WO2015092884A1 - 回転電機 - Google Patents

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WO2015092884A1
WO2015092884A1 PCT/JP2013/083900 JP2013083900W WO2015092884A1 WO 2015092884 A1 WO2015092884 A1 WO 2015092884A1 JP 2013083900 W JP2013083900 W JP 2013083900W WO 2015092884 A1 WO2015092884 A1 WO 2015092884A1
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coil
core
air
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electrical machine
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野中　剛
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株式会社安川電機
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/47—Air-gap windings, i.e. iron-free windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • the disclosed embodiment relates to a rotating electrical machine.
  • Patent Document 1 describes a slotless motor including a stator in which air core windings are arranged on the inner periphery of a hollow cylindrical stator yoke.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a rotating electrical machine capable of improving the magnetic flux density in the gap between the stator core and the rotor.
  • a rotating electrical machine including a rotor and a stator, the stator including a stator core and a radially inner side of the stator core.
  • a plurality of air-core coils arranged in the circumferential direction, and each air-core coil is located between two coil end portions located on both sides in the axial direction and between the two coil end portions. Two coil pieces, and at least one of the coil end portions of each air-core coil overlaps with the coil end portions of the other coils in a radial direction while not overlapping in the circumferential direction.
  • a configured rotating electric machine having a stepped portion is applied.
  • a rotating electrical machine including a rotor and a stator, wherein the stator is arranged in a circumferential direction on a radially inner side of the stator core and the stator core.
  • a plurality of air core coils arranged, each air core coil having two coil end portions located on both sides in the axial direction, and two coil piece portions located between the two coil end portions.
  • at least one coil end portion of each air-core coil is configured to overlap with the coil end portion of the other coil in a radial direction while not overlapping in the circumferential direction.
  • the conductor constituting the coil piece portion of each air-core coil is configured to have a substantially rectangular cross-sectional shape when a round copper wire is pressed in the radial direction or the circumferential direction.
  • the rotor includes a rotor and a stator, and the stator is arranged in a circumferential direction on a radially inner side of the stator core and the stator core.
  • a plurality of air-core coils, and at least one of the two coil end portions located at both ends of each air-core coil is in relation to the coil end portions of other coils adjacent in the circumferential direction.
  • a rotating electrical machine having means for avoiding overlap in the circumferential direction while allowing overlap in the radial direction is applied.
  • the magnetic flux density in the gap can be improved in the configuration in which the coil is arranged in the gap between the stator core and the rotor instead of the slot.
  • the rotating electrical machine 1 of the present embodiment includes a substantially cylindrical stator 2 and a rotor 3 disposed on the radially inner side of the stator 2. That is, the rotating electrical machine 1 is configured as a so-called inner rotor type rotating electrical machine in which the rotor is disposed on the radially inner side of the stator.
  • the stator 2 has a substantially cylindrical stator core 20 and a plurality (in a circumferential direction, in detail, radially inward of the stator core 20 (specifically, a gap G1 between the stator core 20 and the rotor 3) ( 12 air core coils 21 in the illustrated example. That is, the rotating electrical machine 1 is configured as a so-called slotless type (gap winding type) rotating electrical machine in which a coil is disposed in a gap between a stator core without a slot and the rotor.
  • slotless type gap winding type
  • the plurality of air-core coils 21 are integrally formed as a substantially cylindrical body 22 by the resin mold 5.
  • the plurality of air-core coils 21 may be integrally formed as a substantially cylindrical body 22 by a connecting member other than the resin mold 5.
  • An intermediate portion 223 (details will be described later) of the substantially cylindrical body 22 is fixed in close contact with the inner peripheral surface of the stator core 20.
  • the frame 4 is provided on the radially outer side of the stator core 20.
  • the load side bracket 6 is attached to the load side (corresponding to the other side in the axial direction) of the stator core 20 and the frame 4, and the inner peripheral portion of the load side bracket 6 is substantially the load side of the cylindrical body 22. Is fitted to the outer peripheral portion of the end portion 221 (corresponding to the second end portion, details will be described later).
  • An anti-load side bracket 8 is attached to the anti-load side (corresponding to one side in the axial direction) of the stator core 20 and the frame 4, and the inner peripheral portion of the anti-load side bracket 8 is a substantially cylindrical body 22.
  • stator core 20 is fixed to the load-side bracket 6 and the anti-load-side bracket 8 by a plurality of (four in the illustrated example) bolts B penetrating the radially outer edge.
  • a wiring board 11 (on the board) for connecting the ends 27 a and 27 b of the plurality of air-core coils 21 (see FIG. 3 to be described later, details later) with a predetermined wiring pattern. Equivalent) is arranged. Ends 27a and 27b of the plurality of air-core coils 21 are connected to the connection board 11 and fixed to the connection board 11 by solder (not shown). An external power source is connected to the connection board 11 via lead wires 12, and power is supplied from the external power source to the plurality of air-core coils 21 via the lead wires 12 and the connection board 11.
  • the rotor 3 is arranged to face the stator 2 in the radial direction with a magnetic gap G2.
  • the rotor 3 includes a shaft SH and a plurality (eight in the illustrated example) of permanent magnets 30.
  • the shaft SH is rotatably supported by a load side bearing 7 in which an outer ring is fitted to the load side bracket 6 and an antiload side bearing 9 in which an outer ring is fitted to the antiload side bracket 8.
  • the plurality of permanent magnets 30 are arranged on the outer periphery of the shaft SH and rotate with the rotation of the shaft SH.
  • a magnetic pole detection unit 10 that detects the magnetic pole position of the rotor 3 is provided on the side opposite to the load of the rotor 3.
  • each air-core coil 21 included in the substantially cylindrical body 22 has a conductor 210 coated with an appropriate insulating film (not shown) wound in a substantially rectangular frame shape. It is molded by pressing in the radial direction.
  • a round copper wire having a substantially circular cross-sectional shape is used as the conductor 210 of each air-core coil 21, and the conductor 210 of each air-core coil 21 is wound in two layers in the radial direction.
  • the number of turns in the radially inner and outer layers is the same (in the example shown, the number of turns is 7 turns).
  • the plurality of air-core coils 21 included in the substantially cylindrical body 22 include a plurality (six in the illustrated example) of inner coils 21a (corresponding to second coils) and the same number of outer coils 21b (first coils) as the inner coils 21a. Equivalent to one coil).
  • the plurality of inner coils 21a are arranged in the circumferential direction without overlapping each other in the radial direction.
  • Each inner coil 21a includes two coil end portions 23a and 23a positioned on both sides in the axial direction, and two coil piece portions 24a and 24a positioned between the coil end portions 23a and 23a.
  • an air core portion 26a is formed between the coil end portions 23a and 23a and the coil piece portions 24a and 24a in each inner coil 21a.
  • the plurality of outer coils 21b are arranged in the circumferential direction without overlapping each other in the radial direction.
  • Each outer coil 21b includes two coil end portions 23b and 23b positioned on both sides in the axial direction, and two coil piece portions 24b and 24b positioned between the coil end portions 23b and 23b.
  • An air core portion 26b is formed between the coil end portions 23b and 23b and the coil piece portions 24b and 24b in each outer coil 21b.
  • the coil end portion 23a and the coil end portion 23b are collectively referred to as the coil end portion 23
  • the coil piece portion 24a and the coil piece portion 24b are collectively referred to as the coil piece portion 24
  • the air core portion 26a and the air core portion 26b Is collectively referred to as an air core portion 26.
