JP7170345B1 - コイル、ステータ、モータおよびコイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 コイルにおける渦電流の発生を抑制し、ジュール損失の低減が可能なコイル、ステータ、モータを提供する。
【解決手段】 コイル１０は、一の導体の一周回により構成される周回領域ＣＲを複数連続させて螺旋構造とするものであり、導体は、長手方向において第一部材１５と第二部材１６の接続により構成され、複数の周回領域ＣＲは、少なくとも一部に第一部材１５を含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、コイル、ステータ、モータおよびコイルの製造方法に関する。

モータのような電気コイルを用いた電気部品において、特に高出力を実現するには大電流を流す必要があるが、その分発熱も大きくなり、エネルギーの損失（ジュール損失）が問題となる。

モータの熱による損失は、主に、コイルの巻き線抵抗（Ｒ）と流れる電流（Ｉ）から発生する電力損失（Ｐ＝Ｉ^２×Ｒ、銅損ともいう）と、磁界とその変化による損失の電力損失（ヒステリシスによる損失と磁界の変化により磁性体に発生する渦電流による損失、鉄損ともいう）、さらにモータ内の摩擦や空気抵抗などによる損失（機械損ともいう）がある。

従来では、コイルの外形状の観点（例えば、特許文献１参照）や、制御の観点（例えば、特許文献２参照）などから銅損や鉄損の低減を目的として、様々な検討がなされている。

また、特にコイル（およびその構成材料）に着目した場合には、銅損と、鉄損のうち特に渦電流による損失（コイルに流れる電流とコイルを鎖交する磁束による渦電流に起因する交流損）がジュール損失の大きな要因になっているといえる。そして現状では、コイルの構成材料としては、銅（Ｃｕ）部材やアルミニウム（Ａｌ）部材などが一般的に使用されている。

特開２０２０－５３７０号公報 特許第６７９５２６７号

しかしながら、主に銅部材（銅や銅合金など）により構成したコイル（以下、銅製コイル）や、主にアルミニウム（Ａｌ）部材（アルミニウムやアルミニウム合金など）により構成したコイル（以下、アルミニウム製コイル）はそれぞれに一長一短がある。

具体的に、銅製コイルはアルミニウム製コイルに比べて抵抗が小さく銅損は少ないが重量が大きくなる。一方、アルミニウム製コイルは、銅製コイルに比べて軽量・廉価且つ鉄損は少ないが、銅損は大きい特性がある。

このようなことから、コイル材料の検討によりモータとしての損失を低減し、効率を向上させるにも限界があった。

本発明は、このような課題に鑑み、コイルにおける渦電流の発生を抑制し、ジュール損失の低減が可能なコイル、ステータ、モータおよびコイルの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、導体によって構成され、ステータの複数のティースにそれぞれ取り付けられるコイルであって、前記導体は、一の前記ティースの周りを一周回する周回領域を、該ティースが突出する方向に複数重ねるように連続させて螺旋構造とした集中巻きで構成され、前記導体は、第一部材と、前記第一部材よりも抵抗値が低い導体である第二部材との圧接により構成され、それぞれの前記周回領域は角部と直線部を有する略矩形状であり、それぞれの前記周回領域は、ロータの回転軸中心線を含む仮想切断面により前記ロータの回転方向上流側の領域である第一半周領域と、前記ロータの回転方向下流側の領域である第二半周領域に二分され、少なくとも前記ロータに直近の周回領域は、前記第一半周領域の少なくとも一部が前記第一部材により構成され、前記第二半周領域前記第二部材により構成される、ことを特徴とするコイルに係るものである。

また、本発明は、上記のコイルを取り付けたステータに係るものである。
また、本発明は、上記のコイルを備えたモータに係るものである。
また、本発明は、上記のコイルを備えたモータであって、前記周回領域の全てが前記第二部材により構成された同一形状のコイルを備えたモータを仮定して運転した場合と比較して、高回転数領域では損失が該モータより小さい一方、低回転数領域では該モータより損失が大きくなる、ことを特徴とするモータに係るものである。
また、本発明は、ステータの複数のティースにそれぞれ取り付け可能であり、一の該ティースの周りを一周回する周回領域を、該ティースが突出する方向に複数重ねるように連続させて螺旋構造とする集中巻きのコイルの製造方法であって、連続させることで、角部と直線部を有する略矩形状の前記周回領域を複数形成可能な複数のコイル片を準備する工程と、前記複数のコイル片のうち、第一コイル片と第二コイル片を圧接し、ロータに直近の前記周回領域を形成する工程を有し、前記第一コイル片は、前記ロータの回転軸中心線を含む仮想切断面により前記ロータの回転方向上流側の領域となる第一半周領域を構成するコイル片であり少なくとも一部が第一部材からなり、前記第二コイル片は、前記ロータの回転方向下流側の領域となる第二半周領域を構成するコイル片であり、前記第一部材よりも抵抗値が低い第二部材からなる、ことを特徴とするコイルの製造方法に係るものである。

また、本発明は、上記コイルを取り付けたステータに係るものである。

また、本発明は、上記コイルを備えたモータに係るものである。

また、本発明は、上記コイルを備えたモータであって、周回領域の全てが前記第二部材により構成された同一形状のコイルを備えたモータを仮定して運転した場合と比較して、高回転数領域では損失が該モータより小さい一方、低回転数領域では該モータより損失が大きくなる、ことを特徴とするモータに係るものである。

本発明によれば、コイルにおける渦電流の発生を抑制し、ジュール損失の低減が可能なコイル、ステータ、モータおよびコイルの製造方法を提供することができる。

本実施形態に係るコイルを示す概略図であり、（Ａ）平面図、（Ｂ）側面図、（Ｃ）側面図である。 本実施形態に係るコイルを示す概略図であり、（Ａ）断面図、（Ｂ）平面図、（Ｃ）断面図、（Ｄ）平面図、（Ｅ）断面図、（Ｆ）平面図、（Ｇ）断面図、（Ｈ）平面図である。 本実施形態に係るコイルを示す概略図であり、（Ａ）平面図、（Ｂ）平面図、（Ｃ）平面図、（Ｄ）断面図、（Ｅ）断面図である。 本実施形態を説明する概略図であり、（Ａ）モータの平面図、（Ｂ）モータの側断面図、（Ｃ）断面図、（Ｄ）正面図である。 （Ａ）従来のモータにおけるジュール損失と回転数の関係を示す概念図であり、（Ｂ）銅製コイルに発生するジュール損失とモータ回転数の関係を説明する概念図であり、（Ｃ）アルミニウム製コイルに発生するジュール損失とモータ回転数の関係を説明する概念図である。 銅製コイルに発生するジュール損失密度を示す図である。 銅製コイルに発生するジュール損失割合を示す図である。 コイルに生じるジュール損失について説明する図であり、（Ａ）コイルを展開して示す平面概要図、（Ｂ）、（Ｃ）銅製コイルに発生するジュール損失とモータ回転数の関係を説明する概念図、（Ｄ）、（Ｅ）アルミニウム製コイルに発生するジュール損失とモータ回転数の関係を説明する概念図、（Ｆ）、（Ｇ）本実施形態のコイルに発生するジュール損失とモータ回転数の関係を説明する概念図である。 従来構造と本実施形態のコイルにおけるジュール損失の比較を示す図である。 本実施形態を説明する概略図であり、（Ａ）モータの側断面図、（Ｂ）断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本図及び以降の各図において、一部の構成を適宜省略して、図面を簡略化する。そして、本図及び以降の各図において、部材の大きさ、形状、厚み等を適宜誇張して表現する。

図１は、本発明の第１実施形態に係るコイル１０の概要を示す図であり、同図（Ａ）が螺旋形状のコイル１０の螺旋の軸（螺旋軸）ＳＣ方向から見た正面図、同図（Ｂ）が短辺１０４（同図（Ａ）の例えば左）方向から見た側面図であり、同図（Ｃ）が長辺１０３（同図（Ａ）の例えば下）方向から見た側面図である。なお、本図及び以降の各図において、一部の構成を適宜省略して、図面を簡略化する。そして、本図及び以降の各図において、部材の大きさ、形状、厚み等を適宜誇張して表現する。

図１に示すように、本実実施形態のコイル１０は、一例として、長尺帯状の平導体により螺旋構造体を構成したものである。全体の外形状は一例として、平面視（同図（Ａ））においては、短辺１０４と長辺１０３を有する略矩形状であり、側面視（同図（Ｂ）、同図（Ｃ）においては略台形状を有する略四角錐台形状である。短辺１０４と長辺１０３は直線部１０１を含み、直線部１０１で挟まれた部分に略直角の角部１０２が形成されている。なお、コイル１０形状は一例であり、同図の例に限らない。

コイル１０は、螺旋軸ＳＣ方向に重なる複数の周回領域ＣＲを有する。ここで、本実施形態における「周回領域」とは、図１（Ａ）の破線矢印で示す、螺旋構造体の各ターン、すなわち１周分の領域（周回領域）を言う。なお、説明の便宜上、複数の周回領域ＣＲを互いに分離して図示し、また重ねた層の数で説明する場合があるが、螺旋構造であるので１つのコイル１０を構成する各周回領域ＣＲは同図（Ｂ）に示す螺旋構造体の開始端１０５から終了端１０６まで連続している。なお、説明の便宜上、同図（Ｂ）の下方を開始端１０５、上方を終了端１０６と称しているが、両者を入れ替えても同様である。

