JP5344754B2

JP5344754B2 - アキシャルギャップ型モータのステータの巻線の捲回方法

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Publication number: JP5344754B2
Application number: JP2009157950A
Authority: JP
Inventors: 真次根本; 茂田嶋
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-07-02
Filing date: 2009-07-02
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2029-07-02
Also published as: JP2011015546A

Description

本発明は、アキシャルギャップ型モータのステータの巻線の捲回方法に関する。

例えば、アキシャルギャップ型モータのステータには、ステータコア（固定子鉄心）の各スロットにコイル導体を重ね巻きした複数相のコイルがそれぞれ挿入される。各コイルは、図１１及び図１２に示すように、多数本（図では、４８本のパラ本数）の線材Ｗが束で所定ターン数（図では、６ターン）捲回されてスロット２４内に挿入される。

また、固定子鉄心の各ティースに集中巻きされる電機子巻線を、捲回数の異なる少なくとも２つのコイルに分け、これら２つのコイルを同じティース毎に並列に接続した状態でY結線することで、コイル間の誘導起電力の差が小さくなり、軸心がずれていても特性の低下を少なくすることが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００７−３１２５１３号公報

ところで、図１１及び図１２に示したように、多数本の線材Ｗを所定ターン数捲回した場合、束線のうち一本の線材は、各ターンにおいて同じ位置に配置されやすく、スロット内の底面寄り、或いは開口寄りの位置に配置される。スロット内では底面と開口で鎖交磁束に差が生じるため、各線材Ｗのインダクタンスに差が発生し、モータ効率に影響を及ぼす可能性があった。

また、特許文献１では、コイルを分割してティースに捲回することが記載されているが、この場合にもスロット内を通過する位置によってコイルにインダクタンスの差が発生し、モータ効率に影響を及ぼす可能性があった。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、線材間でのインダクタンスの差を抑制して、モータ効率の良いアキシャルギャップ型モータのステータの巻線の捲回方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、
ステータコアのスロットに、所定のパラ本数の線材を捲回して複数の単極コイルを有する巻線を形成するアキシャルギャップ型モータのステータの巻線の捲回方法であって、
巻枠に形成されたスロットに前記所定のパラ本数の線材からなる束線を所定ターン数ずつ捲回して積層しながら、略半円状の第１の単極コイル群と略半円状の第２の単極コイル群からなる前記複数の単極コイルを略Ｓ字状に形成する工程と、
前記複数の単極コイルが略円形状となるように、前記第１の単極コイル群と前記第２の単極コイル群との連結部分を折り曲げる工程と、
を備え、
前記複数の単極コイルが前記ステータコアのスロットに配置された時、前記第１の単極コイル群の単極コイルの束線と前記第２の単極コイル群の単極コイルの束線が前記ステータコアのスロット内で転位していることを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、
ステータコア（例えば、後述の実施形態におけるステータコア２３）のスロット（例えば、後述の実施形態におけるスロット２４）に、所定のパラ本数の線材を捲回して複数の単極コイル（例えば、後述の実施形態における単極コイル２９）を有する巻線（例えば、後述の実施形態におけるＵ相コイル２５）を形成するアキシャルギャップ型モータ（例えば、後述の実施形態におけるアキシャルギャップ型モータ１０）のステータ（例えば、後述の実施形態におけるステータ２０）の巻線の捲回方法であって、
前記所定のパラ本数の線材のうち、複数の巻線要素（例えば、後述の実施形態における巻線要素ｗ１〜ｗ６）に分割された幾つかのパラ本数の線材をノズル（例えば、後述の実施形態におけるノズル５０）に配置する工程と、
前記ノズルを巻枠（例えば、後述の実施形態における巻枠５１，５２）に対して移動させることで、該各巻線要素の線材を前記巻枠のスロット（例えば、後述の実施形態におけるスロット５３，５４）内で、各ターンの前記巻線要素が該スロットの底面（例えば、後述の実施形態における底面５３ｃ，５４ｃ）と略平行となるように所定ターン数ずつ捲回して、前記スロット内を略Ｓ字状に配索すると共に、前記複数の巻線要素に対して繰り返すことで、前記複数の巻線要素の線材を、該スロットの底面と略平行にそれぞれ積層して、略半円状の第１の単極コイル群（例えば、後述の実施形態における第１の単極コイル群Ａ）と略半円状の第２の単極コイル群（例えば、後述の実施形態における第２の単極コイル群Ｂ）からなる前記複数の単極コイルを略Ｓ字状に形成する工程と、
前記複数の単極コイルが略円形状となるように、前記第１の単極コイル群と前記第２の単極コイル群との連結部分（例えば、後述の実施形態における連結部分Ｃ）を折り曲げる工程と、
を有し、
前記複数の単極コイルが前記ステータコアのスロットに配置された時、前記第１の単極コイル群の単極コイルの複数の巻線要素と前記第２の単極コイル群の単極コイルの複数の巻線要素が前記ステータコアのスロット内で転位していることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または２の構成に加えて、
前記巻枠は、前記第１の単極コイル群の単極コイルが挿入可能なスロットを少なくとも有する第１の巻枠と、前記第２の単極コイル群の単極コイルが挿入可能なスロットを少なくとも有する第２の巻枠と、を備え、
前記第１の巻枠と前記第２の巻枠とを並べた状態で、前記複数の単極コイルを略Ｓ字状に形成することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項３の構成に加えて、
前記第１及び第２の巻枠の一方は、前記複数の単極コイルを挿入可能なスロットを有し、
前記連結部分を折り返すことで、前記第１及び第２の巻枠の他方に捲回された前記単極コイルを前記第１及び第２の巻枠の一方に配置することを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項４の構成に加えて、
前記第１及び第２の巻枠の一方は、前記スロットの開口寄りの周方向幅が底部寄りの周方向幅と略等しい、又は、前記底部寄りの周方向幅以上のオープンスロットである前記ステータコアであることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項４または５の構成に加えて、
前記第１の単極コイル群の単極コイルの線材と前記第２の単極コイル群の単極コイルの線材の両方を同一の前記スロットに挿入する際、前記両方の単極コイルの線材間に滑り材（例えば、後述の実施形態における絶縁紙５６）を介在させることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項１から３のいずれかの構成に加えて、
前記折り曲げ工程は、前記複数の単極コイルを前記巻枠から取り外した状態で行われ、
前記第１の単極コイル群の捲き始め部の単極コイルの線材と前記第２の単極コイル群の捲き終わり部の単極コイルの線材、及び前記連結部分の両側に位置する前記第１の単極コイル群の単極コイルの線材と前記第２の単極コイル群の単極コイルの線材は、それぞれ予め纏められて前記ステータコアのスロットに挿入されることを特徴とする。

