WO2021131575A1 - コイル及びそれを備えたステータ、モータ - Google Patents

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WO2021131575A1
WO2021131575A1 PCT/JP2020/045040 JP2020045040W WO2021131575A1 WO 2021131575 A1 WO2021131575 A1 WO 2021131575A1 JP 2020045040 W JP2020045040 W JP 2020045040W WO 2021131575 A1 WO2021131575 A1 WO 2021131575A1
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coil
lead portion
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motor
lead
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弘和 山内
泰明 松下
慶一郎 額田
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • H02K15/04—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of windings, prior to mounting into machines
    • H02K15/0435—Wound windings
    • H02K15/0442—Loop windings
    • H02K15/045—Form wound coils

Definitions

  • the present invention relates to a coil, particularly a molded coil, and a stator and a motor provided with the coil.
  • Patent Document 1 As a method for improving the space factor of the coil, a configuration in which a cast coil using a copper material is arranged in a slot has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • the positions of the winding start portion and the winding end portion of the coil are different in the radial direction of the motor. Therefore, the lead portion extending from the winding start portion and the lead portion extending from the winding end portion are not located at equal distances from the center of the motor, in other words, they are not located on the same circumference.
  • connection work has become complicated.
  • the welding method it is difficult to frequently move the welding head between the lead portions having a narrow interval to accurately move the welding head to the welding position.
  • the equipment for that purpose has become large and complicated. Therefore, there is a risk that the assembly cost of the motor will increase.
  • An object of the present invention is to provide a coil capable of easily performing connection work with other members, and a stator and a motor provided with the coil.
  • the coil according to the present invention is a coil mounted on a motor in which the rotor rotates with the axis of rotation as the center of rotation, and is described as described above when viewed from the radial direction of the motor orthogonal to the axis.
  • a second lead portion extending from the nth turn is provided, and the winding portion includes a first coil end located on one side in the axial direction in which the axial line extends, and the other in the axial direction.
  • the first lead portion has a second coil end located on the side, and the first lead portion is bent so as to extend to the nth turn along a surface of the first coil end located on the one side.
  • the height of the end of the first lead portion and the end of the second lead portion from a surface of the first coil end located on one side of the first coil end when viewed from the radial direction. Are the same, and the distance from the nth turn when viewed from the axial direction is the same.
  • the stator according to the present invention has an annular yoke, a plurality of teeth connected to the inner circumference of the yoke, and a plurality of coils wound around each of the plurality of teeth, and the plurality of coils.
  • Each of the above-described coils according to the present invention, and the first lead portions provided in each of the plurality of coils are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the motor, and the plurality of coils are arranged at equal intervals.
  • the second lead portions provided in each of the above are arranged at equal intervals along the circumferential direction, and the end portion of the first lead portion is the end portion of the second lead portion when viewed from the radial direction.
  • the end portion of the first lead portion and the end portion of the second lead portion are the same circle centered on the axial center of the yoke. It is located on the circumference.
  • the motor according to the present invention includes at least a rotor having an output shaft as an axis and a stator provided coaxially with the rotor and at a predetermined distance from the rotor.
  • connection process can be standardized.
  • adjacent or separated coils can be easily connected.
  • connection process can be standardized.
  • the assembly process of the stator can be standardized. Moreover, the assembly cost can be reduced.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram of the motor which concerns on embodiment of this invention. It is a perspective view of the coil seen from the 1st turn side. It is a perspective view of the coil seen from the nth turn side. It is the figure which looked at the main part of the stator from the top. It is the figure which looked at the main part of the stator from the inside in the radial direction. It is an enlarged view of the main part of a plate material. It is an enlarged view of other main parts of a plate material. It is an enlarged view of the other main part of the plate material. It is a perspective view of the coil which concerns on modification 1. FIG. It is a perspective view of another coil which concerns on modification 1. FIG. It is a perspective view of the coil which concerns on modification 2. FIG.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view taken along the line VIB-VIB of FIG. 6A. It is a perspective view of the coil which concerns on the modification 3. It is a schematic diagram which looked at the winding part of the coil which concerns on modification 4 from the radial direction.
  • FIG. 1 is a schematic view of a motor 1000 according to an embodiment of the present invention.
  • the radial direction of the motor 1000 is the "diameter direction”
  • the outer peripheral direction is the “circumferential direction”
  • the axial direction of the output shaft 210 of the motor 1000 (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1) is the "axis”.
  • the axial side of the motor 1000 may be referred to as a radial inner side
  • the outer peripheral side may be referred to as a radial outer side.
  • the first lead portion 41 and the second lead portion 42 of the coil 40 which will be described later, are not shown.
  • the axis of the motor 1000 coincides with the axis of the output shaft 210.
  • the motor 1000 has a stator 100 and a rotor 200.
  • the motor 1000 has components other than these, such as a motor case and bearings that support the output shaft, but the illustration and description thereof will be omitted for convenience of explanation.
  • the stator 100 has an annular yoke 20, a plurality of teeth 10, a slot 30, and a coil 40.
  • the plurality of teeth 10 are connected to the inner circumference of the yoke 20 and are provided at equal intervals along the inner circumference.
  • the slots 30 are provided between the teeth 10 adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the coil 40 is housed in the slot 30.
  • the stator 100 is arranged on the outer side of the rotor 200 in the radial direction at regular intervals from the rotor 200.
  • the teeth 10 and the yoke 20 are formed by, for example, laminating an electromagnetic steel sheet containing silicon or the like and then punching it.
  • the coil 40 is attached to each of the plurality of teeth 10 with the insulator 50 (see FIG. 3B) interposed therebetween, and is housed in the slot 30.
  • the shape of the coil 40 will be described in detail later.
  • the coils may be referred to as coils U1 to U4, V1 to V4, W1 to W4, respectively, depending on the phase of the current flowing through the coil 40.
  • the rotor 200 is embedded inside the output shaft 210, the rotor core 220 having the output shaft 210 at the axis, and the rotor core 220, and the north and south poles are alternately opposed to the stator 100 along the outer peripheral direction of the output shaft. It has a plurality of magnets 230 arranged in. The material, shape, and material of the magnet 230 can be appropriately changed according to the output of the motor 1000 and the like.
  • the rotor core 220 is formed, for example, by laminating an electromagnetic steel sheet containing silicon or the like and then punching it.
  • Coil U1 to U4, V1 to V4, W1 to W4 are connected in series, respectively.
  • Three phases of U, V, and W, which have a phase difference of 120 ° in electrical angle from each other, are supplied to and excited by the coils U1 to U4, V1 to V4, and W1 to W4, respectively, and a rotating magnetic field is generated in the stator 100. To do. An interaction occurs between this rotating magnetic field and the magnetic field generated by the magnet 230 provided in the rotor 200 to generate torque, and the output shaft 210 rotates while being supported by a bearing (not shown).
  • FIG. 2A is a perspective view of the coil as seen from the first turn side.
  • FIG. 2B is a perspective view of the coil as seen from the nth turn side.
  • FIG. 3A is a top view of the main part of the stator.
  • FIG. 3B is a view of the main part of the stator as viewed from the inside in the radial direction.
  • FIG. 3C is an enlarged view of a main part of the plate material.
  • FIG. 3D is an enlarged view of another main part of the plate material.
  • FIG. 3E is an enlarged view of still another main part of the plate material.
  • the coil 40 has a first lead portion 41, a second lead portion 42, and a winding portion 43.
  • the coil 40 is a molded coil formed by molding a conducting wire made of copper or the like having a quadrangular cross section.
  • An insulating coating (not shown) is provided on the surface of the conducting wire constituting the coil 40.
  • an insulating member such as an insulator or insulating paper is provided between the teeth 10 and the coil 40 shown in FIGS. 3A and 3B.
  • the "molded coil" in the present specification does not include a coil in which a conducting wire having a constant width and thickness is simply wound in a spiral shape.
  • the forming coil is formed, for example, by preparing a plurality of rectangular plates having different lengths, widths or thicknesses, pressing these plates, and joining them by cold pressure welding, welding, or other methods.
  • the material of the plate material is a low resistance material such as copper or aluminum.
  • a plate material having a different shape can be prepared by performing the following processing. For example, as shown in FIG. 3C or FIG. 3D, a slit 46 or a hole 47 is formed in the plate material. Alternatively, as shown in FIG. 3E, a notch 48 is formed in the plate material.
  • the molding coil may be formed by so-called casting in which copper or the like is melted and poured into a mold.
  • a molded coil may be formed by bending a plate-shaped conducting wire having a width and a thickness different in the middle at a predetermined position.
  • a plate-shaped conductor having a constant width and thickness may be rolled at a predetermined portion, the width and thickness may be changed in the middle, and then spirally wound to form a forming coil.
  • the forming coil is formed by adding another process other than winding the conductor, or by a method different from simply winding the conductor.
