JP2010081789A - ラジアルギャップ型回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトで高出力密度の集中巻きモータを提供すること。
【解決手段】帯状鋼板４００を湾曲加工することにより、螺旋巻き帯状鋼板を用いたステータコア又はロータの製造が実現する。帯状鋼板４００のうち、互いに理引接する２つの突極部（又はティース）１０１０の間の中間ヨーク部４００Ａの径方向内側部分が湾曲される。この湾曲により、中間ヨーク部４００Ａの径方向内側部分は、軸方向へ突出する。これにより、製造が簡単となる。
【選択図】図５

Description

本発明は、ラジアルギャップ型回転電機の改良に関する。このラジアルギャップ型回転電機はモータ又は発電機として使用される。

（モータコアについて）
ラジアルギャップ型回転電機（ＲＧＭと略称される）は、広範に採用されている。アキシャルギャップ型回転電機（ＡＧＭと呼ばれる）に関する多くの技術提案が存在する。けれども、軸方向の磁気吸引力の問題により、コアタイプのＡＧＭはほとんど実用化されていない。
一般に、ＲＧＭのステータコア及びロータコアは、輪板状の多数の電磁鋼板を軸方向に積層することにより形成される。積層電磁鋼板コアは、軟磁性粉末成形コアよりも最大飽和磁束密度、強度及び製造コストの点で優れる。しかしながら、電磁鋼板を輪板状に打ち抜く工程は、多くの材料ロスを発生させる。この問題は、大径モータにおいて特に深刻となる。

たとえば、ＥＶ（電気車）又はＨＶ（ハイブリッド車）のダイレクトドライブインホィールモータ（ＤＤ−ＩＷＭと呼ばれる）は、大きなトルクを発生する必要がある。モータのトルクは磁束変化率に比例する。磁束変化率の増加は、ステータ及びロータの極数の増加により実現される。極数の増加は、ＤＤ−ＩＷＭの直径の増大を要求する。その結果、ＤＤ−ＩＷＭは、大きな電磁鋼板ロスを発生する。
分割された軟磁性のコアセグメントを機械的に結合することによりステータコアを実現する分割コア構造は、鋼板ロスを低減する。しかし、分割コア構造は、大きな磁気抵抗と小さい機械強度をもつ。したがって、分割コア構造は、大きな機械的衝撃力が掛かるＤＤ−ＩＷＭにおいて採用が容易ではない。

特許文献１は、ティースが打ち抜かれた帯状鋼板を螺旋巻きすることにより、ステータコアを作製することを記載する。帯状鋼板は塑性変形される。コアの外周部は周方向へ引っ張られる。コアの内周部は周方向へ圧縮される。けれども、大型の製造装置と複雑な製造工程を必要とする帯状鋼板の塑性変形加工は、製造コストを増大させる。
たとえば特許文献２は、リングコイルを使用する横磁束機械（Ｔｒａｖｅｒｓｅ Ｆｌｕｘ Ｍａｃｉｎｅ）を提案している。コイルエンドをもたないリングコイルは、銅使用量を減らす。けれども、軸方向へ延在する多数の軟磁性コアセグメントを機械的に結合して構成されるＴＦＭのステータコアは、複雑な組み立て工程と小さい機械強度をもつ。このため、大きな機械的衝撃力が掛かるＤＤ−ＩＷＭにＴＦＭを採用することは、機械的安全性を低下させる。

（モータ巻線について）
集中巻きステータコイルはコイルエンドの軸方向長を短縮できるので、モータをコンパクト化し、銅使用量を低減する。この事実は、ＤＤ−ＩＷＭなどの用途において重要である。
しかし、集中巻きされた電機子コイルは、分布巻きされた電機子コイルに比べて、コイルエンドを構成するコイル導体の密度が高いため、コイルエンド内部のコイル導体の放熱性が悪化する。その結果、コイルエンド内部のコイル導体につながるスロット内部のコイル導体（以下、スロット導体部と呼ばれる）の温度が上昇する。電機子コイルの冷却は、モータが密閉されるＤＤ−ＩＷＭのような用途において、特に重要となる。

モータトルクに比例するステータ電流の量は、コイル導体の断面積と電流密度に比例する。コイル導体の発熱量は、電流密度の２乗に比例する。コイル導体を被覆する有機絶縁層の耐熱温度が電流密度の上限を決定する。スロット導体部が発生する熱の多くは、コイルエンドに伝達された後、コイルエンドで放熱される。したがって、モータの小型化のために集中巻きのステータコイルを採用することによりコイルエンドの冷却性能が悪化すると、コイル導体の電流密度の低下によりトルクが低下する。つまり、集中巻きは、モータの小型化と銅損の減少とを実現する代わりに、コイルエンドの放熱量の低下によるトルク低下を招く。ステータの放熱性能を改善するために、たとえば下記の技術が提案されている。

特許文献３は、コイルエンドの径方向外側に冷却用リングを嵌めた後、このリングとコイルエンドとを熱伝導樹脂により熱結合することを提案している。けれども、熱伝導樹脂の熱伝導率は、金属材料のそれに比べて小さいため、コイルエンドと冷却用リングとの間の大きな熱抵抗が発生する。その結果、コイルエンドの各コイル導体とこの冷却用リングとの間の熱抵抗により、各コイル導体から冷却用リングへの熱伝達量は強く制限される。熱伝導樹脂に熱伝導用のフィラーを充填することは可能である。しかし、熱抵抗改善効果が金属材料よりも小さいにもかかわらず、その製造費用は増大する。

電流密度を増大させずにトルクを増大する良い方法は、スロット断面積に対する導体断面積の割合であるスロット占積率を増大することである。巻線ノズルを用いて巻かれた通常のステータコイルのスロット占積率は４０％程度である。スロット占積率の向上は容易ではない。特に、コイル長が短縮できる集中巻きコイルのスロット占積率の向上は、コイル導体の巻線作業を著しく困難とする。

集中巻きコイルの巻き線作業の簡素化とスロット占積率の向上のために、一般にステータコアを複数の部分コアに分割する分割コア技術が採用される。けれども、既に説明したように、分割コア技術は、磁気抵抗の増大問題とステータコアの剛性低下問題とを発生させる。結局、冷却性能に優れ、かつ、高いスロット占積率をもつ集中巻きコイルの採用はモータ技術者にとって理想ではあるが、その実現はいまだ良い解決案がなかった。

特開２００６−８１２５０Ａ ＵＳＰ７０３０５２９Ｂ２ ＵＳＰ６７４４１５８Ｂ２

（発明の目的）
本発明は、少ない材料により優れたモータ性能をもつラジアルギャップ型回転電機を実現することをその第１の目的としている。本発明は、機械的強度の低下を抑制しつつ積層鋼板使用量を低減可能なラジアルギャップ型回転電機を提供することをその第２の目的としている。
本発明は、ステータの温度上昇を抑制可能なラジアルギャップ型回転電機を提供することをその第３の目的としている。本発明は、優れたスロット占積率をもつラジアルギャップ型回転電機を提供することをその第４の目的としている。本発明は、巻き線作業の簡素化が可能なラジアルギャップ型回転電機を提供することをその第５の目的としている。

（発明の特徴）
上記目的を達成する本発明は、軟磁性のステータコアと、ステータコアに巻装されたステータコイルと、ステータコアに対して径方向へ小ギャップを隔てて回転する軟磁性のロータコアとを有する。ステータコアは、ロータコアに向けて周方向所定ピッチで突出する多数のティースと、周方向に延在して各ティースの基端部を磁気的に結合するヨーク部とを有する。一般に、ステータコアはモータハウジングに固定される。一般に、ロータコアは回転軸に固定される。ただし、ステータコイルが巻かれたステータコアを回転軸に固定し、ロータコアをモータハウジングに固定することもできる。

本発明の第１の特徴は、次の点にある。
ステータコアは、軟磁性の帯状鋼板を螺旋状に曲げることにより軸方向へ積層される。ステータコアのヨーク部の径方向内側部分は、ヨーク部の径方向外側部分よりも軸方向へ突出する突出部を有する。ヨーク部の各ターンの突出部は互いに嵌合している。
すなわち、ステータコアは、一定ピッチで幅方向一方側へティース又は突極部が突出する帯状の軟磁性鋼板をリング状に曲げて構成される。この曲げ加工は、隣接する２つのティースの間のヨーク部（中間ヨーク部とも呼ばれる）の径方向内側の辺がその径方向外側の辺よりも軸方向へ突出するように曲げることによりなされる。

したがって、中間ヨーク部の径方向内側の辺の周方向長さは、中間ヨーク部の径方向外側の辺の周方向長さより実質的に短くなる。その結果、帯状の軟磁性鋼板を螺旋巻きして軸方向へ積層することにより、略円筒形（正確には多角形筒体形）のステータコアが形成される。
このステータコア構造は良好な鋼板の歩留まりをもつ。かつ、その製造は容易である。また、帯状の軟磁性鋼板の径方向外側の辺に突起を設けることにより、その放熱性を改善することも可能である。上記した中間ヨーク部は、湾曲されてもよく、屈曲されてもよく、波状に軸方向へ突出してもよい。

好適な態様において、ロータコアは、ステータコアに向けて周方向所定ピッチで突出する多数の突極部と、周方向に延在して各突極部の基端部を磁気的に結合するヨーク部とを有する。ロータコアは、軟磁性の帯状鋼板を螺旋状に曲げることにより軸方向へ積層される。ロータコアのヨーク部の径方向内側部分は、ロータコアのヨーク部の径方向外側部分よりも軸方向へ突出する突出部を有する。ロータコアのヨーク部の各ターンの突出部は、互いに嵌合している。
すなわち、この態様は、ステータコアと同様に、ロータコアも帯状鋼板の螺旋巻きにより構成したものである。このロータコアは、ステータコアと同じく、良い歩留まりと容易な製造工程とをもつ。

好適な態様において、ステータコアは、突出部が軸方向前側へ突出する軸方向前側部分と、突出部が軸方向後側へ突出する軸方向後前側部分と、軸方向前側部分の後部と軸方向後前側部分との間に形成されて突出部に対して軸方向に隣接する空隙部分とを有する。
この態様によれば、ステータコアの軸方向中央部に空隙部分すなわち凹部を設けることができる。この空隙部分に冷却隆流体を導入することにより、ステータコアを良好に冷却することができる。その他、この空隙部分にステータハウジングの突起部を挿入することにより、ステータコアの保持及び冷却が容易となる。

好適な態様において、ロータコアは、突出部が軸方向前側へ突出する軸方向前側部分と、突出部が軸方向後側へ突出する軸方向後前側部分と、軸方向前側部分の後部と軸方向後前側部分との間に形成されて突出部に対して軸方向に隣接する空隙部分とを有する。
この態様によれば、ロータコアの軸方向中央部に空隙部分すなわち凹部を設けることができる。この空隙部分に冷却隆流体を導入することにより、ロータコアを良好に冷却することができる。その他、この空隙部分にロータハウジングの突起部を挿入することにより、ロータコアの保持及び冷却が容易となる。

好適な態様において、ステータコアを構成するための帯状鋼板は、ティースと周方向重なる位置にて、小ギャップ側と反対側に設けられた凹凸部を有する。これにより、ステータコアの放熱面積を増大することができる。更に、凹凸部は、ティースと周方向と重なる位置に設けられるため、ティース間の中間ヨーク部を曲げが難しくなることがない。
好適な態様において、凹凸部は、円筒状のステータハウジングの周面に設けられた凹凸部と嵌合する。その結果、ステータコアは、ステータハウジングに良好に機械的支持されることができる。また、ステータコアの熱は、ステータハウジングに良好に伝達される。

好適な態様において、ロータコアを構成するための帯状鋼板は、突極部と周方向重なる位置にて、小ギャップ側と反対側に設けられた凹凸部を有する。これにより、ロータコアの放熱面積を増大することができる。更に、凹凸部は、ロータの突出部と周方向と重なる位置に設けられるため、突出部間の中間ヨーク部を曲げが難しくなることがない。
好適な態様において、凹凸部は、円筒状のロータハウジングの周面に設けられた凹凸部と嵌合する。その結果、ロータコアは、ロータハウジングに良好に機械的支持されることができる。また、ロータコアの熱は、ロータハウジングに良好に伝達される。

