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WO2020121806A1 - ステータ及びそれを用いたモータ - Google Patents

ステータ及びそれを用いたモータ Download PDF

Info

Publication number
WO2020121806A1
WO2020121806A1 PCT/JP2019/046253 JP2019046253W WO2020121806A1 WO 2020121806 A1 WO2020121806 A1 WO 2020121806A1 JP 2019046253 W JP2019046253 W JP 2019046253W WO 2020121806 A1 WO2020121806 A1 WO 2020121806A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stator
wire
layer
conductor
conductor wire
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/046253
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
博 米田
渡辺　彰彦
浩勝 国友
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority to CN201980074791.3A priority Critical patent/CN113039704B/zh
Priority to JP2020559090A priority patent/JP7394396B2/ja
Publication of WO2020121806A1 publication Critical patent/WO2020121806A1/ja

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/18—Windings for salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure

Definitions

  • the present invention relates to a stator, particularly a stator around which a conductor wire having a rectangular cross section is wound, and a motor using the stator.
  • a so-called multi-layered coil is often used in which a coil is formed by winding conductive wires so as to be sequentially stacked from the surface of the insulator.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a stator that suppresses winding disorder at the rewound portion of a conductive wire and that has a high space factor of a coil, and a motor using the same. is there.
  • a stator according to the present invention is provided with an annular yoke and a predetermined gap in the circumferential direction of the yoke, and from the inner circumference of the yoke in the radial direction of the yoke.
  • a stator including a plurality of teeth, a plurality of insulators mounted on each of the plurality of teeth, and a plurality of coils each having a rectangular cross section and wound around each of the plurality of insulators. Then, the insulator has a tubular wire winding portion around which the wire is wound, and a wire guide groove that is provided at one end of the wire winding portion and that guides the wire to the wire winding portion.
  • a plurality of second side surfaces and at least a corner portion of the conductive wire winding portion for winding the conductive wire around the first end surface so as to form a predetermined angle with respect to a direction orthogonal to the radial direction.
  • the plurality of protrusions are provided at a predetermined distance from each other in the radial direction, and the protrusions are provided on the first surface and the second collar portion facing the first collar portion. And a second surface facing each other, and at least one of the first surface and the second surface has a convex curved surface.
  • the conductor wire having a rectangular cross section can be stably wound in an aligned and multi-layered manner on the insulator.
  • the motor according to the present invention is characterized by at least including the stator and a rotor provided at a predetermined distance from the stator.
  • the conductor wire is wound around the insulator in a line and in multiple layers, so that the space factor of the coil can be increased and a highly efficient motor can be realized.
  • a conductor wire having a rectangular cross section can be stably wound in an aligned and multi-layered manner on an insulator. Further, according to the motor of the present invention, the space factor of the coil can be increased and a highly efficient motor can be realized.
  • FIG. 1 is a sectional view of a motor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the insulator.
  • FIG. 3 is a schematic view of a main part of the stator.
  • FIG. 4 is a schematic view of a main part of the stator viewed from the upper side in the axial direction.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG.
  • FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the relationship between the inclination angle of the conductor wire with respect to the radial direction and the distance between the conductor wires adjacent in the radial direction.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the relationship between the receding angle of the slot and the inclination angle of the conductor wire with respect to the radial direction.
  • FIG. 8 is a figure which shows the structure of the winding equipment of a conducting wire.
  • FIG. 9 is a process explanatory view showing a process in which the conductor wire is wound around the insulator.
  • FIG. 10A is a schematic diagram showing an arrangement of conductors on a conductor winding portion when a protrusion is not provided.
  • FIG. 10B is a schematic diagram showing an arrangement of conductors on a conductor winding portion when a protrusion is provided.
  • FIG. 11 is a schematic view of another insulator.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of the first insulator according to the modification.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of the second insulator according to the modification.
  • FIG. 14 is a schematic diagram of a third insulator according to the modification.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of the first insulator according to the modification.
  • FIG. 13 is a schematic diagram of the second insulator according to the modification.
  • FIG. 14 is a
  • FIG. 15 is a schematic diagram of a fourth insulator according to the modification.
  • FIG. 16 is a schematic diagram of an insulator according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a schematic view of a main part of the stator viewed from the lower side in the axial direction.
  • FIG. 18A is a schematic sectional view of an essential part of the stator according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 18B is a schematic sectional view of a main part of a stator for comparison.
  • FIG. 19A is a schematic sectional view of an essential part of the stator according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 19B is a schematic sectional view of a main part of a stator for comparison.
  • FIG. 20 is a schematic cross-sectional view of a main part of a stator filled with a heat dissipation material.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of the motor according to this embodiment.
  • the radial direction of the motor 1000 and the stator 100 is the “radial direction”
  • the outer peripheral direction is the “circumferential direction”
  • the direction in which the output shaft 210 of the motor 1000 extends May be referred to as "axial direction”.
  • the output shaft 210 substantially coincides with the central axis of the stator 100
  • the direction in which the central axis of the stator 100 extends may be referred to as the “axial direction”.
  • the center side of the stator 100 may be referred to as the inner side in the radial direction
  • the outer peripheral side may be referred to as the outer side in the radial direction.
  • the motor 1000 has a stator 100 and a rotor 200. Although the motor 1000 has components other than these, for example, components such as a motor case and a bearing that supports the output shaft 210, illustration and description thereof will be omitted for convenience of description.
  • the motor 1000 is a so-called inner rotor type motor, but is not particularly limited to this and may be an outer rotor type motor.
  • the stator 100 includes an annular yoke 20, a plurality of teeth 10 connected to the inner circumference of the yoke 20 and provided at equal intervals along the inner circumference, and a plurality of teeth mounted on each of the plurality of teeth 10. It has an insulator 50 (see FIG. 2), a plurality of slots 30 configured as a space between the teeth 10 adjacent in the circumferential direction, and a plurality of coils 40 housed in the plurality of slots 30.
  • the rotor 200 is arranged on the outer side in the radial direction with a certain distance from the rotor 200.
  • Tooth 10 when it means a singular number, it is referred to as Tooth 10, and when it means a plurality, it is referred to as Teeth 10. Further, in the case where either one or a plurality of numbers may be used, they are referred to as teeth 10.
  • the teeth 10 are formed, for example, by stacking electromagnetic steel plates containing silicon and the like and then punching them.
  • the yoke 20 is an annular member formed by connecting a plurality of split yokes 21 in the circumferential direction. Similar to the teeth 10, the split yoke 21 is formed by stacking electromagnetic steel plates and punching them.
  • the tooth 10 is provided in each of the split yokes 21.
  • the coil 40 is a component formed by winding a conductor wire 41 (see FIG. 3) having a rectangular cross section, and the coil 40 is mounted on the tooth 10 with the insulator 50 sandwiched therebetween and is housed in the slot 30. ..
  • the insulator 50 is a component made of an insulating material attached to the tooth 10 and the split yoke 21, and electrically separates the coil 40 from the tooth 10 and the yoke 20. The structure of the insulator 50 will be described in detail later.
  • the coil 40 may be referred to as coils U1 to U4, V1 to V4, and W1 to W4 depending on the phase of the current flowing through the coil 40.
  • the conductive wire 41 that constitutes the coil 40 is aligned and wound in multiple layers around the insulator 50 mounted on the tooth 10 (see FIG. 3 ).
  • the rotor 200 has an output shaft 210 arranged at the shaft center and magnets 220 facing the stator 100 and having N poles and S poles alternately arranged along the outer peripheral direction of the output shaft 210.
  • the material, shape, and material of the magnet 220 can be appropriately changed according to the output of the motor 1000 and the like.
  • the coils U1 to U4, V1 to V4, and W1 to W4 are connected in series, respectively, and three-phase currents of U, V, and W phases having a phase difference of 120° in electrical angle are respectively generated in the coils U1 to U4.
  • the rotating magnetic field is generated in the stator 100 by being supplied to and excited by V1 to V4 and W1 to W4. This rotating magnetic field interacts with the magnetic field generated by the magnet 220 provided in the rotor 200 to generate torque in the rotor 200, and the output shaft 210 is supported and rotated by a bearing (not shown).
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of the insulator according to the present embodiment.
  • the shape of the insulator 50 is shown in a simplified form. Further, in FIG. 2, an enlarged view of a portion surrounded by a broken line is also shown. Further, in FIG. 2, the shape of the conducting wire 41 after being wound one layer is shown by a dashed line.
  • the insulator 50 includes a conductive wire winding portion 52 around which the conductive wire 41 is wound, and a first flange portion provided at a radially outer end of the conductive wire winding portion 52 and having a conductive wire guide groove 51a. It has 51 and the 2nd collar part 53 provided in the radial inside end of the conducting wire winding part 52.
  • the conductor wire 41 is guided to the conductor wire winding portion 52 through the conductor wire guide groove 51a.
  • the shape of the wire guide groove 51a is not limited to the shape shown in FIG. 2, and may be, for example, a shape inclined with respect to the radial direction (see FIG. 4). In the latter case, the guide angle ⁇ of the conductive wire 41 (see FIG. 4) can be made smaller, and winding disorder of the conductive wire 41 can be suppressed more easily.
  • the insulator 50 is attached to the tooth 10 so that the first flange portion 51 covers a part of the split yoke 21.
  • the conductor winding portion 52 has a rectangular tubular shape in a cross-sectional view, and has a first end face 52a continuous with the bottom surface of the conductor guide groove 51a, a first end face 52a, and a second end face 52b axially opposed to each other. ing. Further, the conductive wire winding portion 52 includes a first side surface 52c provided so as to extend in the axial direction from one end side in the circumferential direction of the first end surface 52a to one end side in the circumferential direction of the second end surface 52b, and the first end surface 52a. The second side surface 52d (see FIG.
  • the conducting wire winding part 52 has four corner parts 52e1 to 52e4.
  • the four corner portions 52e1 to 52e4 are the first corner portion 52e1 located between the first end surface 52a and the first side surface 52c, and the second corner portion located between the first side surface 52c and the second end surface 52b. 52e2, a third corner portion 52e3 located between the second end surface 52b and the second side surface 52d, and a fourth corner portion 52e4 located between the second side surface 52d and the first end surface 52a.
  • a plurality of protrusions 60 are provided on each of the four corner portions 52e1 to 52e4.
  • the protrusion 60 is provided so as to extend from each of the corner portions 52e1 to 52e4 so as to cover the adjacent surface.
  • the projection 60 provided on the first corner portion 52e1 is provided so as to cover the first end surface 52a and the first side surface 52c, respectively
  • the projection 60 provided on the third corner portion 52e3 includes the second end surface 52b and the second end surface 52b.
  • the second side surfaces 52d are provided so as to overlap with each other.
  • the plurality of protrusions 60 provided on each of the corner portions 52e1 to 52e4 are provided at intervals Z in the radial direction.
  • the projection 60 has a first surface 60a that faces the first flange portion 51 and a second surface 60b that faces the second flange portion 53, whereas the first surface 60a is a flat plane.
  • the second surface 60b is a curved surface that is convex inward in the radial direction.
  • FIG. 3A and 3B are schematic views of a main part of the stator according to the present embodiment.
  • FIG. 3A is a perspective view seen from the upper side in the axial direction
  • FIG. 3B is a perspective view seen from the lower side in the axial direction.
  • FIG. 4 is a schematic view of a main part of the stator as seen from the upper side in the axial direction
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of FIG.