また、請求項８に係る発明は、
円周方向に複数のスロットが形成されるステータコアと、所定のパラ本数の線材を該複数のスロットの所定位置に所定のターン数ずつ捲回することで、それぞれ複数の単極コイルを有する三相巻線と、を備えたアキシャルギャップ型モータのステータであって、
前記各巻線は、前記所定のパラ本数の線材のうち幾つかのパラ本数の線材に分割されたｎ個の巻線要素を該巻線要素毎に該スロットの底面と略平行に捲回することで構成されており、
前記複数の単極コイルは、
所定間隔で離間した２つの前記スロット内のそれぞれにおいて、その底面から開口に向けて第１番目の前記巻線要素から第ｎ番目の前記巻線要素の順に積層された前記単極コイルを、複数個有してなる第１の単極コイル群と、
所定間隔で離間した２つの前記スロット内のそれぞれにおいて、その底面から開口に向けて第ｎ番目の前記巻線要素から第１番目の前記巻線要素の順に積層された前記単極コイルを、複数個有してなる第２の単極コイル群と、
を備え、
前記第１の単極コイル群と前記第２の単極コイル群とが連結部分において連結されて構成されていることを特徴とする。
また、請求項９に係る発明は、請求項８の構成に加えて、
前記第１の単極コイル群と前記第２の単極コイル群とは同数の単極コイルを備えていることを特徴とする。
また、請求項１０に係る発明は、請求項９の構成に加えて、
前記第１の単極コイル群と前記第２の単極コイル群とは、円環状に配列された複数のスロットのうちの半周ずつに分けて配置されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、束線の線材間でのインダクタンスの差を抑制して、モータ効率を向上することができる。