  • the plurality of inner coils 21a and the plurality of outer coils 21b are configured such that the coil piece portion 24b of the outer coil 21b is accommodated in the air core portion 26a of the inner coil 21a, and the air coil portion 26b of the outer coil 21b
  • the coil pieces 24a of 21a are stacked so as to be shifted from each other so as to be accommodated. That is, the air core part 26a of the inner coil 21a has a coil piece part 24b on one side in the circumferential direction of the outer coil 21b and the other side in the circumferential direction of the outer coil 21b disposed on the one circumferential side of the outer coil 21b.
  • the coil piece 24b is housed.
  • the air core portion 26b of the outer coil 21b has a coil piece portion 24a on one side in the circumferential direction of the inner coil 21a and the other side in the circumferential direction of the inner coil 212 arranged on one side in the circumferential direction of the inner coil 21a.
  • the coil piece 24a is accommodated.
  • the coil end portion 23a of the inner coil 21a and the coil end portion 23b of the outer coil 211 have different shapes.
  • the coil end part 23a of the inner coil 21a is comprised so that it may be located in the radial inside of the coil end part 23b of the outer coil 21b adjacent to the circumferential direction.
  • the coil end portion 23b of the outer coil 21b is configured to be positioned on the radially outer side of the coil end portion 23a of the inner coil 21a adjacent in the circumferential direction.
  • a step portion 25a (corresponding to a second step portion) having a step structure radially inward from the coil pieces 24a, 24a is formed in the coil end portion 23a on the load side of the inner coil 21a.
  • the stepped portion 25a overlaps the load side coil end portion 23a in the radial direction with respect to the load side coil end portion 23b of the outer coil 21b (corresponding to another coil in this case) adjacent in the circumferential direction. Is to avoid overlap in the circumferential direction.
  • the stepped portion 25a prevents the load-side coil end portion 23a from overlapping in the circumferential direction while overlapping radially inward with respect to the load-side coil end portion 23b of the outer coil 21b adjacent in the circumferential direction. Is.
  • a stepped portion 25b (corresponding to a first stepped portion) having a stepped structure radially outward from the coil piece portions 24b, 24b is formed in the coil end portion 23b on the opposite side of the outer coil 21b.
  • the step portion 25b is formed in the radial direction with respect to the coil end portion 23a on the counter-load side of the inner coil 21a (corresponding to another coil in this case) adjacent to the coil end portion 23b on the counter-load side in the circumferential direction. The overlap in the circumferential direction is avoided while allowing the overlap.
  • the step portion 25b is configured so that the coil end portion 23b on the anti-load side overlaps the coil end portion 23a on the anti-load side of the inner coil 21a adjacent in the circumferential direction while overlapping the outer side in the radial direction. It is to make.
  • the step portions 25 correspond to means for avoiding overlap in the circumferential direction while allowing overlap in the radial direction with respect to coil end portions of other coils adjacent in the circumferential direction.
  • the plurality of air-core coils 21 are overlapped in the radial direction (without overlapping in the circumferential direction) at the coil end portion 23 due to the presence of the stepped portion 25, and are mutually (in the radial direction) at the coil piece portion 24. They are arranged so as to overlap in the circumferential direction (without overlapping). That is, in the coil end portion 23a of the inner coil 21a, the inner coil 21a is positioned so as to overlap the radially inner side of the outer coil 21b, and in the coil end portion 23b of the outer coil 21b, the outer coil 21b is in the radial direction of the inner coil 21a. Located so as to overlap the outside.
  • the two end portions 27a and 27a (corresponding to connection portions) corresponding to the winding start and winding end of the conductor 210 constituting each inner coil 21a are arranged on the coil end portion 23a on the anti-load side. Further, the two end portions 27b and 27b (corresponding to connection portions) corresponding to the start and end of winding of the conductor 210 constituting each outer coil 21b are arranged in the coil end portion 23b on the anti-load side.
  • FIGS. 5A is a transverse cross-sectional view of the wound body of the conductor 210 before pressure forming
  • FIG. 5B is a longitudinal cross-sectional view of the wound body of the conductor 210 before pressure forming.
  • FIG. 6A is a transverse sectional view of the inner coil 21a after pressure molding
  • FIG. 6B is a longitudinal sectional view of the inner coil 21a after pressure molding
  • FIG. 7A is a transverse sectional view of the outer coil 21b after pressure molding
  • FIG. 6B is a longitudinal sectional view of the outer coil 21b after pressure molding.
  • a forming jig (not shown) for forming the inner coil 21a is used to first form an insulating film as shown in FIGS.
  • a conductor 210 which is a coated round copper wire, is wound into a substantially rectangular frame shape. At this time, the conductor 210 is wound in two layers having the same number of turns (in the example shown, the number of turns is 7 turns). And the winding body of the conductor 210 is pressurized in the direction corresponding to a radial direction. As a result, as shown in FIGS.
  • the conductor 210 constituting the coil end portion 23a and the coil piece portion 24a is formed into a substantially rectangular cross-sectional shape, and the load side (FIG. 6 (b) ) A step portion 25a is formed on the coil end portion 23a on the left side.
  • the description will be made assuming that the insulating film of the conductor 210 is a bond line having heat-fusibility.
  • the conductor 210 which is a wire is wound in a substantially rectangular frame shape, and the wound body of the conductor 210 is pressurized in a direction corresponding to the radial direction.
  • the conductor 210 constituting the coil end portion 23b and the coil piece portion 24b is formed into a substantially rectangular cross-sectional shape and at the opposite side of the load (see FIG. Step part 25b is formed in coil end part 23b of b) middle right side.
  • the adjacent conductors 210 are bonded and solidified by heat-sealing the insulating film, whereby the outer coil 21b is obtained.
  • the plurality of inner coils 21a and the plurality of outer coils 21b are stacked with their positions shifted from each other as described above, and integrally molded by the resin mold 5 and hardened, whereby the substantially cylindrical body 2 is formed.
  • the conductor 210 constituting the coil piece portion 24 of each air-core coil 21 included in the substantially cylindrical body 22 has a substantially rectangular shape when the round copper wire is pressed in the radial direction as described above.
  • the cores 211 are arranged in close contact with each other both in the circumferential direction and in the radial direction.
  • the plurality of air-core coils 21 included in the substantially cylindrical body 22 are connected in three phases (U phase, V phase, W phase), and the three phases are sequentially repeated in the coil piece portion 24 (U phase ⁇ V phase ⁇ W phase ⁇ U phase ⁇ ...
  • U phase ⁇ V phase ⁇ W phase ⁇ U phase
  • the hatching of the cross section of the coil piece portion 24 of the air-core coil 21 of a certain phase (for example, U phase) of the three phases is represented by a diagonal line with a small interval from the upper right to the lower left.
  • the hatching of the cross section of the coil piece portion 24 of the air core coil 21 (for example, V phase) is represented by a large oblique line from the upper right to the lower left, and the coil piece of the air core coil 21 of another phase (for example, W phase).
  • the hatching of the cross section of the portion 24 is represented by a diagonal line from the upper left to the lower right.
  • the substantially cylindrical body 22 includes the intermediate portion 223, the load-side end portion 221 and the anti-load-side end portion 222.