  • the winding portion 43 has first to nth turns 431 to 43n in which the conducting wire is spirally wound.
  • n is an integer of 2 or more.
  • the first to nth turns 431 to 43n are stacked in this order from the center side to the outer peripheral side of the motor 1000, and are housed in the slot 30.
  • Each shape of the first to nth turns 431 to 43n is a square ring having four sides when viewed from the radial direction.
  • the winding portion 43 has a first coil end 44 and a second coil end 45.
  • the first coil end 44 corresponds to the upper end side portion in the axial direction among the four side portions of the first to nth turns 431 to 43n.
  • the second coil end 45 corresponds to the lower end side portion in the axial direction among the four side portions of the first to nth turns 431 to 43n.
  • the first lead portion 41 is continuous with the end portion of the first turn 431.
  • the first reed portion 41 is bent at the end of the first turn 431 and extends along the upper surface of the first coil end 44 to the nth turn 43n. Further, it is bent upward in the vicinity of the nth turn 43n.
  • the second lead portion 42 is continuous with the nth turn 43n, is bent in the middle of the nth turn 43n, and extends above the first coil end 44.
  • the end portion 41a of the first lead portion 41 (hereinafter, simply referred to as the end portion 41a) and the end portion 42a of the second lead portion 42 (hereinafter, simply referred to as the end portion 42a).
  • the predetermined distance is shorter than the circumferential length of the portion of the first coil end 44 corresponding to the nth turn 43n.
  • the end portion 41a and the end portion 42a are arranged at positions equidistant from the center of the motor 1000 when viewed from the axial direction. Specifically, when viewed from above, the end portions 41a and the end portions 42a are arranged on the same circumference centered on the axis of the yoke 20 corresponding to the center of the motor 1000. In other words, when viewed from the axial direction, the end portion 41a and the end portion 42a are arranged so that the outermost circumference of the first coil end 44, that is, the radial distance from the nth turn 43n is the same. There is.
  • the end portion 41a and the end portion 42a are arranged so that the heights from the upper surface of the first coil end 44 are the same when viewed from the radial direction. Specifically, the length extending upward in the axial direction from the upper surface of the first coil end 44 is the same for the first lead portion 41 and the second lead portion 42.
  • the first lead portion 41 and the second lead portion 42 have the same shape in the portion extending from the nth turn 43n. Specifically, the width of the first lead portion 41 and the width of the second lead portion 42 are the same. The thickness of the first lead portion 41 and the thickness of the second lead portion 42 are the same.
  • the width of the slot 30 in the circumferential direction is wider on the side closer to the yoke 20 than on the side closer to the rotor 200.
  • the width of the nth turn 43n in the winding portion 43 of the coil 40 becomes wider than the width of the first turn 431.
  • the first lead portion 41 is formed so as to have the same width as the first turn 431.
  • the second lead portion 42 is formed so as to have the same width as the first lead portion 41 so that the width is narrower than that of the nth turn 43n.
  • the plurality of coils 40 are arranged at equal intervals along the inner circumference of the yoke 20 according to the arrangement of the plurality of teeth 10.
  • the first lead portions 41 provided on the plurality of coils 40 are arranged at equal intervals along the circumferential direction.
  • the second lead portions 42 provided on the plurality of coils 40 are arranged at equal intervals along the circumferential direction. The distance between the first lead portion 41 and the second lead portion 42 along the circumferential direction in each coil 40 is the same.
  • the end portion 41a provided on each of the plurality of coils 40 and the end portion 42a provided on each of the plurality of coils 40 are located at the same height.
  • each of the plurality of end portions 41a and end portion 42a is located at the same height with respect to the upper surface of the first coil end 44.
  • the first lead portion 41 and the second lead portion 42 provided in the one coil 40 each function as a connection portion with another coil 40. Alternatively, it functions as a connection portion between the bus bars 61 to 63 (see FIG. 3B) and the wiring.
  • bus bars 61 to 63 are connected to the first lead portion 41 and the second lead portion 42 provided in the respective coils 40 (FIG. 6). 3B) or the wiring is welded respectively. Therefore, the insulating film is removed from the portion of the first lead portion 41 including the end portion 41a. Similarly, the insulating coating is removed from the portion of the second lead portion 42 including the end portion 42a.
  • the winding portion 43 functions as a magnetic field generating portion when a current flows.
  • the coil 40 according to the present embodiment is mounted on the motor 1000.
  • the coil 40 has a first lead portion 41, a second lead portion 42, and a winding portion 43.
  • the winding portion 43 is composed of first to nth (n is an integer of 2 or more) turns 431 to 43n laminated in this order from the center side to the outer peripheral side of the motor 1000 when viewed from the radial direction.
  • the winding portion 43 has a first coil end 44 located on the upper side in the axial direction and a second coil end 45 located on the lower side in the axial direction.
  • the first lead portion 41 extends from the first turn 431.
  • the second lead portion 42 extends from the nth turn 43n.
  • the first lead portion 41 is bent along the upper surface of the first coil end 44 so as to extend to the nth turn 43n.
  • the end portion 41a and the end portion 42a have the same height from the upper surface of the first coil end 44 when viewed from the radial direction, and are the outermost circumference of the first coil end 44 when viewed from the axial direction, that is, the first coil end 44.
  • the distance from n-turn 43n is the same.
  • the coil 40 is the above-mentioned molded coil formed by molding a conducting wire.
  • the coil 40 By configuring the coil 40 in this way, it is possible to easily connect the plurality of coils 40.
  • the end portion 41a and the end portion 42a are at the same position when viewed from the radial direction and the axial direction, when connecting between a plurality of coils 40 by welding or the like, There is no need to move jigs and the like in a complicated manner. In addition, there is no need to manually route the conductor to the welding position. As a result, the equipment for connection and the assembly process of the motor 1000 can be standardized, and the assembly cost of the motor 1000 can be reduced.
  • the degree of freedom in shape design can be increased.
  • the first reed portion 41 and the second reed portion 42, and thus the end portion 41a and the end portion 42a can be arranged at appropriate positions according to the shapes of the stator 100 and the motor 1000, and between the coils 40. Can be easily connected.
  • the second lead portion 42 extends upward along the axial direction, and the end portion 42a is located above the first coil end 44.
  • the first lead portion 41 is further bent upward in the vicinity of the nth turn 43n.
  • the first lead portion 41 and the second lead portion 42 which are connection portions, can be arranged above the coil 40. Further, when connecting the coils 40, the jig, the welding head, and the like can be easily moved. As a result, the connection between the coils 40 can be easily performed.
  • first lead portion 41 and the second lead portion 42 have the same shape in the portion extending from the nth turn 43n.
  • the thickness of the first reed portion 41 is the same as the thickness of the second reed portion 42 in the portion extending from the nth turn 43n.
  • the width of the first lead portion 41 in this case, the width in the circumferential direction is preferably the same as the width of the second lead portion 42.
  • the stator 100 has at least an annular yoke 20, a plurality of teeth 10 connected to the inner circumference of the yoke 20, and a plurality of coils 40 wound around each of the plurality of teeth 10.
  • the first lead portions 41 provided in each of the plurality of coils 40 are arranged at equal intervals along the circumferential direction.
  • the second lead portions 42 provided in each of the plurality of coils 40 are arranged at equal intervals along the circumferential direction.
  • the end portion 41a is located at the same height as the end portion 42a.
  • the end portion 41a and the end portion 42a are located on the same circumference centered on the axial center of the yoke 20.
  • the reference position of the heights of the ends 41a and 42a is the axial upper end surface of the insulator 50 or the insulating paper (not shown) mounted on the teeth 10. As described above, the axis of the yoke 20 corresponds to the center of the motor 1000.
  • stator 100 By configuring the stator 100 in this way, the positions of the first lead portion 41 and the second lead portion 42 in the stator 100 are regularly fixed. This makes it possible to easily connect between different coils 40 or between the coils 40 and the bus bars 61 to 63. In addition, the connection process can be standardized.
  • stator 100 is rotatably held with respect to the axis of the yoke 20
  • stator 100 is rotated at equal intervals, in this case, at each arrangement pitch of the coils 40, and between different coils 40 or between the coils 40 and the bus bar 61.
  • Welding work with 63 is performed. As a result, the welding work can be greatly simplified.
  • the positions of the first lead portion 41 and the second lead portion 42 in the stator 100 are regularly fixed, it is possible to easily mask a portion other than the connection portion during the connection work.
  • a portion other than the connection portion For example, in the welding work between the first reed portion 41 or the second reed portion 42 and the bus bars 61 to 63, by covering the parts other than the welded portion with a cover or the like (not shown), spatter or the like generated during welding is scattered around. , It is possible to prevent the insulating coating of the coil 40 from being damaged. It is possible to prevent an unintended short circuit between the coils 40, the coil 40 and the teeth 10, or the yoke 20 and suppress an initial failure of the stator 100. As a result, the assembly cost of the stator 100 can be reduced. Moreover, the quality of the stator 100 can be maintained.