本発明の第２の特徴において、ステータコイルは、線状導体からなるコイル導体を多数のティースに別々に集中巻きされる多数のティースコイルを接続して構成される。コイル導体は、厚さの４倍以上の幅をもつ絶縁被覆金属導体板からなるテープ状導体により構成される。テープ状導体は、テープ状導体の厚さ方向がティースから遠ざかる方向に一致し、かつ、テープ状導体の幅方向がスロットの深さ方向にほぼ一致する姿勢で、ティースに集中巻きされている。
ティースに集中巻きされるこのテープ状導体の各ターンの厚さ方向は、ティースから遠ざかる方向とされる。テープ状導体の幅方向は、スロットの深さ方向とされる。この集中巻きモータは、ステータコイルの温度上昇を良好に低減することができる。この効果が更に詳しく説明される。

既述されたように、集中巻きされたステータコイルのコイルエンド放熱効果は、分布巻きされたステータコイルのそれよりも悪い。このため、ステータコイルのうち、スロット内のコイル導体の温度が上昇する。
必要なインダクタンスを実現するために、スロット内には多数のターンのコイル導体が収容される。従来のコイル導体は、一般に丸形断面又は正方形断面をもつ。このため、多数層のコイル導体層がスロットの深さ方向に形成される。
スロット内のコイル導体の熱は、ステータコアのティース又はヨークに伝達される。これにより、スロット内のコイル導体の温度上昇は抑制される。けれども、スロットの周方向及び深さ方向にそれぞれ多数のコイル導体が収容される従来の集中巻きコイルでは、スロット内にてティース及びヨークから離れた位置のコイル導体の放熱性が悪化する。

これは、スロットは、周方向及び深さ方向のそれぞれに多数のコイル導体を順番に収容しているので、ティース及びヨークから離れたコイル導体は、他の多数のコイル導体を通じてティース又はヨークに放熱するためである。
スロット内で互いに隣接する各コイル導体の間には隙間が存在する。この隙間は大きな熱抵抗をもつ。更に、コイル導体の表面の樹脂膜も大きな熱抵抗を発生する。結局、コイルエンドでの放熱能力が悪い集中巻きモータにおいて、スロット内でティース及びヨークから離れた位置のコイル導体の冷却が最も厳しい問題となる。
コイル導体が、スロット深さ方向が幅方向となるテープ状導体により構成するので、各コイル導体とヨークとの間に介在する上記隙間や樹脂膜のスロット深さ方向の長さは最小となる。結局、各テープ状導体は、ヨークに良好に放熱することができるので、集中巻きモータされた各テープ状導体の温度上昇は抑制される。

このテープ状導体の第２の利点は、集中巻き作業において、テープ状導体の表面の絶縁膜の損傷が小さいことである。すなわち、コイル導体をティースに集中巻きする時、ティースの角部において、コイル導体は、強く曲げられる。その結果、コイル導体の外周側の樹脂膜は強く引っ張られる。コイル導体として厚さが薄いテープ状導体を採用することにより、テープ状導体の２つの主面間の曲げ半径の差が小さくなる。これは、テープ状導体の表面の樹脂膜に掛かるストレスが大幅に小さくなることを意味する。更に、テープ状導体は、その厚さ方向へ容易に曲げることができるので、コイル導体の曲げ作業も容易となる。ティースの角部において、曲げによる樹脂膜のストレスが小さいことは、この部分において、テープ状導体を小さい曲率半径で曲げることができることを意味する。これは、ティースに集中巻きされたコイルが軸方向長さが短いコイルエンドをもつことができることを意味する。これは、モータを小型化できることを意味する。

このテープ状導体の第３の利点は、表皮効果の影響による電気抵抗の増大を低減することができる点にある。従来の丸形断面又は角形断面をもつコイル導体は、内部を流れる電流が形成する磁束によりコイル導体内部の電流密度が低下する。これは、表皮効果と呼ばれている。その結果、コイルの電気抵抗が増大し、ステータコイルの銅損が増大する。これに対して、扁平なテープ状導体からなるこの第１の特徴のコイル導体の表皮効果は小さい。これは、電流が形成する磁束が流れる磁路長が大きいため、この磁束量が小さくなるためである。このため、ステータコイルの銅損とそれによるステータコイルの発熱量を低減することとができる。

好適な態様において、テープ状導体は、前記スロットの径方向深さに略等しい最大幅を有する。つまり、スロットの深さ方向において、一個のテープ状導体だけが配置される。これにより、スロット内の各テープ状導体の熱は、径方向へ最小の熱抵抗でヨークに伝達される。つまり、スロットの深さ方向に隣圧複数のコイル導体間の熱伝達が無いため、各コイル導体は、良好にヨークに放熱することができる。
好適な態様において、ステータコイルは、ティースから遠ざかる向きに順番に巻かれた所定ターン数のコイル導体により構成されるコイルエンドを有する。コイルエンドは、第Ｎ（Ｎは自然数）番目のターンのテープ状導体と、第Ｎ＋１番目のターンのテープ状導体との間に位置してコイルエンドを略径方向に貫通する冷却領域を有する。冷却領域は、第Ｎ番目のターンのテープ状導体と、第Ｎ＋１番目のターンのテープ状導体から吸収した熱を外部に排出する。この態様によれば、テープ状導体は、冷却領域に広く接触するので良好に冷却される。以下、更に詳しく説明される。

すなわち、この態様のコイルエンドは、ティースから遠ざかる向きに順番に巻かれた所定ターン数のテープ状導体の間に、コイルエンドを略径方向に貫通する冷却領域を有する。この冷却領域は両側のテープ状導体に広く対面するため、コイルエンドの各テープ状導体の熱は良好に冷却領域に放熱する。その結果、従来において放熱が困難であった集中巻きコイルのコイルエンドの放熱性を大幅に向上することができる。
更に、この冷却領域は、コイルエンドの軸方向長さを増大する。しかし、既述されたようにテープ状導体は小さい曲率半径で曲げることができるので、コイルエンドの最も内側のテープ状導体とティースの端面との間の軸方向ギャップの幅を短縮することができる。したがって、コイルエンドの大型化を防止することができる。

好適な態様において、冷却領域は、コイルエンドを構成する各ターンのテープ状導体の間にそれぞれ形成されている。すなわち、コイルエンドを構成する全てのテープ状導体の両側に冷却領域が形成される。これにより、コイルエンドの冷却効果は更に向上する。
好適な態様において、冷却領域は、コイルエンドを構成するテープ状導体の２つの主面の一方に隣接し、互いに隣接する２つのテープ状導体の２つの主面の他方は、互いに密着している。これにより、各テープ状導体の放熱性を確保しつつ、コイルエンドの軸方向長さの増大を抑制することができる。

好適な態様において、冷却領域は、冷却流体が前記コイルエンドを略径方向に貫通する流体通路からなる。すなわち、この態様のコイルエンドは、ステータコアから遠ざかる向きに互いに隣接するコイルエンドの２つのテープ状導体の間に、回転軸から遠ざかる向きに貫通する流体通路が形成される。これにより、流体通路の両側のテープ状導体が流体通路を流れる冷却流体に接触するので、コイルエンドのテープ状導体は、良好に冷却される。流体通路の両側のテープ状導体は、コイルエンドに流体抵抗が少ない流体通路を形成するので、冷却流体の流体損失を減らすことができる。
更に、冷却流体が径方向内側からコイルエンドの流体通路に入る時、冷却流体は、テープ状導体の厚さの分だけ流体通路の断面積を絞られるため、ノズル効果により増速する。したがって、流体通路内の高速の冷却流体とテープ状導体との間の境界層が薄くなるので、冷却流体とテープ状導体との間の熱抵抗は更に低減される。好適には、コイルエンドを構成する全てのテープ状導体の両側に流体通路が形成される。これにより、コイルエンドの冷却効果は更に向上する。

好適な態様において、冷却領域は、第Ｎ番目のターンのテープ状導体と、第Ｎ＋１番目のターンのテープ状導体との間に挿入されて略径方向に延在する良熱伝導性の金属プレートにより形成されている。すなわち、この態様は、コイルエンドの隣接する２つのテープ状導体の間に挿入された金属プレートにより冷却領域を構成した点にその特徴がある。この金属プレートの表面は、電気絶縁層をもつことができるが、電気絶縁層をもたなくてもよい。
金属プレートは、両側のテープ状導体に広く接触するため、テープ状導体から金属プレートへの伝熱性能は大幅に向上される。金属プレートは、略径方向へ延在してモータハウジングに放熱することができる。又は、金属プレートは、コイルエンドの径方向外側で冷却流体に広く接触して冷却流体に良好に放熱する。又は、金属プレートは、モータ外部で冷却流体に放熱する。その結果、コイルエンドは、良好に冷却される。 好適には、コイルエンドを構成する全てのテープ状導体の両側に金属プレートが配置される。これにより、コイルエンドの冷却効果は更に向上する。

好適な態様において、テープ状導体は、コイルエンドにおいてスロット内よりも径方向外側へ幅広に形成されている。これにより、コイルエンドのテープ状導体と冷却領域との接触面積を更に増大することができるので、ステータコイルのコイルエンドの冷却効果は更に向上される。
好適な態様において、コイルエンドの軸方向外端面に近接する内端面をもつモータハウジングを有し、モータハウジングの内端面は、互いに周方向に隣接する２つのティースコイルの間に位置してステータコア側へ突出する突条を有する。この突条は、軸方向ステータコア向きに突出する。突条の周方向幅は先端に向いて狭くなっている。これにより、ティースコイルの最も外側のテープ状導体とこの突条との間の熱抵抗を低減することができる。更に、冷却流体がコイルエンドの冷却流体通路を略径方向に貫通する時、多量の冷却流体がモータハウジングの内端面とティースコイルの最も外側のテープ状導体との間のギャップを流れるのを阻止することができる。その結果、コイルエンド内の冷却流体通路を流れる冷却流体の流量が増大するので、コイルエンドのテープ状導体（コイル導体）の冷却が促進される。

好適な態様において、第Ｎ番目及び第Ｎ＋１番目のターンのコイル導体はコイルエンドにおいて密着する。第Ｎ＋２番目及び第Ｎ＋３番目のターンのコイル導体はコイルエンドにおいて密着する。冷却領域は、第Ｎ＋１番目と第Ｎ＋２番目のターンのテープ状導体の間に配置される。
このようにすれば、冷却領域の数を減らすことができる。好適には、コイルエンドの全てのテープ状導体の一主面が冷却領域に接触する。これにより、コイルエンド冷却効果を良好に維持しつつコイルエンドの軸方向突出長を短縮することができる。

好適な態様において、スロット内のテープ状導体の幅は、ティースから離れるにつれて狭くなっている。この態様によれば、コイル導体の簡素な形状及び巻線法により、スロット占積率を大幅に向上することができるので、モータトルクを増大することができる。
更に説明すると、ラジアルギャップモータのスロットに上記したテープ状導体を巻く場合、ティースの延在方向と平行なスロット深さは、ティースから遠ざかるにつれて小さくなる。この態様は、この問題を、ティースに集中巻きされるテープ状導体の外側のターンが、その内側のターンよりも小さい幅をもつことにより解決する。これにより、テープ状導体利用の上記効果を確保しつつ、スロット占積率を簡単に向上することができる。

好適な態様において、テープ状導体の少なくとも内端部は、ティースの軸方向端面に隣接する位置にて折り曲げられて径方向すなわちティースの延在方向へ延在する。テープ状導体の厚さ方向は、ティースから遠ざかる方向とされる。
集中巻きされたテープ状導体からなるティースコイルは、既述した多くの利点を有する。けれども、集中巻きされたテープ状導体の両端部（特に内端部）をティースの軸方向端面から引き出すことは、容易ではない。これは、ティースの幅がテープ状導体の幅よりも小さくなるためである。

この態様において、テープ状導体の少なくとも内端部は、ティースの軸方向端面に隣接する位置にて折り曲げられて径方向に延在する。これにより、テープ状導体の内端部を良好にテープの巻回方向に対して直角に引き出すことができる。
ただし、ティースの周方向幅が、略ティース長さに等しいテープ状導体の幅よりも狭いと、テープ状導体を折り曲げても引き出せない。この場合には、テープ状導体の内端部の幅をティースの周方向幅以下に狭くしたり、あるいは、テープ状導体の内端部を複数部分に分けて各部分を別々に折り曲げたり、複数のテープ状導体をティースの長さ方向に同時に並列に巻けばよい。
これら複数のテープ状導体を巻く前に、各テープ状導体の内端部は、それぞれ折り曲げられてティースの軸方向端面に沿いつつ径方向に引き出される。これにより、ティース幅が狭く、ティース長さが長い場合でも、単一のテープ状導体により集中巻きコイルを実現することができる。

