JP5215943B2

JP5215943B2 - アキシャルギャップ型回転電機のステータコイル

Info

Publication number: JP5215943B2
Application number: JP2009135453A
Authority: JP
Inventors: 浩一奥; 勉吉野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-06-04
Filing date: 2009-06-04
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2029-06-04
Also published as: JP2010284001A

Description

本発明は、回転電機に使用されるステータコイルに係り、特にアキシャルギャップ型回転電機のステータコイルに関するものである。

従来、アキシャルギャップ型回転電動機の分野では、固定子（以下、「ステータ」という。）に配置されるコイル（以下、「ステータコイル」という。）について多数の構造が提案されている。例えば、特許文献１と特許文献２によれば、複数のコイルピースを接合してコイルループを形成するステータコイルが開示されている。

また、ステータコイルを構成する複数のコイルピースの接合に関し、特許文献１においては、ステータに配置される複数のコイルピースの端部同士をそれぞれ溶接することにより、コイルピース同士を接合することが開示されている。また、その溶接に関しても、コイルピースの端部同士を、ステータの外周縁側と内周縁側とのそれぞれにおいて溶接することが開示されている。

また、特許文献２には、コイルピースの端部同士を締め付ける締め付け治具を用い、当該締め付け治具により締め付けられ位置決めされたコイルピースの端部同士を溶接することにより、コイルピース同士を接合させることが開示されている。

特開２００６−２８８０７４号公報（段落００２４、００２５参照）特表２００６−５０２６８８号公報（段落００５１以下参照）

しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示されているように、コイルピースの端部同士を、ステータの内周縁側と外周縁側のそれぞれにおいて、一箇所ずつ溶接により順次接合することは、ステータコイルを製造する工程の増大を招くものであり、ひいては、コストを増大させるものであった。

また、全てのコイルピースの端部同士を同一の溶接条件で溶接することが容易でなく、複数のコイルピースの端部同士のすべての接合を溶接により行えば、溶接欠陥による接続不良が生じるおそれがある。

本発明は、前記した問題点に鑑み創案されたものであり、コイルピース同士の接続信頼性を確保しつつ、製作性に優れたアキシャルギャップ型回転電動機のステータコイルを提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載する発明は、ロータを回転させるアキシャルギャップ型回転電動機のステータに備え付けられるステータコイルであって、導電体であって、前記ステータに設けられるベース部材に一端側を係止される複数のコイルピースと、前記ベース部材に一端側を係止された複数のコイルピース同士の他端側を接続する複数の接続端子と、を備え、前記コイルピースは、前記コイルピースの一端側に位置して前記ベース部材に係止される被係止部と、前記被係止部の一側から前記コイルピースの他端側に延出する一対の延出部を、前記ロータの回転軸の周方向に開脚するように折り曲げられて形成された上層コイルピース部および下層コイルピース部とを有し、前記上層コイルピース部および下層コイルピース部は、前記被係止部の一側から曲折して延びる第１曲折部と、前記第１曲折部から所定の角度を有する長尺状の中間部と、前記中間部から所定の角度を有するように曲折して延びる第２曲折部とを有する所定の形状であって、前記複数のコイルピースは、前記ベース部材に係止されて、前記ロータの回転軸の周方向に配列され、前記ロータの回転軸の周方向に隣り合う二体の前記コイルピースは、一のコイルピースの前記上層コイルピース部の他端側と、他のコイルピースの前記下層コイルピース部の他端側とが、前記ロータの回転軸方向で重なっており、前記接続端子は、前記一のコイルピースの前記上層コイルピース部の他端側と他のコイルピースの前記下層コイルピース部の他端側とを、電気的に接続してコイルループを形成することを特徴とする。

請求項１に記載する発明によれば、一端側において、被係止部から延出する一対の延出部を折り曲げて形成される、上層コイルピース部と下層コイルピース部とを有するコイルピースを用いている。よって、一端側において、上層コイルピース部と下層コイルピース部とを溶接する必要はない。
また、ロータの回転軸の周方向に配列された一のコイルピースの上層コイルピース部と他のコイルピースの下層コイルピース部との他端側には、両者を接続する接続端子が設けられる。よって、他端側において、上層コイルピース部と下層コイルピース部とを溶接する必要はない。
以上より、本発明によれば、コイルピースをステータの内周縁側と外周縁側のそれぞれにおいて溶接する必要がないため、ステータコイルを製造する工程の増大を回避することができ、かつ、コストの増大も回避することができる。また、溶接接合による接続不良をも回避することができる。

