JP6253994B2 - ステータコイル、アキシャルギャップ型回転電機及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、コイルの接続点数を減少させ、寸法の小型化とコスト低減を図ったステータコイルの構造に関するものである。

アキシャルギャップ型回転電機は、ロータ（回転子）と、このロータの軸線方向の端面に空隙を挟んで対向配置させたステータ（固定子）との各表面で作用する磁力によって回転駆動力を得るものである。

従来から、アキシャルギャップ型回転電機では、ステータに配置されるステータコイルの構造が提案されており、特許文献１には、複数のコイルピースを回転軸の周方向に接続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。すなわち、リラクタンス型の回転電機の体格量の増大を抑えながら、当該回転電機から発生させるトルク及び回転速度の効率向上を図るために、空隙ｓを介して対向配置される固定子２及び回転子９から構成されるアキシャルギャップ回転電機１が開示されている。

この固定子２には、交流信号の各相ごとに割り当てられ、導電性を有し互いに導通すべき端部同士が接合された複数本の導体バー５が配置され、この導体バー５は回転子９に配置された永久磁石１０の磁極対ごとに複数配置されている（要約参照）。

また、特許文献２には、複数のコイルピースの一端側をベース部材に係止し、各コイルピースの他端同士を接続端子に接続したステータコイルが示されている。そして、この構成によって、コイルピースの一端側を溶接する必要がなく、コイルピース同士の他端側も溶接する必要がなくなる点を効果としている。

特開２００６−２８８０７４号公報 特開２０１０−２８４００１号公報

特許文献１の構成において、絶縁被覆付きの銅の平角線を用いて、導体バーを作製し、コイルの内径側と外径側の端部同士をTIG溶接で接続することを試みると、内径側のみ接続できないことが判った。内径側の接続部が相互に近すぎるため溶接が困難であることと、そもそも溶接トーチをコイルの内径側に設置できないのがその理由である。仮に、コイルの内径側の端部同士を溶接したとしても、溶接部分がコイルの中心側に突出するためコイルの内径寸法を小さくできずコイルエンド寸法が増大し、回転電機外径寸法が大きくなる。

外径側の端部同士については、溶接で接続しても導体バーの先端同士を接続しているため、溶接後の接続面積が導体断面積よりも小さくなることが判った。接続面積が小さいと、コイルに励磁電流を流したとき発熱して十分な電流が流れない恐れがある。溶接による接続面積を導体断面積以上にするためには、コイルの外径側端部を径方向に延伸させる必要があり、回転電機外径寸法が増大して問題となる。

特許文献２では、複数のコイルピースの一端側がコイル中心側に突出し、この突出した一端側を係止するベース部材がコイル内径側に配置されるため、コイル内径寸法を小さくすることができずコイル寸法が大きくなり、回転電機外径寸法が増大する。他方、複数のコイルピース他端側を接続する接続端子がコイル外周側に配置されるため、コイル外周が大きくなり回転電機外径寸法が増大する。また、コイルの内外周に上記したベース部材と接続端子が必要となってコスト増加となる。

本発明は、上記従来技術の問題点にかんがみ、ステータコイルの内径側にコイルピースの接続部や係止部材を設けることなくコイルの接続点数を減少させ、寸法の小型化とコスト低減を図ったステータコイル、アキシャルギャップ型回転電機およびその製造方法を提供するものである。

上記課題を解決するため、本発明は、ロータを回転させるアキシャルギャップ型回転電機のステータに配置されるステータコイルであって、
前記ロータの回転軸の周方向に複数配置され、前記ステータの外径側で隣接する接続端部同士が接続された矩形導体の複数のコイルピースからなり、
前記コイルピースは、前記ステータの内径側において回転軸方向に折り返した折り返し部と、前記折り返し部の両側から回転軸の周方向に開脚された内径側開脚部と、前記各内径側開脚部から折り曲げられて前記ステータに内径側から外径側に通過するように配置される直線部と、前記直線部から回転軸の周方向に開脚されて前記接続端部に延びる外径側開脚部を有し、
前記折り返し部に連なる内径側開脚部は、矩形導体の位置を補正する補正部を有し、この補正部に連なる接続端部を隣接するコイルピースの接続端部に揃えるように構成されたことを特徴とする。