  • the conductor wire guide groove 51a has a shape inclined at a guide angle ⁇ with respect to a direction orthogonal to the radial direction when viewed in the axial direction.
  • the projection 60 is omitted.
  • the cross-sectional shape including the protrusion 60 is shown in FIG. 10B described later.
  • the arrows shown in FIG. 5 indicate the winding order in each layer of the conductive wire 41.
  • the first-layer conductive wire 411 is wound from the first flange portion 51 toward the second flange portion 53
  • the second-layer wiring 412 is wound from the second flange portion 53 toward the first flange portion 51. It is wound.
  • the conductive wire 41 when the conductive wire 41 is wound around the conductive wire winding portion 52 in n layers (n is an integer of 2 or more), the (i-1)th layer (i is an integer of 2 or more, and i
  • the portion where the conductor wire 41 of ⁇ n) is rewound from the conductor wire 41 of the i-th layer may be referred to as a cross portion 4i (cross portions 42, 43,..., 4i).
  • the conductive wire 41 is wound so that the cross portion 4i is located on the first end surface 52a.
  • the conductor wire 41 is aligned and wound around the conductor wire winding portion 52 of the insulator 50.
  • the first-layer conductor wire 411 guided from the conductor wire guide groove 51a to the first end surface 52a has a predetermined cross angle ⁇ with respect to the direction orthogonal to the radial direction. It is wound around the first end face 52a so as to form (see FIG. 4).
  • the second-layer conductive wire 412 rewound from the first-layer conductive wire 411 at the radially inner end of the conductive-wire winding portion 52 is wound around the first end surface 52a at an angle different from the cross angle ⁇ .
  • the conductor wire 413 of the third layer which is rewound from the conductor wire 412 of the second layer at the radially outer end of the conductor wire winding portion 52, is wound around the first end face 52a at an angle substantially equal to the cross angle ⁇ . ..
  • the conductor wire 411 of the first layer is positioned by the plurality of protrusions 60 provided on the corner portions 52e1 to 52e4 and is held on the surface of the conductor wire winding portion 52 (see FIGS. 10A and 10B). Further, the first-layer conductive wire 411 is formed on the surface of the conductive wire winding portion 52, that is, the first end surface 52a, the second end surface 52b, the first side surface 52c, and the first side surface 52c so as to form a predetermined angle ⁇ with respect to the radial direction. It is wound so as to be inclined with respect to each of the two side surfaces 52d.
  • the conductor wire 41 of the second and subsequent layers is aligned and wound by being supported by the end face 41b of the conductor wire 41 of the layer immediately below.
  • the conductor wires 41 of the second and subsequent layers are also inclined to form a predetermined angle ⁇ with respect to the radial direction and are wound around the conductor wire 41 of the layer immediately below.
  • the surface of the conductive wire 41 forming an angle ⁇ with the radial direction is referred to as a flat surface 41a
  • the surface of the conductive wire 41 orthogonal to the flat surface 41a is referred to as an end surface 41b, which will also be referred to in the following description.
  • the first-layer conductor wire 411 guided from the conductor wire guide groove 51a to the first end surface 52a is wound so as to be pressed against the inner surface 51b of the first flange portion 51. Therefore, as shown in FIG. 4, a curved portion that bulges radially inward is formed in the first-layer conductor wire 411 at the end portion of the conductor wire guide groove 51a.
  • the radius of curvature R can be increased by setting the winding angle of the conductor wire 411 of the first layer so that the guide angle ⁇ and the cross angle ⁇ shown in FIG. 4 satisfy the relationship of the following expression (1). It is possible to suppress winding disorder of the conductive wire 41, especially the conductive wire 411 of the first layer.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the relationship between the inclination angle of the conductor wire with respect to the radial direction and the distance between the conductor wires adjacent to each other in the radial direction.
  • FIG. 6A shows the theoretical limit when the conductor wires adjacent to each other in the radial direction overlap each other.
  • Drawings (b) and (c) show the case where the end faces of the conductors adjacent in the radial direction partially overlap each other.
  • the corner portion of the conductive wire 41 has an arc-shaped cross section having a predetermined radius.
  • FIG. 7 shows a schematic diagram for explaining the relationship between the receding angle of the slot and the inclination angle of the conductor wire with respect to the radial direction.
  • the insulator 50 is not shown in FIGS. Further, in FIG. 7, an enlarged view of a portion surrounded by a broken line is also shown.
  • the maximum value ⁇ max of the inclination angle ⁇ of the conductor wire 41 with respect to the radial direction is represented by the formula (2), as shown in FIG. 6A. .. 6A to 6C show the first-layer conductive wire 411.
  • X is the long side of the conducting wire 411 in the cross sectional view
  • Y is the short side of the conducting wire 411 in the cross sectional view
  • X corresponds to one side of the flat surface 41a
  • Y corresponds to one side of the end surface 41b.
  • the maximum value Zmax of the pitch Z between the conductor wires 411 that are adjacent in the radial direction is expressed by the following equation (3).
  • the pitch Z corresponds to the interval Z between the protrusions 60 shown in FIG.
  • variable ⁇ is the degree of overlap (%) between the short sides of the conductor 41
  • variable ⁇ is the margin (%) of the pitch Z.
  • the variables ⁇ and ⁇ can be appropriately changed depending on the cross-sectional shape of the conductive wire 41, the material and state of the surface insulating film (not shown) of the conductive wire 41, and the like. Further, the variables ⁇ and ⁇ can change within the ranges represented by the expressions (6) and (7), respectively.
  • variable ⁇ is about 20% or more in order to stably hold the conductors 41 on the conductor winding portion 52.
  • the variable ⁇ is preferably about 103%.
  • FIG. 6 shows the case where the first-layer conductive wire 411 is in contact with each other in the radial direction
  • the relationships shown in the formulas (2) to (7) are otherwise applicable to, for example, the first-layer conductive wire 411.
  • the conductor wire 412 of the second layer is in radial contact with each other so that the short sides thereof partially overlap each other, or the conductor wire 412 of the second layer and the conductor wire 413 of the third layer have mutually short sides.
  • they are in radial contact with each other so that they overlap.
  • the volume of the above-mentioned ineffective space can be reduced by winding the conducting wire with the above inclination angle ⁇ in the radial direction.
  • the inclination angle ⁇ is preferably equal to or smaller than the receding angle ⁇ core of the slot 30.
  • ⁇ core is provided at the radially inner end of the tooth 10 and is a virtual plane that passes through the side surface of the projecting portion 10 a that projects in the circumferential direction and the side surface of the split yoke 21, and the first winding portion 52. It corresponds to an angle formed by the side surface 52c or the second side surface 52d.
  • the inclination angle ⁇ is smaller than the receding angle ⁇ core with reference to the second side surface 52d, the uppermost conductor wire 41 of the conductor wires 41 wound in multiple layers around the insulator 50 does not protrude in the circumferential direction and the corresponding slot 30 does not protrude. Since it is housed inside, the space factor of the coil 40 can be kept high. However, in consideration of the cross angle ⁇ , the interval Z between the protrusions 60, etc., the inclination angle ⁇ may be equal to or smaller than the receding angle ⁇ core.
  • FIG. 8 shows the configuration of the winding equipment for the conductive wire
  • FIG. 9 shows a process explanatory view of the process in which the conductive wire is wound around the insulator. Note that, for convenience of description, in FIG. 8, only a main part of the winding equipment is illustrated in a simplified manner. Further, the projection 60 provided on the insulator 50 is not shown. Further, in FIG. 9, the winding equipment is not shown.
  • the conductor wire 41 shown in this embodiment can be wound around the insulator 50 by a normal work rotation method. That is, the tooth 10 to which the insulator 50 is attached is set on the holding table 2100, the conductor 41 is guided to the conductor winding portion 52 from the conductor guide groove 51a, and the tip of the conductor 41 is gripped by the nozzle 2200.
  • the holding table 2100 has a rotation shaft (not shown), and the rotation shaft and the radial center line of the insulator 50 are made to coincide with each other.
  • the conductor 41 is wound around the insulator 50 by rotating the holder 2100 around its rotation axis and moving the nozzle 2200 relative to the holder 2100.
  • the nozzle 2200 moves the tip of the conductive wire 41 such that the conductive wire 411 of the first layer is held by the protrusion 60 and wound around the first end surface 52a at the cross angle ⁇ .
  • the tip of the conductor wire 41 is moved so that the conductor wire 411 of the first layer is parallel to the inner surface 51b of the first flange 51.
  • the nozzle 2200 moves the tip of the conductive wire 41 so as to have the winding shape shown in FIG. 9.
  • the first-layer conductor wire 411 is aligned and wound around the conductor wire winding portion 52 as shown in FIG. 9A.
  • the first-layer conductive wire 411 is rewound from the second-layer conductive wire 412, and the second-layer conductive wire 412 is arranged so as to be substantially symmetrical to the first-layer conductive wire 411 in the radial direction. It is wound around the one end face 52a ((b) of FIG. 9).
  • the conductor wire 412 of the second layer is wound to the radially outer end of the conductor wire winding portion 52 (FIG.
  • the conductor wire 413 of the third layer is wound around the first end surface 52a at an angle substantially equal to the cross angle ⁇ .
  • the first-layer conductor wire 411 is supported by a plurality of protrusions 60 provided at the corner portions 52e1 to 52e4 of the conductor wire winding portion 52, It is wound so as to be inclined with respect to the surface of the conductive wire winding portion 52 so as to form an inclination angle ⁇ with respect to.
  • the second-layer conductor wire 412 is supported by the end surface 41b of the first-layer conductor wire 411 and is wound around the first-layer conductor wire 411 so as to form an inclination angle ⁇ with respect to the radial direction.
  • the conductor wire 413 of the third layer is supported by the end surface 41b of the conductor wire 412 of the second layer and wound around the conductor wire 412 of the second layer so as to form an inclination angle ⁇ with respect to the radial direction. ..
  • the winding method using a nozzle is described as an example, but a winding method using a roller, a hook, a cam or the like that guides the conducting wire 41 may be used instead of the nozzle.
  • the work rotation method is suitable for winding the conductor wire 41 having a non-circular cross-sectional shape, but if the trouble such as the conductor wire 41 being twisted and deformed can be eliminated, the conductor wire 41 is fixed by the work fixing method. It may be wrapped.
  • the stator 100 is provided with the annular yoke 20 and the yoke 20 at a predetermined interval in the circumferential direction and from the inner circumference of the yoke 20 in the radial direction of the yoke 20.
  • the insulator 50 is provided at a cylindrical wire winding portion 52 around which the wire 41 is wound, and a radially outer end portion of the wire winding portion 52, and a wire guide groove for guiding the wire 41 to the wire winding portion 52. It has the 1st collar part 51 which has 51a, and the 2nd collar part 53 provided in the radial inside end of the conducting wire winding part 52.
  • the conductive wire winding portion 52 includes a first end surface 52a continuous to the bottom surface of the conductive wire guide groove 51a, a second end surface 52b opposed to each other in the axial direction of the stator 100, and a circumferential edge of the first end surface 52a.
  • the first side face 52c and the second side face 52d are provided to face each other in the circumferential direction and face each other in the circumferential direction.
  • the conductor winding portion 52 is provided at the corner portions 52e1 to 52e4, and is for winding the conductor 41 around the first end surface 52a so as to form a predetermined cross angle ⁇ with respect to the direction orthogonal to the radial direction. It has a plurality of protrusions 60.