コイル１０は、複数の周回領域ＣＲの中心が螺旋軸ＳＣに略一致するように螺旋軸ＳＣ方向（同図（Ｂ），同図（Ｃ）の上下方向）に複数重畳するようにして螺旋を構成している、所謂、集中巻きのコイルである。

また、コイル１０は、一例として、同図（Ａ）に示すようにそれぞれ直線部分（直線部１０１）を有する帯状の平導体により螺旋構造体を形成した（完成した状態では平導体が巻回された構成となる）エッジワイズコイルである。

つまり周回領域ＣＲのそれぞれは、一の（１枚の）平導体を一周させた構成であり（一周回により構成され）、複数の周回領域ＣＲが螺旋軸ＳＣ方向に複数（図１（Ｂ）では例えば、６層）重ねられる。同図（Ｂ）において例えば開始端１０５側（短辺１０４の長さが短い方）から１層目の周回領域（１層目周回領域）ＣＲ１、２層目の周回領域（２層目周回領域）ＣＲ２、３層目の周回領域（３層目周回領域）ＣＲ３、４層目の周回領域（４層目周回領域）ＣＲ４、５層目の周回領域（５層目周回領域）ＣＲ５，６層目の周回領域（６層目周回領域）ＣＲ６はいずれも連続する長尺帯状の一の導体（１枚の平導体）により構成される。

なお、同図では最下層を１層目としているが、周回領域ＣＲの重ね（積層）順はこの例に限らず、最上層が１層目であってもよい。また、周回領域ＣＲの数も一例であり、任意の数が選択される（以下の説明において同様）。

図２は、本実施形態のコイル１０の詳細を説明する図であり、同図（Ａ）、同図（Ｃ）、同図（Ｅ），同図（Ｇ）は、図１（Ａ）のＡ－Ａ線の断面に対応する断面図である。なお同図では一例として、１つのコイル１０は４層の周回領域ＣＲで構成されているものとし、また同図（Ａ）、同図（Ｃ）、同図（Ｅ），同図（Ｇ）では開始端１０５と終了端１０６の図示は省略しているが、図１（Ｂ）と同様に、短辺１０４の長さが短い方（図では下層）から、１層目周回領域ＣＲ１、２層目周回領域ＣＲ２…として説明する。また、同図（Ｂ）、同図（Ｄ）、同図（Ｆ）、同図（Ｈ）はそれぞれ同図（Ａ）、同図（Ｃ）、同図（Ｅ），同図（Ｇ）のコイル１０を展開したと仮定した場合の平面概要図である。

本実施形態のコイル１０は、一の導体の一周回により構成される周回領域ＣＲを複数連続させて螺旋構造体とするものであり、一の導体は、第１部材１５（同図においてハッチングで示す）と第２部材１６を接続してなる。そして、複数の周回領域ＣＲは、少なくとも一部に第１部材１５を含む。好適には、複数の周回領域ＣＲは、第１周回領域ＣＲａと、第２部材１６を含む第２周回領域ＣＲｂとを含む。さらに好適には、第２周回領域ＣＲｂは、第２部材１６のみから構成される。複数の周回領域ＣＲは、螺旋軸ＳＣ方向に重なるように構成され、第１周回領域ＣＲａは螺旋軸ＳＣ方向の一端（端部Ｔ１）側に位置し、第２周回領域ＣＲｂは第１周回領域ＣＲａよりも螺旋軸ＳＣの他の端部（端部Ｔ２）側に位置する。

第１周回領域ＣＲａがその一部に第１部材１５を含む場合、一周の途中において第１部材１５と第２部材１６が切り替わる（一周の途中に第１部材１５と第２部材１６の接合部が存在する）。また好適には、第２周回領域ＣＲｂは第２部材１６のみからなる。

以下具体的に説明する。同図（Ａ），同図（Ｂ）を参照して、本実施形態のコイル１０は、連続する一の導体（ここでは一枚の平導体）による螺旋構造体により構成されるが、当該一の導体は、複数の部材（第１部材１５および第２部材１６）から構成される。具体的には、コイル１０は、螺旋軸ＳＣの一方の端部Ｔ１側に位置する一層または複数層の周回領域ＣＲの少なくとも一部が第１部材１５からなり、螺旋軸ＳＣ方向の他方の端部Ｔ２側に位置する一層または複数層の周回領域ＣＲが（第１部材１５を含まない）第２部材１６から構成される。より好適には、コイル１０は、螺旋軸ＳＣの端部Ｔ１側に位置する一層または複数層の周回領域ＣＲの少なくとも一部が第１部材１５からなり、螺旋軸ＳＣ方向の端部Ｔ２側に位置する一層または複数層の周回領域ＣＲが（第１部材１５を含まない）第２部材１６のみから構成される。

第１部材１５は、第２部材１６よりも抵抗が高い導体（金属）である。具体的に一例を挙げると、第１部材１５は、アルミニウム（Ａｌ）を主成分とする金属部材であり、第二部材は、銅を主成分とする金属部材である。

ここで、「アルミニウムを主成分とする金属」とは、純アルミニウムまたはアルミニウム合金を全体の５０％以上含有する金属をいい、純アルミニウムまたはアルミニウム合金とは異なる他の成分を含む場合、他の成分の種類や数は任意である。また、純アルミニウムまたはアルミニウム合金の含有率が１００％（または略１００％）の金属であってもよい。以下、本明細書では、第１部材１５を構成する第一の金属について単に「アルミニウム（Ａｌ）」または「アルミニウム部材」と称する場合があるが、これは「アルミニウムを主成分とする金属」の意味である。

また「銅を主成分とする金属」とは、純銅または銅合金を全体の５０％以上含有する金属をいい、純銅または銅合金とは異なる他の成分を含む場合、他の成分の種類や数は任意である。また、純銅または銅合金の含有率が１００％（または略１００％）の金属であってもよい。以下、本明細書では、第２部材１６を構成する第二の金属について単に「銅（Ｃｕ）」または「銅部材」と称する場合があるが、これは「銅を主成分とする金属」の意味である。

以下、螺旋軸ＳＣの端部Ｔ１側に位置する一層または複数層の周回領域ＣＲの少なくとも一部が第１部材１５からなり、螺旋軸ＳＣ方向の端部Ｔ２側に位置する一層または複数層の周回領域ＣＲが（第１部材１５を含まない）第２部材１６から構成される例について、さらに具体的に説明する。

同図（Ａ）、同図（Ｂ）は、螺旋軸ＳＣの一方の端部Ｔ１側に位置する１層目周回領域ＣＲ１が第１部材１５と第２部材１６の複合により構成される例である。つまり、螺旋軸ＳＣの端部Ｔ１側に位置する１層目周回領域ＣＲ１の少なくとも一部（同図（Ａ）では右方、同図（Ｂ）では左方の開始端１０５に近い側）が第１部材１５からなり、同じ１層目周回領域ＣＲ１の他の部分（同図（Ａ）では左方）が第２部材１６からなり、また２層目から４層目までの周回領域ＣＲ２～ＣＲ４が第２部材１６のみから構成される。この場合１層目周回領域ＣＲ１が第１周回領域ＣＲａであり、２層目周回領域ＣＲ２から４層目周回領域ＣＲ４が第２周回領域ＣＲｂとなる。

同図（Ｂ）は同図（Ａ）のコイル１０を展開したと仮定した場合の平面図である。既に述べているように、コイル１０は、連続する一の導体（ここでは１枚の平導体）を一周させて一の周回領域ＣＲを構成し、その周回領域ＣＲを複数（ここでは４層）連続させて構成される。そして、１層目周回領域ＣＲ１は、例えば開始端１０５から例えば半周分が第１部材１５からなり、これと連続して１層目周回領域ＣＲ１の残りが第２部材１６からなりさらにこれに連続してまた２層目から４層目までの周回領域ＣＲ（ＣＲ２～ＣＲ４）が第２部材１６のみから構成される。

同図（Ｃ）、同図（Ｄ）は、螺旋軸ＳＣの端部Ｔ１側に位置する１層目周回領域ＣＲ１の全体が第１部材１５で構成され、これに連続する２層目から４層目の周回領域ＣＲ（ＣＲ２～ＣＲ４）が第２部材１６により構成される例である。この場合も１層目周回領域ＣＲ１が第１周回領域ＣＲａであり、２層目周回領域ＣＲ２から４層目周回領域ＣＲ４が第２周回領域ＣＲｂとなる。

同図（Ｄ）に示すようにこの場合、開始端１０５から１層目周回領域ＣＲ１の全周が第１部材１５からなり、これと連続して２層目周回領域ＣＲ２以降が第２部材１６のみから構成される。