また、前記コイルピースは、前記折り返し部と前記内径側開脚部で膨らみ部を構成し、この膨らみ部は前記ステータの内径側で前記ロータと軸方向反対側に突出させて配置されたことを特徴とする。

また、前記コイルピースの内径側開脚部と外径側開脚部は、各部分を円弧形状または直線形状にして各部分を組み合わせて形成されたことを特徴とする。

上記課題を解決するため、本発明は、回転軸を中心に回転するロータと、前記ロータと空隙をおいて対向配置されるステータと、前記ステータに配置されたステータコイルを備え、前記ステータコイルを励磁することにより前記ロータを回転させるアキシャルギャップ型回転電機であって、
前記ステータコイルは、回転軸の周方向に複数配置され、前記ステータの外径側で隣接する接続端部同士が接続された矩形導体の複数のコイルピースからなり、
前記コイルピースは、前記ステータの内径側において回転軸方向に折り返した折り返し部と、前記折り返し部の両側から回転軸の周方向に開脚された内径側開脚部と、前記各内径側開脚部から折り曲げられて前記ステータに内径側から外径側に通過するように配置される直線部と、前記直線部から前記回転軸の周方向に開脚されて前記接続端部に延びる外径側開脚部を有し、
前記折り返し部に連なる内径側開脚部は、矩形導体の位置を補正する補正部を有し、この補正部に連なる接続端部を隣接するコイルピースの接続端部に揃えるように構成されたことを特徴とする。

上記課題を解決するため、本発明は、回転軸を中心に回転するロータと、前記ロータと空隙をおいて対向配置されるステータと、前記ステータのコアスロットに配置された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製造方法であって、
前記ステータコイルは、回転軸の周方向に複数配置された複数のコイルピースからなり、前記コイルピースは、前記ステータの内径側において回転軸方向に折り返した折り返し部と、前記折り返し部の両側から回転軸の周方向に開脚された内径側開脚部と、前記各内径側開脚部から折り曲げられて前記ステータに内径側から外径側に通過するように配置される直線部と、前記直線部から回転軸の周方向に開脚されて前記接続端部に延びる外径側開脚部を有し、
前記コイルピースを前記ステータの外径側で隣接する接続端部同士を予め接続して前記ステータコイルを組立てておき、
予め組立てられた前記ステータコイルを前記ステータのコアスロットに配置し、
前記ステータコイルが配置された前記ステータに対向するように前記ロータを配置することを特徴とする。

本発明によれば、ステータコイル、アキシャルギャップ型回転電機の寸法の小型化とコスト低減を図ることができる。

本発明実施例のアキシャルギャップ型電動機の概略図である。 図１の断面図である。 図１の同回転電機のロータ内のマグネットを説明する概略図である。 同回転電機のステータを説明する斜視図である。 図４のステータを正面から見た概略図である。 同ステータの保持部材とコアとスロットの構成を説明する概略図である。 同ステータに単相コイルを配置した状態を示す概略図である。 図７のステータを正面から見た概略図である。 図８の単相コイルのコイルピースの接続状況を説明する斜視図である。 コイルピースを２個接続した状態の説明図である。 コイルピースを９０°曲げで断面幅の狭い方を接続した状態の説明図である。 コイルピースを９０°曲げで断面幅の広い方を接続した状態の説明図である。 １８０°曲げの連続巻きコイルの外径形状の説明図である。 段差形状にした連続巻きコイルの外径形状の説明図である。 コイルピース単体を説明する斜視図である。 コイルピース単体の構成を説明する斜視図である。 図１２のコイルピース単体を別の角度から見た斜視図である。 コイルピース単体を説明する側面図である。 上下の２組のステータコイルを説明する斜視図である。 図１５のステータコイルと回転電機に組みこんだ説明図である。 ステータに単相コイルを配置した状態の説明である。 コイルピースの開脚部の形状を説明する概略図である。 ステータの両面にステータコイルを組み立てる状態の説明図である。

以下、本発明に係るアキシャルギャップ型電動機のステータコイル、同電動機及びその製造方法について、図１〜図１９を用いて説明する。
（実施例１）
本実施例では、ステータコイルの内径側に接続部を設けずにコイルの接続点数を減少させることでステータコイルの径寸法を減少させている。

