WO2021145037A1 - コイル、モータ、およびコイルの製造方法 - Google Patents

コイル、モータ、およびコイルの製造方法 Download PDF

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WO2021145037A1
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radial direction
coil
winding
cross
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角　茂治
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日本電産株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to coils, motors, and methods of manufacturing coils.
  • a coil composed of a flat wire wound around is known.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-180396 describes a coil having a trapezoidal cross-sectional shape of the winding.
  • One aspect of the coil of the present invention is a coil mounted on a tooth extending in one radial direction from an annular core back surrounding a central axis of a motor, and is a first winding configured by winding a flat wire. It includes a wire body and a second winding body formed by winding a flat wire, located on the other side in the radial direction of the first winding body, and connected to the first winding body. ..
  • N is an arbitrary integer of 1 or more and M is an arbitrary integer larger than N
  • the first winding body is an N-layer winding body aligned and wound in two rows arranged in the radial direction.
  • the second winding body is an M-layer winding body wound in two rows arranged in the radial direction.
  • One aspect of the motor of the present invention includes a rotor that can rotate about a central axis and a stator that faces the rotor in the radial direction through a gap.
  • the stator has an annular core back surrounding the central axis, a tooth extending radially one side from the core back, and the coil mounted on the tooth.
  • One aspect of the coil manufacturing method of the present invention is a method of manufacturing a coil mounted on a tooth extending radially one side from an annular core back surrounding a central axis of a motor, wherein a flat wire is wound around the coil.
  • the step of connecting the one winding body and the second winding body is included.
  • N is an arbitrary integer of 1 or more and M is an arbitrary integer larger than N
  • the first winding body is an N-layer winding body aligned and wound in two rows arranged in the radial direction.
  • the second winding body is an M-layer winding body wound in two rows arranged in the radial direction.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the motor of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of the stator of the first embodiment, and is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a part of the coil of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a procedure in the coil manufacturing method of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a part of the procedure in the coil manufacturing method of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing another part of the procedure in the coil manufacturing method of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the coil of the second embodiment.
  • the Z-axis direction appropriately shown in each figure is a vertical direction in which the positive side is the "upper side” and the negative side is the “lower side”.
  • the central axis J appropriately shown in each figure is a virtual line that is parallel to the Z-axis direction and extends in the vertical direction.
  • the axial direction of the central axis J that is, the direction parallel to the vertical direction is simply referred to as "axial direction”
  • the radial direction centered on the central axis J is simply referred to as "diametrical direction”.
  • the circumferential direction centered on is simply called the "circumferential direction”.
  • the inner side in the radial direction is one side in the radial direction
  • the outer side in the radial direction is the other side in the radial direction.
  • the vertical direction, the upper side, and the lower side are simply names for explaining the arrangement relations of each part, and the actual arrangement relations, etc. are the arrangement relations, etc. other than the arrangement relations, etc. indicated by these names. There may be.
  • the motor 1 of the present embodiment is an inner rotor type motor.
  • the central axis of the motor 1 is the central axis J.
  • the motor 1 includes a housing 2, a rotor 3, a stator 10, a bearing holder 4, and bearings 5a and 5b.
  • the housing 2 houses the rotor 3, the stator 10, the bearing holder 4, and the bearings 5a and 5b.
  • the rotor 3 can rotate about the central axis J.
  • the rotor 3 has a shaft 3a and a rotor body 3b.
  • the shaft 3a extends axially along the central axis J.
  • the shaft 3a is, for example, a columnar shape extending in the axial direction about the central axis J.
  • the shaft 3a is rotatably supported around the central axis J by bearings 5a and 5b.
  • the rotor body 3b is fixed to the outer peripheral surface of the shaft 3a.
  • the rotor body 3b has a rotor core fixed to the outer peripheral surface of the shaft 3a and a magnet fixed to the rotor core.
  • the bearing holder 4 holds the bearing 5b.
  • the stator 10 faces the rotor 3 in the radial direction through a gap.
  • the stator 10 is located on the outer side in the radial direction of the rotor 3.
  • the stator 10 has a stator core 20, a plurality of coils 30, and an insulator 40.
  • the stator core 20 has an annular core back 21 that surrounds the central axis J, and a plurality of teeth 22 that extend radially inward from the core back 21.
  • the core back 21 has, for example, a cylindrical shape centered on the central axis J.
  • the plurality of teeth 22 are arranged at intervals along the circumferential direction.
  • the plurality of teeth 22 are arranged at equal intervals, for example, along the circumferential direction.
  • the plurality of teeth 22 are integrally molded with the core back 21.
  • Each tooth 22 has a substantially rectangular parallelepiped shape extending linearly along the radial direction.
  • the circumferential dimension of the teeth 22 is substantially constant over the entire radial direction.
  • Umbrella portions protruding on both sides in the circumferential direction may be provided at the radial inner end portion of the teeth 22.
  • the teeth 22 may be a separate member from the core back 21.
  • the teeth 22 is formed into the core back 21, for example, by press-fitting a convex portion provided at the radial outer end of the teeth 22 into a concave portion provided on the radial inner surface of the core back 21. It may be fixed.
  • the plurality of coils 30 are respectively mounted on the plurality of teeth 22.
  • the coil 30 is attached to the teeth 22 via the insulator 40.
  • Each tooth 22 is passed through the inside of each coil 30 in the radial direction.
  • the radial inner end of the tooth 22 projects radially inward from the coil 30.
  • the coil 30 is configured by winding a flat wire. Therefore, the space factor of the coil 30 can be improved as compared with the case of using a round wire.
  • a "flat wire” is a wire rod having a quadrangular cross-sectional shape or a substantially quadrangular cross-sectional shape. As used herein, the term “substantially square” includes a square with rounded corners.
  • the flat wire constituting the coil 30 in the present embodiment is an enamel wire having an enamel coating on its surface.
  • the coil 30 includes a pair of axially extending portions 30b extending in the axial direction on both sides of the teeth 22 on which the coil 30 is mounted in the circumferential direction.
  • the pair of axially extending portions 30b sandwich the teeth 22 in the circumferential direction.
  • the axially stretched portion 30b is formed by bundling a plurality of flat wires constituting the coil 30.
  • the contour shape of the axially extended portion 30b in the cross section orthogonal to the axial direction is, for example, a fan shape in which the dimension in the circumferential direction decreases toward the inner side in the radial direction.
  • the "fan shape” refers to two arcs having the same center of curvature but different radii, and two arcs extending in the radial direction of a circle centered on the center of curvature and connecting both ends of the two arcs. Includes shapes surrounded by lines. Further, in the present specification, the "fan shape” includes a case where the shape is strictly a fan shape and a case where the shape is a substantially fan shape. As used herein, the term "substantially fan-shaped” includes a shape in which a fan-shaped arc is approximated by a plurality of line segments.
  • the contour shape of the axially extended portion 30b in the cross section orthogonal to the axial direction is a shape surrounded by the above-mentioned two arcs and two line segments.
  • the center of curvature of the contour shape of the axially extended portion 30b in the cross section orthogonal to the axial direction is located inside the core back 21 in the radial direction and is located at a position different from the central axis J.
  • the coil 30 includes a first winding body 31 and a second winding body 32.
  • the first winding body 31 and the second winding body 32 are each formed by winding a flat wire.
  • the first winding body 31 constitutes a radial inner portion of the coil 30.
  • the second winding body 32 constitutes a radial outer portion of the coil 30. That is, the second winding body 32 is located on the outer side in the radial direction of the first winding body 31.
  • the second winding body 32 is connected to the first winding body 31. More specifically, as shown in FIG. 3, one end 31c of the flat wire forming the first winding body 31 is connected to one end 32c of the flat wire forming the second winding body 32. As a result, the first winding body 31 and the second winding body 32 are connected in series to form one coil 30.
  • the method of connecting the one end 31c and the one end 32c is not particularly limited.
  • the one end 31c and the one end 32c may be fixed by soldering, laser welding, or ultrasonic bonding. Further, the one end portion 31c and the one end portion 32c may be provided with recesses that mesh with each other.
  • N is an arbitrary integer of 1 or more
  • M is an arbitrary integer larger than N.
  • the first winding body 31 is an N-layer winding body aligned and wound in two rows arranged in the radial direction.
  • the second winding body 32 is an M-layer winding body wound in two rows arranged in the radial direction.
  • the first winding body 31 is configured by stacking three layers of windings aligned and wound in two rows arranged in the radial direction. That is, in the present embodiment, N is 3, and the first winding body 31 is a three-layer winding body aligned and wound in two rows arranged in the radial direction. As a result, the total number of turns of the first winding body 31 is 6.
  • the second winding body 32 is configured by stacking four layers of windings aligned and wound in two rows arranged in the radial direction. That is, in the present embodiment, M is 4, and the second winding body 32 is a four-layer winding body aligned and wound in two rows arranged in the radial direction. As a result, the total number of turns of the second winding body 32 is 8. Therefore, the total number of turns of the coil 30 is 14.
  • the first winding body 31 has a pair of first axially extending portions 31b extending in the axial direction on both sides in the circumferential direction of the teeth 22 on which the first winding body 31 is mounted.
  • the contour shape of the first axial extension portion 31b in the cross section orthogonal to the axial direction is, for example, a fan shape in which the dimension in the circumferential direction decreases toward the inner side in the radial direction. More specifically, the contour shape of the first axial extension portion 31b in the cross section orthogonal to the axial direction is a shape surrounded by two arcs and two line segments, similarly to the above-mentioned axial extension portion 30b. be.