同図（Ｅ）、同図（Ｆ）は、螺旋軸ＳＣの端部Ｔ１側に位置する１層目周回領域ＣＲ１の全体が第１部材１５で構成され、これに連続する２層目周回領域ＣＲ２の一部が第１部材１５と第２部材１６の複合により構成され、それ以外が第２部材１６のみから構成される例である。つまり、螺旋軸ＳＣの端部Ｔ１側に位置する１層目周回領域ＣＲ１の全周とこれに連続する２層目周回領域ＣＲ２の少なくとも一部（同図（Ｅ）では右方、開始端１０５に近い側の例えば半周分）が第１部材１５からなり、同じ２層目周回領域ＣＲ２の他の部分（同図（Ｅ）では左方の例えば半周分）が第２部材１６からなり、また３層目から４層目の周回領域ＣＲ（ＣＲ３，ＣＲ４）が第２部材１６のみから構成される。この場合１層目周回領域ＣＲ１と２層目周回領域ＣＲ２が第１周回領域ＣＲａであり、３層目周回領域ＣＲ３から４層目周回領域ＣＲ４が第２周回領域ＣＲｂとなる。

同図（Ｆ）に示すようにこの場合、開始端１０５から２層目周回領域ＣＲ２の例えば半周分までが第１部材１５からなり、これと連続して２層目周回領域ＣＲ２の残り半周分が第２部材１６から構成され更に連続して３層目から４層目までの周回領域ＣＲ（ＣＲ３～ＣＲ４）が第２部材１６のみから構成される。

同図（Ｇ）、同図（Ｈ）は、１層目周回領域ＣＲ１と２層目周回領域ＣＲ２のそれぞれが第１部材１５と第２部材１６の複合により構成され、それ以外が第２部材１６により構成される例である。つまり、螺旋軸ＳＣの端部Ｔ１側に位置する１層目周回領域ＣＲ１の少なくとも一部（同図（Ｇ）では右方側、開始端１０５に近い側の例えば半周分）が第１部材１５からなり、同じ１層目周回領域ＣＲ１の他の部分（同図（Ｇ）では左方側の例えば半周分）が第２部材１６からなる。またこれに連続する２層目周回領域ＣＲ２の少なくとも一部（同図（Ｇ）では右方側の例えば半周分）が第１部材１５からなり、同じ２層目周回領域ＣＲ２の他の部分（同図（Ｇ）では左方側の例えば半周分）が第２部材１６からなる。そして、これに連続する３層目から４層目までの周回領域ＣＲ（ＣＲ３～ＣＲ４）が第２部材１６のみから構成される。この場合１層目周回領域ＣＲ１と２層目周回領域ＣＲ２が第１周回領域ＣＲａであり、３層目周回領域ＣＲ３から４層目周回領域ＣＲ４が第２周回領域ＣＲｂである。

同図（Ｈ）に示すようにこの場合、開始端１０５から２層目周回領域ＣＲ２までは例えば半周毎に第１部材１５と第２部材１６が交互に配置され、これと連続して３層目から４層目までの周回領域ＣＲ（ＣＲ３，ＣＲ４）に第２部材１６のみが配置される構成となる。

なお、同図（Ａ），同図（Ｅ）、同図（Ｇ）の第１周回領域ＣＲａにおいて第１部材１５が周回領域ＣＲの半周分に設けられる場合を例示したが、各図の左側部分に相当する半周分に設けられてもよい。また、ここでは例えば第１周回領域ＣＲａの一例として、周回領域ＣＲの半周分に第１部材１５が設ける構成を示しているが、第１周回領域ＣＲａの第１部材１５の範囲は、半周分より多くてもよいし少なくてもよい。第１周回領域ＣＲａが２層目周回領域ＣＲ２までである場合を例示したが、３層目周回領域ＣＲ３以降も第１部材１５を含む構成（すなわち第１周回領域ＣＲａ）であってもよく、コイル１０の全ての周回領域ＣＲが第１周回領域ＣＲａであってもよい。

次に、図３を参照して本実施形態のコイル１０の製造方法の一例について説明する。図３は、コイル１０の構成部材を説明する概要図であり、同図（Ａ）が完成状態のコイル１０を螺旋軸ＳＣ方向から見た平面図（図１（Ａ）に対応する平面図）であり、同図（Ｂ）、同図（Ｃ）がコイル１０を構成する平導体片Ｃの一例を示す平面図であり、同図（Ｄ）および同図（Ｅ）は同図（Ｂ）のＢ－Ｂ線断面を拡大した図である。

コイル１０は一例として、連続させると螺旋構造を形成可能な帯状の複数の平導体片（コイル片）Ｃを接合して螺旋構造体を形成するものである。より具体的に、コイル１０は、一例として、直線部１０１を有する帯状の複数の平導体片Ｃを、それらの直線部１０１において帯長手方向（螺旋進行方向）ＢＬに沿ってつなぎ合わせ、それらコイル片Ｃの螺旋進行方向の端面ＴＳ同士を突き合わせて押圧（圧接、例えば、冷間圧接）し、所望の巻き数となるように連続させて螺旋構造体とするものである。つまり一の周回領域ＣＲは一または複数の平導体片Ｃの接続により構成される。それぞれの周回領域ＣＲは角部が略直角であり、コイル１０の螺旋軸ＳＣ方向から見た平面視（図３（Ａ），図１（Ａ））において外周側および内周側のいずれも（略）矩形状となる。以下、平導体片Ｃをコイル片Ｃという場合もある。

図３（Ｂ）に示すように本実施形態の平導体片（コイル片）Ｃは、例えば、帯長手方向ＢＬ（螺旋構造の進行方向）の直線部に交差（直交）する方向（帯短手方向ＢＳ）に切断した場合の切断面（Ｂ－Ｂ線断面）が、同図（Ｄ）に示すように矩形状または同図（Ｅ）に示すように角丸矩形状の導体である。すなわち、コイル片Ｃは、対向する２つの第一の面（ここでは幅広の面）ＷＳと、対向する２つの第二の面（ここでは幅狭の面）ＷＴを有し、所定方向に長い帯状部材である。以下の説明ではコイル片Ｃの一例として帯長手方向に直交する断面が、同図（Ｄ）に示すように（略）矩形状を有するものである場合を例に説明する。

複数のコイル片Ｃは例えば、面を揃えた状態でその端面同士が接続される。ここで「面を揃えた状態」とは、コイル片Ｃの断面形状が、正方形や丸線など縦横に対称な形状でない場合（同図（Ｄ）などのように略矩形状の場合）に、「２つのコイル片Ｃの形状が対応する面が同じ方向に向くように（例えば上面になるように）揃えた状態」をいう。具体的に、コイル片Ｃが同図（Ｄ）に示すように幅広の第一の面ＷＳと幅狭の第二の面ＷＴを有する場合、２つのコイル片Ｃは幅広の面（第一の面ＷＳ）同士が上に向くように揃えて接続される。その場合、２つのコイル片Ｃ同士の幅広の長さ（サイズ、端面の形状）は異なってもよい。

なお、説明の便宜上、第一の面ＷＳが幅広の面であり、第二の面ＷＴが幅狭の面としたが、第一の面ＷＳが幅狭の面で第二の面ＷＴが幅広の面であってもよく、第一の面ＷＳと第二の面ＷＴの長さが同等の、断面視において略正方形状であってもよい。また、上記の「面を揃えた状態の」接続は一例であり、これに限らず例えば、一方のコイル片Ｃの幅広の第一の面と他方のコイル片Ｃの幅狭の第二の面ＷＴとを同じ方向に向けて（例えば上面になるようにして、面を揃えずに）接合してもよい。

コイル片Ｃはそれぞれ、例えば板状の金属（例えば、厚さ０．１ｍｍ～５ｍｍ程度）を所望の形状に打ち抜いて得られたものであり、少なくとも直線部１０１と、少なくとも１つの角部１０２を有する。ここで、角部１０２は、帯長手方向ＢＬの延在方向を変化させるように曲折した部位である。角部１０２の少なくとも１つ（好適には全て）は、非湾曲（例えば、略直角）形状の角部であることが望ましい。この例では、角部１０２は図１（Ａ）にハッチングで示すように、略正方形状領域である。また、本実施形態のコイル片Ｃの端面ＴＳは、コイル片Ｃの角部１０２を除いた直線部１０１に位置するものとする。以下の例では、１つのコイル片Ｃが、図３（Ｃ）に示すように２つの略直角の角部１０２（角部）を有する（略）Ｕ字形状である場合を例示する。しかしコイル片Ｃの形状はこれに限らず、例えば、略Ｌ字状、略Ｃ字状などであってもよい。また、複数のコイル片Ｃは、全てのコイル片Ｃが同じ形状であってもよいし、異なる形状の組合せであってもよい。また、異なる形状のコイル片Ｃを組み合わせる場合、角部１０２を有しない直線状（Ｉ字状）のコイル片Ｃが含まれていてもよい。

このような複数のコイル片Ｃについて、螺旋進行方向の端面ＴＳ同士を突合せて圧接（例えば、冷間圧接）すると、図３（Ａ），図１（Ａ）に示すように、コイル１０は、周回領域ＣＲの角部１０２を除く直線部１０１に、圧接によるコイル片接合部１３が形成される。またコイル１０を展開したと仮定すると図２に示すように複数のコイル片Ｃの接続による連続した一枚の長尺帯状の平導体となり、複数の周回領域（周回領域ＣＲ）が構成される。