図１は、本実施例の４８個のスロットのアキシャルギャップ型回転電機の概略図で、図２は断面図である。アキシャルギャップ型回転電機１００では、例えば、ケイ素鋼板を積層して形成した矩形のコア５を円環状に多数配置し、保持部材４に固定してステータ１を構成する。コア５は後述の図６に示すように、保持部材４の内径側から挿入されて上下両面に突出するように円環状に配置され、隣接するコア５によってコアスロット７が形成される。

保持部材４の上下両面のコア５で形成されるコアスロット７に、エナメル等で絶縁被覆された銅の平角線の導体（矩形導体）からなる円環状のステータコイル１０ａ、１０ｂを配置して、円盤状のステータ１を構成する。１０ａ、１０ｂはそれぞれ、ステータ１の上下の両面に配置されたステータコイルである。ステータコイル１は後述するように複数のコイルピース６を接合して円環状に構成される。上述したコア５は、図から明らかなように、その断面形状を四角形として示されているが、本発明はこれに限定されることなく、その他、例えば、断面形状を台形や三角形等の角形に適宜変更可能である。

また、ステータ１の上下の両面に対向して、回転可能に２個のロータ２ａ、２ｂを配置する。上下のロータ２ａ、２ｂは、回転電機の中心に配置される回転軸３０で連結されており、ステータ１の両面に対向して、一定の空隙（ギャップ）を介して配置される。図２において、２５はアキシャルギャップ型回転電機１００のケーシングで、ステータ１の保持部材４を固定すると共に、回転軸３０を回転可能に支えている。

図３は、本発明実施例のアキシャルギャップ型回転電機１００における、上記ロータ２のマグネットのみを図示した概略図である。図３に示すように、ステータ１の上下両面との対向するロータ２の面には、複数のマグネット３（本実施例ではフェライト磁石）のＮ極とＳ極が周方向に交互に配置されている。なお、以下で説明するアキシャルギャップ型回転電機１００は一例であって、回転電機の極数とコアスロット数は、適宜、変更可能である。

図４は、本発明実施例のアキシャルギャップ型回転電機１００における、ステータ１のみを示したものである。上述の通り、ステータ１は、上下の両面のコア５の周りに絶縁被覆された矩形導体からなる円環状のステータコイル１０ａ、１０ｂを、配置して構成される。各面に配置されるステータコイル１０は、各コアスロット７に回転軸方向に２段に重ねて配置される。なお、１ａと１ｂはそれぞれ、ステータ１の外径側（外周側）と内径側（内周側）、およびコアの外径側（外周側）と内径側（内周側）を示す。

コイルピース６は、中央部に回転軸方向に折り返した折り返し部を有し、その折り返し部をコア内径側に配置する。また、コイルピース６は、その両端部をコア外径側に配置する構成とし、隣接する複数のコイルピース６の端部同士を接続することで、円環状の電気回路を構成する。従って、ステータコイルの内径側（コア内径側）に接続部を設ける必要がないのでコイルの接続点数を減少させ、コイルの内径寸法を小さくすることができる。

図５は、本発明実施例のアキシャルギャップ型回転電機１００における、ステータ１を正面から見た概略図である。図５に示すように、ステータコイル１０ａにおいて、複数の各コイルピース６は相互に一定の回転軸の径方向にギャップを有して配置されている。アキシャルギャップ回転電機はコイルが円環状に配置されているため、コア内径側は、コア外径側に対しコイルピースの端末処理（溶接等の接続）に使用できる空間体積が小さい。本実施例ではコア内径側に接続部を設けずに、コイル中心（ステータ中心）側に突出するように軸方向に折り返した折り返し部を設けることでコイルループを形成している。

また、コイルピース６は、コア内径側において、折り返し部からコアスロットまでの間に回転軸の周方向に沿って開脚され、コア外径側においても回転軸の周方向に沿って開脚されている。前記開脚部は、各コイルピース６において、図５に示すように同一の円弧形状にするのが良く、コイルピース間は相互に一定の径方向にギャップを有して密に重ねて配置することが可能となる。この結果、回転電機の内径側と外径側のコイルエンド寸法を小さくすることができる。