  • the intermediate portion 223 includes coil pieces 24a of the plurality of inner coils 21a and coil pieces 24b of the plurality of outer coils 21b. As described above, since the coil piece portion 24a of the inner coil 21a and the coil piece portion 24b of the outer coil 21b are arranged without overlapping in the radial direction, the dimension in the thickness direction of the intermediate portion 223 is one air core. It is about the same as the coil 21 minutes.
  • the load-side end portion 221 includes load-side coil end portions 23a of the plurality of inner coils 21a and load-side coil end portions 23b of the plurality of outer coils 21b. As described above, the load-side coil end portion 23a of the inner coil 21a and the load-side coil end portion 23b of the outer coil 21b are arranged so as to overlap each other in the radial direction. The direction dimension is about the same as or more than the two air-core coils 21 minutes.
  • the outer diameter D1 of the load-side end 221 is the same as the outer diameter D2 of the intermediate portion 223, and the inner diameter D3 of the load side 22a is smaller than the inner diameter D4 of the intermediate portion 223.
  • the end portion 222 on the anti-load side includes a coil end portion 23a on the anti-load side of the inner coil 21a and a coil end portion 23b on the anti-load side of the outer coil 21b.
  • the coil end portion 23a on the anti-load side of the inner coil 21a and the coil end portion 23b on the anti-load side of the outer coil 21b are arranged so as to overlap each other in the radial direction.
  • the dimension in the thickness direction is about the same as or more than two air-core coils 21 minutes.
  • the inner diameter D5 of the end portion 222 on the antiload side is the same as the inner diameter D4 of the intermediate portion 223, and the outer diameter D6 of the antiload side 22b is larger than the outer diameter D2 of the intermediate portion 223.
  • each of the plurality of air-core coils 21 provided in the stator 2 includes the step portion 25 in at least one coil end portion 23.
  • the two air-core coils 21 are overlapped in the radial direction at the coil end portion 23, while the other coil piece portions 24 are circumferentially (without overlapping in the radial direction).
  • a plurality of air-core coils 21 can be arranged with a high space factor while preventing gaps between the conductors 210.
  • the end portions 221 and 222 including the coil end portion 23 have a thickness equivalent to two air-core coils 21, while the coil pieces In the intermediate part 223 including the part 24, the thickness is reduced to one air core coil 21 minutes.
  • the intermediate portion 223 also has two air-core coils. A thickness of 21 minutes is required.
  • the thickness of the intermediate portion 223 (including the coil piece portion 24) of the substantially cylindrical body 22 composed of the plurality of air-core coils 21 can be suppressed.
  • positioned can be reduced.
  • the magnetic gap G2 in the gap G1 can be reduced and the magnetic flux density can be improved. Therefore, since the number of turns of the conductor 210 for obtaining the same characteristics can be reduced, heat generation can be reduced, and the amount of current that can be passed can be increased.
  • the coil end portion 23b of the outer coil 21b is positioned so that the outer coil 21b overlaps the radially outer side of the inner coil 21a, and the coil end portion 23a of the inner coil 21a has the inner coil 21a connected to the outer coil. It is located so as to overlap the inner side in the radial direction of 21b.
  • the outer coil 21b includes a step portion 25b configured to have a step structure radially outward from the coil piece portion 24b in the coil end portion 23b on the anti-load side. .
  • the structure located so that the outer coil 21b may overlap the radial direction outer side of the inner coil 21a in the coil end part 23b of the outer coil 21b can be realized reliably.
  • the rotor 3 can be easily inserted into the substantially cylindrical body 22 in the radial direction from the anti-load side.
  • the inner coil 21a includes a stepped portion 25a configured to have a stepped structure radially inward of the coil piece portion 24a in the coil end portion 23a on the load side.
  • the structure located in the coil end part 23a of the inner coil 21a so that the inner coil 21a overlaps the inner side in the radial direction of the outer coil 21b can be reliably realized.
  • the stator core 22 can be reliably inserted from the load side to the outer side of the substantially cylindrical body 22 in the radial direction.
  • the outer coil 21 b and the inner coil 21 a are particularly provided with end portions 27 b and 27 a connected to the connection board 11 on the coil end portions 23 b and 23 a on the anti-load side.
  • the coil end portion 23b of the outer coil 21b is positioned on the radially outer side of the coil end portion 23a of the inner coil 21a. It is possible to realize a configuration to
  • the conductor 210 constituting the coil piece portion 24 of each air-core coil 21 is particularly configured to have a substantially rectangular cross-sectional shape by pressing a round copper wire in the radial direction. Yes.
  • the thickness direction dimension of the intermediate part 223 in the said substantially cylindrical body 22 can be reduced more reliably.
  • fever by copper loss can be reduced by improving a space factor.
  • the conductor 210 constituting the coil piece portion 24 is arranged with the cores 211 aligned in the circumferential direction and the radial direction in each of the plurality of air-core coils 21.
  • a space factor can be improved reliably.
  • the plurality of air-core coils 21 are formed integrally with the substantially cylindrical body 22.
  • the end portion 222 on the opposite load side includes an inner diameter D5 that is the same as the inner diameter D4 of the intermediate portion 223, and an outer diameter D6 that is larger than the outer diameter D2 of the intermediate portion 223.
  • the end 221 on the load side includes an outer diameter D1 that is the same as the outer diameter D2 of the intermediate portion 223, and an inner diameter D3 that is smaller than the inner diameter D4 of the intermediate portion 223.
  • the substantially cylindrical body 22 is integrally formed by the resin mold 5.
  • heat dissipation can be further improved by using, for example, a high thermal conductive resin.
  • a round copper wire is used as the conductor 210, and the air core coil 21 in which the cross-sectional shape of the conductor 210 is substantially rectangular is obtained by winding this round copper wire and pressurizing it in the radial direction.
  • the air core coil 21 in which the cross-sectional shape of the conductor 210 is substantially rectangular may be obtained by winding the round copper wire and applying pressure in the circumferential direction.
  • a rectangular wire or a square wire having a substantially rectangular cross-sectional shape, which is formed by pressurizing a round copper wire in the radial direction or the circumferential direction in advance is used. By rotating, an air core coil in which the cross-sectional shape of the conductor constituting the coil piece portion is substantially rectangular may be obtained. In these cases, the same effect as the above embodiment can be obtained.
  • the outer coil 21b is provided with the level
  • the coil end portion 23a is provided with a step portion 25a having a step structure radially inward from the coil piece portion 24a.
  • the coil end portion 23b of the outer coil 21b is configured to be positioned on the radially outer side of the coil end portion 23a of the adjacent inner coil 21a, and the coil end portion 23a of the inner coil 21a is adjacent to the adjacent outer coil 21b.
  • the present invention is not limited to this configuration.
  • the outer coil 21b is provided with a stepped portion that forms a stepped structure radially outward from the coil piece portion 24b in the coil end portion 23b on the load side, and the inner coil 21a is coiled on the coil end portion 23a on the antiload side.
  • a step portion is provided that forms a step structure radially inward from the piece portion 24a.
  • the coil end portion 23b of the outer coil 21b is configured to be positioned on the radially outer side of the coil end portion 23a of the adjacent inner coil 21a, and the coil end portion 23a of the inner coil 21a is adjacent to the adjacent outer coil 21b.