請求項２及び８〜１０の発明によれば、巻線の整列性を向上しつつ、複数の巻線要素の線材間でのインダクタンスの差を抑制して、モータ効率を向上することができる。

請求項３及び４の発明によれば、２つの巻枠を用いることで、複数の単極コイルの形成及び第１及び第２の単極コイル群の折り曲げを容易に行うことができる。

請求項５の発明によれば、いずれかの相の巻線をステータコアに直接配置することができ、ステータの製造工程が簡潔となる。

請求項６及び７の発明によれば、前記単極コイルの線材を前記スロットに円滑に挿入することができる。

本発明に係るアキシャルギャップ型モータの全体斜視図である。図１のロータの分解斜視図である。ステータの正面図である。（ａ）〜（ｄ）は、巻線を捲回する工程を示す図である。ノズルを用いて巻枠にコイルを捲回する状態を示す斜視図である。図４（ａ）のVI−VI線に沿って切断された断面図である。捲き始め部の線材が配置された巻枠のスロットに捲き終り部の線材を挿入した状態を示す図である。（ａ）は、図４（ｂ）のVIII−VIII線に沿って切断された模式的な断面図であり、（ｂ）は、図４（ｂ）のVIII´−VIII´線に沿って切断された模式的な断面図であり、（ｃ）は、図４（ｂ）のVIII´´−VIII´´線に沿って切断された模式的な断面図である。（ａ）は、参考例のアキシャルギャップ型モータのステータの模式的な正面図であり、（ｂ）は、（ａ）のIX−IX線に沿って切断された模式的な断面図である。（ａ）は、本発明のステータに通電した際の第１番目の巻線要素と第６番目の巻線要素のインダクタンスの差を示すグラフであり、（ｂ）は、参考例のステータに通電した際の第１番目の巻線要素と第６番目の巻線要素のインダクタンスの差を示すグラフである。ステータコアに捲回された巻線を示す従来のステータの拡大斜視図である。図１１のXII−XII線に沿って切断された断面図である。

以下、本発明の巻線の捲回方法が適用されるアキシャルギャップ型モータについて図面を参照して詳細に説明する。

図１に示すように、アキシャルギャップ型モータ１０は、回転軸Ｏ周りに回転可能に設けられた略円環状のロータ１１と、回転軸Ｏの軸方向（以後、単に軸方向と言う）の両側からロータ１１を挟み込むようにして対向配置され、複数相の各コイル（固定子巻線）を有する一対のステータ２０，２０と、を備える。

ロータ１１は、図２に示すように、永久磁石からなる複数の主磁石部１２ａ，…，１２ａ及び複数の副磁石部１２ｂ，…，１２ｂと、複数のヨーク部１３，…，１３と、非磁性部材からなるロータフレーム１４と、を具備する。

各ステータ２０は、略円環板状のヨーク部２１、及びロータ１１に対向するヨーク部２１の対向面上で周方向に所定間隔をおいた位置から軸方向に沿ってロータ１１に向かって径方向に突出する複数のティース２２，…，２２を有するステータコア２３と、適宜の隣り合うティース２２，２２によって画成されるスロット２４に挿入され、ロータ１１を回転させる回転磁界を発生する複数相（Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相）のコイル２５、２６、２７（図３参照）と、を備える。各相のコイル２５，２６，２７は、例えば、直径０．５ｍｍの線材を使用し、所定のパラ本数（本実施形態では、４８本）の線材をそれぞれ３つずつ離れたスロット２４内に所定のターン数ずつ捲回して、所定の極数（本実施形態では、１２極）の単極コイル２９を形成する。

各ステータ２０は、主極が６個（Ｕ^＋，Ｖ^＋，Ｗ^＋，Ｕ⁻，Ｖ⁻，Ｗ⁻）とされた６Ｎ型であって、それぞれのスロット２４にＵ相コイル２５、Ｖ相コイル２６、及びＷ相コイル２７が挿入されている。また、Ｕ相コイル２５とＶ相コイル２６との間、及びＶ相コイル２６とＷ相コイル２７との間には、それぞれ相間絶縁紙３０が挿入される。これら相間絶縁紙３０と、各コイル２５、２６、２７の外径側コイルエンド２５ａ、２６ａ、２７ａ、及び内径側コイルエンド２５ｂ、２６ｂ、２７ｂが、それぞれレーシング糸２８によって縛られている。

このような６Ｎ型のステータ２０は、一方のステータ２０の各Ｕ^＋，Ｖ^＋，Ｗ^＋極に対して、他方のステータ２０の各Ｕ⁻，Ｖ⁻，Ｗ⁻極が、軸方向で対向するように設定される。例えば、軸方向で対向する一対のステータ２０，２０に対し、Ｕ^＋，Ｖ^＋，Ｗ^＋極及びＵ⁻，Ｖ⁻，Ｗ⁻極の一方に対応する一方のステータ２０の３個のティース２２，２２，２２と、Ｕ^＋，Ｖ^＋，Ｗ^＋極及びＵ⁻，Ｖ⁻，Ｗ⁻極の他方に対応する他方のステータ２０の３個のティース２２，２２，２２と、が軸方向で対向し、軸方向で対向する一方のステータ２０のティース２２と、他方のステータ２０のティース２２とに対する通電状態が電気角で反転状態となるように設定されている。