また、請求項２に記載のアキシャルギャップ型回転電動機のステータコイルは、前記複数のコイルピースは、第１コイルピースと第２コイルピースとからなり、前記第１コイルピースは、前記上層コイルピース部および下層コイルピース部の他端側に、前記第２曲折部の端部から所定の角度を有するように曲折して延びる接合部を有し、前記第２コイルピースは、前記上層コイルピース部または下層コイルピース部のいずれか一方の他端側に、前記第２曲折部の端部から所定の角度を有して曲折して延びる接合部を有し、前記上層コイルピース部または下層コイルピース部のいずれか他方の他端側に、前記第２曲折部の端部から所定の角度を有して曲折して延びる給電端子接続部とを有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、複数のコイルピースの上層コイルピース部と下層コイルピース部との他端側には、第２曲折部の端部から所定の角度を有して曲折して延びる接合部を有している。ここで、所定の角度とは、複数のコイルピースが、ロータの回転軸の周方向に配列された場合、接合部がロータの回転軸の径方向を配向する角度である。すなわち、接合部がn/360°の角度毎に配されるように配列されている。
よって、上層コイルピース部の第２曲折部の端部から曲折して延びる接合部と、下層コイルピース部の第２曲折部の端部から曲折して延びる接合部とは、ロータの回転軸回りに対する径線上で平行となる。よって、上層コイルピース部の接合部と下層コイルピース部の接合部とを電気的に接続する接続端子を容易な構造とすることができる。
また、請求項２に記載の発明によれば、コイルループを形成するコイルピースとして、給電端子接続部を有する第２コイルピースを有するため、バスバーに接続する給電端子接続部をコイルピースに溶接して設ける必要がない。

また、請求項３に記載のアキシャルギャップ型回転電動機のステータコイルは、前記接続端子は、前記ロータの回転軸方向に延出して、一端面側で、前記一のコイルピースの前記上層コイルピース部の他端側と他のコイルピースの前記下層コイルピース部の他端側とに当接する導電性材料の接続部材と、前記接続部材の他端面側に介在する非導電性材料の絶縁部材と、を有することを特徴とする。

請求項３に記載する発明によれば、接続端子は、ロータの回転軸方向に延出してなる導電性材料の接続部材を有するため、ロータの回転軸方向で重なる一のコイルピースの上層コイルピース部の他端側と他のコイルピースの下層コイルピース部の他端側とを電気的に接続することができる。
また、コイルピースの前記下層コイルピース部の他端側に当接する接続部材の他端面側には、非導電性材料からなる絶縁部材が介在するため、隣り合う複数のコイルピースの他端側同士を離隔することができる。

また、請求項４に記載のアキシャルギャップ型回転電動機のステータコイルは、前記接続端子は、平面部を有する平面板状の導電性材料からなる接続部材を有し、前記平面部は、前記一のコイルピースの前記上層コイルピース部の他端側と他のコイルピースの前記下層コイルピース部の他端側とに当接して、前記上層コイルピース部の他端側と前記下層コイルピース部の他端側とを電気的に接続することを特徴とする。

請求項４に記載する発明によれば、接続端子は、平面である平面部により、上層コイルピース部の他端側と下層コイルピース部の他端側に当接するため、接続端子と上層コイルピース部の他端側と下層コイルピース部の他端側との接触不良が生じるおそれがない。

また、請求項５に記載のアキシャルギャップ型回転電動機のステータコイルは、前記接続端子は、溝部が形成された導電性材料からなる接続部材と、突出部を有する絶縁性材料からなる絶縁部材とからなり、前記接続部材は、前記溝部を、前記一のコイルピースの前記上層コイルピース部の他端側と他のコイルピースの前記下層コイルピース部の他端側とに嵌合して、前記一のコイルピースの前記上層コイルピース部の他端側と他のコイルピースの前記下層コイルピース部の他端側とを電気的に接続することを特徴とする。

請求項５に記載する発明によれば、接続端子は、接続部材の溝部に、上層コイルピース部の他端側と下層コイルピース部の他端側を嵌合させて、上層コイルピース部の他端側と下層コイルピース部の他端側を接続するため、上層コイルピース部の他端側と下層コイルピース部の他端側と、接続端子とが離隔して接触不良を生じるおそれがない。

また、請求項６に記載のアキシャルギャップ型回転電動機のステータコイルは、前記接続端子は、前記一のコイルピースの前記上層コイルピース部の他端側と他のコイルピースの前記下層コイルピース部の他端側とを接続した場合に、隣り合う接続端子を前記ロータの回転軸の周方向に押圧することを特徴とする。

請求項６に記載する発明によれば、接続端子同士が、ロータの回転軸の周方向に対する拡張力を有する。よって、上層コイルピース部の他端側と下層コイルピース部の他端側とを接続する接続部材との接触圧を高めることができ、接触面積の確保および接触抵抗を低減することができる。

以上、本発明によれば、コイルピース同士の接続信頼性を確保しつつ、製作性に優れたアキシャルギャップ型回転電動機のステータコイルを提供することができる。

実施形態におけるステータコイルを備えたアキシャルギャップ型回転電機のステータの全体を示す斜視図である。図１に示すアキシャルギャップ型回転電機のステータコイルをＢ―Ｂ線方向で切った場合における、アキシャルギャップ型回転電機のステータコイルの側面を示す断面図である。実施形態におけるステータコイルのうち、Ｕ相を構成するステータコイルを示す図であり、左半部は、順方向と逆方向の配列されたステータコイルを示す平面図であり、右上部は、順方向一周目に配列されたステータコイルを示す平面図であって、右下部は、順方向三周分配列されたステータコイルを示す平面図である。実施形態における第１コイルピースを示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は、折曲加工前の形状を示す斜視図である。実施形態における第２コイルピースを示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は、折曲加工前の形状を示す斜視図である。実施形態におけるＵ相を構成するステータコイルであって、順方向に配列されたステータコイル部分を示す斜視図である。実施形態におけるＵ相を構成するステータコイルであって、順方向の３周目に配列されたステータコイル部分と、逆方向の一周目に配列されたステータコイル部分を示す斜視図である。実施形態における接続端子の構造を示す状態拡大図である。実施形態における接続端子の使用状態示す要部平面図である。他の実施形態における接続端子を示す要部分解斜視図である。他の実施形態における接続端子を示す要部分解斜視図である。他の実施形態における第２コイルピースを示す斜視図である。

