JP7010181B2 - コイル及びこれを利用するロータ並びに回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、コイル及びこれを利用するロータ並びに回転電機に関する。

例えば、モータにおいては、環状をなすヨーク部の外周面に径方向へ突出するティース部を周方向へ複数形成したロータコアに対して、板形状をなす複数の平角導体を螺旋状に接続したコイルを上記ティース部へそれぞれ装着したロータが利用されている（例えば、下記特許文献１参照）。

このようなロータにおいては、コイルの冷却効率を高めるため、広幅の平角導体を途中で介在させることにより、螺旋形状外側へ突出するフィン部をコイルに設けるようにしている（例えば、下記特許文献２参照）。

具体的には、例えば、表面を絶縁処理された標準幅の第一の平角導体１１，１２をろう付け等で螺旋状に交互に接続していき、所定の周回目になったら、表面を絶縁処理されて第一の平角導体１１，１２よりも広幅の第二の平角導体１３，１４を螺旋形状外側へ突出させるようにろう付け等で引き続き螺旋状に交互に接続し、１周したところで標準幅の第一の平角導体１１，１２をろう付け等で再び螺旋状に交互に接続し、以下、これを所定回数繰り返して広幅の第二の平角導体１３，１４を所定の周回目ごとに介在させるように当該平角導体１１～１４の周縁端面を接続することにより、螺旋形状外側へ先端面１３ａａ，１４ａａを突出させた第二の平角導体１３，１４のフィン部１３ａ，１４ａを所定の間隔ごとに設けたコイルを構成している（図５，６参照）。

特開２００１－１７８０５２号公報 実開昭６１－１８５２４０号公報

前述したような従来のコイルでは、所定の周回目ごとに螺旋形状外側へ先端面１４ａａを突出させたフィン部１４ａを構成するように、標準幅の第一の平角導体１２の周縁端面（基端面）に対して、広幅の第二の平角導体１４の当該フィン部１４ａの先端面１４ａａと直交する一方の周縁端面（側端面）１４ａｂを接続することから、広幅の第二の平角導体１４のフィン部１４ａと標準幅の第一の平角導体１２との間に段差Ｄを生じている。

このため、前記コイルにおいては、標準幅の第一の平角導体１２に広幅の第二の平角導体１４を接続するときに、前記段差Ｄを規定通りの大きさに揃えるように専用の治具を使用する必要があるため、製造に手間がかかってしまうものであった。

このような問題は、板形状をなす複数の第一の平角導体が螺旋状をなすように周縁端面を接続されると共に、第一の平角導体よりも広幅の板形状をなす複数の第二の平角導体が所定の周回ごとに介在して螺旋状をなすように周縁端面を接続されることにより、第一の平角導体よりも螺旋形状外側へ先端面を突出させたフィン部が第二の平角導体に設けられるコイル及びこれを利用するロータ並びに回転電機であれば、上述と同様に起こり得ることである。

このようなことから、本発明は、製造を容易に行うことができるコイル及びこれを利用するロータ並びに回転電機を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための、本発明に係るコイルは、板形状をなす複数の第一の平角導体が螺旋状をなすように周縁端面を接続されると共に、当該第一の平角導体よりも広幅の板形状をなす複数の第二の平角導体が所定の周回ごとに介在して螺旋状をなすように周縁端面を接続されることにより、当該第一の平角導体よりも螺旋形状外側へ先端面を突出させたフィン部が当該第二の平角導体に設けられるコイルにおいて、前記第一の平角導体の周縁端面と前記第二の平角導体の前記フィン部の先端面と直交する一方の周縁端面との間が、当該第一の平角導体と同じ幅をなすと共に当該第二の平角導体の当該フィン部の先端面と直交する当該一方の周縁端面の全面にわたって当接する板形状をなす第三の平角導体で接続されていることを特徴とするものである。

また、本発明に係るロータは、環状をなすヨーク部の周面に径方向へ突出するティース部を周方向へ複数形成したロータコアの当該ティース部に本発明に係るコイルが装着されていることを特徴とするものである。

また、本発明に係る回転電機は、環状をなすヨーク部の周面に径方向へ突出するティース部を周方向へ複数形成したロータコアの当該ティース部に本発明に係るコイルが装着されている回転可能なロータと、前記ロータと同軸をなして配設された環状をなすステータとを備えていることを特徴とするものである。

本発明に係るコイルによれば、第一の平角導体の周縁端面と第二の平角導体のフィン部の先端面と直交する一方の周縁端面との間が第三の平角導体で接続されていることから、第二の平角導体の先端面と第三の平角導体とを揃えて接合することが、専用の治具がなくても容易にできるので、手間をかけることなく容易に製造することができる。

このため、本発明に係るコイルを利用するロータ並びに回転電機においても、手間をかけることなく容易に製造することができる。

本発明に係るコイルをモータのロータに適用した場合の主な実施形態の要部の抽出拡大図である。 図１のコイルの平面図である。 図２の矢線 III部の抽出拡大図である。 図３の斜視図である。 モータのロータに適用される従来のコイルの一例の要部抽出拡大図である。 図５の斜視図である。