  • the plurality of protrusions 60 are provided at intervals Z in the radial direction and have a first surface 60a facing the first flange portion 51 and a second surface 60b facing the second flange portion 53.
  • the first surface 60a is a flat plane, while the second surface 60b is a curved surface that is convex inward in the radial direction.
  • stator 100 By configuring the stator 100 in this manner, it is possible to stably wind the conductor wire 41 having a rectangular cross section, that is, a rectangular wire around the insulator 50 in an aligned and multi-layered manner. This will be further described with reference to the drawings.
  • FIG. 10A is a schematic diagram showing the arrangement of conductors on a conductor winding portion when no protrusion is provided
  • FIG. 10B is a schematic diagram showing the arrangement of conductors on a conductor winding portion when protrusions are provided.
  • 10A and 10B an enlarged view of a portion surrounded by a broken line is also shown.
  • FIGS. 10A and 10B only the first-layer conductive wire 411 among the conductive wires 41 is shown.
  • the alternate long and short dash line indicates the actual position of the conductive wire 41, and the dotted line indicates the position at which the conductive wire 41 should originally be wound.
  • the first-layer conductor wire 411 is a first layer adjacent to the first layer in the radial direction.
  • a force directed inward in the radial direction is received from the conducting wire 411.
  • the conductor wire winding portion 52 is not provided with the protrusions 60, there is no mechanism for supporting the conductor wire 411 of the first layer in the radial direction, and thus the conductor wire 411 of the first layer is displaced from its original position to the conductor wire winding portion 52. It is wound.
  • winding disorder occurs, and the first-layer conductive wire 411 is not aligned and wound around the conductive wire winding portion 52. Further, when winding disorder occurs in the first-layer conductive wire 411, the second-layer and subsequent conductive wires 41 sequentially wound on the first-layer conductive wire 411 are not aligned and wound, and as a result, the space factor of the coil 40 decreases. Will end up.
  • the plurality of protrusions 60 are provided on each of the corner portions 52e1 to 52e4 of the conductor winding portion 52 to support the conductor wire 411 of the first layer in the radial direction. it can. Further, since the plurality of protrusions 60 are provided at intervals Z in the radial direction, the conductor wire 411 of the first layer is held on the surface of the conductor wire winding portion 52 in a state of being aligned and wound. Further, although not shown in FIG.
  • the second-layer conductive wire 412 is supported by the end surface 41b of the first-layer conductive wire 411, and thus is aligned and wound on the first-layer conductive wire 411 to form the third-layer conductive wire 412.
  • the conducting wire 41 after the eye is similarly wound around the insulator 50 in an aligned manner, and the aligned wound and multilayer wound coil 40 can be stably realized.
  • the first surface 60a of the projection 60 is a flat plane
  • the second surface 60b is a curved surface that is convex inward in the radial direction.
  • the second surface 60b into a convex curved surface
  • a mold not shown
  • a special release agent is used to facilitate the removal of the protrusions 60, or when the protrusions 60 are removed from the mold, the protrusions 60 are chipped and defective insulators 50 are produced. It is possible to suppress an increase in manufacturing cost.
  • the first-layer conductive wire 411 wound around the conductive wire winding portion 52 is supported by the plurality of protrusions 60, is wound around the first end surface 52a at the cross angle ⁇ , and is inclined with respect to the radial direction. It is wound so as to be inclined on the surface of the conductive wire winding portion 52 so as to form an angle ⁇ .
  • the conductor wire 41 is wound around the conductor wire winding portion 52 in n layers (n is an integer of 2 or more), and the conductor wire 41 of the i-th layer (i is an integer of 2 or more and i ⁇ n) is the first wire. At the end face 52a, it is rewound from the conducting wire 41 of the (i-1)th layer and wound on the conducting wire 41 of the (i-1)th layer at an angle different from the cross angle ⁇ .
  • the i-th conductor wire 41 is supported on the end surface 41b of the (i-1)-th conductor wire 41 so that the i-th conductor wire 41 forms an inclination angle ⁇ with the (i-1)-th conductor wire. It is wound.
  • the end surface 41b of the first-layer conductive wire 411 that is held by the plurality of protrusions 60 and is aligned and wound at an inclination angle ⁇ with the radial direction is supported.
  • the conductor wire 412 of the second layer is aligned and wound on the conductor wire 411 of the first layer without being disturbed by the cross portion 42.
  • the end face 41b of the (i-1)-th layer conductive wire 41 wound in a line is used as a supporting portion, and the i-th layer conductive wire 41 is not disturbed at the cross portion 4i and It is rolled up on top.
  • the projection 60 provided on the corner portion 52e1 between the first end surface 52a and the first side surface 52c and the projection 60 provided on the corner portion 52e2 between the first side surface 52c and the second end surface 52b are provided respectively.
  • the second surfaces 60b which are convex curved surfaces, face the same direction as each other, in this case, the radially inner side.
  • the position of the cross portion 4i can be reliably determined on the first end surface 52a.
  • the motor 1000 includes at least a stator 100 and a rotor 200 provided at a predetermined distance from the stator 100, and the conductive wire 41 is wound around the insulator 50 in a line and in multiple layers.
  • the conductor wire 41 is aligned and wound in multiple layers around the insulator 50 by the plurality of protrusions 60 provided on the conductor wire winding portion 50.
  • the space factor of the coil 40 in the slot 30 can be increased, and the highly efficient motor 1000 can be realized.
  • the protrusion 60 is provided so as to extend from each of the corner portions 52e1 to 52e4 so as to cover the adjacent surface, but the present invention is not limited to this, and the protrusion 60 may be, for example, as shown in FIG. May be provided only in each of the corner portions 52e1 to 52e4. Also in this case, the first-layer conductive wire 411 is wound while being inclined at the cross angle ⁇ with respect to the first end surface 52a, and is supported by the first surface 60a of the protrusion 60 to be the surface of the conductive wire winding portion 52. It is lined up and wound.
  • ⁇ Modification> 12 to 15 are schematic diagrams of the first to fourth insulators according to this modification.
  • (a) is a perspective view seen from the upper side in the axial direction
  • (b) is a perspective view seen from the lower side in the axial direction.
  • 12 to 15 the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the projection 60 is provided on each of the corner portions 52e1 to 52e4, whereas in the configuration shown in the present modification, the other portions, for example, the first side surface 52c and the second side surface 52d. Etc. are different in that the protrusions 61 are also provided.
  • a plurality of protrusions 61 are arranged at intervals Z in the radial direction and parallel to the inner surface 51b of the first flange portion 51. May be provided.
  • the plurality of protrusions 61 may be provided on the first side surface 52c so as to extend linearly from the corner portion 52e1 to the corner portion 52e2.
  • a plurality of protrusions 61 may be provided on the second side surface 52d so as to extend linearly from the corner portion 52e3 to the corner portion 52e4.
  • a plurality of protrusions 62 are radially spaced apart from each other on the second end surface 52b and are spaced apart from each other by the inner surface 51b of the first flange portion 51. It may be provided so as to be parallel. Specifically, a plurality of protrusions 62 may be provided on the second end surface 52b so as to extend linearly from the corner portion 52e2 to the corner portion 52e3. In the configuration shown in FIG. 13, the protrusion 62 is provided so as to continuously extend from the corner portion 52e1 to the corner portion 52e3.
  • a plurality of protrusions 63 may be provided on the first end surface 52a at intervals Z in the radial direction.
  • the protrusion 63 may be provided on the first end surface 52b so as to extend linearly from the corner portion 52e4 to the corner portion 52e1.
  • the plurality of protrusions 63 provided on the first end surface 52a are inclined at a cross angle ⁇ with respect to the direction orthogonal to the radial direction and are spaced apart from each other by a distance Z in the radial direction. Are provided respectively.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
  • the winding position of the conductive wire 41 can be reliably determined and the conductive wire 41 can be stabilized. It can be rolled into a line.
  • the protrusions 64 provided on the first and second end faces 52a, 52b and the first and second side faces 52c, 52d are respectively extended in the extending direction. You may comprise so that it may become discontinuous.
  • the plurality of protrusions 64 are provided on the first side surface 52c and the second side surface 52d at intervals in the radial direction and the axial direction, respectively.
  • a plurality of protrusions 64 are provided on the second end surface 52b at intervals in the radial direction and the circumferential direction.
  • a plurality of protrusions 64 are provided on the first end surface 52a at intervals in the radial direction and the circumferential direction, respectively.
  • the interval between the protrusions 64 provided on each of the surfaces 52a to 52d in the radial direction is the above-mentioned interval Z.
  • the insulator 50 shown in FIG. 15 is applied to the stator 100, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
  • the shape of the protrusion 64 shown in FIG. 15 may be applied to the configurations shown in FIGS. 12 and 13.
  • FIG. 16 shows a schematic diagram of the insulator according to the present embodiment
  • FIG. 17 shows a schematic diagram of a main part of the stator as seen from the axial upper side. Note that, in FIG. 16, an enlarged view of a portion surrounded by a broken line is also shown. Further, in FIG. 16, the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Further, in FIG. 17, only the first-layer conductive wire 411 among the conductive wires 41 is shown.
  • the protrusion 60 provided on the corner 52e1 between the first end face 52a and the first side face 52c and the protrusion 60 provided on the corner 52e2 between the first side face 52c and the second end face 52b Means that the second surfaces 60b provided on each of them face inward in the radial direction.
  • the protrusion 60 provided at the corner portion 52e1 between the first end face 52a and the first side face 52c has the second face 60b facing inward in the radial direction.
  • the second surface 60b of the projection 60 provided on the corner portion 52e2 between the first side surface 52c and the second end surface 52b is oriented radially outward. That is, in the former projection 60 and the latter projection 60, the second surfaces 60b provided on the projections 60 face in opposite directions.
  • the cross portion 4i can be provided not only on the first end surface 52a but also on the second end surface 52b. That is, the conductive wire 41 is also rewound from the j-th layer (j is an integer, 1 ⁇ j ⁇ n ⁇ 1) to the (j+1)-th layer on the second end face 52b, and the cross portion 4i is also on the second end face 52b. It is provided. As a result, the degree of freedom in designing the stator 100 and thus the motor 1000 can be improved.
  • the first-layer conductive wire 411 may be wound on the second end surface 52b so as to form a cross angle ⁇ with respect to the direction orthogonal to the radial direction. ..
  • FIG. 18A is a schematic sectional view of a main part of a stator according to the present embodiment
  • FIG. 18B is a schematic sectional view of a main part of a stator for comparison.
  • the protrusion 60 is not shown for convenience of description.
  • the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the k-th winding of the first-layer conductive wire 411 (k is the number of windings of the first-layer conductive wire 411) is arranged at the radially inner end of the conductive-wire winding portion 52.
  • a step 52f having a predetermined height is provided in a portion to be cut.
  • the step 52f is provided continuously to the surface of the conductive wire winding portion 52, that is, on both the first and second end surfaces 52a and 52b and the first and second side surfaces 52c and 5d. Further, the conductor wire 411 of the first layer is not wound around the step 52f.
  • the conductor 41 through which the leakage magnetic flux passes that is, the portion corresponding to the k-th winding located on the radially inner side of the conductor 411 of the first layer is predetermined.
  • the conductor wire 411 of the first layer is prevented from being wound around the portion.
  • the step 52f may be provided across the (k ⁇ 1)th turn and the kth turn of the first-layer conductor wire 411. Further, the step 52f may be provided so as to extend to a portion where the first winding of the second layer conductive wire 412 is to be wound.