  • the cross-sectional shape of the portion of the flat wire constituting the first winding body 31 that constitutes the first axial extension portion 31b is a trapezoidal shape in which the dimension in the circumferential direction decreases toward the inner side in the radial direction. .. More specifically, the cross-sectional shape of the portion of the flat wire constituting the first winding body 31 that constitutes the first axially stretched portion 31b is a rounded corner in which the dimension in the circumferential direction decreases toward the inner side in the radial direction. It is trapezoidal.
  • the portion of the flat wire constituting the first winding body 31 that constitutes the first axial extension portion 31b is referred to as the first coil wire portion 31a.
  • each of the pair of first axially extending portions 31b is configured by bundling a plurality of first coil wire portions 31a.
  • each first axial extension portion 31b is configured by bundling six first coil wire portions 31a.
  • each first axial extension portion 31b is composed of two rows in the radial direction in which three rows of the first coil wire portions 31a are arranged in the circumferential direction. Of the two rows arranged in the radial direction, the circumferential dimension in the cross section of the first coil wire portion 31a forming the outer row in the radial direction is the circumferential direction in the cross section of the first coil wire portion 31a forming the inner row in the radial direction. Is larger than the size of.
  • the radial dimension in the cross section of the first coil wire portion 31a forming the radial outer row is smaller than the radial dimension in the cross section of the first coil wire portion 31a forming the radial inner row.
  • the cross-sectional areas of the first coil wire portions 31a are the same as each other.
  • the second winding body 32 has a pair of second axially extending portions 32b extending in the axial direction on both sides in the circumferential direction of the teeth 22 on which the second winding body 32 is mounted.
  • the pair of second axially stretched portions 32b are arranged adjacent to each other on the radial outer side of the pair of first axially stretched portions 31b.
  • the axially stretched portion 30b of the coil 30 is composed of the first axially stretched portion 31b and the second axially stretched portion 32b that are adjacent to each other in the radial direction. That is, the axially stretched portion 30b has a first axially stretched portion 31b provided on the first winding body 31 and a second axially stretched portion 32b provided on the second winding body 32.
  • the contour shape of the second axial extension portion 32b in the cross section orthogonal to the axial direction is, for example, a fan shape in which the dimension in the circumferential direction decreases toward the inner side in the radial direction. More specifically, the contour shape of the second axial extension portion 32b in the cross section orthogonal to the axial direction is a shape surrounded by two arcs and two line segments, similarly to the above-mentioned axial extension portion 30b. be.
  • the cross-sectional shape of the portion of the flat wire constituting the second winding body 32 that constitutes the second axial extension portion 32b is a trapezoidal shape in which the dimension in the circumferential direction decreases toward the inner side in the radial direction. .. More specifically, the cross-sectional shape of the portion of the flat wire constituting the second winding body 32 that constitutes the second axially stretched portion 32b is a rounded corner in which the dimension in the circumferential direction decreases toward the inner side in the radial direction. It is trapezoidal.
  • the portion of the flat wire constituting the second winding body 32 that constitutes the second axial extension portion 32b is referred to as the second coil wire portion 32a.
  • Each of the pair of second axially extending portions 32b is configured by bundling a plurality of second coil wire portions 32a.
  • each second axial extension portion 32b is configured by bundling eight second coil wire portions 32a.
  • each of the second axial extension portions 32b is configured by arranging two rows of four second coil wire portions 32a arranged in the circumferential direction in the radial direction. Of the two rows arranged in the radial direction, the circumferential dimension in the cross section of the second coil wire portion 32a forming the outer row in the radial direction is the circumferential direction in the cross section of the second coil wire portion 32a forming the inner row in the radial direction. Is larger than the size of. The circumferential dimension in the cross section of the second coil wire portion 32a is smaller than the circumferential dimension in the cross section of the first coil wire portion 31a.
  • the radial dimension in the cross section of the second coil wire portion 32a forming the radial outer row is smaller than the radial dimension in the cross section of the second coil wire portion 32a forming the radial inner row.
  • the radial dimension in the cross section of the second coil wire portion 32a is larger than the radial dimension in the cross section of the first coil wire portion 31a.
  • the cross-sectional areas of the second coil wire portions 32a are the same as each other.
  • one end portion 31c connected to the second winding body 32 is obliquely pulled upward from one of the pair of first axial extension portions 31b. From one of the pair of second axially extending portions 32b, one end portion 32c connected to the first winding body 31 is obliquely pulled out upward.
  • the first axially stretched portion 31b from which one end 31c is pulled out and the second axially stretched portion 32b from which one end 32c is pulled out are located on opposite sides of the teeth 22 in the circumferential direction.
  • the cross-sectional shape of the portion of the flat wire constituting the first winding body 31 other than the first axial extension portion 31b is, for example, a square shape with rounded corners.
  • the cross-sectional shape of the portion of the flat wire constituting the second winding body 32 other than the extension portion 32b in the second axial direction is, for example, a square shape with rounded corners.
  • the insulator 40 is, for example, a sheet-shaped insulating member.
  • the insulator 40 may be an insulating tape or an insulating paper.
  • the insulator 40 is provided for each of the pair of axially stretched portions 30b.
  • the insulator 40 is wound around each of the pair of axially stretched portions 30b.
  • the insulator 40 provided in the axially stretched portion 30b surrounds the axially stretched portion 30b in a cross section orthogonal to the axial direction.
  • the insulator 40 is provided over substantially the entire axial direction of the axially stretched portion 30b.
  • the method for manufacturing the coil 30 described above includes a first winding step S1, a second winding step S2, a compression step S3, and a connecting step S4.
  • the first winding step S1 is a step of winding a flat wire to form the first winding body 131.
  • the second winding step S2 is a step of winding a flat wire to form a second winding body 132. Either the first winding step S1 or the second winding step S2 may be performed first, or may be performed at the same time.
  • the first winding body 131 is a winding body before becoming the first winding body 31 described above.
  • the first winding body 131 has a square shape with rounded corners in the cross-sectional shape of the plurality of first coil wire portions 131a constituting the first axial extension portion 131b.
  • the contour shape of the first axial extension portion 131b in the cross section orthogonal to the axial direction is, for example, substantially rectangular.
  • the cross-sectional shape of the flat wire constituting the first winding body 131 is the same in any portion.
  • the first winding body 131 is a three-layer winding body aligned and wound in two rows arranged in the radial direction.
  • the second winding body 132 is a winding body before becoming the second winding body 32 described above.
  • the second winding body 132 has a square shape with rounded corners in the cross-sectional shape of the plurality of second coil wire portions 132a constituting the extension portion 132b in the second axial direction.
  • the contour shape of the second axial extension portion 132b in the cross section orthogonal to the axial direction is, for example, substantially rectangular.
  • the cross-sectional shape of the flat wire constituting the second winding body 132 is the same in any portion.
  • the cross-sectional shape of the flat wire forming the second winding body 132 is the same as the cross-sectional shape of the flat wire forming the first winding body 131.
  • the second winding body 132 is a four-layer winding body aligned and wound in two rows arranged in the radial direction.
  • the compression step S3 is a step of compressing and deforming the first winding body 131 and the second winding body 132.
  • the compression step S3 includes a first compression step S3a and a second compression step S3b.
  • the first compression step S3a is a step of compressing and deforming the first winding body 131.
  • the second compression step S3b is a step of compressing and deforming the second winding body 132.
  • the first compression step S3a and the second compression step S3b are provided before the connection step S4. Either of the first compression step S3a and the second compression step S3b may be performed first, or may be performed at the same time.
  • the contour shape of the first axially stretched portion 131b in the cross section orthogonal to the axial direction is deformed into a fan shape in which the dimension in the circumferential direction becomes smaller toward the inner side in the radial direction. ..
  • the cross-sectional shape of the portion of the flat wire constituting the first winding body 131 that constitutes the first axially stretched portion 131b that is, the cross-sectional shape of the first coil wire portion 131a is circumferentially inward in the radial direction. It can be transformed into a trapezoid with smaller dimensions in the direction.
  • the first axially stretched portion 131b becomes the first axially stretched portion 31b, and the above-mentioned first winding body 31 is produced.
  • the contour shape of the second axially stretched portion 132b in the cross section orthogonal to the axial direction is deformed into a fan shape in which the dimension in the circumferential direction becomes smaller toward the inner side in the radial direction. ..
  • the cross-sectional shape of the portion of the flat wire constituting the second winding body 132 that constitutes the second axially stretched portion 132b that is, the cross-sectional shape of the second coil wire portion 132a is circumferentially oriented inward in the radial direction. It can be transformed into a trapezoid with smaller dimensions in the direction.
  • the second axially stretched portion 132b becomes the second axially stretched portion 32b, and the above-mentioned second winding body 32 is produced.
  • the contour shape of the first axially stretched portion 131b in the cross section orthogonal to the axial direction is deformed into a fan shape whose circumferential dimension becomes smaller toward the inner side in the radial direction.
  • the contour shape of the second axial extension portion 132b in the cross section orthogonal to the central axis J is deformed into a fan shape in which the dimension in the circumferential direction becomes smaller toward the inner side in the radial direction.
  • each axially stretched portion is pressed by a mold surrounding each axially stretched portion of each wound body to compress and deform each wound body. ..
  • connection step S4 is a step of arranging the second winding body 32 radially outside the first winding body 31 and connecting the first winding body 31 and the second winding body 32.
  • connection step S4 of the present embodiment one end 31c of the first winding body 31 and one end 32c of the second winding body 32 are connected.
  • the method of connecting the one end 31c and the one end 32c is not particularly limited.
  • the coil 30 is manufactured by the above steps.
  • the coil 30 includes a first winding body 31 and a second winding body 32 connected to the first winding body 31.