本発明に係るコイルの実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。

〈主な実施形態〉
本発明に係るコイルをモータのロータに適用した場合の主な実施形態を図１～４に基づいて説明する。

図１において、１００はロータ、１２０はステータである。

ステータ１２０は、環状をなして配設され、回転可能に支持された環状をなすロータ１００が内部に同軸をなして配設されている。

ロータ１００は、環状をなすヨーク部１０１ａの外周面に径方向へ突出するティース部１０１ｂを周方向へ沿って複数形成したロータコア１０１と、ロータコア１０１のティース部１０１ｂの径方向外側端部と内側端部とに鍔形に突出するように対をなして設けられたフランジ部材１０２と、ロータコア１０１のティース部１０１ｂに装着され、対をなすフランジ部材１０２の間で挟持されたコイル１１０とを備えている。

コイル１１０は、図１～４に示すように、表面を絶縁処理された板形状をなす標準幅の短辺用の第一の平角導体１１１と、表面を絶縁処理された板形状をなす標準幅の長辺用の第一の平角導体１１２と、表面を絶縁処理されて前記第一の平角導体１１１と同じ長さを有するものの当該第一の平角導体１１１よりも幅の広い板形状をなす広幅の短辺用の第二の平角導体１１３と、表面を絶縁処理されて前記第一の平角導体１１２と同じ長さを有するものの当該第一の平角導体１１２よりも幅の広い板形状をなす広幅の長辺用の第二の平角導体１１４と、表面を絶縁処理されて前記第一の平角導体１１１，１１２と同じ幅をなすものの前記標準幅と前記広幅との差分の大きさだけ短辺用の第一の平角導体１１１の長さよりも長い拡長の短辺用の第三の平角導体１１５とをろう付け等で規定の順に長方形状で組んで螺旋状に接続したものである。

具体的には、例えば、標準幅の短辺用の第一の平角導体１１１の長さ方向一方端側の周縁端面である長辺端面（基端面）に、標準幅の長辺用の第一の平角導体１１２の長さ方向一方端側の周縁端面である短辺端面（側端面）を接続し、この第一の平角導体１１２の長さ方向他方端側の周縁端面である長辺端面（基端面）に、標準幅の短辺用の新たな第一の平角導体１１１の長さ方向一方端側の周縁端面である短辺端面（側端面）を接続し、この第一の平角導体１１１の長さ方向他方端側の周縁端面である長辺端面（基端面）に、標準幅の長辺用の新たな第一の平角導体１１２の長さ方向一方端側の周縁端面である短辺端面（側端面）を接続し、以下、これを繰り返して標準幅の短辺用の第一の平角導体１１１と長辺用の第一の平角導体１１２とを螺旋状に順次接続して長方形状に組み付けていく。

そして、所定の周回目（例えば４周回目）を終えると、最後に接続した標準幅の長辺用の第一の平角導体１１２の長さ方向他方端側の周縁端面である長辺端面（基端面）に、拡長の短辺用の第三の平角導体１１５の長さ方向一方端側の周縁端面である短辺端面（側端面）を接続し、この第三の平角導体１１５の長さ方向他方端側の周縁端面である長辺端面（基端面）に、広幅の長辺用の第二の平角導体１１４の長さ方向一方端側の周縁端面である短辺端面（側端面）を接続する。

続いて、上記第二の平角導体１１４の長さ方向他方端側の周縁端面である長辺端面（基端面）に、広幅の短辺用の第二の平角導体１１３の長さ方向一方端側の周縁端面である短辺端面（側端面）を接続し、この第二の平角導体１１３の長さ方向他方端側の周縁端面である長辺端面（基端面）に、広幅の長辺用の新たな第二の平角導体１１４の長さ方向一方端側の周縁端面である短辺端面（側端面）を接続し、この第二の平角導体１１４の長さ方向他方端側の周縁端面である長辺端面（基端面）に、広幅の短辺用の新たな第二の平角導体１１３の長さ方向一方端側の周縁端面である短辺端面（側端面）を接続することにより、広幅の短辺用及び長辺用の第二の平角導体１１３，１１４を１周回させて螺旋形状外側へ先端面１１３ａａ，１１４ａａを突出させたフィン部１１３ａ，１１４ａを所定の周回目（例えば５周目）に形成する。

このようにして広幅の短辺用及び長辺用の第二の平角導体１１３，１１４を１周回させたら、最後に接続した広幅の短辺用の第二の平角導体１１３の長さ方向他方端側の周縁端面である長辺端面（基端面）に、標準幅の長辺用の第一の平角導体１１２の長さ方向一方端側の周縁端面である短辺端面（側端面）を接続する。

以下、標準幅の第一の平角導体１１１，１１２を交互に接続することを所定の周回行った後、拡長の短辺用の第三の平角導体１１５を接続してから広幅の第二の平角導体１１３，１１４を交互に１周回接続することを繰り返し行うことにより、コイル１１０が構成される。

