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WO2020071035A1 - 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

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Publication number
WO2020071035A1
WO2020071035A1 PCT/JP2019/034631 JP2019034631W WO2020071035A1 WO 2020071035 A1 WO2020071035 A1 WO 2020071035A1 JP 2019034631 W JP2019034631 W JP 2019034631W WO 2020071035 A1 WO2020071035 A1 WO 2020071035A1
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WO
WIPO (PCT)
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coil
stator
teeth
height
turns
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/034631
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English (en)
French (fr)
Inventor
慶一郎 額田
俊幸 玉村
裕也 前田
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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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
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Priority to US17/273,223 priority patent/US12095325B2/en
Priority to CN201980064314.9A priority patent/CN112771764B/zh
Priority to JP2020550217A priority patent/JP7523095B2/ja
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    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
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    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • the present invention relates to a stator and a motor using the stator.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a stator having a reduced coil end height and a motor using the same.
  • a stator is a stator including at least an annular yoke, teeth connected to the yoke, and a plate-shaped conductive wire, and a coil attached to the teeth.
  • the coil has a first terminal portion, a winding portion electrically connected to the first terminal portion, and a second terminal portion electrically connected to the winding portion.
  • the winding portion is wound around the teeth by n turns (n is an integer of 2 or more), and along the axial end surface of the teeth at the k-th turn (k is an integer 1 ⁇ k ⁇ n) of the coil.
  • Ak is the height of the first portion in the axial direction
  • Bk is the circumferential width of the second portion extending from the end of the first portion and extending along the circumferential end surface of the tooth. Is satisfied.
  • the axial height of the first portion corresponding to the coil end can be reduced, and the size of the stator can be reduced. Further, the heat radiation from the coil is not reduced, and the heat radiation performance of the stator can be maintained.
  • the motor according to the present invention is characterized by including at least the stator and a rotor provided at a predetermined distance from the stator.
  • the height of the stator can be reduced, and the size of the motor can be reduced.
  • the height of the coil end can be reduced, and the size of the stator can be reduced. Further, the heat radiation performance of the stator can be maintained. According to the motor of the present invention, the height of the stator can be reduced, and the size of the motor can be reduced.
  • FIG. 1 is a sectional view of the motor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view of the k-th turn of the coil viewed from the radial direction.
  • FIG. 3A is a perspective view of a coil wound around a tooth.
  • FIG. 3B is a sectional view taken along line IIIB-IIIB in FIG. 3A.
  • FIG. 3C is a sectional view taken along line IIIC-IIIC in FIG. 3A.
  • FIG. 4A is a perspective view of a coil wound around a tooth according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line IVB-IVB of FIG. 4A.
  • FIG. 4C is a cross-sectional view taken along line IVC-IVC of FIG. 4A.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a coil end according to a modification.
  • FIG. 1 is a sectional view of a motor according to the present embodiment.
  • the radial direction of the motor 1000 is referred to as “radial direction”
  • the outer peripheral direction is referred to as “peripheral direction”
  • the direction in which the output shaft 210 of the motor 1000 extends (the direction perpendicular to the plane of FIG. It may be called "direction”.
  • the center side of the motor 1000 may be referred to as a radially inner side
  • the outer peripheral side may be referred to as a radially outer side.
  • the motor 1000 has the stator 100 and the rotor 200. Although the motor 1000 has other components, for example, components such as a motor case and a bearing that supports the output shaft, illustration and description thereof are omitted for convenience of description.
  • the stator 100 is provided between 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 teeth 10 adjacent to each other in the circumferential direction. It has a slot 30 provided therein and a coil 40 housed in the slot 30, and is disposed radially outside of the rotor 200 with a certain distance from the rotor 200.
  • the teeth 10 and the yoke 20 are each formed by, for example, punching out an electromagnetic steel sheet containing silicon or the like after lamination.
  • the coil 40 is a component formed by winding a plate-shaped conductive wire made of copper or the like having a rectangular cross section into n turns (n is an integer of 2 or more), and attached to each of the plurality of teeth 10 with an insulator (not shown) interposed therebetween. And stored in the slot 30.
  • the coils may be referred to as coils U1 to U4, V1 to V4, and W1 to W4, respectively, according to the phase of the current flowing through the coil 40.
  • the coil 40 is wound around the teeth 10 in a concentrated manner.
