JP2017147779A - スイッチトリラクタンスモータ及びその組み付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータを分割させなくても、可能な限り占積率の向上が図られたコイルをティースに組み付ける。
【解決手段】テーパティース４４１Ｔは、相対する平面で構成された一対の側壁４４１ａ，４４１ｂを備える。側壁４４１ａ，４４１ｂは、ピッチ角αの１／２のテーパ角θ１で先端に向けて窄まるテーパ形状を有している。ストレートティース４４１Ｓは、平行な一対の側壁４４１ｃ，４４１ｄを備える。コイルＬＴは、先端から根元まで隣接するコイルＬＴと近接する。コイルＬＳは、隣接するテーパティース４４１ＴのコイルＬに対して先端ＬＰのみが近接する。
【選択図】図４

Description

本発明は、スイッチトリラクタンスモータ及びその組み付け方法に関するものである。

近年、材料の入手が容易且つ安価といった観点から、永久磁石が不要なモータであるスイッチトリラクタンスモータが注目されている。スイッチトリラクタンスモータは、ティースと呼ばれる突極が設けられたステータ及びロータと、ステータの各ティースに巻かれたコイルとを備える。そして、スイッチトリラクタンスモータは、ロータの位置情報に基づいた電流をコイルに供給し、連続的な磁気吸引力を発生させることで、ロータを回転させる。

スイッチトリラクタンスモータは、ステータのティースとロータのティースとがずれた箇所では磁気吸引力が発生し、トルクが発生する。しかし、両ティースの位置がずれると、ティースの磁気飽和の影響により、トルクの立ち上がりが鈍くなるという問題がある。

そこで、特許文献１では、ステータ側のティース部を、ロータ側に向けて窄まるテーパ形状に形成し、ティース先端側に磁束を集中させるスイッチトリラクタンスモータが開示されている。

特開平１０−３２２９９２号公報

ところで、コイルをティースに対して組み付けるに際し、コイルはティースに対して例えば円周方向の順で組み付けられる。しかし、コイルの占積率を向上させた場合、両隣のティースに既にコイルが組み付けられていると、組み付け済みの両コイルが邪魔になって、対象コイルを対象ティースに組み付けることが困難になるという問題がある。また、ステータを分割させて、対象コイルを対象ティースに組み付けることも考えられるが、この場合、ステータを一体的に構成することができなくなり、磁束の流れが悪化し、ステータの構造が複雑化するという問題が発生する。

特許文献１では、ティースに対してコイルをどのように組み付けるかについての開示が全くなされていないので、上記の問題を解決することはできない。

本発明の目的は、ステータを分割させなくても、可能な限り占積率の向上が図られたコイルをティースに組み付けることができるスイッチトリラクタンスモータ及びその組み付け方法を提供することである。

本発明の一態様に係るスイッチトリラクタンスモータは、ロータと、ステータとを備えるスイッチトリラクタンスモータであって、
前記ステータは、バックヨークと、前記ロータの回転軸に対して前記ステータの円周方向に所定のピッチ角で配置され、前記バックヨークと一体的に構成された複数のティースと、前記複数のティースのそれぞれに巻かれた複数のコイルとを備え、
前記複数のティースは、少なくとも半分の個数を占める第１ティースと、残りの第２ティースとを備え、
前記第１ティースは、それぞれ、テーパ角が前記ピッチ角の１／２の角度で、先端に向けて窄まるように傾斜する一対の平面状の側壁を持ち、
前記第２ティースは、それぞれ、他の第２ティースと隣接しないように配置され、平行な一対の側壁を持ち、
前記第１ティースのコイルは、隣接する第１ティースのコイルに対して先端から根元まで近接するように構成され、
前記第２ティースのコイルは、先端のみが隣接するコイルと近接するように構成されている。

本態様によれば、第１ティースは、それぞれ、テーパ角がティースのピッチ角の１／２の角度で、先端に向けて窄まるように傾斜する一対の平面状の側壁を持っている。そのため、隣接する第１ティースにおいて、相対する側壁同士が平行となり、先端から根元まで近接するようにコイルを構成することができ、コイルの占積率を高めることができる。

ここで、全てのティースを第１ティースで構成した場合、ある１つの対象第１ティースに対象コイルを組み付けるに際し、両隣の第１ティースに既にコイルが組み付けられていると、対象第１ティースに対象コイルを組み付けることができない可能性がある。

そこで、本態様は、平行な一対の側壁を持つ第２ティースを備えている。また、第２ティースは他の第２ティースと隣接しないように配置され、且つ、第２ティースのコイルは、先端のみが隣接するコイルと近接するように構成されている。

そのため、第１ティースに対するコイルの組み付けが全て終了した後で、第２ティースにコイルを組み付けることで、ステータを分割させたり、コイルを変形させたりしなくても、全てのティースにコイルを組み付けることが可能となる。その結果、可能な限り占積率の向上が図られたコイルをティースに組み付けることができる。また、ステータが一体的に構成されているので、磁束の流れがスムーズになると同時に、ステータの構造が複雑化することを防止できる。

本発明の別の一態様に係るスイッチトリラクタンスモータは、上記の一態様のスイッチトリラクタンスモータにおいて、第２ティースを、平行な一対の側壁を持つ第２ティースに代えて、第１ティースのテーパ角よりも小さい角度で、先端に向けて窄まるように傾斜する一対の側壁を持つ第２ティースで構成したものである。

本態様によれば、第２ティースと第１ティースとの隙間（スロット）は、第１ティースのテーパ角−第２ティースのテーパ角で径方向の外側に向けて増大していくので、第２ティースのコイルを、先端のみが隣接するコイルと近接するように構成できる。そのため、可能な限りコイルの占積率を高めることができる。