  • the connection work between the adjacent coils 40 can be easily performed.
  • welding between adjacent coils 40 can be easily performed. Therefore, the assembly work of the stator 100 can be simplified.
  • the motor 1000 includes at least a rotor 200 having an output shaft 210 as an axis, and a stator 100 provided coaxially with the rotor 200 and at a predetermined distance from the rotor 200.
  • connection work between the coils 40 or between the coils 40 and the bus bars 61 to 63 and the like can be easily performed, and the connection process can be standardized.
  • the assembly cost of the stator 100 and, by extension, the motor 1000 can be reduced.
  • the quality of the motor 1000 can be maintained.
  • the coil 40 of the present embodiment is a coil 40 mounted on the motor 1000 in which the rotor 200 rotates about the axis of rotation, and the motor 1000 is viewed from the radial direction of the motor 1000 orthogonal to the axis.
  • a winding portion 43 composed of first to nth (n is an integer of 2 or more) turns laminated in this order from the center side to the outer peripheral side, and a first lead portion 41 extending from the first turn.
  • a second lead portion 42 extending from the nth turn is provided.
  • the winding portion 43 has a first coil end 44 located on one side in the axial direction in which the axial line extends, and a second coil end 45 located on the other side in the axial direction.
  • the first lead portion 41 is bent so as to extend to the nth turn along a surface located on one side of the first coil end 44, and the end portions 41a and the second lead portion 41 of the first lead portion 41
  • the end portion 42a of the lead portion 42 has the same height from the surface located on one side of the first coil end 44 when viewed from the radial direction, and the distance from the nth turn when viewed from the axial direction is the same. It is the same.
  • connection process can be standardized.
  • the second lead portion 42 extends to one side along the axial direction, and its end portion is located on one side of the first coil end 44, and the first lead portion 41 is nth. It is preferable that it is further bent to one side in the vicinity of the turn.
  • the second lead portion 42 is bent toward the outer peripheral side of the motor 1000 in the vicinity of the surface located on one side of the first coil end 44.
  • the thickness of the first lead portion 41 is the same as the thickness of the second lead portion 42, and the width of the first lead portion 41 is the same as the width of the second lead portion 42. ..
  • the stator 100 of the present embodiment includes an annular yoke 20, a plurality of teeth 10 connected to the inner circumference of the yoke 20, and a plurality of coils 40 wound around each of the plurality of teeth 10.
  • Each of the plurality of coils 40 is the coil 40 of the present embodiment described above, and the first lead portion 41 provided in each of the plurality of coils 40 extends in the circumferential direction of the motor 1000 and the like.
  • the second lead portions 42 arranged at intervals and provided in each of the plurality of coils 40 are arranged at equal intervals along the circumferential direction, and are arranged at equal intervals along the circumferential direction, and the end portion 41a of the first lead portion 41 is arranged when viewed from the radial direction.
  • the end portion 41a of the first lead portion 41 and the end portion 42a of the second lead portion 42 are It is located on the same circumference centered on the axis of the yoke 20.
  • connection process can be standardized.
  • first lead portion 41 and the second lead portion 42 are arranged at equal intervals with each other.
  • the motor 1000 of the present embodiment includes a rotor 200 having an output shaft 210 as an axis, and a stator 100 of the present embodiment provided coaxially with the rotor 200 and at a predetermined distance from the rotor 200. , At least.
  • FIG. 4 is a perspective view of the coil according to the first modification.
  • FIG. 5 is a perspective view of another coil according to the first modification.
  • the same reference numerals are given to the same parts as those in the embodiment, and detailed description thereof will be omitted.
  • the second lead portion 42 is bent in the middle of the nth turn 43n and extends outward in the radial direction.
  • the first reed portion 41 is bent at the end of the first turn 431 and extends along the upper surface of the first coil end 44 to the radial outside of the nth turn 43n.
  • Both the first lead portion 41 and the second lead portion 42 extend along the radial direction, and the end portion 41a and the end portion 42a are on the same circumference centered on the axis of the yoke 20. It is in. In this case, the end portion 41a and the end portion 42a are at the same position on the radial outer side of the coil 40. As shown in FIG. 4, the end portion 41a and the end portion 42a are at substantially the same height when viewed from the axial direction. In this case, the end portion 41a and the end portion 42a are located at the same position closer to the upper surface of the first coil end 44 than in the configuration shown in the embodiment.
  • the height of the end portion 41a and the end portion 42a can be made lower than the configuration shown in the embodiment when viewed from the radial direction. As a result, the height of the coil 40 including the connection portion can be reduced.
  • the end portion 41a and the end portion 42a By arranging the end portion 41a and the end portion 42a radially outside the nth turn 43n of the coil 40, a space can be secured above the first coil end 44. This allows wiring and busbars (not shown) to be placed above the first coil end 44. Therefore, the coil 40 including the wiring and the bus bar can be reduced in height and size.
  • this modification is used.
  • the configuration shown is effective in reducing the height and size of the coil 40.
  • the first lead portion 41 extending radially outward from the nth turn 43n may be bent downward in the middle.
  • a plurality of first reed portions 41 extending radially outward of the nth turn 43n may be further bent along the upper surface of the first coil end 44. That is, when viewed from the axial direction, the first lead portion 41 and the second lead portion 42 are bent downward, then extend outward in the radial direction, and are further bent upward in the axial direction.
  • the end portion 41a is located at the same height as the upper surface of the first coil end 44 when viewed from the radial direction.
  • the end portion 42a is located at the same height as the end portion 41a when viewed from the radial direction.
  • the height of the end portion 41a and the end portion 42a can be made even lower than the configuration shown in the modification 1 when viewed from the radial direction. Therefore, the height can be suppressed for welding in the axial direction. As a result, the height of the coil 40 including the connection portion can be reduced.
  • the end portion 41a and the end portion 42a By arranging the end portion 41a and the end portion 42a radially outside the nth turn 43n of the coil 40, a space can be secured above the first coil end 44. As a result, wiring and a bus bar (not shown) can be arranged above the first coil end 44. Therefore, the coil 40 including the wiring and the bus bar can be reduced in height and size.
  • this modification is used.
  • the configuration shown is effective in reducing the height and size of the coil 40.
  • the end portion 41a may be located flush with or below the upper surface of the first coil end 44 when viewed from the radial direction.
  • the second lead portion 42 is bent downward from the end portion of the nth turn 43n and extends outward in the radial direction. You may do so.
  • the first reed portion 41 may extend to the outside of the nth turn when viewed from the radial direction, and may be bent a plurality of times outside the nth turn.
  • FIG. 6A is a perspective view of the coil according to the second modification.
  • FIG. 6B is a schematic cross-sectional view taken along the line VIB-VIB of FIG. 6A.
  • the configuration shown in this modification differs from the configuration shown in the embodiment in the following points.
  • the corners 44a of the first coil ends 44 facing each other are chamfered.
  • the first reed portion 41 extends through the corner portions 44a of the first coil end 44 to the nth turn 43n and is bent upward in the vicinity of the nth turn 43n.
  • the height of the end portion 41a can be made even lower than the configuration shown in the embodiment when viewed from the radial direction. As a result, the height of the coil 40 including the connection portion can be reduced.
  • the wiring and the bus bar can be arranged above the first coil end 44, and the coil 40 including the wiring and the bus bar can be reduced in height and size.
  • the corner portion 44a of the first coil end 44 has a larger cross-sectional area than the other portions of the first to nth turns 431 to 43n. Therefore, even if the corner portion 44a is chamfered.
  • the resistance of the coil 40 hardly increases, and it is possible to suppress an increase in loss when a current flows through the coil 40.
  • the corner portion 44a of the first coil end 44 may have a linear chamfered shape as shown in FIG. 6A. However, the corner portion 44a of the first coil end 44 may have, for example, an R chamfered shape. In the latter case, since the corner portion 44a has a rounded shape, for example, damage to the insulating coating of the first lead portion 41 can be suppressed. Further, the stress concentration on the corner portion 44a can be relaxed.
  • stator 100 is configured by mounting the plurality of coils 40 shown in the present modification on the plurality of teeth 10 shown in FIG.
  • the coil 40 is reduced in height and size. Therefore, the stator 100 itself can be miniaturized in the axial direction.
  • the corner portion 44a of the first coil end 44 has an R chamfered shape, damage to the insulating coating of the first lead portion 41 can be suppressed. Therefore, the leakage current from the coil 40 to the teeth 10 or the yoke 20 can be suppressed. As a result, it is possible to suppress a decrease in the strength of the rotating magnetic field generated in the stator 100.
  • the corners 44a of the first coil ends 44 facing each other are chamfered, and the first coil ends 44 facing each other have a chamfered shape.
