JP2002034191A

JP2002034191A - モータ固定子及びその製造装置

Info

Publication number: JP2002034191A
Application number: JP2000214475A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Nashiki; 政行梨木; Takanori Yokochi; 孝典横地
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2000-07-14
Filing date: 2000-07-14
Publication date: 2002-01-31

Abstract

(57)【要約】【課題】モータの小型化、低コスト化を実現する。【解決手段】固定子コアの軸方向側面に巻き線案内手段
を設け、巻き線に適切なテンションを掛けながら、固定
コアへ巻き線を直接巻回するようにし、３相モータのＵ
相巻き線を固定子のスロットを通して、コイルエンド部
では前記巻き線案内手段に案内されることにより、Ｖ，
Ｗ相のスロットのコイルエンド面の入り口が埋まらない
位置に巻回し、次に同様に、Ｖ相の巻き線をまだ巻回さ
れていないＷ相のスロットのコイルエンド面の入り口が
埋まらない位置に巻回し、Ｗ相の巻き線のコイルエンド
部はＵ相とＶ相の巻き線のコイルエンド部に重ねて、Ｗ
相のコイルエンド部の電線の長さが極力短くなるように
巻回したモータ固定子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘導電動機、同期
電動機等のモータの固定子とその製造装置に関わる。

【０００２】

【従来の技術】図１０（ａ）にモータの断面図及び図１
０（ｂ）に固定子の横断面図の例を示す。ＳＣは固定子
コア、ＳＣＥは固定子に巻回された巻き線のコイルエン
ド、ＳＳは固定子のスロット、ＭＣはモータケース、
ＡＸはモータ出力軸である。スロットの数は２４スロッ
トの例について示している。

【０００３】図１１は４極２４スロットの場合の巻き線
図の例である。ＵＴ，ＶＴ，ＷＴは３相の各端子であ
り、ＵＢＴ，ＶＢＴ，ＷＢＴはそれぞれの反対側の端子
である。Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４・・・・は、スロット
の番号である。

【０００４】図１２に固定子へ挿入される前のＵ相巻き
線のコイル形状を示す。この状態のコイルを固定コアへ
手で一束づつ各スロットへ挿入するか、あるいは巻き線
挿入機で挿入用治具を用いて一度に固定子の各スロット
へ挿入される。

【０００５】この時、各相の巻き線の境界には相間絶縁
紙が挿入され、スロット内のコイルがコイルエンド整形
時等にロータ側へ飛び出さないようにコイル押さえ用の
絶縁板がスロットの入り口部へ挿入され、コイルエンド
整形後にコイルエンドの形がくずれないようにコイルエ
ンドの各部が絶縁糸で結ばれ固定される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来方法では、モータ
のコイルをステータの外部で作成し、その後挿入するた
め、挿入時の自由度が必要であり、コイルエンドの長さ
が長くなり、その分モータが大きくなってしまうと言う
問題がある。また、外部で作ったコイルをまとめて挿入
するため、どうしてもスロット内の線積率が低くなり、
その分モータが大きくなるという問題がある。モータ材
料、工数的にも、相間絶縁、スロット入り口部の巻き線
押さえ部材、コイルエンド部の整形作業、コイルエンド
の糸縛りによる固定が必要であり、モータ製作コストの
問題がある。各スロットに巻回される並列巻き線を適切
に整列させながら巻回することは難しい。並列数を限定
して、分割して巻回すると、分割の前の巻き線と後の巻
き線が接触する部分の線間電圧が大きくなり、信頼性上
好ましくないと言う問題がある。並列巻き線を巻回する
と、並列巻き線にねじれが発生する問題がある。特に、
固定子の内径が小さいとき、内径側のスペースが小さく
巻き線作業が困難である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】固定子コアの側面に、各
相の巻き線を分離して案内できる突起状の案内部を備え
る巻き線案内手段を設けて、固定子巻き線を順次巻回す
るときに適切なテンションを掛けながら巻回できるよう
にし、コイルエンド部の巻き線の冗長な部分を排除する
ことによりコイルエンド部を小さくする。例えば３相
モータの場合、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の巻き線を順次巻回するわ
けであるが、まず、Ｕ相の巻き線を、Ｖ，Ｗ相の巻き線
のスロット側面が埋まらないように巻回する。次に、Ｖ
相の巻き線の一部をまだ巻回されていないスロット側面
部を避けて巻回する。最後にＷ相の巻き線のコイルエン
ド部はＵ相とＶ相の巻き線のコイルエンド部に重ねて、
Ｗ相のコイルエンド部の電線の長さが極力短くなるよう
に巻回する。