以下、本発明に係るアキシャルギャップ型回転電機のステータコイルを実施するための形態について、図面を参照して説明する。
図示しないアキシャルギャップ型回転電機とは、ロータおよびステータをロータの回転軸線（図１に示す一点鎖線Ａを示す）方向に相互に対向配置してケース内に収納した型式の回転電機であり、供給される電気エネルギーを機械エネルギーに変換して回転運動を行う装置である。

また、図１に示すアキシャルギャップ型回転電機のステータ１は、永久磁石を備えたロータを回転させるため、図示しないバスバー（給電端子）に接続して電気エネルギーが入力されて、ロータが回転駆動するための磁界を発生することを目的とする部材である。
なお、図示しないロータに設けられる永久磁石は、その一対の磁極がロータの回転軸の軸方向を向くように配置されており、かつ、隣り合う永久磁石が有する一対の磁極であるＮ極とＳ極とがロータの回転軸の周方向で互いに逆向きとなるように配設されている。（すなわち、平面視方向から見てＮ極とＳ極が周方向に交互に配列されている）。

実施形態におけるアキシャルギャップ型回転電機のステータ１は、図１及び図２に示すように、ステータコイル１０と、ステータコイル１０の内周側を支持するベース部材５０と、ステータコイル１０の外周側を支持するリング部材６０とを少なくとも有してなる。

図１に示すステータコイル１０は、図示しないバスバー（給電端子）から電気エネルギーが入力されて励磁する部材であって、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の三相からなっている。
以下において、ステータコイル１０を構成するＵ相、Ｖ相およびＷ相の三相のうち、Ｕ相を構成するステータコイル１０ａについて説明する。なお、他のＶ相およびＷ相については、Ｕ相と同じ構成であるため、説明を省略する。

ここで、Ｕ相を構成するステータコイル１０ａは、電気エネルギーが入力されて励磁するという目的のほかに、コイルピース同士の接続の信頼性が高く、かつ、製作性に優れるという本発明の目的を達するため、図２に示すように、ベース部材５０に係止されて、ロータの回転軸Ａの周りに環状的に配列される複数のコイルピース１１と、その複数のコイルピース１１同士の電気的に接続する接続端子４０とによって、一つのコイルループをなしている。
なお、複数のコイルピース１１により形成される、Ｕ相における一つのコイルループとは、図３に示すように、ステータコイル１０がロータの回転軸Ａ周りに対し、順方向に３周周回し（図３右下層参照）、折り返して、逆方向に３周周回（図３左半部参照）してなるコイルループをいう。

コイルピース１１は、図４（ａ）および図５（ａ）に示すように、コイルループを形成するための第１コイルピース１２と、コイルループの両端部（始端、終端）に配設され、異なる周回の始端と終端を接続する、または、外部給電端子と接続するための第２コイルピース１３との２種類の基本部材からなる。
なお、コイルピース１１を構成する第１コイルピース１２と第２コイルピース１３とは、供給される電気エネルギーを磁界エネルギーに変換するための部材であるため、導電性部材からなり、特に抵抗率の低い銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金からなることが好ましい。

第１コイルピース１２は、図４（ａ）に示すように、下層コイルピース部１４と、上層コイルピース部１５と、被係止部１６とを有している。
ここで、下層コイルピース部１４と上層コイルピース部１５と被係止部１６の各構成部は、図４（ｂ）に示すように、一方方向に延びる一対の延出部１７ａ、１７ａを有する略コの字状の導電性板部材１７を折り曲げて形成されてなる。一対の延出部１７ａ、１７ａは、図２に示すように、第１コイルピース１２がベース部材５０に係止された場合に、ロータの回転軸Ａの周方向に開脚するように折り曲げられている。なお、導電性板部材１７の一対の延出部１７ａ、１７ａの間には、一対の延出部１７ａ、１７ａ同士が当接しないための隙間部１７ｂが形成されている。

そして、下層コイルピース部１４および上層コイルピース部１５は、被係止部１６の一側から曲折して延びる第１曲折部１４ｂ、１５ｂと、その第１曲折部１４ｂ、１５ｂから所定の角度を有する長尺状の中間部１４ａ、１５ａと、中間部１４ａ、１５ａから所定の角度を有するように曲折して延びる第２曲折部１４ｃ、１５ｃと、その第２曲折部１４ｃ、１５ｃから所定角度曲折して延びる接合部１４ｄ、１５ｄと、を有する所定形状である。

なお、ここでいう所定形状とは、図３右上部に示すように、第１コイルピース１２と後記する第２コイルピース１３とを、ロータの回転軸Ａの周方向に一周するように配列した場合、ロータの回転軸Ａに対して、その周回した第１コイルピース１２の端部同士がなす角度がθ_１となる形状をいう。
また、このθ_１は、第１コイルピース１２を、ロータの回転軸Ａの周方向に周回するように配列した場合に、図３右下層に示すように、一周ごとに配列がずれる角度であり、適宜変更可能な角度である。すなわち、コイルループが少なくとも１回以上周回する場合は、ｎ週目始端とｎ週目終端とは位相がずれるように適宜調整することでｎ週目終端とｎ週目始端が干渉することなく、ｎ週目終端とｎ＋１週目始端とを接続することができる（ｎは自然数）。