また、第２ティースの根元の幅を第１ティースの先端の幅と同じにすることで、第１ティースに対するコイルの組み付けが全て終了した後で、第２ティースにコイルを組み付けることができる。

上記態様において、前記第２ティースは１つであってもよい。

第２ティースのコイルは、先端のみが隣接するコイルと近接するので、第２ティースの個数が増大するにつれて、コイルの占積率は低下する。本態様では、第２ティースは１つであるので、占積率の悪化を最小限に抑制できる。

本発明の別の一態様に係る組み付け方法は、前記円周方向の順で前記第１ティースにコイルを組み付ける第１工程と、
前記第１工程の終了後、前記第２ティースにコイルをを組み付ける第２工程とを備え、
前記第１工程では、コイルが組み付け済みの第１ティースに隣接する対象第１ティースに対象コイルを組み付ける場合、前記組み付け済みコイルのテーパに沿って前記対象コイルを組み付ける。

本態様によれば、第１ティースにコイルを組み付ける第１工程の終了後、第２ティースにコイルを組み付ける第２工程が開始されている。ここで、第２ティースのコイルは、先端のみが隣接するコイルと近接しているので、ステータを分割したり、コイルを変形させたりしなくても、全てのコイルをティースに組み付けることが可能となる。

また、第１工程では、対象第１ティースに対象コイルを組み付ける場合、組み付け済みのコイルのテーパに沿って対象コイルが組み付けられるので、第１ティースにコイルをスムーズに組み付けることができる。

また、第１工程では、円周方向の順で第１ティースにコイルが組み付けられるので、コイルをスムーズに組み付けることが可能となる。

本発明によれば、可能な限り占積率の向上が図られたコイルをティースに組み付けるに際し、ステータを分割させたり、コイルを変形させたりしなくても、全てのコイルをティースに組み付けることができる。また、ステータが一体的に構成されているので、磁束の流れがスムーズになると同時に、ステータの構造が複雑化することを防止できる。

本発明の実施の形態に係るＳＲモータが適用されたハイブリッド車の概略構成図である。 主面から見たときのＳＲモータの内部構造を示した概略図である。 図２に示すＳＲモータの斜視図である。 本実施の形態に係るＳＲモータにおいて、ステータに設けられたティースを拡大して示した図である。 ２つ目以降のコイルがテーパティースに組み付けられる様子を示す図である。 ストレートティースにコイルが組み付けられる様子を示す図である。 テーパティース間に位置するスロットを拡大して示した図である。 本実施の形態の比較例に係るＳＲモータにおいて、テーパティースを拡大して示した図である。 フラットワイズ巻のコイルを採用した場合において、主面から見たときのＳＲモータの内部構造を示した概略図である。 第２ティースをテーパティースで構成した場合において、テーパティースにコイルが組み付けられる様子を示す図である。

本発明に係るスイッチトリラクタンスモータ（以下、「ＳＲモータ」と記述する。）の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るＳＲモータが適用されたハイブリッド車１００の概略構成図である。

ハイブリッド車１００は、車輪１０，１０と、車軸１２と、エンジン２０と、トランスミッション３０と、ＳＲモータ４０と、インバータ５０と、バッテリ６０と、コントローラ７０と、各種センサ（クランク角センサ８１、アクセル開度センサ８３、車速センサ８４）と、サイレントスイッチ９０とを有している。

ハイブリッド車１００は、いわゆるパラレル式のハイブリッド車である。エンジン２０とＳＲモータ４０とは車両の駆動力を出力する駆動源として機能し、このハイブリッド車１００では、運転条件に応じて、エンジン２０のみによる走行、エンジン２０とＳＲモータ４０の双方による走行、あるいは、ＳＲモータ４０のみによる走行が実現される。

エンジン２０は、トランスミッション３０を介して車軸１２に連結されている。エンジン２０は、例えばガソリンエンジンである。

ＳＲモータ４０は、車軸１２に連結されているとともに、インバータ５０を介してバッテリ６０に接続されている。ＳＲモータ４０には、バッテリ６０の電力がインバータ５０にて交流電力に変換された後供給される。ＳＲモータ４０は、電力供給を受けて電動機として機能して、車軸１２を回転させる。本実施の形態では、ＳＲモータ４０は、発電機としても機能する。具体的には、ＳＲモータ４０は、減速時に回生動作を行い、インバータ５０を介してバッテリ６０に電力を供給する。ＳＲモータ４０の詳しい構造については後述する。

サイレントスイッチ９０は、ＳＲモータ４０の制御モードをノーマルモードとサイレントモードとに切り替えるスイッチである。サイレントスイッチ９０は、使用者（搭乗者）により操作されるスイッチであり、使用者がこのサイレントスイッチ９０をＯＮ／ＯＦＦ操作することより前記モードが切り替えられる。具体的には、サイレントスイッチ９０がＯＮ操作されるとＳＲモータ４０の制御モードはサイレントモードになり、サイレントスイッチ９０がＯＦＦ操作されると、ＳＲモータ４０の制御モードはノーマルモードになる。本実施の形態では、サイレントスイッチ９０は、ハンドルに設けられている。なお、サイレントスイッチ９０の取付け位置は、運転者が運転中に操作可能な位置であればよく、例えば、インストゥルメントパネルに取り付けられていてもよい。

コントローラ７０は、メイン制御器７１と、エンジン２０を制御するエンジン制御器７２と、ＳＲモータ４０を制御するモータ制御器７３とを含んでいる。コントローラ７０は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力を行う入出力（Ｉ／Ｏ）バスとを有している。なお、各制御器７１、７２、７３は、互いに個別のコントローラとして構成されていてもよく、１つのコントローラとして構成されていてもよい。