  • the height and the radial length of the step 52f can be appropriately changed depending on the balance between the reduction degree of the eddy current flowing through the conductor 41 and the reduction of the space factor of the coil 40.
  • the conductor wire winding portion 52 is arranged so that the conductor wire 41 contacts the inner surface 51b of the first collar portion 51. It is preferable to abut.
  • FIG. 19A shows a schematic sectional view of a main part of a stator according to the present embodiment
  • FIG. 19B shows a schematic sectional view of a main part of a stator for comparison. Note that, for convenience of description, the projection 60 is omitted in FIGS. 19A and 19B. Further, the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the conductor wire 41 wound around one insulator 50 and the conductor wire 41 wound around the other insulator 50 have symmetrical shapes. Each is wound so that.
  • the space factor of the coil 40 can be increased by forming each conductive wire 41 into the winding shape shown in FIG. 19A. This will be further described.
  • the coils 40 adjacent to each other in the circumferential direction face each other.
  • the conductive wire 41 is wound so that the planes are symmetrical.
  • the coils 40 adjacent to each other in the circumferential direction and the coils 40 are mounted in the circumferential direction in order to suppress interference between the coils 40 and to secure an insulation distance between them. It is necessary to arrange the teeth 10 to be spaced apart by a predetermined value or more.
  • the gap may become too large and the non-effective space not occupied by the conductive wire 41 in the slot 30 may increase.
  • the insulating shape of the coils 40 adjacent to each other in the circumferential direction is ensured by making the winding shapes of the conductor wires 41 wound around the insulators 50 adjacent to each other in the circumferential direction asymmetric.
  • the non-effective space can be reduced and the space factor of the coil 40 can be increased.
  • the 1st turn of each conductor wire 41 (l is an integer, 1 ⁇ l ⁇ k; k is the number of turns of the first-layer conductor wire).
  • the degree of reduction of the non-effective space can be further increased and the degree of freedom in designing the coil 40 can be improved.
  • the conducting wire 41 located on the right side of the paper surface has the third winding of 6 layers.
  • the winding shape of the conductive wire 41 is not particularly limited to this, and may be appropriately changed depending on the size of the coil 40, the number of layers of the conductive wire 41, the number of windings, and the like.
  • a heat radiating material 70 for radiating the heat generated in the conductive wire 41 to the outside may be filled between the conductive wires 41 adjacent to each other in the radial direction.
  • the stator 100 By configuring the stator 100 in this way, the temperature rise of the stator 100 can be suppressed and the efficiency of the motor 1000 can be improved.
  • the work rotating method is used to wind the conductor wire 41 around the insulator 50, but the winding method of the coil 7 is not particularly limited.
  • the holding base 2100 may be fixed, and the conductor 41 may be wound around the insulator 50 by a so-called conducting wire rotation method in which the nozzle 2200 moves around the holding base 2100.
  • the yoke 20 does not have to have a configuration in which the split yokes 21 are connected in the circumferential direction. May be.
  • the plurality of teeth 10 may be connected to the inner circumference of the yoke 20 after the yoke 20 is formed in an annular shape.
  • the insulator 50 may be a so-called split type insulator that is mounted from above and below in the axial direction of the tooth 10, or may be an integral structure that covers the entire outer peripheral surface of the tooth 10.
  • the coil 40 may be composed of the conductor wire 41 wound in one layer. Also in this case, the conductor wire 41 is wound in a line around each of the plurality of insulators 50.
  • the cross-sectional shape of the conductor wire 41 may be a quadrangle as shown in FIGS. 6(a) and 6(b), or a quadrangle with chamfered four corners as shown in FIG. 6(c). Further, the cross-sectional shape of the conductive wire 41 is not particularly limited to the shape shown in FIG. 6, and for example, the side X may be longer than the side Y.
  • the tooth 10 may have different cross-sectional shapes at the axial end and the axial center.
  • the cross-sectional shape of the tooth 10 is continuously or stepwise changed so that the width in the direction orthogonal to the radial direction is narrower at the both ends of the axial end, or at the upper end or the lower end, than at the center. May be.
  • the inner peripheral surface of the conductive wire winding portion 52 of the insulator 50 may be deformed in accordance with the change in the cross-sectional shape of the tooth 10.
  • stator of the present invention can increase the space factor of the coil, it is particularly useful when applied to a motor that requires high efficiency.

Landscapes

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  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Abstract

ステータ１００は、ヨーク２０に配設される複数のティース１０と、ティース１０のそれぞれに装着されるインシュレータ５０と、断面が矩形状の導線４１で構成され、インシュレータ５０のそれぞれに巻回されるコイル４０と、を備えている。インシュレータ５０は、導線巻回部５２と、その両端に第１鍔部５１と第２鍔部５３と、を有している。複数の突起６０が導線巻回部５２のコーナー部５２ｅ１～５２ｅ４に設けられている。突起６０は、第１鍔部５１に対向する第１面５０ａと、第２鍔部５３に対向し、凸状の曲面である第２面６０ｂとを有している。

Description

ステータ及びそれを用いたモータ