ここで、図４（ａ）に示す、中間部１４ａ、１５ａと、第１曲折部１４ｂ、１５ｂおよび第２曲折部１４ｃ、１５ｃとが有する所定の角度とは、以下の二つを満たす角度をいう。
一つ目として、図２に示すように、第１コイルピース１２をベース部材５０に係止させて、ロータの回転軸Ａの周方向に配列した場合に、長尺状の中間部１４ａ、１５ａがロータの回転軸Ａ周りの径線上に位置する角度である。
これによって、中間部１４ａ、１５ａに電流が流れた場合に、ロータの回転軸Ａ周りの径線を軸として周回する磁界を発生することができる。
二つ目として、中間部１４ａ、１５ａがなす角度θ_２（図２参照）は、ロータの周方向に配設される永久磁石が占める位相角と一致する角度である。
これによって、複数の第１コイルピース１２をロータの回転軸Ａの周方向に配列した場合に、複数の第１コイルピース１２の中間部１４ａ、１５ａから生じるそれぞれの磁界が、ロータに配置されるそれぞれの永久磁石と対応することができる。

また、接合部１４ｄ、１５ｄは、図４（ａ）に示すように、第２曲折部１４ｃ、１５ｃから所定の角度を有するように曲折して延びる部材である。
ここでいう所定の角度とは、第１コイルピース１２をベース部材５０に係止させて、ロータの回転軸Ａの周方向に配列した場合、接合部１４ｄ、１５ｄがロータの回転軸Ａ周りの径線上に位置する角度である。
これによって、第１コイルピース１２をベース部材５０に係止させて、ロータの回転軸Ａの周方向に配列した場合に、第１コイルピース１２の接合部１４ｄ、１５ｄは、隣接する第１コイルピース１２の接合部１４ｄ、１５ｄと、ステータコイル１０の外周縁近傍で、接触するおそれがない。

被係止部１６は、図４（ａ）に示すように、下層コイルピース部１４と上層コイルピース部１５との一端側端部とに連続しており、下層コイルピース部１４と上層コイルピース部１５とを電気的に接続するための部分である。また、被係止部１６は、ロータの回転軸Ａの周りに配列される際、後記するベース部材５０に形成された係止部５１に係止可能な形状となっている。

一方で、第２コイルピース１３は、図５（ａ）に示すように、下層コイルピース部２０と、上層コイルピース部２１と、被係止部２２とを有している。
ここで、下層コイルピース部２０と上層コイルピース部２１と被係止部２２の各構成部は、図５（ｂ）に示すように、一方方向に延びる一対の延出部１８ａ、１８ａを有する略コの字状の導電性板部材１８を折り曲げて形成されてなる。一対の延出部１８ａ、１８ａは、第２コイルピース１３がベース部材５０に係止された場合に、ロータの回転軸Ａの周方向に開脚するように折り曲げられている。
また、一対の延出部１８ａ、１８ａの一方は、図５（ｂ）に示すように、一対の延出部１８ａ、１８ａの他方よりも短手方向に延出しており、その短手方向端部側に丸穴１８ｃが形成されている。なお、導電性板部材１８の一対の延出部１８ａ、１８ａの間には、一対の延出部１８ａ、１８ａ同士が当接しないための隙間部１８ｂが形成されている。

そして、第２コイルピース１３の下層コイルピース部２０および上層コイルピース部２１は、被係止部２２の一側から曲折して延びる第１曲折部２０ｂ、２１ｂと、その第１曲折部２０ｂ、２１ｂから所定の角度を有する長尺状の中間部２０ａ、２１ａと、中間部２０ａ、２１ａから所定の角度を有するように曲折して延びる第２曲折部２０ｃ、２１ｃとを有している。さらに、下層コイルピース部２０の方には、第２曲折部２０ｃから所定角度曲折して延びる給電端子接続部２０ｅを、上層コイルピース部２１の方には、第２曲折部２１ｃから所定角度曲折して延びる接合部２１ｄを有する所定形状からなる。

なお、ここでいう所定形状とは、図３右上部に示すように、第１コイルピース１２と第２コイルピース１３とを、ロータの回転軸Ａの周方向に一周するように配列した場合、ロータの回転軸Ａに対して、その周回した第１コイルピース１２と第２コイルピース１３の端部同士がなす角度がθ_１となる形状をいう。
また、このθ_１は、第１コイルピース１２と第２コイルピース１３を、ロータの回転軸Ａの周方向に周回するように配列した場合に、図３右下部に示すように、一周ごとに配列がずれる角度であり、適宜変更可能な角度である。

ここで、第２コイルピース１３の中間部２０ａ、２１ａと、第１曲折部２０ｂ、２１ｂおよび第２曲折部２０ｃ、２１ｃとが有する所定の角度とは、以下の二つを満たす角度をいう。
一つ目として、第２コイルピース１３をベース部材５０に係止させ、ロータの回転軸Ａの周方向に配列した場合に、長尺状の中間部２０ａ、２１ａがロータの回転軸周りの径線上に位置する角度である。
これによって、中間部２０ａ、２１ａに電流が流れた場合に、ロータの回転軸Ａ周りの径線を軸として周回する磁界を発生させることができる。
二つ目として、中間部２０ａ、２１ａがなす角度θ（図２参照）は、ロータの周方向に配設される永久磁石が占める位相角と一致するような角度である。
これによって、それぞれの中間部２０ａ、２１ａから生じる磁界と、ロータの配置されたそれぞれの永久磁石とが対応することができる。