  • the rotor 200 has an output shaft 210 arranged at the axis, and magnets facing the stator 100 and having N poles and S poles alternately arranged along the outer circumferential direction of the output shaft 210. Note that the material, shape, and material of the magnet 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 respectively connected in series, and three-phase currents of U, V, and W phases having a phase difference of 120 ° in electrical angle are applied to the coils U1 to U4, respectively.
  • V1 to V4 and W1 to W4 are supplied to and excited to generate a rotating magnetic field in the stator 100.
  • the rotating magnetic field interacts with the magnetic field generated by the magnet 220 provided on the rotor 200 to generate torque on the rotor 200, and the output shaft 210 rotates while being supported by a bearing (not shown).
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the k-th turn of the coil according to the present embodiment as viewed from the radial direction.
  • 3A is a perspective view of a coil wound around a tooth
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line IIIB-IIIB of FIG. 3A
  • FIG. 3C is a cross-sectional view taken along the line IIIC-IIIC of FIG. 3A.
  • the coil 40 is a component formed by winding a plate-shaped conductor wire n turns (n is an integer of 2 or more), and the first terminal portion 41 and the second terminal portion 42 And a winding part 43.
  • an insulating coating (not shown) is provided on the surface of the coil 40.
  • a portion of the winding portion 43 extending along the axial end surface of the tooth 10 corresponds to the coil end 44.
  • the first terminal portion 41 is located on the proximal end side of the tooth 10, and the second terminal portion 42 is located on the distal end side of the tooth 10, that is, the first terminal portion 41. It is located near the tip of the tooth 10.
  • the winding portion 43 is connected to the first terminal portion 41 at a first connection portion 41a, and is connected to the second terminal portion 42 at a second connection portion 42a. That is, the winding part 43 is electrically connected to the first terminal part 41 and the second terminal part 42.
  • the winding part 43 is wound around the teeth 10 by n turns from the first connection part 41a to the second connection part 42a.
  • the first terminal portion 41 and the second terminal portion 42 are respectively connected to a terminal portion of another coil 40 via an external power supply line (not shown), a neutral line, or a crossover line or a bus bar.
  • an external power supply line not shown
  • the first and second terminal portions 41 and 42 correspond to portions where both ends of the winding portion 43 are extended.
  • the first and second terminal portions 41 and 42 may be attached to both ends of the winding portion 43, in this case, by welding or the like, respectively, to the first connection portion 41a and the second connection portion 42a.
  • the k-th turn (k is an integer of 1 ⁇ k ⁇ n) of the coil 40 corresponds to the first portion k1 disposed along the axial end surface of the tooth 10.
  • a second portion located next to the first portion k1 from the first terminal portion 41 toward the second terminal portion 42, extending from an end of the first portion k1 and disposed along a circumferential end surface of the tooth.
  • k2 and the first portion k1 corresponds to a part of the coil end 44.
  • the first portion k1 is located in a region facing the teeth 10 in the axial direction
  • the second portion k2 is located at least in a region facing the teeth 10 in the direction perpendicular to the axial direction.
  • the relationship between the height Ak and the width Bk is Ak ⁇ Bk.
  • the coil 40 is configured to satisfy the following. Also, as shown in FIG. 3B, the coil 40 is configured such that the heights A1 to An have the same value in the first to nth turns, that is, A in this case. On the other hand, in the first to n-th turns, as shown in FIG. 3C, the widths B1 to Bn of the coil 40 become smaller radially inward, that is, closer to the distal end side of the teeth 10.
  • the widths B1 to Bn are distances from the surface of the insulator to the outer circumferential surface of the second portion k2.
  • the stator 100 includes at least an annular yoke 20, a tooth 10 connected to the yoke 20, and a coil 40 formed of a plate-like conductive wire and attached to the tooth 10.
  • the coil 40 is located closer to the distal end of the tooth 10 than the first terminal 41, the winding 43 electrically connected to the first terminal 41, and the winding 43.
  • a second terminal portion 42 electrically connected thereto, and the winding portion 43 is wound n turns (n is an integer of 2 or more) around the teeth.
  • the winding part 43 sets the axial height of the first portion k ⁇ b> 1 along the axial end surface of the tooth 10 to Ak,
  • the circumferential width of the second portion k2 along the circumferential end surface of the tooth 10 extending from the end of the first portion k1 and adjacent to the first portion k1 from the terminal portion 41 toward the second terminal portion 42 is reduced.
  • the height Ak of the first portion k1 corresponding to the coil end 44 can be reduced, and the size of the stator 100 can be reduced.
