JP4996712B2 - アキシャルギャップ型回転電機のステータコイル - Google Patents
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特許文献1で示すコイルリングの構成であると、導体断面積を広くとることができないため、大電流を流すことができない。また、周方向にのみコイルループを形成するように構成されているため、相数およびターン数の変更などの設計変更に対してプリントパターンをその都度変更しなければならない。
かかる構成により、アキシャルギャップ型回転電機のステータコイルは、ベース部材を積層することでターン数を増やすことができる。
アキシャルギャップ型回転電機のステータコイルは、第1コイルピースと第2コイルピースをベース部材に配設することで全体の構成を組み立てることができるので、組み付け作業性を向上することができる。
図3(a)、(b)に示すように、第1コイルピース3および第2コイルピース4は、一個のピースとしての構成であるため、例えば、プレス加工(ノッチングプレス、タレットパンチ、サーボプレス、チャージプレス、ファインブランキング等のプレス加工)により製造することができるため、ステータコイル1を製造するときに組み立てる最中において切断作業を必要としないため、コンタミネーションの原因がない。
接合ピン5は、第1コイルピース3の第1接合部3dおよび第2接合部3eと、第2コイルピース4の接合部4dとにおいて、表裏対向方向に位置するもの同士を接合するためのものである。この接合ピン5は、第1接合部3d,第2接合部3e,接合部4dのそれぞれの接合貫通孔3f,3g,4fに嵌合する円柱形状に形成されており、第1コイルピース3および第2コイルピース4と同質の素材で形成されている。
プレス部41は、一方側ガイドプレート46のピン嵌合用穴46aに挿入する筒形状のプレスハンマガイド42と、このプレスハンマガイド42の内壁面に沿って接合ピン5を押し込み設置するプレスハンマ43と、このプレスハンマ43を支持する支持バネ44と、プレスハンマ43を支持バネ44の弾性力に抗して押動させる押圧部45とを備えている。
次に、ガイドプレート48によりガイドされたベース部材2に対してプレス部41のプレスハンマガイド42を一方側ガイドプレート46のピン嵌合用穴46aに挿入する。プレスハンマガイド42が挿入されると、プレスハンマガイド42の肉厚部分が第1接合部3dの上面に当接した状態となり、かつ、プレスハンマ43の先端面が接合ピン5の一端面に当接した状態となる。
そして、各相の第1コイルピース3および第2コイルピース4における周方向において、同位相の中間部3a,4aでは電流は同じ方向(外周方向または内周方向)に流れて、電流による磁束の向きも一致し、磁界が相互に強めあうように合成される。
さらに、ベース部材2に形成された磁束伝達部材用貫通穴9に磁束伝達部材6を挿入していることで、ステータコイル1の剛性を向上させることができる。
そして、磁束伝達部材6を介して図示しないロータへ磁束を伝えるため、第1コイルピース3および第2コイルピース4(導体)に生じる渦電流損を著しく低減することができる。
また、図8(a)の構成における磁束伝達部材6の厚みが、コイルのターン数(T)に影響がなく(Hfntotal=Hp−Hcn−2・a)、図8(b)の構成では影響がある(Hfototal=Hp−T・(Hco/2+a))。
なお、図8(a)において、Hcnはコイルの幅、Vcnはコイルの高さ(厚み)、bは積層方向におけるコイルの絶縁部材の幅、aは絶縁部分ibの形成幅、Hfnは特定面内における磁束伝達部材の幅である。また、図8(b)において、Hcoはコイルの幅、Vcoはコイルの高さ(厚み)、bは積層方向におけるコイルの絶縁部材の幅、aは絶縁部分ibの形成幅、Hfoは特定面内における磁束伝達部材の一つの幅である。
なお、ステータコイル1において、第1コイルピース3および第2コイルピース4は、図9に示すような構成であっても構わない。図9(a)、(b)、(c)は、それぞれステータコイルに使用される第1コイルピースの他の構成を示す平面図および側面図である。なお、図3においてすでに説明した構成は同じ符号を付して説明を省略する。