  • the coil end portion 23b may be configured to be positioned on the radially inner side. Also in this case, the same effect as the above embodiment can be obtained.
  • the outer coil 21b is provided with stepped portions in the coil end portions 23b and 2120 on both sides in the axial direction, each having a stepped structure radially outward from the coil piece portion 24b.
  • the coil end portion 23b of the outer coil 21b is configured to be positioned on the radially outer side of the coil end portion 23a of the adjacent inner coil 21a, and the coil end portion 23a of the inner coil 21a is adjacent to the adjacent outer coil 21b.
  • the coil end portion 23b may be configured to be positioned on the radially inner side. Also in this case, the same effect as the above embodiment can be obtained.
  • the inner coil 21a is provided with stepped portions in the coil end portions 23a and 2110 on both sides in the axial direction, each of which has a stepped structure radially inward from the coil piece portion 24a.
  • the coil end portion 23b of the outer coil 21b is configured to be positioned on the radially outer side of the coil end portion 23a of the adjacent inner coil 21a, and the coil end portion 23a of the inner coil 21a is adjacent to the adjacent outer coil 21b.
  • the coil end portion 23b may be configured to be positioned on the radially inner side. Also in this case, the same effect as the above embodiment can be obtained.
  • the rotating electrical machine 1 is a so-called inner rotor type rotating electrical machine in which the rotor 3 is disposed on the radially inner side of the stator 2
  • the present invention is not limited thereto.
  • the present invention can also be applied to the case where the rotating electrical machine 1 is a so-called outer rotor type rotating electrical machine in which a rotor is disposed on the radially outer side of the stator.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Abstract

【課題】スロットではなく固定子鉄心と回転子との間隙にコイルを配置する構成において、上記間隙での磁束密度を向上する。 【解決手段】回転電機１の固定子２は、固定子鉄心２０と、固定子鉄心２０の径方向内側に、周方向に配列された複数の空芯コイル２１とを有し、各空芯コイル２１は、軸方向両側にそれぞれ位置する２つのコイルエンド部２３と、２つのコイルエンド部２３の間に位置する２つのコイル片部２４とを備えており、各空芯コイル２１の、少なくとも１つのコイルエンド部２３は、他のコイル２１のコイルエンド部２３に対し、径方向に重なりつつ周方向に重ならないように構成された、段差部２５を備えている。

Description

回転電機
　開示の実施形態は、回転電機に関する。
　特許文献１には、中空円筒状のステータヨークの内周に空心巻線を配置したステータを備えた、スロットレスモータが記載されている。
特開２００４－２４２４２３号公報
　しかしながら、特許文献１に記載のような、スロットではなく固定子鉄心と回転子との間隙にコイルを配置する回転電機では、磁気的なギャップが大きくなり、上記間隙での磁束密度が低減する。
　本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、固定子鉄心と回転子との間隙の磁束密度を向上できる回転電機を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、回転子と固定子とを備えた回転電機であって、前記固定子は、固定子鉄心と、前記固定子鉄心の径方向内側に、周方向に配列された複数の空芯コイルと、を有し、各空芯コイルは、軸方向両側にそれぞれ位置する２つのコイルエンド部と、前記２つのコイルエンド部の間に位置する２つのコイル片部と、を備えており、各空芯コイルの、少なくとも１つの前記コイルエンド部は、他のコイルの前記コイルエンド部に対し、径方向に重なりつつ周方向に重ならないように構成された、段差部を備えている回転電機が適用される。
　また、本発明の別の観点によれば、回転子と固定子とを備えた回転電機であって、前記固定子は、固定子鉄心と、前記固定子鉄心の径方向内側に、周方向に配列された複数の空芯コイルと、を有し、各空芯コイルは、軸方向両側にそれぞれ位置する２つのコイルエンド部と、前記２つのコイルエンド部の間に位置する２つのコイル片部と、を備えており、各空芯コイルの、少なくとも１つの前記コイルエンド部は、他のコイルの前記コイルエンド部に対し、径方向に重なりつつ周方向に重ならないように構成された、段差部を備えており、各空芯コイルの前記コイル片部を構成する導体は、丸銅線が径方向又は周方向に加圧されることで略矩形の断面形状となるように構成されている回転電機が適用される。
　また、本発明のさらに別の観点によれば、回転子と、固定子と、を有し、前記固定子は、固定子鉄心と、前記固定子鉄心の径方向内側に、周方向に配列された複数の空芯コイルと、を有し、各空芯コイルの両端部に位置する２つのコイルエンド部のうち少なくとも１つは、周方向に隣接する他のコイルの前記コイルエンド部に対しての、径方向への重なりを許容しつつ周方向への重なりを回避する手段を備えている回転電機が適用される。
　本発明の回転電機によれば、スロットではなく固定子鉄心と回転子との間隙にコイルを配置する構成において、上記間隙での磁束密度を向上することができる。
一実施形態の回転電機の構成を表す軸方向断面図である。 回転電機の構成を表す径方向断面図である。 空芯コイルの構成を表す分解斜視図である。 空芯コイルの構成を表す斜視図である。 加圧成形について説明するための説明図である。 加圧成形について説明するための説明図である。 加圧成形について説明するための説明図である。 略円筒体の構成を表す軸方向断面図である。