ステータ２０の各コイル２５，２６，２７は、図４（ａ）〜（ｄ）に示すような方法でそれぞれステータコア２３の所定の各スロット２４に挿入される。具体的に、Ｕ相コイル２５を製造する工程について説明すると、まず、図４（ａ）に示すように、第１及び第２の巻枠５１，５２を準備し、図５に示すようなノズルを用いてＵ相コイル２５の線材を各巻枠５１，５２のスロット５３，５４にスロットセル４０を挿入した状態で捲回する。

ここで、Ｕ相コイル２５は、４８本のパラ本数の線材を複数の巻線要素（本実施形態では、第１番目〜第６番目の巻線要素）ｗ１〜ｗ６に分割し、８本のパラ本数の線材をノズル５０にセットする。なお、本実施形態では、８本の線材は、スロット５３，５４の高さ方向に沿って４段、幅方向に沿って２列のノズル孔５０ａから引き出されているが、ノズル孔５０ａの配列は、ノズル５０にセットされる線材の線径、パラ本数、スロット幅を考慮して設定されればよい。

そして、互いに並んで配置された各巻枠５１，５２に対してノズル５０を移動させることで、第１番目となる巻線要素ｗ１の線材を第１の巻枠５１の各スロット５３及び第２の巻枠５２の各スロット５４内に、各ターンの線材がスロット５３，５４の底面５３ｃ、５４ｃと略平行となるように所定ターン数（本実施形態では、６ターン）まで捲回させる。

具体的に、所定のスロット５３に挿入される巻線要素ｗ１〜ｗ６は、周方向一方で隣り合うＵ相のスロット５３Ｒ（図４（ａ）参照）との間に、第一の単極コイル２９ａ（図７参照）を構成するように第１のターン数（本実施形態では、３ターン）だけ時計回り又は反時計回りに捲回される第１の線材ｗａと、周方向他方で隣り合うＵ層のスロット５３Ｌ（図４参照）との間に、第二の単極コイル２９ｂ（図７参照）を構成するように第２のターン数（本実施形態では、３ターン）だけ第１の線材ｗａの捲回方向と反対向きに捲回される第２の線材ｗｂと、をそれぞれ有することになる。この場合、図６に示すように、第１の線材ｗａは、ターン回数毎にスロット５３，５４の一方の側壁５３ａ，５４ａから他方の側壁５３ｂ，５４ｂに向かって順に該スロット５３，５４の底面５３ｃ，５４ｃと略平行となるように捲回され、第２の線材ｗｂは、ターン回数毎にスロット５３，５４の他方の側壁５３ｂ，５４ｂから一方の側壁５３ａ，５４ａに向かって順にスロット５３，５４の底面５３ｃ，５４ｃと略平行となるように捲回される。

そして、Ｕ相コイル２５が挿入される全てのスロット５３，５４内に第１番目となる巻線要素ｗ１の線材を捲回した後、第２番目となる巻線要素ｗ２の線材を第１番目の巻線要素ｗ１の上に第１番目の巻線要素ｗ１の線材と同様にして捲回する。このようにして、第６番目の巻線要素ｗ６まで上記捲回を繰り返すことで、各巻線要素ｗ１〜ｗ６の線材が、スロット５３，５４の底面５３ｃ，５４ｃと略平行に、巻枠５１，５２の軸方向に並んでそれぞれ積層される。これにより、第１の巻枠５１のスロット５３に挿入された、略半円状の第１の単極コイル群Ａの６個の単極コイル２９と、略半円状の第２の巻枠５２のスロット５４に挿入された、第２の単極コイル群Ｂの６個の単極コイル２９とが略Ｓ字状に形成される。

そして、第１の単極コイル群Ａと第２の単極コイル群Ｂとの連結部分Ｃを折り曲げて、第１の単極コイル群Ａの単極コイル２９が挿入されたスロット５３と別途形成される第１の巻枠５１のスロット５３´に、第２の単極コイル群Ｂの単極コイル２９を挿入して、複数の単極コイル２９を略円形状に形成する。なお、第１の単極コイル群Ａの捲き始め部Ａ１の単極コイル２９の線材が挿入されたスロット５３ｆには、第２の単極コイル群Ｂの捲き終わり部Ｂ１の単極コイル２９の線材が纏めて挿入され、連結部分Ｃの一方側に位置する第１の単極コイル群Ａの単極コイル２９の線材が挿入されたスロット５３ｇには、連結部分Ｃの他方側に位置する第２の単極コイル群Ｂの単極コイル２９の線材が纏めて挿入される。このように、第１の単極コイル群Ａの単極コイル２９の線材と第２の単極コイル群Ｂの単極コイル２９の線材の両方を同一の前記スロット５３に挿入する際には、図７に示すように、両方の単極コイル２９の線材間に滑り材としての絶縁紙５６を介在させることで、単極コイル２９の線材をスロット５３ｆ、５３ｇに円滑に挿入することができる。