また、図1から図6までを参照して説明したベース部材2の構成についても、例えば、図10に示すような構成であっても構わない。図10は、ベース部材の他の構成について一部を省略して断面にして模式的に示す斜視図である。なお、ベース部材22の両面において同じ構成には同じ符号を付している。また、第2コイルピース用の凹部については給電端子用凹部の構成がことなるのみでその他の構成については第1コイルピース用の凹部と同等であるため、ここでは説明を省略している。
さらに、図11に示すように、ベース部材における第2コイルピース4の配置としてもかまわない。図11はアキシャルギャップ型回転電機のステータコイルにおけるベース部材の他の構成について一部を省略して模式的に示す平面図である。ベース部材2Aは、給電端子接続部4eの配置を、内縁側ではなく、外縁側に配置するように構成している。したがって、ベース部材2Aでは、すでに説明したベース部材2の内縁側の第2接合凹部7eが外縁側として配置され、第1接合凹部7d、接合凹部8dが内縁側として配置される構成としている。
2 ベース部材
3 第1コイルピース
3a 中間部
3b 第1曲折部
3c 第2曲折部
3d 第1接合部
3e 第2接合部
3f 接合貫通孔
3g 接合貫通孔
4 第2コイルピース
4a 中間部
4b 第1曲折部
4c 第2曲折部
4d 接合部
4e 給電端子接続部
4f 接合貫通孔
4g 接合貫通孔
4h 直線部
5 接合ピン(層間接合部材)
6 磁束伝達部材
7 一面側第1凹部(凹部:一面側凹部)
7A 他面側第1凹部(凹部:他面側凹部)
7a 中央凹部
7b 第1曲折凹部
7c 第2曲折凹部
7d 第1接合凹部
7e 第2接合凹部
7f 貫通孔
8 一面側第2凹部(凹部:一面側凹部)
8A 他面側第2凹部(凹部:他面側凹部)
8a 中央凹部
8b 第1曲折凹部
8c 第2曲折凹部
8d 接合凹部
8e 給電端子用凹部
8f 貫通孔
9 磁束伝達部材用貫通穴
10 ガイド用位置決め穴
10A 位置決めピン
11 積層用ボルト穴
19 伝達部材用穴
33f 凹嵌合部(層間接続部)
33g 凹嵌合部(層間接続部)
33h 凸嵌合部(層間接続部)
33i 凸嵌合部(層間接続部)
40 接合装置
41 プレス部
42 プレスハンマガイド
43 プレスハンマ
44 支持バネ
45 押圧部
46 一方側ガイドプレート
46a ピン嵌合用穴
47 他方側ガイドプレート
48 ガイドプレート
50 端子部材
51 バスバー(給電端子)
52 バスバー(給電端子)
53 ターミナルブロック
54 ボルト
55 ターミナルカバー
B ボルト
N ナット
ib 絶縁部分
Claims (12)
- アキシャルギャップ型回転電機のステータコイルであって、
導電体からなる複数の第1コイルピースと、
導電体からなる複数の第2コイルピースと、
前記第1コイルピースおよび前記第2コイルピースを周方向に配列して係止する凹部を表裏に形成した円環状のベース部材と、を備え、
前記第1コイルピースは、長尺状の中間部と、前記中間部の一端および他端にそれぞれ周方向に所定角度を有するように曲折された第1曲折部および第2曲折部と、前記第1曲折部の先端に形成した第1接合部と、前記第2曲折部の先端に形成した第2接合部とを有し、
前記第2コイルピースは、長尺状の中間部と、前記中間部の一端および他端にそれぞれ周方向に所定角度を有するように曲折された第1曲折部および第2曲折部と、前記第1曲折部または前記第2曲折部の一方の先端に形成された給電端子接続部と、前記第1曲折部または前記第2曲折部の他方の先端に形成された接合部とを有し、
前記第1コイルピースおよび前記第2コイルピースが前記ベース部材の表裏に形成された凹部に配設されると共に、前記第1接合部、前記第2接合部および前記接合部のそれぞれが表裏で対向する前記第1接合部、前記第2接合部および前記接合部を接続して所定コイルループを形成し、
前記給電端子接続部は、前記ベース部材の表裏の一面において周方向に隣り合う当該給電端子接続部同士が接続され、前記ベース部材の表裏の他面において前記コイルループに給電を行う給電端子に接続されることを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機のステータコイル。 - 前記ベース部材は、前記第1コイルピースの第1接合部および第2接合部に対応する前記凹部の位置と、前記第2コイルピースの接合部に対応する前記凹部の位置に、それぞれ貫通孔を有し、