また、接合部２１ｄは、ステータ外周縁側で接続端子４０に接合する部であって、給電端子接続部２０ｅは、図示しないバスバー（給電端子）に接続するための部材である。

つぎに第１コイルピース１２と第２コイルピース１３の配列について、ロータの回転軸Ａの周方向に対して順方向に向かって行われる配列（以下、「順方向配列」という。）と、逆方向に向かって行われる配列（以下、「逆方向配列」という。）に分けて、図３、図６および図７を参照して説明する。

順方向配列は、図３右上部に示すように、一周目の始端として、第２コイルピース１３が配列されており、その始端の第２コイルピース１３の順方向側には、第１コイルピース１２が順次配列されている。
また、図３右下部に示すように、順次配列される第１コイルピース１２は、順方向側に向かって、３周するように配列されており、その３周目の終端として、第２コイルピース１３が配列されている（図６参照）。

ここで、順方向側に配列される第１コイルピース１２と第２コイルピース１３は、図６に示すように、上層コイルピース部１５の接合部１５ｄと、下層コイルピース部１４の接合部１４ｄとが、ロータの回転軸Ａ方向に重なるように配列されている。

また、第１コイルピース１２と第２コイルピース１３は所定形状であるため、図３右上部および図６に示すように、順方向１周目終端の第１コイルピース１２の接合部１５ｄと、順方向１周目始端の第２コイルピース１３の給電端子接続部２０ｅとは、θ_１分だけずれて配列されている。
つまり、図３右下部と図６に示すように、順方向２周目に配列される第１コイルピース１２は、順方向１周目に配列された第１コイルピース１２および第２コイルピース１３と、θ_１分ずれて配列されている。
また同様に、順方向３周目に配列される第１コイルピース１２および第２コイルピース１３も、順方向２周目に配列される第１コイルピース１２とθ_１分ずれて、配列されている。

以上、前記した順方向配列によれば、図３右下部および図６に示すように、第１コイルピース１２の中間部１４ａ、１５ａがθ_１間隔で三列に配列した、コイルループが形成されている。また、１周目の始端である第２コイルピース１３の給電端子接続部２０ｅから電流Ｃを流せば、１周目から３周目まで構成する第１コイルピース１２と第２コイルピース１３の中間部１４ａ、１５ａ、２１ａに流れる電流の向きは、全て順方向に流れる方向である。

つぎに、逆方向配列について説明する。
まず、図７に示すように、逆方向配列１周目の始端として、給電端子接続部２０ｅを有する第２コイルピース１３が配列されている。また、その逆方向配列の始端の第２コイルピース１３の逆方向側には、第１コイルピース１２が順次配列されている。
また、図３左部に示すように、順次配列される第１コイルピース１２は、逆方向側に向かって、３周するように配列されており、その３周目の終端として、第２コイルピース１３が配列されている（図７参照）

また、逆方向配列においても、順方向配列と同様に、逆方向側に配列される第１コイルピース１２と第２コイルピース１３は、図７に示すように、上層コイルピース部１５の接合部１５ｄと、下層コイルピース部１４の接合部１４ｄとが、ロータの回転軸Ａ方向に重なるように配列されている。

よって、逆方向配列の第２周目の第１コイルピース１２と第２コイルピース１３は、逆方向配列の第１周目の第１コイルピース１２に対して、θ_１分ずれて配列されている。また、逆方向３周目に配列される第１コイルピース１２および第２コイルピース１３も、逆方向２周目に配列される第１コイルピース１２とθ_１分ずれて、配列されている。

また、図７に示すように、逆方向配列１周目の始端の第２コイルピース１３は、順方向配列３周目の終端の第２コイルピース１３に対して、逆方向配列１周目の始端の第２コイルピース１３の中間部２１ａが、順方向配列３周目の終端の第２コイルピース１３の中間部２０ａと重なるように配列されている。
ここで、逆方向配列１周目の始端の第２コイルピース１３の中間部２１ａを、順方向配列３周目の終端の第２コイルピース１３の中間部２０ａと隙間を介して重なるように配列することによって、図７に示すように、逆方向配列１周目の始端の第２コイルピース１３の逆方向側に配列される第１コイルピース１２の中間部１４ａ、１５ａは、順方向配列３周目の終端の第２コイルピース１３の逆方向側に配列される第１コイルピース１２の中間部１４ａ、１５ａとロータの回転軸方向で重なり合う。
つまり、図７に示すように、逆方向配列１周目を構成する第１コイルピース１２と第２コイルピース１３の中間部１４ａ、１５ａ、２１ａは、順方向配列３周目を構成する第１コイルピース１２と第２コイルピース１３の中間部１４ａ、１５ａ、２１ａとは、ロータの回転軸Ａ方向で重なり合うこととなる。