　以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
　＜回転電機の構成＞
　まず、図１及び図２を参照しつつ、本実施形態の回転電機の構成について説明する。
　図１及び図２に示すように、本実施形態の回転電機１は、略円筒状の固定子２と、固定子２の径方向内側に配置された回転子３とを有する。つまり、回転電機１は、固定子の径方向内側に回転子を配置した、いわゆるインナーロータ型の回転電機として構成されている。
　固定子２は、略円筒状の固定子鉄心２０と、固定子鉄心２０の径方向内側（詳細には固定子鉄心２０と回転子３との間隙Ｇ１）に、周方向に配列された複数（図示の例では１２個）の空芯コイル２１とを有する。つまり、回転電機１は、スロットがない固定子鉄心と回転子との間隙にコイルを配置した、いわゆるスロットレス型（ギャップワインディング型）の回転電機として構成されている。
　複数の空芯コイル２１は、樹脂モールド５により略円筒体２２として一体的に成形されている。なお、複数の空芯コイル２１は、樹脂モールド５以外の連結部材により略円筒体２２として一体的に成形されてもよい。略円筒体２２の中間部２２３（詳細は後述）は、固定子鉄心２０の内周面に密着して固定されている。
　固定子鉄心２０の径方向外側には、フレーム４が設けられている。そして、固定子鉄心２０及びフレーム４の負荷側（軸方向他方側に相当）には、負荷側ブラケット６が装着されており、負荷側ブラケット６の内周部は、略円筒体２２の負荷側の端部２２１（第２端部に相当。詳細は後述）の外周部と嵌合している。また、固定子鉄心２０及びフレーム４の反負荷側（軸方向一方側に相当）には、反負荷側ブラケット８が装着されており、反負荷側ブラケット８の内周部は、略円筒体２２の反負荷側の端部２２２（第１端部に相当。詳細は後述）の外周部と嵌合している。そして、固定子鉄心２０は、径方向外側の縁部を貫通する複数の（図示の例では４個）のボルトＢにより、負荷側ブラケット６及び反負荷側ブラケット８に固定されている。
　また、固定子２の反負荷側には、複数の空芯コイル２１の端部２７ａ，２７ｂ（後述の図３参照。詳細は後述）を所定の結線パターンで結線処理する結線基板１１（基板に相当）が配置されている。複数の空芯コイル２１の端部２７ａ，２７ｂは、結線基板１１に接続され、図示しない半田により結線基板１１に固定されている。結線基板１１には、リード線１２を介して外部電源が接続されており、外部電源からリード線１２及び結線基板１１を介して複数の空芯コイル２１への給電が行われる。
　回転子３は、固定子２と径方向に磁気的な間隙Ｇ２を介して対向して配置されている。この回転子３は、シャフトＳＨと、複数（図示の例では８個）の永久磁石３０とを有する。シャフトＳＨは、負荷側ブラケット６に外輪が嵌合された負荷側軸受７と、反負荷側ブラケット８に外輪が嵌合された反負荷側軸受９とにより、回転自在に支持されている。複数の永久磁石３０は、シャフトＳＨの外周に配置され、シャフトＳＨの回転と共に回転する。
　また、回転子３の反負荷側には、回転子３の磁極位置を検出する磁極検出部１０が設けられている。
　＜空芯コイルの構成＞
　次に、図２～図４を参照しつつ、空芯コイル２１の構成について説明する。
　図２～図４に示すように、略円筒体２２に含まれる各空芯コイル２１は、適宜の絶縁皮膜（図示せず）で被膜された導体２１０が、略長方形枠状に巻回され、径方向に加圧されることで成形されている。本実施形態では、各空芯コイル２１の導体２１０として、横断面形状が略円形の丸銅線が使用されており、各空芯コイル２１の導体２１０は、径方向に２層に巻回され、径方向内側及び外側の層の巻数が同じである（図示の例では巻数が共に７ターンである）。
　また、略円筒体２２に含まれる複数の空芯コイル２１は、複数（図示の例では６個）の内コイル２１ａ（第２コイルに相当）と、内コイル２１ａと同数の外コイル２１ｂ（第１コイルに相当）とを含む。
　複数の内コイル２１ａは、互いに径方向に重なることなく周方向に配列される。各内コイル２１ａは、軸方向両側にそれぞれ位置する２つのコイルエンド部２３ａ，２３ａと、コイルエンド部２３ａ，２３ａの間に位置する２つのコイル片部２４ａ，２４ａとを備える。また、各内コイル２１ａにおけるコイルエンド部２３ａ，２３ａ及びコイル片部２４ａ，２４ａの間には、空芯部２６ａが形成されている。
　複数の外コイル２１ｂは、互いに径方向に重なることなく周方向に配列される。各外コイル２１ｂは、軸方向両側にそれぞれ位置する２つのコイルエンド部２３ｂ，２３ｂと、コイルエンド部２３ｂ，２３ｂの間に位置する２つのコイル片部２４ｂ，２４ｂとを備える。また、各外コイル２１ｂにおけるコイルエンド部２３ｂ，２３ｂ及びコイル片部２４ｂ，２４ｂの間には、空芯部２６ｂが形成されている。
　なお、以下適宜、コイルエンド部２３ａ及びコイルエンド部２３ｂをコイルエンド部２３と総称し、コイル片部２４ａ及びコイル片部２４ｂをコイル片部２４と総称し、空芯部２６ａ及び空芯部２６ｂを空芯部２６と総称する。
　これら複数の内コイル２１ａ及び複数の外コイル２１ｂは、内コイル２１ａの空芯部２６ａに、外コイル２１ｂのコイル片部２４ｂが収納されると共に、外コイル２１ｂの空芯部２６ｂに、内コイル２１ａのコイル片部２４ａが収納されるように、互いに位置をずらして重ねられる。すなわち、内コイル２１ａの空芯部２６ａには、外コイル２１ｂの周方向一方側のコイル片部２４ｂと、当該外コイル２１ｂの周方向一方側に配置された外コイル２１ｂの周方向他方側のコイル片部２４ｂとが収納される。また、外コイル２１ｂの空芯部２６ｂには、内コイル２１ａの周方向一方側のコイル片部２４ａと、当該内コイル２１ａの周方向一方側に配置された内コイル２１２の周方向他方側のコイル片部２４ａとが収納される。
　内コイル２１ａのコイルエンド部２３ａと、外コイル２１１のコイルエンド部２３ｂとは、互いに形状が異なっている。そして、内コイル２１ａのコイルエンド部２３ａは、周方向に隣接する外コイル２１ｂのコイルエンド部２３ｂの径方向内側に位置するように構成されている。また、外コイル２１ｂのコイルエンド部２３ｂは、周方向に隣接する内コイル２１ａのコイルエンド部２３ａの径方向外側に位置するように構成されている。
　すなわち、内コイル２１ａの負荷側のコイルエンド部２３ａには、コイル片部２４ａ，２４ａよりも径方向内側への段差構造となる段差部２５ａ（第２段差部に相当）が形成されている。段差部２５ａは、負荷側のコイルエンド部２３ａの、周方向に隣接する外コイル２１ｂ（この場合の他のコイルに相当）の負荷側のコイルエンド部２３ｂに対しての、径方向への重なりを許容しつつ周方向への重なりを回避するものである。言い換えれば、段差部２５ａは、負荷側のコイルエンド部２３ａが、周方向に隣接する外コイル２１ｂの負荷側のコイルエンド部２３ｂに対し、径方向内側に重なりつつ周方向に重ならないようにするものである。
　また、外コイル２１ｂの反負荷側のコイルエンド部２３ｂには、コイル片部２４ｂ，２４ｂよりも径方向外側への段差構造となる段差部２５ｂ（第１段差部に相当）が形成されている。段差部２５ｂは、反負荷側のコイルエンド部２３ｂの、周方向に隣接する内コイル２１ａ（この場合の他のコイルに相当）の反負荷側のコイルエンド部２３ａに対しての、径方向への重なりを許容しつつ周方向への重なりを回避するものである。言い換えれば、段差部２５ｂは、反負荷側のコイルエンド部２３ｂが、周方向に隣接する内コイル２１ａの反負荷側のコイルエンド部２３ａに対し、径方向外側に重なりつつ周方向に重ならないようにするものである。
　なお、以下適宜、段差部２５ａ及び段差部２５ｂを段差部２５と総称する。また、段差部２５は、それぞれ、周方向に隣接する他のコイルのコイルエンド部に対しての、径方向への重なりを許容しつつ周方向への重なりを回避する手段に相当する。
　したがって、複数の空芯コイル２１は、上記段差部２５の存在により、コイルエンド部２３で互いに（周方向に重なることなく）径方向に重なるようにしつつ、コイル片部２４で互いに（径方向に重なることなく）周方向に重なるように、配列される。すなわち、内コイル２１ａのコイルエンド部２３ａでは、内コイル２１ａが外コイル２１ｂの径方向内側に重なるように位置し、外コイル２１ｂのコイルエンド部２３ｂでは、外コイル２１ｂが内コイル２１ａの径方向外側に重なるように位置する。