  • a first lead portion 41 may be accommodated between the corner portions 44a and extends to the nth turn or its radial outer side.
  • FIG. 7 is a perspective view of the coil according to the modified example 3.
  • the configuration shown in this modification differs from the configuration shown in the embodiment in the following points.
  • the first lead portion 41 is bent on the upper surface of the first coil end 44 in the circumferential direction and the radial direction, respectively, and is located diagonally to the end portion of the first turn 431 when viewed from the axial direction. ..
  • the second lead portion 42 is arranged at a predetermined distance from the first lead portion 41 in the circumferential direction when viewed from the axial direction.
  • the positions of the end portion 41a and the end portion 42a in the coil 40 can be exchanged as compared with the coil 40 shown in the embodiment.
  • This makes it possible to increase the degree of freedom regarding the connection between the coils 40 in the stator 100. For example, when it is desired to connect the first lead portions 41 to each other between adjacent coils 40, the two first lead portions 41 can be brought close to each other. Therefore, the connection work becomes easy. Further, it is possible to increase the degree of freedom in routing the wiring and the bus bar connecting the coils 40. Therefore, the design cost of the motor 1000 can be reduced.
  • the first lead portion 41 is a surface located on one side of the first coil end 44, and is bent in the circumferential direction and the radial direction around the axis, respectively.
  • the second lead portion 42 is located diagonally to the end of the first turn when viewed from the axial direction, and the second lead portion 42 is spaced apart from the first lead portion 41 in the circumferential direction when viewed from the axial direction. May be arranged apart from each other.
  • FIG. 8 is a schematic view of the winding portion of the coil according to the modified example 4 as viewed from the radial direction.
  • the first lead portion 41 and the second lead portion 42 are not shown.
  • the configuration shown in this modification is the embodiment in that the height of the first coil end 44, in this case, the height A in the axial direction is lower than the height B of the second coil end 45. It is different from the configuration shown.
  • the coil 40 particularly the winding portion 43 in this way, the height of the end portion 41a and the end portion 42a with respect to the upper surface of the first coil end 44 is not changed, and the first lead portion 41 And the axial length of the second lead portion 42 can be made longer than the configuration shown in the embodiment.
  • the coil 40 By configuring the coil 40, particularly the winding portion 43 in this way, the axial lengths of the first lead portion 41 and the second lead portion 42 with respect to the upper surface of the first coil end 44 can be changed. If not, the positions of the end 41a and the end 42a can be lower than in the configuration shown in the embodiment. As a result, the height and size of the coil 40 can be reduced.
  • the axial height of the first coil end 44 may be lower than the axial height of the second coil end 45 ”.
  • each component shown in the above-mentioned modification and embodiment can be appropriately combined to form a new embodiment.
  • the winding portion 43 shown in the modified example 4 may be applied to the embodiment or the configuration shown in the modified examples 1 to 3.
  • the cross-sectional shape of the conducting wire constituting the coil 40 is not particularly limited to a quadrangle, and may be another shape. For example, it may be an m-square (m is an integer of 3 or more).
  • wiring or connection with the bus bar may be performed below the coil 40.
  • the first reed portion 41 is bent along the lower surface of the second coil end 45 so as to extend to the nth turn 43n.
  • the end portion 41a and the end portion 42a have the same height from the upper surface of the first coil end 44 when viewed from the radial direction, and the distance from the nth turn 43n when viewed from the axial direction. Will be the same. By doing so, it is possible to obtain the same effect as that of the configuration shown in the embodiment.