コントローラ７０には、少なくとも、クランク角センサ８１、アクセル開度センサ８３、および、車速センサ８４によりそれぞれ検出された検出信号と、サイレントスイッチ９０の操作信号が入力される。

コントローラ７０、特に、メイン制御器７１は、前記各センサの検出信号に基づいて現在の運転条件を算出し、算出した運転条件に基づいて、エンジン２０およびＳＲモータ４０の駆動／停止を決定する。本実施の形態では、負荷の低い低負荷領域では、エンジン２０は停止されてＳＲモータ４０のみが車輪１０，１０を駆動する。この低負荷領域よりも負荷の高い高負荷領域では、基本的にはＳＲモータ４０が車輪１０，１０を駆動するが、急加速時等ＳＲモータ４０の出力のみでは不十分な場合には、エンジン２０が駆動されて、ＳＲモータ４０とエンジン２０とが車輪１０，１０を駆動する。メイン制御器７１は、エンジン２０を駆動させる際には、エンジン２０の駆動指令信号をエンジン制御器７２に出力し、ＳＲモータ４０を駆動させる際には、ＳＲモータ４０の駆動指令信号をモータ制御器７３に出力する。

エンジン制御器７２は、運転条件に基づいてスロットル開度、燃料噴射パルス等を算出し、スロットル、インジェクタ等に信号を出力する。

モータ制御器７３は、少なくともＳＲモータ４０が電動機として駆動される運転領域において、サイレントスイッチ９０の操作状態に基づいてＳＲモータ４０の制御モードを決定し、決定した制御モードとエンジン２０の駆動状態とに基づいて、ＳＲモータ４０に発生させる磁気エネルギの変化率を決定する。モータ制御器７３は、決定された磁気エネルギの変化率に基づいて、ＳＲモータ４０に供給すべき電流波形を決定し、この電流に対応する信号をインバータ５０に出力する。

次に、ＳＲモータ４０の構造の詳細について説明する。図２は、主面から見たときのＳＲモータ４０の内部構造を示した概略図である。図３は、図２に示すＳＲモータ４０の斜視図である。

ＳＲモータ４０は、回転軸４６と、回転軸４６を囲むロータ４２と、ロータ４２を囲むステータ４４と、ロータ４２及びステータ４４を収容するケース４５とを備える。

ロータ４２は、大局的には、所定の厚みを有する円盤状の部材で構成され、径方向の外側に向かって放射状に突出する複数のティース４２１を備える。本実施の形態では、ロータ４２は、鉄芯等の磁性体で構成され、１２個のティース４２１を有するが、これは一例である。

回転軸４６は、紙面と直交する方向を長手方向とする棒状の部材で構成され、ロータ４２の内周に固着されている。これにより、ロータ４２が回転することで、回転軸４６が回転され、車輪１０が駆動される。

ステータ４４は、鉄芯等の磁性体で構成されている。ステータ４４は、ロータ４２の外側を取り囲む環状のバックヨーク４４７と、バックヨーク４４７からロータ４２側（内側）に向かって放射状に突出する複数のティース４４１とを備える。ティース４４１には、それぞれコイルＬが巻かれている。なお、図２以降の図において、コイルＬは断面が示され、ティース４４１の手前側に位置するコイルＬの図示は省略されている。

図２の例では、ステータ４４は、１８個のティース４４１を有しているが、これは一例である。ティース４４１は、それぞれ、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の三相のコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗが巻かれている。また、本実施の形態では、バックヨーク４４７とティース４４１とは一体的に構成されているものとする。

このＳＲモータ４０では、コイルＬは順番に通電されて、ステータ４４のティース４４１に、ロータ４２のティース４２１が磁気吸引されることによりロータ４２に回転トルクが発生する。本実施の形態では、コイルＬｕ，Ｌｖ、Ｌｗに対して、インバータ５０から電流が順に供給される。

バックヨーク４４７の外縁側には一定の間隔で複数（図２では、６個）のボルト４４ａが設けられ、このボルト４４ａによってステータ４４はケース４５に取り付けられている。

このように構成されたＳＲモータ４０では、ロータ４２やステータ４４に永久磁石を用いる必要がない。そのため、このＳＲモータ４０を用いれば、永久磁石を用いるモータを用いる場合に比べてコスト面で有利になる。さらに、永久磁石を用いていないことによりこのＳＲモータ４０では逆起電力が発生しない。そのため、このＳＲモータ４０では、より高回転数領域まで高いモータ効率を維持することができる。

図４は、本実施の形態に係るＳＲモータ４０において、ステータ４４に設けられたティース４４１を拡大して示した図である。

ティース４４１は、ロータ４２（図２参照）の中心Ｃ１に対してステータ４４の円周方向に所定のピッチ角αで配置されている。ここで、ピッチ角αとは、隣接するティース４４１同士のなす角度である。具体的には、ある１つのティース４４１に注目すると、その１つのティース４４１の幅方向の中心を通る径方向線Ｄ４１と、その１つのティース４４１に隣接するティース４４１の径方向線Ｄ４１とが成す角度である。ここで、径方向線Ｄ４１とは、ティース４４１の幅方向の中点と中心Ｃ１とを通る、径方向に向かう線である。

本実施の形態では、ティース４４１は、テーパティース４４１Ｔ（第１ティースの一例）と、ストレートティース４４１Ｓ（第２ティースの一例）とに分けられる。テーパティース４４１Ｔは、全ティース４４１のうち、少なくとも、半分の個数を占めるティース４４１であり、ストレートティース４４１Ｓは、全ティース４４１のうち、テーパティース４４１Ｔを除く、残りのティース４４１である。また、ストレートティース４４１Ｓは、それぞれ、他のストレートティース４４１Ｓと隣接して配置されていない。すなわち、ストレートティース４４１Ｓにはテーパティース４４１Ｔが隣接して配置されている。

