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1. (WO2018189979) COIL AND MOTOR USING SAME
Document

明 細 書

発明の名称 コイル及びそれを用いたモータ

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005  

先行技術文献

特許文献

0006  

発明の概要

0007   0008   0009   0010  

図面の簡単な説明

0011  

発明を実施するための形態

0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069  

産業上の利用可能性

0070  

符号の説明

0071  

請求の範囲

1   2   3   4   5  

図面

1A   1B   1C   2   3   4   5   6   7   8   9  

明 細 書

発明の名称 : コイル及びそれを用いたモータ

技術分野

[0001]
 本開示は、断面が四角形状の導線を巻回してなるコイル及びそれを用いたモータに関する。

背景技術

[0002]
 近年、産業、車載用途でモータの需要が高まっている。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。
[0003]
 モータの効率向上の手法の一つとして、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。
[0004]
 コイルの占積率を向上させる手法として、断面が矩形状の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)。
[0005]
 コイルをスロット内に配置するにあたっては、ステータに設けられたティースに対してコイルを螺旋状に巻回する。しかし、通常、外部からの電流供給を受けるため、及び、外部に電流を供給するために、コイルの両端部は、コイルの外周側に延在する電流引出し部を構成している。この引出し部により、ティースとコイルとの間に、コイルが巻回されない領域、いわゆるデッドスペースが生じてしまう。一方、モータ効率を低下させる要因の1つに熱があり、ジュール熱の発生により、コイルに熱が溜まりやすい。よって、コイルからの放熱を促進するために、スロット内でのコイルの表面積を増やす必要がある。しかし、上記のようにコイルが巻回されない領域があることで、コイルの放熱効率向上を妨げる要因となっていた。

先行技術文献

特許文献

[0006]
特許文献1 : 独国特許出願公開第102012212637号明細書

発明の概要

[0007]
 本開示は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、放熱効率がより向上したコイル、及びそれを用いたモータを実現することである。
[0008]
 上記の目的を達成するために、本開示のコイルは、断面が四角形状の導線が螺旋状に巻回されて上下方向に積層された第1ターン~第nターン(nは3以上の整数)からなるターン列を有するコイルであって、第1ターン~第nターンのうちの少なくとも一部の導線に他の部分と形状が異なる変形部が設けられている。また、第1ターン及び第nターンがターン列の両端部に位置する。また、変形部により、第1ターン及び第nターンにおいて、ターン列の中央と反対側に位置する外面が、ターン列と交差する平面に沿って面一状に延びている。
[0009]
 この構成によれば、第1ターン~第nターンのうちの少なくとも一部の導線に他の部分と形状が異なる変形部が設けられて、ターン列の両端部に位置する第1及び第nターンにおいて、ターン列の中央と反対側に位置する外面が、ターン列と交差する平面に沿って面一状に延びている。これにより、コイルを螺旋状に巻回する場合に生じる、導線が巻回されないデッドスペースを低減することができる。したがって、コイルの放熱効率を高めることができる。
[0010]
 本開示によれば、コイルの放熱効率をより高めることができる。よって、高効率なモータを実現することができる。

図面の簡単な説明

[0011]
[図1A] 実施形態に係るモータを示す上面図である。
[図1B] 実施形態に係るモータを示す側面図である。
[図1C] 図1Bにおける1C-1C線での断面図である。
[図2] 実施形態に係るコイルを示す斜視図である。
[図3] 実施形態に係るコイルを示す側面図である。
[図4] 比較のためのコイルを示す斜視図である。
[図5] 比較のためのコイルを示す側面図である。
[図6] 変形例1に係るコイルを示す斜視図である。
[図7] 変形例2に係るコイルを示す斜視図である。
[図8] 変形例2に係るコイルを示す側面図である。
[図9] 変形例3に係るコイルを示す斜視図である。