  • the coil of the present invention can be easily connected between coils or with a bus bar, and is useful for application to a motor.

Landscapes

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Abstract

コイルは、第１及び第２のリード部と巻線部とを有している。巻線部は、第１～第ｎターンからなる。巻線部は、第１及び第２のコイルエンドを有している。第１のリード部は、第１ターンから、第１のコイルエンドの上面に沿って第ｎターンまで延びている。第２のリード部は、第ｎターンから延びている。第１及び第２のリード部のそれぞれの端部は、径方向から見て、第１のコイルエンドの上面からの高さが同じであるとともに、軸方向から見て、第ｎターンからの距離が同じである。

Description

コイル及びそれを備えたステータ、モータ
　本発明は、コイル、特に成形コイル、及びそれを備えたステータ及びモータに関する。
　近年、産業、車載用途でモータの需要は高まっている。その中で、モータの効率向上、低コスト化が要望されている。
　モータの効率向上手法の一つとして、ステータのスロット内に配置されるコイルの占積率を向上させることが知られている。コイルの占積率を向上させることで、モータの駆動時に、コイルに流れる電流に起因する損失を抑制できる。
　コイルの占積率を向上させる手法として、銅材を用いた鋳造コイルをスロット内に配置する構成が提案されている（例えば特許文献１を参照）。
　ところで、一般的なエッジワイズコイル、及び、特許文献１に開示されたコイルでは、コイルの巻き始め部分と巻き終わり部分との位置が、モータの半径方向でそれぞれ異なっていた。このため、巻き始め部分から延びるリード部と巻き終わり部分から延びるリード部とが、モータの中心から等距離の位置にない、言い換えると同じ円周上に位置していなかった。
　しかし、このような場合、異なるコイル間を直接、あるいはバスバー等を介して接続する際に、治具及び接続用設備を頻繁に動かす必要があった。したがって、接続作業が煩雑になっていた。特に、接続工法として溶接工法を用いる場合、間隔が狭いリード部の間で溶接ヘッドを頻繁に動かして溶接位置に正確に移動させることは難しかった。コイルまたはステータ自体を移動させようとすると、そのための設備が大型化、複雑化していた。このため、モータの組立コストが増加してしまうおそれがあった。
独国特許出願公開第１０２０１２２１２６３７号明細書
　本発明はかかる点に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、他の部材との接続作業を簡便に行うことのできるコイル及びそれを備えたステータ及びモータを提供することにある。
　上記の目的を達成するために、本発明に係るコイルは、軸線を回転中心としてロータが回転するモータに装着されるコイルであって、前記軸線と直交する前記モータの半径方向から見て、前記モータの中心側から外周側に向けてこの順で積層された第１～第ｎ（ｎは２以上の整数）ターンからなる巻線部と、前記第１ターンから延びる第１のリード部と、前記第ｎターンから延びる第２のリード部と、を備え、前記巻線部は、前記軸線が延伸する方向である軸方向の一方側に位置する第１のコイルエンドと、前記軸方向の他方側に位置する第２のコイルエンドとを有しており、前記第１のリード部は、前記第１のコイルエンドの前記一方側に位置する面に沿って前記第ｎターンまで延びるように折り曲げられており、前記第１のリード部の端部と前記第２のリード部の端部とは、前記径方向から見て前記第１のコイルエンドの前記一方側に位置する面からの高さが同じであるとともに、前記軸方向から見て前記第ｎターンからの距離が同じである。
　本発明に係るステータは、環状のヨークと、前記ヨークの内周に接続された複数のティースと、前記複数のティースのそれぞれに巻回された複数のコイルと、を有し、前記複数のコイルの各々は、上記の本発明に係るコイルであり、前記複数のコイルのそれぞれに設けられた前記第１のリード部は、前記モータの周方向に亘って等間隔に配置され、前記複数のコイルのそれぞれに設けられた前記第２のリード部は、周方向に沿って等間隔に配置され、前記半径方向から見て、前記第１のリード部の端部は、前記第２のリード部の端部と同じ高さに位置し、前記軸方向から見て、前記第１のリード部の端部と前記第２のリード部の端部とは、前記ヨークの軸心を中心とする同じ円周上に位置している。
　本発明に係るモータは、出力軸を軸心に有するロータと、前記ロータと同軸にかつ前記ロータと所定の間隔をあけて設けられた前記ステータと、を少なくとも備える。
　本発明のコイルによれば、コイル間及びコイルとバスバー等とを簡便に接続できる。また、接続工程を標準化できる。本発明のステータによれば、隣接する、あるいは離間したコイル間を簡便に接続できる。また、接続工程を標準化できる。本発明のモータによれば、ステータの組立工程を標準化できる。また、組立コストを低減できる。
本発明の実施形態に係るモータの模式図である。 第１ターン側から見たコイルの斜視図である。 第ｎターン側から見たコイルの斜視図である。 ステータの要部を上から見た図である。 ステータの要部を径方向内側から見た図である。 板材の要部拡大図である。 板材の他の要部拡大図である。 板材のさらに他の要部拡大図である。 変形例１に係るコイルの斜視図である。 変形例１に係る別のコイルの斜視図である。 変形例２に係るコイルの斜視図である。 図６ＡのＶＩＢ－ＶＩＢ線での断面模式図である。 変形例３に係るコイルの斜視図である。 変形例４に係るコイルの巻線部を径方向から見た模式図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
　（実施形態）
　［モータの構成］
　図１は、本発明の実施形態に係るモータ１０００の模式図である。なお、以降の説明において、モータ１０００の半径方向を「径方向」と、外周方向を「周方向」と、モータ１０００の出力軸２１０の軸線方向（図１における紙面と垂直な方向）を「軸方向」とそれぞれ呼ぶことがある。径方向において、モータ１０００の軸心側を径方向内側と、外周側を径方向外側と呼ぶことがある。図１において、後で述べるコイル４０の第１のリード部４１と、第２のリード部４２については、図示を省略している。なお、軸方向から見て、モータ１０００の軸心は、出力軸２１０の軸線に一致する。
　モータ１０００は、ステータ１００とロータ２００とを有している。なお、モータ１０００は、これら以外の構成部品、例えば、モータケース及び出力軸を軸支する軸受等の部品を有しているが、説明の便宜上、その図示及び説明を省略する。
　ステータ１００は、円環状のヨーク２０と、複数のティース１０と、スロット３０と、コイル４０とを有している。複数のティース１０は、ヨーク２０の内周に接続され、当該内周に沿って等間隔に設けられている。スロット３０は、周方向に隣り合うティース１０の間にそれぞれ設けられている。コイル４０は、スロット３０内に収容されている。ステータ１００は、ロータ２００の径方向外側に、ロータ２００と一定の間隔をあけて配置されている。
　ティース１０とヨーク２０は、それぞれ、例えば、ケイ素等を含有した電磁鋼板を積層後に打ち抜き加工して形成される。コイル４０は、インシュレータ５０（図３Ｂを参照）を挟んで複数のティース１０のそれぞれに装着されて、スロット３０内に収容されている。なお、コイル４０の形状については、後で詳述する。
　コイル４０に流れる電流の位相に応じて、コイルをコイルＵ１～Ｕ４，Ｖ１～Ｖ４，Ｗ１～Ｗ４とそれぞれ呼ぶことがある。
　ロータ２００は、出力軸２１０と、出力軸２１０を軸心に有するロータコア２２０と、ロータコア２２０の内部に埋設され、ステータ１００に対向してＮ極、Ｓ極が出力軸の外周方向に沿って交互に配置された複数の磁石２３０とを有している。磁石２３０の材料、形状、及び材質については、モータ１０００の出力等に応じて適宜変更しうる。ロータコア２２０は、例えば、ケイ素等を含有した電磁鋼板を積層後に打ち抜き加工して形成される。
　コイルＵ１～Ｕ４，Ｖ１～Ｖ４，Ｗ１～Ｗ４はそれぞれ直列に接続されている。互いに電気角で１２０°の位相差を有するＵ，Ｖ，Ｗ相の３相の電流がそれぞれコイルＵ１～Ｕ４，Ｖ１～Ｖ４，Ｗ１～Ｗ４に供給されて励磁され、ステータ１００に回転磁界が発生する。この回転磁界と、ロータ２００に設けられた磁石２３０が発生する磁界との間で相互作用を生じてトルクが発生し、出力軸２１０が図示しない軸受に支持されて回転する。
　［コイル及びステータの要部の構成］
　図２Ａは、第１ターン側から見たコイルの斜視図である。図２Ｂは、第ｎターン側から見たコイルの斜視図である。図３Ａは、ステータの要部を上から見た図である。図３Ｂは、ステータの要部を径方向内側から見た図である。また、図３Ｃは、板材の要部拡大図である。図３Ｄは、板材の他の要部拡大図である。図３Ｅは、板材のさらに他の要部拡大図である。
　図２Ａ、図２Ｂに示すように、コイル４０は、第１のリード部４１と第２のリード部４２と巻線部４３とを有している。コイル４０は、断面が四角形の銅等からなる導線が成形されてなる成形コイルである。コイル４０を構成する導線の表面には、図示しない絶縁被膜が設けられている。同様に、図３Ａ、図３Ｂに示すティース１０とコイル４０との間には、図示しない、インシュレータあるいは絶縁紙などの絶縁部材が設けられている。
　なお、本願明細書における「成形コイル」は、幅及び厚さが一定の導線が螺旋状に巻回されただけのコイルを含まない。
　成形コイルは、例えば、長さ、幅あるいは厚みが異なる複数の長方形の板材を準備し、これらの板材をプレスすること、及び、冷間圧接、溶接、またはその他の方法で接合することで形成される。板材の材質は、銅またはアルミニウム等の低抵抗材料である。板材は、つぎのような加工を施すことにより、一部の形状が異なるものを準備することができる。例えば、図３Ｃまたは図３Ｄに示すように、板材には、スリット４６または穴４７が形成される。あるいは、図３Ｅに示すように、板材には、切欠き４８が形成される。