  • the first portion k1 is located in a region facing the teeth 10 in the axial direction
  • the second portion k2 is located at least in a region facing the teeth 10 in the direction perpendicular to the axial direction.
  • the space factor of the coil 40 accommodated in the slot 30 can be increased.
  • the size of the coil 40 can be reduced without greatly reducing the heat radiation performance of the coil 40. This will be further described.
  • the heat generated by the coil 40 accommodated in the slot 30 mainly propagates to the teeth 10, and further propagates to the yoke 20 via the teeth 10. Further, the heat is radiated from the motor housing (not shown) or the like to the air or to a separately provided heat radiation member.
  • the volume of the coil end 44 can be reduced and the amount of heat accumulated in the coil end 44 can be reduced.
  • the distance between the upper surface of the first portion k1 and the teeth 10 can be reduced, and the amount of heat transmitted from the coil end 44 to the teeth 10 and the yoke 20 can be increased.
  • the motor 1000 includes at least the stator 100 and the rotor 200 provided at a predetermined interval from the stator 100.
  • the height of the coil 40 and thus the height of the stator 100 can be reduced, and the size of the motor 1000 can be reduced. Further, the heat radiation performance of the motor 1000 equivalent to the conventional configuration can be realized.
  • FIG. 4A is a perspective view of a coil wound around a tooth according to the present embodiment
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line IVB-IVB of FIG. 4A
  • FIG. 4C is a cross-sectional view taken along line IVC-IVC of FIG. 4A.
  • the cross-sectional views of FIG. 4A to 4C, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the coil 40 is configured such that the heights A1 to An of the first portion decrease as going from the first turn to the nth turn.
  • the rate of change of the cross-sectional area in other words, the rate of change of the current density, can be reduced in each turn.
  • the rate of change of the cross-sectional area in other words, the rate of change of the current density
  • the rate of change of the cross-sectional area in other words, the rate of change of the current density, is made constant in each turn.
  • the coil end 44 can be sufficiently lowered while securing the current density of the current flowing through the coil 40.
  • the coil 40 is configured so that the heights A1 to An of the first portion become lower as going from the first turn to the nth turn, and that the relationship of Amax ⁇ Bmin is not satisfied at the same time. Good. By satisfying any one of the relationships, an effect corresponding to each relationship can be obtained.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a coil end according to the present modification.
  • FIG. 5 corresponds to the cross section of the first portion k1 located on the upper side in the axial direction among the cross sections shown in FIGS. 3B and 4B.
  • the same parts as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.
  • the configuration shown in the present modified example is different from the configuration shown in the first embodiment in that the height of the coil end 44 changes in the first to n-th turns.
  • the heights A1 to An may change, for example, as shown in FIG. 5A, or as shown in FIG. It may change. Alternatively, it may change as shown in FIG.
  • the shape of the coil end 44 located on the lower side in the axial direction may be as shown in FIG. Note that the heights A1 to An may change in the first to nth turns other than those shown in FIG.
  • the height Ak is higher than any one of the axial heights A1 to Ak-1 of the first portion in the first to (k-1) th turns and the (k + 1) to nth turns It is sufficient that the height of the coil end 44 is changed so as to be higher than any one of the axial heights Ak + 1 to An of the first portion in the above.
  • the height of the coil end 44 is set such that the height Ak is lower than any one of the heights A1 to Ak-1 and lower than any one of the heights Ak + 1 to An. It only has to change.
  • the concave portion and / or the convex portion are formed on the axial end surface of the coil end 44, that is, at least one of the upper surface and the lower surface.
  • the cooling efficiency of the stator 100 including the coil 40 can be improved, and the efficiency of the motor 1000 can be improved.
  • a liquid such as oil or water can be used as the refrigerant.
  • the minimum value Amin of the axial heights A1 to An of the first portion in the first to nth turns is a predetermined value such that the coil 40 is not disconnected due to Joule heat and the reliability is not reduced. It is preferable to make the height higher.
  • the configuration in which the plurality of teeth 10 are connected to the annular yoke 20 has been described as an example.
  • the present invention is not particularly limited to this, and one is provided for each of the divided yokes divided in the circumferential direction.
  • the teeth 100 may be connected to each other, and the stator 100 may be configured by connecting a plurality of divided yokes in the circumferential direction in this state.
  • the cross-sectional shape of the conductor forming the coil 40 may be trapezoidal, rectangular, or square, and may be n-sided (n is an integer of 4 or more).