図６は、本発明実施例のアキシャルギャップ型回転電機１００における、コア５と保持部材４の構成の概略図である。コア５は、前記のように、ケイ素鋼板を積層して形成され、保持部材４に対し、内径側から挿入して上下両面に突出するように円環状に組立てられ、図示していないが、例えば締結板などを用いて、保持部材４に機械的に固定される。

図７は、本発明実施例のアキシャルギャップ型回転電機１００における、ステータのコア５と保持部材４に対し、単相コイルを配置した状態を示す概略図である。図７に示すように、コア５は保持部材４により上下に分断された構造であり、隣接するコアで形成されるコアスロットも保持部材４により上下に分断されて、上側と下側にコアスロット７が形成される。図７では単相コイル一本であるため、各コアスロット７に一本の導体が内径側から外径側に通過するように配置されている。複数の全コイルが配置された状態では、上側スロットにコイルピースの導体２本分、下側スロットにコイルピースの導体２本分で、１スロット当たり４本の導体が配置される。

図８は、図７を正面から見た概略図である。本実施例ではコア５が四角形（長方形）であってコイルピース６が矩形導体であり、各コアスロット７の回転軸の周方向の幅が内周側（内径側）で狭く外周側（外径側）で広くなっているので、図８に示す通り、コア５とコイルピース９との間のギャップが内外周で異なる。従って、この構成のアキシャルギャップ型回転電機では、コアとコイルピースとのギャップが内径側で小、外径側で大となって、ギャップによる磁気抵抗が異なってくる。これを解決してコアとコイルピースとのギャップを一定にするには、コア５の形状を台形や三角形にするとよい。

図９は、本発明実施例のアキシャルギャップ型回転電機１００における、単相コイルを図示したものであり、単相コイルは、コイルピース６を４個接続して構成される。上述の通り、全コイルが配置された状態では、ステータの軸方向の上側と下側のスロットにそれぞれ、コイルの導体を上層と下層（回転軸方向）に２本重ねて配置する。そして、コイルピース６は、コア内径側の折り返し部２０ｅによって、コアスロット内の導体の上下の層（レイヤー）が移行（変位）されている。この構成によれば、コイルピースの折り返し前の導体を軸方向の上層とし、この上層の導体を折り返し部２０ｅによって軸方向の下方に変位することによって、折り返し後の導体を下層とすることができる。

図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、本発明実施例のコイルピース６を２個接続した状態を示す概略図である。図１０（ａ）の通り、コイルピース６は、中央部にコイル中心（ステータ中心）側に突出するように回転軸方向に折り返した折り返し部２０ｅを有し、この折り返し部２０ｅによって、コアスロット７内の導体の位置が設定され、コア外径側において接続端部２０ａと２０ｉ同士が揃うように位置が設定される。

コイルピース６の接続端部同士を接続する場合、溶接では平角線導体の側面（平角線の短辺）同士を回転軸方向に重ねて揃える必要がある。従って、軸方向の上側の接続端部２０ａの下側端面が、下側の接続端部２０ｉの上側端面より若干下の位置になるように成形して、接続端部同士を回転軸方向に弾性接触する状態にすれば、安定的に重ねて揃えることができる。なお、溶接での接続面積を導体断面積以上に確保するために、コイルピース６の接続端部２０ａと２０ｉを回転軸の径方向に長さＬ１だけ直線形状に延伸させている。この直線形状の端部は他の部材でチャックすることで、安定して溶接することができる。

図１０（ｂ）は、コイルピース６の接続端部同士を接続する変形例を示したものである。すなわち、図１０（ａ）に示す接続端部を途中から回転軸の径方向に延ばさずに、回転軸方向の上方に９０°折り曲げて、接続端部２０ｊ、２０ｎを形成して断面幅の狭
い方を接続している。この端部２０ｊ、２０ｎによれば、接続端部の径方向の長さＬ２を、接続端部２０ａと２０ｉの径方向のＬ１より小さくすることができるので、ステータコイルの径方向の寸法を小さくして、ステータの径方向寸法を小さくすることができる。

図１０（ｃ）は、コイルピース６の接続端部同士を回転軸方向の上方に９０°折り曲げて、断面幅の狭い方を接続している。接続端部の径方向の長さＬ３をＬ２よりさらに小さくすることができる。