本発明の第３の特徴において、ティースは、径方向各部の周方向幅が略等しい主部と、前記主部に嵌め込まれる軟磁性の角形筒部とを有する。この角形筒部は、端部から周方向外側へ突出してスロットの開口部を狭窄する軟磁性の爪部を有する。爪部は、前記角形筒部と一体に形成される。ステータコイルは、角形筒部に集中巻きされている。
更に詳しく説明される。爪付きのティースにテープ状導体を集中巻きすることにより、高いスロット占積率を実現することは簡単ではない。そこで、この第２の特徴では、ティースの先端部が爪部をもつ場合に、巻き線作業が困難となるコイル導体（特にテープ状導体）の集中巻き作業を容易とするために、予めティースコイルが集中巻きされた軟磁性の角形筒部をティースの主部に嵌め込む。角形筒部は径方向へ押し込まれる。

重要な点は、この軟磁性の角形筒部がその先端部に軟磁性の爪部をもつ点にある。爪部は、周方向に延在してロータとの間の磁気抵抗を低減する。この態様によれば、爪付きのティースへの大断面積のコイル導体の集中巻き作業が容易となる。たとえば、角形筒部は、軟磁性の鋼板をティースの主部の周りに巻き付ける形状に形成することにより製造されることができる。爪部は、軟磁性の鋼板の先端部を折り曲げて作成されることができる。

たとえば、角形筒部は、軟磁性粉末が充填された樹脂成形体により構成されることができる。角形筒部の少なくとも内面は、ティースの外面に接着されることが好適である。たとえば、角形筒部を構成する樹脂を加熱により収縮する樹脂材料を採用することができる。ティースコイルが集中巻きされた角形筒部をティースの主部にはめ込んだ後、加熱することにより、角形筒部はティースの主部に強固に接着する。その他、角形筒部の内面に接着剤を塗布してもよい。

その他、ティースの主部を冷却した後、加熱された角形筒部をティースの主部に圧入してもよい。角形筒部の角部は円弧状に面取りされることが好ましい。なお、この第２の特徴は、テープ状導体以外の形状のコイル導体をティースに集中巻きする場合にも適用することができる。

好適な態様において、角形筒部の爪部は軸方向外側へ突出する。ロータコアは、軸方向外側へ突出する角形筒部の爪部に対面可能に、軸方向へ延長される。これにより、ティースとロータコアとの対面面積を容易に増大することができるので、モータトルクを増大することができる。

本発明の第４の特徴において、各ティースは、ヨークと一体に形成される。奇数番目のティースの先端部は、周方向両側に突出する鍔部を有する爪付きティースにより構成される。偶数番目のティースの先端部は、鍔部をもたないか又は奇数番目の鍔部よりも周方向突出量が小さい鍔部をもつ爪無しティースにより構成される。ステータコイルは、各ティースに集中巻きされたティースコイルを相ごとに接続して構成されている。

更に詳しく説明される。ティースにテープ状導体を集中巻きすることにより高いスロット占積率を実現することは簡単ではない。そこで、この第５の特徴では、奇数番目のティースコイルが、奇数番目の爪付きティースに最初に集中巻きされる。偶数番目のティースコイルは偶数番目のティースに巻かれず、集中巻きされる。形成された偶数番目のティースコイルは、偶数番目のティースに径方向へはめ込まれる。

結局、奇数番目のティースへのコイル導体の集中巻きは非常に容易となる。偶数番目のティースへのティースコイルのはめ込みも容易である。好適には、偶数番目のティースコイルのターン数は、奇数番目のティースコイルのターン数よりも小さくされる。これにより、スロット開口を小さくすることができるので、モータ特性低下を抑止することができる。なお、テープ状導体以外の形状のコイル導体をティースに集中巻きする場合、又は、一般の分布巻きステータコイルをもつモータにも適用することができる。

好適な態様において、ステータコイルは、電気角２π／３だけ離れたＵ、Ｖ、Ｗ相のティースコイルからなり、３相のティースコイルは、各ティースに（Ｕ、−Ｖ、Ｗ、−Ｕ、Ｖ、−Ｗ及びＵ）の順番で集中巻きされる。この態様によれば、３相集中巻き構成であるにもかかわらず、磁界変化を円滑として、鉄損を低減することができる。また、既述したように、コイル導体を爪付きティースへ集中巻きする作業が容易となる。

（本発明の第２乃至第５の特徴の拡大使用）
この発明の第１の特徴は、帯状鋼板を螺旋巻きすることにより軸方向に積層する軟磁性コアにおいて、帯状鋼板の径方向内側部分を軸方向へ突出させる点にその特徴がある。
この発明の第２の特徴は、ステータコアのティースにテープ状のコイル導体を集中巻きする点にその特徴がある。
この発明の第３の特徴は、ティースに嵌め込まれた爪付きの角形筒部に、ステータコイルを集中巻きした点にその特徴がある。
この発明の第４の特徴は、鍔部（爪部）をもつティースと爪部をもたないティースとを交互に設ける点にその特徴がある。コイルは、各ティースに集中巻きされる。
本発明の第２、第３及び第４の特徴は、本発明の第１の特徴と一緒に実施されることが好適であるが、第１の特徴とは独立に実施されることもできる。

実施例１のアウターロータ構造を有するラジアルギャップ型スイッチドリラクタンスモータの模式軸方向部分断面図である。 図１のモータの模式径方向側面図である。 図１に示されるロータの一部を示す模式部分拡大軸方向断面図である。 湾曲加工前の状態を示す帯状鋼板の部分正面図である。 湾曲加工後の状態を示す帯状鋼板の部分正面図である。 湾曲加工後の帯状鋼板を厚さ方向と平行に見た部分平面図である。 湾曲加工前の状態を示す帯状鋼板の部分正面図である。 湾曲加工後の状態を示す帯状鋼板の部分正面図である。 湾曲加工後の帯状鋼板を厚さ方向と平行に見た部分平面図である。 変形態様を示す部分平面図である。 インナーロータ構造を有するラジアルギャップ型モータのステータコアの模式部分正面図である。 ステータコアを構成する軟磁性鋼板の模式軸方向断面図（Ａ−Ａ線）である。 加工前の帯状鋼板の部分正面図である。 実施例２の帯状鋼板の曲げ加工前の状態を示す正面図である。 実施例２の帯状鋼板の曲げ加工後の状態を示す径方向部分正面図である。 実施例３のモータのステータ及びロータの模式軸方向断面図である。 図１６に示されるモータのコイルエンド近傍を示す周方向部分展開図である。 実施例４の帯状鋼板の曲げ加工前の状態を示す正面図である。 実施例５の帯状鋼板の曲げ加工前の状態を示す正面図である。 変形態様の帯状鋼板の曲げ加工前の状態を示す正面図である。 帯状鋼板の曲げ加工後の状態を示す平面図である。 変形態様の帯状鋼板の曲げ加工前の状態を示す正面図である。 実施例６のモータの軸方向半断面を示す模式軸方向断面図である。 図２３に示されるステータコアの一つのティース近傍を示す径方向部分断面図である。 ステータコイルのコイルエンド近傍を示す周方向部分展開図（図２３のＡ−Ａ線矢視断面図）である。 実施例７のモータの軸方向部分断面を示す模式図である。 図２６に示されるコイルエンドを示す周方向部分展開図である。 図２７に示されるコイルエンドを構成するコイル導体の部分展開図である。 実施例８のモータの軸方向部分断面を示す模式図である。 実施例９のモータの軸方向部分断面を示す模式図である。 図３０に示されるコイルエンドの周方向部分展開図である。 実施例１０のモータの軸方向部分断面を示す模式図である。 図３２に示されるコイルエンドの周方向部分展開図である。 実施例１１のモータのティース近傍を示す径方向部分断面図である。 実施例１２のモータのティース近傍を示す模式径方向部分断面図である。 図３５に示される爪部付きの角形筒部及びステータコアの周方向断面を示す模式周方向部分展開断面図である。 実施例１３のモータのティース近傍を示す模式径方向部分断面図である。 図３７に示される銅テープの巻き初め端の折り曲げ状態を示す模式図である。 銅テープの断面形状の一例を示す模式断面図である。 実施例１４のステータコアの径方向模式断面図である。 図４０に示されるステータコアの径方向外側部分を示す部分軸方向断面図である。 ステータコアの冷却流体通路を示す模式系方向断面図である。 実施例１５のステータコアの模式部分径方向正面図である。 螺旋状の冷却流体通路を示す模式部分周方向展開図である。 ステータコアの外側に冷却流体通路をもつモータの模式部分軸方向断面図である。 実施例１６のインナーロータ型モータのステータを示す模式径方向部分断面図である。 図４６に示されるステータコイルに流れる各相電流のベクトル図である。 図４７のベクトル電流を発生する回路図である。 実施例１７を示すインナーロータ構造を有するラジアルギャップ型モータの模式軸方向部分断面図である。 図４９のモータに使用する帯状鋼板のらせん加工前の状態を示す部分平面図である。 図４９の帯状鋼板のらせん巻き工程を示す模式図である。

本発明のラジアルギャップ型モータの好適な実施形態が図面を参照して説明される。図面において、ＲＡはモータの回転軸の径方向を意味する。ＡＸはモータの回転軸の軸方向を意味する。ＰＨはモータの回転軸の周方向を意味する。

（実施例１）
実施例１が図１及び図２を参照して説明される。図１はアウターロータ構造を有するラジアルギャップ型モータの模式軸方向部分断面図である。このモータは、好適には、ＤＤ−ＩＷＭとして図略のホィールに内蔵されている。図２は、このモータの模式径方向側面図である。図２は、このモータの詳細構造を図示しない。

円筒形状のステータ１０００の内周面は、非磁性金属製のステータハウジング１００１の外周面１００１Ａに固定されている。円筒形状のロータ１００２の外周面は、非磁性金属製のロータハウジング１００３の内周面に固定されている。ロータハウジング１００３は、ホィールにより構成されることができる。ロータハウジング１００３は、図略のラジアル軸受けを通じてステータハウジング１００１の軸部に回転自在に支持されている。

ステータ１０００は、ステータコア１００４とステータコイル１００５とからなる。ステータコア１００４は、帯状の電磁鋼板を螺旋状に変形することにより製造されている。ステータコイル１００５は、ステータコア１００４のスロットに巻かれている。ステータコイル１００５のコイルエンドは、ステータコア１００４から軸方向両側へ突出している。ステータコア１００４は、ティース１００７とコアバック（バックヨーク）１００８とをもつ。ステータコア１００４の外周部は、スロットとティース１００７とを周方向交互に有している。各ティース１００７の根元部は、螺旋状に巻かれたコアバック（バックヨーク）１００８により連結されている。

ロータ１００２は、帯状の電磁鋼板を螺旋状に変形することにより製造されている。ロータ１００２は、螺旋状に巻かれたコアバック（バックヨーク）１００９と、コアバック１００９から径方向内側へ突出する多数の突極部１０１０とからなる。多数の突極部１０１０は、周方向へ所定ピッチで配置されている。コアバック１００９の外周面はロータハウジング１００３の内周面に固定されている。ロータ１００２の突極部１０１０は、ステータコア１００４のティース１００７に小ギャップｇを隔てて対面している。このモータの構造は、通常のアウターロータ構造を有する通常のラジアルギャップ型モータと同じであるため、更なる詳細な説明は省略される。ＳＲＭであるこのモータのロータ１００２は、巻線又は永久磁石をもたない。もちろん、ロータ１００２は、巻線又は永久磁石をもつことができる。