  • the coil 40 is connected to the teeth 10 such that the first terminal 41 is located at the base end of the tooth 10 and the second terminal 42 is located at the tip of the tooth 10.
  • the positions of the first terminal portion 41 and the second terminal portion 42 are not particularly limited thereto.
  • the first terminal portion 41 may be located on the base end side of the tooth 10.
  • the second connection portion 42a is located on the tip side of the tooth 10.
  • the relationship between the height of the first portion k1 of the k-th turn and the width of the second portion k2 in the coil ends 44 located on the upper side and the lower side in the axial direction is Ak ⁇ Bk.
  • this relationship does not necessarily need to be satisfied by the coil ends 44 on both sides in the axial direction, and it is sufficient that at least one of the coil ends 44 satisfies the relationship Ak ⁇ Bk.
  • the stator of the present invention is useful when applied to a motor that requires miniaturization.

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Abstract

ステータ１００は、ヨーク２０と、ヨーク２０と接続するティース１０と、板状の導線からなり、ティース１０に装着されたコイル４０と、を備えている。コイル４０は、巻線部４３と第１端子部４１及び第２端子部４２とを有している。巻線部４３はティース１０にｎターン（ｎは２以上の整数）巻回されている。巻線部４３はコイル４０の第ｋターン（ｋは整数で１≦ｋ≦ｎ）において、ティース１０の軸方向端面に沿った第１部分ｋ１の軸方向の高さをＡｋとし、第１部分ｋ１の端部から延びてティース１０の周方向端面に沿った第２部分ｋ２の周方向の幅をＢｋとした場合、Ａｋ＜Ｂｋの関係を満たしている。

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、モータの小型化、効率向上が要望されている。
　モータの体積増加を抑制しつつ効率を向上させる手法の一つとして、ステータのスロット内に配置されるコイルの占積率を向上させることが知られている。コイルの占積率を向上させることで、モータの駆動時に、コイルに流れる電流に起因する損失を抑制できる。
　コイルの占積率を向上させる手法として、銅材を用いた鋳造コイルをスロット内に配置する構成が提案されている（例えば特許文献１参照）。また、この構成では、占積率を向上させるため、コイルの断面を四角形とし、かつその線径を太くしている。
独国特許出願公開第１０２０１２２１２６３７号明細書
　ところで、近年、車両や産業機器等に使用されるモータの個数が増大しており、個々のモータにおいてさらなる小型化が要求されている。
　しかし、特許文献１に示された従来の構成では、コイルの占積率を向上させるため、コイルの線径を太くしている。このため、コイルの軸方向端部、具体的には、スロットからモータの出力軸方向にはみ出た部分（以下、コイルエンドという）の高さも高くなってしまい、コイル、ひいてはモータを十分に小型化することは難しかった。