図１０（ｄ）、図１０（ｅ）は、端部同士が連続している（端部同士を溶接等で接続しない）連続巻きコイルの外径側形状を示している。図１０（ｄ）は１８０°曲げた外径側形状で径方向長さをＬ４とし、図１０（ｅ）は段差形状を設けた外径側形状で径方向長さＬを０としている。図１０（ｅ）はステータの径方向長さを最も小さくすることができる。

図１１、図１２、図１３、図１４は、本発明実施例のアキシャルギャップ型回転電機１００における、コイルピース６の単体の種々の角度から見た概略図である。図１１に示す通り、コイルピース６は、中央部に形成された折り返し部２０ｅを起点として、両側に周方向に開脚した構造有している。折り返し部２０ｅは、矩形導体のエッジワイズ方向（平角線の長辺方向）に曲げた構造である。エッジワイズ方向の急激な曲げ構造は成形時にエナメル等の絶縁被覆を破壊するので、これを防止するために内部に円弧状の隙間を形成するように緩やかな曲げ構造になるように成形される。

折り返し部２０ｅは、平角線をエッジワイズ方向の曲げ構造であるため剛性が強く、コイルピース６単体の成形された形状を維持するのに適している。従って、コイルピース６の両端の接続端部同士の溶接による接続作業が容易となり、また、複数コイルを予めステータコイルを組立てる際にも作業が容易となり、組立て後のステータコイルの形状も維持される。

前記コイルピース６はさらに、前記折り返し部２０ｅの両側から回転軸の周方向に開脚された内径側開脚部２０ｄ、２０ｆと、各内径側開脚部から折り曲げられて前記ステータのコアスロット７に内径側から外径側に通過するように配置される直線部２０ｃ、２０ｇと、前記直線部２０ｃ、２０ｇからステータの外径側において、回転軸の周方向に開脚されて前記接続端部に連なる外径側開脚部２０ｂ、２０ｈを有する。外径側開脚部２０ｂ、２０ｈからは、接続端部２０ａ、２０ｉを径方向に延伸させて、直線形状として形成する。

上述したように、折り返し部２０ｅのエッジワイズ方向の曲げ構造を有しているが、この構造により折り返し後の導体は回転軸方向に大きく変位している。従って、この変位を補正する必要がある。すなわち、折り返し後の導体はスロット７内を通過し、さらにコア外径側において他のコイルピースの接続端部と接続されるため、各位置が適切な位置になるように位置を補正する必要がある。この補正は、折り返し部２０ｅからコアスロット７までの間の内径側開脚部２０ｄ、２０ｆのどちらかで回転軸方向に曲げることで行われる。本実施例では内径側開脚部２０ｆで曲げが行われる。

図１２に示すように、内径側開脚部２０ｆは、折り返し後の導体の変位を補正するために回転軸方向に折り曲げた補正部２０ｋと、この補正部２０ｋに連なる直線部２０Ｌを有している。補正部２０ｋの曲げ方向は、折り返し部２０ｅの曲げ方向と逆方向となる。直線部２０Ｌは、これに連なるコアスロットを通過する直線部２０ｇの軸方向の位置と、さらに連なる接続端子２０ｉの軸方向の位置を規定する。すなわち、補正部２０ｋの曲げ量と直線部２０Ｌによって、コアスロットを通過する直線部２０ｇがコアスロットの下層に位置し、接続端子２０ｉが他のコイルピースの接続端部２０ａの下に揃うように位置が設定される。上記ように配置されたコアスロットの下層に位置する直線部２０ｇの上層には、他のコイルピースの直線部２０ｂが位置する。

図１３と図１４は上記構造を別角度から示し、図１３には破線で囲まれた部分で上記構造を示している。上記位置の補正により、図１４に一点鎖線で示すように、補正部２０ｋに連なる直線部２０Ｌの上面が、コアスロットを通過する直線部２０ｇ、外径側開脚部２０ｈおよび接続端子２０ｉの各上面の位置に合わせている。そしてこの位置は、折り返し部２０ｅから反対側に延びる内径側開脚部２０ｄ、コアスロットを通過する直線部２０ｃ、外径側開脚部２０ｂおよび接続端子２０ａの各下面の位置に合わせている。また、接続端子２０ａの下面位置が接続端子２０ｉの上面位置より少し下に位置するようにして両接続端子を弾性接触させれば、溶接し易くすることができる。