図４の例では、ストレートティース４４１Ｓの個数は１つにされている。これにより、テーパティース４４１Ｔの個数が可能な限り増大されている。後述するように、隣接するテーパティース４４１Ｔにおいては、隣接するコイルＬ同士は根元から先端まで近接するように構成されている。そのため、テーパティース４４１Ｔの個数を可能な限り増大させることで、コイルＬの占積率が可能な限り高められている。

ここで、近接するとは、隣接するコイルＬ同士が電気的に接触しない程度の間隔を保って配置されることを意味する。具体的には、近接するとは、少なくとも、隣接するコイルＬ間に絶縁シート４４６（図７参照）が介在できる程度の間隔が該当する。

なお、図４の例では、ストレートティース４４１Ｓの個数は１つであるが、これは一例である。例えば、全ティース４４１の個数をＮ個とすると、ストレートティース４４１Ｓの個数は、ストレートティース４４１Ｓが隣接しないという条件の下、最大、Ｎ／２個まで許容される。すなわち、本発明では、ストレートティース４４１Ｓの個数は１個以上、Ｎ／２個以下の範囲をとることができる。

テーパティース４４１Ｔは、それぞれ、相対する平面で構成された一対の側壁４４１ａ，４４１ｂを備える。側壁４４１ａ，４４１ｂは、先端に向けて窄まるテーパ形状を有している。また、側壁４４１ａ，４４１ｂは、径方向線Ｄ４１に対して線対称に傾斜している。また、側壁４４１ａ，４４１ｂのテーパ角θ１は、ピッチ角αの１／２の角度に設定されている。

ここで、テーパ角θ１とは、ある１つのティース４４１に注目すると、そのティース４４１の径方向線Ｄ４１に対して、そのティース４４１の側壁４４１ａ，４４１ｂがなす角度である。

本実施の形態では、テーパ角θ１がピッチ角αの１／２の角度に設定されているので、隣接するテーパティース４４１Ｔ同士において、相対する側壁同士（側壁４４１ｂ，４４１ａ）は平行になる。そのため、側壁４４１ｂ，４４１ａ間に形成される空間であるスロット４４２は、大局的には直方体状（或いは立方体状）になる。ティース４４１の先端部４４１ｅの形状は、径方向から見て四角形状である。よって、ティース４４１は、大局的には、断面が四角形の角錐台形状を有する。

ストレートティース４４１Ｓは、平行な一対の側壁４４１ｃ，４４１ｄを備える。ここで、側壁４４１ｃ，４４１ｄは、テーパ角θ１が０度に設定されており、ストレートティース４４１Ｓの径方向線Ｄ４１と平行である。また、ストレートティース４４１Ｓ及びテーパティース４４１Ｔとは、共に、先端部４４１ｅの円周方向の幅が同じ長さである。

本実施の形態では、テーパティース４４１Ｔに巻かれるコイルＬをコイルＬＴと記述し、ストレートティース４４１Ｓに巻かれるコイルＬをコイルＬＳと記述する。また、コイルＬＴ，ＬＳを総称する場合、コイルＬと記述する。

コイルＬは、例えば、表面がエナメルで被覆された銅線で構成され、断面が長方形の平角線である。また、コイルＬは、１つのティース４４１に巻かれた集中巻のコイルで構成されている。また、コイルＬは、断面の短辺側が曲げられたエッジワイズ巻のコイルで構成されている。また、コイルＬの断面の長辺は、スロット４４２の幅Ｗのほぼ半分の長さを持っている。また、コイルＬはティース４４１に対して単層巻にされている。

よって、隣接するテーパティース４４１Ｔにおいて、隣接するコイルＬＴは、先端から根元まで近接する。ここで、コイルＬの先端とは、ティース４４１に巻かれたコイルＬの中心Ｃ１側（内側）の箇所を指し、コイルＬの根元とは、ティース４４１に巻かれたコイルＬのバックヨーク４４７側の箇所を指す。

一方、ストレートティース４４１ＳのコイルＬＳは、図６に示すように、隣接するテーパティース４４１ＴのコイルＬＴに対して先端ＬＰのみが近接する。

本実施の形態では、バックヨーク４４７と一体的に構成さた各ティース４４１に対して、事前に螺旋状に巻かれて形成された各コイルＬが順に挿入されることで、各コイルＬは各ティース４４１に組み付けられる。

したがって、全てのティース４４１を全てテーパティース４４１Ｔで構成すると、全てのコイルＬＴの全てのテーパティース４４１Ｔへの組み付けをスムーズに行うことができない可能性がある。これは、ある１の対象のテーパティース４４１Ｔに対象のコイルＬＴを組み付けるに際し、この対象のテーパティース４４１Ｔの両隣にコイルＬＴが既に組み付けられていると、これら両隣のコイルＬＴが邪魔になるからである。

図８は、本実施の形態の比較例に係るＳＲモータ４００において、テーパティース４４１Ｔを拡大して示した図である。ＳＲモータ４００では、全てがテーパティース４４１Ｔで構成されている。また、全てのテーパティース４４１Ｔはバックヨーク４４７と一体的に構成されている。