　また、各内コイル２１ａを構成する導体２１０の巻き始め及び巻き終わりに対応する２つの上記端部２７ａ，２７ａ（接続部に相当）は、反負荷側のコイルエンド部２３ａに配置されている。また、各外コイル２１ｂを構成する導体２１０の巻き始め及び巻き終わりに対応する２つの上記端部２７ｂ，２７ｂ（接続部に相当）は、反負荷側のコイルエンド部２３ｂに配置されている。
　＜空芯コイルの成形方法＞
　次に、図５～図７を参照しつつ、空芯コイル２１の成形方法の一例について説明する。なお、図５（ａ）は、加圧成形前の導体２１０の巻回体の横断面図であり、図５（ｂ）は、加圧成形前の導体２１０の巻回体の縦断面図である。図６（ａ）は、加圧成形後の内コイル２１ａの横断面図であり、図６（ｂ）は、加圧成形後の内コイル２１ａの縦断面図である。図７（ａ）は、加圧成形後の外コイル２１ｂの横断面図であり、図６（ｂ）は、加圧成形後の外コイル２１ｂの縦断面図である。
　まず、内コイル２１ａの成形方法の一例について説明する。なお、この例では、導体２１０の絶縁皮膜が、熱融着性があるボンド線であるものとして説明する。
　すなわち、内コイル２１ａを成形する際には、内コイル２１ａを成形するための成形治具（図示せず）を用いて、図５（ａ）（ｂ）に示すように、まず、絶縁皮膜で被覆された丸銅線である導体２１０が略長方形枠状に巻回される。このとき、導体２１０は、互いに巻数が同じ（図示の例では巻数が共に７ターンの）２層に巻回される。そして、導体２１０の巻回体が径方向に対応する方向に加圧される。これにより、図６（ａ）（ｂ）に示すように、コイルエンド部２３ａ及びコイル片部２４ａを構成する導体２１０が略矩形の横断面形状に成形されると共に、負荷側（図６（ｂ）中左側）のコイルエンド部２３ａに段差部２５ａが成形される。その後、導体２１０が通電されることにより、導体２１０が発熱し絶縁被膜が溶融され、隣接する導体２１０同士が絶縁皮膜の熱融着により接着固化されて、内コイル２１ａが得られる。
　次に、外コイル２１ｂの成形方法の一例について説明する。なお、この例では、導体２１０の絶縁皮膜が、熱融着性があるボンド線であるものとして説明する。
　すなわち、外コイル２１ｂを成形する際には、外コイル２１ｂを成形するための成形治具（図示せず）を用いて、上記内コイル２１ａの成形方法と同様、絶縁皮膜で被覆された丸銅線である導体２１０が略長方形枠状に巻回され、導体２１０の巻回体が径方向に対応する方向に加圧される。これにより、図７（ａ）（ｂ）に示すように、コイルエンド部２３ｂ及びコイル片部２４ｂを構成する導体２１０が略矩形の横断面形状に成形されると共に、反負荷側（図７（ｂ）中右側）のコイルエンド部２３ｂに段差部２５ｂが成形される。その後、上記内コイル２１ａの成形方法と同様、隣接する導体２１０同士が絶縁皮膜の熱融着により接着固化されて、外コイル２１ｂが得られる。
　＜略円筒体の形成＞
　そして、複数の内コイル２１ａ及び複数の外コイル２１ｂが、前述のように互いに位置をずらして重ねられ、樹脂モールド５により一体的に成形されて固められることで、上記略円筒体２が形成される。
　＜略円筒体の構成＞
　次に、図２及び図８を参照しつつ、略円筒体２２の構成について説明する。
　図２に示すように、略円筒体２２に含まれる各空芯コイル２１のコイル片部２４を構成する導体２１０は、前述のように丸銅線が径方向に加圧されることで略矩形の断面形状となり、周方向にも径方向にも芯２１１を揃えて密着して配置されている。このとき、略円筒体２２に含まれる複数の空芯コイル２１は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）結線され、コイル片部２４で３相が順次繰り返されるように（Ｕ相→Ｖ相→Ｗ相→Ｕ相→・・・となるように）、配列されている。なお、図２中では、３相のうちのある相（例えばＵ相）の空芯コイル２１のコイル片部２４の断面のハッチングを、右上から左下への間隔の小さい斜線により表し、別の相（例えばＶ相）の空芯コイル２１のコイル片部２４の断面のハッチングを、右上から左下への間隔の大きい斜線により表し、さらに別の相（例えばＷ相）の空芯コイル２１のコイル片部２４の断面のハッチングを、左上から右下への斜線により表している。
　また、図８に示すように、略円筒体２２は、上記中間部２２３と、上記負荷側の端部２２１と、上記反負荷側の端部２２２とを備える。
　中間部２２３は、複数の内コイル２１ａのコイル片部２４ａと、複数の外コイル２１ｂのコイル片部２４ｂとを含む。前述したように、内コイル２１ａのコイル片部２４ａと外コイル２１ｂのコイル片部２４ｂとは、径方向に重ならないで配列されるので、中間部２２３の厚さ方向寸法は、１つの空芯コイル２１分と同程度となっている。
　負荷側の端部２２１は、複数の内コイル２１ａの負荷側のコイルエンド部２３ａと、複数の外コイル２１ｂの負荷側のコイルエンド部２３ｂとを含む。前述したように、内コイル２１ａの負荷側のコイルエンド部２３ａと外コイル２１ｂの負荷側のコイルエンド部２３ｂとは、径方向に重なって配列されるので、負荷側の端部２２１の厚さ方向寸法は、２つの空芯コイル２１分と同程度かそれ以上となっている。そして、負荷側の端部２２１の外径Ｄ１は、中間部２２３の外径Ｄ２と同じであり、負荷側２２ａの内径Ｄ３は、中間部２２３の内径Ｄ４よりも小さくなっている。
　反負荷側の端部２２２は、内コイル２１ａの反負荷側のコイルエンド部２３ａと、外コイル２１ｂの反負荷側のコイルエンド部２３ｂとを含む。前述したように、内コイル２１ａの反負荷側のコイルエンド部２３ａと外コイル２１ｂの反負荷側のコイルエンド部２３ｂとは、径方向に重なって配列されるので、反負荷側の端部２２２の厚さ方向寸法は、２つの空芯コイル２１分と同程度かそれ以上となっている。そして、反負荷側の端部２２２の内径Ｄ５は、中間部２２３の内径Ｄ４と同じであり、反負荷側２２ｂの外径Ｄ６は、中間部２２３の外径Ｄ２よりも大きくなっている。
　＜本実施形態による効果＞
　以上説明したように、本実施形態の回転電機１０においては、固定子２に備えられる複数の空芯コイル２１のそれぞれが、少なくとも１つのコイルエンド部２３に、段差部２５を備えている。この段差部２５を利用することにより、２つの空芯コイル２１同士を、コイルエンド部２３で径方向に重なるようにしつつ、それ以外のコイル片部２４では（径方向に重なることなく）周方向に重なるようにして、配列することが可能となる。すなわち、１つの空芯コイル２１における２つのコイル片部２４の間にある空芯部２６に、別の空芯コイル２１の１つのコイル片部２４を入り込ませるようにすることで、周方向に導体２１０の隙間が生じないようにしつつ、高い占積率で複数の空芯コイル２１を配置することができる。この結果、複数の空芯コイル２１を周方向に配列してなる略円筒体２２において、コイルエンド部２３を含む端部２２１，２２２では２つの空芯コイル２１分の厚さとなる一方、コイル片部２４を含む中間部２２３では１つの空芯コイル２１分の厚さに抑えられる。
　これに対して、上記のような段差部２５を備えない複数の通常の空芯コイル２１を上記同様に配列した場合には、上記略円筒体２２において、上記中間部２２３でも２つの空芯コイル２１分の厚さが必要となる。
　本実施形態の回転電機１０では、上記のように、複数の空芯コイル２１からなる略円筒体２２の（コイル片部２４を含む）中間部２２３の厚さを抑制することができる。これにより、上記略円筒体２２が配置される、固定子鉄心２０と回転子３との間隙Ｇ１の寸法を低減することができる。この結果、上記間隙Ｇ１での磁気的な間隙Ｇ２を小さくし、磁束密度を向上することができる。したがって、同一の特性を得るための導体２１０のターン数を低減できるので、発熱を低減することができ、また流すことのできる電流量を増大することができる。
　また、本実施形態では特に、外コイル２１ｂのコイルエンド部２３ｂでは外コイル２１ｂが内コイル２１ａの径方向外側に重なるように位置し、内コイル２１ａのコイルエンド部２３ａでは内コイル２１ａが外コイル２１ｂの径方向内側に重なるように位置する。これにより、略円筒体２２における、コイル片部２１１０，２１２０を含む中間部２２３での厚さ抑制構造を確実に実現することができる。