　本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、コイルエンドの高さを低減し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、該ヨークと接続するティースと、板状の導線からなり、前記ティースに装着されたコイルと、を少なくとも備えたステータであって、該コイルは、第１端子部と、前記第１端子部と電気的に接続する巻線部と、前記巻線部と電気的に接続する第２端子部と、を有し、前記巻線部は前記ティースにｎターン（ｎは２以上の整数）巻回されており、前記コイルの第ｋターン（ｋは整数で１≦ｋ≦ｎ）において、前記ティースの軸方向端面に沿った第１部分の軸方向の高さをＡｋとし、前記第１部分の端部から延びて前記ティースの周方向端面に沿った第２部分の周方向の幅をＢｋとした場合、Ａｋ＜Ｂｋの関係を満たすことを特徴とする。
　この構成によれば、コイルエンドに相当する第１部分の軸方向の高さを低くすることができ、ステータを小型化することができる。また、コイルからの放熱量が低減せず、ステータの放熱性能を維持できる。
　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、ステータの高さを低減でき、モータの小型化が図れる。
　本発明のステータによれば、コイルエンドの高さを低くでき、ステータの小型化が図れる。また、ステータの放熱性能を維持できる。本発明のモータによれば、ステータの高さを低減でき、モータの小型化が図れる。
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、コイルの第ｋターンを径方向から見た模式図である。 図３Ａは、ティースに巻回されたコイルの斜視図である。 図３Ｂは、図３ＡのＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ線での断面図である。 図３Ｃは、図３ＡのＩＩＩＣ－ＩＩＩＣ線での断面図である。 図４Ａは、本発明の実施形態２に係るティースに巻回されたコイルの斜視図である。 図４Ｂは、図４ＡのＩＶＢ－ＩＶＢ線での断面図である。 図４Ｃは、図４ＡのＩＶＣ－ＩＶＣ線での断面図である。 図５は、変形例に係るコイルエンド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、径方向において、モータ１０００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を軸支する軸受等の部品を有しているが、説明の便宜上、その図示及び説明を省略する。
　ステータ１００は、円環状のヨーク２０と、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、周方向に隣り合うティース１０の間にそれぞれ設けられたスロット３０と、スロット３０内に収容されたコイル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。
　ティース１０とヨーク２０は、それぞれ、例えば、ケイ素等を含有した電磁鋼板を積層後に打ち抜き加工して形成される。コイル４０は、断面が四角形の銅等からなる板状の導線がｎターン（ｎは２以上の整数）巻回されてなる部品であり、図示しないインシュレータを挟んで複数のティース１０のそれぞれに装着されて、スロット３０内に収容されている。なお、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はティース１０に対して集中巻きされている。
　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とを有している。なお、磁石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。
　［コイルの構成］
　図２は、本実施形態に係るコイルの第ｋターンを径方向から見た模式図を示す。また、図３Ａは、ティースに巻回されたコイルの斜視図を、図３Ｂは、図３ＡのＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ線での断面図を、図３Ｃは、図３ＡのＩＩＩＣ－ＩＩＩＣ線での断面図をそれぞれ示す。
　図３Ａ～図３Ｃに示すように、コイル４０は、板状の導線がｎターン（ｎは２以上の整数）巻回されてなる部品であり、第１端子部４１と第２端子部４２と巻線部４３とを有している。また、コイル４０の表面には絶縁被膜（図示せず）が設けられている。また、巻線部４３のうち、ティース１０の軸方向端面に沿って延びる部分がコイルエンド４４に相当する。
　コイル４０がティース１０に装着されたとき、第１端子部４１はティース１０の基端側に位置しており、第２端子部４２はティース１０の先端側、つまり、第１端子部４１よりもティース１０の先端の近くに位置している。また、巻線部４３は第１接続部位４１ａで第１端子部４１に接続され、第２接続部位４２ａで第２端子部４２に接続されている。つまり、巻線部４３は第１端子部４１及び第２端子部４２と電気的に接続されている。また、巻線部４３は、第１接続部位４１ａから第２接続部位４２ａにかけてティース１０にｎターン巻回されている。