また、左から２つ目のテーパティース４４１Ｔは、対象のコイルＬＴが組み付けられる対象のテーパティース４４１Ｔであるものとする。また、対象のテーパティース４４１Ｔの両隣のテーパティース４４１Ｔ（左から１つ目のテーパティース４４１Ｔと左から３つ目のテーパティース４４１Ｔ）には、既にコイルＬＴが組み付けられているものとする。また、コイルＬＴにおいて、先端側の幅をＫＷ１、根元側の幅をＫＷ２（＞ＫＷ１）とする。

この場合、対象のテーパティース４４１Ｔの先端側の円周方向の幅と、対象のテーパティース４４１Ｔの両隣のスロット４４２の空きスペースの先端側の円周方向の幅との合計は幅ＫＷ１しかなく、幅ＫＷ２に満たない。そのため、両隣の組み付け済みのコイルＬＴが邪魔になって対象のコイルＬＴをテーパティース４４１Ｔに組み付けることが困難になっていることが分かる。

そこで、本実施の形態では、図４に示すようにストレートティース４４１Ｓを設けている。そのため、図６に示すように、全てのテーパティース４４１Ｔに対してコイルＬＴの組み付けが終了した後、コイルＬＳをストレートティース４４１Ｓに組み付けることで、全てのコイルＬを全てのティース４４１に組み付けることができる。

図６は、ストレートティース４４１ＳにコイルＬＳが組み付けられる様子を示す図である。図６に示すように、ストレートティース４４１Ｓの両隣のテーパティース４４１Ｔには既にコイルＬＴが組み付けられている。そのため、ストレートティース４４１Ｓの円周方向の幅と、ストレートティース４４１Ｓの両隣にあるスロット４４２の空きスペースの先端側の幅との合計幅は、ＫＷ１となり、ＫＷ２に満たない。しかし、コイルＬＳは、根元から先端までの幅が一律にＫＷ１であるので、両隣に組み付け済みのコイルＬＴがあったとしても、ストレートティース４４１Ｓに組み付けることができる。

図７は、テーパティース４４１Ｔ間に位置するスロット４４２を拡大して示した図である。図７に示すように、コイルＬＴは、テーパティース４４１Ｔに対して、テーパティース４４１Ｔの形状に沿って、螺旋状に間を詰めて巻かれている。そのため、コイルＬＴの断面の長辺ｔ１は、スロット４４２の幅Ｗの方向に対して角度θ２だけ傾斜している。したがって、厳密には、長辺ｔ１にｃｏｓθ２を乗じた値（ｔ１・ｃｏｓθ２）が、Ｗ／２とほぼ等しい値を持っている。

但し、ｔ１・ｃｏｓθ２＝Ｗ／２に設定すると、隣接するコイルＬＴの間、及び、コイルＬＴと側壁４４１ａ，４４１ｂとの間に絶縁シート４４６を介在させることができなくなる。そこで、より厳密には、絶縁シート４４６の挿入スペースを考慮して、ｔ１・ｃｏｓθ２は、Ｗ／２よりも一定の隙間長だけ小さい値を持っている。隙間長としては、絶縁シート４４６の厚さの２倍よりも多少大きな長さが採用できる。

また、図７の例では、角度θ２だけ傾斜してコイルＬＴが巻かれているので、これに合わせて、スロット４４２の底面４４２ａは傾斜している。具体的には、底面４４２ａは、図７において、左側のコイルＬＴに対応する底面４４２ａ１と、右側のコイルＬＴに対応する底面４４２ａ２とを備えている。底面４４２ａ１，４４２ａ２は、幅Ｗの方向に対して角度θ２で、スロット４４２の中心線Ｄ４２に対して線対称に傾斜した平面である。図７の例では、角度θ２は、テーパ角θ１と同じ角度が採用されているが、これは一例であり、テーパ角θ１と異なる角度が採用されてもよい。

絶縁シート４４６は、例えば、絶縁体で構成され、隣接するコイルＬＴ同士間と、側壁４４１ａ，４４１ｂ及びコイルＬＴ間と、底面４４２ａ及びコイルＬＴ間とに介在する。具体的には、絶縁シート４４６は、反時計回りに連なった面４４６ａ，４４６ｂ，４４６ｃ，４４６ｄ，４４６ｅ，４４６ｆ，４４６ｇを備える。面４４６ａは、絶縁シート４４６の先端を含み、幅Ｗの半分より短い長さを持ち、スロット４４２の開口側の一部を覆う。面４４６ｂは、右側のコイルＬＴと側壁４４１ｂとの間に介在し、右側のコイルＬＴと右側のテーパティース４４１Ｔとを絶縁させる。面４４６ｃは、底面４４２ａと左右のコイルＬＴとの間に介在し、左右のコイルＬＴと、バックヨーク４４７とを絶縁させる。面４４６ｄは、左側のコイルＬＴと側壁４４１ａとの間に介在し、左側のコイルＬＴと左側のテーパティース４４１Ｔとを絶縁させる。面４４６ｅは、幅Ｗのほぼ半分の長さを持ち、スロット４４２の開口側の一部を覆う。面４４６ｆは左右のコイルＬＴの間に介在し、左側のコイルＬＴと右側のコイルＬＴとを絶縁させる。面４４６ｇは、絶縁シート４４６の後端を含み、面４４６ｃと右側のコイルＬＴとの間に介在し、右側のコイルＬＴとバックヨーク４４７とを絶縁させる。

テーパティース４４１Ｔの先端には、スロット４４２の開口部側を向く一対の突起４４１ｆが設けられている。突起４４１ｆは、各スロット４４２に対して一対存在する。フタ４４５は、スロット４４２の幅Ｗとほぼ同じ長さを持つ可撓性のある部材で構成され、一対の突起４４１ｆによってスロット４４２の先端側に取り付けられ、スロット４４２の開口部を閉塞する。