発明を実施するための形態

[0012]
 以下、本開示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、本開示、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。
[0013]
 (実施形態)
 [モータ構造]
 図1Aは、実施形態に係るモータ1を示す上面図である。図1Bは、実施形態に係るモータ1を示す側面図である。図1Cは、図1Bにおける1C-1C線での断面図である。ただし、いずれの図においても、カバーケース等は図示していない。モータ1は、カバーケース(図示せず)の内部に、シャフト2と、ロータ3と、ステータ4と、コイルU11~U41、V12~V42、W11~W41と、バスバー51~54と、を備えている。
[0014]
 ここで、シャフト2の長手方向(図1Aの紙面に対して垂直な方向)をZ軸方向と呼び、これに直交する方向(図1Aの紙面に対して平行な方向)をX軸方向、Y軸方向と呼ぶ。X軸方向とY軸方向は直交する。
[0015]
 「一体化」とは、複数の部品が、ボルト締め、または、かしめ等の機械的に接続されているだけでなく、共有結合、イオン結合、金属結合などの材料結合によって、部品が電気的に接続された1つの物体、または部品全体が溶融などによって材料結合され、電気的に接続された1つの物体の状態をいう。
[0016]
 シャフト2は、Z軸方向に延びる中空部2aを内部に有している。シャフト2の側面には複数の貫通孔2bが設けられている。中空部2aはモータ1の内部を冷却するための冷媒Cの通路である。冷媒Cは中空部2a内をZ軸方向に沿って流れており、モータ1の内部で循環して流れている。また、中空部2a内を流れる冷媒Cの一部は、複数の貫通孔2bから流れ出て、モータ1の中心側から外側、つまりロータ3からステータ4のある方向に向けても流れ、ロータ3及びステータ4を冷却する。
[0017]
 ロータ3は、シャフト2の外周に接して設けられている。ロータ3は、ステータ4に対向して、N極、S極がシャフト2の外周方向に沿って交互に配置された磁石31を含んでいる。本実施形態で、ロータ3に用いられる磁石31として、ネオジム磁石を使用しているが、磁石31の材料、形状、及び材質については、モータの出力等に応じて、適宜変更しうる。
[0018]
 ステータ4は、実質的に円環状のステータコア41と、ステータコア41の内周に沿って等間隔に設けられた複数のティース42と、ティース42間にそれぞれ設けられたスロット43とを有している。ステータ4は、Z軸方向から見て、ロータ3の外側に、ロータ3と一定の間隔を持って、離間して配置されている。
[0019]
 ステータコア41は、例えば、ケイ素等を含有した電磁鋼板を積層した後に、打ち抜き加工して形成される。
[0020]
 本実施形態において、ロータ3の磁極数は、ステータ4に対向するN極が5個、S極が5個の計10極である。スロット43の数は12個である。しかし、ロータ3の磁極数とスロット43の数は、特にこれに限定されるものではなく、その他の磁極数とスロット数との組合せについても適用される。
[0021]
 ステータ4は、12個のコイルU11~U41、V12~V42、W11~W41を有している。コイルU11~U41、V12~V42、W11~W41の各々は、対応するティース42に対して装着されて、Z軸方向から見て、対応するスロット43内に配置されている。つまり、コイルU11~U41、V12~V42、W11~W41はティース42に対して集中巻になっている。さらに、コイルU11~U41がバスバー51と、コイルV12~V42はバスバー52と、コイルW11~W41はバスバー53と、それぞれ一体化されて配置されている。
[0022]
 ここで、コイルを表わす符号UPQ、VPQ、WPQのうち、最初の文字はモータ1の各相(本実施形態の場合では、U相、V相、W相)を表わす。2番目の文字は同相内のコイルの配列順を表わす。3番目の文字はコイルの巻回方向を表わし、本実施形態では、1は時計回り方向、2は反時計回り方向である。従って、コイルU11は、U相の配列順が1番目のコイルで、巻回方向が時計回り方向であることを表わす。コイルV42は、V相の配列順が4番目のコイルで、巻回方向が反時計回り方向であることを表わす。なお、「時計回り」とは、モータ1の中心から見て右回りをいい、「反時計回り」とはモータ1の中心から見て左回りをいう。