　本発明は、ステータ、特に断面が矩形状の導線が巻回されるステータ及びそれを用いたモータに関する。
　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、モータの効率向上が要望されており、ステータのスロット内に配置されるコイルの占積率向上がモータの効率向上のために有効であ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。
　従来、断面が矩形状の導線、いわゆる平角線を用いてコイルを構成したり、導線が巻回されるインシュレータの表面に導線を案内、保持ずる溝を設けたりすることで、スロット内でのコイルの占積率を向上する技術が知られている（例えば、特許文献１～５参照）。
特開２０００－３５０４２０号公報 特開２００７－２６７４９２号公報 特開２０１７－１６９３１０号公報 特許第４２７１４９５号公報 特許第５２５２８０７号公報
　ところで、モータの出力を高めるために、インシュレータの表面から順次積み上げるように導線を巻回してコイルが構成される、いわゆる多層巻きのコイルが多く用いられている。
　しかし、導線を多層巻きする場合、例えば、１層目の導線から２層目の導線への巻き替わり部分で膨らみが生じて導線の巻き乱れを起こしやすい。特に、平角線を用いて多層巻きのコイルを構成する場合、１層目の導線と２層目の導線とは平面同士が当接してインシュレータに巻回されるため、当接面で導線がすべりやすくなり、上記の巻き乱れがより起こりやすくなる。
　このように、導線の巻き乱れが生じると、コイルの占積率が低下してしまい、モータの効率を十分に高めることができなかった。
　本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、導線の巻き替わり部分での巻き乱れを抑制し、コイルの占積率を高めたステータ及びそれを用いたモータを提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明に係るステータは、環状のヨークと、前記ヨークの周方向に所定の間隔をあけて配設されるとともに、前記ヨークの内周から前記ヨークの径方向に延びる複数のティースと、複数のティースのそれぞれに装着される複数のインシュレータと、断面が矩形状の導線で構成され、複数のインシュレータのそれぞれに巻回される複数のコイルと、を備えたステータであって、前記インシュレータは、前記導線が巻回される筒状の導線巻回部と、前記導線巻回部の一端に設けられ、前記導線を前記導線巻回部に案内する導線案内溝を有する第１鍔部と、前記導線巻回部の他端に設けられた第２鍔部と、を有し、前記導線巻回部は、前記導線案内溝の底面に連続する第１端面及び前記第１端面と前記ステータの軸方向で互いに対向する第２端面と、前記第１端面の周方向端辺から前記第２端面の周方向端辺にかけて設けられ、前記周方向で互いに対向する第１側面及び第２側面と、前記導線巻回部のコーナー部に少なくとも設けられ、前記径方向と直交する方向に対して所定の角度をなすように前記導線を前記第１端面に巻回させるための複数の突起と、を有し、前記複数の突起は、前記径方向に互いに所定の間隔をあけて設けられ、前記突起は、前記第１鍔部に対向する第１面と前記第２鍔部に対向する第２面とを有し、前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方は、凸状の曲面を有することを特徴とする。
　この構成によれば、断面が矩形状の導線をインシュレータに安定して整列巻きかつ多層巻きすることができる。
　また、本発明に係るモータは、前記ステータと、前記ステータと所定の間隔をあけて設けられたロータと、を少なくとも備えたことを特徴とする。
　この構成によれば、導線がインシュレータに整列巻きかつ多層巻きされることにより、コイルの占積率を高めることができ、高効率のモータを実現できる。
　本発明のステータによれば、断面が矩形状の導線をインシュレータに安定して整列巻きかつ多層巻きすることができる。また、本発明のモータによれば、コイルの占積率を高めることができ、高効率のモータを実現できる。
図１は、本発明の実施形態１に係るモータの断面図である。 図２は、インシュレータの模式図である。 図３は、ステータの要部の模式図である。 図４は、軸方向上側から見たステータの要部の模式図である。 図５は、図３のＶ－Ｖ線での断面図である。 図６は、径方向に対する導線の傾斜角及び径方向に隣接する導線間距離の関係を説明する模式図である。 図７は、スロットの後退角と径方向に対する導線の傾斜角との関係を説明する模式図である。 図８は、導線の巻回設備の構成を示す図である。 図９は、導線がインシュレータに巻回される過程を示す工程説明図である。 図１０Ａは、突起を設けない場合の導線巻回部上の導線の配置を示す模式図である。 図１０Ｂは、突起を設けた場合の導線巻回部上の導線の配置を示す模式図である。 図１１は、別のインシュレータの模式図である。 図１２は、変形例に係る第１のインシュレータの模式図である。 図１３は、変形例に係る第２のインシュレータの模式図である。 図１４は、変形例に係る第３のインシュレータの模式図である。 図１５は、変形例に係る第４のインシュレータの模式図である。 図１６は、本発明の実施形態２に係るインシュレータの模式図である。 図１７は、軸方向下側から見たステータの要部の模式図である。 図１８Ａは、本発明の実施形態３に係るステータの要部の断面模式図である。 図１８Ｂは、比較のためのステータの要部の断面模式図である。 図１９Ａは、本発明の実施形態４に係るステータの要部の断面模式図である。 図１９Ｂは、比較のためのステータの要部の断面模式図である。 図２０は、放熱材を充填したステータの要部の断面模式図である。
　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１）
　［モータの構成］
　図１は、本実施形態に係るモータの断面図を示す。なお、以降の説明において、モータ１０００及びステータ１００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の延びる方向（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。また、出力軸２１０は、ステータ１００の中心軸にほぼ一致するため、ステータ１００の中心軸の延びる方向を「軸方向」と呼ぶことがある。また、径方向において、ステータ１００の中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。
　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、モータケースや出力軸２１０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。モータ１０００は、いわゆるインナーロータ型のモータであるが特にこれに限定されず、アウターロータ型のモータであってもよい。
　ステータ１００は、円環状のヨーク２０と、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た複数のティース１０と、複数のティース１０のそれぞれに装着された複数のインシュレータ５０（図２参照）と、周方向に隣り合うティース１０の間の空間として構成される複数のスロット３０と、複数のスロット３０内にそれぞれ収容された複数のコイル４０とを有しており、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。
　なお、以降の説明において、単数であることを意味する場合はトゥース（Ｔｏｏｔｈ）１０と呼び、複数であることを意味する場合はティース（Ｔｅｅｔｈ）１０と呼ぶこととする。また、単数、複数いずれでもよい場合は、ティース１０と呼ぶこととする。
　ティース１０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。ヨーク２０は、複数の分割ヨーク２１を周方向に接続してなる円環状の部材である。分割ヨーク２１は、ティース１０と同様に、電磁鋼板を積層後に打ち抜き加工して形成される。分割ヨーク２１のそれぞれにトゥース１０が配設されている。
　コイル４０は、断面が矩形状の導線４１（図３参照）が巻回されてなる部品であり、コイル４０は、インシュレータ５０を挟んでトゥース１０に装着されて、スロット３０内に収容されている。インシュレータ５０はトゥース１０及び分割ヨーク２１に装着された絶縁材料からなる部品であり、コイル４０とティース１０及びヨーク２０とを電気的に分離している。インシュレータ５０の構造については後で詳述する。なお、本実施形態では、コイル４０に流れる電流の位相に応じて、コイル４０をコイルＵ１～Ｕ４，Ｖ１～Ｖ４，Ｗ１～Ｗ４とそれぞれ呼ぶことがある。また、コイル４０を構成する導線４１はトゥース１０に装着されたインシュレータ５０に対して整列巻きかつ多層巻きされている（図３参照）。
　ロータ２００は、軸心に配置された出力軸２１０と、ステータ１００に対向してＮ極、Ｓ極が出力軸２１０の外周方向に沿って交互に配置された磁石２２０とを有している。なお、磁石２２０の材料や形状や材質については、モータ１０００の出力等に応じて適宜変更しうる。
　コイルＵ１～Ｕ４，Ｖ１～Ｖ４，Ｗ１～Ｗ４はそれぞれ直列に接続されており、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２２０が発生する磁界とが相互作用して、ロータ２００にトルクが発生し、出力軸２１０が図示しない軸受に支持されて回転する。
　［インシュレータの構成］
　図２は、本実施形態に係るインシュレータの模式図を示す。なお、説明の便宜上、インシュレータ５０の形状を簡略化して図示している。また、図２において、破線で囲まれた部分の拡大図をあわせて図示している。また、図２において、導線４１が１層巻回された後の形状を一点鎖線で示している。
　図２に示すように、インシュレータ５０は、導線４１が巻回される導線巻回部５２と、導線巻回部５２の径方向外側端部に設けられ、導線案内溝５１ａを有する第１鍔部５１と、導線巻回部５２の径方向内側端部に設けられた第２鍔部５３とを有している。
　導線４１は、導線案内溝５１ａを通って、導線巻回部５２に案内される。なお、導線案内溝５１ａの形状は、図２に示す形状に限定されず、例えば、径方向に関して斜めに傾斜した形状（図４参照）であってもよい。後者の方が、導線４１の案内角δ（図４参照）を小さくでき、導線４１の巻き乱れを抑制しやすい。なお、第１鍔部５１が分割ヨーク２１の一部を覆うように、インシュレータ５０がトゥース１０に装着されている。
　導線巻回部５２は、断面視で角筒状であり、導線案内溝５１ａの底面に連続する第１端面５２ａと第１端面５２ａと軸方向で互いに対向する第２端面５２ｂと、を有している。さらに、導線巻回部５２は、第１端面５２ａの周方向一端辺から第２端面５２ｂの周方向一端辺にかけて、軸方向に延びるように設けられた第１側面５２ｃと、第１端面５２ａの周方向他端辺から第２端面５２ｂの周方向他端辺にかけて、軸方向に延びるように設けられた第２側面５２ｄ（図３参照）とを有している。第１側面５２ｃ及び第２側面５２ｄは周方向で互いに対向している。
　また、導線巻回部５２は、４つのコーナー部５２ｅ１～５２ｅ４を有している。４つのコーナー部５２ｅ１～５２ｅ４は、第１端面５２ａと第１側面５２ｃとの間に位置する第１コーナー部５２ｅ１と、第１側面５２ｃと第２端面５２ｂとの間に位置する第２コーナー部５２ｅ２と、第２端面５２ｂと第２側面５２ｄとの間に位置する第３コーナー部５２ｅ３と、第２側面５２ｄと第１端面５２ａとの間に位置する第４コーナー部５２ｅ４と、からなる。
　また、４つのコーナー部５２ｅ１～５２ｅ４のそれぞれに複数の突起６０が設けられている。突起６０は各コーナー部５２ｅ１～５２ｅ４からそれぞれ隣接する面にかかるように延びて設けられている。例えば、第１コーナー部５２ｅ１に設けられた突起６０は、第１端面５２ａ及び第１側面５２ｃにそれぞれかかるように設けられ、第３コーナー部５２ｅ３に設けられた突起６０は、第２端面５２ｂ及び第２側面５２ｄにそれぞれかかるように設けられている。また、各コーナー部５２ｅ１～５２ｅ４にそれぞれ設けられた複数の突起６０は径方向に互いに間隔Ｚをあけて設けられている。
　突起６０は、第１鍔部５１に対向する第１面６０ａと、第２鍔部５３に対向する第２面６０ｂとを有しており、第１面６０ａがフラットな平面であるのに対し、第２面６０ｂは径方向内側に向かって凸状の曲面となっている。
　［ステータの要部の構成］
　図３は、本実施形態に係るステータの要部の模式図を示し、（ａ）図は、軸方向上側から見た斜視図を、（ｂ）図は、軸方向下側から見た斜視図をそれぞれ示している。図４は、軸方向上側から見たステータの要部の模式図を、図５は、図３のＶ－Ｖ線での断面図をそれぞれ示す。