絶縁シート４４６は、下記のようにしてスロット４４２に装着される。まず、左側のコイルＬＴと右側のコイルＬＴとが組み付けられる前に、側壁４４１ｂ、底面４４２ａ、側壁４４１ａに沿うように、絶縁シート４４６はスロット４４２内に挿入される。このとき、面４４６ａ及び面４４６ｅ〜４４６ｇは、折り曲げられていない状態で、スロット４４２の開口部からはみ出た状態になっている。次に、左右のコイルＬＴがティース４４１に組み付けられる。

次に、絶縁シート４４６は、撓みが無くなるまで左右のコイルＬＴの間に押し込まれ、最終的に後端が底面４４２ａ２の所定の位置に到達する。これにより、面４４６ｅ〜４４６ｇが形成される。次に、絶縁シート４４６の先端側が折り曲げられ、面４４６ａが形成される。以上により、絶縁シート４４６がスロット４４２に装着される。絶縁シート４４６の装着が終了すると、フタ４４５が一対の突起４４１ｆの内側にねじ込まれて取り付けられる。

なお、図７では、テーパティース４４１Ｔ間に位置するスロット４４２を示したが、ストレートティース４４１Ｓとテーパティース４４１Ｔとの間に位置するスロット４４２においても、図７と同様に、絶縁シート４４６が装着される。

ここで、ティース４４１にコイルＬを組み付ける際、突起４４１ｆが邪魔になることが懸念されるが、コイルＬは変形させることができるので、突起４４１ｆがあっても問題はない。また、組み付けの容易性を考慮に入れて、突起４４１ｆは省かれても良い。

［組み付け方法］
次に、本実施の形態に係るＳＲモータ４０の組み付け方法について、図４〜図６を用いて説明する。なお、組み付け方法は、図４〜図６に向かうにつれて、下記の工程Ｓ１〜Ｓ３が進行する。なお、工程Ｓ１、Ｓ２は第１工程に相当し、工程Ｓ３は第２工程に相当する。

（工程Ｓ１）
工程Ｓ１を図４を用いて説明する。なお、図４においては、全てのティース４４１に対してコイルＬは組み付けられていないものとする。

工程Ｓ１では、ストレートティース４４１Ｓの右隣に位置するテーパティース４４１Ｔが対象のテーパティース４４１Ｔとされ、この対象のテーパティース４４１ＴにコイルＬＴが組み付けられる。対象のテーパティース４４１Ｔの両隣のティース４４１には、コイルＬが組み付けられていないので、コイルＬＴは、中心軸Ｄ４４が対象のテーパティース４４１Ｔの径方向線Ｄ４１に沿って外側にスライドされることで、対象のテーパティース４４１Ｔに組み付けられる。ここで、中心軸Ｄ４４とは、角錐台の外周形状を持つコイルＬの断面の中心を通る線である。

（工程Ｓ２）
工程Ｓ２を図５を用いて説明する。図５は、２つ目以降のコイルＬＴがテーパティース４４１Ｔに組み付けられる様子を示す図である。工程Ｓ２では、テーパティース４４１Ｔに対して、時計回りの順でコイルＬＴが組み付けられる。工程Ｓ２では、左隣のテーパティース４４１Ｔに対して既にコイルＬＴが組み付けられているので、中心軸Ｄ４４が径方向線Ｄ４１に沿うように対象のコイルＬＴをスライドさせると、この左隣のコイルＬＴが邪魔になり、対象のコイルを対象のテーパティース４４１Ｔに組み付けることはできない。

そこで、工程Ｓ２では、対象のコイルＬＴは、中心軸Ｄ４４に対してテーパ角θ１だけ傾斜したテーパ方向線Ｄ４３の外側の方向にスライドさせることで、対象のテーパティース４４１Ｔに組み付けられる。これにより、対象のコイルＬＴは、隣接するコイルＬＴのテーパに沿って組み付けられることになる。

以降、工程Ｓ２では、コイルＬＴは、時計回りの順でテーパティース４４１Ｔに組み付けられていく。ここでは、テーパティース４４１Ｔは１７個なので、工程Ｓ２の終了時点で、１７個のコイルＬが１７個のテーパティース４４１Ｔに組み付けられている。

（工程Ｓ３）
工程Ｓ３を図６を用いて説明する。工程Ｓ３では、コイルＬＳがストレートティース４４１Ｓに対して組み付けられる。詳細には、コイルＬＳは、中心軸Ｄ４４がストレートティース４４１Ｓの径方向線Ｄ４１に沿ってスライドされることで、ストレートティース４４１Ｓに組み付けられる。

以上により、全てのティース４４１に対するコイルＬの組み付けが終了する。

このように、本実施の形態に係るＳＲモータ４０は、ストレートティース４４１Ｓを備え、且つ、コイルＬＳは、先端ＬＰのみが隣接するコイルＬＴと近接するように構成されている。

そのため、テーパティース４４１Ｔに対するコイルＬＴの組み付けが全て終了した後で、ストレートティース４４１ＳにコイルＬＳを組み付けることで、ステータ４４を分割させたり、コイルＬを変形させたりしなくても、全てのティース４４１にコイルＬを組み付けることが可能となる。その結果、可能な限り占積率の向上が図られたコイルＬをティース４４１に組み付けることができる。また、ステータ４４が一体的に構成されているので、磁束の流れがスムーズになると同時に、ステータ４４の構造が複雑化することを防止できる。

（変形例１）
本実施の形態では、ストレートティース４４１Ｓが１個の場合についての組み付け方法を説明したが、ストレートティース４４１Ｓが複数の場合の組み付け方法は以下の通りとなる。