この実施例の特徴をなす螺旋巻きされた帯状鋼板からなるロータ１００２及びステータコア１００４が、図３を参照して更に詳しく説明される。図３は、図１に示されるロータ１００２の一部を示す模式部分拡大軸方向断面図である。このロータ１００２は、図４に示す帯状鋼板４００を螺旋状に巻回して構成されている。
図３において、６ターンの帯状鋼板４００が図示されている。図３は、互いに軸方向に隣接する６個のコアバック１００９を図示している。図３は、互いに軸方向に隣接する６個の突極部１０１０を図示している。６個のコアバック１００９は、互いに軸方向に隣接する中間ヨーク部４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ、４００Ｄ、４００Ｅ及び４００Ｆをもつ。中間ヨーク部４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ、４００Ｄ、４００Ｅ及び４００Ｆは、コアバック１００９のうち、ス突極部１０１０の軸方向外側に位置しない部分を言う。

中間ヨーク部４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ、４００Ｄ、４００Ｅ及び４００Ｆは、部分円錐面形状をもつ。湾曲された中間ヨーク部４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ、４００Ｄ、４００Ｅ及び４００Ｆの径方向内端部は、軸方向一方側に突出している。中間ヨーク部４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ、４００Ｄ、４００Ｅ及び４００Ｆの径方向内側の部分は、それらの径方向外側の部分よりも大きな軸方向突出量をもつ。

ロータ１００２のうち、コアバック１００９のうち突極部１０１０の径方向外側に位置する部分及び突極部１０１０は、軸方向に突出していない。
つまり、帯状鋼板４００により形成されるロータ１００２のコアバック１００９の径方向外端の周方向長さと、その径方向内端の周方向長さとの差は、中間ヨーク部４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ、４００Ｄ、４００Ｅ及び４００Ｆを湾曲させて略部分円錐面状に軸方向一端側へ突出させることにより吸収されている。

同様に、帯状鋼板４００により形成されるステータコア１００４のコアバック１００８の径方向外端の周方向長さと、その径方向内端の周方向長さとの差は、中間ヨーク部を湾曲させて略部分円錐面状に軸方向一端側へ突出させることにより吸収されている。
ステータコア１００４のティース１００７の径方向内側に位置する部分及びティース１００７は、軸方向へ突出していない。

つまり、帯状鋼板４００により形成されるステータコア１００４のコアバック１００８の径方向外端の周方向長さと、その径方向内端の周方向長さとの差は、中間ヨーク部を湾曲させて略部分円錐面状に軸方向一端側へ突出させることにより吸収されている。

軸方向へ突出する中間ヨーク部の軸方向突出部１０１１は、ロータ１００２及びステータコア１００４の軸方向両端側から突出している。つまり、ステータコア１００４の軸方向一半部は、軸方向一端側へ突出する軸方向突出部１０１１をもつ。ステータコア１００４の軸方向他半部は、軸方向他端側へ突出する軸方向突出部１０１１をもつ。同様に、ロータ１００２の軸方向一半部は、軸方向一端側へ突出する軸方向突出部１０１１をもつ。ロータ１００２の軸方向他半部は、軸方向他端側へ突出する軸方向突出部１０１１をもつ。ロータ１００２の中間ヨーク部４００Ａは、凹状面４０１と、凸状面４０２とをもつ。中間ヨーク部４００Ａの凸状面４０２は、中間ヨーク部４００Ｂの凹状面と接触している。コアバック１００９の軸方向中央部は、両側の中間ヨーク部の凹状面により区画される凹部１０１２を有する。コアバック１００８の軸方向中央部は、両側の中間ヨーク部の凹状面により区画される凹部１０１２を有する。

ロータ１００２の製造方法が図４、図５及び図６を参照して説明される。図４は、湾曲加工前の状態を示す帯状鋼板４００の部分正面図である。
図５は、湾曲加工後の状態を示す帯状鋼板４００の部分正面図である。図６は、湾曲加工後の帯状鋼板４００を厚さ方向と平行に見た部分平面図である。
まず、帯状鋼板４００を打ち抜くことにより、突極部１０１０が形成される。次に、ロータ１００２のコアバック１００９のうち、互いに隣接する２つの突極部１０１０の間の部分である中間ヨーク部４００Ａが湾曲される。この湾曲は、中間ヨーク部４００Ａの径方向内側部分をその厚さ方向へ曲げることによりなされる。この実施形態では、中間ヨーク部４００Ａの径方向外端辺は湾曲されない。この湾曲加工により、帯状鋼板４００は、円筒形状に螺旋加工される。

ステータコア１００４の製造方法が図７、図８及び図９を参照して説明される。図７は、湾曲加工前の状態を示す帯状鋼板４００の部分正面図である。図８は、湾曲加工後の状態を示す帯状鋼板４００の部分正面図である。図９は、湾曲加工後の帯状鋼板４００を厚さ方向と平行に見た部分平面図である。
まず、帯状鋼板４００を打ち抜くことにより、ティース１００７とスロットＳとが帯状鋼板４００の長手方向へ交互に形成される。次に、ステータコア１００４のコアバック１００８のうち、スロットＳに隣接する部分である中間ヨーク部１００８Ａが湾曲される。この湾曲は、中間ヨーク部１００８Ａの径方向内側部分をその厚さ方向へ曲げることによりなされる。この実施形態では、中間ヨーク部１００８Ａ径方向外端辺は湾曲されない。この湾曲加工により、帯状鋼板４００は、円筒形状に螺旋加工される。

（変形態様）
変形態様が図１０を参照して説明される。この変形態様は、中間ヨーク部４００Ａの径方向内側部分を帯状鋼板４００の厚さ方向（Ｔ）の一方側へ突出させるとともに、突極部１０１０の径方向内側部分を帯状鋼板４００の厚さ方向（Ｔ）の他方側へ突出させる湾曲加工を行う点をその特徴としている。このようにすれば、中間ヨーク部の軸方向突出量を減らすことができる。その他、中間ヨーク部の径方向内側部分を波状に湾曲しても良い。

帯状鋼板４００の間の隙間の利用方法が以下に説明される。
軸方向に突出する上記湾曲部は、軸方向に突出しない部分よりも大きい軸方向厚さをもつ。このことは、たとえば互いに隣接するティース１００７や突極部１０１０の間に径方向に貫通する隙間部が形成されることを意味する。この隙間部は、種々の用途に採用されることができる。たとえば、この隙間部に、軟磁性粉末が混合された樹脂層を設けることができる。ロータ１００２又はステータコア１００４の隙間部の径方向内端を閉鎖することにより、この隙間部を冷却液体通路とすることができる。凹部１０１２も冷却液体通路とすることができる。その他、凹部１０１２に軟磁性粉末が混合された樹脂層を設けることもできる。

（変形態様）
変形態様が図１１及び図１２を参照して説明される。ただし、符号は、いままでの符号と異なっている。図１１は、インナーロータ構造を有するラジアルギャップ型モータのステータコア３１の模式部分正面図である。図１２は、ステータコア３１を構成する軟磁性鋼板の模式軸方向断面図（Ａ−Ａ線）である。図１２は、２枚の軟磁性鋼板だけを示す。この変形態様は、実施形態は、図１３に示される帯状鋼板４００を螺旋状に曲げて軸方向に積層することにより円筒状のステータコア３１を形成する点にその特徴がある。

ステータコア３１は、ティース３１１とヨーク３１２とをもつ。ヨーク３１２は、ティース３１１とティース３１１との間に中間ヨーク部３１２ｍをもつ。中間ヨーク部３１２ｍは湾曲加工されている。この湾曲加工により、中間ヨーク部３１２ｍの径方向内端部は、その径方向外端部よりも周方向幅が狭くなっている（図１１参照）。これにより、中間ヨーク部３１２ｍは、扇形の形状をもつ（図１１参照）。図１３に示される帯状鋼板４００の中間ヨーク部３１２ｍをこの扇形に湾曲加工するために、中間ヨーク部３１２ｍの径方向内端部はその径方向外端部よりも軸方向一方側へ突出している（図１２参照）。その結果、ステータコア３１は、図１３に示される帯状鋼板４００を用いて容易に形成されることができる。

けれども、中間ヨーク部３１２ｍがステータコア３１の径方向及び軸方向に対して斜めに延在するので、中間ヨーク部３１２ｍの軸方向幅は、ティース３１１の軸方向幅（すなわち帯状鋼板４００の厚さ）よりも大きくなる。その結果、軸方向に隣接する２枚のティース３１１の間に微小な径方向隙間が形成される。
この微小な径方向隙間に樹脂液を注入することができる。この径方向隙間を冷却空気流の通路としてもよい。その他、軸方向に隣接する２枚のティース３１１の間に形成されるこの径方向隙間に軟磁性鉄板を挿入したり、軟磁性鉄粉が混入された樹脂シートを挟んでもよい。たとえば、軟磁性鉄粉が混入された樹脂液にステータコアを漬けることにより、上記微小な径方向隙間に軟磁性鉄粉層が形成される。

その他、ティース３１１の振動を抑止するために、ティース３１１に凹凸を設けて各ティース３１１が軸方向に接触するようにしてもよい。上記実施形態では、長い帯状鋼板４００を採用したが、それに限定されず、短い帯状鋼板４００を湾曲させた後、軸方向に積層しても良い。帯状鋼板４００の反ティース３１１側の辺に凹凸を設けても良い。

加工前の帯状鋼板４００が図１３に示される。図１３は帯状鋼板４００の部分正面図である。帯状鋼板４００は、ティース３１１とヨーク３１２とをもつ。帯状鋼板４００は、ヨーク３１２の延在方向へ長く伸びている。曲げ加工により、帯状鋼板４００の中間ヨーク部３１２ｍが扇形に湾曲された後、帯状鋼板４００は、螺旋状に巻き取られる。これにより、帯状鋼板４００は軸方向に積層されるので、ステータコア３１になる。なお、中間ヨーク部３１２ｍは、ヨーク３１２のうち、隣接する２つのティース３１１の間の部分を意味する。

（実施例２）
実施例２のステータコアが図１４及び図１５を参照して説明される。このステータコアは、インナーロータ構造を有するラジアルギャップ型モータに採用される。図１４は帯状鋼板４００の曲げ加工前の状態を示す正面図を示す。図１５は、帯状鋼板４００の曲げ加工後の状態を示す径方向部分正面図を示す。この実施形態は、実施例１で説明した帯状鋼板螺旋巻き方式のステータコアの他の構造を示す。

帯状鋼板４００は、ティース３１１とヨーク３１２とをもつ。ヨーク３１２は、ティース３１１とティース３１１との間に中間ヨーク部３１２ｍをもつ。図２７に示す破線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５及びＬ６は、折り曲げられる部分を示す。破線Ｌ１は、ティース３１１の周方向中央部を径方向に延在している。破線Ｌ２及び破線Ｌ３は、ティース３１１の端部からヨーク３１２を横断して破線Ｌ１と平行に延在している。破線Ｌ４は、中間ヨーク部３１２ｍの周方向中央部を径方向へ延在している。破線Ｌ５及び破線Ｌ６は、破線Ｌ２及び破線Ｌ３の径方向内端と、破線Ｌ４の径方向外端とを接続して斜めに延在している。これにより、領域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５及びＳ６が形成される。

帯状鋼板４００は、破線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５及びＬ６に沿いつつ折り曲げられる。折り曲げにより、破線Ｌ１は、破線Ｌ２及び破線Ｌ３に対して軸方向へ移動する。これにより、領域Ｓ１及び領域Ｓ２は、領域Ｓ３及び領域Ｓ４に対して斜めに延在する。
破線Ｌ４は、その外端Ｐ４を固定した状態で、その内端Ｐ３を軸方向へ移動する。これにより、領域Ｓ５及び領域Ｓ６は、領域Ｓ３及び領域Ｓ４に対して斜めに延在する。なお、破線Ｌ１と破線Ｌ４とは軸方向反対側に変位してもよく、軸方向同じ側に変位してもよい。結局、帯状鋼板４００は、図１５に示される多角形の筒状に形成されるので、螺旋巻きされた帯状鋼板４００がステータコア３１となる。

中間ヨーク部３１２ｍの領域Ｓ５及び領域Ｓ６が斜めに延在するため、領域Ｓ５及び領域Ｓ６の軸方向厚さが増大する。領域Ｓ１及び領域Ｓ２も斜めに延在するため、領域Ｓ１及び領域Ｓ６の軸方向厚さも増大する。領域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ５及びＳ６の軸方向厚さは、等しくされる。これにより、軟磁性鋼板３１２Ｅの磁気騒音を低減することができる。