なお、図７では、各巻線要素ｗ１〜ｗ６の入り口線は、配線しやすいようにスロット２４の周方向中間に強制的に移動させており、スロット２４内では側壁２４ａに面した位置を通過している。

これにより、１２極の単極コイル２９が巻枠５１の各スロット５３，５３´に挿入されるが、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１の単極コイル群Ａでは、スロット５３の底面５３ｃから開口５３ｄに向けて第１番目の巻線要素ｗ１から第６番目の巻線要素ｗ６の順に積層され、第２の単極コイル群Ｂでは、その底面５３ｃから開口５３ｄに向けて第６番目の巻線要素ｗ６から第１番目の巻線要素ｗ１の順に積層される。即ち、第１の単極コイル群Ａの単極コイル２９の複数の巻線要素ｗ１〜ｗ６と第２の単極コイル群Ｂの単極コイル２９の複数の巻線要素ｗ１〜ｗ６をスロット５３，５３´内で転位させる。また、図８（ｃ）に示すように、第１の単極コイル群Ａの単極コイル２９の線材と第２の単極コイル群Ｂの単極コイル２９の線材が纏めて挿入されるスロット５３ｆ、５３ｇでは、各コイル群Ａ，Ｂの単極コイル２９の線材が底面５３ｃから開口５３ｄに向けてそれぞれ逆の積層順序で配置される。なお、図８（ｃ）において、スロット５３ｆと５３ｇでは、外周側から見て、第１の単極コイル群Ａと第２の単極コイル群Ｂの各単極コイル２９の位置は逆となる。

その後、図４（ｃ）に示すように、単極コイル２９が配置された巻枠５１をステータコア２３に対向させ、図４（ｄ）に示すように、単極コイル２９をステータコア２３に移し変える。従って、複数の単極コイル２９がステータコア２３のスロット２４に配置された状態で、第１の単極コイル群Ａの単極コイル２９の複数の巻線要素ｗ１〜ｗ６と第２の単極コイル群Ｂの単極コイル２９の複数の巻線要素ｗ１〜ｗ６がステータコア２３のスロット２４内で転位している。なお、巻枠５１からステータコア２３に単極コイル２９を移し変える際、スロット５３の開口寄りの周方向幅が底部寄りの周方向幅と略等しい、又は、底部寄りの周方向幅以上のオープンスロットであるほうが、コイルを挿入しやすく好ましい。

次いで、Ｕ相コイル２５と同様にして、Ｖ相コイル２６及びＷ相コイル２７を、それぞれ相間絶縁紙３０をスロット２４に挟んだ状態でスロット２４に捲回する。そして、各コイル２５、２６、２７の外径側コイルエンド２５ａ、２６ａ、２７ａ、及び内径側コイルエンド２５ｂ、２６ｂ、２７ｂを、それぞれレーシング糸２８によって束ねることで、ステータ２０を構成する。