　また、本実施形態では特に、外コイル２１ｂが、反負荷側のコイルエンド部２３ｂに、コイル片部２４ｂよりも径方向外側への段差構造となるように構成された段差部２５ｂを備えている。これにより、外コイル２１ｂのコイルエンド部２３ｂにおいて外コイル２１ｂが内コイル２１ａの径方向外側に重なるように位置する構造を、確実に実現することができる。またこの場合、上記略円筒体２２の径方向内側に、反負荷側から回転子３を容易に挿入することができる。
　また、本実施形態では特に、内コイル２１ａが、負荷側のコイルエンド部２３ａに、コイル片部２４ａよりも径方向内側への段差構造となるように構成された段差部２５ａを備えている。これにより、内コイル２１ａのコイルエンド部２３ａにおいて内コイル２１ａが外コイル２１ｂの径方向内側に重なるように位置する構造を、確実に実現することができる。またこの場合、上記略円筒体２２の径方向外側に、負荷側から固定子鉄心２２を確実に挿入することができる。
　また、本実施形態では特に、外コイル２１ｂ及び内コイル２１ａが、反負荷側のコイルエンド部２３ｂ，２３ａに、結線基板１１に接続される端部２７ｂ，２７ａを備えている。これにより、結線基板１１に接続される端部２７ｂ，２７ａが設けられる側（反負荷側）において、外コイル２１ｂのコイルエンド部２３ｂが、内コイル２１ａのコイルエンド部２３ａの径方向外側に位置する構成を実現することができる。
　また、本実施形態では特に、各空芯コイル２１のコイル片部２４を構成する導体２１０が、丸銅線が径方向に加圧されることで略矩形の断面形状となるように構成されている。これにより、上記略円筒体２２における、中間部２２３の厚さ方向寸法を、さらに確実に低減することができる。また、占積率を向上することで、銅損による発熱を低減することができる。
　また、本実施形態では特に、コイル片部２４を構成する導体２１０は、複数の空芯コイル２１それぞれにおいて、周方向にも径方向にも芯２１１を揃えて配置されている。これにより、占積率を確実に向上することができる。
　また、本実施形態では特に、複数の空芯コイル２１は、略円筒体２２に一体的に成形されている。そして、反負荷側の端部２２２は、中間部２２３の内径Ｄ４と同じ内径Ｄ５と、中間部２２３の外径Ｄ２より大きな外径Ｄ６とを備える。また、負荷側の端部２２１は、中間部２２３の外径Ｄ２と同じ外径Ｄ１と、中間部２２３の内径Ｄ４より小さな内径Ｄ３とを備える。これにより、上記略円筒体２２における、中間部２２３の厚さ寸法の抑制構造を、確実に実現することができる。
　また、本実施形態では特に、略円筒体２２が、樹脂モールド５により一体的に成形されている。これにより、例えば高熱伝導性樹脂を用いることで放熱性をさらに向上することができる。
　＜変形例等＞
　なお、実施形態は、上記内容に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
　上記実施形態では、導体２１０として丸銅線を使用し、この丸銅線を巻回して径方向に加圧することにより、導体２１０の横断面形状が略矩形となる空芯コイル２１を得ていたが、これに限定されるものではない。例えば、上記丸銅線を巻回して周方向に加圧することにより、導体２１０の横断面形状が略矩形となる空芯コイル２１を得てもよい。また、導体として、予め丸銅線が径方向又は周方向に加圧されることで成形された、横断面形状が略矩形の平角線や角線を使用し、この平角線や角線を巻回することにより、コイル片部を構成する導体の横断面形状が略矩形となる空芯コイルを得てもよい。これらの場合も、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
　また、上記実施形態では、外コイル２１ｂが、反負荷側のコイルエンド部２３ｂにコイル片部２４ｂよりも径方向外側への段差構造となる段差部２５ｂを備え、内コイル２１ａが、負荷側のコイルエンド部２３ａにコイル片部２４ａよりも径方向内側への段差構造となる段差部２５ａを備える。これにより、外コイル２１ｂのコイルエンド部２３ｂが、隣接する内コイル２１ａのコイルエンド部２３ａの径方向外側に位置するように構成され、内コイル２１ａのコイルエンド部２３ａが、隣接する外コイル２１ｂのコイルエンド部２３ｂの径方向内側に位置するように構成されていたが、これに限定されるものではない。
　例えば、外コイル２１ｂが、負荷側のコイルエンド部２３ｂにコイル片部２４ｂよりも径方向外側への段差構造となる段差部を備え、内コイル２１ａが、反負荷側のコイルエンド部２３ａにコイル片部２４ａよりも径方向内側への段差構造となる段差部を備える。これにより、外コイル２１ｂのコイルエンド部２３ｂが、隣接する内コイル２１ａのコイルエンド部２３ａの径方向外側に位置するように構成され、内コイル２１ａのコイルエンド部２３ａが、隣接する外コイル２１ｂのコイルエンド部２３ｂの径方向内側に位置するように構成されてもよい。この場合も、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
　あるいは、外コイル２１ｂが軸方向両側のコイルエンド部２３ｂ，２１２０にコイル片部２４ｂよりも径方向外側への段差構造となる段差部をそれぞれ備える。これにより、外コイル２１ｂのコイルエンド部２３ｂが、隣接する内コイル２１ａのコイルエンド部２３ａの径方向外側に位置するように構成され、内コイル２１ａのコイルエンド部２３ａが、隣接する外コイル２１ｂのコイルエンド部２３ｂの径方向内側に位置するように構成されてもよい。この場合も、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
　あるいは、内コイル２１ａが軸方向両側のコイルエンド部２３ａ，２１１０にコイル片部２４ａよりも径方向内側への段差構造となる段差部をそれぞれ備える。これにより、外コイル２１ｂのコイルエンド部２３ｂが、隣接する内コイル２１ａのコイルエンド部２３ａの径方向外側に位置するように構成され、内コイル２１ａのコイルエンド部２３ａが、隣接する外コイル２１ｂのコイルエンド部２３ｂの径方向内側に位置するように構成されてもよい。この場合も、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
　なお、上記実施形態では、回転電機１が、固定子２の径方向内側に回転子３を配置した、いわゆるインナーロータ型の回転電機である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、回転電機１が、固定子の径方向外側に回転子を配置した、いわゆるアウターロータ型の回転電機である場合にも適用可能である。
　また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用してもよい。
　その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
　１　　　　　　回転電機
　２　　　　　　固定子
　３　　　　　　回転子
　５　　　　　　樹脂モールド
　１１　　　　　結線基板（基板）
　２０　　　　　固定子鉄心
　２１　　　　　空芯コイル
　２１ａ　　　　内コイル（第２コイル）
　２１ｂ　　　　外コイル（第１コイル）
　２２　　　　　略円筒体
　２３ａ　　　　コイルエンド部
　２３ｂ　　　　コイルエンド部
　２４ａ　　　　コイル片部
　２４ｂ　　　　コイル片部
　２５ａ　　　　段差部（第２段差部）
　２５ｂ　　　　段差部（第１段差部）
　２７ａ　　　　端部（接続部）
　２７ｂ　　　　端部（接続部）
　２１０　　　　導体
　２１１　　　　芯
　２２１　　　　端部（第２端部）
　２２２　　　　端部（第１端部）
　２２３　　　　中間部

Claims (10)

  1. 　回転子と固定子とを備えた回転電機であって、
    　前記固定子は、
    　固定子鉄心と、
    　前記固定子鉄心の径方向内側に、周方向に配列された複数の空芯コイルと、
    を有し、
    　各空芯コイルは、