（変形態様）
図１４に示される破線Ｌ５及び破線Ｌ６は、図１５に示される破線の位置に変更されてもよい。これにより、領域Ｓ３及び領域Ｓ４は、スロットからステータコア３１の径方向外側への冷却空気の排出経路を構成することができる。その他、帯状鋼板４００は、破線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５及びＬ６の部位で緩やかに湾曲されることもできる。上記説明した螺旋巻きコアは、ロータコアの製造に採用されることもできる。

（実施例３）
実施例３のモータが図１６及び図１７を参照して説明される。図１６はインナーロータ構造を有するラジアルギャップ型モータのステータ及びロータの模式軸方向断面図である。図１７は、図１６に示されるモータのコイルエンド近傍を示す周方向部分展開図である。この実施例は、帯状鋼板４００を螺旋巻きしてなる螺旋巻きコアを用いたモータを示す。

モータ１のステータコア３１は、２つの螺旋巻きコア３１Ｘを軸方向に重ねて形成されている。２つの螺旋巻きコア３１Ｘのティース３１１（図１７参照）の周方向中央部（図１５に示されるラインＬ１に相当）は軸方向外側に突出している。集中巻きされたティースコイル３２１のコイルエンドをなすコイル導体３２０Ａは、螺旋巻きコア３１Ｘの突出形状に沿いつつ曲げられる（図１７参照）。

ティース３１１の軸方向中央部は、径方向に延在する貫通孔Ｈをもつ。この貫通孔Ｈは、ティース３１１がラインＬ１（図１４参照）に沿って折り曲げられているので形成される。この貫通孔Ｈは、冷却空気排出孔として使用されることができる。この貫通孔に熱排出用の伝熱部材を挿入することができる。又は、この貫通孔に、圧粉コアのような軟磁性部材を挿入してもよい。

（実施例４）
実施例４のモータが図１８を参照して説明される。図１８は帯状鋼板４００の曲げ加工前の状態を示す正面図を示す。この実施形態は、帯状鋼板螺旋巻き方式のステータコアの他の構造を示す。
帯状鋼板４００は、ティース３１１とヨーク３１２とをもつ。ヨーク３１２は、ティース３１１とティース３１１との間に中間ヨーク部３１２ｍをもつ。ヨーク３１２は、図１８に示される破線Ｌ４、Ｌ７及びＬ８の位置で折り曲げられるか、又は、強く湾曲される。

これにより、帯状鋼板４００は、ティース領域Ｓ０と、ヨーク領域Ｓ７及びＳ８に分割される。ヨーク領域Ｓ７及びＳ８は、湾曲するか又は斜めに延在する。ティース領域Ｓ０は、径方向及び周方向へ延在する。曲げ加工の後、破線Ｌ４の内端Ｐ５は、その外端Ｐ４よりも軸方向へシフトする。これにより、帯状鋼板４００は、図１５で示されたと同様の多角形円筒形状に螺旋巻きされるので、ステータコアを構成することができる。

（実施例５）
実施例５のモータが図１９を参照して説明される。図１９は帯状鋼板４００の曲げ加工前の状態を示す正面図を示す。この実施形態は、帯状鋼板螺旋巻き方式のステータコアの他の構造を示す。
帯状鋼板４００は、ティース３１１とヨーク３１２とをもつ。ヨーク３１２は、ティース３１１とティース３１１との間に中間ヨーク部３１２ｍをもつ。ヨーク３１２は、図１９に示される破線Ｌ４、Ｌ５及びＬ６の位置で折り曲げられるか、又は、強く湾曲される。

これにより、帯状鋼板４００は、ティース領域Ｓ０と、ヨーク領域Ｓ５及びＳ６に分割される。ヨーク領域Ｓ５及びＳ６は、湾曲するか又は斜めに延在する。ティース領域Ｓ０は、径方向及び周方向へ延在する。曲げ加工の後、破線Ｌ４の内端Ｐ５は、その外端Ｐ４よりも軸方向へシフトする。これにより、帯状鋼板４００は、多角形円筒形状に螺旋巻きされるので、実施例２と同様にステータコアを構成することができる。

（変形態様）
図１９において、破線Ｌ４での強い湾曲又は屈曲を省略した変形例を図２０に示す。図２０は帯状鋼板４００の曲げ加工前の状態を示す正面図を示す。その結果、図１９に示されるヨーク領域Ｓ５及びＳ６は、破線Ｌ６から破線Ｌ５へ連続的に湾曲する。その結果、中間ヨーク部３１２ｍに形成されるヨーク領域Ｓ９は、ほぼ円錐形状となる（図２１参照）。図２１は帯状鋼板４００の曲げ加工後の状態を示す。
更に、図２０では、破線Ｌ５及び破線Ｌ６が離れて配置されるため、ヨーク領域Ｓ９は、辺Ｌ９をもつ。この辺Ｌ９も小さく湾曲される。このため、製造が容易となる。

（変形態様）
図２０に示されるヨーク領域Ｓ９を波形に湾曲させた例を図２２に示す。図２２において、破線Ｌ５及びＬ６は、図２０と同じく湾曲（又は屈曲）が開始されるラインである。破線Ｌ１０及びＬ１１は略円錐状又は略角錐状の稜線となるラインである。破線Ｌ５、Ｌ１１、Ｌ１０及びＬ５により、ヨーク領域Ｓ１０、Ｓ１１及びＳ１２が中間ヨーク部３１２ｍに形成される。ヨーク領域Ｓ１１は、ヨーク領域Ｓ１０及びＳ１２と軸方向反対向きに突出する。

（実施例６）
実施例６のモータが図２３、図２４及び図２５を参照して説明される。図２３は、このモータのモータ１の軸方向半断面を示す模式図である。図２４は、ステータコアの一つのティース近傍を示す径方向部分断面図である。図２５は、図２３のＡ−Ａ線矢視断面図である。図２５は、ステータコイルのコイルエンド近傍を示す周方向部分展開図である。

（全体構造）
モータ１の全体構造が図２３に示されている。モータ１のロータ３３は回転軸２に嵌着されている。ステータ３の内周面が、小ギャップｇを隔ててロータ３３の外周面に対面している。ステータ３は、ステータコア３１に巻かれたステータコイル３２を有する。ロータ３３及びステータコア３１は、軟磁性鋼板を軸方向に積層することにより形成されている。ステータコア３１は、前ハウジング３４及び後ハウジング３５の内周面に固定されている。回転軸２は、前ハウジング３４及び後ハウジング３５に支持された軸受け（３６及び３７）により回転自在に支持されている。前ハウジング３４及び後ハウジング３５はステータコア３１のヨーク３１２を軸方向に挟持している。ステータコイル３２は、星形接続された３つの相コイルにより構成されている。ラジアルファン３８及びラジアルファン３９は、ロータ３３の前端面及び後端面に別々に固定されている。

ステータコア３１は、筒状のヨーク３１２から径方向に突出する多数のティース３１１をもつ。各ティース３１１は、周方向一定ピッチで配置されている。ティース３１１は、ティースコイル３２１から径方向内側に突出する先端部３１１０をもつ（図２４参照）。先端部３１１０は、ロータ３３の外周面に小ギャップｇを挟んで対面している。
前ハウジング３４及び後ハウジング３５は、端壁部に空気吸入孔３４１をもつ。前ハウジング３４及び後ハウジング３５は、周壁部に空気排出孔３４２をもつ。このモータ１は、一般的なインナーロータ構造をもつラジアルギャップモータであるため、これ以上の説明は省略する。

この実施形態では、ロータ３３は、図略の永久磁石を有する。これにより、このモータ１は、磁石界磁式同期回転電機を構成する。ロータ３３は籠形コイルをもつことができる。これにより、このモータ１は、誘導機を構成することができる。ロータ３３はランデル構造をもつことができる。これにより、このモータ１は、界磁コイル型同期モータを構成する。

（ステータコイル及びコイルエンド）
ステータコイル３２が更に詳しく説明される。ステータコイル３２は、絶縁樹脂層が表面に形成された銅テープをコイル導体３２０Ａとして採用している。比較的に厚さが大きい銅テープからなるコイル導体３２０Ａは、ステータコア３１のスロットの深さとほぼ等しい幅をもつ。すなわち、この実施例のステータコイル３２は、ステータコア３１のスロットの深さ方向において、一つのコイル導体３２０Ａをもつ。

ステータコイル３２は、ステータコア３１の各ティース３１１に別々に集中巻きされた複数のティースコイル３２１により構成されている。各ティースコイル３２１は、相ごとに直列接続されている。この種の集中巻き方式のステータコイル３２は、周知である。
各ティースコイル３２１は、スロット内に収容されて軸方向へ延在するコイル導体であるスロット導体部３２１Ａと、ステータコア３１の軸方向外側に配置されてステータコア３１の各ティースの端面を覆うコイルエンド３２１Ｂとに区分される。スロット導体部３２１Ａ及びコイルエンド３２１Ｂとは交互に連続している。互いに連続する２つのスロット導体部３２１Ａ及び２つのコイルエンド３２１Ｂが、ティースコイル３２１の１つのターンを構成している。

図２３及び図２４において、コイルエンド３２１Ｂは図示されている。けれども、図２５においてステータコア３１内に隠れているスロット導体部３２１Ａは、破線により図示されている。各ティースコイル３２１は、各ティース３１１にそれぞれ巻かれた６ターンのコイル導体３２０Ａにより構成されている。もちろん、ステータコイル３２は、６ターンより多く巻かれることができる。コイルエンド３２１Ｂは、複数のコイル導体３２０Ａにより構成されている。

空隙部３２０Ｃは、互いに隣接するコイル導体３２０Ａとコイル導体３２０Ａとの間に配置されている。空隙部３２０Ｃは、最も内側のターンをなすコイル導体３２０Ａとステータコア３１の端面との間に配置されている。空隙部３２０Ｃは、最も外側のターンをなすコイル導体３２０Ａと前ハウジング３４の内端面との間に配置されている。空隙部３２０Ｃは、最も外側のターンをなすコイル導体３２０Ａと後ハウジング３５の内端面との間に配置されている。これらの空隙部３２０Ｃは、略径方向へ流れる冷却風の通路を構成する。

ティースコイル３２１のコイルエンド３２１Ｂを構成する６つのコイル導体３２０Ａは、図２５に示されるように、ステータコア３１の軸方向外側において４回屈曲されている。この実施例の重要な構造は、軸方向に所定幅をもつ空隙部３２０Ｃが、コイルエンド３２１Ｂの各ターンのコイル導体３２０Ａの間に設けられている点である。コイルエンド３２１Ｂの各ターンのコイル導体３２０Ａに隣接する合計７つの空隙部３２０Ｃは、コイルエンド３２１Ｂを径方向に貫通している。

（コイルエンド３２１Ｂの冷却）
コイルエンド３２１Ｂよりも径方向内側を回転するラジアルファン３８及びラジアルファン３９は、前ハウジング３４及び後ハウジング３５の吸入孔３４１から吸入した冷却風を径方向外側へ吹き出す。この冷却風は、空隙部３２０Ｃを通過してコイルエンド３２１Ｂの外側に排出される。その後、冷却風は、前ハウジング３４及び後ハウジング３５に設けられた排出孔３４２から外部に排出される。

テープ状導体からなるコイル導体３２０Ａは、ティースコイル３２１のコイルエンド３２１Ｂの位置に空隙部３２０Ｃを保持しつつ集中巻きされる。これにより、コイルエンド３２１Ｂの各ターンのコイル導体３２０Ａの両主面は、空隙部３２０Ｃを流れる高速の冷却風により強力に冷却される。図２５に示されるように、ティースコイル３２１の各スロット導体部３２１Ａ（すなわち、スロット内の各コイル導体３２０Ａ）は、軸方向においてほぼ密着している。これにより、スロット占積率が向上される。つまり、ティース３１１に集中巻きされたティースコイル３２１は、スロット導体部３２１Ａのターン間の隙間よりも大幅に大きな空隙部３２０Ｃを、コイルエンド３２１Ｂにおいて有している。これにより、ステータコイル３２の温度上昇を効率よく向上することができる。