そして、図３左部に示すように、逆方向配列２周目に配列された第１コイルピース１２の中間部１４ａ、１５ａは、順方向配列２周目に配列された第１コイルピース１２の中間部１４ａ、１５ａと重なり合うこととなる。
また、同様に、逆方向配列３周目に配列された第１コイルピース１２と第２コイルピース１３の中間部１４ａ、１５ａ、２１ａは、順方向配列の１周目に配列された第１コイルピース１２と第２コイルピース１３の中間部１４ａ、１５ａ、２１ａは重なり合うこととなる。

また、逆方向配列の始端の第２コイルピース１３は、図７に示すように、逆方向に配列された１周目の始端である第２コイルピース１３の給電端子接続部２０ｅと、順方向に配列された３周目の終端である第２コイルピース１３の給電端子接続部２０ｅとは、図示しない短絡部材により短絡されている。

以上、逆方向配列によれば、逆方向に配列された第１コイルピース１２の中間部１４ａ、１５ａが、順方向の場合と同様に、θ_１間隔で周方向に三列配列しており、１周目の始端である第２コイルピース１３の給電端子接続部２０ｅから電流を流せば、１周目から３周目まで構成する第１コイルピース１２と第２コイルピース１３の中間部１４ａ、１５ａ、２１ａに流れる電流の向きは、全て逆方向に流れる方向となる。

そして、図７に示すように、順方向の配列３周目始端を構成する第１コイルピース１２の下層コイルピース部１４に電流Ｄが流れてきた場合に、順方向に配列された第１コイルピース１２の中間部１４ａ、１５ａと、これに対向する逆方向に配列された第１コイルピース１２の中間部１４ａ、１５ａとは、ロータの回転軸Ａ周回りの経線方向において、同方向に電流が流れることとなる

つまり、前記する順方向配列と逆方向配列によれば、Ｕ相を構成する第１コイルピース１２と第２コイルピース１３の中間部１４ａ、１５ａ、２１ａには、上層と下層で常に同方向の電流が流れることとなる。

つぎに、順方向および逆方向に向かって配列されたコイルピース１１である第１コイルピース１２と第２コイルピース１３の他端側端部を接続する接続端子４０について説明する。
接続端子４０は、図８に示すように、導電性材料からなる接続部材４１と、絶縁性材料からなる絶縁性部材４２とからなる。

接続部材４１は、図８に示すように、導電性材料からなる板状部材からなり、接合部１４ｄ、１５ｄ、２１ｄを接続するための部材である。また、接続部材４１は、接合部１４ｄ、１５ｄ、２１ｄとの接触箇所は平面となっている。このように平面であれば、接続部材４１が接合部１４ｄ、１５ｄ、２１ｄに接触する面積が大きく、接触不良が生じるおそれを回避することができるからである。
なお、接続部材４１における導電性材料は、抵抗率の低い銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金からなることが好ましく、接触するコイルピース１１に用いられる導電材料と同一の材料であることがより好ましい。

絶縁性部材４２は、接合部１４ｄ、１５ｄ、２１ｄを電気的に接続する接続部材４１が、ロータの回転軸Ａの周方向に隣り合う接続部材４１と接触することを回避するための部材である。
また、絶縁性部材４２は、図８に示すように、第１コイルピース１２又は第２コイルピース１３との間に向かって挿入する先端側がテーパ状になっている。これによれば、ロータの回転軸Ａ方向に配列される第１コイルピース１２又は第２コイルピース１３と間に接続端子４０を挿入することが容易となる。

そして、接続端子４０は、図９に示すように、接続部材４１が第１コイルピース１２および第２コイルピース１３の接合部１４ｄ、１５ｄ、２１ｄと接触するように、ロータの回転軸Ａの径方向を向いて重なるように配列される第１コイルピース１２および第２コイルピース１３のとの間に挿入されて設けられる。これによって、第１コイルピース１２および第２コイルピース１３は、接続端子４０の接続部材４１を介して電気的に接続される。

ここで、接続端子４０は、図９に示すように、第１コイルピース１２又は第２コイルピース１３との間に挿入した場合に、絶縁性部材４２がロータの回転軸Ａの周方向に隣り合う第１コイルピース１２または第２コイルピース１３を、ロータの回転軸Ａの周方向に押圧できる幅を有している。これによれば、第１コイルピース１２等は、接続端子４０によってロータの回転軸Ａの周方向に押圧されるため、接合部１４ｄ、１５ｄ、２１ｄと接続部材４１とが接触する接触圧を確保することができるからである。

つぎに、図１に示すベース部材５０とリング部材６０について、説明する。
ベース部材５０とリング部材６０とは、前記したステータコイル１０の中心がロータの回転軸Ａ上に位置するように支持するための部材であり、ベース部材５０は、ステータコイル１０の内周側を、リング部材６０はステータコイル１０の外周側を支持する部材である。

ベース部材５０は、図１、２に示すように、ロータの回転軸上に中心とした円筒部材であり、その円筒部材の外周面には、係止部５１が形成されている。
この係止部５１は、第１コイルピース１２の被係止部１６および第２コイルピース１３の被係止部２２の幅と同じ幅を有しており、この係止部５１に第１コイルピース１２の被係止部１６および第２コイルピース１３の被係止部２２が挿入されて、ベース部材５０は第１コイルピース１２と第２コイルピース１３とを支持することができる。
なお、ベース部材５０は、係止する第１コイルピース１２、第２コイルピース１３同士を電気的に接続することを回避するため、ポリフェニレンスルファイド（Polyphenylenesulfide）、ガラス繊維強化プラスチック（Glass Fiber Reinforce Plastics）等の絶縁材料により形成されている。