  • N is an arbitrary integer of 1 or more and M is an arbitrary integer larger than N
  • the first winding body 31 is an N-layer winding body aligned and wound in two rows arranged in the radial direction.
  • the second winding body 32 is an M-layer winding body wound in two rows arranged in the radial direction.
  • M is any integer greater than N. Therefore, the number of layers of the second winding body 32 located on the radial outer side of the first winding body 31 is larger than the number of layers of the first winding body 31.
  • the motor 1 is an inner rotor type motor
  • the distance between the teeth 22 adjacent to each other in the circumferential direction increases toward the outside in the radial direction. Therefore, by increasing the number of layers of the second winding body 32 located on the radial outer side of the first winding body 31 to be larger than the number of layers of the first winding body 31, space efficiency between the teeth 22 can be improved. More windings can be placed. Thereby, the total number of turns of the coil 30 can be suitably increased.
  • the total number of turns of the coil is the number obtained by multiplying the number of alignments by the number of layers. Therefore, for example, when there is a limit on at least one of the number of alignments and the number of layers, there is a possibility that the total number of turns of the coil that can be adopted is limited.
  • the number of layers of the first winding body 31 and the number of layers of the second winding body 32 are different from each other. Therefore, by adjusting the number of layers of each winding body, the number of layers can be adjusted. It is easy to adjust the total number of turns of the coil 30. Therefore, the degree of freedom of the total number of turns of the coil 30 that can be adopted can be improved.
  • the total number of turns of the coil 30 can be any even number of 6 or more.
  • the contour shape of the axially extended portion 30b in the cross section orthogonal to the axial direction is a fan shape in which the dimension in the circumferential direction becomes smaller toward the inner side in the radial direction. Therefore, the coils 30 can be suitably packed and arranged between the teeth 22 adjacent to each other in the circumferential direction. This makes it easier to improve the space factor of the coil 30.
  • the dimension in the circumferential direction becomes smaller as the cross-sectional shape of the coil wire portion located inside in the radial direction becomes smaller.
  • the radial dimension becomes large.
  • the cross-sectional shape of the coil wire portion located on the outer side in the radial direction has a larger circumferential dimension and a smaller radial dimension.
  • the cross-sectional shape of at least a part of the coil wire portion tends to be flat. In this case, the eddy current loss of the coil tends to be large.
  • the number of layers of the second winding body 32 located on the radial outer side of the first winding body 31 is larger than the number of layers of the first winding body 31. Therefore, the number of layers of the second winding body 32 forming the radial outer portion of the axially stretched portion 30b can be relatively large, while the first winding body forming the radial inner portion of the axially stretched portion 30b can be increased.
  • the number of layers of 31 can be made relatively small. As a result, even if the contour shape of the axially stretched portion 30b is deformed into a fan shape, the amount of deformation of each coil wire portion constituting the axially stretched portion 30b can be reduced.
  • each coil wire portion it is possible to prevent the cross-sectional shape of each coil wire portion from becoming flat. Therefore, it is possible to suppress an increase in the eddy current loss of the coil 30. In addition, it is possible to prevent the enamel film provided on the surface of the flat wire from being torn. In addition, it is possible to prevent the deformation of each coil wire portion constituting the axially stretched portion 30b from becoming non-uniform.
  • the contour shape of the axially extended portion is fan-shaped due to a large amount of deformation of the flat wires as described above depending on the number of layers and the like. In some cases, it was difficult to compress and deform. Therefore, when the contour shape of the axially stretched portion is made into a fan shape, the number of layers or the like is likely to be limited, and there is a possibility that the total number of coil turns that can be adopted is limited.
  • the contour shape of the axially stretched portion can be fan-shaped while suppressing the amount of deformation of each coil wire portion as described above. Therefore, it is possible to suppress that the total number of turns of the coil 30 that can be adopted is limited, and it is easy to adopt the desired total number of turns of the coil 30 within an even number range of 6 or more.
  • the first compression step S3a and the second compression step S3b are provided before the connection step S4. Therefore, the first winding body 131 and the second winding body 132 are respectively deformed to form the first winding body 31 and the second winding body 32, and then the first winding body 31 and the second winding body 32 are formed.
  • the winding body 32 can be connected. As a result, each winding body can be easily compressed and deformed as compared with the case where the first winding body 131 and the second winding body 132 are collectively compressed and deformed.
  • the coil 230 of the present embodiment further includes a third winding body 233.
  • the third winding body 233 is configured by winding a flat wire.
  • the third winding body 233 is located on the outer side in the radial direction of the second winding body 32.
  • the third winding body 233 is connected to the second winding body 32.
  • the connection method between the second winding body 32 and the third winding body 233 the same method as the connection method between the first winding body 31 and the second winding body 32 can be adopted.
  • the third winding body 233 is an L-layer winding body aligned and wound in two rows arranged in the radial direction.
  • the third winding body 233 is configured by stacking five layers of windings aligned and wound in two rows arranged in the radial direction. That is, in the present embodiment, L is 5, and the third winding body 233 is a five-layer winding body aligned and wound in two rows arranged in the radial direction. As a result, the total number of turns of the third winding body 233 is 10.
  • the third winding body 233 has a pair of third axially extending portions 233b extending in the axial direction on both sides in the circumferential direction of the teeth 22 on which the third winding body 233 is mounted.
  • the pair of third axially stretched portions 233b are arranged adjacent to each other on the radial outer side of the pair of second axially stretched portions 32b.
  • the contour shape of the third axial extension portion 233b in the cross section orthogonal to the axial direction is, for example, a fan shape in which the dimension in the circumferential direction decreases toward the inner side in the radial direction. More specifically, the contour shape of the third axial extension portion 233b in the cross section orthogonal to the axial direction is a shape surrounded by two arcs and two line segments, similarly to the above-mentioned axial extension portion 30b. be.
  • the cross-sectional shape of the portion of the flat wire constituting the third winding body 233 that constitutes the third axial extension portion 233b is a trapezoidal shape in which the dimension in the circumferential direction decreases toward the inner side in the radial direction. .. More specifically, the cross-sectional shape of the portion of the flat wire constituting the third winding body 233 that constitutes the third axial extension portion 233b is a rounded corner whose dimension decreases in the radial direction toward the inside. It is trapezoidal.
  • the portion of the flat wire constituting the third winding body 233 that constitutes the third axial extension portion 233b is referred to as the third coil wire portion 233a.
  • Each of the pair of third axially extending portions 233b is configured by bundling a plurality of third coil wire portions 233a.
  • each third axial extension portion 233b is configured by bundling ten third coil wire portions 233a.
  • each of the third axial extension portions 233b is configured by arranging two rows of five third coil wire portions 233a arranged in the circumferential direction in the radial direction. Of the two rows arranged in the radial direction, the circumferential dimension in the cross section of the third coil wire portion 233a forming the outer row in the radial direction is the circumferential direction in the cross section of the third coil wire portion 233a forming the inner row in the radial direction. Is larger than the size of.
  • the circumferential dimension in the cross section of the third coil wire portion 233a is smaller than the circumferential dimension in the cross section of the second coil wire portion 32a.
  • the radial dimension in the cross section of the third coil wire portion 233a forming the radial outer row is smaller than the radial dimension in the cross section of the third coil wire portion 233a forming the radial inner row.
  • the radial dimension in the cross section of the third coil wire portion 233a is larger than the radial dimension in the cross section of the second coil wire portion 32a.
  • the cross-sectional areas of the third coil wire portions 233a are the same as each other.
  • the cross-sectional shape of the portion of the flat wire constituting the third winding body 233 other than the extension portion 233b in the third axial direction is, for example, a square shape with rounded corners.
  • the other configurations of the coil 230 are the same as the other configurations of the coil 30 of the first embodiment.
  • the coil 230 is composed of three winding bodies, the total number of turns of the coil 230 is suppressed while accurately aligning each winding to prevent the shape of the coil 230 from becoming distorted. Can be increased.
  • N is not particularly limited as long as it is an integer of 1 or more.
  • M is not particularly limited as long as it is an integer larger than N.
  • L is not particularly limited as long as it is an integer larger than M.
  • N may be 1, M may be 2, and L may be 3. That is, the first winding body may be a one-layer winding body, the second winding body may be a two-layer winding body, and the third winding body may be three. It may be a wound body of layers.
  • M may be 2 or more larger than N, and L may be 2 or more larger than M.
  • N, M, and L are preferably, for example, 10 or less. This is because it is easy to wind each winding body by winding a flat wire, and it is easy to compress and deform each winding body. Further, M is preferably, for example, 3 times or less of N. By doing so, when the second winding body is compressed and deformed, it is possible to prevent the cross-sectional shape of the coil wire portion forming the second axially stretched portion from becoming flatter.
  • the contour shape of the axially extended portion in the cross section orthogonal to the axial direction does not have to be a fan shape.
  • the cross-sectional shape of the coil wire portion constituting the axially stretched portion does not have to be trapezoidal.
  • the step of compressing and deforming the first winding body and the step of compressing and deforming the second winding body may be provided after the step of connecting the first winding body and the second winding body.
  • the step of compressing and deforming the first winding body and the second winding body may not be provided.
  • the motor to which the coil of the present invention is applied is not particularly limited.
  • the motor to which the coil of the present invention is applied may be an outer rotor type motor.
  • the outer side in the radial direction corresponds to one side in the radial direction
  • the inner side in the radial direction corresponds to the other side in the radial direction.