このように本実施形態では複数のコイル片Ｃを押圧して螺旋構造を形成するため、１つのコイル１０を、複数の部材（第１部材１５、第２部材１６）で構成できる。より具体的には、完成形のコイル１０としては長尺帯状の平導体により螺旋構造体とする構成であるが、その長尺の方向（長手方向）において第１部材１５と第２部材１６を混在させることができ、その部位や長さ（長手方向の配置領域）も任意に選択できる。これによりある一つの周回領域ＣＲの中で例えば半周分を第１部材１５で構成し、残りの半周分を第２部材１６で構成することが可能となり、結果として、図２に示すように所望の領域のみ第１部材１５で構成したコイル１０が得られる。

なお、図３に示す所定形状の(例えば略Ｕ字状の)複数のコイル片Ｃを圧接して螺旋構造体とした場合（線状の導体を巻回したものと異なり）、実際は図２に示すような直線状には展開できないが、開始端１０５から終了端１０６まで、各周回領域ＣＲを構成する第１部材１５および／または第２部材１６の配置状態の説明として概念的に図２を示している。

また、所望の形状（例えば、略直角の角部１０２（角部）を有するＵ字状など）に打ち抜いた複数のコイル片Ｃの繋ぎ合わせで構成できるため、コイル１０の平面視（同図（Ａ））の形状（特に内周側の形状）を略矩形状にすることができるので、例えば、モータのステータに取り付ける場合においてコイル１０の占積率を高めることができる。これにより、当該コイル１０を採用したモータの低抵抗化・高効率化を実現できる。

本実施形態のコイル１０は、一例としてモータを構成するステータに取り付けられる。その場合、コイル１０の平面視（同図（Ａ））において周回領域ＣＲの内側空間にステータ（コア）のティースが挿通される。そしてコイル１０は、螺旋軸ＳＣの一方の端部（上記では端部Ｔ１）よりに第１部材１５を配置するものであるが、当該コイル１０をモータの部品としてステータに取り付ける場合には、ロータとの位置関係に基づき、第１部材１５の配置領域を決定する。以下これについて説明する。

図４は、本実施形態のコイル１０を有するモータ７０の一部を抜き出して示す概要図であり、同図（Ａ）はロータ６０とステータ５０をモータ７０（ロータ６０）の回転軸方向から見た平面概要図であり、同図（Ｂ）は当該回転軸が図示上下方向に延在するように配置した場合の側面概要図である。ここでは一例として、ステータ５０の内側（内周側）にロータ６０が配置されるインナーロータ型のモータ７０を例に説明する。同図（Ｃ）は、同図（Ａ）のコイル１０部分の拡大図を、図１（Ａ）のＡ－Ａ線の断面（図２（Ａ），同図（Ｃ）、同図（Ｅ），同図（Ｇ））に対応する断面図として示した図である。また、同図（Ｄ）は同図（Ｃ）の１つのコイルを螺旋軸ＳＣ（モータ７０の回転軸）方向から見た正面概要図である。

同図（Ａ）、同図（Ｂ）に示すように、モータ（例えば単相モータ、三相モータなど）７０は、例えば、回転軸（シャフト）８０、ロータ６０、ステータ５０等を有し、ステータ５０に対してロータ６０が回転可能となるように組み付けられる。シャフト８０は柱状部材であり、例えばベアリング（不図示）に支持されながら、その中心軸まわりに回転する。シャフト８０端には、ギア等の動力伝達機構を介して、駆動対象となる装置(不図示)が連結される。

ロータ６０の詳細な図示は省略するが、その周方向にマグネットが配置され、シャフト８０とともに回転する。ステータ５０は例えば、ロータ６０の径方向外側に配置され、周方向に配置されたコイル１０によってロータ６０を回転させるための力を発生させる。ステータ５０の外部端子は、例えばリード線などを介してモータへ電力を供給する駆動回路あるいは電源（いずれも不図示）に接続される。

同図（Ａ）～同図（Ｃ）に示すようにステータ５０は、複数のコイル１０と、環状に配置される複数のティース５１を有する環状のステータ部材（ステータコア）５２を有する。コイル１０は上述したものと同様であるが、その周囲（平導体の周囲）は例えば螺旋進行に連続して絶縁樹脂（ここでは不図示）などで覆われ、各周回領域ＣＲが互いに絶縁されている。複数のティース５１のそれぞれには、例えばインシュレータ（不図示）を介してコイル１０が取り付けられる。

モータ７０は、電源あるいは駆動回路から、バスバー（不図示）などの配線部材を介してコイル１０に駆動電流を与える。これにより、ステータ５０（のティース５１）に磁束が生じる。そして、ティース５１とマグネットの間の磁束の作用により、周方向のトルクが発生する。その結果、ステータ５０に対してロータ６０がシャフト８０の中心軸まわりに回転する。ここでは一例として、ロータ６０の通常運転時における回転方向Ｒは、所定の一方向（図示の例では反時計回り方向）である。

例えば、図１に示すような略四角錐台形の螺旋構造体として構成されるコイル１０の取り付け方法の一例は以下の通りである。ティース５１は、例えば不図示の係合（嵌合）手段等によりステータ部材５２の内周面に着脱可能に構成されている。そしてコイル１０の内部（軸心部分）にティース５１を差し込み、ステータ部材５２に固定する。ティース５１は、例えばコイル１０の螺旋軸ＳＣ方向の片側にボビンのような鍔部５１Ａを有しており、これによりコイル１０がティース５１から離脱することが防止される。あるいは、ティース５１がコイル１０の螺旋軸ＳＣ方向に沿って分離（分割）・係合可能なカセット状に構成され、コイル１０の螺旋軸ＳＣ方向の両側（端部Ｔ１，Ｔ２側）からコイル１０の内側に挿通され、これを挟みながら２つのカセットを係合することで、ティース５１にコイル１０を取り付け、更にティース５１をステータ部材５２に取り付ける構成であってもよい。この場合、略四角錐台形の各コイル１０の取り付け方向としては、鍔部５１Ａ側すなわちロータ６０に最も近い側に、短辺１０４の長さが最も短い周回領域ＣＲ（上記の例では１層目周回領域ＣＲ１）が配置されるように取り付ける。

本実施形態のコイル１０は、その螺旋軸ＳＣが、モータ７０（ロータ６０）の回転軸中心線Ｃ１を含む仮想切断面ＶＳ（同図（Ａ）の大破線、同図（Ｂ）の断面）内に位置し、ステータ５０またはロータ６０の直径方向に延在するように、ステータ５０に取り付けられる。ロータ６０の回転軸中心線Ｃ１を含む仮想切断面ＶＳとは、ロータ６０の直径に対応する線分を切断線とする断面ともいえる。

そしてこの場合のコイル１０は、一例として、同図（Ｂ），同図（Ｃ）に示すように螺旋軸ＳＣ方向に重なる複数の周回領域ＣＲのうち、ロータ６０に近い周回領域（以下、「近位側周回領域ＣＲＮ」という。）の少なくとも一部が第１部材１５により構成され、ロータ６０から遠い周回領域（以下、「遠位側周回領域ＣＲＦ」という。）の少なくとも一部が第２部材１６から構成される。つまり、近位側周回領域ＣＲＮは上記の第１周回領域ＣＲａを含み、遠位側周回領域ＣＲＦは上記の第２周回領域ＣＲｂを含む。より好適には、コイル１０は、近位側周回領域ＣＲＮの周回領域ＣＲのうち少なくとも一部が第１部材１５により構成され、遠位側周回領域ＣＲＦの周回領域ＣＲは第２部材１６のみから構成される。

ロータ６０に対する遠近は、同図（Ｂ），同図（Ｃ）に示すようにコイル１０における周回領域ＣＲの重なり方向（積層方向、螺旋軸ＳＣの長さ方向）の中央（以下、「重なり方向中央Ｃ２」という。）を基準にする。つまり重なり方向中央Ｃ２よりロータ６０側に位置する１層または複数層の周回領域ＣＲを近位側周回領域ＣＲＮといい、重なり方向中央Ｃ２よりロータ６０から離れる側の１層または複数層の周回領域ＣＲを遠位側周回領域ＣＲＦという。

具体的には、同図（Ｂ），同図（Ｃ）に示すように、近位側周回領域ＣＲＮのうち少なくともロータ６０に直近の（つまりインナーロータ型の場合、ステータ５０の最も内周側の周回領域ＣＲ（１層目周回領域ＣＲ１）の少なくとも一部が第１部材１５により構成される。さらに詳細には、一の周回領域ＣＲ（例えば１層目周回領域ＣＲ）のうち、半周分の領域の少なくとも一部に第１部材１５を設ける。

ここで、周回領域ＣＲの半周分の領域について更に説明する。同図（Ｃ）、同図（Ｄ）を参照して、ステータ５０に取り付けた状態のある１つのコイル１０について、ロータ６０の回転軸中心線Ｃ１を含む仮想切断面ＶＳで切断すると、それぞれの周回領域ＣＲは第１半周領域ＨＲ１と第２半周領域ＨＲ２に二分される。これらは、ロータ６０の回転方向で考えると、上流側と下流側に分けられる。例えば、第１半周領域ＨＲ１はロータ６０の回転方向上流ＵＳ側（回転の手前側、回転元側）の半周分の領域とし、第２半周領域ＨＲ２をロータ６０の回転方向下流ＤＳ側（回転先側）の半周分の領域とする。