また、リング部材６０は、図２に示すように、ステータコイル１０の外径と略同等な内径を有する円筒部材であり、ステータコイル１０の外周側に嵌め合わせて、ステータコイル１０を外周側から支持することが可能となる。
なお、リング部材６０は、ステータコイル１０を保持する観点から剛性が高いほうが好ましく、ステンレス鋼、アルミ系合金から形成されることが好ましい。

つぎに実施形態におけるステータ１を備えたアキシャルギャップ型回転電機の使用方法について、簡単に説明する。
まず、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれを構成するステータコイル１０の順方向における給電端子接続部２０ｅに図示しないバスバーを介して、図示しない制御部を有するインバータに接続する。一方で、図示しないインバータに接続した他端側であるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれを構成するステータコイル１０の逆方向における給電端子接続部２０ｅは、接地接続する。
そして、図示しないロータを回転駆動させる場合、制御部がロータに備え付けられた永久磁石に対応するＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかに交流信号を送信するように、図示しないインバータの制御を行う。
ここで、ロータに備え付けられた永久磁石に対応する相が、Ｕ相の場合、インバータはＵ相を構成するステータコイル１０ａの交流信号を送る。
そして、Ｕ層を構成するＵ相を構成するステータコイル１０ａは、送られた交流信号に対応して励磁し、中間部１４ａ、１５ａ、２１ａを回転軸として周回する磁界を生じる。
また、中間部１４ａ、１５ａ、２１ａから生じた磁界により、ロータの回転軸Ａの周方向を向いて備え付けられた永久磁石が反発力を受け、ロータは回転する。
また、つぎに、制御部は、ロータに備え付けられた永久磁石にＶ相に対して、交流信号を送信するようインバータを制御する。そして、Ｖ相を構成するステータコイルが励磁して磁力を発生し、ロータは駆動力を与えられて駆動することとなる。
このようにＵ相、Ｖ相、Ｗ相を順次励磁させることにより、ロータは回転し続けることが可能となる。

以上、本実施形態におけるステータ１について説明したが、本発明によれば、ステータコイル１０の内周縁側の接続に関し、被係止部１６、２２を有する。また、ステータコイル１０の外周縁側の接続に関して、接続端子４０により接続されている。よって、その複数のコイルピース１１の端部同士を溶接により、接合する必要はない。

その他、本発明は上記した実施形態に限定されるものでない。例えば、前記した実施形態で示した接続端子４０に代えて、図１０および図１１に示す接続端子１４０Ａ、１４０Ｂであってもよい。

接続端子１４０Ａは、図１０に示すように、溝部１４１ａが形成された導電性部材１４１と、突出部１４２ａが形成された絶縁性部材１４２とからなる。
導電性部材１４１に形成された溝部１４１ａは、下層コイルピース部１４と上層コイルピース部１５の接合部１４ｄ、１５ｄが嵌合可能な程度の幅の溝幅であって、下層コイルピース部１４と上層コイルピース部１５の接合部１４ｄ、１５ｄを嵌合させて、下層コイルピース部１４と上層コイルピース部１５とを接続する。これによれば、溝部１４１ａが下層コイルピース部１４と上層コイルピース部１５を両面から挟持しているため、下層コイルピース部１４と上層コイルピース部１５が離隔することによる接触不良を回避することができる。

また、絶縁性部材１４２に形成された突出部１４２ａは、下層コイルピース部１４と上層コイルピース部１５の接合部１４ｄ、１５ｄを接続する導電性部材１４１と、隣り合う導電性部材１４１との間に挿入された場合に、導電性部材１４１とそれに隣り合う導電性部材１４１をロータの回転軸Ａの周方向に押圧できる程度の幅を有している。
これによって、下層コイルピース部１４と上層コイルピース部１５の接合部１４ｄ、１５ｄと導電性部材１４１の接触圧を高めることができ、接触面積の確保および接触抵抗を低減することができる。

また、接続端子１４０Ｂは、図１１に示すように、接続端子１４０Ａの構成である絶縁性部材１４２に代えて、絶縁性部材１４３を有する点が接続端子１４０Ａと相違する。
絶縁性部材１４３は、下層コイルピース部１４と上層コイルピース部１５を接続する導電性部材１４１と、隣り合う導電性部材１４１との間に挿入された場合に、導電性部材１４１とそれに隣り合う導電性部材１４１をロータの回転軸Ａの周方向に押圧できる程度の幅を有している。
なお、接続端子１４０Ｂを用いる場合において、導電性部材１４１がリング部材６０と当接するおそれがあるため、このような場合においては、導電性部材１４１の外周面側に絶縁被服処理を行う。

その他、第１コイルピース１２と第２コイルピース１３における非接続部分の中間部１４ａ、１５ａ、２０ａ、２１ａと、第１曲折部１４ｂ、１５ｂ、２０ｂ、２１ｂと、第２曲折部１４ｃ、１５ｃ、２０ｃ、２１ｃとを絶縁被服処理若しくは絶縁チューブによる被服を行ってもよい。これによれば、ベース部材５０に係止される第１コイルピース１２と第２コイルピース１３とが衝撃等により摺動し当接しても、電気的に接続することを回避することができる。