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Abstract

本発明のコイルの一つの態様は、モータの中心軸を囲む環状のコアバックから径方向一方側に延びるティースに装着されるコイルであって、平角線が巻き回されて構成された第１巻線体と、平角線が巻き回されて構成され、第１巻線体の径方向他方側に位置し、かつ、第１巻線体に接続された第２巻線体と、を備える。Ｎを１以上の任意の整数とし、ＭをＮよりも大きい任意の整数としたとき、第１巻線体は、径方向に並ぶ２列に整列巻きされたＮ層の巻線体であり、第２巻線体は、径方向に並ぶ２列に整列巻きされたＭ層の巻線体である。

Description

コイル、モータ、およびコイルの製造方法
本発明は、コイル、モータ、およびコイルの製造方法に関する。
平角線が巻き回されて構成されたコイルが知られている。例えば、日本国公開公報特開２００４－１８０３９６号公報には、巻線の断面形状が台形状のコイルが記載されている。
日本国公開公報：特開２００４－１８０３９６号公報
平角線を巻き回して多層のコイルを作る場合、平角線同士を精度よく整列させにくい場合があった。そのため、コイルの形状が歪になる場合があった。　
本発明は、上記事情に鑑みて、形状が歪になることを抑制できる構造を有するコイル、およびそのようなコイルを備えるモータを提供することを目的の一つとする。また、形状が歪になることを抑制できるコイルの製造方法を提供することを目的の一つとする。
本発明のコイルの一つの態様は、モータの中心軸を囲む環状のコアバックから径方向一方側に延びるティースに装着されるコイルであって、平角線が巻き回されて構成された第１巻線体と、平角線が巻き回されて構成され、前記第１巻線体の径方向他方側に位置し、かつ、前記第１巻線体に接続された第２巻線体と、を備える。Ｎを１以上の任意の整数とし、ＭをＮよりも大きい任意の整数としたとき、前記第１巻線体は、径方向に並ぶ２列に整列巻きされたＮ層の巻線体であり、前記第２巻線体は、径方向に並ぶ２列に整列巻きされたＭ層の巻線体である。　
本発明のモータの一つの態様は、中心軸を中心として回転可能なロータと、前記ロータと隙間を介して径方向に対向するステータと、を備える。前記ステータは、前記中心軸を囲む環状のコアバックと、前記コアバックから径方向一方側に延びるティースと、前記ティースに装着された上記のコイルと、を有する。　
本発明のコイルの製造方法の一つの態様は、モータの中心軸を囲む環状のコアバックから径方向一方側に延びるティースに装着されるコイルの製造方法であって、平角線を巻き回して第１巻線体を作る工程と、平角線を巻き回して第２巻線体を作る工程と、前記第２巻線体を前記第１巻線体の径方向他方側に配置して、前記第１巻線体と前記第２巻線体とを接続する工程と、を含む。Ｎを１以上の任意の整数とし、ＭをＮよりも大きい任意の整数としたとき、前記第１巻線体は、径方向に並ぶ２列に整列巻きされたＮ層の巻線体であり、前記第２巻線体は、径方向に並ぶ２列に整列巻きされたＭ層の巻線体である。
本発明の一つの態様によれば、コイルの形状が歪になることを抑制できる。
図１は、第１実施形態のモータを模式的に示す断面図である。 図２は、第１実施形態のステータの一部を示す断面図であって、図１におけるII－II断面図である。 図３は、第１実施形態のコイルの一部を示す斜視図である。 図４は、第１実施形態のコイルの製造方法における手順を示すフローチャートである。 図５は、第１実施形態のコイルの製造方法における手順の一部を示す断面図である。 図６は、第１実施形態のコイルの製造方法における手順の他の一部を示す断面図である。 図７は、第２実施形態のコイルを示す断面図である。
各図に適宜示すＺ軸方向は、正の側を「上側」とし、負の側を「下側」とする上下方向である。各図に適宜示す中心軸Ｊは、Ｚ軸方向と平行であり、上下方向に延びる仮想線である。以下の説明においては、中心軸Ｊの軸方向、すなわち上下方向と平行な方向を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。また、各実施形態において径方向内側は、径方向一方側であり、径方向外側は、径方向他方側である。　
なお、上下方向、上側、および下側とは、単に各部の配置関係等を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。　
＜第１実施形態＞