（前ハウジング３４及び後ハウジング３５）
次に、前ハウジング３４の形状が図２５を参照して説明される。前ハウジング３４の内端面３４Ｃは、互いに周方向に隣接する２つのティースコイル３２１のコイルエンド３２１Ｂの間へ突出する略三角形の突条３４Ｄを有する。径方向に延在している突条３４Ｄは、コイルエンド３２１Ｂと前ハウジング３４との間の空隙部３２０Ｃの断面積を減らすので、コイルエンド３２１Ｂに沿って径方向へ流れる冷却風を高速化することができる。その結果、冷却風は、コイルエンド３２１Ｂを良好に冷却する。後ハウジング３５も前ハウジング３４と同じように複数の突条３４Ｄを周方向一定ピッチでもつ。

（変形態様）
この実施例は、集中巻きされたティースコイル３２１の各ターンをコイルエンド３２１Ｂにおいて緩く巻くことにより、コイルエンド３２１Ｂを構成する各ターンのコイル導体３２０Ａの間に径方向へ貫通する冷却流体通路を構成するという技術思想を採用している。更に、各ティース３１１に集中巻きされた各ティースコイル３２１は、ほぼスロットの深さ方向に等しい幅をもつテープ状のコイル導体３２０Ａにより構成されている。
ただし、ティースの径方向内側の半分に巻かれた小ティースコイルと、ティースの径方向外側の半分に巻かれた小ティースコイルとを互いに並列又は直列に接続することにより、上記したティースコイルを構成することもできる。ただし、径方向内側の小ティースコイルの各ターンと、径方向外側の小ティースコイルの各ターンは、コイルエンド３２１Ｂにおいて、軸方向及び周方向に略同じ位置に配置される。これにより、これら２つの小ティースコイルの表面により、滑らかな冷却領域（冷却流体通路）が形成される。

（実施例７）
実施例７のモータが図２６、図２７及び図２８を参照して説明される。図２６は、このモータ１の軸方向部分断面を示す模式図である。図２７は、ティースコイル３２１の一つのコイルエンド３２１Ｂを示す周方向部分展開図である。図２８は、コイルエンド３２１Ｂの部分を構成するコイル導体３２０Ａの部分展開図である。図２８の文字（Ｌ）は、コイル導体３２０Ａの長手方向を示す。
この実施例のコイルエンド３２１Ｂは、４ターンのコイル導体３２０Ａにより構成されている。コイルエンド３２１Ｂの位置において、空隙部３２０Ｃが、互いに隣接するコイル導体３２０Ａの間に形成されている。
この実施例の特徴は、図２６に示されるように、各ターンのコイル導体３２０Ａが、コイルエンド３２１Ｂの部分において、径方向の幅が大きい広幅部３２５をもつ点にある。広幅部３２５は、図２６及び図２８に示されるように、径方向外側に突出している。広幅部３２５の周方向幅は、ティース３１１の周方向幅にほぼ等しい。もちろん、広幅部３２５は、ティース３１１よりも大きい周方向幅をもつことができる。

この実施形態によれば、コイルエンド３２１Ｂのコイル導体３２０Ａが、冷却風に接する広い表面積をもつので、ステータコイル３２の冷却効果の向上により、ステータコイル３２の電流密度を増大することができる。更に、コイルエンド３２１Ｂの電気抵抗を減らすことができる。ステータコイル３２のコイルエンド３２１Ｂが広幅部３２５をもつことができるのは、集中巻きのステータコイルの大きな利点である。この実施例の他の特徴は、コイルエンド３２１Ｂのコイル導体３２０Ａが、円弧状に形成されている点にある。これにより、コイルエンド３２１Ｂは、略一定幅の空隙部３２０Ｃをもつことができるので、冷却風は良好にコイルエンド３２１Ｂを冷却することができる。

（実施例８）
実施例８のモータが図２９を参照して説明される。図２９は、このモータ１の軸方向部分断面を示す模式図である。この実施例のコイルエンド３２１Ｂは、図２６に示されるコイルエンド３２１Ｂを前ハウジング３４とステータコア３１とにより密閉された空間Ｓｐに収容されている点にある。
ただし、コイルエンド３２１Ｂを構成する各ターンのコイル導体３２０Ａのうち、ステータコア３１側から数えて奇数ターンのコイル導体３２０Ａだけが広幅部３２５をもつ。コイルエンド３２１Ｂを構成する各ターンのコイル導体３２０Ａのうち、ステータコア３１側から数えて偶数ターンのコイル導体３２０Ａは広幅部３２５をもたない。コイルエンド３２１Ｂを構成する各ターンのコイル導体３２０Ａは、広幅部３２５を除いて互いに密着している。
前ハウジング３４は、コイルエンド３２１Ｂの径方向内側に配置された円筒壁部３２１Ｐをもつ。円筒壁部３２１Ｐは、前ハウジング３４から軸方向に突出している。円筒壁部３２１Ｐの先端面は、ステータコア３１の前端面に密着している。熱伝導性のゲル（点線で示される）が、空間Ｓｐに充填されている。又は、オイルなどの冷却流体が空間Ｓｐに流れる。
この実施例において、広幅部３２５が、コイルエンド３２１Ｂを構成する８ターンのコイル導体３２０Ａのうち、半分のコイル導体３２０Ａに設けられているため、広幅部３２５と冷却流体又は熱伝導性ゲル（又は樹脂）との間の伝熱抵抗を低減することができる。その結果、ステータコイル３２を良好に冷却することができる。

（実施例９）
実施例９のモータが図３０及び図３１を参照して説明される。図３０は、このモータ１の軸方向部分断面を示す模式図である。図３１は、コイルエンド３２１Ｂの周方向部分展開図である。
この実施例のコイルエンド３２１Ｂは、図２３及び図２５に示されるコイルエンド３２１Ｂにおいて、コイル導体３２０Ａに隣接する空隙部（冷却領域）３２０Ｃに熱伝導シート３２０Ｄを挿入した点にその特徴がある。
熱伝導シート３２０Ｄは、陽極酸化膜により被覆されたアルミニウムプレートからなる。すなわち、熱伝導シート３２０Ｄは、アルマイト板からなる。熱伝導シート３２０Ｄは、公知の他の熱伝導板により構成されることも可能である。５枚の熱伝導シート３２０Ｄは、互いに隣接する２つのコイル導体３２０Ａの間の空隙部３２０Ｃに配置されてコイル導体３２０Ａに密着している。１枚の熱伝導シート３２０Ｄは、最も内側のターンのコイル導体３２０Ａに密着して配置されている。６枚の熱伝導シート３２０Ｄは、径方向に延在している。各熱伝導シート３２０Ｄは、前ハウジング３４の貫通孔３４３を貫通して外部に突出している。熱伝導性のスペーサ３４Ｃが貫通孔３４３に充填されている。スペーサ３４Ｃと熱伝導シート３２０Ｄとは交互に配置されている。

この実施例によれば、熱伝導シート３２０Ｄが、コイルエンド３２１Ｂを構成する各ターンのコイル導体３２０Ａに密着しているので、各ターンのコイル導体３２０Ａの熱は、各熱伝導シート３２０Ｄを通じて前ハウジング３４に良好に伝達されることができる。更に、各熱伝導シート３２０Ｄの先端部が前ハウジング３４の外側に突出しているので、コイル導体３２０Ａの熱は、モータ１の外側に良好に排出される。なお、各スペーサ３４Ｃはリング状に形成されることができる。各スペーサ３４Ｃは、熱伝導性樹脂により構成されることができる。

（実施例１０）
実施例１０のモータが図３２及び図３３を参照して説明される。図３２は、このモータ１の軸方向部分断面を示す模式図である。図３３は、コイルエンド３２１Ｂの周方向部分展開図である。
この実施例のコイルエンド３２１Ｂは、図２３及び図２５に示されるコイルエンド３２１Ｂにおいて、Ｎ（Ｎは自然数）番目のターンのコイル導体３２０Ａと、Ｎ＋１番目のターンのコイル導体３２０Ａとが軸方向において密着して配置されている点にその特徴がある。
コイルエンド３２１Ｂにおいて、Ｎ＋１番目のターンのコイル導体３２０Ａと、Ｎ＋２番目のターンのコイル導体３２０Ａとの間には、空隙部３２０Ｃが設けられている。これにより、コイルエンド３２１Ｂを構成する各ターンのコイル導体３２０Ａの厚さが薄くても、コイルエンド３２１Ｂの機械的な剛性を増加することができる。更に、コイルエンド３２１Ｂを構成するすべてのコイル導体３２０Ａは、空隙部３２０Ｃを径方向に流れる空気流に接触することができるので、コイルエンド３２１Ｂの冷却を良好に確保することができる。

この実施例の第２の特徴は、図３３に示されるように、各コイル導体３２０Ａが、周方向中央部に設けられた平板部と、周方向両端に設けられた円弧部とをもつ点にある。平板部は、径方向及び周方向に延在している。円弧状に形成された円弧部は、スロット導体部３２１Ａをなすコイル導体３２０Ａとを平板部とを接続している。その結果、コイルエンド３２１Ｂの軸方向突出長を減らすことができる。
なお、図３３では、実施例４で説明された熱伝導シート３２０Ｄが、空隙部３２０Ｃに挿入されている。更に、各ターンのコイル導体３２０Ａは、実施例２で説明された広幅部３２５をもつことができる。

（実施例１１）
実施例１１のモータが図３４を参照して説明される。図３４は、ステータ３のティース３１１近傍を示す径方向部分断面図である。
ティースコイル３２１のスロット導体部３２１Ａは、ステータコア３１のスロット３１３に収容されている。
この実施例では、８ターンのコイル導体３２０Ａにより構成されたティースコイル３２１がティース３１１に集中巻きされている。この実施例の特徴は、略径方向における各ターンのコイル導体３２０Ａの幅が、変更されていることである。
内側のターンのコイル導体３２０Ａは、外側のターンのコイル導体３２０Ａよりも広幅に形成されている。各ターンのコイル導体３２０Ａの厚さは、一定で、テープ状に形成されている。これにより、複雑な形状の径方向断面形状をもつスロット３１３に、高いスロット占積率にてティースコイル３２１の各ターンのコイル導体３２０Ａを収容することができる。角度θは、１ティースピッチに相当する。

（実施例１２）
実施例１２のモータが図３５及び図３６を参照して説明される。図３５は、ステータ３のティース３１１近傍を示す模式径方向部分断面図である。図３６は、爪部３１５付きの角形筒部３１４及びステータコア３１の周方向断面を示す模式周方向部分展開断面図である。モータ１の全体構造は、たとえば図１に示される形状をもつ。理解を簡単とするために、ステータコア３１及びロータ３３の断面ハッチングは省略される。ステータコア３１は、軟磁性鋼板を軸方向に積層して構成されているが、後述する螺旋巻き軟磁性鋼板により製造されることもできる。

ステータコア３１は、多数のティース３１１と、ヨーク３１２と、多数のスロット３１３とを有している。ティース３１１は、ロータ３３に向けて周方向所定ピッチで突出する。スロット３１３は、周方向に隣接する２つのティース３１１の間に形成されている。ヨーク３１２は、周方向に延在して各ティース３１１の基端部を磁気的に結合する。ヨーク３１２は、ステータコア３１のうちティース３１１よりも径方向外側の部分を意味する。

ステータコイル３２は、ティース３１１にコイル導体を４ターン集中巻きして構成されるティースコイルを有する。ティースコイルは、スロット３１３に収容されたスロット導体部３２３Ａを有している。ステータコイル３２は、各ティース３１１に集中巻きされた各ティースコイルを相ごとに直列接続して構成されている。ティース３１１の径方向各部の周方向幅は等しくされている。

この実施形態の特徴部分が更に詳しく説明される。
予めティースコイルが集中巻きされた角形筒部３１４がティース３１１に嵌められている。軟磁性の角形筒部３１４は、径方向内側から径方向外側へ挿入される。角形筒部３１４は、角形筒部３１４の径方向内端部からスロット３１３の開口３１６を狭窄する向きに突出する爪部３１５をもつ。角形筒部３１４は、磁気的にティース３１１の一部を構成している。爪部３１５をもつ角形筒部３１４は、バインダ樹脂が混ぜられた軟磁性粉末の成形により形成されている。角形筒部３１４は、軟磁性粉末の焼結により形成されることができる。