工程Ｓ１は、ストレートティース４４１Ｓが１個の場合と同じである。工程Ｓ２では、ストレートティース４４１Ｓを飛ばしながら、時計回りの方向で順にコイルＬＴがテーパティース４４１Ｔに組み付けられる。このとき、左隣のティース４４１がテーパティース４４１Ｔであれば、そのテーパティース４４１Ｔには既にコイルＬＴが組み付けられているので、組み付け対象のコイルＬＴは、図５に示すように、左隣のコイルＬＴのテーパに沿って組み付けられる。一方、左隣のティース４４１がストレートティース４４１Ｓであれば、そのストレートティース４４１Ｓには、まだ、コイルＬＳが組み付けられていないので、組み付け対象のコイルＬＴは、図４に示すように中心軸Ｄ４４が径方向線Ｄ４１の方向に沿うように組み付けられる。

工程Ｓ３では、テーパティース４４１Ｔを飛ばしながら、時計回りの順でコイルＬＳがストレートティース４４１Ｓに組み付けられる。このときコイルＬＳは、図６に示すように中心軸Ｄ４４が径方向に沿うように組み付けられる。

（変形例２）
変形例１及び実施の形態においては、コイルＬＴはテーパティース４４１Ｔに対して時計回りの順で組み付けられていたが、反時計回りの順で組み付けられても良い。このことは、ストレートティース４４１Ｓが複数あり、これらのストレートティース４４１ＳにコイルＬＳを組み付ける場合も同じである。

（変形例３）
工程Ｓ１では、ストレートティース４４１Ｓの右隣のテーパティース４４１Ｔに１つ目のコイルＬＴが組み付けられていたが、任意のテーパティース４４１Ｔに１つ目のコイルＬＴが組み付けられても良い。この場合、工程Ｓ２では、１つ目のコイルＬＴを基準に時計回りの順でコイルＬＴを組み付けていき、その後、１つ目のコイルＬＴを基準に反時計回りの順でコイルＬＴを組み付けていっても良い。或いは、工程Ｓ２では、１つ目のコイルＬＴを基準に反時計回りの順でコイルＬＴを組み付けていき、その後、１つ目のコイルＬＴを基準に時計回りの順でコイルＬＴを組み付けていっても良い。このことは、複数のストレートティース４４１Ｓに対してコイルＬＳを組み付ける場合も同じである。

（変形例４）
工程Ｓ１では、中心軸Ｄ４４が径方向線Ｄ４１に沿うようにコイルＬＴは組み付けられたが、中心軸Ｄ４４が径方向線Ｄ４１に対してテーパ角θ１傾斜する方向に、コイルＬＴは組み付けられても良い。この場合、全てのテーパティース４４１Ｔに対してコイルＬＴはテーパに沿って組み付けられることになり、工程Ｓ１の処理負担を軽減できる。

（変形例５）
上記実施の形態では、コイルＬはエッジワイズ巻であったが、本発明はこれに限定されず、コイルＬはフラットワイズ巻であってもよい。図９は、フラットワイズ巻のコイルＬを採用した場合において、主面から見たときのＳＲモータ４０の内部構造を示した概略図である。

図９において、図２との相違点は、コイルＬの巻き方にある。すなわち、図９では、フラットワイズ巻のコイルＬが採用されているので、コイルＬの断面ＳＤが径方向に長い長方形の形状を持っている。フラットワイズ巻とは、断面ＳＤの長辺側が曲げらた巻き方を指す。フラットワイズ巻が採用された場合であっても、コイルＬは、集中巻にされている。

図９の例では、コイルＬは３層巻にされている。したがって、コイルＬの断面ＳＤの短辺をｔ２とすると、３・ｔ２が幅Ｗのほぼ半分の長さになるように設定されている。これをｎ（ｎは１以上の整数）層巻に一般化すると、ｎ・ｔ２が幅Ｗのほぼ半分の長さになるように設定されている。

但し、図７で説明したように、コイルＬが角度θ２で螺旋状に巻かれている点、及び絶縁シート４４６が介在されている点を考慮すると、３・ｔ２・ｃｏｓθ２が、幅Ｗの半分よりも一定の隙間長だけ小さい値を持っているものとしてもよい。このことを、ｎ層巻に一般化すると、ｎ・ｔ２・ｃｏｓθ２が、幅Ｗの半分よりも一定の隙間長だけ小さい値を持っているものとしてもよい。

このように変形例のＳＲモータ４０によれば、フラットワイズ巻のコイルＬで構成されているので、コイルＬの形成が容易となる。

（変形例６）
コイルＬの断面は長方形として説明したが、本発明はこれに限定されず、正方形であってもよい。但し、巻数の削減の観点からすると、コイルＬの断面は正方形よりも長方形の方が好ましい。

（変形例７）
上記実施の形態では、第２ティースの一例として、ストレートティース４４１Ｓを採用したが、本発明はこれに限定されず、テーパティースで構成してもよい。図１０は、第２ティースをテーパティース４４１Ｔ’で構成した場合において、テーパティース４４１Ｔ’にコイルが組み付けられる様子を示す図である。

テーパティース４４１Ｔ’は、相対する平面で構成された一対の側壁４４１ａ’，４４１ｂ’を備える。側壁４４１ａ’，４４１ｂ’は、先端に向けて窄まるテーパ形状を有している。また、側壁４４１ａ’，４４１ｂ’は、径方向線Ｄ４１に対して線対称に傾斜している。また、側壁４４１ａ’，４４１ｂ’のテーパ角θ１’は、テーパティース４４１Ｔのテーパ角θ１（＝１／２α）よりも小さい角度に設定されている。