[0023]
 厳密には、コイルU11,U41はU相のコイルであり、コイルU22,U32はUバー相(U相のコイルと発生する磁界の向きが逆)のコイルである。しかし、以降の説明では、特に断らない限り、U相のコイルと総称する。コイルV12~V42及びコイルW11~W41についても同様に、V相のコイル、W相のコイルとそれぞれ総称する。
[0024]
 [コイル構造]
 図2は、実施形態に係るコイル5を示す斜視図である。図3は、実施形態に係るコイル5を示す側面図である。図4は、比較のためのコイル50を示す斜視図である。図5は、比較のためのコイル50を示す側面図である。なお、図3及び図5は、コイル5及びコイル50の第1及び第5ターンにそれぞれ設けられた引出し部5c,5d及び引出し部50c,50dの先端方向から見た側面を示している。また、図2及び図3に示すコイル5は、図1Cに示すモータ1のティース42に装着されたコイルU11~U41、V12~V42、W11~W41に適用される。
[0025]
 コイル5は、巻回された導線5aと、導線5aの表面に設けられた絶縁皮膜5bと、コイル5の第1ターン及び第5ターンにそれぞれ設けられた引出し部5c,5dとを有している。コイル5の第2ターン~第5ターンは、平面視で矩形状に巻回され、4つのコイル辺からなる。
[0026]
 導線5aは、断面が四角形状の導電部材からなる線材である。導線5aは、螺旋状に単層で5ターン巻回されて上下方向に積層されたターン列をなしている。導線5aは、例えば、銅、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、真鍮、鉄、またはSUS(Steel Use Stainless)等によって形成されている。
[0027]
 なお、以降の説明において、引出し部5cの先端から引出し部5dが設けられた位置の下方まで巻回された部分を第1ターンとする。以降の1周ずつ巻回された部分を順に第2ターン~第5ターンとする。各ターンの始点の取り方は任意に定めることができる。コイル5の第1ターンが設けられた側を「下」、第5ターンが設けられた側を「上」と呼ぶ。
[0028]
 絶縁皮膜5bは、コイル5と外部の部材(図示せず)を絶縁するように、導線5aの表面全体に設けられている。例えば、図1A~図1Cに示すモータ1において、絶縁皮膜5b及び図示しない絶縁部材、例えば絶縁紙等によって、コイル5とステータコア41との間、及び、コイル5とティース42との間が絶縁されている。コイル5における隣接するターン間は絶縁皮膜5bによって絶縁されている。絶縁皮膜5bは、例えば、エナメルまたは耐熱樹脂等によって形成されている。絶縁皮膜5bの厚みは、数十μm程度、例えば、20μmから50μmの間の厚みである。
[0029]
 引出し部5c,5dは、いずれも導線5aの一部である。引出し部5c,5dは、外部から電流の供給を受けるため、あるいは外部に電流を供給するために、コイル5の側面、言いかえると、導線5aのターン列と交差する平面から外側に延在している。外部の部材、例えば、図1A~図1Cに示すバスバー51~54のいずれかと接続するために、引出し部5c,5dにおいて、絶縁皮膜5bが除去されている。絶縁皮膜5bは、引出し部5c,5dの全領域で除去されている必要はなく、例えば、バスバー51~54との接続に必要な部分のみ絶縁皮膜5bが除去されていればよい。
[0030]
 ここで、比較のためのコイル50の形状と、本実施形態に係るコイル5の形状との違いについて図面を用いて説明する。
[0031]
 まず、図4,5に示すように、比較のためのコイル50では、第5ターンの上面に、導線50aの厚みと絶縁皮膜50bの2倍の厚みとの和に相当する段差が形成されている。同様に、第1ターンの下面に、導線50aの厚みと絶縁皮膜50bの2倍の厚みとの和に相当する段差が形成されている。コイル50は、第1ターンに引出し部50cを、第5ターンに引出し部50dをそれぞれ有している。このため、コイル50において、第1ターン及び第5ターンにそれぞれ引出し部50c,50dの厚みに相当する段差が生じる。その結果、図5に示すように、導線5aが配置されないデッドスペースSが生じる。デッドスペースSがあると、空気層が生じ、コイル5の放熱効率を低下させる要因となる。また、例えば、コイル50を図1Cに示すティース42に巻回した場合、ステータ4内でのコイル50の占積率は低下してしまう。