 　図１に示すように、本実施形態のモータ１は、インナーロータ型のモータである。モータ１の中心軸は、中心軸Ｊである。モータ１は、ハウジング２と、ロータ３と、ステータ１０と、ベアリングホルダ４と、ベアリング５ａ，５ｂと、を備える。ハウジング２は、ロータ３、ステータ１０、ベアリングホルダ４、およびベアリング５ａ，５ｂを収容している。ロータ３は、中心軸Ｊを中心として回転可能である。ロータ３は、シャフト３ａと、ロータ本体３ｂと、を有する。　
シャフト３ａは、中心軸Ｊに沿って軸方向に延びている。シャフト３ａは、例えば、中心軸Ｊを中心として軸方向に延びる円柱状である。シャフト３ａは、ベアリング５ａ，５ｂによって中心軸Ｊ回りに回転可能に支持されている。ロータ本体３ｂは、シャフト３ａの外周面に固定されている。図示は省略するが、ロータ本体３ｂは、シャフト３ａの外周面に固定されたロータコアと、ロータコアに固定されたマグネットと、を有する。ベアリングホルダ４は、ベアリング５ｂを保持している。　
ステータ１０は、ロータ３と隙間を介して径方向に対向している。本実施形態においてステータ１０は、ロータ３の径方向外側に位置する。図２に示すように、ステータ１０は、ステータコア２０と、複数のコイル３０と、インシュレータ４０と、を有する。ステータコア２０は、中心軸Ｊを囲む環状のコアバック２１と、コアバック２１から径方向内側に延びる複数のティース２２と、を有する。コアバック２１は、例えば、中心軸Ｊを中心とする円筒状である。　
複数のティース２２は、周方向に沿って間隔を空けて配置されている。複数のティース２２は、例えば、周方向に沿って一周に亘って等間隔に配置されている。本実施形態において複数のティース２２は、コアバック２１と一体に成形されている。各ティース２２は、径方向に沿って直線状に延びる略直方体状である。ティース２２の周方向の寸法は、径方向の全体に亘って略一定である。　
なお、ティース２２の径方向内側の端部には、周方向両側に突出するアンブレラ部が設けられてもよい。また、ティース２２は、コアバック２１と別部材であってもよい。この場合、ティース２２は、例えば、コアバック２１の径方向内側面に設けられた凹部にティース２２の径方向外側の端部に設けられた凸部が圧入されること等によって、コアバック２１に固定されていてもよい。　
複数のコイル３０は、複数のティース２２にそれぞれ装着されている。本実施形態においてコイル３０は、インシュレータ４０を介してティース２２に装着されている。各コイル３０の内側には、各ティース２２が径方向に通されている。ティース２２の径方向内端部は、コイル３０よりも径方向内側に突出している。　
コイル３０は、平角線が巻き回されて構成されている。そのため、丸線を用いる場合に比べて、コイル３０の占積率を向上させることができる。なお、本明細書において「平角線」とは、断面形状が四角形状または略四角形状の線材である。本明細書において「略四角形状」とは、四角形状の角部が丸みを帯びた角丸の四角形状を含む。図示は省略するが、本実施形態においてコイル３０を構成する平角線は、表面にエナメルの被膜を有するエナメル線である。　
コイル３０は、コイル３０が装着されたティース２２の周方向両側において軸方向に延びる一対の軸方向延伸部３０ｂを備える。一対の軸方向延伸部３０ｂは、ティース２２を周方向に挟んでいる。軸方向延伸部３０ｂは、コイル３０を構成する平角線の一部が複数束ねられて構成されている。軸方向と直交する断面における軸方向延伸部３０ｂの輪郭形状は、例えば、径方向内側に向かうに従って周方向の寸法が小さくなる扇形形状である。　
本明細書において「扇形形状」とは、曲率中心が同じで半径が異なる２つの弧と、当該曲率中心を中心とする円の半径方向に延び、２つの弧の両端同士をそれぞれ繋ぐ２本の線分とによって囲まれた形状を含む。また、本明細書において「扇形形状」とは、厳密に扇形形状である場合と、略扇形形状である場合と、を含む。本明細書において「略扇形形状」とは、扇形形状の弧が複数の線分で近似された形状を含む。本実施形態において軸方向と直交する断面における軸方向延伸部３０ｂの輪郭形状は、上述した２つの弧と２つの線分とによって囲まれた形状である。図示は省略するが、軸方向と直交する断面における軸方向延伸部３０ｂの輪郭形状の曲率中心は、コアバック２１の径方向内側に位置し、中心軸Ｊと異なる位置にある。　
コイル３０は、第１巻線体３１と、第２巻線体３２と、を備える。第１巻線体３１および第２巻線体３２は、それぞれ平角線が巻き回されて構成されている。本実施形態において第１巻線体３１は、コイル３０のうち径方向内側部分を構成している。本実施形態において第２巻線体３２は、コイル３０のうち径方向外側部分を構成している。すなわち、第２巻線体３２は、第１巻線体３１の径方向外側に位置する。　
第２巻線体３２は、第１巻線体３１に接続されている。より詳細には、図３に示すように、第１巻線体３１を構成する平角線の一端部３１ｃが第２巻線体３２を構成する平角線の一端部３２ｃと接続されている。これにより、第１巻線体３１と第２巻線体３２とは、直列に接続されて１つのコイル３０を構成している。一端部３１ｃと一端部３２ｃとを接続する方法は、特に限定されない。一端部３１ｃと一端部３２ｃとは、はんだによって固定されてもよいし、レーザー溶接によって固定されてもよいし、超音波接合によって固定されてもよい。また、一端部３１ｃと一端部３２ｃとには、それぞれ互いに噛み合う凹部が設けられていてもよい。　
以下の説明においては、Ｎを１以上の任意の整数とし、ＭをＮよりも大きい任意の整数とする。このとき、第１巻線体３１は、径方向に並ぶ２列に整列巻きされたＮ層の巻線体である。第２巻線体３２は、径方向に並ぶ２列に整列巻きされたＭ層の巻線体である。図２に示すように、本実施形態において第１巻線体３１は、径方向に並ぶ２列に整列巻きされた巻線が３層重ねられて構成されている。すなわち、本実施形態において、Ｎは、３であり、第１巻線体３１は、径方向に並ぶ２列に整列巻きされた３層の巻線体である。これにより、第１巻線体３１の総巻き数は、６となっている。　
本実施形態において第２巻線体３２は、径方向に並ぶ２列に整列巻きされた巻線が４層重ねられて構成されている。すなわち、本実施形態において、Ｍは、４であり、第２巻線体３２は、径方向に並ぶ２列に整列巻きされた４層の巻線体である。これにより、第２巻線体３２の総巻き数は、８となっている。したがって、コイル３０の総巻き数は、１４となっている。　
第１巻線体３１は、第１巻線体３１が装着されたティース２２の周方向両側において軸方向に延びる一対の第１軸方向延伸部３１ｂを有する。軸方向と直交する断面における第１軸方向延伸部３１ｂの輪郭形状は、例えば、径方向内側に向かうに従って周方向の寸法が小さくなる扇形形状である。より詳細には、軸方向と直交する断面における第１軸方向延伸部３１ｂの輪郭形状は、上述した軸方向延伸部３０ｂと同様に、２つの弧と２つの線分とによって囲まれた形状である。　
本実施形態において第１巻線体３１を構成する平角線のうち第１軸方向延伸部３１ｂを構成する部分の断面形状は、径方向内側に向かうに従って周方向の寸法が小さくなる台形状である。より詳細には、第１巻線体３１を構成する平角線のうち第１軸方向延伸部３１ｂを構成する部分の断面形状は、径方向内側に向かうに従って周方向の寸法が小さくなる角丸の台形状である。以下の説明において、第１巻線体３１を構成する平角線のうち第１軸方向延伸部３１ｂを構成する部分を、第１コイル線部３１ａと呼ぶ。　
一対の第１軸方向延伸部３１ｂのそれぞれは、複数の第１コイル線部３１ａが束ねられて構成されている。本実施形態において各第１軸方向延伸部３１ｂは、６つの第１コイル線部３１ａが束ねられて構成されている。より詳細には、本実施形態において各第１軸方向延伸部３１ｂは、３つの第１コイル線部３１ａが周方向に並んだ列が、径方向に２列並んで構成されている。径方向に並ぶ２列のうち径方向外側の列を構成する第１コイル線部３１ａの断面における周方向の寸法は、径方向内側の列を構成する第１コイル線部３１ａの断面における周方向の寸法よりも大きい。径方向外側の列を構成する第１コイル線部３１ａの断面における径方向の寸法は、径方向内側の列を構成する第１コイル線部３１ａの断面における径方向の寸法よりも小さい。各第１コイル線部３１ａの断面積は、互いに同じである。　
第２巻線体３２は、第２巻線体３２が装着されたティース２２の周方向両側において軸方向に延びる一対の第２軸方向延伸部３２ｂを有する。一対の第２軸方向延伸部３２ｂは、一対の第１軸方向延伸部３１ｂの径方向外側にそれぞれ隣接して配置されている。径方向に隣接する第１軸方向延伸部３１ｂと第２軸方向延伸部３２ｂとによってコイル３０の軸方向延伸部３０ｂが構成されている。すなわち、軸方向延伸部３０ｂは、第１巻線体３１に設けられた第１軸方向延伸部３１ｂと、第２巻線体３２に設けられた第２軸方向延伸部３２ｂと、を有する。　
軸方向と直交する断面における第２軸方向延伸部３２ｂの輪郭形状は、例えば、径方向内側に向かうに従って周方向の寸法が小さくなる扇形形状である。より詳細には、軸方向と直交する断面における第２軸方向延伸部３２ｂの輪郭形状は、上述した軸方向延伸部３０ｂと同様に、２つの弧と２つの線分とによって囲まれた形状である。　
本実施形態において第２巻線体３２を構成する平角線のうち第２軸方向延伸部３２ｂを構成する部分の断面形状は、径方向内側に向かうに従って周方向の寸法が小さくなる台形状である。より詳細には、第２巻線体３２を構成する平角線のうち第２軸方向延伸部３２ｂを構成する部分の断面形状は、径方向内側に向かうに従って周方向の寸法が小さくなる角丸の台形状である。以下の説明において、第２巻線体３２を構成する平角線のうち第２軸方向延伸部３２ｂを構成する部分を、第２コイル線部３２ａと呼ぶ。　
一対の第２軸方向延伸部３２ｂのそれぞれは、複数の第２コイル線部３２ａが束ねられて構成されている。本実施形態において各第２軸方向延伸部３２ｂは、８つの第２コイル線部３２ａが束ねられて構成されている。より詳細には、本実施形態において各第２軸方向延伸部３２ｂは、４つの第２コイル線部３２ａが周方向に並んだ列が、径方向に２列並んで構成されている。径方向に並ぶ２列のうち径方向外側の列を構成する第２コイル線部３２ａの断面における周方向の寸法は、径方向内側の列を構成する第２コイル線部３２ａの断面における周方向の寸法よりも大きい。第２コイル線部３２ａの断面における周方向の寸法は、第１コイル線部３１ａの断面における周方向の寸法よりも小さい。　
径方向外側の列を構成する第２コイル線部３２ａの断面における径方向の寸法は、径方向内側の列を構成する第２コイル線部３２ａの断面における径方向の寸法よりも小さい。第２コイル線部３２ａの断面における径方向の寸法は、第１コイル線部３１ａの断面における径方向の寸法よりも大きい。各第２コイル線部３２ａの断面積は、互いに同じである。　
図３に示すように、一対の第１軸方向延伸部３１ｂの一方からは、第２巻線体３２と接続される一端部３１ｃが上側に斜めに引き出されている。一対の第２軸方向延伸部３２ｂの一方からは、第１巻線体３１と接続される一端部３２ｃが上側に斜めに引き出されている。一端部３１ｃが引き出された第１軸方向延伸部３１ｂと一端部３２ｃが引き出された第２軸方向延伸部３２ｂとは、周方向においてティース２２を挟んだ反対側に位置する。　



