に巻線を行うことができる。

このように、本実施形態によれば、平角線１１をティース部８に巻き付ける際に平角線１１を傾斜させるという簡易な構成で、平角線１１を巻き付ける際の安定性を向上させることができる。

なお、本実施形態では、コイル６の傾斜巻付領域３０を、コイル６のモータ径方向の両端側に設けたが、これに限定されるものではなく、コイル６の傾斜巻付領域３０は、コイル６のモータ径方向の少なくとも一端側に設けていればよい。

また、本実施形態では、コイル６の傾斜巻付領域３０を、コイル６の複数層に設けたが、これに限定されるものではなく、コイル６の傾斜巻付領域３０は、コイル６の少なくとも１つの層に設けていればよい。

また、本実施形態では、本開示に係る平角線の巻線方法、巻線構造、及び巻線装置を、モータ１の平角線の巻線方法、巻線構造、及び巻線装置に適用したが、これに限定されるものではなく、他の回転電機の平角線の巻線方法、巻線構造、及び巻線装置に適用してもよい。例えば、オルタネータ（発電機）等の平角線の巻線方法、巻線構造、及び巻線装置に適用してもよい。

以上、本発明について、上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、当然に本発明を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。

１：モータ
４：ステータコア（鉄心）
６：コイル
７：ヨーク部
８：ティース部
９：鍔部
１０：分割コア（鉄心）
１１：平角線
１２：スロット
２０：巻線装置
２２：ノズル（巻線供給部）
２５：コア支持部（鉄心支持部）
３０：傾斜巻付領域（一部の領域）

Claims (5)

1. 径方向の外側のヨーク部から径方向の内側へ延びるティース部に対して平角線を巻装してコイルを形成する平角線の巻線方法であって、
   前記コイルの一部の領域に前記平角線を巻き付ける際に、前記平角線の幅方向を径方向に対して傾斜させた状態で巻き付ける
   ことを特徴とする平角線の巻線方法。
2. 前記コイルの前記一部の領域は、前記コイルの少なくとも１つの層の径方向の少なくとも一端側に設けられる領域である
   ことを特徴とする請求項１に記載の平角線の巻線方法。
3. 前記コイルの前記一部の領域は、前記コイルの径方向の一側から他側へ向かって巻装される層に設けられ、
   前記コイルの前記一部の領域に前記平角線を巻き付ける際に、前記平角線の前記一側が前記他側よりも前記ティース部側に位置するように前記平角線を傾斜させた状態で巻き付ける
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の平角線の巻線方法。
4. 径方向の外側に配置されてモータ周方向に延びるヨーク部と、前記ヨーク部のモータ周方向の中間部分から径方向の内側へ延びるティース部と、前記ティース部の径方向の内端部からモータ周方向の両側へ延びる鍔部とを有する鉄心と、
   前記鉄心の前記ヨーク部と前記ティース部と前記鍔部とによって区画されるスロットに配置され、前記ティース部に対して平角線を複数層巻装して形成されるコイルと、を備え、
   前記コイルの少なくとも１つの層の径方向の少なくとも一端側の前記平角線は、前記平角線の幅方向が径方向に対して傾斜している
   ことを特徴とする平角線の巻線構造。
5. 鉄心のティース部に平角線を巻装する巻線装置であって、
   前記鉄心を支持可能な鉄心支持部と、
   前記鉄心支持部に支持される前記鉄心側へ前記平角線を供給する巻線供給部と、を備え、
   前記巻線供給部は、前記平角線の周方向に前記平角線を傾動可能である
   ことを特徴とする巻線装置。

Images