[0032]
 一方、図2及び図3に示すように本実施形態のコイル5では、コイル5の側面から見たとき、図5に示すようなデッドスペースSが生じないように、第2ターンの一部のコイル辺に第2ターンの他のコイル辺の形状と異なる変形部が設けられている。具体的には、第2ターンのうち、引出し部5cと交差するコイル辺の断面積が他のコイル辺の断面積よりも大きい。また、引出し部5cと交差するコイル辺に第1の切欠部5e(変形部)が設けられている。第1の切欠部5eは、第1ターンの一部が収容されるように設けられている。第1の切欠部5eにより、ターン列の下端部に位置する第1ターンにおいて、コイル5における導線5aのターン列の中央と反対側に位置する一方の外面、つまり第1ターンの下面が、ターン列と交差する一の平面に沿って面一状に延びている。ここで、ターン列と交差する一の平面は、第1ターンの下面と第2ターンのうち第1の切欠部5eが設けられたコイル辺の下面とで構成される面、つまりコイル5の下面である。つまり、コイル5の下面は段差のない面として構成されている。
[0033]
 同様に、コイル5の側面から見たとき、図5に示すようなデッドスペースSが生じないように、第5ターンの一部のコイル辺に第5ターンの他のコイル辺の形状と異なる変形部が設けられている。具体的には、第5ターンのうち、引出し部5dと交差するコイル辺の断面積が他のコイル辺の断面積よりも大きい。また、引出し部5dと交差するコイル辺に第2の切欠部5f(変形部)が設けられている。第2の切欠部5fは、第5ターンの一部が収容されるように設けられている。第2の切欠部5fにより、ターン列の上端部に位置する第5ターンにおいて、コイル5における導線5aのターン列の中央と反対側に位置する一方の外面、つまり第5ターンの上面が、ターン列と交差する別の平面に沿って面一状に延びている。ここで、ターン列と交差する別の平面は、第5ターンの上面であり、コイル5の上面である。つまり、コイル5の上面は段差のない面として構成されている。
[0034]
 ここで、「段差のない面」あるいは「ターン列に交差する平面に沿って面一状に延びている」とは、完全に段差のない状態の面またはターン列に交差する平面との段差が完全に無い状態をいうのではない。例えば、第1の切欠部5eの底面と、第1の切欠部5eに収容される第1ターンの一部の上面との間に組立公差または加工公差の範囲で隙間がある場合、この隙間に起因した段差が、コイル5の下面にあってもよい。また、第1ターンの厚みと第1の切欠部5eの段差とが加工公差の範囲で異なる場合は、この差に起因した段差が、コイル5の下面にあってもよい。同様に、第2の切欠部5fの底面と、第2の切欠部5fに収容される第5ターンの一部の下面との間に組立公差または加工公差の範囲で隙間がある場合、この隙間に起因した段差が、コイル5の上面にあってもよい。また、第5ターンの厚みと第2の切欠部5fの段差とが加工公差の範囲で異なる場合は、この差に起因した段差が、コイル5の上面にあってもよい。
[0035]
 コイル5を図2,3に示すような形状にすることで、図4,5に示すような段差を無くして、コイル5における導線5aが巻回されないデッドスペースSを低減することができる。これにより、コイル5の放熱効率を向上させることができる。また、図1A~図1Cに示すモータ1において、スロット43内でのコイル5の占積率を向上させることができる。これにより、モータ1の効率を向上させることができる。特に、導線5aの幅Wと厚みTとの比(T/W)が1に近くなる程、また、コイル5のターン数が小さい程、本実施形態に係るコイル5を使用することは、放熱効率及び占積率の点で有利である。
[0036]
 本実施形態では、コイル5のターン数を5とした。しかし、コイル5のターン数は、特にこれに限定されず、他の値であってもよい。