本実施形態では、コイル１０の近位側周回領域ＣＲＮのうち少なくとも一の周回領域ＣＲ（詳細には、少なくともロータ６０に直近の１層目周回領域ＣＲ１）については、ロータ６０の回転方向上流ＵＳ側となる第１半周領域ＨＲ１の少なくとも一部（この例では第１半周領域ＨＲ１の全体）が第１部材１５により構成され、第２半周領域ＨＲ２の少なくとも一部（この例では第２半周領域ＨＲ２の全体）が第２部材１６により構成される。

また、この例では、１層目周回領域ＣＲ１の第２半周領域ＨＲ２と、これに連続する第２層目周回領域ＣＲ２から第４層目周回領域ＣＲ４が図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように第２部材１６により構成される。

この第１部材１５の配置領域は、コイルにおけるジュール損失の解析結果から決定される。図５から図８を参照して本願出願人が行ったコイルにおけるジュール損失の解析について説明する。

モータ駆動時にコイルに発生するジュール損失として、特にコイルの構成材料に着目した場合は、主に、コイルの巻き線抵抗（Ｒ）と流れる電流（Ｉ）から発生する電力損失（Ｐ＝Ｉ２×Ｒ、以下、単に「銅損」と称する）と、ヒステリシス損と渦電流損から成る損失（鉄損）のうち特に渦電流による損失（以下、単に「渦電流損」と称する。）が大きく起因すると考えられる。なお、ヒステリシス損については、部材（材料）の磁界に対する磁束密度の変化に起因するところ、一般的にコイル１０に採用される部材（この例では銅部材およびアルミニウム部材）の場合、磁界中においても磁束密度がほぼ発生しない。

現状、モータ用のコイルとしては、全体が（全ての周回領域ＣＲが）銅部材で構成されたコイル（以下、銅製コイル）や、全体が（全ての周回領域ＣＲが）アルミニウム部材で構成されたコイル（以下、アルミニウム製コイル）が知られている。

図５は、モータの回転数（％）と損失（Ｗ）の一般的な関係を示す概念図である。図５（Ａ）に示すように、モータの全体的な熱による損失は、主に、いわゆる銅損Ｌ１、鉄損Ｌ２、機械損Ｌ３があり、部材による固有値に基づく銅損Ｌ１は回転数に応じた変化はないが、鉄損Ｌ２と機械損Ｌ３は、回転数の増加（高速化）に伴い損失は増加する傾向にある。

あるコイルをモータに採用した場合、そのモータ駆動時にコイルにはジュール損失が発生するが、コイルに発生するジュール損失は、概ね、銅損（コイルの巻き線抵抗（Ｒ）と流れる電流（Ｉ）から発生する電力損失）と、渦電流損（コイルに流れる電流とコイルを鎖交する磁束による渦電流に起因する交流損）に起因するものといえる。

同図（Ｂ）、同図（Ｃ）は、同図（Ａ）に示すモータの回転数と損失の関係を、あるコイルをモータに用いた場合のモータ回転数とモータ駆動時にコイルに発生するジュール損失との関係に置き換えて示す概念図である。同図（Ａ）が銅製コイルに発生するジュール損失とモータ回転数との関係を概念的に示す図であり、同図（Ｂ）がアルミニウム製コイルに発生するジュール損失とモータ回転数との関係を概念的に示す図である。横軸方向がコイルの回転数（回転速度（ｒ／ｍｉｎ）を示し、縦軸方向が損失（ジュール損失（ｗ））を示す。また、ここでは特に、コイルの構成材料の観点から、銅損Ｌ１と鉄損Ｌ２の関係を概念化して示しおり、また鉄損Ｌ２については特に渦電流損を鉄損Ｌ２として示している（以下の説明において同様）。

同図（Ｂ），同図（Ｃ）に示すように、従来の一般的なモータの運転領域（例えば、最大許容回転数（回転速度）Ｚまでの範囲）において、低回転数Ｘの場合と高回転数Ｙの場合を比較すると、銅損Ｌ１は変化がなく、渦電流損Ｌ２は回転数が高くなるほど大きくなる傾向にある。また、銅製コイル（同図（Ｂ））とアルミニウム製コイル（同図（Ｃ））を比較すると、相対的に銅製コイルは銅損Ｌ１が小さく、渦電流損Ｌ２が大きい一方、アルミニウム製コイルは渦電流損Ｌ２が小さく、銅損Ｌ１が大きい。

また、部材によらず、全体的な損失（ジュール損失）に占める割合としてはとしては、渦電流損Ｌ２の影響度は小さいとされ、銅損Ｌ１の値が影響することにより、アルミニウム製コイルのジュール損失Ｌａの方が銅製コイルジュール損Ｌｃよりも大きいと考えられていた。

本願出願人は、このような知見を踏まえ、独自形状の銅製コイルおよびアルミニウム製コイルをそれぞれ用いたモータについて、種々の条件で運転させる実験を行った。実験に用いたコイルは、図１等に示す本実施形態のコイル１０と同様に、複数のコイル片Ｃを接続して螺旋構造とすることで平面視において略矩形状の外周形状および内周形状を有するように構成されたコイルである。この構成のコイルは、本願出願人が独自に開発した形状のコイルであり以下、説明の便宜上「アスターコイル」と称する。以下に説明するコイルは全てアスターコイルである。

アスターコイルを用いたモータであっても、モータ回転数とコイルに発生するジュール損失の関係においては、図５（Ｂ）、同図（Ｃ）と同様な傾向となり、高回転数領域においては、やはりアルミニウム製コイルのジュール損失Ｌａが銅製コイルのそれよりも増大すると予想された。

ところが実験の結果、アルミニウム製コイルであっても、高回転数領域のある範囲での運転においては発熱が抑えられ、ジュール損失が抑えられる（予想ほど増大しない）傾向にあった。つまり、高回転数領域のある範囲においては、銅製コイルとアルミニウム製コイルに発生するジュール損失の特性が逆転する可能性があると考えられた。またこの場合、鉄損Ｌ１については回転域によらず一定であるので、この高回転数領域のある範囲においては、渦電流損Ｌ２が影響する（支配的になる）と予想された。

そこで、銅製コイルに発生するジュール損失を、部位毎に詳細に解析した。銅製コイルは、図４（Ｃ）に示すコイル１０の全体（１００％）が銅部材で構成されたコイルであり、これ以外のモータ７０の構成は、図４（Ａ），同図（Ｂ）と同様である。また、ロータ６０の回転方向は、反時計回り方向である。

図６（Ａ）は、銅製コイルに発生するジュール損失密度［Ｗ／ｍ^３］の解析結果であり、同図（Ｂ）は同図（Ａ）の拡大図である。

図６に示すように、銅製コイルの最もロータ６０に近い周回領域ＣＲ（１層目周回領域ＣＲ１のうち、特にロータ６０の回転方向上流ＵＳ側の領域（丸印で示す）において、ジュール損失が局所的に集中していた。以下、銅製コイル（全体を銅部材で構成したアスターコイル）におけるジュール損失の局所的な集中領域を「ジュール損失集中領域Ｊ」という。また、ジュール損失の発生は、ロータ６０の回転方向下流ＤＳ側では少なく、またロータ６０から離れるほど少なかった。なお、本解析のジュール損失には銅損と渦電流損が含まれる。しかしながら、銅損については周回領域ＣＲとロータ６０の距離によらず、概ね均一に生じていると考えられる。つまり同図（Ａ）においては、渦電流損によるジュール損失の程度が表れているといえる。

具体的に、ジュール損失集中領域Ｊでは、ジュール損失密度として最大で例えば、約７×１０^７［Ｗ／ｍ^３］～約１０×１０^７［Ｗ／ｍ^３］程度が測定できる一方、同じ周回領域ＣＲでもロータ６０の回転方向下流ＤＳ側では、最大でも約６×１０^７［Ｗ／ｍ^３］程度であり、また、ロータ６０の回転方向上流ＵＳ側であっても第２層目周回領域ＣＲ２になると、最大でも約３×１０^７［Ｗ／ｍ^３］程度であった。

また、銅製コイルの各周回領域ＣＲの第１半周領域ＨＲ１，第２半周領域ＨＲ２毎の、ジュール損失割合を算出した。図７は、その結果を示す円グラフである。これによると銅製コイルの１層目周回領域ＣＲ１から第４層目周回領域ＣＲ４の各層についてロータ６０の回転方向上流ＵＳ側の半周分領域（第１半周領域ＨＲ１）、およびロータ６０の回転方向下流ＤＳ側の半周分領域（第２半周領域ＨＲ２）のジュール損失割合を測定したところ、ロータ６０に直近で且つその回転方向上流ＵＳ側（つまり、１層目周回領域ＣＲ１の第１半周領域ＨＲ１）が全体の６～７割程度を占めることが分かった。

これらの結果から、銅製コイルに発生するジュール損失集中領域Ｊは、ロータ６０に直近で且つロータ６０の回転方向上流ＵＳ側（つまり１層目周回領域ＣＲ１の第１半周領域ＨＲ１）に局所的に集中していると特定できた。なお、アルミニウム製コイルにおいても、同様の解析の結果、数値は異なるものの上記と同様の傾向が出ていた。つまり、コイル（アスターコイル）は、場所によって渦電流損が、基準の値（例えば、コイル全体としての渦電流損の値（例えば、コイルの複数部位における渦電流損の平均の値など）よりも小さい領域（部位）と基準の値より大きい領域(部位)があると考えられた。