予め巻かれたティースコイルが角形筒部３１４に嵌められる。その後、上記軟磁性粉末が混入された接着剤層が角形筒部３１４の角形の内周面に塗布される。その後、角形筒部３１４がティース３１１に嵌められる。これにより、磁気抵抗の増大を抑止しつつ角形筒部３１４及び爪部３１５とティース３１１とを機械的に強固に一体化することができる。その他、角形筒部３１４は、鉄粉を含む熱収縮性又は熱軟化性の樹脂材料により形成されることができる。角形筒部３１４をティース３１１に嵌めた後、角形筒部３１４を加熱して角形筒部３１４をティース３１１に密着させることができる。

ステータコイル３２は、絶縁樹脂層が表面に形成された銅テープからなるコイル導体により構成されている。図３５において、４ターンのコイル導体がティース３１１に巻回されているが、実際には数十ターンの銅テープがティース３１１に巻回されている。銅テープの平均厚さは、たとえば０．１ｍｍとされている。
スロット充填部３１４０が、スロット３１３内のうちスロット導体部３２３Ａが占有していない空隙部に充填されている。スロット充填部３１４０は、非磁性で電気絶縁性のフィラー入りの液状樹脂をスロット３１３に注入し、固化することにより形成されている。

ステータコイル３２が、銅テープを角形筒部３１４に集中巻きして形成されているため、上記アイドルスペースは、スロット３１３のスロット開口部と、スロットの底部と、２つの集中巻きコイルの間の径方向隙間にだけ存在している。このため、成形されたスロット充填部３１４０の径方向断面形状は、ほぼ、Ｔ字を径方向逆向きに合わせた形状となる。このスロット充填部３１４０に用いる液状樹脂及びフィラーとしてはなるべく熱伝導性に優れた材料が採用される。

これにより、各銅テープで発生した熱は、径方向に延在する銅テープを通じてヨーク３１２に良好に伝達される。銅テープ、スロット充填部３１４０、角形筒部３１４及びステータコア３１の一体化により、ステータ剛性が向上される。
図３５では図示されていないが、軸方向爪部が角形筒部３１４の径方向内端部から軸方向前方及び軸方向後方へ突出している。この軸方向爪部は、爪部３１５と一体に連続している。ロータ３３のロータコアは、この軸方向爪部の軸方向長さだけステータコア３１よりも延長されている。これにより、ロータコアとステータコア３１との対面面積が増大するので、両者間の磁気抵抗を低減することができる。

角形筒部３１４に多量の純鉄粉を混入した場合には、角形筒部３１４の外周面に電気絶縁性の樹脂層が形成される。これにより、角形筒部３１４と銅テープとの間の電気絶縁性を向上することができる。
各スロットのスロット充填部３１４０の成形と同時に、スロット充填部３１４０と同じ熱伝導樹脂材料がコイルエンドに注入されてもよい。これにより、ステータコイル３２のコイルエンドの熱も良好に前ハウジング３４及び後ハウジング３５に伝達される。更に、ステータコア３１の剛性を向上することができる。スロット充填部３１４０及びコイルエンドを囲包する熱伝導樹脂材料の注入は、金型を用いて容易に行うことができる。
なお、ステータコアのティースの径方向内側部分が湾曲されて軸方向へ突出する形状をもつ場合、角形筒部３１４はティースの形状に合わせた形状をもつ。

（実施例１３）
実施例１３のモータが図３７を参照して説明される。図３７は、ステータコア３１のティース３１１近傍を示す模式径方向部分断面図である。この実施例は、ステータコイル３２のコイル導体を構成する銅テープ３２３Ｃの端部をヨーク３１２の端面に沿って径方向外側に取り出す方法を示す。理解を簡単とするために、ステータコア３１の断面ハッチングは省略される。ステータコア３１は、軟磁性鋼板を軸方向に積層して構成されているが、後述する螺旋巻き軟磁性鋼板により製造されることもできる。

ステータコア３１は、多数のティース３１１と、ヨーク３１２と、多数のスロット３１３とを有している。ティース３１１は、ロータ３３に向けて周方向所定ピッチで突出する。スロット３１３は、周方向に隣接する２つのティース３１１の間に形成されている。
銅テープ３２３Ｃの巻き初め端すなわち内端部は、幅方向へ２つに分割されて下半部３２１及び上半部３２２が形成されている。下半部３２１及び上半部３２２の幅は、ティース３１１の周方向幅よりも小さくされている。下半部３２１及び上半部３２２は、それぞれ直角に折り曲げられる。折り曲げられた下半部３２１及び上半部３２２が、図３８に示されている。

その後、下半部３２１及び上半部３２２は、互いに重なってティース３１１の端面に沿いつつ径方向外側へ延在する（図３７参照）。このようにすれば、ティース３１１の径方向長がスロット３１３の周方向幅よりも長い場合でも、銅テープ３２３Ｃをステータコア３１の径方向外側へ引き出すことができる。
銅テープ３２３Ｃは、図３９に示されるように略台形断面を有することができる。３２３Ｄは銅テープ３２３Ｃの径方向内端部である。３２３Ｅは銅テープ３２３Ｃの径方向外端部である。径方向内端部３２３Ｄは、径方向外端部３２３Ｅよりも狭く形成されている。

ティース３１１に集中巻きされた部分コイルのターン数をＮ、径方向内端部３２３Ｄの厚さをＴｉｎ、径方向外端部３２３Ｅの厚さをＴｏｕｔとすれば、２Ｎ×Ｔｉｎは、スロット３１３の径方向内端部の周方向幅よりわずかに短くされる。２Ｎ×Ｔｏｕｔは、スロット３１３の径方向外端部の周方向幅よりわずかに短くされている。この台形断面の銅テープ３２３Ｃを採用することにより、スロット占積率を大幅に向上することができる。その他、既述したように、銅テープ３２３Ｃの幅を変更することにより、銅テープ３２３Ｃの幅を一定とすることも可能である（図３４参照）。

（実施例１４）
実施例１４のモータが図４０及び図４１を参照して説明される。図４０はステータコア３１の径方向模式断面図である。図４１は、ステータコア３１の径方向外側部分の部分軸方向断面図である。周壁部３０は、ステータコア３１の外周面を覆うモータハウジングの一部である。ステータコア３１は、径方向幅が狭いヨーク３１２Ａをもつ第１の軟磁性鋼板３１８と、径方向幅が広いヨーク３１２Ｂをもつ第２の軟磁性鋼板３１９とを交互に軸方向へ積層して形成されている。ヨーク３１２Ｂは、ヨーク３１２Ａよりも径方向外側に広がっている。

その結果、多数の環状通路３１２Ｃが、周壁部３０とヨーク３１２Ａ、３１２Ｂとの間に形成される。これらの環状通路３１２Ｃに冷却空気流を流すことにより、第２の軟磁性鋼板３１９は良好に冷却される。モータハウジングの周壁部３０は、図４２に示されるように、冷却空気流の流入通路と排出通路とをもつ空気出入ブロック３０Ａを有している。これにより、ステータコア３１を通じてステータコイル３２を良好に冷却することができる。図４２では、ステータコア３１のティースやロータの図示は省略されている。冷却空気流の代わりに、冷却オイルや冷却水を採用することも可能である。

（実施例１５）
実施例１５のモータが図４３及び図４４を参照して説明される。図４３はステータコア３１の模式部分径方向正面図である。図４４はヨーク３１２の模式部分周方向展開図である。
周壁部３０は、ステータコア３１の外周面を覆うモータハウジングの一部である。ステータコア３１は、多数のティース３１１と、ヨーク３１２とを有している。ティース３１１は、周方向所定ピッチで径方向内側へ突出する。ヨーク３１２は、周方向に延在して各ティース３１１の基端部を磁気的に結合する。

ステータコア３１は、それぞれヨーク３１２が周方向所定ピッチで径方向外側に突出する突部３１２Ｄを有する。ステータコア３１は、多数の軟磁性鋼板３１２Ｅを軸方向に積層して形成されている。各軟磁性鋼板３１２Ｅは、それぞれ突部３１２Ｄを周方向等しいピッチで有する。
軸方向に隣接する２枚の軟磁性鋼板３１２Ｅは、周方向に所定角度だけずれている（図４４参照）。これにより、螺旋状の環状通路３１２Ｃが、周方向に隣接する２つの突部３１２Ｄの間に形成される。環状通路３１２Ｃを流れる冷却流体（たとえば冷却空気流）と突部３１２Ｄとの接触面積は大幅に増大する。なお、軸方向に隣接する２枚の軟磁性鋼板３１２Ｅは、１つのティースピッチだけ周方向へずらされる。突部３１２Ｄの他の利点は、ステータコア３１の磁気抵抗を低減できる点にある。

（変形態様）
その他、各軟磁性鋼板３１２Ｅの突部３１２Ｄは、周方向同じ位置に配置されることができる。これにより、冷却流体が流れる冷却流体通路は、ステータコア３１の外周面に沿いつつ軸方向へ形成される。この場合には、突部３１２Ｄの周方向幅は狭く形成されることが好ましい。
その他、互いに軸方向に隣接する複数枚の軟磁性鋼板３１２Ｅを１つの軟磁性鋼板群とし、互いに隣接する軟磁性鋼板群の突部３１２Ｄが周方向へ１つのティースピッチだけ周方向へずらされてもよい。

（変形態様）
変形態様が、図４５を参照して説明される。この変形態様は、螺旋状に延在するか又は軸方向へ延在する環状通路３１２Ｃへ流す冷却流体の形成方法に関する。
ロータ３３の端面に設けられたラジアルファン３８は、径方向外側へ流れる冷却空気流（ＣＷ）を形成する。図４５において矢印により示される冷却空気流は、コイルエンド３２０を貫通し、前ハウジング３４の排出孔３４Ｂを貫通して、前ハウジング３４の周壁部３０内の環状通路３１２Ｃ（又は冷却流体通路）に流れ込む。このようにすれば、冷却空気流を有効利用することができる。
この実施例では、前ハウジング３４の前端壁の外周部３４００が斜め後方に傾斜しているので、コイルエンド３２０を出た冷却風（ＣＷ）が軸方向後側へ円滑に流れることができる。

（実施例１６）
実施例１６のモータが図４６を参照して説明される。図４６は、インナーロータ型モータのステータ６００を示す模式径方向部分断面図である。ステータ６００は、ステータコア６０１とステータコイル６０２とからなる。ステータコア６０１は、奇数番目のティース６０３と、偶数番目のティース６０６とを有しており、ティース（６０３及び６０６）は、リング状のヨーク６０５の内周面から径方向内側に突出している。６０４は、ティース６０３とティース６０６との間に設けられたスロットである。コイル６０７が、ティース６０３に集中巻きされている。コイル６０８が、ティース６０６に集中巻きされている。

３１５は、奇数番目のティース６０３の先端部から周方向両側に突出する爪部である。偶数番目のティース６０６の先端部は爪部３１５をもたない。Ｓはスロット開口である。この実施例では、奇数番目のティース６０３の周方向幅Ｗ１は、偶数番目のティース６０６の周方向幅Ｗ２よりも小さくされている。コイル６０７及びコイル６０８は、等しいコイル断面積をもつコイル導体により形成されている。コイル６０７はコイル６０８より多いターン数をもつ。コイル６０７は、絶縁被覆テープ状の導体をティース６０６に集中巻きして形成されている。コイル６０８は、絶縁被覆テープ状の導体をティース６０３に集中巻きして形成されている。

奇数番目の各ティース６０３に巻かれた各コイル６０７には、周方向へ順番に相電流（Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１）がこの順番で通電される。偶数番目の各ティース６０６に巻かれた各コイル６０８は、周方向へ順番に相電流（−Ｖ２、−Ｗ２、−Ｕ２）の順番で通電される。各相電流が各ティースに形成するアンペアターンのベクトルが図４７に示される。結局、このモータのステータコイルは、６相集中巻き構造をもつ。ただし、ティース６０６に巻かれたコイル６０８のアンペアターンは、ティース６０３に巻かれたコイル６０７のアンペアターンの約半分となる。