　第１端子部４１及び第２端子部４２は、それぞれ図示しない外部からの電源線か、または中性線か、あるいは渡し線やバスバー等を介して他のコイル４０の端子部に接続されている。なお、コイル４０が１本の導線を巻回してなる場合は、第１及び第２端子部４１，４２は、巻線部４３の両端がそれぞれ延長された部分に相当する。ただし、第１及び第２端子部４１，４２を巻線部４３の両端、この場合は第１接続部位４１ａ及び第２接続部位４２ａにそれぞれ溶接等して取付けるようにしてもよい。
　また、図２及び図３Ａ～図３Ｃに示すように、コイル４０の第ｋターン（ｋは整数で１≦ｋ≦ｎ）は、ティース１０の軸方向端面に沿って配置された第１部分ｋ１と、第１端子部４１から第２端子部４２に向かって第１部分ｋ１の隣に位置し、第１部分ｋ１の端部から延びてティースの周方向端面に沿って配置された第２部分ｋ２とを有しており、第１部分ｋ１がコイルエンド４４の一部に相当する。また、第１部分ｋ１は、ティース１０と軸方向で向かい合う領域に位置し、第２部分ｋ２は、ティース１０と軸方向に直交する方向で向かい合う領域に少なくとも位置している。
　第１部分ｋ１におけるティース１０の軸方向の高さをＡｋとし、第２部分ｋ２におけるティース１０の周方向の幅をＢｋとそれぞれしたとき、高さＡｋと幅Ｂｋとが、Ａｋ＜Ｂｋの関係を満たすようにコイル４０は構成されている。また、図３Ｂに示すように、第１～第ｎターンにおいて、高さＡ１～Ａｎがそれぞれ同じ値、この場合はＡとなるようにコイル４０が構成されている。一方、第１～第ｎターンにおいて、コイル４０の幅Ｂ１～Ｂｎは、図３Ｃに示すように、径方向内側、つまり、ティース１０の先端側に位置するにつれて狭くなっている。
　なお、実際には、図示しないインシュレータを挟んでティース１０にコイル４０が装着されているため、高さＡ１～Ａｎ（＝Ａ）はインシュレータの表面から第１部分ｋ１の軸方向端面までの距離であり、幅Ｂ１～Ｂｎはインシュレータの表面から第２部分ｋ２の周方向外側面までの距離である。
　［効果等］
　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と接続するティース１０と、板状の導線からなり、ティース１０に装着されたコイル４０と、を少なくとも備えている。コイル４０は、第１端子部４１と、第１端子部４１と電気的に接続する巻線部４３と、第１端子部４１よりもティース１０の先端の近くに位置し、巻線部４３と電気的に接続する第２端子部４２と、を有し、巻線部４３はティースにｎターン（ｎは２以上の整数）巻回されている。
　巻線部４３は、コイル４０の第ｋターン（ｋは整数で１≦ｋ≦ｎ）において、ティース１０の軸方向端面に沿った第１部分ｋ１の軸方向の高さをＡｋとし、第１端子部４１から第２端子部４２に向かって第１部分ｋ１の隣に位置し第１部分ｋ１の端部から延びてティース１０の周方向端面に沿った第２部分ｋ２の周方向の幅をＢｋとした場合、Ａｋ＜Ｂｋの関係を満たしている。
　コイル４０をこのように構成することで、コイルエンド４４に相当する第１部分ｋ１の高さＡｋを低くでき、ステータ１００を小型化することができる。なお、第１部分ｋ１は、ティース１０と軸方向で向かい合う領域に位置し、第２部分ｋ２は、ティース１０と軸方向に直交する方向で向かい合う領域に少なくとも位置している。
　また、第１～第ｎターンにおいて、ティース１０の先端側に位置するにつれて幅Ｂ１～Ｂｎが狭くなるようにすることで、スロット３０内に収容されるコイル４０の占積率を高めることができる。
　また、本実施形態によれば、コイル４０の放熱性能を大きく低減させずにコイル４０を小型化することができる。このことについてさらに説明する。スロット３０内に収容されたコイル４０で発生した熱は、主としてティース１０に伝搬し、また、ティース１０を介してヨーク２０に伝搬する。さらに、図示しないモータのハウジング等から大気中あるいは別途設けられた放熱部材に放熱される。
　一方、スロット３０からはみ出た部分であるコイルエンド４４では、ティース１０やヨーク２０への熱伝搬が起こりにくく、大気中に直接、熱が放散される。しかし、大気は、ティース１０やヨーク２０を構成する電磁鋼板や、ティース１０に装着され、樹脂からなる図示しないインシュレータ等と比べて熱伝導率が小さいため、コイルエンド４４には熱が溜まりやすい。
　一方、本実施形態によれば、第１部分ｋ１の高さＡｋを第２部分の幅Ｂｋよりも小さくすることで、コイルエンド４４の体積を低減して、コイルエンド４４に溜まる熱量を小さくできる。また、第１部分ｋ１の上面とティース１０との距離を短くして、コイルエンド４４からティース１０やヨーク２０への熱伝搬量を大きくすることができる。
　また、スロット３０内に収容され、放熱に寄与する部分、つまり、第２部分ｋ２において、コイル４０の占積率を所定以上とするように周方向の幅Ｂｋを確保することで、例えば、特許文献１に開示される従来の構成と同等のコイル４０の放熱性能を実現できる。