ところで、コイルピース６の折り返し部２０ｅとコア内径側開脚部２０ｆからなる部分は、軸方向に複数回変形しているので、全体として回転軸方向と内径方向とに膨らんだ構造となる。図１２〜図１４では、この膨らんだ構造を膨らみ部２０Ｍとして示している。

図１５、図１６は、本発明実施例のアキシャルギャップ型回転電機１００における、上下のステータコイル１０ａ、１０ｂのみを示している。膨らみ部は、上方の膨らみ部２０Ｍａと下方の膨らみ部２０Ｍｂとして示しており、図１６（ｂ）に示すように、コア内径側に突出し、かつ、両ロータ２と反対側に突出して互いに対向するように配置される。このように構成すれば、ステータ１の両面とロータ２ａ、２ｂの間に膨らみ部２０Ｍが介在することなく、小さな空隙で対向させることができるので、アキシャルギャップ型回転電機の軸方向長さを小さくできると共に、回転電機の性能を劣化させることがない。

図６に示した通り、コア５は保持部材４で固定され、固定部分はリング状の保持部材の内径側に位置するが、この部分は回転電機の性能には寄与しない空間である。本実施例では、この回転電機の性能に寄与しない空間に、上記膨らみ部２０Ｍを内径側に突出させて配置している。このように膨らみ部２０Ｍを保持部材の中心部側に配置することにより、ステータコイルの径方向の寸法を小さくできると共に、回転電機の性能を劣化させることがない。

また、ステータコイル１０が一個で、これに対向するロータ２が一個の場合でも、膨らみ部２０Ｍはロータ２と反対側に突出して配置される。

図１７は、本発明実施例のアキシャルギャップ型回転電機１００における、コア５と保持部材４に対し、単相コイルを配置した状態を示す概略図である。上述の通り、コイルピース６の折り返し部２０ｅとコア内径側開脚部２０ｆからなる膨らみ部が、図１７の丸い破線に囲まれるように、ロータ２と反対側の軸方向下側で内径方向に突出するように配置される。
（実施例２）
図１８は、本発明本実施例２のアキシャルギャップ型回転電機１００における、コア５と保持部材４に対し、コイルピース６を配置した状態を正面から見た概略図である。上述した通り、コイルピース６の周方向の内径側開脚部と外径側開脚部は、円弧形状にすることで複数コイルピースの相互間に一定の径方向のギャップを有して配置することが可能となり、回転電機の内径側と外径側のコイルエンド寸法を小さくすることができる。

内径側と外径側のコイルエンド寸法をさらに小さくするために、図１８に示すようにコイルピース６の周方向の各開脚部を複数部分に分割して、各部分を円弧形状または直線形状にして各部分を組み合わせて（円弧状同士の組合せ、円弧状と直線状の組合せ、直線状同士の組合せ）構成している。

このように構成すれば単純な円弧形状だけでなく、複雑な自由曲線（例えば放物線）にも対応が可能である。図１８では内径側を２分割（曲率半径Ｒ１、Ｒ２）、外径側を３分割（曲率半径Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５）して、５種類の異なる半径の円弧形状で、コイルピース６の周方向の開脚部を構成している。この方法では、コイルピース間の径方向のギャップは略ゼロになるまで設計することが可能であるが、ギャップを略ゼロにする場合は絶縁強度を上げるために、絶縁被覆付きの矩形導体の絶縁材料(例えばエナメル)の皮膜厚を厚くするなどの対応が必要である。

なお、各部分を円弧形状および／または直線形状にしてこれらを組み合わせる構成によれば、全体を円弧状にするより成形が容易で、成形後の形状も維持し易いので、作業効率を向上させることができる。
（実施例３）
本実施例３では、コアと保持部材に対し、ステータコイルを組み立てる製造方法を説明する。