    　軸方向両側にそれぞれ位置する２つのコイルエンド部と、
    　前記２つのコイルエンド部の間に位置する２つのコイル片部と、
    を備えており、
    　各空芯コイルの、少なくとも１つの前記コイルエンド部は、
    　他のコイルの前記コイルエンド部に対し、径方向に重なりつつ周方向に重ならないように構成された、段差部を備えている
    ことを特徴とする回転電機。
  2. 　前記複数の空芯コイルは、
    　互いに前記コイルエンド部の形状が異なる第１コイル及び第２コイルを含み、
    　前記第１コイルの前記コイルエンド部は、
    　隣接する前記第２コイルの前記コイルエンド部の径方向外側に位置するように構成されており
    　前記第２コイルの前記コイルエンド部は、
    　隣接する前記第１コイルの前記コイルエンド部の径方向内側に位置するように構成されている
    ことを特徴とする請求項１記載の回転電機。
  3. 　前記第１コイルは、
    　軸方向一方側の前記コイルエンド部が、前記コイル片部よりも径方向外側への段差構造となるように構成された第１段差部を備えている
    ことを特徴とする請求項２記載の回転電機。
  4. 　前記第２コイルは、
    　軸方向他方側の前記コイルエンド部が、前記コイル片部よりも径方向内側への段差構造となるように構成された第２段差部を備えている
    ことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の回転電機。
  5. 　前記第１コイル及び前記第２コイルは、
    　前記軸方向一方側の前記コイルエンド部に、基板に接続される接続部を備えている
    ことを特徴とする請求項３又は請求項４記載の回転電機。
  6. 　各空芯コイルの前記コイル片部を構成する導体は、
    　丸銅線が径方向又は周方向に加圧されることで略矩形の断面形状となるように構成されている
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の回転電機。
  7. 　前記コイル片部を構成する前記導体は、
    　前記複数の空芯コイルそれぞれにおいて、周方向にも径方向にも芯を揃えて配置されている
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の回転電機。
  8. 　前記複数の空芯コイルは、略円筒体に一体的に成形されており、
    　前記略円筒体のうち、
    　軸方向一方側の前記コイルエンド部を含む第１端部は、
    　前記コイル片部を含む中間部の内径と同じ内径と、前記中間部の外径より大きな外径と、を備えており、
    　軸方向他方側の前記コイルエンド部を含む第２端部は、
    　前記中間部の外径と同じ外径と、前記中間部の内径より小さな内径と、を備えている
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の回転電機。
  9. 　前記略円筒体は、
    　樹脂モールドにより一体的に成形されている
    　ことを特徴とする請求項８記載の回転電機。
  10. 　回転子と、
    　固定子と、
    を有し、
    　前記固定子は、
    　固定子鉄心と、
    　前記固定子鉄心の径方向内側に、周方向に配列された複数の空芯コイルと、
    を有し、
    　各空芯コイルの両端部に位置する２つのコイルエンド部のうち少なくとも１つは、
    　周方向に隣接する他のコイルの前記コイルエンド部に対しての、径方向への重なりを許容しつつ周方向への重なりを回避する手段を備えている
    ことを特徴とする回転電機。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018139245A1 (ja) * 2017-01-30 2018-08-02 合同会社ＩＰ Ｂｒｉｄｇｅ１号 コアレス電気機械装置、コイル用導線、及び、コアレス電気機械装置の製造方法
JP2019122249A (ja) * 2017-12-28 2019-07-22 株式会社デンソー 回転電機
CH716105A1 (fr) * 2019-04-18 2020-10-30 Portescap S A Bobine de stator avec tête étagée.
WO2021251499A1 (ja) * 2020-06-12 2021-12-16 有限会社宮脇工房 電磁コイル
US11509195B2 (en) * 2019-10-26 2022-11-22 Shandong Huasheng Agricultural Pharmaceutical Machinery Co., Ltd. Column type coreless motor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6894418B2 (en) * 2002-07-30 2005-05-17 Comprehensive Power, Inc. Nested stator coils for permanent magnet machines
JP2006060880A (ja) * 2004-08-17 2006-03-02 Denso Corp 回転電機用電機子、電機子巻線、巻線の巻装方法
JP2013066335A (ja) * 2011-09-20 2013-04-11 Seiko Epson Corp コアレス電気機械装置、コアレス電気機械装置の製造方法、移動体、及びロボット

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6894418B2 (en) * 2002-07-30 2005-05-17 Comprehensive Power, Inc. Nested stator coils for permanent magnet machines
JP2006060880A (ja) * 2004-08-17 2006-03-02 Denso Corp 回転電機用電機子、電機子巻線、巻線の巻装方法
JP2013066335A (ja) * 2011-09-20 2013-04-11 Seiko Epson Corp コアレス電気機械装置、コアレス電気機械装置の製造方法、移動体、及びロボット

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018139245A1 (ja) * 2017-01-30 2018-08-02 合同会社ＩＰ Ｂｒｉｄｇｅ１号 コアレス電気機械装置、コイル用導線、及び、コアレス電気機械装置の製造方法
US11075556B2 (en) 2017-01-30 2021-07-27 Kesatoshi Takeuchi Coreless electric machine with magnet coils with effective coil part and end coil parts
JP2019122249A (ja) * 2017-12-28 2019-07-22 株式会社デンソー 回転電機
JP7059919B2 (ja) 2017-12-28 2022-04-26 株式会社デンソー 回転電機
CH716105A1 (fr) * 2019-04-18 2020-10-30 Portescap S A Bobine de stator avec tête étagée.
US11509195B2 (en) * 2019-10-26 2022-11-22 Shandong Huasheng Agricultural Pharmaceutical Machinery Co., Ltd. Column type coreless motor
WO2021251499A1 (ja) * 2020-06-12 2021-12-16 有限会社宮脇工房 電磁コイル
JP7430940B2 (ja) 2020-06-12 2024-02-14 有限会社 宮脇工房 電磁コイル

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