　あるいは、成形コイルは、銅等を溶融して鋳型に流し込む、いわゆる鋳造により形成されてもよい。幅や厚さを予め途中で異なるように形成した板状の導線を所定の位置で曲げ加工することで、成形コイルが形成されてもよい。あるいは、幅及び厚さが一定の板状の導線を所定の部位で圧延加工して、途中で幅及び厚さを変更した後に螺旋状に巻回して、成形コイルが形成されてもよい。要するに、導線を巻回する以外にさらに別の加工を加えるか、あるいは、単に巻き回すのとは異なる工法で成形コイルは形成される。
　巻線部４３は、導線が螺旋状に巻回されてなる第１～第ｎターン４３１～４３ｎを有している。ここで、ｎは２以上の整数である。第１～第ｎターン４３１～４３ｎは、モータ１０００の中心側から外周側に向けてこの順で積層されて、スロット３０内に収容される。第１～第ｎターン４３１～４３ｎの各々の形状は、径方向から見て４つの辺部を有する四角環状である。
　巻線部４３は、第１のコイルエンド４４と第２のコイルエンド４５とを有している。第１のコイルエンド４４は、第１～第ｎターン４３１～４３ｎの４つの辺部のうち軸方向の上端辺部に相当する。また、第２のコイルエンド４５は、第１～第ｎターン４３１～４３ｎの４つの辺部のうち軸方向の下端辺部に相当する。
　第１のリード部４１は、第１ターン４３１の端部に連続している。第１のリード部４１は、第１ターン４３１の端部で折り曲げられて、第１のコイルエンド４４の上面に沿って、第ｎターン４３ｎまで延びている。また、第ｎターン４３ｎの近傍で上方に折り曲げられている。
　第２のリード部４２は、第ｎターン４３ｎに連続しており、第ｎターン４３ｎの途中で折り曲げられて第１のコイルエンド４４の上方に延びている。
　図２Ａから図３Ｂに示すように、第１のリード部４１の端部４１ａ（以下、単に端部４１ａという）と、第２のリード部４２の端部４２ａ（以下、単に端部４２ａという）とは、周方向に沿って所定の距離をあけて配置されている。この場合、所定の距離は、第１のコイルエンド４４のうち、第ｎターン４３ｎに対応する部分の周方向の長さよりも短い。
　一方、端部４１ａと端部４２ａとは、軸方向から見て、モータ１０００の中心から等距離の位置に配置されている。具体的には、上から見て、モータ１０００の中心に相当するヨーク２０の軸心を中心とした同じ円周上に端部４１ａと端部４２ａとが配置されている。言い換えると、軸方向から見て、端部４１ａと端部４２ａとは、第１のコイルエンド４４の最外周、つまり、第ｎターン４３ｎからの径方向の距離が同じになるように配置されている。
　端部４１ａと端部４２ａとは、径方向から見て、第１のコイルエンド４４の上面からの高さが同じになるように配置されている。具体的には、第１のコイルエンド４４の上面から軸方向の上方に延びる長さが、第１のリード部４１と第２のリード部４２とで同じである。
　なお、本願明細書において、「同じ」、「等しい」、「同一」とは、モータ１０００を構成する各部品の製造公差または組立公差を含む意であり、比較対象同士が厳密な意味で同じ、または等しい、あるいは同一であることまでを意味するものではない。
　第ｎターン４３ｎから延びた部分において、第１のリード部４１と第２のリード部４２とは、同じ形状である。具体的には、第１のリード部４１の幅と第２のリード部４２の幅とは同じである。第１のリード部４１の厚さと第２のリード部４２の厚さとは同じである。
　一般に、スロット３０の周方向の幅は、ロータ２００に近い側よりもヨーク２０に近い側が広い。スロット３０の形状に応じて、コイル４０の巻線部４３において、第ｎターン４３ｎの幅は、第１ターン４３１の幅よりも広くなる。
　第１のリード部４１は、第１ターン４３１と幅が同じになるように形成されている。第２のリード部４２は、第ｎターン４３ｎよりも幅が狭くなるように、前述の通り、第１のリード部４１と幅が同じになるように形成されている。
　また、図１及び図３Ａ、図３Ｂに示すように、複数のコイル４０は、複数のティース１０の配置に応じて、ヨーク２０の内周に沿って等間隔に配置されている。この配置関係に応じて、複数のコイル４０にそれぞれ設けられた第１のリード部４１は、周方向に沿って等間隔で配置される。同様に、複数のコイル４０にそれぞれ設けられた第２のリード部４２は、周方向に沿って等間隔で配置される。各コイル４０内での周方向に沿った第１のリード部４１と第２のリード部４２との間隔は、いずれも同じである。
　径方向から見て、複数のコイル４０にそれぞれ設けられた端部４１ａと、複数のコイル４０にそれぞれ設けられた端部４２ａとは、同じ高さに位置している。例えば、複数の端部４１ａ及び端部４２ａのそれぞれが、第１のコイルエンド４４の上面を基準として同じ高さに位置している。
　一のコイル４０に設けられた第１のリード部４１と第２のリード部４２とは、それぞれ、他のコイル４０との結線部として機能する。あるいは、バスバー６１～６３（図３Ｂを参照）及び配線との結線部として機能する。例えば、前述した同じＵ相のコイル４０の間を溶接により接続する際に、それぞれのコイル４０に設けられた第１のリード部４１と第２のリード部４２とに、バスバー６１～６３（図３Ｂを参照）または配線がそれぞれ溶接される。このため、第１のリード部４１のうち端部４１ａを含む部分では、絶縁被膜が除去されている。同様に、第２のリード部４２のうち端部４２ａを含む部分では、絶縁被膜が除去されている。一方、巻線部４３は、電流が流れることで、磁界発生部として機能する。
　［効果等］
　以上説明したように、本実施形態に係るコイル４０は、モータ１０００に装着される。コイル４０は、第１のリード部４１と第２のリード部４２と巻線部４３とを有している。
　巻線部４３は、径方向から見て、モータ１０００の中心側から外周側に向けてこの順で積層された第１～第ｎ（ｎは２以上の整数）ターン４３１～４３ｎからなる。巻線部４３は、軸方向の上側に位置する第１のコイルエンド４４と、軸方向の下側に位置する第２のコイルエンド４５とを有している。
　第１のリード部４１は、第１ターン４３１から延びている。第２のリード部４２は、第ｎターン４３ｎから延びている。
　第１のリード部４１は、第１のコイルエンド４４の上面に沿って、第ｎターン４３ｎまで延びるように折り曲げられている。端部４１ａと端部４２ａとは、径方向から見て第１のコイルエンド４４の上面からの高さが同じであるとともに、軸方向から見て第１のコイルエンド４４の最外周、つまり第ｎターン４３ｎからの距離が同じである。コイル４０は、導線を成形してなる前述の成形コイルである。
　コイル４０をこのように構成することで、複数のコイル４０間の接続を容易に行うことができる。特に、端部４１ａと端部４２ａとが、径方向から見て、また、軸方向から見て、それぞれ同じ位置にあることで、溶接等により、複数のコイル４０間の接続を行う際に、治具等を複雑に移動させる必要がない。また、手作業で溶接位置まで導線を引き回す必要がない。このことにより、接続用の設備及びモータ１０００の組立工程を標準化でき、また、モータ１０００の組立コストを低減できる。
　また、コイル４０として成形コイルを用いることにより、その形状設計の自由度を高められる。このことにより、第１のリード部４１及び第２のリード部４２、ひいては、端部４１ａ及び端部４２ａを、ステータ１００やモータ１０００の形状に応じて、適切な位置に配置でき、コイル４０間の接続を簡便に行うことができる。
　第２のリード部４２は、軸方向に沿って上方に延びて、端部４２ａが第１のコイルエンド４４の上方に位置している。第１のリード部４１は、第ｎターン４３ｎの近傍で上方にさらに折り曲げられている。
　コイル４０をこのように構成することで、コイル４０の上方に、結線部である第１のリード部４１及び第２のリード部４２を配置することができる。また、コイル４０間の接続時に、治具や溶接ヘッド等の移動が容易となる。このことにより、コイル４０間の接続を容易に行うことができる。
　第ｎターン４３ｎから延びた部分において、第１のリード部４１と第２のリード部４２とは、同じ形状であることが好ましい。具体的には、第ｎターン４３ｎから延びた部分において、第１のリード部４１の厚さは、第２のリード部４２の厚さと同じであることが好ましい。第１のリード部４１の幅、この場合、周方向の幅は、第２のリード部４２の幅と同じであることが好ましい。
　このようにすることで、バスバー６１～６３または配線との接続時に、第１のリード部４１と第２のリード部４２とで治具や設備配置等を変更する必要がなく、接続工程を標準化できる。また、溶接により、バスバー６１～６３または配線と第１のリード部４１または第２のリード部４２とを接続する際に、溶接条件を同じにでき、溶接工程の標準化が図れる。
　ステータ１００は、環状のヨーク２０と、ヨーク２０の内周に接続された複数のティース１０と、複数のティース１０のそれぞれに巻回された複数のコイル４０とを少なくとも有している。
　複数のコイル４０のそれぞれに設けられた第１のリード部４１は、周方向に沿って等間隔に配置されている。複数のコイル４０のそれぞれに設けられた第２のリード部４２は、周方向に沿って等間隔に配置されている。径方向から見て、端部４１ａは、端部４２ａと同じ高さに位置している。軸方向から見て、端部４１ａと端部４２ａとは、ヨーク２０の軸心を中心とする同じ円周上に位置している。
　なお、端部４１ａ，４２ａの高さの基準位置は、ティース１０に装着されたインシュレータ５０または絶縁紙（図示せず）の軸方向の上端面である。前述した通り、ヨーク２０の軸心はモータ１０００の中心に相当する。
　ステータ１００をこのように構成することで、ステータ１００内での第１のリード部４１及び第２のリード部４２の位置が規則的に固定される。このことにより、異なるコイル４０間またはコイル４０とバスバー６１～６３との接続を簡便に行うことができる。また、接続工程を標準化できる。
　特に、ヨーク２０の軸心に関してステータ１００を回転可能に保持した状態で、ステータ１００を等間隔、この場合、コイル４０の配置ピッチ毎に回転させながら、異なるコイル４０間またはコイル４０とバスバー６１～６３との溶接作業を行う。これにより、溶接作業を大幅に簡素化できる。