また、実施形態におけるリング部材６０は、ステータコイル１０の外周面側を覆うような形状であったが、他の形状のリング部材を用いる場合には、上記説明した第２コイルピース１３に代えて、図１２に示す第２コイルピース１１３であってもよい。
この第２コイルピース１１３によれば、第２コイルピース１１３の給電端子接続部１２０ｅがステータ１のロータの回転軸Ａ方向でなく、ステータ１の外周側に突出する。
よって、給電端子接続部１２０ｅは、ステータコイル１０と、これに対向配置される図示しないロータとの間に介在しないため、給電端子接続部１２０ｅに流れることによって、ステータコイル１０から生じる磁場を乱すおそれを軽減することができる。

１ステータ
１０ステータコイル
１０ａＵ相を構成するステータコイル
１１コイルピース
１２第１コイルピース
１３第２コイルピース
１４、２０下層コイルピース部
１４ａ、１５ａ、２０ａ、２１ａ中間部
１４ｂ、１５ｂ、２０ｂ、２１ｂ第１曲折部
１４ｃ、１５ｃ、２０ｃ、２１ｃ第２曲折部
１４ｄ、１５ｄ、２１ｄ接合部
１５、２１上層コイルピース部
１６、２２被係止部
１７、１８導電性板部材
１７ａ、１８ａ延出部
１７ｂ、１８ｂ隙間部
１８ｃ丸穴
２０ｅ給電端子接続部
４０、１４０Ａ、１４０Ｂ接続端子
４１接続部材
４２絶縁性部材
５０ベース部材
５１係止部
６０リング部材
１４１導電性部材
１４１ａ溝部
１４２、１４３絶縁性部材
１４２ａ突出部

Claims

ロータを回転させるアキシャルギャップ型回転電動機のステータに備え付けられるステータコイルであって、
導電体であって、前記ステータに設けられるベース部材に一端側を係止される複数のコイルピースと、
前記ベース部材に一端側を係止された複数のコイルピース同士の他端側を接続する複数の接続端子と、を備え、
前記コイルピースは、前記コイルピースの一端側に位置して前記ベース部材に係止される被係止部と、前記被係止部の一側から前記コイルピースの他端側に延出する一対の延出部を、前記ロータの回転軸の周方向に開脚するように折り曲げられて形成された上層コイルピース部および下層コイルピース部とを有し、
前記上層コイルピース部および下層コイルピース部は、前記被係止部の一側から曲折して延びる第１曲折部と、前記第１曲折部から所定の角度を有する長尺状の中間部と、前記中間部から所定の角度を有するように曲折して延びる第２曲折部とを有する所定の形状であって、
前記複数のコイルピースは、前記ベース部材に係止されて、前記ロータの回転軸の周方向に配列され、
前記ロータの回転軸の周方向に隣り合う二体の前記コイルピースは、一のコイルピースの前記上層コイルピース部の他端側と、他のコイルピースの前記下層コイルピース部の他端側とが、前記ロータの回転軸方向で重なっており、
前記接続端子は、前記一のコイルピースの前記上層コイルピース部の他端側と他のコイルピースの前記下層コイルピース部の他端側とを、電気的に接続してコイルループを形成することを特徴とするステータコイル。
前記複数のコイルピースは、第１コイルピースと第２コイルピースとからなり、
前記第１コイルピースは、前記上層コイルピース部および下層コイルピース部の他端側に、前記第２曲折部の端部から所定の角度を有するように曲折して延びる接合部を有し、
前記第２コイルピースは、前記上層コイルピース部または下層コイルピース部のいずれか一方の他端側に、前記第２曲折部の端部から所定の角度を有して曲折して延びる接合部を有し、前記上層コイルピース部または下層コイルピース部のいずれか他方の他端側に、前記第２曲折部の端部から所定の角度を有して曲折して延びる給電端子接続部とを有することを特徴とする請求項１に記載のステータコイル。
前記接続端子は、
前記ロータの回転軸方向に延出して、一端面側で、前記一のコイルピースの前記上層コイルピース部の他端側と他のコイルピースの前記下層コイルピース部の他端側とに当接する導電性材料の接続部材と、
前記接続部材の他端面側に介在する非導電性材料の絶縁部材と、を有することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のステータコイル。
前記接続端子は、平面部を有する平面板状の導電性材料からなる接続部材を有し、
前記平面部は、前記一のコイルピースの前記上層コイルピース部の他端側と他のコイルピースの前記下層コイルピース部の他端側とに当接して、前記上層コイルピース部の他端側と前記下層コイルピース部の他端側とを電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載のステータコイル。
前記接続端子は、溝部が形成された導電性材料からなる接続部材と、突出部を有する絶縁性材料からなる絶縁部材とからなり、
前記接続部材は、前記溝部を、前記一のコイルピースの前記上層コイルピース部の他端側と他のコイルピースの前記下層コイルピース部の他端側とに嵌合して、前記一のコイルピースの前記上層コイルピース部の他端側と他のコイルピースの前記下層コイルピース部の他端側とを電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載のステータコイル。
前記接続端子は、前記一のコイルピースの前記上層コイルピース部の他端側と他のコイルピースの前記下層コイルピース部の他端側とを接続した場合に、隣り合う接続端子を前記ロータの回転軸の周方向に押圧することを特徴とする請求項４または請求項５に記載のステータコイル。