　また、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、を少なくとも備えている。
　本実施形態によれば、コイル４０、ひいてはステータ１００の高さを低減でき、モータ１０００の小型化が図れる。また、従来の構成と同等のモータ１０００の放熱性能を実現できる。
　（実施形態２）
　図４Ａは、本実施形態に係るティースに巻回されたコイルの斜視図を、図４Ｂは、図４ＡのＩＶＢ－ＩＶＢ線での断面図を、図４Ｃは、図４ＡのＩＶＣ－ＩＶＣ線での断面図をそれぞれ示す。なお、図４Ａ～４Ｃにおいて、実施形態１と同様の箇所については同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
　本実施形態に示す構成と実施形態１に示す構成とでは、以下の点で異なる。まず、第１ターン～第ｎターンに向かうにつれて第１部分の高さＡ１～Ａｎが低くなるようにコイル４０が構成されている。
　コイル４０をこのように構成することで、各ターンにおいて断面積の変化率、言い換えると電流密度の変化率を小さくすることができる。このようにすることで、異なるターンで発熱のばらつきを生じるのを抑制でき、コイル４０の信頼性を高められるとともにモータ１０００の効率を向上できる。
　特に、第１～第ｎターンのそれぞれにおいて、高さＡｋと幅Ｂｋとの比が一定となるようにすると、各ターンにおいて断面積の変化率、言い換えると電流密度の変化率を一定にすることができ、コイル４０内での発熱ばらつきを抑制でき、コイル４０の信頼性及びモータ１０００の効率をさらに高められる。
　次に、第１～第ｎターンでの高さＡ１～Ａｎのうちの最大値をＡｍａｘとし、幅Ｂ１～Ｂｎのうち第１～第ｎターンでの最小値をＢｍｉｎとしたとき、Ａｍａｘ＜Ｂｍｉｎの関係を満たすようにコイル４０が構成されている点で異なる。
　コイル４０をこのように構成することで、コイル４０に流れる電流の電流密度を確保しつつコイルエンド４４を十分に低くできる。
　なお、第１ターン～第ｎターンに向かうにつれて第１部分の高さＡ１～Ａｎが低くなるようにコイル４０を構成することと、Ａｍａｘ＜Ｂｍｉｎの関係を満たすこととを同時に満足しなくてもよい。いずれか一方の関係を満たすことで、それぞれの関係に対応した効果を奏することができる。
　＜変形例＞
　図５は、本変形例に係るコイルエンドの断面模式図を示す。なお、図５は、図３Ｂ，４Ｂに示す断面のうち軸方向上側に位置する第１部分ｋ１の断面にそれぞれ対応している。なお、図５において、実施形態１，２と同様の箇所については同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
　本変形例に示す構成と、実施形態１に示す構成とでは、第１～第ｎターンにおいてコイルエンド４４の高さが変化している点で異なる。また、実施形態２に示すような単調な変化ではなく、高さＡ１～Ａｎは、例えば、図５の（ａ）図に示すように変化してもよいし、（ｂ）図に示すように変化してもよい。あるいは、（ｃ）図に示すように変化してもよい。また、図示しないが、軸方向下側に位置するコイルエンド４４の形状を図５に示すようにしてもよい。なお、高さＡ１～Ａｎは第１～第ｎターンの中で図５に示す以外の変化をしてもよい。高さＡｋが、第１～第（ｋ－１）ターンにおける第１部分の軸方向の高さＡ１～Ａｋ－１のうちのいずれか１つよりも高く、かつ第（ｋ＋１）～第ｎターンにおける第１部分の軸方向の高さＡｋ＋１～Ａｎのうちのいずれか１つよりも高くなるように、コイルエンド４４の高さが変化すればよい。あるいは、高さＡｋが、高さＡ１～Ａｋ－１のうちのいずれか１つよりも低く、かつ高さＡｋ＋１～Ａｎのうちのいずれか１つよりも低くなるように、コイルエンド４４の高さが変化すればよい。
　前述したように、コイルエンド４４では主として、大気中に熱が放散される。一方、本変形例によれば、コイルエンド４４の高さが上記のように変化しているため、コイルエンド４４の表面積を、例えば、実施形態１，２に示す場合に比べて大きくすることができ、コイルエンド４４から大気中への熱放散量を大きくすることができる。
　また、本変形例によれば、コイルエンド４４の軸方向端面、つまり、上面または下面のうち少なくとも一方に凹部または凸部あるいはその両方が形成されるため、凸部の両側または凹部をステータ１００内に流れる冷媒の流路とすることができる。このことにより、コイル４０を含むステータ１００の冷却効率を高められるとともにモータ１０００の効率を向上できる。なお、冷媒として、油や水等の液体を用いることができる。
　なお、第１～第ｎターンにおける第１部分の軸方向の高さＡ１～Ａｎのうちの最小値Ａｍｉｎは、ジュール発熱によってコイル４０が断線したり、信頼性が低下したりしないように所定値以上に高くすることが好ましい。
　（その他の実施形態）