[0037]
 以上のように、本実施形態のコイル5は、断面が四角形状の導線が螺旋状に巻回されて上下方向に積層された第1ターン~第nターン(nは3以上の整数)からなるターン列を有するコイル5であって、第1ターン~第nターンのうちの少なくとも一部の導線5aに他の部分と形状が異なる変形部5eまたは5fが設けられている。また、第1ターン及び第nターンがターン列の両端部に位置している。また、変形部5eまたは5fにより、ターン列の両端部に位置する第1ターン及び第nターンにおいて、ターン列の中央と反対側に位置する外面が、ターン列と交差する平面に沿って面一状に延びている。
[0038]
 これにより、コイル5を螺旋状に巻回する場合に生じる、導線が巻回されないデッドスペースSを低減することができる。したがって、コイルの放熱効率を高めることができる。
[0039]
 また、変形部は、導線5aの第1ターン及び第nターンの部分、または導線5aの第2ターン及び第nターンの部分に設けられていれてもよい。
[0040]
 この構成によれば、第1ターン~第nターンのうちの少なくとも一部の導線に、他の部分と形状が異なる変形部が設けられている。変形部により、ターン列の両端部に位置する第1及び第nターン、または第2ターン及び第nターンにおいて、ターン列の中央と反対側に位置する外面がターン列と交差する平面に沿って面一状に延びるようにすることができる。
[0041]
 また、変形部は、第2ターンの導線5aに第1ターンの一部が収容されるように設けられた第1の切欠部5eと、第nターンの導線5aに第nターンの一部が収容されるように設けられた第2の切欠部5fと、を有していてもよい。
[0042]
 この構成によれば、コイル5の一部のターンを変形させる。これにより、導線5aが巻回されないデッドスペースSを低減し、コイル5の放熱効率を高めることができる。
[0043]
 また、本実施形態のモータ1は、ステータコア41と、ステータコア41から突出したティース42と、ティース42に巻回されたコイル5と、を有するステータ4を備えている。
[0044]
 この構成によれば、コイル5の放熱効率がより高まるとともに、ステータ4内でのコイル5の占積率が向上する。これにより、モータ1の効率を高めることができる。
[0045]
 (変形例1)
 図6は、変形例1に係るコイル5を示す斜視図である。なお、説明の便宜上、図6において、引出し部5c,5dの図示を省略している。
[0046]
 本変形例に係るコイル5と図2,3に示すコイル5とでは、導線5aの断面の形状が異なっている。図2,3に示すコイル5では、各ターンの導線5aの断面は矩形を斜めにした状態となる。これにより、コイル5の側面に段差が形成されないようにしている。一方、図6に示すコイル5では、各ターンの導線5aの断面が実質的な矩形状である。このため、コイル5の側面において、隣接するターン間で段差が形成されている。
[0047]
 図6に示すように、本変形例においても、第1の切欠部5eにより、ターン列の下端部に位置する第1ターンにおいて、コイル5における導線5aのターン列の中央と反対側に位置する一方の外面、つまり第1ターンの下面が、ターン列と交差する一の平面に沿って面一状に延びている。ここで、ターン列と交差する一の平面は、第1ターンの下面と第2ターンのうち第1の切欠部5eが設けられたコイル辺の下面とで構成される面、つまりコイル5の下面である。つまり、コイル5の下面は段差のない面として構成されている。
[0048]
 同様に、第2の切欠部5fにより、ターン列の上端部に位置する第5ターンにおいて、コイル5における導線5aのターン列の中央と反対側に位置する一方の外面、つまり第5ターンの上面が、ターン列と交差する別の平面に沿って面一状に延びている。ここで、ターン列と交差する別の平面は、第5ターンの上面であり、コイル5の上面に相当する。つまり、コイル5の上面は段差のない面として構成されている。
[0049]
 本変形例においても、デッドスペースを低減し、コイル5の放熱効率を高めることができる。また、図1A~図1Cに示すモータ1において、スロット43内でのコイル5の占積率を向上させることができる。これにより、モータ1の効率を向上させることができる。