　なお、説明の便宜上、図３において、導線４１は導線巻回部５２に３層目の途中まで巻回された状態を、図４において、導線４１は導線巻回部５２に１層目の途中まで巻回された状態をそれぞれ示している。さらに、説明の便宜上、図４において、軸方向から見て、導線案内溝５１ａを、径方向と直交する方向に対して案内角δで傾斜した形状としている。
　また、図５において、突起６０の図示を省略している。なお、突起６０も含めた断面形状は、後述する図１０Ｂに示している。また、図５に示す矢印は導線４１の各層における巻回順を示している。例えば、１層目の導線４１１は、第１鍔部５１から第２鍔部５３に向かって巻回され、２層目の配線４１２は、第２鍔部５３から第１鍔部５１に向かって巻回されている。
　なお、以降の説明において、導線４１が導線巻回部５２にｎ層巻き（ｎは２以上の整数）されている場合、（ｉ－１）層目（ｉは２以上の整数で、かつｉ≦ｎ）の導線４１からｉ層目の導線４１に巻き替わる部分をクロス部４ｉ（クロス部４２，４３，・・・，４ｉ）と呼ぶことがある。また、本実施形態において、第１端面５２ａ上にクロス部４ｉが位置するように導線４１は巻回される。また、導線４１は、インシュレータ５０の導線巻回部５２に整列巻きかつ多層巻きされている。
　図３の（ａ）図及び図４に示すように、導線案内溝５１ａから第１端面５２ａに案内された１層目の導線４１１は、径方向と直交する方向に対して所定のクロス角ε（図４参照）をなすように第１端面５２ａに巻回されている。また、導線巻回部５２の径方向内側端部で１層目の導線４１１から巻き替わった２層目の導線４１２は、クロス角εと異なる角度で第１端面５２ａに巻回されている。さらに、導線巻回部５２の径方向外側端部で２層目の導線４１２から巻き替わった３層目の導線４１３は、クロス角εとほぼ同じ角度で第１端面５２ａに巻回されている。
　一方、図３の（ｂ）図に示すように、第２端面５２ｂと第１側面５２ｃと第２側面５２ｄとにおいて、１層目～３層目の導線４１１～４１３ともに、第１鍔部５１の径方向内側に位置する端面（以下、第１鍔部５１の内面５１ｂという）と互いに平行となるように導線巻回部５２に巻回されている。
　また、１層目の導線４１１は、各コーナー部５２ｅ１～５２ｅ４に設けられた複数の突起６０によって位置決めされて、導線巻回部５２の表面に保持されている（図１０Ａ，１０Ｂ参照）。また、１層目の導線４１１は、径方向に対して所定の角度θをなすように、導線巻回部５２の表面、つまり、第１端面５２ａ、第２端面５２ｂ、第１側面５２ｃ、第２側面５２ｄのそれぞれに対して傾斜して巻回されている。
　一方、図５に示すように、２層目以降の導線４１は、その直下の層の導線４１における端面４１ｂに支持されて整列巻きされている。２層目以降の導線４１も１層目の導線４１１と同様に、径方向に対して所定の角度θをなすように傾斜して、直下の層の導線４１に巻回されている。なお、図５において、径方向と角度θをなす導線４１の面を平面４１ａと、平面４１ａと直交する導線４１の面を端面４１ｂと呼び、以降の説明においても同様に呼ぶこととする。
　図３～図５に示すように、導線４１を導線巻回部５２に整列巻きかつ多層巻きとするためには、特に１層目の導線４１１での巻き乱れを防止する必要がある。
　このことについてさらに説明する。導線案内溝５１ａから第１端面５２ａに案内された１層目の導線４１１は、第１鍔部５１の内面５１ｂに押し付けられるように巻回される。このため、図４に示すように、導線案内溝５１ａの終端部分において、１層目の導線４１１に径方向内側に膨らむ湾曲部分が形成される。
　湾曲部分の曲率半径をＲとするとき、曲率半径Ｒが小さくなると、導線案内溝５１ａの終端部分での１層目の導線４１１の変形量、つまり、径方向内側への膨らみ量が大きくなり、巻き乱れが生じやすくなる。したがって、曲率半径Ｒをできるだけ大きくする必要がある。
　このため、図４に示す案内角δとクロス角εとが以下の式（１）の関係を満たすように１層目の導線４１１の巻回角度を設定することで、曲率半径Ｒを大きくでき、導線４１、特に１層目の導線４１１の巻き乱れを抑制できる。
　ε≦δ　・・・（１）
　図６は、径方向に対する導線の傾斜角及び径方向に隣接する導線間距離の関係を説明する模式図を示し、（ａ）図は径方向に隣接する導線同士が重なり合う場合の理論限界を、（ｂ）図及び（ｃ）図は径方向に隣接する導線の端面同士が一部重なり合う場合をそれぞれ示す。なお、（ｃ）図において、導線４１の角部は所定の半径を有する円弧状の断面となっている。
　また、図７は、スロットの後退角と径方向に対する導線の傾斜角との関係を説明する模式図を示す。なお、説明の便宜上、図６，７において、インシュレータ５０については図示を省略している。また、図７において、破線で囲まれた部分の拡大図をあわせて図示している。
　インシュレータ５０に巻回された導線４１が径方向で互いに接する場合、図６の（ａ）図に示すように、径方向に対する導線４１の傾斜角θの最大値θｍａｘは式（２）で表わされる。なお、図６の（ａ）図～（ｃ）図は、いずれも１層目の導線４１１を示している。
　θｍａｘ＝ｔａｎ－１（Ｙ／Ｘ）　・・・（２）
　ここで、Ｘは断面視における導線４１１の長辺、Ｙは断面視における導線４１１の短辺であり、Ｘは平面４１ａの一辺に、Ｙは端面４１ｂの一辺にそれぞれ相当する。
　また、このとき、径方向に隣り合う導線４１１のピッチＺの最大値Ｚｍａｘは以下の式（３）で表わされる。なお、このピッチＺは、図２に示す突起６０間の間隔Ｚに相当する。
　Ｚｍａｘ＝Ｘ／ｃｏｓ（θｍａｘ）　・・・（３）
　一方、図６の（ｂ）、（ｃ）図に示すように、導線４１１が互いの短辺同士が所定の長さで重なるように接する場合は、上記の傾斜角θは以下の式（４）で表わされ、ピッチＺは式（５）で表わされる。
　θ＝θｍａｘ×α＝ｔａｎ－１（Ｙ／Ｘ）（１００－α）　・・・（４）
　Ｚ＝Ｚｍａｘ×β＝（Ｘ／ｃｏｓθ）×（β／１００）　・・・（５）
　ここで、変数αは導線４１の短辺同士の重なり度合い（％）であり、変数βはピッチＺの裕度（％）である。変数α、βは、それぞれ導線４１の断面形状や、導線４１における図示しない表面絶縁皮膜の材質、状態等により適宜変更されうる。また、変数α、βはそれぞれ、式（６）、（７）で表わされる範囲で変化しうる。
　０＜α（％）＜１００　・・・（６）
　β（％）＞１００　・・・（７）
　なお、互いの短辺同士が互いに重なるように導線４１が接する場合、導線４１が安定して導線巻回部５２に保持されるためには、変数αは２０％程度かそれ以上であるのが好ましい。同様に、変数βは１０３％程度であるのが好ましい。
　なお、図６では、１層目の導線４１１が径方向で接する場合を示したが、式（２）～（７）に示す関係は、それ以外の場合、例えば、１層目の導線４１１と２層目の導線４１２とが互いの短辺同士が一部重なり合うように径方向で接している場合や、２層目の導線４１２と３層目の導線４１３とが互いの短辺同士が一部重なり合うように径方向で接している場合にも、当然に成立する。
　また、図７中に一点鎖線で示しているのは、従来の巻回手順で巻回された導線４１の配置であり、傾斜角θを付けず導線巻回部５２に導線４１が巻回された場合に相当する。この場合は、コイル４０の最上層で導線４１が配置されない非有効空間の体積が増加するか、あるいは導線４１がスロット３０からはみ出してしまうおそれがある。
　一方、図７に示すように、径方向に対して上記の傾斜角θを付けて導線を巻回することで、上記の非有効空間の体積を低減できる。また、傾斜角θはスロット３０の後退角θｃｏｒｅ以下であるのが好ましい。ここで、θｃｏｒｅは、トゥース１０の径方向内側端部に設けられ、周方向に張り出した張り出し部１０ａの側面と、分割ヨーク２１の側面とを通る仮想平面と、導線巻回部５２の第１側面５２ｃまたは第２側面５２ｄとがなす角に相当する。例えば、第２側面５２ｄを基準として、傾斜角θが後退角θｃｏｒｅより小さければ、インシュレータ５０に多層巻きされた導線４１のうち最上層の導線４１が、周方向にはみ出すことなく、対応するスロット３０内に収容されるため、コイル４０の占積率を高く維持できる。ただし、クロス角εや突起６０間の間隔Ｚ等も考慮した場合、傾斜角θは後退角θｃｏｒｅ以下であればよい。
　［導線の巻回方法］
　図８は、導線の巻線設備の構成を、図９は、導線がインシュレータに巻回される過程の工程説明図をそれぞれ示す。なお、説明の便宜上、図８において、巻回設備は要部のみを簡略化して図示している。また、インシュレータ５０に設けられた突起６０は図示を省略する。また、図９において、巻線設備の図示を省略している。
　図８に示すように、本実施形態に示す導線４１は、通常のワーク回転方式でインシュレータ５０に巻回することができる。つまり、インシュレータ５０が装着されたトゥース１０を保持台２１００にセットするとともに、導線案内溝５１ａから導線４１を導線巻回部５２に案内し、導線４１の先端をノズル２２００で把持する。なお、保持台２１００は図示しない回転軸を有しており、この回転軸とインシュレータ５０の径方向中心線とが一致するようにする。
　この状態で、保持台２１００をその回転軸の回りに回転させるとともに、ノズル２２００を保持台２１００に対して相対的に移動させることで、導線４１がインシュレータ５０に巻回される。なお、ノズル２２００は、１層目の導線４１１が突起６０に保持されてクロス角εで第１端面５２ａに巻回されるように、導線４１の先端を移動させる。さらに、第２端面５２ｂと第１及び第２側面５２ｃ，５２ｄでは、１層目の導線４１１が第１鍔部５１の内面５１ｂと互いに平行となるように、導線４１の先端を移動させる。さらに、２層目の導線４１２以降では、ノズル２２００は、図９に示す巻回形状となるように導線４１の先端を移動させる。
　このように導線４１がインシュレータ５０に巻回されることで、図９の（ａ）図に示すように、１層目の導線４１１が導線巻回部５２に整列巻きされる。次に、クロス部４２で１層目の導線４１１から２層目の導線４１２に巻き替わるとともに、２層目の導線４１２は、径方向に関して１層目の導線４１１とほぼ対称をなすように第１端面５２ａに巻回される（図９の（ｂ）図）。さらに、２層目の導線４１２は、導線巻回部５２の径方向外側端部まで巻回され（図９の（ｃ）図）、クロス部４３で３層目の導線４１３に巻き替わる（図９の（ｄ）図）。３層目の導線４１３は、クロス角εとほぼ同じ角度で第１端面５２ａに巻回される。
　また、図示しないが、図９の（ｃ）図において、導線巻回部５２の各コーナー部５２ｅ１～５２ｅ４に設けられた複数の突起６０に支持されて、１層目の導線４１１は、径方向に対して傾斜角θをなすように、導線巻回部５２の表面に対して傾斜して巻回されている。２層目の導線４１２は、１層目の導線４１１における端面４１ｂに支持されて、径方向に対して傾斜角θをなすように、１層目の導線４１１に巻回されている。同様に、３層目の導線４１３は、２層目の導線４１２における端面４１ｂに支持されて、径方向に対して傾斜角θをなすように、２層目の導線４１２に巻回されている。
　なお、本実施形態においては、ノズルを用いた巻線工法を一例に記しているが、ノズルに替えて導線４１を案内するローラー、フック又はカム等を用いる巻線工法を採用してもよい。また、前述したように、ワーク回転方式が非円形の断面形状を有する導線４１の巻装に適しているが、導線４１がよじれて変形する等の不具合を解消できれば、ワーク固定方式で導線４１を巻装してもよい。
　［効果等］
　以上説明したように、本実施形態に係るステータ１００は、環状のヨーク２０と、ヨーク２０の周方向に所定の間隔をあけて配設されるとともに、ヨーク２０の内周からヨーク２０の径方向に延びる複数のティース１０と、複数のティース１０のそれぞれに装着される複数のインシュレータ５０と、断面が矩形状の導線４１で構成され、複数のインシュレータ５０のそれぞれに巻回される複数のコイル４０と、を備えている。
　インシュレータ５０は、導線４１が巻回される筒状の導線巻回部５２と、導線巻回部５２の径方向外側端部に設けられ、導線４１を導線巻回部５２に案内する導線案内溝５１ａを有する第１鍔部５１と、導線巻回部５２の径方向内側端部に設けられた第２鍔部５３と、を有している。
　導線巻回部５２は、導線案内溝５１ａの底面に連続する第１端面５２ａ及び第１端面５２ａとステータ１００の軸方向で互いに対向する第２端面５２ｂと、第１端面５２ａの周方向端辺から第２端面５２ｂの周方向端辺にかけて設けられ、周方向で互いに対向する第１側面５２ｃ及び第２側面５２ｄと、を有している。また、導線巻回部５２は、そのコーナー部５２ｅ１～５２ｅ４に設けられ、径方向と直交する方向に対して所定のクロス角εをなすように導線４１を第１端面５２ａに巻回させるための複数の突起６０を有している。
　複数の突起６０は、径方向に互いに間隔Ｚをあけて設けられ、第１鍔部５１に対向する第１面６０ａと第２鍔部５３に対向する第２面６０ｂとを有している。第１面６０ａがフラットな平面であるのに対し、第２面６０ｂは径方向内側に向かって凸状の曲面となっている。