図１９は、アキシャルギャップ型回転電機１００における、コア５と保持部材４に対し、ステータコイル１０ａ、１０ｂを組み立てる方法を示した概略図である。図１９に示すように、ステータコイル１０ａ、１０ｂは、各コイルピースの接続端部を溶接などで接続して予め組み立てておき、コア５と保持部材４に対し、ステータコイルを同軸上に配置して、挟んで組み立てることを特徴とする。

すなわち、ステータコイル１０ａ、１０ｂは、回転軸の周方向に複数配置された複数のコイルピース６からなり、前記コイルピース６を前記ステータの外径側で隣接する接続端部同士を予め接続することで前記ステータコイルを組立てておき、予め組立てられた前記ステータコイル１０ａ、１０ｂをステータ４を矢印で示すように上下両面から挟み、両面のコアスロット７に同軸上に配置してステータとステータコイルを組立てる。

その後、図１、図２に示すように、前記ステータコイル１０ａ、１０ｂが配置された前記ステータ４の両面に対向するように隙間を持たせて２個のロータ２を配置して組立てる。

前記したように、コイルピースの形状の維持性が良いので、予め、ステータコイルを組立てるに際し作業性が良く、また、組立てられたステータコイルをステータ４のコアスロット７に配置する際にも作業性を良くすることができる。

ステータコイル１０とロータ２が１組みの場合は、ステータの片面に予め組立てたステータコイルを配置してステータとステータコイルを組立てる。その後、図１、図２に示すロータの一方をステータコイルが配置されたステータの面に対向するように隙間を持たせて配置して組立てる。

この製造方法によれば、ステータコイルの接続端部が外径側の円周上に配置されており、接続端部を接合するために治具（図示せず）によってチャックするスペースを確保することが可能であり、このスペースに溶接トーチを配置することも可能である。従って、コイルピース６の両端の接続端部同士を治具によってチャックした状態で高い精度で溶接固定することができ、溶接後のステータコイルを、保持部材４のコアのスロットに、干渉することなく精度良く組み立てることができ、組立ての効率向上とコスト低減を図ることができる。

また、ステータコイルの固定方法ついて説明する。一例として、絶縁被覆部をさらに接着層で覆った矩形導体を用いることで、溶接後のステータコイルと保持部材およびコアと接着させることが可能である。また、図１０（ｂ），図１０（ｃ）のステータコイル構造であれば、先にステータコイルと保持部材およびコアと接着して固定し、後から接続端部同士を溶接することも可能である。図１０（ｂ），図１０（ｃ）のステータコイル構造であれば、接続端部同士をチャックする治具を配置することが可能であり、接続端部の上方に溶接トーチを配置することも可能である。

１…ステータ、１ａ…ステータの外径側、１ｂ…ステータの内径側、２（２ａ、２ｂ）…ロータ、３…マグネット、４…保持部材、５…コア、６…コイルピース、７…コアスロット（スロット）、１０（１０ａ，１０ｂ）…ステータコイル、２０ｅ…折り返し部、２０ｄ，２０ｆ…コア内径側開脚部、２０ｃ，２０ｇ…直線部、２０ｂ，２０ｈ…コア外径側開脚部、２０ａ，２０ｉ、２０ｊ、２０ｎ…接続端部、２０ｋ…補正部、２０Ｌ…直線部、２０Ｍ（２０Ｍａ、２０Ｍｂ）…膨らみ部、１００…アキシャルギャップ型回転電機。

Claims (12)