以上説明したように、本実施形態の巻線の捲回方法によれば、４８本のパラ本数の線材を巻枠５１，５２のスロット５３，５４内に捲回する際、８本ずつの６個の巻線要素ｗ１〜ｗ６に分ける。そして、８本のパラ本数の線材をノズル５０にセットし、ノズル５０を巻枠５１，５２に対して移動させることで、８本の線材をスロット５３，５４内に、各ターンの巻線要素（８本の線材）がスロット５３，５４の底面５３ｃ，５４ｃと略平行となるように６ターン分捲回して、スロット５３，５４内を略Ｓ字状に配索する。そして、上記捲回を複数の巻線要素ｗ１〜ｗ６に対して繰り返すことで、複数の巻線要素ｗ１〜ｗ６の線材は、スロット２４の底面２４ｃと略平行にそれぞれ積層されて、略半円状の第１の単極コイル群Ａと略半円状の単極コイル群Ｂからなる複数の単極コイル２９を略Ｓ字状に形成する。さらに、複数の単極コイル２９が略円形状となるように、第１の単極コイル群Ａと第２の単極コイル群Ｂとの連結部分Ｃを折り曲げる。これにより、分割されたパラ本数の線材をノズル５０を用いてテンションを掛けながらスロット２４の底面２４ｃに沿って捲くことが可能となり、コイルエンド２５ａ、２５ｂ，２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂを短くすることができ、整列性を向上してモータを小型化することができる。また、４８本のパラ本数を一括で捲いた場合には、巻線を一本一本管理することが難しかったが、分割されたパラ本数で捲いた場合には、１本ずつ捲く場合と同様に巻線の管理がしやすく、巻線を捲回する時間も短縮できる。さらに、一括で所定のパラ本数の線材を捲回する場合に比べて線材をセットするボビンの数も少なくなり、設備を小型化することができる。また、複数の単極コイル２９がステータコア２３のスロット２４に配置された状態において、第１の単極コイル群Ａの単極コイル２９の複数の巻線要素ｗ１〜ｗ６と第２の単極コイル群Ｂの単極コイル２９の複数の巻線要素ｗ１〜ｗ６がステータコア２３のスロット２４内で転位しているので、複数の巻線要素ｗ１〜ｗ６の線材間でのインダクタンスの差を抑制して、モータ効率を向上することができる。
なお、第１の単極コイル群Ａの単極コイル２９の数と第２の単極コイル群Ｂの単極コイル２９の数を等しくすることで、スロット２４の底部寄りの位置を通過する線材と開口部寄りの位置を通過する線材の長さが略等しくなり、インダクタンスの差が平均化される。

また、スロット２４内に配置される各巻線要素ｗ１〜ｗ６は、第一の単極コイル２９ａを構成するように３ターン分捲回された第１の巻線ｗａと、第２の単極コイル２９ｂを構成するように３ターン分捲回された第２の巻線ｗｂと、をそれぞれ有し、第１の巻線ｗａは、スロット２４の一方の側壁２４ａから他方の側壁２４ｂに向かって順にスロット２４の底面２４ｃと略平行となるように捲回され、第２の巻線ｗｂは、該スロット２４の他方の側壁２４ｂから一方の側壁２４ａに向かって順にスロット２４の底面２４ｃと略平行となるように捲回される。これにより、分布捲きの場合において、各単極コイルの巻線ｗａ，ｗｂがスロット２４の両側壁２４ａ，２４ｂに沿って捲くことができ、各単極コイル２９ａ，２９ｂの巻線ｗａ，ｗｂのコイルエンド２５ａ、２５ｂ，２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂを短くすることができ、整列性を向上させることができる。

さらに、第１の単極コイル群Ａの単極コイル２９が挿入可能なスロット５３を少なくとも有する第１の巻枠５１と、第２の単極コイル群Ｂの単極コイル２９が挿入可能なスロット５４を少なくとも有する第２の巻枠５２と、を備え、第１の巻枠５１と第２の巻枠５２とを並べた状態で、複数の単極コイル２９を略Ｓ字状に形成するので、２つの巻枠５１，５２によって単極コイル２９を略Ｓ字状に容易に捲回することができる。

加えて、第１の巻枠５１は、複数の単極コイル２９を挿入可能なスロット５３を有し、連結部分Ｃを折り返すことで、第２の巻枠５２に捲回された単極コイル２９を第１の巻枠５１に配置することで、各巻枠５２に捲回された単極コイル２９を一つの巻枠５２に容易に纏めることができる。

また、第１の単極コイル群Ａの単極コイル２９の線材と第２の単極コイル群Ｂの単極コイル２９の線材の両方を同一のスロット５３ｆ，５３ｇに挿入する際、両方の単極コイル２９の線材間に絶縁紙５６を介在させるので、単極コイル２９の線材をスロット５３ｆ、５３ｇに円滑に挿入することができる。

尚、本発明は、前述した実施形態及び各変形例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が可能である。

なお、最初にステータコア２３に挿入されるＵ相コイル２５の場合には、巻枠５１をステータコア２３としてもよく、この場合、Ｕ相コイル２５を直接ステータコア２３に配置することができ、ステータ２０の製造工程が簡潔となる。

また、上記実施形態では、第２の単極コイル群Ｂの単極コイル２９を巻枠５２から外して、第１及び第２の単極コイル群Ａ，Ｂの単極コイル２９を巻枠５１に配置した後にステータコア２３に挿入するようにしたが、第１及び第２の単極コイル群Ａ，Ｂの単極コイル２９の両方を巻枠５１，５２から外して、ステータコア２３に挿入するようにしてもよい。この場合には、第１の単極コイル群Ａの捲き始め部Ａ１の単極コイル２９の線材と第２の単極コイル群Ｂの捲き終わり部Ｂ１の単極コイル２９の線材、及び、連結部分Ｃの両側に位置する第１の単極コイル群Ａの単極コイル２９の線材と第２の単極コイル群Ｂの単極コイル２９の線材とを巻枠５１，５２から外した後に纏めてステータコア２３のスロット２４に挿入すればよく、これら線材間に絶縁紙を介在させなくてもよい。