図示は省略するが、第１巻線体３１を構成する平角線のうち第１軸方向延伸部３１ｂ以外の部分を構成する部分の断面形状は、例えば、角丸の正方形状である。第２巻線体３２を構成する平角線のうち第２軸方向延伸部３２ｂ以外の部分を構成する部分の断面形状は、例えば、角丸の正方形状である。　
図２に示すように、インシュレータ４０は、例えば、シート状の絶縁部材である。インシュレータ４０は、絶縁テープであってもよいし、絶縁紙であってもよい。本実施形態においてインシュレータ４０は、一対の軸方向延伸部３０ｂのそれぞれに対して設けられている。インシュレータ４０は、一対の軸方向延伸部３０ｂのそれぞれに巻き付けられている。軸方向延伸部３０ｂに設けられたインシュレータ４０は、軸方向と直交する断面において、軸方向延伸部３０ｂを囲んでいる。図示は省略するが、インシュレータ４０は、軸方向延伸部３０ｂの軸方向のほぼ全体に亘って設けられている。　
図４に示すように、上述したコイル３０の製造方法は、第１巻線工程Ｓ１と、第２巻線工程Ｓ２と、圧縮工程Ｓ３と、接続工程Ｓ４と、を含む。図５に示すように、第１巻線工程Ｓ１は、平角線を巻き回して第１巻線体１３１を作る工程である。第２巻線工程Ｓ２は、平角線を巻き回して第２巻線体１３２を作る工程である。第１巻線工程Ｓ１と第２巻線工程Ｓ２とは、どちらが先に行われてもよいし、同時に行われてもよい。　
第１巻線体１３１は、上述した第１巻線体３１になる前の巻線体である。第１巻線体１３１は、第１軸方向延伸部１３１ｂを構成する複数の第１コイル線部１３１ａの断面形状が角丸の正方形状である。軸方向と直交する断面における第１軸方向延伸部１３１ｂの輪郭形状は、例えば、略矩形状である。第１巻線体１３１を構成する平角線の断面形状は、いずれの部分においても同じである。第１巻線体１３１は、径方向に並ぶ２列に整列巻きされた３層の巻線体である。　
第２巻線体１３２は、上述した第２巻線体３２になる前の巻線体である。第２巻線体１３２は、第２軸方向延伸部１３２ｂを構成する複数の第２コイル線部１３２ａの断面形状が角丸の正方形状である。軸方向と直交する断面における第２軸方向延伸部１３２ｂの輪郭形状は、例えば、略矩形状である。第２巻線体１３２を構成する平角線の断面形状は、いずれの部分においても同じである。第２巻線体１３２を構成する平角線の断面形状は、第１巻線体１３１を構成する平角線の断面形状と同じである。第２巻線体１３２は、径方向に並ぶ２列に整列巻きされた４層の巻線体である。　
図６に示すように、圧縮工程Ｓ３は、第１巻線体１３１および第２巻線体１３２を圧縮変形させる工程である。図４に示すように、本実施形態において圧縮工程Ｓ３は、第１圧縮工程Ｓ３ａと、第２圧縮工程Ｓ３ｂと、を含む。第１圧縮工程Ｓ３ａは、第１巻線体１３１を圧縮変形させる工程である。第２圧縮工程Ｓ３ｂは、第２巻線体１３２を圧縮変形させる工程である。本実施形態において第１圧縮工程Ｓ３ａおよび第２圧縮工程Ｓ３ｂは、接続工程Ｓ４よりも前に設けられている。第１圧縮工程Ｓ３ａと第２圧縮工程Ｓ３ｂとは、どちらが先に行われてもよいし、同時に行われてもよい。　
本実施形態の第１圧縮工程Ｓ３ａにおいては、軸方向と直交する断面における第１軸方向延伸部１３１ｂの輪郭形状が、径方向内側に向かうに従って周方向の寸法が小さくなる扇形形状に変形させられる。これにより、第１巻線体１３１を構成する平角線のうち第１軸方向延伸部１３１ｂを構成する部分の断面形状、すなわち第１コイル線部１３１ａの断面形状が、径方向内側に向かうに従って周方向の寸法が小さくなる台形状に変形させられる。第１圧縮工程Ｓ３ａによって、第１軸方向延伸部１３１ｂが第１軸方向延伸部３１ｂとなり、上述した第１巻線体３１が作られる。　
本実施形態の第２圧縮工程Ｓ３ｂにおいては、軸方向と直交する断面における第２軸方向延伸部１３２ｂの輪郭形状が、径方向内側に向かうに従って周方向の寸法が小さくなる扇形形状に変形させられる。これにより、第２巻線体１３２を構成する平角線のうち第２軸方向延伸部１３２ｂを構成する部分の断面形状、すなわち第２コイル線部１３２ａの断面形状が、径方向内側に向かうに従って周方向の寸法が小さくなる台形状に変形させられる。第２圧縮工程Ｓ３ｂによって、第２軸方向延伸部１３２ｂが第２軸方向延伸部３２ｂとなり、上述した第２巻線体３２が作られる。　
以上のように圧縮工程Ｓ３においては、軸方向と直交する断面における第１軸方向延伸部１３１ｂの輪郭形状が、径方向内側に向かうに従って周方向の寸法が小さくなる扇形形状に変形させられ、かつ、中心軸Ｊと直交する断面における第２軸方向延伸部１３２ｂの輪郭形状が、径方向内側に向かうに従って周方向の寸法が小さくなる扇形形状に変形させられる。　
第１圧縮工程Ｓ３ａおよび第２圧縮工程Ｓ３ｂにおいて、各巻線体を圧縮変形させる方法は、特に限定されない。本実施形態の第１圧縮工程Ｓ３ａおよび第２圧縮工程Ｓ３ｂにおいては、各巻線体の各軸方向延伸部を囲む金型によって各軸方向延伸部にプレス加工を施し、各巻線体を圧縮変形させる。　
接続工程Ｓ４は、第２巻線体３２を第１巻線体３１の径方向外側に配置して、第１巻線体３１と第２巻線体３２とを接続する工程である。本実施形態の接続工程Ｓ４においては、第１巻線体３１の一端部３１ｃと第２巻線体３２の一端部３２ｃとを接続する。上述したように、一端部３１ｃと一端部３２ｃとを接続する方法は、特に限定されない。以上の工程により、コイル３０が製造される。　
本実施形態によれば、コイル３０は、第１巻線体３１と、第１巻線体３１に接続された第２巻線体３２と、を備える。Ｎを１以上の任意の整数とし、ＭをＮよりも大きい任意の整数としたとき、第１巻線体３１は、径方向に並ぶ２列に整列巻きされたＮ層の巻線体であり、第２巻線体３２は、径方向に並ぶ２列に整列巻きされたＭ層の巻線体である。平角線を２列に整列巻きする場合、平角線を３列以上に整列巻きする場合に比べて、平角線同士を精度よく整列させて巻き回しやすい。そのため、それぞれ２列に整列巻きされた複数の巻線体を接続することで、平角線が４列以上に精度よく整列されたコイル３０を容易に製造することができる。これにより、コイル３０の形状が歪になることを抑制できる。　
また、Ｍは、Ｎよりも大きい任意の整数である。そのため、第１巻線体３１の径方向外側に位置する第２巻線体３２の層数は、第１巻線体３１の層数よりも大きい。ここで、モータ１がインナーロータ型のモータである場合、周方向に隣り合うティース２２同士の間隔は、径方向外側に向かうに従って大きくなる。そのため、第１巻線体３１の径方向外側に位置する第２巻線体３２の層数を第１巻線体３１の層数より大きくすることで、ティース２２同士の間に空間効率よく、より多くの巻線を配置することができる。これにより、コイル３０の総巻き数を好適に多くすることができる。　
また、例えば、単に平角線を整列巻きして多層巻きコイルを作る場合、コイルの総巻き数は、整列数に層数を乗じた数となる。そのため、例えば、整列数および層数の少なくとも一方に制限がある場合等では、採用できるコイルの総巻き数に制限が生じる虞があった。これに対して、本実施形態によれば、第１巻線体３１の層数と第２巻線体３２の層数とが互いに異なるため、各巻線体の層数をそれぞれ調整することで、コイル３０の総巻き数を調整しやすい。したがって、採用できるコイル３０の総巻き数の自由度を向上できる。本実施形態では、例えば、コイル３０の総巻き数を６以上の任意の偶数にすることができる。　
また、本実施形態によれば、軸方向と直交する断面における軸方向延伸部３０ｂの輪郭形状は、径方向内側に向かうに従って周方向の寸法が小さくなる扇形形状である。そのため、周方向に隣り合うティース２２同士の間に好適にコイル３０を詰めて配置できる。これにより、コイル３０の占積率をより向上させやすい。　
また、例えば、従来の多層巻きコイルにおいて、軸方向延伸部の輪郭形状を上述したような扇形形状にする場合、径方向内側に位置するコイル線部の断面形状ほど、周方向の寸法が小さくなり、かつ、径方向の寸法が大きくなる。一方、径方向外側に位置するコイル線部の断面形状ほど、周方向の寸法が大きくなり、かつ、径方向の寸法が小さくなる。これにより、少なくとも一部のコイル線部の断面形状が扁平な形状となりやすい。この場合、コイルの渦電流損が大きくなりやすい。また、断面形状が略正方形状の平角線を変形させて平角線の断面形状を扁平な形状にする場合、平角線の変形量が大きくなりやすい。そのため、平角線を変形させた際に、表面に設けられたエナメルの被膜が破れる虞がある。また、軸方向延伸部を構成する各コイル線部の変形が不均一になりやすい。　
これに対して、本実施形態によれば、第１巻線体３１の径方向外側に位置する第２巻線体３２の層数は、第１巻線体３１の層数よりも大きい。そのため、軸方向延伸部３０ｂの径方向外側部分を構成する第２巻線体３２の層数を比較的大きくできる一方で、軸方向延伸部３０ｂの径方向内側部分を構成する第１巻線体３１の層数を比較的小さくできる。これにより、軸方向延伸部３０ｂの輪郭形状を扇形形状に変形させても、軸方向延伸部３０ｂを構成する各コイル線部の変形量を小さくできる。したがって、各コイル線部の断面形状が扁平になることを抑制できる。そのため、コイル３０の渦電流損が大きくなることを抑制できる。また、平角線の表面に設けられたエナメルの被膜が破れることを抑制できる。また、軸方向延伸部３０ｂを構成する各コイル線部の変形が不均一になることを抑制できる。　
また、例えば、単に平角線を整列巻きして多層巻きコイルを作る場合、層数等によっては、上述したように平角線の変形量が大きくなる等により、軸方向延伸部の輪郭形状を扇形形状に圧縮変形させにくい場合があった。そのため、軸方向延伸部の輪郭形状を扇形形状にする場合には、層数等に制限が生じやすく、採用できるコイルの総巻き数に制限が生じる虞があった。これに対して、本実施形態によれば、上述したように各コイル線部の変形量を抑制しつつ、軸方向延伸部の輪郭形状を扇形形状にできる。そのため、採用できるコイル３０の総巻き数に制限が生じることを抑制でき、６以上の偶数の範囲内において所望するコイル３０の総巻き数を採用しやすい。　
また、本実施形態によれば、第１圧縮工程Ｓ３ａおよび第２圧縮工程Ｓ３ｂは、接続工程Ｓ４よりも前に設けられている。そのため、第１巻線体１３１と第２巻線体１３２とをそれぞれ変形させて、第１巻線体３１と第２巻線体３２とを作った後に、第１巻線体３１と第２巻線体３２とを接続することができる。これにより、第１巻線体１３１と第２巻線体１３２とを接合した後にまとめて圧縮変形する場合に比べて、各巻線体を圧縮変形させやすくできる。　
＜第２実施形態＞