　ステータ１００内での第１のリード部４１及び第２のリード部４２の位置が規則的に固定されているため、接続作業時に、接続部位以外の箇所を簡便にマスキングできる。例えば、第１のリード部４１または第２のリード部４２とバスバー６１～６３の溶接作業において、溶接個所以外を図示しないカバー等で覆うことで、溶接時に発生するスパッタ等が周囲に飛散して、コイル４０の絶縁被膜が損傷するのを防止できる。コイル４０間、コイル４０とティース１０、またはやヨーク２０との意図しない短絡を防止でき、ステータ１００の初期不良を抑制できる。これらのことにより、ステータ１００の組立コストを低減できる。また、ステータ１００の品質を維持できる。
　本実施形態のステータ１００によれば、隣接するコイル４０の間での接続作業を簡便に行うことができる。このことにより、例えば、モータ１０００がデルタ結線方式である場合、隣接するコイル４０間での溶接を簡便に行うことができる。よって、ステータ１００の組立作業を簡素化できる。
　本実施形態に係るモータ１０００は、出力軸２１０を軸心に有するロータ２００と、ロータ２００と同軸にかつロータ２００と所定の間隔をあけて設けられたステータ１００と、を少なくとも備えている。
　本実施形態のモータ１０００によれば、コイル４０間またはコイル４０とバスバー６１～６３等との接続作業を簡便に行え、また、接続工程を標準化できる。このことにより、ステータ１００、ひいてはモータ１０００の組立コストを低減できる。また、モータ１０００の品質を維持できる。
　以上のように、本実施形態のコイル４０は、軸線を回転中心としてロータ２００が回転するモータ１０００に装着されるコイル４０であって、軸線と直交するモータ１０００の半径方向から見て、モータ１０００の中心側から外周側に向けてこの順で積層された第１～第ｎ（ｎは２以上の整数）ターンからなる巻線部４３と、第１ターンから延びる第１のリード部４１と、第ｎターンから延びる第２のリード部４２と、を備える。巻線部４３は、軸線が延伸する方向である軸方向の一方側に位置する第１のコイルエンド４４と、軸方向の他方側に位置する第２のコイルエンド４５とを有している。第１のリード部４１は、第１のコイルエンド４４の一方側に位置する面に沿って第ｎターンまで延びるように折り曲げられており、第１のリード部４１の端部４１ａと第２のリード部４２の端部４２ａとは、半径方向から見て第１のコイルエンド４４の一方側に位置する面からの高さが同じであるとともに、軸方向から見て第ｎターンからの距離が同じである。
　これにより、コイル間及びコイルとバスバー等とを簡便に接続できる。また、接続工程を標準化できる。
　また、第２のリード部４２は、軸方向に沿って一方側に延びて、その端部が第１のコイルエンド４４の一方側に位置しており、第１のリード部４１は、第ｎターンの近傍で一方側にさらに折り曲げられていると好ましい。
　また、第２のリード部４２は、第１のコイルエンド４４の一方側に位置する面近傍でモータ１０００の外周側に向けて折り曲げられていると好ましい。
　また、第１のリード部４１の厚さは、第２のリード部４２の厚さと同じであり、第１のリード部４１の幅は、第２のリード部４２の幅と同じであると好ましい。
　また、本実施の形態のステータ１００は、環状のヨーク２０と、ヨーク２０の内周に接続された複数のティース１０と、複数のティース１０のそれぞれに巻回された複数のコイル４０と、を有し、複数のコイル４０の各々は、上記の本実施の形態のコイル４０であり、複数のコイル４０のそれぞれに設けられた第１のリード部４１は、モータ１０００の周方向に亘って等間隔に配置され、複数のコイル４０のそれぞれに設けられた第２のリード部４２は、周方向に沿って等間隔に配置され、半径方向から見て、第１のリード部４１の端部４１ａは、第２のリード部４２の端部４２ａと同じ高さに位置し、軸方向から見て、第１のリード部４１の端部４１ａと第２のリード部４２の端部４２ａとは、ヨーク２０の軸心を中心とする同じ円周上に位置している。
　これにより、隣接する、あるいは離間したコイル間を簡便に接続できる。また、接続工程を標準化できる。
　また、第１のリード部４１及び第２のリード部４２は、互いに等間隔に配置されていると好ましい。
　また、本実施の形態のモータ１０００は、出力軸２１０を軸心に有するロータ２００と、ロータ２００と同軸にかつロータ２００と所定の間隔をあけて設けられた上記の本実施形態のステータ１００と、を少なくとも備える。
　これにより、ステータの組立工程を標準化できる。また、組立コストを低減できる。
　＜変形例１＞
　図４は、変形例１に係るコイルの斜視図である。図５は、変形例１に係る別のコイルの斜視図である。なお、図４，図５及び以降に示す各図面において、実施形態と同様の個所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
　本変形例に示す構成は、以下の点で実施形態に示す構成と異なる。
　第２のリード部４２が、第ｎターン４３ｎの途中で折り曲げられて、径方向外側に延びている。第１のリード部４１が、第１ターン４３１の端部で折り曲げられて、第１のコイルエンド４４の上面に沿って、第ｎターン４３ｎの径方向外側まで延びている。
　第１のリード部４１と第２のリード部４２とは、いずれも径方向に沿って延びており、端部４１ａと端部４２ａとは、ヨーク２０の軸心を中心とする同じ円周上にある。この場合、端部４１ａと端部４２ａとは、コイル４０よりも径方向外側の同じ位置にある。図４に示すように、端部４１ａと端部４２ａとは、軸方向から見て、ほぼ同じ高さにある。この場合は、端部４１ａと端部４２ａとは、実施形態に示す構成よりも、第１のコイルエンド４４の上面に近い同じ位置にある。
　コイル４０をこのように構成することで、径方向から見て、端部４１ａと端部４２ａとの高さを実施形態に示す構成よりも低くすることができる。このことにより、結線部を含むコイル４０を低背化できる。
　端部４１ａと端部４２ａをコイル４０の第ｎターン４３ｎよりも径方向外側に配置することで、第１のコイルエンド４４の上方に空間を確保できる。このことにより、図示しない配線及びバスバーを第１のコイルエンド４４の上方に配置することができる。したがって、配線及びバスバーを含めたコイル４０を低背化、小型化できる。
　特に、コイル４０の径方向最外側にあたる第ｎターン４３ｎとヨーク２０、またはステータ１００及びロータ２００を収容するモータケース（図示せず）との間のスペースに余裕があるときは、本変形例に示す構成は、コイル４０を低背化、小型化する上で有効である。
　なお、軸方向から見て、第１のコイルエンド４４の最外周である第ｎターン４３ｎから端部４１ａ及び端部４２ａまで径方向の距離がそれぞれで厳密に同じになるようにしたい場合は、例えば、第ｎターン４３ｎから径方向外側に延びる第１のリード部４１を途中で下方に折り曲げるようにすればよい。図５に示すように、第１のコイルエンド４４の上面に沿って、第ｎターン４３ｎの径方向外側まで延びた第１のリード部４１が、さらに複数回折り曲げられるようにしてもよい。すなわち、軸方向から見て、第１のリード部４１及び第２のリード部４２は、下方に折り曲げられた後、径方向外側に延びて、さらに軸方向の上方に折り曲げられている。
　端部４１ａは、径方向から見て、第１のコイルエンド４４の上面と同じ高さに位置している。端部４２ａは、径方向から見て、端部４１ａと同じ高さに位置している。
　コイル４０をこのように構成することで、径方向から見て、端部４１ａと端部４２ａとの高さを変形例１に示す構成よりもさらに低くすることができる。よって、軸方向の溶接について、高さを抑制できる。このことにより、結線部を含むコイル４０を低背化できる。
　端部４１ａと端部４２ａをコイル４０の第ｎターン４３ｎよりも径方向外側に配置することで、第１のコイルエンド４４の上方に空間を確保できる。このことにより、図示しない配線やバスバーを第１のコイルエンド４４の上方に配置することができる。したがって、配線やバスバーを含めたコイル４０を低背化、小型化できる。
　特に、コイル４０の径方向最外側にあたる第ｎターン４３ｎとヨーク２０、またはステータ１００及びロータ２００を収容するモータケース（図示せず）との間のスペースに余裕があるときは、本変形例に示す構成は、コイル４０を低背化、小型化する上で有効である。
　なお、端部４１ａが、径方向から見て、第１のコイルエンド４４の上面と面一か、あるいはこれよりも下方に位置するようにしてもよい。この場合、径方向から見て、端部４２ａを端部４１ａと同じ高さにするため、第２のリード部４２が、第ｎターン４３ｎの端部から下方に折り曲げられて径方向外側に延びるようにしてもよい。
　以上のように、本変形例のコイル４０において、第１のリード部４１は、半径方向から見て第ｎターンの外側に延びるとともに、第ｎターンの外側で複数回折り曲げられていてもよい。
　＜変形例２＞
　図６Ａは、変形例２に係るコイルの斜視図である。図６Ｂは、図６ＡのＶＩＢ－ＶＩＢ線での断面模式図である。本変形例に示す構成は、以下の点で実施形態に示す構成と異なる。
　周方向で互いに隣り合うコイル４０において、対向する第１のコイルエンド４４の角部４４ａが面取りされた形状となっている。第１のコイルエンド４４の角部４４ａの間を通って、第１のリード部４１が第ｎターン４３ｎまで延びており、第ｎターン４３ｎの近傍で上方に折り曲げられている。
　コイル４０をこのように構成することで、径方向から見て、端部４１ａの高さを実施形態に示す構成よりもさらに低くすることができる。このことにより、結線部を含むコイル４０を低背化できる。
　また、第１のリード部４１を周方向に対向する第１のコイルエンド４４の角部４４ａの間に配置することで、第１のコイルエンド４４の上方に空間を確保できる。このことにより、配線及びバスバーを第１のコイルエンド４４の上方に配置することができ、配線及びバスバーを含めたコイル４０を低背化、小型化できる。
　第１のコイルエンド４４の角部４４ａは、第１～第ｎターン４３１～４３ｎの他の部分に比べて、断面積が大きくなっている、よって、角部４４ａを面取りされた形状としても、コイル４０の抵抗は、ほとんど増加せず、コイル４０に電流が流れた場合の損失が増加するのを抑制できる。