なお、本実施形態では、所定のパラ本数が４８の場合に６個の巻線要素に分割して８本ずつ捲回しているが、直径１ｍｍ以下の線材の場合、１２本以下であればノズル５０を用いて上記捲回方法により整列性良く捲くことができる。従って、本発明は所定のパラ本数が１２本より多い場合に分割して捲回することが有効である。

また、本実施形態では、所定のパラ本数の線材を複数の巻線要素に分割して捲回した場合のステータについて説明したが、本発明は、所定のパラ本数の束線を捲回した場合にも、第１の単極コイル群と第２の単極コイル群との連結部分を折り曲げて、第１の単極コイル群の単極コイルの束線と第２の単極コイル群の単極コイルの束線をスロット内で転位させることで、束線のうちの一本の線材の位置がスロット内の底面寄りの位置と開口寄りの位置とで変えられるので、インダクタンスを平均化することができる。

ここで、上述した方法で捲回することで転位を与えた本発明のステータ２０と、図９に示す転位のない参考例のステータ２０ａとを用いて、各ステータ２０，２０ａに通電した際の各巻線要素のインダクタンスを調べた。なお、参考例のステータ２０ａは、すべての単極コイル２９がスロット２４の底面から開口に向けて第１番目の巻線要素ｗ１から第６番目の巻線要素ｗ６の順に配置されている。

図１０（ａ）は、本発明のステータ２０の第１番目の巻線要素と第６番目の巻線要素のインダクタンスの差を示し、図１０（ｂ）は、参考例のステータ２０の第１番目の巻線要素と第６番目の巻線要素のインダクタンスの差を示す。この結果、参考例のステータ２０ａでは、第１番目の巻線要素と第６番目の巻線要素のインダクタンスの差は約２倍となる。このため、インダクタンスが低い６層目の巻線要素には電流が流れやすくなり、開口側の巻線が高熱になる虞がある。一方、本発明のステータ２０では、第１番目の巻線要素と第６番目の巻線要素のインダクタンスの差は０．１％以内となって平均化されており、モータ効率の向上が確認できた。

１０アキシャルギャップ型モータ
１１ロータ
１２ａ主磁石部
１２ｂ副磁石部
２０ステータ
２３ステータコア
２４スロット
２５Ｕ相コイル
２５ａ、２６ａ、２７ａ外径側コイルエンド（コイルエンド）
２５ｂ、２６ｂ、２７ｂ内径側コイルエンド（コイルエンド）
２６Ｖ相コイル
２７Ｗ相コイル
２９単極コイル
５０ノズル
５１，５２巻枠
５３，５４スロット
Ａ第１の単極コイル群
Ｂ第２の単極コイル群
Ｏ回転軸
ｗ１〜ｗ６巻線要素