 　図７に示すように、本実施形態のコイル２３０は、第３巻線体２３３をさらに備える。第３巻線体２３３は、平角線が巻き回されて構成されている。第３巻線体２３３は、第２巻線体３２の径方向外側に位置する。第３巻線体２３３は、第２巻線体３２に接続されている。第２巻線体３２と第３巻線体２３３との接続方法は、第１巻線体３１と第２巻線体３２との接続方法と同様の方法を採用できる。　
以下の説明においては、ＬをＭよりも大きい任意の整数とする。このとき、第３巻線体２３３は、径方向に並ぶ２列に整列巻きされたＬ層の巻線体である。本実施形態において第３巻線体２３３は、径方向に並ぶ２列に整列巻きされた巻線が５層重ねられて構成されている。すなわち、本実施形態において、Ｌは、５であり、第３巻線体２３３は、径方向に並ぶ２列に整列巻きされた５層の巻線体である。これにより、第３巻線体２３３の総巻き数は、１０となっている。　
第３巻線体２３３は、第３巻線体２３３が装着されたティース２２の周方向両側において軸方向に延びる一対の第３軸方向延伸部２３３ｂを有する。一対の第３軸方向延伸部２３３ｂは、一対の第２軸方向延伸部３２ｂの径方向外側に隣接して配置されている。軸方向と直交する断面における第３軸方向延伸部２３３ｂの輪郭形状は、例えば、径方向内側に向かうに従って周方向の寸法が小さくなる扇形形状である。より詳細には、軸方向と直交する断面における第３軸方向延伸部２３３ｂの輪郭形状は、上述した軸方向延伸部３０ｂと同様に、２つの弧と２つの線分とによって囲まれた形状である。　
本実施形態において第３巻線体２３３を構成する平角線のうち第３軸方向延伸部２３３ｂを構成する部分の断面形状は、径方向内側に向かうに従って周方向の寸法が小さくなる台形状である。より詳細には、第３巻線体２３３を構成する平角線のうち第３軸方向延伸部２３３ｂを構成する部分の断面形状は、径方向内側に向かうに従って周方向の寸法が小さくなる角丸の台形状である。以下の説明において、第３巻線体２３３を構成する平角線のうち第３軸方向延伸部２３３ｂを構成する部分を、第３コイル線部２３３ａと呼ぶ。　
一対の第３軸方向延伸部２３３ｂのそれぞれは、複数の第３コイル線部２３３ａが束ねられて構成されている。本実施形態において各第３軸方向延伸部２３３ｂは、１０個の第３コイル線部２３３ａが束ねられて構成されている。より詳細には、本実施形態において各第３軸方向延伸部２３３ｂは、５つの第３コイル線部２３３ａが周方向に並んだ列が、径方向に２列並んで構成されている。径方向に並ぶ２列のうち径方向外側の列を構成する第３コイル線部２３３ａの断面における周方向の寸法は、径方向内側の列を構成する第３コイル線部２３３ａの断面における周方向の寸法よりも大きい。第３コイル線部２３３ａの断面における周方向の寸法は、第２コイル線部３２ａの断面における周方向の寸法よりも小さい。　
径方向外側の列を構成する第３コイル線部２３３ａの断面における径方向の寸法は、径方向内側の列を構成する第３コイル線部２３３ａの断面における径方向の寸法よりも小さい。第３コイル線部２３３ａの断面における径方向の寸法は、第２コイル線部３２ａの断面における径方向の寸法よりも大きい。各第３コイル線部２３３ａの断面積は、互いに同じである。　
図示は省略するが、第３巻線体２３３を構成する平角線のうち第３軸方向延伸部２３３ｂ以外の部分を構成する部分の断面形状は、例えば、角丸の正方形状である。コイル２３０のその他の構成は、第１実施形態のコイル３０のその他の構成と同様である。　
本実施形態によれば、コイル２３０が３つの巻線体によって構成されているため、各巻線を精度よく整列させてコイル２３０の形状が歪になることを抑制しつつ、コイル２３０の総巻き数を多くすることができる。　
本発明は上述の実施形態に限られず、本発明の技術的思想の範囲内において、他の構成を採用することもできる。Ｎは、１以上の整数であれば、特に限定されない。Ｍは、Ｎよりも大きい整数であれば、特に限定されない。Ｌは、Ｍよりも大きい整数であれば、特に限定されない。例えば、Ｎが１で、Ｍが２で、Ｌが３であってもよい。すなわち、第１巻線体は、１層の巻線体であってもよいし、第２巻線体は、２層の巻線体であってもよいし、第３巻線体は、３層の巻線体であってもよい。また、Ｍは、Ｎよりも２以上大きくてもよいし、Ｌは、Ｍよりも２以上大きくてもよい。Ｎ、Ｍ、およびＬは、例えば、１０以下であることが好ましい。これは、平角線を巻き回して各巻線体を作りやすく、かつ、各巻線体を圧縮変形させやすいためである。また、Ｍは、例えば、Ｎの３倍以下であることが好ましい。このようにすることで、第２巻線体を圧縮変形する際に、第２軸方向延伸部を構成するコイル線部の断面形状がより扁平になることを抑制できる。軸方向と直交する断面における軸方向延伸部の輪郭形状は、扇形形状でなくてもよい。軸方向延伸部を構成するコイル線部の断面形状は、台形状でなくてもよい。　
第１巻線体を圧縮変形させる工程と第２巻線体を圧縮変形させる工程とは、第１巻線体と第２巻線体とを接続する工程の後に設けられてもよい。第１巻線体および第２巻線体を圧縮変形させる工程は、設けられなくてもよい。　
本発明のコイルが適用されるモータは、特に限定されない。本発明のコイルが適用されるモータは、アウターロータ型のモータであってもよい。この場合、径方向外側が径方向一方側に相当し、径方向内側が径方向他方側に相当する。以上、本明細書において説明した構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。