[0050]
 なお、本変形例においては、コイル5の側面に段差が形成されているため、上記の占積率は図2,3に示す構成のコイル5と比べて若干低下する。しかし、第2ターン及び第5ターンの一部を除き、導線5aとして一般的な、断面が矩形状の線材を用いることができるため、製造コストの面で有利である。
[0051]
 (変形例2)
 図7は、変形例2に係るコイル5を示す斜視図である。図8は、変形例2に係るコイル5を示す側面図である。図8において、コイル5の第1ターン及び第5ターンにそれぞれ設けられた引出し部5c,5dの先端方向から見た、コイル5の側面を示している。
[0052]
 本変形例に係るコイル5と図2,3に示すコイル5とでは、第2ターン~第5ターンにおいて、引出し部5c,5dと交差するコイル辺の形状が第2ターン~第5ターンの他のコイル辺の形状と異なっている。
[0053]
 図7,8に示すように、第2ターン~第5ターンにおいて、引出し部5c,5dと交差するコイル辺にそれぞれ変形部である折り曲げ部が設けられている。折り曲げ部は、第2ターン~第5ターンにおいて、引出し部5c,5dと交差するコイル辺の導線5aが段差状に折り曲げられて形成されている。具体的には、第2ターンに折り曲げ部502が、第3ターンに折り曲げ部503が、第4ターンに折り曲げ部504が、第5ターンに折り曲げ部505がそれぞれ設けられている。
[0054]
 第1ターンと第2ターンとの間では、第1ターンのうち引出し部5cを含むコイル辺と折り曲げ部502とが互いに当接した状態で係合している。第2ターンと第3ターンとの間では、折り曲げ部502と折り曲げ部503とが互いに当接した状態で係合している。第3ターンと第4ターンとの間では、折り曲げ部503と折り曲げ部504とが互いに当接した状態で係合している。第4ターンと第5ターンとの間では、折り曲げ部504と折り曲げ部505とが互いに当接した状態で係合している。第5ターンでは、第5ターンのうち引出し部5dを含むコイル辺と折り曲げ部505とが互いに当接した状態で係合している。
[0055]
 さらに、図7,8に示すように、本変形例においても、ターン列の下端部に位置する第1ターンにおいて、コイル5における導線5aのターン列の中央と反対側に位置する一方の外面、つまり第1ターンの下面が、ターン列と交差する一の平面に沿って面一状に延びている。ここで、ターン列と交差する一の平面は、第1ターンの下面と第2ターンのうち第1の折り曲げ部502が設けられたコイル辺の下面とで構成される面、つまりコイル5の下面である。つまり、コイル5の下面は段差のない面として構成されている。
[0056]
 同様に、ターン列の上端部に位置する第5ターンにおいて、コイル5における導線5aのターン列の中央と反対側に位置する一方の外面、つまり第5ターンの上面が、ターン列と交差する別の平面に沿って面一状に延びている。ここで、ターン列と交差する別の平面は、第5ターンの上面であり、コイル5の上面に相当する。つまり、コイル5の上面は段差のない面として構成されている。
[0057]
 本変形例においても、デッドスペースを低減し、コイル5の放熱効率を高めることができる。また、図1A~図1Cに示すモータ1において、スロット43内でのコイル5の占積率を向上させることができる。これにより、モータ1の効率を向上させることができる。また、コイル5において、第2ターン~第5ターンに折り曲げ部502~505を設けることで、螺旋状に巻回されたコイル5において、側面形状を実質的に矩形状にすることができる。このことにより、コイル5をティース42に巻回した場合、隙間無くコイルを配置できるため、占積率を向上することができる。
[0058]
 本変形例では、コイル5のターン数を5としたが、特にこれに限定されず、他の値であってもよい。
[0059]
 以上のように、本変形例の変形部は、第(i-1)ターン(iは整数であり、3≦i≦n-1)の一部の導線5aが段差状に折り曲げられた第1の折り曲げ部と、第iターンの一部の導線5aが段差状に折り曲げられた第2の折り曲げ部とを有し、第1の折り曲げ部及び第2の折り曲げ部は互いに当接した状態で係合していればよい。
[0060]
 (変形例3)