各相電流に通電するインバータ５０７が図４８に示される。相電流（Ｕ１及び−Ｕ２）が流れるコイル（６０７及び６０８）は直列に接続される。３相のインバータ５０７のＵ相ハーフリッジが相電流（Ｕ１及び−Ｕ２）を供給する。相電流（Ｖ１及び−Ｖ２）が流れるコイル（６０７及び７０８）は直列に接続される。３相のインバータ５０７のＶ相ハーフリッジが相電流（Ｖ１及び−Ｖ２）を供給する。相電流（Ｗ１及び−Ｗ２）が流れるコイル（６０７及び７０８）は直列に接続される。３相のインバータ５０７のＷ相ハーフリッジが相電流（Ｗ１及び−Ｗ２）を供給する。このようにすれば、通常の３相集中巻きに比べて磁束高周波数成分を低減することができるため鉄損及びトルクリップルを低減することができる。

（巻装方法）
コイル（６０７及び６０８）の巻装方法が以下に説明される。
最初に、スロット開口Ｓを通じてコイル６０７がスロット６０４内に収容される。コイル６０７のワインディングは、あらかじめ巻いたコイルを２つのスロットに挿入し、その２つのスロット導体部間の周方向幅を減らしてティース６０３に密着させることにより実施される。その他、スロット開口Ｓから巻き線用のノズルを挿入して直接に集中巻きしてもよい。スロット開口Ｓの周方向幅が広いため、コイル６０７の巻装作業は容易である。

次に、あらかじめ巻いて成形されたコイル６０８を径方向外側に移動させることにより、コイル６０８がティース６０６に巻かれる。コイル６０８の周方向幅はスロット６０４の周方向幅よりも小さくされている。これにより、コイル６０８の巻装作業は非常に簡単となる。
（変形態様）
図２３乃至図４８に示される実施例６乃至実施例１６において、ステータコア又はロータコアは、実施例１乃至実施例５に示される帯状鋼板の湾曲加工により形成されることが有効である。

（実施例１７）
実施例１７が図４９及び図５０を参照して説明される。図４９はインナーロータ構造を有するラジアルギャップ型モータの模式軸方向部分断面図である。円筒形状のステータ１０００の外周面は、非磁性金属製のステータハウジング１００１の内周面１００１Ａに固定されている。円筒形状のロータ１００２は、回転軸１２００に固定されている。

ステータ１０００は、ステータコア１００４とステータコイル１００５とからなる。ステータコア１００４は、帯状の電磁鋼板を螺旋状に変形することにより製造されている。ステータコア１００４は、ティース１００７とコアバック（バックヨーク）１００８とをもつ。ステータコア１００４の内周部は、スロットとティース１００７とを周方向交互に有している。各ティース１００７の根元部は、螺旋状に巻かれたコアバック（バックヨーク）１００８により連結されている。ステータコイル１００５は、ステータコア１００４のティース１００７に集中巻きされている。ロータ１００２は、永久磁石１０２０を有している。

この実施例のステータコア１００４は、実施例１乃至５と同じく、帯状鋼板の螺旋巻きにより形成されている。ただし、この実施例のステータコア１００４およびステータハウジング１００１は、互いに嵌合する凹凸部１１００および１１０１を有している。凹凸部１１００および１１０１は、軸方向へ延在している。ステータコア１００４の凹凸部１１００はティース１００７の径方向外側に位置してステータコア１００４の外周面に設けられている。凹凸部１１０１はステータハウジング１００１の内周面に設けられている。これにより、ステータの放熱と強度とが向上する。らせん加工前の帯状鋼板４００が図５０に示される。もちろん、ロータハウジングの外周面とロータコアの内周面とに互いに嵌合する凹凸部を設けてもよい。アウターロータ構造を有するモータにおいても、上記凹凸部を設けることができる。

これらの凹凸部は、帯状鋼板４００のらせん巻き作業に利用することができる。図５１は、帯状硬派４００をらせん巻きすることにより、インナーロータ構造のモータのステータコアを製造する工程を示す。ステータハウジング１００１を回転させつつ、その内部に帯状鋼板４００が巻き取られる。帯状鋼板４００の１辺およびステータハウジング１００１の内周面には上記された凹凸部１１００および１１０１が設けられている（図示省略）。凹凸部１１００および１１０１の嵌合により、帯状鋼板４００はステータハウジング１００１の内周面に沿いつつらせん巻きされる。

帯状鋼板４００のうち、中間ヨーク部の内周部が軸方向に付勢される。これにより、中間ヨーク部の内周部は、軸方向へ突出する。円筒状のハウジングの外周面に帯状鋼板をらせん巻きする場合も同様にこれらの凹凸部の嵌合を利用することができる。これにより、らせん巻き行程が容易となる。ステータハウジングやロータハウジングの代わりに、周面に凹凸部を有する円筒状の治具の周面に帯状鋼板をらせん巻きしてもよい。その他、帯状鋼板のスロット部に嵌合する突起を周面に有する円筒状の治具を準備し、この治具に帯状鋼板をらせん巻きすることもできる。

１はモータである。２は回転軸である。３はステータである。３３はロータである。３１はステータコアである。３２はステータコイルである。３１１はティースである。３１２はヨークである。３２１はティースコイルである。３２１Ｂはコイルエンドである。

Claims (23)

1. 軟磁性のステータコアと、前記ステータコアに巻装されたステータコイルと、前記ステータコアに対して径方向へ小ギャップを隔てて回転する軟磁性のロータコアとを有し、
   前記ステータコアは、前記ロータコアに向けて周方向所定ピッチで突出する多数のティースと、周方向に延在して前記各ティースの基端部を磁気的に結合するヨーク部とを有するラジアルギャップ型回転電機において、
   前記ステータコアは、軟磁性の帯状鋼板を螺旋状に曲げることにより軸方向へ積層され、
   前記ステータコアのヨーク部の径方向内側部分は、前記ヨーク部の径方向外側部分よりも軸方向へ突出する突出部を有し、
   前記ヨーク部の各ターンの前記突出部は、互いに嵌合していることを特徴とするラジアルギャップ型回転電機。
2. 前記ロータコアは、前記ステータコアに向けて周方向所定ピッチで突出する多数の突極部と、周方向に延在して前記各突極部の基端部を磁気的に結合するヨーク部とを有し、
   前記ロータコアは、軟磁性の帯状鋼板を螺旋状に曲げることにより軸方向へ積層され、
   前記ロータコアのヨーク部の径方向内側部分は、前記ロータコアのヨーク部の径方向外側部分よりも軸方向へ突出する突出部を有し、
   前記ロータコアのヨーク部の各ターンの前記突出部は、互いに嵌合している請求項１記載のラジアルギャップ型回転電機。
3. 前記ステータコアは、前記突出部が軸方向前側へ突出する軸方向前側部分と、前記突出部が軸方向後側へ突出する軸方向後前側部分と、前記軸方向前側部分の後部と前記軸方向後前側部分との間に形成されて前記突出部に対して軸方向に隣接する空隙部分とを有する請求項１記載のラジアルギャップ型回転電機。
4. 前記ロータコアは、前記突出部が軸方向前側へ突出する軸方向前側部分と、前記突出部が軸方向後側へ突出する軸方向後前側部分と、前記軸方向前側部分の後部と前記軸方向後前側部分との間に形成されて前記突出部に対して軸方向に隣接する空隙部分とを有する請求項１記載のラジアルギャップ型回転電機。
5. 前記ステータコアを構成するための前記帯状鋼板は、前記ティースと周方向重なる位置にて、前記小ギャップ側と反対側に設けられた凹凸部を有する請求項１記載のラジアルギャップ型回転電機。
6. 前記凹凸部は、円筒状のステータハウジングの周面に設けられた凹凸部と嵌合する請求項５記載のラジアルギャップ型回転電機。
7. 前記ロータコアを構成するための前記帯状鋼板は、前記突極部と周方向重なる位置にて、前記小ギャップ側と反対側に設けられた凹凸部を有する請求項１記載のラジアルギャップ型回転電機。
8. 前記凹凸部は、円筒状のロータハウジングの周面に設けられた凹凸部と嵌合する請求項７記載のラジアルギャップ型回転電機。
9. 前記ステータコイルは、線状導体からなるコイル導体を前記多数のティースに別々に集中巻きされる多数のティースコイルを接続して構成され、
   前記コイル導体は、厚さの４倍以上の幅をもつ絶縁被覆金属導体板からなるテープ状導体により構成され、
   前記テープ状導体は、前記テープ状導体の厚さ方向が前記ティースから遠ざかる方向に一致し、かつ、前記テープ状導体の幅方向が前記スロットの深さ方向にほぼ一致する姿勢で、前記ティースに集中巻きされている請求項１記載のラジアルギャップ型回転電機。
10. 前記テープ状導体は、前記スロットの径方向深さに略等しい最大幅を有する請求項９記載のラジアルギャップ型回転電機。
11. 前記ステータコイルは、前記ティースから遠ざかる向きに順番に巻かれた所定ターン数のコイル導体により構成されるコイルエンドを有し、
    前記コイルエンドは、第Ｎ（Ｎは自然数）番目のターンの前記テープ状導体と、第Ｎ＋１番目のターンの前記テープ状導体との間に位置して前記コイルエンドを略径方向に貫通する冷却領域を有し、
    前記冷却領域は、前記第Ｎ番目のターンのテープ状導体と、前記第Ｎ＋１番目のターンのテープ状導体から吸収した熱を外部に排出する請求項９記載のラジアルギャップ型回転電機。
12. 前記冷却領域は、前記コイルエンドを構成する各ターンの前記テープ状導体の間にそれぞれ形成されている請求項１１記載のラジアルギャップ型回転電機。
13. 前記冷却領域は、前記コイルエンドを構成する前記テープ状導体の２つの主面の一方に隣接し、
    互いに隣接する２つの前記テープ状導体の２つの主面の他方は、互いに密着している請求項１１記載のラジアルギャップ型回転電機。
14. 前記冷却領域は、冷却流体が前記コイルエンドを略径方向に貫通する流体通路からなる請求項１１記載のラジアルギャップ型回転電機。
15. 前記冷却領域は、前記第Ｎ番目のターンのテープ状導体と、前記第Ｎ＋１番目のターンのテープ状導体との間に挿入されて略径方向に延在する良熱伝導性の金属プレートにより形成されている請求項１１記載のラジアルギャップ型回転電機。
16. 前記コイルエンドの前記コイル導体は、前記スロット内の前記テープ状導体よりも径方向外側へ幅広に形成されている請求項９記載のラジアルギャップ型回転電機。
17. 前記コイルエンドの軸方向外端面に近接する内端面をもつモータハウジングを有し、
    前記モータハウジングの内端面は、互いに周方向に隣接する２つの前記ティースコイルの間に位置して前記ステータコア側へ突出する突条を有する請求項９記載のラジアルギャップ型回転電機。
18. 前記スロット内の前記テープ状導体の幅は、前記ティースから離れるにつれて狭くなっている請求項９記載のラジアルギャップ型回転電機。
19. 前記テープ状導体の少なくとも内端部は、前記ティースの軸方向端面に隣接する位置にて折り曲げられて径方向に延在する請求項９記載のラジアルギャップ型回転電機。
20. 前記ティースは、径方向各部の周方向幅が略等しい主部と、前記主部に嵌め込まれる軟磁性の角形筒部とを有し、
    前記角形筒部は、端部から周方向外側へ突出して前記スロットの開口部を狭窄する軟磁性の爪部とを有し、
    前記爪部は、前記角形筒部と一体に形成され、
    前記ステータコイルは、前記角形筒部に集中巻きされている請求項１記載のラジアルギャップ型回転電機。
21. 前記角形筒部及び前記爪部の両方は、軟磁性の粉末を成形してなる軟磁性粉末成形体からなる請求項２０記載のラジアルギャップ型回転電機。
22. 前記各ティースは、前記ヨークと一体に形成され、
    奇数番目の前記ティースの先端部は、周方向両側に突出する鍔部を有し、
    偶数番目の前記ティースの先端部は、前記鍔部をもたないか又は前記奇数番目の鍔部よりも周方向突出量が小さい鍔部をもち、
    前記ステータコイルは、前記各ティースに集中巻きされたティースコイルを相ごとに接続して構成されている請求項１記載のラジアルギャップ型回転電機。
23. 前記ステータコイルは、電気角２π／３だけ離れたＵ、Ｖ、Ｗ相の前記ティースコイルからなり、
    前記３相のティースコイルは、前記各ティースに（Ｕ、−Ｖ、Ｗ、−Ｕ、Ｖ、−Ｗ及びＵ）の順番で巻かれる請求項２２記載のラジアルギャップ型回転電機。

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