更に、既に述べたように、アルミニウム製コイルモータであっても、高回転数領域のある範囲での運転においてはジュール損失が抑えられる（予想ほど増大しない）傾向にあることから、その範囲においては、ジュール損失集中領域Ｊの発生状態（渦電流損の発生部位）に関連して銅製コイルとアルミニウム製コイルにおける渦電流損の大小関係が逆転する領域が存在すると予測した。

図８の概念図を参照して更に説明する。同図（Ａ）はコイルを展開して長尺の部材として平面視した概念図であり、同図（Ｂ）～同図（Ｅ）は、アスターコイルを用いたモータの回転数と、モータの駆動時にコイルに発生するジュール損失の関係を、図５（Ｂ）および図５（Ｃ）と同様に概念的に示す図である。同図（Ｂ）、同図（Ｃ）が銅製コイルの場合であり、同図（Ｄ）、同図（Ｅ）がアルミニウム製コイルの場合である。また、同図（Ｆ）、同図（Ｇ）が本実施形態のコイル１０をモータ７０に用いた場合である。同図（Ｂ）～同図（Ｇ）において、横軸方向がコイルの回転数（回転速度（ｒ／ｍｉｎ））を示し、縦軸方向が損失（ジュール損失（ｗ））を示す。

同図（Ａ）に示すように、コイルは、渦電流損Ｌ２が小さい領域（部位）Ａと大きい領域(部位)Ｂを有する（図６、図７参照）。ここでは一例として、「コイル全体としての渦電流損Ｌ２」を基準（中心）として領域Ａを含む領域と領域Ｂを含む領域に二分したとして説明する。基準となる「コイル全体としての渦電流損Ｌ２」は例えば、１層目周回領域ＣＲ１から４層目周回領域ＣＲ４をそれぞれ第１半周領域ＨＲ１と第２半周領域ＨＲ２に分け、すなわち１つのコイルについて８つの半周領域ごとに渦電流損Ｌ２を算出し、合計した値である。

図８（Ａ）における領域Ａ，Ｂは説明の便宜上の左右に分けて図示しているものであり、図２の平面図と対応している図ではない。図８（Ｂ）、同図（Ｄ），同図（Ｆ）は、コイルの中で渦電流損Ｌ２が小さい領域Ａにおいて、モータの回転数とモータ駆動時にコイルに発生するジュール損失の関係を示す概念図であり、図８（Ｃ）、同図（Ｅ），同図（Ｇ）は、コイルの中で渦電流損Ｌ２が大きい領域Ｂにおいて、モータの回転数とモータの駆動時にコイルに発生するジュール損失の関係を示す概念図である。

例えば、同図（Ｂ）、同図（Ｃ）は、銅製コイルを用いたモータを、高回転数Ｙを含むある領域で運転した場合の概念図を示している。また、同図（Ｂ）、同図（Ｃ）の破線三角で示す渦電流損Ｌ２の領域は、基準となるコイル全体としての渦電流損Ｌ２（１つのコイルについて８つの半周領域ごとに渦電流損を算出し、合計した値）を示すものである。

同図（Ｂ）に示すように、渦電流損が小さい領域Ａでは、渦電流損Ｌ２が実線で示すように、基準となる渦電流損（破線）よりも低く、その変化量（傾き）も小さくなる。そして、高回転数Ｙで運転した場合、銅損Ｌ１が例えば１０で渦電流損Ｌ２が例えば５となり、ジュール損失は１５（＝１０＋５）となる。なお、損失の数値は大小関係の説明のためにのみ便宜上用いる概念値であり、それ以外の意味を持つ（例えば比率等を表す）数値ではない（図８において以下同様）。

これに対し、同図（Ｃ）に示すように渦電流損が大きい領域Ｂでは、渦電流損Ｌ２が実線で示すように、基準となる渦電流損（破線）よりも高く、その変化量（傾き）も大きくなる。そして、同じ高回転数Ｙで運転した場合、銅損Ｌ１が例えば１０で渦電流損Ｌ２が例えば２０となり、ジュール損失は３０（＝１０＋５）となると考えられる。

そして、この銅製コイルの全体を例えば領域Ａ、Ｂを合わせた領域とすると、そのジュール損は、同図（Ｂ）と同図（Ｃ）の合計と考えられ、この場合４５（＝１５＋３０）となる。

同図（Ｄ）、同図（Ｅ）は、アルミニウム製コイルを用いたモータを、高回転数Ｙを含むある領域で運転した場合の概念図を示している。この場合も、同図（Ｄ）、同図（Ｅ）の破線三角で示す渦電流損Ｌ２の領域は、基準となるコイル全体としての渦電流損を示すものである。

同図（Ｄ）に示すように、渦電流損Ｌ２が小さい領域Ａでは、渦電流損Ｌ２が実線で示すように、基準となる渦電流損（破線）よりも低く、その変化量（傾き）も小さくなる。そして、高回転数Ｙで運転した場合、銅損Ｌ１が例えば１５（銅製コイルより大きい）で渦電流損Ｌ２が例えば２（銅製コイルより小さい）となり、ジュール損失は１７（＝１５＋２；銅製コイルモータより大きい）となる。

そして、同図（Ｅ）に示すように、アルミニウム製コイルにおいては、渦電流損Ｌ２が大きい領域Ｂ（基準となる渦電流損（破線）よりも高くなる領域）において同じ高回転数Ｙで運転した場合、渦電流損Ｌ２が実線で示すように、基準となる渦電流損（破線）よりも高く、その変化量（傾き）も大きくなるものの、従来の想定と異なり、銅製コイルほど変化量が大きくならないと考えられた。具体的には数値で示すと銅損Ｌ１が例えば１５で渦電流損Ｌ２が例えば１０となり、ジュール損失は２５（＝１５＋１５）となるようなことである。

そして、このアルミニウム製コイルの全体のジュール損失は、同図（Ｄ）と同図（Ｅ）の合計と考えられ、この場合４２（＝１７＋２５）となる。

このように、本願出願人は、高回転数Ｙを含む領域で運転した場合、渦電流損Ｌ２が大きい領域Ｂではアルミニウム製コイルと銅製コイルとではジュール損失の大小関係が逆転すると考えた（同図（Ｃ），同図（Ｅ））。そしてこれらの結果から、モータ７０に用いるコイル１０として、ジュール損失に占める割合が大きい銅損Ｌ１が、相対的に低い銅部材をベースとし、すなわち、銅製コイルをベースとし、銅製コイルにおけるジュール損失集中領域Ｊにおいては部分的に、銅部材よりも抵抗値の高い部材（例えば、アルミニウム部材）を複合的に用いることで、銅製コイルにおけるジュール損失集中領域Ｊを低減または解消できると考えた。

同図（Ｆ）、同図（Ｇ）は、本実施形態のコイル１０（銅部材とアルミニウム部材からなるコイル）を用いたモータ７０を、高回転数Ｙを含むある領域で運転した場合の概念図を示している。この場合も、同図（Ｆ）、同図（Ｇ）の破線三角で示す渦電流損Ｌ２の領域は、基準となるコイル全体としての渦電流損を示すものである。

同図（Ｆ）は同図（Ｂ）の、同図（Ｇ）は同図（Ｅ）のそれぞれ再掲である。このコイル１０を用いたモータ７０全体のジュール損失は同図（Ｆ）と同図（Ｇ）の合計と考えられ、この場合４０（＝１５＋２５）となり、銅製コイルの全体のジュール損失（４５）、アルミニウム製コイルの全体のジュール損失（４２）のいずれよりも低くなると考えられる。

このようにして、相対的に抵抗値が小さい（銅損Ｌ１が小さい）部材である第２部材１６（一例として銅部材）をコイルのベース部材とし、当該ベース部材（第２部材１６）のみで全体を構成したコイル（例えば銅製コイル）におけるジュール損失集中領域Ｊを含む一部の領域のみ、相対的に渦電流損失Ｌ２が小さい（相対的に抵抗値が大きい）第１部材１５（一例としてアルミニウム部材）で構成する本実施形態のコイル１０に想到した。

図９は、従来のコイルと本実施形態のコイル１０をそれぞれ用いたモータを、上記の高回転数Ｙを含む範囲で運転した場合に、コイル全体に発生するジュール損失を比較したグラフである。ここでコイル全体に発生するジュール損失は、１つのコイルについて８つの半周領域ごとにジュール損失を算出し、合計した値である。図中ａがアルミニウム製コイルであり、ｂが銅製コイルである。またｃが本実施形態図２（Ｃ）に示す、１層目周回領域ＣＲ１の全体を第１部材１５、その他を第２部材１６で構成した複合材料からなるコイル１０の場合である。またｄが本実施形態の、図２（Ａ）、図４に示す、１層目周回領域ＣＲ１の第１半周領域ＨＲ１を第１部材１５、その他を第２部材１６で構成した複合材料からなるコイル１０の場合である。また４種のいずれもコイルのサイズ、導体（平導体）の形状、巻き数は同じである。