　なお、第１のコイルエンド４４の角部４４ａは、図６Ａに示すように、直線的に面取りされた形状としてもよい。しかし、第１のコイルエンド４４の角部４４ａは、例えば、Ｒ面取りされた形状としてもよい。後者の場合、角部４４ａが丸められた形状となるため、例えば、第１のリード部４１の絶縁被膜の損傷等を抑制できる。また、角部４４ａへの応力集中を緩和できる。
　また、図１に示す複数のティース１０に、本変形例に示す複数のコイル４０が装着されることで、ステータ１００が構成される。
　本変形例によれば、コイル４０が低背化、小型化されている。このため、ステータ１００自体を軸方向に小型化できる。第１のコイルエンド４４の角部４４ａがＲ面取りされた形状である場合、第１のリード部４１の絶縁被膜の損傷等を抑制できる。このため、コイル４０からティース１０またはヨーク２０への漏れ電流を抑制できる。このことにより、ステータ１００で発生する回転磁界の強度が低下するのを抑制できる。
　以上のように、本変形例のステータ１００において、互いに隣り合うコイル４０では、対向する第１のコイルエンド４４の角部４４ａが面取りされた形状になっており、対向する第１のコイルエンド４４の角部４４ａの間に、第１のリード部４１が収容されて第ｎターンまたはその径方向外側まで延びていてもよい。
　＜変形例３＞
　図７は、変形例３に係るコイルの斜視図である。本変形例に示す構成は、以下の点で実施形態に示す構成と異なる。
　第１のリード部４１は、第１のコイルエンド４４の上面で、周方向及び径方向にそれぞれ折り曲げられて、軸方向から見て、第１ターン４３１の端部の対角に位置している。第２のリード部４２は、軸方向から見て、第１のリード部４１と周方向に所定の間隔をあけて配置されている。
　本変形例によれば、実施形態に示すコイル４０と比較して、コイル４０内での端部４１ａと端部４２ａとの位置を入れ替えることができる。このことにより、ステータ１００内でのコイル４０間の接続に関する自由度を高めることができる。例えば、隣接するコイル４０の間で、第１のリード部４１同士を接続したい場合、２つの第１のリード部４１を近接させることができる。したがって、接続作業が容易となる。また、コイル４０間を接続する配線やバスバーの引き回しの自由度を高めることができる。したがって、モータ１０００の設計コストを低減できる。
　以上のように、本変形例のコイル４０において、第１のリード部４１は、第１のコイルエンド４４の一方側に位置する面で、軸線を中心とする周方向及び半径方向にそれぞれ折り曲げられて、軸方向から見て、第１ターンの端部の対角に位置しており、第２のリード部４２は、軸方向から見て、第１のリード部４１と周方向に所定の間隔をあけて配置されていてもよい。
　＜変形例４＞
　図８は、変形例４に係るコイルの巻線部を径方向から見た模式図である。図８において、第１のリード部４１及び第２のリード部４２の図示を省略する。
　本変形例に示す構成は、第１のコイルエンド４４の高さ、この場合、軸方向の高さＡが、第２のコイルエンド４５の高さＢよりも低くなっている点で実施形態に示す構成と異なる。
　コイル４０、特に巻線部４３をこのように構成することで、第１のコイルエンド４４の上面を基準とした端部４１ａ及び端部４２ａの高さを変えずに、第１のリード部４１及び第２のリード部４２の軸方向の長さを実施形態に示す構成よりも長くとることができる。
　このようにすることで、第１のリード部４１及び第２のリード部４２と他の部材、例えば、バスバーとを接続する際に、治具または溶接ヘッドを配置可能な空間を広くとることができる。したがって、接続作業を容易に行える。
　コイル４０、特に巻線部４３をこのように構成することで、第１のコイルエンド４４の上面を基準とした第１のリード部４１及び第２のリード部４２の軸方向の長さを変えない場合は、端部４１ａ及び端部４２ａの位置を実施形態に示す構成よりも低くできる。このことにより、コイル４０の低背化、小型化が図れる。
　以上のように、本変形例のコイル４０において、第１のコイルエンド４４の軸方向の高さは、第２のコイルエンド４５」の軸方向の高さよりも低くてもよい。
　（その他の実施形態）
　なお、上述の変形例及び実施形態に示した各構成要素を適宜組み合わせて新たな実施形態とすることもできる。例えば、変形例４に示す巻線部４３を実施形態や変形例１～３に示す構成に適用するようにしてもよい。
　コイル４０を構成する導線の断面形状は四角形に特に限定されず、他の形状であってもよい。例えば、ｍ角形（ｍは３以上の整数）であってもよい。
　モータ１０００及びステータ１００の仕様によっては、コイル４０の下方で配線またはバスバーとの接続を行うこともある。その場合は、例えば、第１のリード部４１は、第２のコイルエンド４５の下面に沿って、第ｎターン４３ｎまで延びるように折り曲げられる。この場合においても、端部４１ａと端部４２ａとが、径方向から見て第１のコイルエンド４４の上面からの高さが同じであるとともに、軸方向から見て第ｎターン４３ｎからの距離が同じになる。このようにすることで、実施形態に示す構成が奏するのと同様の効果を奏することができる。
　本発明のコイルは、コイル間またはバスバーとの接続を簡便に行え、モータに適用する上で有用である。
１０　　　ティース
２０　　　ヨーク
３０　　　スロット
４０　　　コイル
４１　　　第１のリード部
４１ａ　　端部
４２　　　第２のリード部
４２ａ　　端部
４３　　　巻線部
４４　　　第１のコイルエンド
４４ａ　　角部
４５　　　第２のコイルエンド
４６　　　スリット
４７　　　穴
４８　　　切欠き
５０　　　インシュレータ
６１～６３　バスバー
１００　　ステータ
２００　　ロータ
２１０　　出力軸
２２０　　ロータコア
２３０　　磁石
１０００　モータ

Claims (11)

  1. 軸線を回転中心としてロータが回転するモータに装着されるコイルであって、
    前記軸線と直交する前記モータの半径方向から見て、前記モータの中心側から外周側に向けてこの順で積層された第１～第ｎ（ｎは２以上の整数）ターンからなる巻線部と、
    前記第１ターンから延びる第１のリード部と、
    前記第ｎターンから延びる第２のリード部と、を備え、
    前記巻線部は、前記軸線が延伸する方向である軸方向の一方側に位置する第１のコイルエンドと、前記軸方向の他方側に位置する第２のコイルエンドとを有しており、
    前記第１のリード部は、前記第１のコイルエンドの前記一方側に位置する面に沿って前記第ｎターンまで延びるように折り曲げられており、
    前記第１のリード部の端部と前記第２のリード部の端部とは、前記半径方向から見て前記第１のコイルエンドの前記一方側に位置する面からの高さが同じであるとともに、前記軸方向から見て前記第ｎターンからの距離が同じであるコイル。
  2. 請求項１に記載のコイルにおいて、
    前記第２のリード部は、前記軸方向に沿って前記一方側に延びて、その端部が前記第１のコイルエンドの前記一方側に位置しており、
    前記第１のリード部は、前記第ｎターンの近傍で前記一方側にさらに折り曲げられているコイル。
  3. 請求項１に記載のコイルにおいて、
    前記第２のリード部は、前記第１のコイルエンドの前記一方側に位置する面近傍で前記モータの外周側に向けて折り曲げられているコイル。
  4. 請求項３に記載のコイルにおいて、
    前記第１のリード部は、前記半径方向から見て前記第ｎターンの外側に延びるとともに、前記第ｎターンの外側で複数回折り曲げられているコイル。
  5. 請求項１～４のいずれか１項に記載のコイルにおいて、
    前記第１のリード部は、前記第１のコイルエンドの前記一方側に位置する面で、前記軸線を中心とする周方向及び前記半径方向にそれぞれ折り曲げられて、前記軸方向から見て、前記第１ターンの端部の対角に位置しており、
    前記第２のリード部は、前記軸方向から見て、前記第１のリード部と前記周方向に所定の間隔をあけて配置されているコイル。
  6. 請求項１～５のいずれか１項に記載のコイルにおいて、
    前記第１のコイルエンドの前記軸方向の高さは、前記第２のコイルエンドの前記軸方向の高さよりも低いコイル。
  7. 請求項１～６のいずれか１項に記載のコイルにおいて、
    前記第１のリード部の厚さは、前記第２のリード部の厚さと同じであり、前記第１のリード部の幅は、前記第２のリード部の幅と同じであるコイル。
  8. 環状のヨークと、
    前記ヨークの内周に接続された複数のティースと、
    前記複数のティースのそれぞれに巻回された複数のコイルと、を有し、
    前記複数のコイルの各々は、請求項１～７のいずれか１項に記載のコイルであり、
    前記複数のコイルのそれぞれに設けられた前記第１のリード部は、前記モータの周方向に亘って等間隔に配置され、
    前記複数のコイルのそれぞれに設けられた前記第２のリード部は、周方向に沿って等間隔に配置され、
    前記半径方向から見て、前記第１のリード部の端部は、前記第２のリード部の端部と同じ高さに位置し、
    前記軸方向から見て、前記第１のリード部の端部と前記第２のリード部の端部とは、前記ヨークの軸心を中心とする同じ円周上に位置しているステータ。
  9. 前記第１のリード部及び前記第２のリード部は、互いに等間隔に配置されている請求項８に記載のステータ。
  10. 請求項８または９に記載のステータにおいて、
    互いに隣り合うコイルでは、対向する前記第１のコイルエンドの角部が面取りされた形状になっており、
    対向する前記第１のコイルエンドの角部の間に、前記第１のリード部が収容されて前記第ｎターンまたはその径方向外側まで延びているステータ。
  11. 出力軸を前記軸心に有するロータと、
    前記ロータと同軸にかつ前記ロータと所定の間隔をあけて設けられた請求項８～１０のいずれか１項に記載のステータと、を備えたモータ。
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