Claims

ステータコアのスロットに、所定のパラ本数の線材を捲回して複数の単極コイルを有する巻線を形成するアキシャルギャップ型モータのステータの巻線の捲回方法であって、
巻枠に形成されたスロットに前記所定のパラ本数の線材からなる束線を所定ターン数ずつ捲回して積層しながら、略半円状の第１の単極コイル群と略半円状の第２の単極コイル群からなる前記複数の単極コイルを略Ｓ字状に形成する工程と、
前記複数の単極コイルが略円形状となるように、前記第１の単極コイル群と前記第２の単極コイル群との連結部分を折り曲げる工程と、
を備え、
前記複数の単極コイルが前記ステータコアのスロットに配置された時、前記第１の単極コイル群の単極コイルの束線と前記第２の単極コイル群の単極コイルの束線が前記ステータコアのスロット内で転位していることを特徴とするアキシャルギャップ型モータのステータの巻線の捲回方法。
ステータコアのスロットに、所定のパラ本数の線材を捲回して複数の単極コイルを有する巻線を形成するアキシャルギャップ型モータのステータの巻線の捲回方法であって、
前記所定のパラ本数の線材のうち、複数の巻線要素に分割された幾つかのパラ本数の線材をノズルに配置する工程と、
前記ノズルを巻枠に対して移動させることで、該各巻線要素の線材を前記巻枠のスロット内で、各ターンの前記巻線要素が該スロットの底面と略平行となるように所定ターン数ずつ捲回して、前記スロット内を略Ｓ字状に配索すると共に、前記複数の巻線要素に対して繰り返すことで、前記複数の巻線要素の線材を、該スロットの底面と略平行にそれぞれ積層して、略半円状の第１の単極コイル群と略半円状の第２の単極コイル群からなる前記複数の単極コイルを略Ｓ字状に形成する工程と、
前記複数の単極コイルが略円形状となるように、前記第１の単極コイル群と前記第２の単極コイル群との連結部分を折り曲げる工程と、
を有し、
前記複数の単極コイルが前記ステータコアのスロットに配置された時、前記第１の単極コイル群の単極コイルの複数の巻線要素と前記第２の単極コイル群の単極コイルの複数の巻線要素が前記ステータコアのスロット内で転位していることを特徴とするアキシャルギャップ型モータのステータの巻線の捲回方法。
前記巻枠は、前記第１の単極コイル群の単極コイルが挿入可能なスロットを少なくとも有する第１の巻枠と、前記第２の単極コイル群の単極コイルが挿入可能なスロットを少なくとも有する第２の巻枠と、を備え、
前記第１の巻枠と前記第２の巻枠とを並べた状態で、前記複数の単極コイルを略Ｓ字状に形成することを特徴とする請求項１または２に記載のアキシャルギャップ型モータのステータの巻線の捲回方法。
前記第１及び第２の巻枠の一方は、前記複数の単極コイルを挿入可能なスロットを有し、
前記連結部分を折り返すことで、前記第１及び第２の巻枠の他方に捲回された前記単極コイルを前記第１及び第２の巻枠の一方に配置することを特徴とする請求項３に記載のアキシャルギャップ型モータのステータの巻線の捲回方法。
前記第１及び第２の巻枠の一方は、前記スロットの開口寄りの周方向幅が底部寄りの周方向幅と略等しい、又は、前記底部寄りの周方向幅以上のオープンスロットである前記ステータコアであることを特徴とする請求項４に記載のアキシャルギャップ型モータのステータの巻線の捲回方法。
前記第１の単極コイル群の単極コイルの線材と前記第２の単極コイル群の単極コイルの線材の両方を同一の前記スロットに挿入する際、前記両方の単極コイルの線材間に滑り材を介在させることを特徴とする請求項４または５に記載のアキシャルギャップ型モータのステータの巻線の捲回方法。
前記折り曲げ工程は、前記複数の単極コイルを前記巻枠から取り外した状態で行われ、前記第１の単極コイル群の捲き始め部の単極コイルの線材と前記第２の単極コイル群の捲き終わり部の単極コイルの線材、及び前記連結部分の両側に位置する前記第１の単極コイル群の単極コイルの線材と前記第２の単極コイル群の単極コイルの線材は、それぞれ予め纏められて前記ステータコアのスロットに挿入されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のアキシャルギャップ型モータのステータの巻線の捲回方法。
円周方向に複数のスロットが形成されるステータコアと、所定のパラ本数の線材を該複数のスロットの所定位置に所定のターン数ずつ捲回することで、それぞれ複数の単極コイルを有する三相巻線と、を備えたアキシャルギャップ型モータのステータであって、
前記各巻線は、前記所定のパラ本数の線材のうち幾つかのパラ本数の線材に分割されたｎ個の巻線要素を該巻線要素毎に該スロットの底面と略平行に捲回することで構成されており、
前記複数の単極コイルは、
所定間隔で離間した２つの前記スロット内のそれぞれにおいて、その底面から開口に向けて第１番目の前記巻線要素から第ｎ番目の前記巻線要素の順に積層された前記単極コイルを、複数個有してなる第１の単極コイル群と、
所定間隔で離間した２つの前記スロット内のそれぞれにおいて、その底面から開口に向けて第ｎ番目の前記巻線要素から第１番目の前記巻線要素の順に積層された前記単極コイルを、複数個有してなる第２の単極コイル群と、
を備え、
前記第１の単極コイル群と前記第２の単極コイル群とが連結部分において連結されて構成されていることを特徴とするアキシャルギャップ型モータのステータ。
前記第１の単極コイル群と前記第２の単極コイル群とは同数の単極コイルを備えていることを特徴とする請求項８に記載のアキシャルギャップ型モータのステータ。
前記第１の単極コイル群と前記第２の単極コイル群とは、円環状に配列された複数のスロットのうちの半周ずつに分けて配置されている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モータのステータ。