　なお、実施形態１では、円環状のヨーク２０に複数のティース１０が接続される構成を例に取って説明したが、特にこれに限定されず、周方向に分割された分割ヨークにそれぞれ１つずつティース１０を接続し、この状態で複数の分割ヨークを周方向に接続することでステータ１００を構成するようにしてもよい。
　また、コイル４０を構成する導線の断面形状は台形でも長方形でも正方形でもよく、ｎ角形（ｎは４以上の整数）であってもよい。
　また、図３Ａ～図３Ｃ及び図４Ａ～図４Ｃにおいて、第１端子部４１がティース１０の基端側に、第２端子部４２がティース１０の先端側に位置するようにコイル４０がティース１０に装着されていたが、第１端子部４１及び第２端子部４２の位置は特にこれに限定されず、例えば、第２端子部４２が径方向外側に引き回されて、第１端子部４１及び第２端子部４２がともにティース１０の基端側に位置するようにしてもよい。なお、この場合も、第２接続部位４２ａはティース１０の先端側に位置している。
　また、実施形態１，２において、軸方向上側及び下側に位置するコイルエンド４４において、第ｋターンの第１部分ｋ１の高さと第２部分ｋ２の幅との関係が、Ａｋ＜Ｂｋの関係を満たす例を示したが、必ずしも軸方向両側のコイルエンド４４でこの関係を満たす必要はなく、少なくとも一方のコイルエンド４４において、Ａｋ＜Ｂｋの関係を満たせばよい。
　本発明のステータは、コイルエンドの高さを低くできるため、小型化が必要とされるモータに適用する上で有用である。
１０　　　ティース
２０　　　ヨーク
３０　　　スロット
４０　　　コイル
４１　　　第１端子部
４２　　　第２端子部
４３　　　巻線部
４４　　　コイルエンド
１００　　ステータ
２００　　ロータ
２１０　　出力軸
２２０　　磁石
１０００　モータ
ｋ１　　　コイル４０の第ｋターンの第１部分
ｋ２　　　コイル４０の第ｋターンの第２部分
Ａｋ　　　第１部分ｋ１の軸方向の高さ
Ｂｋ　　　第２部分Ｂｋの周方向の幅

Claims (7)

  1. 　環状のヨークと、該ヨークと接続するティースと、板状の導線からなり、前記ティースに装着されたコイルと、を少なくとも備えたステータであって、
    　該コイルは、
    　　第１端子部と、
    　　前記第１端子部と電気的に接続する巻線部と、
    　　前記第１端子部よりも前記ティースの先端の近くに位置し、前記巻線部と電気的に接続する第２端子部と、
    　を有し、
    　前記巻線部は前記ティースにｎターン（ｎは２以上の整数）巻回されており、
    　前記巻線部は、前記コイルの第ｋターン（ｋは整数で１≦ｋ≦ｎ）において、前記ティースの軸方向端面に沿った第１部分の軸方向の高さをＡｋとし、前記第１端子部から前記第２端子部に向かって前記第１部分の隣に位置し前記第１部分の端部から延びて前記ティースの周方向端面に沿った第２部分の周方向の幅をＢｋとした場合、Ａｋ＜Ｂｋの関係を満たす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、
    　第１～第ｎターンはそれぞれ前記第１部分の軸方向の高さが等しい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部分の軸方向の高さは、第１ターンから第ｎターンに向かうにつれて低くなることを特徴とするステータ。
  4. 　請求項３に記載のステータにおいて、
    　第１～第ｎターンにおける前記第１部分の軸方向の高さのうち最大値をＡｍａｘとし、第１～第ｎターンにおける前記第２部分の周方向の幅のうち最小値をＢｍｉｎとしたとき、Ａｍａｘ＜Ｂｍｉｎの関係を満たすことを特徴とするステータ。
  5. 　請求項１に記載のステータにおいて、
    　前記高さＡｋは、
    　第１～第（ｋ－１）ターンにおける前記第１部分の軸方向の高さＡ１～Ａｋ－１のうちのいずれか１つよりも高く、かつ第（ｋ＋１）ターン～第ｎターンにおける前記第１部分の軸方向の高さＡｋ＋１～Ａｎのうちのいずれか１つよりも高いか、または、
    　前記高さＡ１～Ａｋ－１のうちのいずれか１つよりも低く、かつ前記高さＡｋ＋１～Ａｎのうちのいずれか１つよりも低いことを特徴とするステータ。
  6. 　請求項１ないし５のいずれか１項に記載のステータにおいて、
    　前記第１部分は、前記ティースと前記軸方向で向かい合う領域に位置し、
    　前記第２部分は、前記ティースと前記軸方向に直交する方向で向かい合う領域に少なくとも位置することを特徴とするステータ。
  7. 　請求項１ないし６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、を少なくとも備えたことを特徴とするモータ。
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