1. ロータを回転させるアキシャルギャップ型回転電機のステータに配置されるステータコイルであって、
   前記ロータの回転軸の周方向に複数配置され、前記ステータの外径側で隣接する接続端部同士が接続された矩形導体の複数のコイルピースからなり、
   前記コイルピースは、前記ステータの内径側において回転軸方向に折り返した折り返し部と、前記折り返し部の両側から回転軸の周方向に開脚された内径側開脚部と、前記各内径側開脚部から折り曲げられて前記ステータに内径側から外径側に通過するように配置される直線部と、前記直線部から回転軸の周方向に開脚されて前記接続端部に延びる外径側開脚部を有し、
   前記折り返し部に連なる内径側開脚部は、矩形導体の位置を補正する補正部を有し、この補正部に連なる接続端部を隣接するコイルピースの接続端部に揃えるように構成されたことを特徴とするステータコイル。
2. 請求項１に記載のステータコイルにおいて、
   前記ステータの外径側で隣接する接続端部同士は、矩形導体を回転軸方向に重ねて接続されることを特徴とするステータコイル。
3. 請求項１に記載のステータコイルにおいて、
   前記ステータの外径側で隣接する接続端部同士は、回転軸方向に折り曲げられて径方向に重ねて接続されることを特徴とするステータコイル。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のステータコイルにおいて、
   前記コイルピースは、前記折り返し部と前記内径側開脚部で膨らみ部を構成し、この膨らみ部は前記ステータの内径側で前記ロータと軸方向反対側に突出させて配置されたことを特徴とするステータコイル。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のステータコイルにおいて、
   前記コイルピースの内径側開脚部と外径側開脚部は、各部分を円弧形状または直線形状にして各部分を組み合わせて形成されたことを特徴とするステータコイル。
6. 回転軸を中心に回転するロータと、前記ロータと空隙をおいて対向配置されるステータと、前記ステータに配置されたステータコイルを備え、前記ステータコイルを励磁することにより前記ロータを回転させるアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記ステータコイルは、回転軸の周方向に複数配置され、前記ステータの外径側で隣接する接続端部同士が接続された矩形導体の複数のコイルピースからなり、
   前記コイルピースは、前記ステータの内径側において回転軸方向に折り返した折り返し部と、前記折り返し部の両側から回転軸の周方向に開脚された内径側開脚部と、前記各内径側開脚部から折り曲げられて前記ステータに内径側から外径側に通過するように配置される直線部と、前記直線部から前記回転軸の周方向に開脚されて前記接続端部に延びる外径側開脚部を有し、
   前記折り返し部に連なる内径側開脚部は、矩形導体の位置を補正する補正部を有し、この補正部に連なる接続端部を隣接するコイルピースの接続端部に揃えるように構成されたことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
7. 請求項６に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
   前記ステータの外径側で隣接する接続端部同士は、矩形導体を回転軸方向に重ねて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。
8. 請求項６に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
   前記ステータの外径側で隣接する接続端部同士は、回転軸方向に折り曲げられて径方向に重ねて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。
9. 請求項６〜８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において、
   前記コイルピースは、前記折り返し部と前記内径側開脚部で膨らみ部を構成し、この膨らみ部は前記ステータの内径側で前記ロータと軸方向反対側に突出させて配置されたことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
10. 請求項９に記載のアキシャルギャップ型回転電機において、
    前記ステータコイルは前記ステータの両面に２組配置され、前記ロータは同軸上で前記ステータの両面に対向して配置され、前記膨らみ部は前記ステータ側に突出するように配置されたことを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機。
11. 回転軸を中心に回転するロータと、前記ロータと空隙をおいて対向配置されるステータと、前記ステータのコアスロットに配置された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製造方法であって、
    前記ステータコイルは、回転軸の周方向に複数配置された複数のコイルピースからなり、前記コイルピースは、前記ステータの内径側において回転軸方向に折り返した折り返し部と、前記折り返し部の両側から回転軸の周方向に開脚された内径側開脚部と、前記各内径側開脚部から折り曲げられて前記ステータに内径側から外径側に通過するように配置される直線部と、前記直線部から回転軸の周方向に開脚されて接続端部に延びる外径側開脚部を有し、
    前記コイルピースを前記ステータの外径側で隣接する接続端部同士を予め接続して前記ステータコイルを組立てておき、
    予め組立てられた前記ステータコイルを前記ステータのコアスロットに配置し、
    前記ステータコイルが配置された前記ステータに対向するように前記ロータを配置することを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機の製造方法。
12. 請求項１１に記載のアキシャルギャップ型回転電機の製造方法において、
    前記ロータは回転軸上に２組有し、前記ステータコイルは同軸上に２組有し、前記ステータは回転軸の周方向に複数配置された複数のコアとコアスロットを両面に有し、
    予め組立てられた前記ステータコイルを前記ステータの両面を挟んで前記コアスロットに配置し、
    前記ステータコイルが配置された前記ステータの両面を挟んで対向するように隙間を持たせて前記２組のロータを配置して組立てることを特徴とするアキシャルギャップ型回転電機の製造方法。

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