この結果、本実施形態のコイル１０によれば銅製コイル、アルミニウム製コイルと比較して大幅にジュール損失を低減できることが明らかとなった。なお、図９の結果から高回転数Ｙを含む範囲においては、銅製コイル（ｂ）のジュール損失がアルミニウム製コイル（ａ）のそれより大きくなっている。つまり、図８（Ｂ）～同図（Ｅ）の概念図を用いた説明におけるジュール損失の大小関係（銅製コイルの全体としてのジュール損失（例えば、数値４５）＞アルミニウム製コイルの全体としてのジュール損失（例えば数値４２）と整合している。

ここで、低回転数Ｘを含む運転領域についても検討する。例えば、図８（Ｂ）において、低回転数Ｘでモータを運転した場合に銅製コイルに生じる渦電流損Ｌ２が３、図８（Ｃ）において、低回転数Ｘで運転した場合の渦電流損Ｌ２が５であるとすると、コイル全体としてのジュール損失の合計は２８（＝（３＋１０）＋（５＋１０））となる。

また、図８（Ｆ）において、低回転数Ｘでモータを運転した場合に本実施形態のコイル１０に生じる渦電流損Ｌ２が３、図８（Ｇ）において、低回転数Ｘで運転した場合の渦電流損Ｌ２が８であるとすると、本実施形態のコイル１０全体としてのジュール損失の合計は３５（＝（３＋１０）＋（８＋１５））となる。つまり、本実施形態のコイル１０は、低回転数Ｘを含む領域で運転した場合、銅製コイルと比較して渦電流損Ｌ２が大きくなる。

このように、本実施形態のコイル１０を用いたモータ７０は、周回領域ＣＲの全てが第二部材１６により構成された同一形状のコイル（例えば、銅製コイル）を備えたモータを仮定してこれを運転した場合と比較して、高回転数領域（高回転数Ｙを含む領域）では損失が銅製コイルのモータより小さい（コイル１０のジュール損失が該モータのコイル（銅製コイル）より小さい）一方、低回転数領域（低回転数Ｘを含む領域）では損失が銅製コイルのモータより大きく（コイル１０のジュール損失が銅製コイルのそれより大きく）なる、ものである。

しかしながら、モータ７０としての効率は、モータ７０にとって低負荷域（低回転数Ｘを含む領域、低トルク領域）における改善よりも、高負荷域（高回転数Ｙを含む領域、高トルク領域）における改善の方が有効である。

そこで、本実施形態ではモータ７０にとっての高負荷域でのジュール損失の改善を目的の一つとし、本実施形態のコイル１０を備えたモータ７０を、好適には特に高回転数（回転速度）Ｙを含む運転範囲で使用する。本実施形態の「高回転数Ｙを含む運転範囲」とは、例えば、渦電流損Ｌ２が発生する程度の回転数（回転速度）の範囲であり、一例として、モータ７０の（一般的な使用による）回転数の最小値から最大値（最大許容回転数Ｚ）までを１００（％）とした場合、例えば２０～１００（％）までの領域であり、好適には３０～１００（％）までの領域である。あるいはまた、数十Ｈｚ以上の周波数の電流が入力される運転範囲の領域であり、好適には100Hz以上の周波数の電流が入力される運転範囲の領域である。

詳細には、本実施形態の本実施形態のモータの制御方法は、仮に同一形状の従来の銅製コイルを備えたモータを仮定した場合、それよりも本実施形態のコイル１０を備えたモータ７０の方がジュール損失が小さくなる高回転数領域（周波数）を含む条件で運転するものである。これにより、モータの運転範囲の全体として渦電流損の発生を抑制し、ジュール損失を低減させることができる。

図１０は、モータ７０の他の例としてステータ５０の外側（外周側）にロータ６０が配置されるアウターロータタイプのモータの一例を示す図であり、同図（Ａ）が図４（Ｂ）に対応する側断面図、同図（Ｂ）が図４（Ｃ）に対応する平面図である。このように、アウターロータ型のモータ７０の場合、ステータ５０の径方向の最も外側のコイル１０がロータ６０の直近のコイル１０となる。この場合、略四角錐台形の各コイル１０の取り付け方向としては、例えば、鍔部５１Ａ側すなわちロータ６０に最も近い側に、短辺１０４の長さが最も長い周回領域ＣＲ（上記の例では４層目周回領域ＣＲ４）が配置されるように取り付ける。またロータ６０の回転方向は例えば、時計回り方向とする。

このようなモータ７０の場合、少なくともロータ６０の直近の周回領域ＣＲ（この例では４層目周回領域ＣＲ４の、少なくともロータ６０の回転方向上流ＵＳ側の一部（ハッチングで示した半周分の領域（第１半周領域ＨＲ１）は第１部材１５で構成し、それ以外を第２部材１６で構成する。これにより、ジュール損失を低減できる。つまり、モータ７０がアウターロータタイプであっても同様に実施でき、同様の効果が得られる。

このように本実施形態のコイル１０は、１つのコイル１０が一の（１本の線状の、または１枚の帯状の）長尺部材の螺旋構造で構成されており、当該長尺部材は長手方向に複数の（２種の）異種材料を接合した導体で構成されている。

異種材料の一方（第１部材１５）は、他方（第２部材１６）に対して抵抗値が高く渦電流の発生を抑制できる部材である。

また、当該コイル１０をモータ７０に用いる場合、第１部材１５は、全体が第２部材１６で構成されていると仮定した場合のコイルにおけるジュール損失集中領域Ｊに少なくとも配置する。具体的には、少なくとも、最もロータ６０に直近で且つロータ６０の回転方向上流ＵＳ側の領域は第１部材１５で構成すると望ましい。

図４に示した実施形態では、コイル１０のうち、少なくともロータ６０に直近の周回領域ＣＲ（１層目周回領域ＣＲ１）で且つロータ６０の回転方向上流ＵＳ側の領域を第１部材１５で構成する一例として、１層目周回領域ＣＲ１の第１半周領域ＨＲ１全体を第１部材１５で構成した例を示した（図４（Ｄ）参照）。しかしながら、例えば、周回領域ＣＲの短辺１０４部分などに（銅製コイル（１００Ａ）の場合の）ジュール損失集中領域Ｊが存在しない場合には、例えば、図４（Ｄ）に破線で示すように長辺１０３部分（直線部１０１）とその両端の角部（方向変換部）１０２のみを第１部材１５で構成してもよい。つまり第１部材１５の最小単位は周回領域ＣＲの半周分の領域に限らない。

また、渦電流損は一般的にロータ６０からの距離が遠くなれば、磁石の影響を受けにくくなる。これは、図５（Ａ），同図（Ｂ）を参照しても３層目周回領域ＣＲ３，４層目周回領域ＣＲ４ではジュール損失集中領域Ｊが存在したとしても問題がない程度といえることからも明らかである。つまり本実施形態では、遠位側周回領域ＣＲＦの周回領域ＣＲは全て第２部材１６で構成してもよい。

しかしながら渦電流が大きくなる条件は、磁束の強度、電流の大きさ、モータの回転数（回転速度）などに様々である。したがって、例えば、ジュール損失の発生状態に応じて、適宜、銅製コイル（１００Ａ）において或る閾値以上のジュール損失が生じる領域をジュール損失集中領域Ｊとし、当該ジュール損失集中領域Ｊを少なくとも含む領域を第１部材１５で構成し、それ以外の領域を第２部材１６で構成するとよい。この場合の或る閾値とは例えば、コイル１０全体のジュール損失を１００とした場合の或る比率（例えば、０．３倍、０．５倍、１．２倍、１．５倍、好適には１．７倍など）の値とし、それ以上のジュール損失が生じている部位を含む領域をジュール損失集中領域Ｊとすることができる。あるいはコイル１０内における複数の所定部位毎（例えば周回領域ＣＲ）毎のジュール損失の平均値を閾値とし、それ以上のジュール損失が生じている部位を含む領域をジュール損失集中領域Ｊとすることができる。さらには、例えば図４（Ｃ）の断面にいて、各コイル１０の部位毎の各断面（第１半周領域ＨＲ１の１層目周回領域ＣＲ１～４層目周回領域ＣＲ４、第２半周領域ＨＲ２の１層目周回領域ＣＲ１～４層目周回領域ＣＲ４、の８つの断面）のそれぞれについて当該８つの各断面内でジュール損失（平均）を算出し（図６参照）、ジュール損失の大きい順に並べた場合の上位１位（～３位など）の断面を含む部位をジュール損失集中領域Ｊとしてもよい。

その上で、第１部材１５の配置領域は、銅製コイルのジュール損失集中領域Ｊの発生箇所に応じて、適宜選択する。つまり、少なくともロータ６０に直近の周回領域ＣＲの少なくとも一部を第１部材１５で構成することを条件とし、図２に示したような配置を一例として種々の配置例が選択可能である。アスターコイルは所望の形状の複数のコイル片Ｃの圧接により螺旋構造体を形成するので、所望の任意の箇所に容易に第１部材１５を配置することができる。

なお、ジュール損失集中領域Ｊの発生箇所に基づけば、（ロータ６０に近い）周回領域ＣＲのうち、更にロータ６０の回転方向上流ＵＳ側に第１部材１５を配置することも条件となる。しかしながら、正逆運転可能なモータ７０の場合、ロータ６０の回転方向の反転により回転方向上流ＵSと回転方向下流ＤＳが入れ替わる。このような場合には、図２（Ｃ）に示すように、ロータ６０に近い周回領域ＣＲの略全周を第１部材１５で構成すると望ましい。この場合も、銅製コイルおよびアルミニウム製コイル１００Ｂと比較して、ジュール損失を低く抑えることができる（図９参照）。