これにより、テーパティース４４１Ｔ’の両隣のスロット４４２は、組み付け済みコイルＬＴに沿って、径方向の外側に向けて、θ１−θ１’のテーパ角で広がりを持つことになる。その結果、コイルＬＴ’を先端ＬＰでのみ隣接するコイルＬＴと近接させることができ、可能な限りコイルの占積率を高めることができる。

また、テーパティース４４１Ｔ’は、根元の幅Ｗｂがテーパティース４４１Ｔの先端の幅Ｗｔと同じ値に設定されている。これにより、テーパティース４４１Ｔ’の円周方向の幅と、テーパティース４４１Ｔ’の両隣にあるスロット４４２の空きスペースの先端側の幅との合計幅は、ＫＷ１より大きくなる。また、コイルＬＴ’は、テーパティース４４１Ｔ’に対応する形状を持つので、根元の幅はＫＷ１となる。よって、両隣に組み付け済みのコイルＬＴがあったとしても、コイルＬＴ’をテーパティース４４１Ｔ’に組み付けることができる。

また、コイルとティースとの間の絶縁に樹脂製ボビンが用いられることもある（例えば、特開２００９−１８９１３８号公報参照）。このような樹脂製ボビンは、形成工程で型から抜くために１〜２度の抜き勾配が設けられることもある。したがって、本発明において、ティースとコイルとの絶縁に樹脂製ボビンを適用する場合、ティースのテーパ角を１〜２度設けるのが望ましい。そこで、変形例７では、テーパティース４４１Ｔ’のテーパ角θ１’として、１〜２度が採用されてもよい。また、１〜２度の微細なテーパ角であれば、テーパティース４４１Ｔ’の先端の幅をテーパティース４４１Ｔの先端の幅と同じにしても、コイルＬＴ’は多少の変形を許容するので、コイルＬＴ’をテーパティース４４１Ｔ’に組み付けることが可能である。

（変形例８）
上記実施の形態において、ストレートティース４４１Ｓは、テーパ角を０度としたが、これは厳密に０度を意味するのではなく、変形例７で示した樹脂製ボビンの適用を考慮して、１〜２度のマージンがあっても良い。

Ｃ１ 中心
Ｄ４１ 径方向線
Ｄ４２ 中心線
Ｄ４３ テーパ方向線
Ｄ４４ 中心軸
Ｌ コイル
ＬＰ 先端
Ｌ，ＬＳ，ＬＴ，Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ コイル
Ｓ１ 工程
Ｓ２ 工程
Ｓ３ 工程
θ１ テーパ角
４０ ＳＲモータ
４２ ロータ
４２１ ティース
４４ ステータ
４４１ ティース
４４１Ｓ ストレートティース
４４１Ｔ テーパティース
４４１ａ，４４１ｂ，４４１ｃ，４４１ｄ 側壁
４５ ケース
４６ 回転軸
４４１ｆ 突起
４４１ｅ 先端部
４４２ スロット
４４２ａ 底面
４４５ フタ
４４６ 絶縁シート
４４７ バックヨーク

Claims (4)

1. ロータと、ステータとを備えるスイッチトリラクタンスモータであって、
   前記ステータは、バックヨークと、前記ロータの回転軸に対して前記ステータの円周方向に所定のピッチ角で配置され、前記バックヨークと一体的に構成された複数のティースと、前記複数のティースのそれぞれに巻かれた複数のコイルとを備え、
   前記複数のティースは、少なくとも半分の個数を占める第１ティースと、残りの第２ティースとを備え、
   前記第１ティースは、それぞれ、テーパ角が前記ピッチ角の１／２の角度で、先端に向けて窄まるように傾斜する一対の平面状の側壁を持ち、
   前記第２ティースは、それぞれ、他の第２ティースと隣接しないように配置され、平行な一対の側壁を持ち、
   前記第１ティースのコイルは、隣接する第１ティースのコイルに対して先端から根元まで近接するように構成され、
   前記第２ティースのコイルは、先端のみが隣接するコイルと近接するように構成されているスイッチトリラクタンスモータ。
2. ロータと、ステータとを備えるスイッチトリラクタンスモータであって、
   前記ステータは、バックヨークと、前記ロータの回転軸に対して前記ステータの円周方向に所定のピッチ角で配置され、前記バックヨークと一体的に構成された複数のティースと、前記複数のティースのそれぞれに巻かれた複数のコイルとを備え、
   前記複数のティースは、少なくとも半分の個数を占める第１ティースと、残りの第２ティースとを備え、
   前記第１ティースは、それぞれ、テーパ角が前記ピッチ角の１／２の角度で、先端に向けて窄まるように傾斜する一対の平面状の側壁を持ち、
   前記第２ティースは、それぞれ、他の第２ティースと隣接しないように配置され、前記第１ティースのテーパ角より小さい角度で、先端に向けて窄まるように傾斜する一対の側壁を持ち、
   前記第１ティースのコイルは、隣接する第１ティースのコイルに対して先端から根元まで近接するように構成され、
   前記第２ティースのコイルは、先端のみが隣接するコイルと近接するように構成されているスイッチトリラクタンスモータ。
3. 請求項１又は２記載のスイッチトリラクタンスモータにおいて、
   前記第２ティースは１つであるスイッチトリラクタンスモータ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のスイッチトリラクタンスモータの組み付け方法であって、
   前記円周方向の順で前記第１ティースにコイルを組み付ける第１工程と、
   前記第１工程の終了後、前記第２ティースにコイルをを組み付ける第２工程とを備え、
   前記第１工程では、コイルが組み付け済みの第１ティースに隣接する対象第１ティースに対象コイルを組み付ける場合、前記組み付け済みコイルのテーパに沿って前記対象コイルを組み付ける組み付け方法。

Images