　ステータ１００をこのように構成することで、断面が矩形状の、いわゆる平角線の導線４１をインシュレータ５０に安定して整列巻きかつ多層巻きすることができる。このことについて、図面を用いてさらに説明する。
　図１０Ａは、突起を設けない場合の導線巻回部上の導線の配置を示す模式図であり、図１０Ｂは、突起を設けた場合の導線巻回部上の導線の配置を示す模式図である。なお、図１０Ａ，１０Ｂにおいて、破線で囲まれた部分の拡大図をあわせて図示している。また、図１０Ａ，１０Ｂにおいて、導線４１のうち１層目の導線４１１のみを示している。また、一点鎖線は導線４１の実際の位置を、点線は導線４１が本来巻回されるべき位置をそれぞれ示している。
　図１０Ａに示すように、導線案内溝５１ａから案内された１層目の導線４１１が導線巻回部５２に巻回される過程において、１層目の導線４１１は径方向に隣り合う１層目の導線４１１から径方向内側に向かう力を受ける。導線巻回部５２に突起６０を設けていない場合、１層目の導線４１１を径方向で支持する機構が無いため、１層目の導線４１１は本来の位置からずれて導線巻回部５２に巻回される。このため、巻き乱れが生じて、１層目の導線４１１は導線巻回部５２に整列巻きされなくなる。また、１層目の導線４１１に巻き乱れが生じると、その上に順次巻回される２層目以降の導線４１も整列して巻回されなくなり、結果としてコイル４０の占積率が低下してしまう。
　一方、図１０Ｂに示すように、本実施形態によれば、導線巻回部５２の各コーナー部５２ｅ１～５２ｅ４にそれぞれ複数の突起６０を設けることにより、１層目の導線４１１を径方向で支持できる。また、複数の突起６０は径方向に互いに間隔Ｚをあけて設けられているため、１層目の導線４１１は整列巻きされた状態で導線巻回部５２の表面に保持される。さらに、図１０Ｂでは図示していないが、２層目の導線４１２は、１層目の導線４１１の端面４１ｂに支持されることで、１層目の導線４１１の上に整列巻きされ、３層目以降の導線４１も同様にインシュレータ５０に整列巻きされ、整列巻きかつ多層巻きされたコイル４０を安定して実現できる。
　また、図１０Ｂに示すように、突起６０の第１面６０ａがフラットな平面であるのに対し、第２面６０ｂは、径方向内側に向かって凸状の曲面である。突起６０をこのように構成することで、１層目の導線４１１の端面４１ｂが第１面６０ａに安定して保持される。さらに、導線４１の厚さ、この場合、断面視における１層目の導線４１１の長辺Ｘや短辺Ｙが設計値からばらついて傾斜角θが変動するような場合にも、第２面６０ｂが曲面であるため、１層目の導線４１１を第２面６０ｂに確実に当接させることができる。このことにより、１層目の導線４１１が所定の位置に位置決めされた状態で導線巻回部５２の表面に保持されて整列巻きされる。
　また、第２面６０ｂを凸状の曲面とすることで、インシュレータ５０を図示しない金型で一体成形する場合に、金型から突起６０を外すのが容易となる。このことにより、突起６０を外しやすくするための特別な離型剤を用いたり、金型から突起６０を外す際に、突起６０が欠けてインシュレータ５０の不良品が生じたりして、インシュレータ５０の製造コストが増加するのを抑制できる。
　また、導線巻回部５２に巻回される１層目の導線４１１は、複数の突起６０に支持されることで、第１端面５２ａにクロス角εで巻回されるとともに、径方向と傾斜角θをなすように導線巻回部５２の表面に傾斜して巻回されている。
　また、導線４１は導線巻回部５２にｎ層巻き（ｎは２以上の整数）されており、ｉ層目（ｉは２以上の整数で、かつｉ≦ｎ）の導線４１は、第１端面５２ａにおいて（ｉ－１）層目の導線４１から巻き替わり、かつ（ｉ－１）層目の導線４１の上にクロス角εと異なる角度で巻回されている。ｉ層目の導線４１は、（ｉ－１）層目の導線４１の端面４１ｂに支持されることで、径方向と傾斜角θをなすように（ｉ－１）層目の導線の上に巻回されている。
　このように導線４１を導線巻回部５２に巻回することで、複数の突起６０に保持され、径方向と傾斜角θをなして整列巻きされた１層目の導線４１１の端面４１ｂを支持部として２層目の導線４１２がクロス部４２で巻き乱れることなく１層目の導線４１１の上に整列巻きされる。同様に、整列巻きされた（ｉ－１）層目の導線４１の端面４１ｂを支持部としてｉ層目の導線４１がクロス部４ｉで巻き乱れることなく（ｉ－１）層目の導線４１の上に整列巻きされる。以上のように、インシュレータ５０に整列巻きかつ多層巻きされたコイル４０を安定して実現できる。
　第１端面５２ａと第１側面５２ｃとのコーナー部５２ｅ１に設けられた突起６０と、第１側面５２ｃと第２端面５２ｂとのコーナー部５２ｅ２に設けられた突起６０とは、それぞれに設けられた凸状の曲面である第２面６０ｂが互いに同じ方向、この場合は径方向内側を向いている。
　このようにすることで、クロス部４ｉの位置を確実に第１端面５２ａの上に定めることができる。
　本実施形態に係るモータ１０００は、ステータ１００と、ステータ１００と所定の間隔をあけて設けられたロータ２００と、を少なくとも備え、導線４１はインシュレータ５０に整列巻きかつ多層巻きされている。
　本実施形態によれば、導線巻回部５０に設けられた複数の突起６０によって、導線４１がインシュレータ５０に整列巻きかつ多層巻きされている。このことにより、スロット３０内でのコイル４０の占積率を高めることができ、高効率のモータ１０００を実現できる。
　なお、本実施形態において、突起６０は各コーナー部５２ｅ１～５２ｅ４からそれぞれ隣接する面にかかるように延びて設けられているが、特にこれに限られず、例えば、図１１に示すように、突起６０は各コーナー部５２ｅ１～５２ｅ４のみに設けられるようにしてもよい。この場合も、１層目の導線４１１は、第１端面５２ａに対してクロス角εで傾斜して巻回されるとともに、突起６０の第１面６０ａに支持されて導線巻回部５２の表面に整列巻きされる。
　＜変形例＞
　図１２～図１５は、本変形例に係る第１～第４のインシュレータの模式図を示す。なお、各図において、（ａ）図は軸方向上側から見た斜視図を、（ｂ）図は軸方向下側から見た斜視図を示している。また、図１２～図１５において、実施形態１と同様の箇所は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
　実施形態１に示す構成では、突起６０が各コーナー部５２ｅ１～５２ｅ４に設けられていたのに対し、本変形例に示す構成では、それ以外の箇所、例えば、第１側面５２ｃや第２側面５２ｄ等にも突起６１が設けられている点で異なる。
　例えば、図１２に示すように、第１側面５２ｃ及び第２側面５２ｄには、複数の突起６１が、径方向に互いに間隔Ｚをあけて、かつ第１鍔部５１の内面５１ｂと互いに平行になるように設けられていてもよい。具体的には、コーナー部５２ｅ１からコーナー部５２ｅ２にかけて直線的に延びるように複数の突起６１が第１側面５２ｃに設けられていてもよい。また、コーナー部５２ｅ３からコーナー部５２ｅ４にかけて直線的に延びるように複数の突起６１が第２側面５２ｄに設けられていてもよい。
　また、図１３に示すように、図１２に示す構成に加えて、第２端面５２ｂに、複数の突起６２が径方向に互いに間隔Ｚをあけて、かつ第１鍔部５１の内面５１ｂと互いに平行になるように設けられていてもよい。具体的には、コーナー部５２ｅ２からコーナー部５２ｅ３にかけて直線的に延びるように複数の突起６２が第２端面５２ｂに設けられていてもよい。図１３に示す構成では、コーナー部５２ｅ１からコーナー部５２ｅ３にかけて連続して延びるように突起６２が設けられている。
　さらに、図１４に示すように、図１３に示す構成に加えて、第１端面５２ａに、複数の突起６３が径方向に互いに間隔Ｚをあけて設けられていてもよい。具体的には、コーナー部５２ｅ４からコーナー部５２ｅ１にかけて直線的に延びるように突起６３が第１端面５２ｂに設けられていてもよい。また、図１４に示す構成において、第１端面５２ａに設けられた複数の突起６３は、径方向と直交する方向に対してクロス角εで傾斜するように、かつ径方向に互いに間隔Ｚをあけてそれぞれ設けられている。
　図１２～図１４に示すインシュレータ５０をステータ１００に適用することで、実施形態１と同様の効果を奏することができる。また、コーナー部５２ｅ１～５２ｅ４以外の導線巻回部５２の表面に連続して延びる複数の突起６１～６３を設けることで、導線４１の巻回位置を確実に定めることができ、導線４１を安定して整列巻きにすることができる。
　なお、図１４に示す構成に代えて、図１５に示すように、第１及び第２端面５２ａ，５２ｂと第１及び第２側面５２ｃ，５２ｄとに設けられた突起６４をそれぞれ延在方向に関して不連続となるように構成してもよい。
　つまり、第１側面５２ｃ及び第２側面５２ｄには、複数の突起６４が、径方向及び軸方向にそれぞれ互いに間隔をあけて設けられている。また、第２端面５２ｂには、複数の突起６４が、径方向及び周方向にそれぞれ互いに間隔をあけて設けられている。第１端面５２ａには、複数の突起６４が、径方向及び周方向にそれぞれ互いに間隔をあけて設けられている。なお、各面５２ａ～５２ｄにそれぞれ設けられた突起６４の径方向の間隔は上記の間隔Ｚである。
　図１５に示すインシュレータ５０をステータ１００に適用する場合も、実施形態１と同様の効果を奏することができる。また、図示しないが、図１２及び図１３に示す構成に図１５に示す突起６４の形状を適用するようにしてもよい。
　（実施形態２）
　図１６は、本実施形態に係るインシュレータの模式図を示し、図１７は、軸方向上側から見たステータの要部の模式図を示す。なお、図１６において、破線で囲まれた部分の拡大図をあわせて図示している。また、図１６において、実施形態１と同様の箇所は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。また、図１７において、導線４１のうち１層目の導線４１１のみを図示している。
　実施形態１に示す構成では、第１端面５２ａと第１側面５２ｃとのコーナー部５２ｅ１に設けられた突起６０と、第１側面５２ｃと第２端面５２ｂとのコーナー部５２ｅ２に設けられた突起６０とは、それぞれに設けられた第２面６０ｂがいずれも径方向内側を向いている。
　一方、図１６に示す本実施形態の構成では、第１端面５２ａと第１側面５２ｃとのコーナー部５２ｅ１に設けられた突起６０は、第２面６０ｂが径方向内側を向いているのに対し、第１側面５２ｃと第２端面５２ｂとのコーナー部５２ｅ２に設けられた突起６０は、第２面６０ｂが径方向外側を向いている。つまり、前者の突起６０と後者の突起６０とでは、それぞれに設けられた第２面６０ｂが互いに反対の方向を向いている。
　モータ１０００の設計仕様によっては、クロス部４ｉを導線巻回部５２の第１端面５２ａと異なる面上に設けることも要求される。しかし、実施形態１に示す構成では、クロス部４ｉを第１端面５２ａ以外に設けることは難しかった。
　一方、本実施形態によれば、クロス部４ｉを第１端面５２ａの上だけでなく第２端面５２ｂの上にも設けることができる。つまり、導線４１は、第２端面５２ｂでもｊ層目（ｊは整数で、１≦ｊ≦ｎ－１）から（ｊ＋１）層目に巻き替わり、クロス部４ｉが第２端面５２ｂの上にも設けられる。このことにより、ステータ１００，ひいてはモータ１０００の設計自由度が向上できる。なお、この場合、例えば、図１７に示すように、第２端面５２ｂ上で１層目の導線４１１が径方向と直交する方向に対してクロス角εをなすように巻回されていてもよい。
　（実施形態３）
　図１８Ａは、本実施形態に係るステータの要部の断面模式図を、図１８Ｂは比較のためのステータの要部の断面模式図をそれぞれ示している。なお、説明の便宜上、図１８Ａ，１８Ｂにおいて、突起６０の図示を省略している。また、実施形態１と同様の箇所は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
　図１８Ａに示す本実施形態の構成は、導線巻回部５２の径方向内側端部に、１層目の導線４１１のｋ巻き目（ｋは１層目の導線４１１の巻回数）が配置される予定の部分に所定の高さの段差５２ｆが設けられている点で図１８Ｂに示す実施形態１の構成と異なる。なお、段差５２ｆは導線巻回部５２の表面に連続して、つまり第１及び第２端面５２ａ，５２ｂと第１及び第２側面５２ｃ，５ｄのいずれにも設けられている。また、段差５２ｆには１層目の導線４１１が巻回されていない。
　本実施形態によれば、コイル４０の内部を通過する磁束に起因して導線４１に渦電流が流れ、モータ１０００のエネルギーロスが生じるのを抑制できる。このことについてさらに説明する。
　図１８Ｂに示すように、導線４１に電流が流れると、コイル４０の内部、つまり、分割ヨーク２１及びトゥース１０の内部を通るように磁束が発生し、トゥース１０の径方向内側端部では、磁束の一部が導線４１に漏れ出すことがある。この漏れ磁束がトゥース１０に近い側の導線４１、例えば、１層目の導線４１１に渦電流を発生させエネルギーロスが生じる原因となる。