つまり、本実施形態に係るコイル１１０においては、標準幅の長辺用の第一の平角導体１１２の基端面（周縁端面）と広幅の長辺用の第二の平角導体１１４のフィン部１１４ａの先端面１１４ａａと直交する一方の側端面（周縁端面）１１４ａｂとの間を、標準幅の短辺用の第一の平角導体１１１と同じ幅（標準幅）をなすと共に広幅の長辺用の第二の平角導体１１４のフィン部１１４ａの先端面１１４ａａと直交する一方の側端面（周縁端面）１１４ａｂの全面にわたって当接する周縁端面である基端面（長辺端面）１１５ａｂを有する板形状をなす拡長の短辺用の第三の平角導体１１５で接続するようにしたのである。

このため、本実施形態に係るコイル１１０では、拡長の短辺用の第三の平角導体１１５の長さ方向他端側の周縁端面である側端面（短辺端面）１１５ａａが、広幅の長辺用の第二の平角導体１１４のフィン部１１４ａの先端面１１４ａａと面一となるように螺旋形状外側へ突出して、第三の平角導体１１５の長さ方向他端側に上記第二の平角導体１１４のフィン部１１４ａと一体的に連続するフィン部１１５ａが形成される。

したがって、本実施形態に係るコイル１１０によれば、第二の平角導体１１４の先端面１１４ａａと第三の平角導体１１５の側端面１１５ａａとを揃えて接合することが、専用の治具がなくても容易にできるので、手間をかけることなく容易に製造することができる。

また、第三の平角導体１１５の長さ方向他端側にもフィン部１１５ａを形成するようにしたので、冷却面積を増加させることができ、冷却性能を向上させることができる。

〈他の実施形態〉
なお、前述した実施形態においては、短辺用の平角導体１１１，１１３，１１５の基端面（長辺端面）を長辺用の平角導体１１２，１１４の側端面（短辺端面）に接続し、長辺用の平角導体１１２，１１４の基端面（長辺端面）を短辺用の平角導体１１１，１１３，１１５の基端面（長辺端面）に接続することによりコイル１１０を構成するようにしたが、他の実施形態として、例えば、短辺用の平角導体の長さ方向両端側の側端面（短辺端面）を長辺用の平角導体の基端面（長辺端面）に接続することや、長辺用の平角導体の長さ方向両端側の側端面（短辺端面）を短辺用の平角導体の基端面（長辺端面）に接続することによりコイルを構成するようにすることも可能である。

また、前述した実施形態においては、短辺用の平角導体と長辺用の平角導体とを螺旋状に接続して長方形状に組み付けたコイルの場合について説明したが、他の実施形態として、例えば、長さが等しい平角導体を螺旋状に接続して正方形状に組み付けたコイルの場合であっても、前述した実施形態の場合と同様に適用することができる。

また、前述した実施形態においては、モータに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、発電機等を含めた回転電機であれば、前述した実施形態の場合と同様に適用することができる。

本発明に係るコイル及びこれを利用するロータ並びに回転電機は、手間をかけることなく容易に製造することができるので、産業上、極めて有益に利用することができる。

１００ ロータ
１０１ ロータコア
１０１ａ ヨーク部
１０１ｂ ティース部
１０２ フランジ部材
１１０ コイル
１１１ 第一の平角導体（標準幅・短辺用）
１１２ 第一の平角導体（標準幅・長辺用）
１１３ 第二の平角導体（広幅・短辺用）
１１３ａ フィン部
１１３ａａ 先端面
１１４ 第二の平角導体（広幅・長辺用）
１１４ａ フィン部
１１４ａａ 先端面
１１４ａｂ 側端面
１１５ 第三の平角導体
１１５ａ フィン部
１１５ａａ 側端面
１１５ａｂ 基端面
１２０ ステータ

Claims (3)

1. 板形状をなす複数の第一の平角導体が螺旋状をなすように周縁端面を接続されると共に、当該第一の平角導体よりも広幅の板形状をなす複数の第二の平角導体が所定の周回ごとに介在して螺旋状をなすように周縁端面を接続されることにより、当該第一の平角導体よりも螺旋形状外側へ先端面を突出させたフィン部が当該第二の平角導体に設けられるコイルにおいて、
   前記第一の平角導体の周縁端面と前記第二の平角導体の前記フィン部の先端面と直交する一方の周縁端面との間が、当該第一の平角導体と同じ幅をなすと共に当該第二の平角導体の当該フィン部の先端面と直交する当該一方の周縁端面の全面にわたって当接する板形状をなす第三の平角導体で接続されている
   ことを特徴とするコイル。
2. 環状をなすヨーク部の周面に径方向へ突出するティース部を周方向へ複数形成したロータコアの当該ティース部に請求項１に記載のコイルが装着されている
   ことを特徴とするロータ。
3. 環状をなすヨーク部の周面に径方向へ突出するティース部を周方向へ複数形成したロータコアの当該ティース部に請求項１に記載のコイルが装着されている回転可能なロータと、
   前記ロータと同軸をなして配設された環状をなすステータと
   を備えていることを特徴とする回転電機。

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