また、例えばモータ７０の通常時の運転方向が一方向に限られる場合には、例えば、図２（Ｇ）に示すように、ロータ６０に近い複数の周回領域ＣＲ（例えば１層目周回領域ＣＲと２層目周回領域ＣＲ）のそれぞれについて、ロータ６０の回転方向上流ＵＳ側となる半周部分（例えば、第１半周領域ＨＲ１）を第１部材１５で構成してもよい。すなわち、半周毎に第１部材１５を配置するようにしてもよい（図２（Ｈ））。

その他、近位側周回領域ＣＲＮにおける他の周回領域ＣＲのうちの少なくとも一部が第１部材１５により構成される（第１部材１５を含む）ものであってもよい。また第１部材１５を含む周回領域ＣＲは１層でも複数層でもよい。

このように、本実施形態のコイル１０は、特にモータ７０に用いる場合、近位側周回領域ＣＲＮにおける周回領域ＣＲのうちの少なくとも一部が第１部材１５により構成される（第１部材１５を含む）ことが望ましく、少なくともロータ―６０に直近の、ロータ６０の回転方向上流ＵＳ側の少なくとも一部が第１部材１５により構成されることがより好適であるが、第１部材１５の配置領域は、モータ７０に要求される特性やコストなどに応じて適宜選択される。

第１部材１５の配置領域の決定例を挙げると、図９に示すように、ロータ６０に近い周回領域ＣＲ（この例では１層目周回領域ＣＲ１）の全周を第１部材１５で構成するコイル１０（同図のｃ）、および半周（第１半周領域ＨＲ１）を第１部材１５で構成するコイル１０（同図のｄ）のいずれも、ジュール損失がほぼ同等である。つまり、モータ７０の通常時の運転方向が一方向に限られる場合は、コストや軽量化の観点から有利な方を選択するとよい。例えば、第１部材１５がアルミニウム部材で第２部材１６が銅部材の場合、コストや軽量化の観点からは、第１半周領域ＨＲ１を第１部材１５で構成するコイル１０（同図のｄ）を採用すると望ましい。また、既に述べたように、モータ７０を正逆回転可能に使用する場合には、１層目周回領域ＣＲ１の全周を第１部材１５で構成すると望ましい。

また、図２に示す構成のコイル１０を用いたモータ７０についてジュール損失についで比較すると、回転速度、モータ電流によっても異なるが例えば、図２（Ｅ）、同図（Ｇ）、同図（Ａ）または同図（Ｃ）（同図（Ａ）と同図（Ｃ）は同等）の順に、高くなる。

なお、本実施形態では、説明の便宜上、略四角錐台の外形上を有するコイル１０を例に、短辺１０４の長さが最も短い周回領域を１層目周回領域ＣＲ１、短辺１０４の長さが最も長い周回領域を４層目周回領域ＣＲ４，６層目周回領域ＣＲ６として説明した。しかし、周回領域ＣＲの重ね方向（重ね順）はこの例に限らず、短辺１０４の長さが最も長い周回領域ＣＲを１層目周回領域ＣＲ１としてもよい。つまり、周回領域ＣＲの重ね順によらず、ロータ６０に近い（直近の）周回領域の一部が第１部材１５で構成される構成であればよい。

以上、本発明は、上述した実施形態に限定せず、様々な実施形態で構成することができる。

例えば、コイル１０の外形状は略四角錐台に限らず、略直方体形状や略立方体形状などであってもよい。

また、例えば、コイル１０は平導体によるコイル片Ｃ以外の他の導体により構成されたものであってもよい。つまり上記の実施形態における「導体」とは平導体または丸線、あるいは角線の導体を含む。

また、コイル１０は、角部１０２を有するコイル片Ｃの圧接によらず（アスターコイルに限らず）、完成状態の螺旋構造分の長さを有する長尺の導体を巻回して構成してもよい。この場合、コイル１０とした場合に、所望の領域に第１部材１５が存在するように、例えば直線状の第１部材１５と第２部材１６のそれぞれのコイル片（平導体、丸線、角線などのコイル片）を準備し、圧接して繋ぎ合わせ、それを螺旋状に巻回することにより図２に示すようなコイル１０を形成してもよい。ただしこの場合も、周回領域（周回領域ＣＲ）のそれぞれは、１本の導体を一周させて（一周回により）構成され、複数の周回領域ＣＲが螺旋軸ＳＣ方向に複数（図１（Ｂ）では例えば６層、図２等では４層）重ねられる。

さらに、上記の実施形態では一例として、第１部材１５がアルミニウム部材であり、
第２部材１６が銅部材である場合を説明した。しかしながら、これに限らず、第１部材１５が第２部材１６に対して相対的に抵抗が高い材料であれば他の導体（非金属含む）であっても同様に実施でき同様の効果が得られる。例えば、第１部材１５と第２部材１６の組み合わせとしては、第１部材１５が第２部材１６に対して相対的に抵抗（電気抵抗率）が高い材料であることを前提に、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ），金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、炭素（Ｃ、カーボンナノチューブ）をそれぞれ主成分とする部材の組み合わせから選択可能である。

１０ コイル
１３ コイル片接合部
１５ 第１部材
１６ 第２部材
５０ ステータ
５１ ティース
５１Ａ 鍔部
５２ ステータ部材（ステータコア）
６０ ロータ
７０ モータ
８０ 回転軸（シャフト）
１００ 銅製コイル
１０１ 直線部
１０２ 角部
１０３ 長辺
１０４ 短辺
１０５ 開始端
１０６ 終了端
Ｃ 平導体片（コイル片）
ＣＲ 周回領域
ＣＲＦ 遠位側周回領域
ＣＲＮ 近位側周回領域
ＣＲａ 第１周回領域
ＣＲｂ 第２周回領域
ＨＲ１ 第１半周領域
ＨＲ２ 第２半周領域
Ｊ ジュール損失集中領域
Ｒ 回転方向
ＳＣ 螺旋軸
ＵＳ 回転方向上流
ＤＳ 回転方向下流
ＶＳ 仮想切断面

Claims (9)

1. 導体によって構成され、ステータの複数のティースにそれぞれ取り付けられる コイルであって、
   前記導体は、一の前記ティース の周りを一周回する周回領域を、該ティースが突出する方向に複数重ねるように連続させて螺旋構造とした集中巻きで構成され、
   前記導体は、 第一部材と、前記第一部材よりも抵抗値が低い導体である第二部材との圧接により構成され、
   それぞれの前記周回領域は角部と直線部を有する略矩形状であり、
   それぞれの 前記周回領域は、ロータの回転軸中心線を含む仮想切断面により前記ロータの回転方向上流側の領域である第一半周領域と、前記ロータの回転方向下流側の領域である第二半周領域に二分され、
   少なくとも前記ロータに直近の周回領域は、前記第一半周領域の少なくとも一部が前記第一部材により構成され、前記第二半周領域が前記第二部材により構成される、
   ことを特徴とするコイル。
2. 前記ロータに近い複数の前記周回領域（以下、「近位側周回領域」という。）は、前記第一半周領域の少なくとも一部が前記第一部材により構成され、前記第二半周領域が前記第二部材により構成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のコイル。
3. 前記ロータから遠い 前記周回領域（以下、「遠位側周回領域」という。）はの少なくとも一部が前記第二部材から構成される、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコイル。
4. 前記遠位側周回領域は前記第二部材から構成される、
   ことを特徴とする請求項３に記載のコイル。
5. 前記第一部材は、アルミニウムを主成分とする金属であり、
   前記第二部材は、銅を主成分とする金属である、
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のコイル。
6. 請求項１から 請求項５のいずれかに記載のコイルを取り付けたステータ。
7. 請求項１から 請求項５のいずれかに記載のコイルを備えたモータ。
8. 請求項１から請求項５のいずれかに記載のコイルを備えたモータであって、
   前記周回領域の全てが前記第二部材により構成された同一形状のコイルを備えたモータを仮定して運転した場合と比較して、高回転数領域では損失が該モータより小さい一方、低回転数領域では該モータより損失が大きくなる、
   ことを特徴とするモータ。
9. ステータの複数のティースにそれぞれ取り付け可能であり、一の該ティースの周りを一周回する周回領域を、該ティースが突出する方向に複数重ねるように連続させて螺旋構造とする集中巻きのコイルの製造方法であって、
   連続させることで、角部と直線部を有する略矩形状の前記周回領域を複数形成可能な複数のコイル片を準備する工程と、
   前記複数のコイル片のうち、第一コイル片と第二コイル片を圧接し、ロータに直近の前記周回領域を形成する工程を有し、
   前記第一コイル片は、前記ロータの回転軸中心線を含む仮想切断面により前記 ロータの回転方向上流側の領域となる第一半周領域を構成するコイル片であり、少なくとも一部が第一部材からなり、
   前記第二コイル片は、前記 ロータの回転方向下流側の領域となる第二半周領域を構成するコイル片であり、前記第一部材よりも抵抗値が低い第二部材からなる、
   ことを特徴とするコイルの製造方法。

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