前記第1接合部、前記第2接合部および前記接合部は、前記第1接合部、前記第2接合部および前記接合部のそれぞれが前記貫通孔を介して対面して接続される層間接続部を有することを特徴とする請求項1に記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータコイル。 - 前記ベース部材は、前記第1コイルピースの第1接合部および第2接合部に対応する前記凹部の位置と、前記第2コイルピースの接合部に対応する前記凹部の位置に、それぞれ貫通孔を有し、
前記凹部に配設された前記第1コイルピースおよび前記第2コイルピースは、前記第1接合部、前記第2接合部および前記接合部がそれぞれ対面方向にある同士を、前記貫通孔を介して層間接続部材により接続された構成であることを特徴とする請求項1に記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータコイル。 - 前記ベース部材は、前記第1コイルピースの第1接合部および第2接合部に対応する前記凹部の位置と、前記第2コイルピースの接合部に対応する前記凹部の位置に、それぞれ貫通孔を有し、
前記凹部に配設された前記第1コイルピースおよび前記第2コイルピースは、前記第1接合部、前記第2接合部および前記接合部がそれぞれ対面方向にある同士を超音波接合させた構成であることを特徴とする請求項1に記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータコイル。 - 前記ベース部材は、前記第1コイルピースおよび前記第2コイルピースの前記中間部が、回転軸中心から径方向に放射状に配置されるように前記凹部が形成されると共に、周方向に所定の間隔を有するように形成され、かつ、前記第2コイルピースの給電端子接続部の係止する位置が、前記第1コイルピースの第1接合部または第2接合部の係止する位置より、円環状の前記ベース部材の内周側または外周側に向かって径方向に突出するように前記凹部が形成されたことを特徴とする請求項1に記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータコイル。
- 前記ベース部材は、周方向における前記凹部間に、強磁性体からなる磁束伝達部材を配設する磁束伝達部材用貫通穴を備えることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータコイル。
- 前記第1コイルピースおよび前記第2コイルピースは、プレス加工で打ち抜いて形成されて板厚より板幅が幅広に形成されたことを特徴とする請求項1に記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータコイル。
- 前記導電体は、銅、銅合金、アルミニウム、またはアルミニウム合金のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータコイル。
- 前記ベース部材は、その一面側に前記第1コイルピースおよび前記第2コイルピースを配設するための前記凹部としての一面側凹部を備えると共に、その他面側に前記第1コイルピースおよび前記第2コイルピースを配設するための前記凹部としての他面側凹部を備え、かつ、前記一面側凹部は、前記他面側凹部に対して、前記第1コイルピースおよび前記第2コイルピースの中間部が表裏対向方向で一致する位置に形成されたことを特徴とする請求項1に記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータコイル。
- 前記一面側凹部と前記他面側凹部とは、前記第1曲折部および第2曲折部を表裏対向方向において互いに反転した状態で配設できるように前記ベース部材に形成されたことを特徴とする請求項9に記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータコイル。
- 前記第1コイルピースおよび前記第2コイルピースが前記凹部に係止されたベース部材を複数枚積層して構成することを特徴とする請求項1に記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータコイル。
- 前記ベース部材を複数積層したときの前記給電端子接続部は、
前記コイルループに給電する給電端子に接続するものと、
積層される異なるベース部材の給電端子接続部に接続されるものと、
周方向に隣り合う給電端子接続部同士で接続されるものと、からなることを特徴とする請求項11に記載のアキシャルギャップ型回転電機のステータコイル。
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