 図9は、変形例3に係るコイル5を示す斜視図である。なお、説明の便宜上、図9において、引出し部5c,5dの図示を省略している。
[0061]
 本変形例に係るコイル5と図2,3に示すコイル5とでは、コイル5の第1ターンの一部のコイル辺の形状が、第1ターンの他のコイル辺の形状と異なっている。同様に、第5ターンの一部のコイル辺の形状が、第5ターンの他のコイル辺の形状と異なっている。つまり、第1ターンの一部のコイル辺に、第1ターンの他のコイル辺の形状と異なる変形部が設けられている。第5ターンの一部のコイル辺に、第5ターンの他のコイル辺の形状と異なる変形部が設けられている。
[0062]
 図2,3に示すコイル5では、第1ターンの下面と第2ターンのうち第1の切欠部5eが設けられたコイル辺の下面とでコイル5の下面を構成し、第5ターンの上面がコイル5の上面を構成している。これに対し、本変形例に係るコイル5では、デッドスペースをなくすように、第1ターンにおける巻き始め部を含むコイル辺は、他のコイル辺に対して断面積が変化しており、第1ターンの下面がコイル5の下面を構成している。同様に、デッドスペースをなくすように、第5ターンにおける巻き終わり部を含むコイル辺は、他のコイル辺に対して断面積が変化しており、第5ターンの上面がコイル5の上面を構成している。
[0063]
 図9に示すように、本変形例においても、ターン列の下端部に位置する第1ターンにおいて、コイル5における導線5aのターン列の中央と反対側に位置する一方の外面、つまり第1ターンの下面が、ターン列と交差する一方の平面に沿って面一状に延びている。ここで、ターン列と交差する一方の平面は、第1ターンの下面であり、コイル5の下面に相当する。つまり、コイル5の下面は段差のない面として構成されている。
[0064]
 同様に、ターン列の上端部に位置する第5ターンにおいて、コイル5における導線5aのターン列の中央と反対側に位置する他方の外面、つまり第5ターンの上面が、ターン列と交差する別の平面に沿って面一状に延びている。ここで、ターン列と交差する他方の平面は、第5ターンの上面であり、コイル5の上面に相当する。つまり、コイル5の上面は段差のない面として構成されている。また、図9に示すように、変形部は、第1ターン及び第5ターンの導線5aに設けられている。
[0065]
 本変形例においても、デッドスペースを低減し、コイル5の放熱効率を高めることができる。また、図1A~図1Cに示すモータ1において、スロット43内でのコイル5の占積率を向上させることができる。これにより、モータ1の効率を向上させることができる。
[0066]
 なお、変形例及び実施形態において、コイル5がモータ1のステータ4内に設けられた例を用いて説明した。しかし、ここに開示する技術は、特にこれに限定されることはない。ここに開示する技術は、他の用途、例えば、発電機内のコイル、または電力機器内のリアクトル等にも適用できる。
[0067]
 引出し部5c,5dがコイル5の同じ側面から外周側に引き出されている例を示した。しかし、引出し部5cと引出し部5dとがコイル5の異なる側面から外周側に引き出されていてもよい。例えば、コイル5の互いに対向する側面から、引出し部5c,5dがそれぞれ引き出されていてもよい。また、導線5aの断面形状は四角形であればよく、矩形状でも、台形状でも、あるいは平行四辺形でもよい。
[0068]
 変形例及び実施形態において、コイル5の上面及び下面の両方において生じるデッドスペースをなくすように、コイル5に変形部を設けた。しかし、コイル5の上面または下面のいずれかのデッドスペースをなくすように、コイル5に変形部を設けてもよい。この場合も、コイル5の放熱効率を高めることができる。
[0069]
 コイル5は鋳造により形成することができる。この方法によれば、断面積の大きい導線を容易に螺旋状の巻回コイルに成形することができる。ただし、鋳造に限られず、他の方法で形成してもよい。例えば、銅、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、鉄、SUS、または真鍮などの固体物から削りだしを行ってもよい。また、例えば、個々に成形された部品同士を溶接等により接合して形成してもよい。