Claims (7)




  1.  　モータの中心軸を囲む環状のコアバックから径方向一方側に延びるティースに装着されるコイルであって、



     　平角線が巻き回されて構成された第１巻線体と、



     　平角線が巻き回されて構成され、前記第１巻線体の径方向他方側に位置し、かつ、前記第１巻線体に接続された第２巻線体と、



     　を備え、



     　Ｎを１以上の任意の整数とし、ＭをＮよりも大きい任意の整数としたとき、



     　　前記第１巻線体は、径方向に並ぶ２列に整列巻きされたＮ層の巻線体であり、



     　　前記第２巻線体は、径方向に並ぶ２列に整列巻きされたＭ層の巻線体である、コイル。





  2.  　前記ティースの周方向両側において前記中心軸の軸方向に延びる一対の軸方向延伸部をさらに備え、



     　前記中心軸の軸方向と直交する断面における前記軸方向延伸部の輪郭形状は、径方向一方側に向かうに従って周方向の寸法が小さくなる扇形形状である、請求項１に記載のコイル。





  3.  　平角線が巻き回されて構成され、前記第２巻線体の径方向他方側に位置し、かつ、前記第２巻線体に接続された第３巻線体をさらに備え、



     　ＬをＭよりも大きい任意の整数としたとき、前記第３巻線体は、径方向に並ぶ２列に整列巻きされたＬ層の巻線体である、請求項１または２に記載のコイル。





  4.  　中心軸を中心として回転可能なロータと、



     　前記ロータと隙間を介して径方向に対向するステータと、



     　を備え、



     　前記ステータは、



     　　前記中心軸を囲む環状のコアバックと、



     　　前記コアバックから径方向一方側に延びるティースと、



     　　前記ティースに装着された請求項１から３のいずれか一項に記載のコイルと、



     　を有する、モータ。





  5.  　モータの中心軸を囲む環状のコアバックから径方向一方側に延びるティースに装着されるコイルの製造方法であって、



     　平角線を巻き回して第１巻線体を作る工程と、



     　平角線を巻き回して第２巻線体を作る工程と、



     　前記第２巻線体を前記第１巻線体の径方向他方側に配置して、前記第１巻線体と前記第２巻線体とを接続する工程と、



     　を含み、



     　Ｎを１以上の任意の整数とし、ＭをＮよりも大きい任意の整数としたとき、



     　　前記第１巻線体は、径方向に並ぶ２列に整列巻きされたＮ層の巻線体であり、



     　　前記第２巻線体は、径方向に並ぶ２列に整列巻きされたＭ層の巻線体である、コイルの製造方法。





  6.  　前記第１巻線体および前記第２巻線体を圧縮変形させる工程をさらに含み、



     　前記コイルは、前記ティースの周方向両側において前記中心軸の軸方向に延びる一対の軸方向延伸部を備え、



     　前記中心軸の軸方向と直交する断面における前記軸方向延伸部の輪郭形状は、径方向一方側に向かうに従って周方向の寸法が小さくなる扇形形状であり、



     　前記軸方向延伸部は、



     　　前記第１巻線体に設けられた第１軸方向延伸部と、



     　　前記第２巻線体に設けられた第２軸方向延伸部と、



     　を有し、



     　前記第１巻線体および前記第２巻線体を圧縮変形させる工程においては、前記中心軸の軸方向と直交する断面における前記第１軸方向延伸部の輪郭形状が、径方向一方側に向かうに従って周方向の寸法が小さくなる扇形形状に変形させられ、かつ、前記中心軸と直交する断面における前記第２軸方向延伸部の輪郭形状が、径方向一方側に向かうに従って周方向の寸法が小さくなる扇形形状に変形させられる、請求項５に記載のコイルの製造方法。





  7.  　前記第１巻線体および前記第２巻線体を圧縮変形させる工程は、



     　　前記第１巻線体を圧縮変形させる工程と、



     　　前記第２巻線体を圧縮変形させる工程と、



     　を含み、



     　前記第１巻線体を圧縮変形させる工程および前記第２巻線体を圧縮変形させる工程は、



     前記第１巻線体と前記第２巻線体とを接続する工程よりも前に設けられている、請求項６に記載のコイルの製造方法。
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