　一方、本実施形態によれば、図１８Ａに示すように、漏れ磁束が通過する導線４１、つまり、１層目の導線４１１のうち径方向内側に位置するｋ巻き目に相当する部分に所定の高さの段差５２ｆを設けることで、当該部分に１層目の導線４１１が巻回されないようにする。このことにより、漏れ磁束が導線４１を通過するのを防止して、渦電流の発生、ひいてはモータ１０００のエネルギーロスが生じるのを抑制できる。
　なお、段差５２ｆは１層目の導線４１１の（ｋ－１）巻き目とｋ巻き目とに跨がって設けられていてもよい。また、２層目の導線４１２の１巻き目が巻回される予定の部分にまで延びて段差５２ｆが設けられていてもよい。段差５２ｆの高さと径方向の長さとは、導線４１に流れる渦電流の低減度合いとコイル４０の占積率の低下との兼ね合いに応じて、適宜変更されうる。
　なお、分割ヨーク２１に近い側での漏れ磁束の影響は小さいため、渦電流の発生を抑制するためには、導線４１を第１鍔部５１の内面５１ｂに当接するように導線巻回部５２に当接するのが好ましい。
　（実施形態４）
　図１９Ａは、本実施形態に係るステータの要部の断面模式図を示し、図１９Ｂは比較のためのステータの要部の断面模式図をそれぞれ示している。なお、説明の便宜上、図１９Ａ，１９Ｂにおいて、突起６０の図示を省略している。また、実施形態１と同様の箇所は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
　図１９Ｂに示す構成では、周方向で互いに隣り合うインシュレータ５０のうち、一方のインシュレータ５０に巻回された導線４１と、他方のインシュレータ５０に巻回された導線４１とで、その形状が対称となるようにそれぞれが巻回されている。
　一方、図１９Ａに示す本実施形態の構成では、周方向で互いに隣り合うインシュレータ５０のうち、一方のインシュレータ５０に巻回された導線４１と、他方のインシュレータ５０に巻回された導線４１とで、その形状が非対称となるようにそれぞれが巻回されている。
　各々の導線４１を図１９Ａに示す巻回形状とすることで、コイル４０の占積率を高めることができる。このことについてさらに説明する。
　通常、複数のインシュレータ５０に導線４１をそれぞれ巻回するにあたって、巻回工程を標準化し、また、ステータ１００の組立工程を簡素化するために、周方向に互いに隣り合うコイル４０において、互いに対向する面が対称となるように導線４１が巻回される。
　このように巻回された一組のコイル４０において、コイル４０同士の干渉を抑制するために、また，互いの絶縁距離を確保するために、周方向に互いに隣り合うコイル４０及びこれらが装着されるティース１０の間隔を所定値以上にあけて配置する必要がある。
　しかし、コイル４０のサイズや導線４１の巻回数によっては、当該間隔が大きくなりすぎてスロット３０内で導線４１に占有されない非有効空間が大きくなる場合があった。
　一方、本実施形態によれば、周方向に互いに隣り合うインシュレータ５０にそれぞれ巻回された導線４１の巻回形状を非対称とすることで、周方向に互いに隣り合うコイル４０の絶縁距離を確保しつつ、上記の非有効空間を低減して、コイル４０の占積率を高めることができる。
　なお、周方向に互いに隣り合うインシュレータ５０にそれぞれ巻回された導線４１において、それぞれの導線４１のｌ巻き目（ｌは整数で、１≦ｌ≦ｋ；ｋは１層目の導線の巻回数）の巻回形状を非対称とすることで、非有効空間の低減度合いをより高められるとともに、コイル４０の設計の自由度を向上できる。例えば、図１８Ａに示すように、紙面で左側に位置する導線４１の３巻き目及び４巻き目をそれぞれ７層としているのに対し、紙面で右側に位置する導線４１では３巻き目を６層、４巻き目を５層とすることで、非有効空間の低減度合いを高め、かつ２つのコイル４０間の絶縁距離も確保している。ただし、導線４１の巻回形状は特にこれに限定されず、コイル４０のサイズや導線４１の層数、巻回数等に応じて適宜変更されうる。
　（その他の実施形態）
　実施形態１～４において、インシュレータ５０に巻回された導線４１において、ｌ巻き目と（ｌ＋１）巻き目との間や（ｉ－１）層目やｉ層目との間、つまり周方向及び／または径方向で互いに隣り合う導線４１の間に、図２０に示すように、導線４１で発生した熱を外部に放散するための放熱材７０が充填されていてもよい。
　ステータ１００をこのように構成することで、ステータ１００の温度上昇が抑制され、モータ１０００の効率を向上できる。
　また、実施形態１において、導線４１のインシュレータ５０に巻回するにあたってワーク回転方式を用いるようにしたが、また、コイル７の巻回方法については特に限定されない。
　例えば、保持台２１００を固定して、保持台２１００の回りをノズル２２００が移動する、いわゆる導線回転方式で導線４１をインシュレータ５０に巻回させるようにしてもよい。この場合には、ヨーク２０は分割ヨーク２１を周方向で接続する構成でなくてもよく、電磁鋼板を円環状に打ち抜き加工し、かつ打ち抜き加工後の電磁鋼板を積層してヨーク２０を構成してもよい。また、ヨーク２０を円環状に形成した後に、複数のティース１０をそれぞれヨーク２０の内周に接続するようにしてもよい。
　また、インシュレータ５０は、トゥース１０の軸方向上下方向からそれぞれ装着される、いわゆる分割タイプのインシュレータであってもよいし、トゥース１０の全外周面を覆う一体構造であってもよい。
　また、実施形態１～４におけるステータ１００において、コイル４０が１層巻きの導線４１で構成されていてもよい。この場合においても、複数のインシュレータ５０のそれぞれに、導線４１が整列巻きで巻回される。
　なお、導線４１の断面形状は、図６の（ａ），（ｂ）図に示すように四角形でもよいし、図６の（ｃ）図に示すように、四隅が面取りされた四角形でもよい。また、導線４１の断面形状は、図６に示す形状に特に限定されず、例えば、辺Ｘが辺Ｙよりも長くなるようにしてもよい。
　また、トゥース１０は、軸方向端部と軸方向中央部とで断面形状が異なっていてもよい。例えば、軸方向端部両端部、または上端部か下端部において、中央部よりも径方向と直交する方向の幅が狭くなるように、トゥース１０の断面形状が連続的または段階的に変化していてもよい。インシュレータ５０の導線巻回部５２の内周面は、トゥース１０の断面形状の変化に対応して変形されていてもよい。
　本発明のステータは、コイルの占積率を高めることができるため、高い効率が要求されるモータに適用する上で特に有用である。
１０　　　ティース（トゥース）
２０　　　ヨーク
２１　　　分割ヨーク
３０　　　スロット
４０　　　コイル
４１　　　導線
４ｉ　　　クロス部
５０　　　インシュレータ
５１　　　第１鍔部
５１ａ　　導線案内溝
５１ｂ　　第１鍔部５１の内面
５２　　　導線巻回部
５２ａ　　第１端面
５２ｂ　　第２端面
５２ｃ　　第１側面
５２ｄ　　第２側面
５２ｅ１～５２ｅ４　コーナー部
５２ｆ　　第１端面
５３　　　第２鍔部
６０～６４　突起
６０ａ　　第１面
６０ｂ　　第２面
７０　　　放熱材
１００　　ステータ
１１０　　ステータコア
２００　　ロータ
２１０　　出力軸
２２０　　磁石
４１１　　１層目の導線
４１２　　２層目の導線
４１３　　３層目の導線
１０００　モータ

Claims (12)

  1. 　環状のヨークと、前記ヨークの周方向に所定の間隔をあけて配設されるとともに、前記ヨークの内周から前記ヨークの径方向に延びる複数のティースと、複数のティースのそれぞれに装着される複数のインシュレータと、断面が矩形状の導線で構成され、複数のインシュレータのそれぞれに巻回される複数のコイルと、を備えたステータであって、
    　前記インシュレータは、
    　前記導線が巻回される筒状の導線巻回部と、
    　前記導線巻回部の一端に設けられ、前記導線を前記導線巻回部に案内する導線案内溝を有する第１鍔部と、
    　前記導線巻回部の他端に設けられた第２鍔部と、を有し、
    　前記導線巻回部は、
    　前記導線案内溝の底面に連続する第１端面及び前記第１端面と前記ステータの軸方向で互いに対向する第２端面と、
    　前記第１端面の周方向端辺から前記第２端面の周方向端辺にかけて設けられ、前記周方向で互いに対向する第１側面及び第２側面と、
    　前記導線巻回部のコーナー部に少なくとも設けられ、前記径方向と直交する方向に対して所定の角度をなすように前記導線を前記第１端面に巻回させるための複数の突起と、を有し、
    　前記複数の突起は、前記径方向に互いに所定の間隔をあけて設けられ、
    　前記突起は、前記第１鍔部に対向する第１面と前記第２鍔部に対向する第２面とを有し、
    　前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方は、凸状の曲面を有することを特徴とするステータ。
  2. 　請求項１に記載のステータにおいて、
    　前記第１端面と前記第１側面とのコーナー部に設けられた前記突起と、前記第１側面と前記第２端面とのコーナー部に設けられた前記突起とは、それぞれに設けられた前記凸状の曲面が互いに同じ方向を向いていることを特徴とするステータ。
  3. 　請求項１に記載のステータにおいて、
    　前記第１端面と前記第１側面とのコーナー部に設けられた前記突起と、前記第１側面と前記第２端面とのコーナー部に設けられた前記突起とは、それぞれに設けられた前記凸状の曲面が互いに反対の方向を向いていることを特徴とするステータ。
  4. 　請求項１ないし３のいずれか１項に記載のステータにおいて、
    　前記導線巻回部に巻回される１層目の導線は、前記複数の突起に支持されることで、少なくとも前記第１端面に前記所定の角度で巻回されるとともに、前記径方向と所定の傾斜角をなすように前記導線巻回部の表面に傾斜して巻回されていることを特徴とするステータ。
  5. 　請求項４に記載のステータにおいて、
    　前記導線は前記導線巻回部にｎ層巻き（ｎは２以上の整数）されており、
    　ｉ層目（ｉは２以上の整数で、かつｉ≦ｎ）の導線は、前記第１端面において（ｉ－１）層目の導線から巻き替わり、かつ前記（ｉ－１）層目の導線の上に前記所定の角度と異なる角度で巻回されており、
    　前記ｉ層目の導線は、前記（ｉ－１）層目の導線の端面に支持されることで、前記径方向と前記所定の傾斜角をなすように前記（ｉ－１）層目の導線の上に巻回されていることを特徴とするステータ。
  6. 　請求項５に記載のステータにおいて、
    　前記導線は、前記第２端面でｊ層目（ｊは整数で、１≦ｊ≦ｎ－１）から（ｊ＋１）層目に巻き替わることを特徴とするステータ。
  7. 　請求項４ないし６のいずれか１項に記載のステータにおいて、
    　前記導線巻回部の径方向内側端部には、前記１層目の導線の少なくともｋ巻き目（ｋは１層目の導線の巻回数）が配置される予定の部分に所定の高さの段差が設けられており、
    　前記段差には少なくとも前記１層目の導線が巻回されていないことを特徴とするステータ。
  8. 　請求項１ないし７のいずれか１項に記載のステータにおいて、
    　一のインシュレータに巻回された導線と、前記一のインシュレータと前記周方向に互いに隣り合う別のインシュレータに巻回された導線とは、巻回形状が非対称であることを特徴とするステータ。
  9. 　請求項８に記載のステータにおいて、
    　前記一のインシュレータに巻回された導線と、前記別のインシュレータに巻回された導線とは、それぞれのｌ巻き目（ｌは整数で、１≦ｌ≦ｋ；ｋは１層目の導線の巻回数）において巻回形状が非対称であることを特徴とするステータ。
  10. 　請求項１ないし９のいずれか１項に記載のステータにおいて、
    　一のインシュレータに巻回され、前記周方向または前記径方向で互いに隣り合う導線の間には、前記導線で発生した熱を外部に放散するための放熱材が充填されていることを特徴とするステータ。
  11. 　請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のステータにおいて、
    　前記ヨークは、複数の分割ヨークが前記周方向で互いに接続されることで構成されており、
    　前記ティースは前記複数の分割ヨークのそれぞれに配設されていることを特徴とするステータ。
  12. 　請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のステータと、
    　前記ステータと所定の間隔をあけて設けられたロータと、を少なくとも備え、
    　前記導線は前記インシュレータに整列巻きかつ多層巻きされていることを特徴とするモータ。
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