産業上の利用可能性

[0070]
 本開示に係るコイルは、放熱効率をより高めることができ、モータまたは電力機器に適用する上で有用である。

符号の説明

[0071]
1  モータ
2  シャフト
2a  中空部
2b  貫通孔
3  ロータ
4  ステータ
5  コイル
5a  導線
5b  絶縁皮膜
5c,5d  引出し部
5e  第1の切欠部(変形部)
5f  第2の切欠部(変形部)
31  磁石
41  ステータコア
42  ティース
43  スロット
50  コイル
50a  導線
50b  絶縁皮膜
50c,50d  引出し部
51~54  バスバー
502,504  折り曲げ部(第1の折り曲げ部)
503,505  折り曲げ部(第2の折り曲げ部)
C  冷媒
S  デッドスペース
U11,U22,U32,U41,V12,V21,V31,V42,W11,W22,W32,W41  コイル

請求の範囲

[請求項1]
断面が四角形状の導線が螺旋状に巻回されて上下方向に積層された第1ターン~第nターン(nは3以上の整数)からなるターン列を有するコイルであって、前記第1ターン~前記第nターンのうちの少なくとも一部の前記導線に他の部分と形状が異なる変形部が設けられており、
前記第1ターン及び前記第nターンが前記ターン列の両端部に位置し、
前記変形部により、前記第1ターン及び前記第nターンにおいて、前記ターン列の中央と反対側に位置する外面が、前記ターン列と交差する平面に沿って面一状に延びているコイル。
[請求項2]
前記変形部は、前記導線の前記第1ターン及び前記第nターンの部分、または前記導線の第2ターン及び前記第nターンの前記部分に設けられている請求項1に記載のコイル。
[請求項3]
前記変形部は、前記第2ターンの前記導線に前記第1ターンの一部が収容されるように設けられた第1の切欠部と、
前記第nターンの前記導線に前記第nターンの一部が収容されるように設けられた第2の切欠部と、を有している請求項2に記載のコイル。
[請求項4]
前記変形部は、第(i-1)ターン(iは整数であり、3≦i≦n-1)の一部の前記導線が段差状に折り曲げられた第1の折り曲げ部と、第iターンの一部の前記導線が段差状に折り曲げられた第2の折り曲げ部とを有し、
前記第1の折り曲げ部及び前記第2の折り曲げ部は互いに当接した状態で係合している請求項2に記載のコイル。
[請求項5]
ステータコアと、
前記ステータコアから突出したティースと、
前記ティースに巻回された請求項1に記載のコイルと、を有するステータを備えているモータ。

図面

[ 図 1A]

[ 図 1B]

[ 図 1C]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]