【０００８】あるいは、各スロットへの巻き回数をＮＴ
とすると、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の内、Ｕ相の巻き線のＮＴ回の
巻き線の一部を固定子のスロットを通して、コイルエン
ド部では前記巻き線案内手段に案内されることにより、
Ｖ，Ｗ相のスロットのコイルエンド面の入り口が埋まら
ない位置に巻回し、Ｖ相の巻き線のＮＴ回の巻き線の一
部を第１相巻き線と同様に、まだ巻回されていないＷ相
のスロットのコイルエンド面の入り口が埋まらない位置
に巻回し、Ｗ相のＮＴ回の巻き線の一部をコイルエンド
部はまだ巻かれていないスロットのコイルエンド面の入
り口が埋まらない位置に巻回し、次に、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の
いずれの相でも可能だが、例えば、Ｗ相の残りの巻き線
を、前記巻き線案内手段に案内されることにより、コイ
ルエンド部では既に巻回された巻き線の上へも重ねて巻
回し、次に、Ｕ相の巻き線の残りの巻き線を、コイルエ
ンド部では、前記巻き線案内手段に案内されることによ
り、コイルエンド部では既に巻回された巻き線の上へも
重ねて巻回し、次に、Ｖ相の巻き線の残りの巻き線をコ
イルエンド部の電線の長さが極力短くなるように巻回す
る。

【０００９】あるいは、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の巻き線がそれぞ
れＮＰ＝（ＮＰ１＋ＮＰ２＋ＮＰ３＋・・・・＋ＮＰ
Ｎ）本の並列巻き線であって、各スロットにＮＴ＝（Ｎ
Ｔ１＋ＮＴ２＋ＮＴ３＋・・・・＋ＮＴＮ）回だけ巻回
するとき、Ｕ相の巻き線ＮＰ１本をＮＴ１回だけ巻回
し、別のＵ相巻き線ＮＰ２本をＮＴ１回だけ巻回し、別
のＵ相巻き線ＮＰ３本をＮＴ１回だけ巻回し、順次巻回
し最後に、別のＵ相巻き線ＮＰＮ本をＮＴ１回だけ巻回
する。次に、Ｕ相の巻き線ＮＰ１本をＮＴ２回だけ巻回
し、別のＵ相巻き線ＮＰ２本をＮＴ２回だけ巻回し、別
のＵ相巻き線ＮＰ３本をＮＴ２回だけ巻回し、順次巻回
し最後に、別のＵ相巻き線ＮＰＮ本をＮＴ２回だけ巻回
する。そのように順次巻回しＵ相巻き線の最後に、Ｕ相
の巻き線ＮＰ１本をＮＴＮ回だけ巻回し、別のＵ相巻き
線ＮＰ２本をＮＴＮ回だけ巻回し、別のＵ相巻き線ＮＰ
３本をＮＴＮ回だけ巻回し、順次巻回し最後に、別のＵ
相巻き線ＮＰＮ本をＮＴＮ回だけ巻回する。同様にＶ相
巻き線、Ｗ相巻き線を巻回する。ただしここで、巻き線
の本数ＮＰ１、ＮＰ２、ＮＰ３、・・・・ＮＰＮ、およ
び、巻き回数ＮＴ１、ＮＴ２、ＮＴ３、・・・・ＮＴＮ
は、各相ごとに合計数があっていれば大きな問題はな
く、ある程度の自由度はある。

【００１０】各相のＮＰ本の複数の並列な巻き線を２本
以上並列に巻回する時、巻き線を供給する場所に、巻き
線のねじれ吸収手段を設けて、ねじれたまり量が少なく
て済むように、固定子の同一相の各極の巻き線の内、巻
き線方向が反対となる部分と１回あるいは数回ごとに交
互に巻回さする。

【００１１】固定子コアを２組以上に分割して、ステー
タ巻き線を巻回し、分割された固定子コアは固定子巻き
線を巻回した後に溶接等で固定するか、あるいは、モー
タケースに分割された固定子コアを固定する。

【００１２】前記案内手段は、巻き線が接する表面部分
は電気抵抗が大きく電気絶縁性があり、コイルエンド部
に配置され、各巻き線を適切なテンションを保ちながら
コイルエンド部を巻回する時、まだ巻き線が巻回されて
いない他のスロットのコイルエンド側側面を覆わないよ
うに、固定子の経方向とモータの軸方向に巻き線を案内
する構造とする。

【００１３】前記巻き線案内手段に各巻き線の端を固定
する端子を備える。

【００１４】固定子の巻き線が複数本の並列な巻き線か
ら構成され、この複数の巻き線の一部あるいは全部を、
直接に、固定子のスロットへ巻回する構成の巻き線の製
造装置において、巻き線の供給手段と、各並列巻きされ
る巻き線のテンションを調整するテンション調整手段
と、並列巻きされる複数の電線が巻回動作に伴って発生
するねじれ減少を解消するためのねじれ吸収手段と、巻
き線と固定子とを相対的に位置制御する位置制御手段と
を備える。

【００１５】前記ねじれ吸収手段は、複数の並列巻き線
を複数に分割し、巻き線の供給方向を回転軸として旋回
可能な巻き線支持手段を巻き線供給方向に複数、直列に
配置し、ねじれ回数だけ供給する複数本の巻き線を相対
的に旋回させ、固定子へ巻き線を案内する巻き線案内部
の巻き線ねじれを解消する巻き線旋回手段とを備える。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１に本発明の実施例を示す。固
定子コアＳＣは図１０で示したものと同じで、巻き線図
も図１１で示したものと同じで、４極２４スロットのモ
ータである。図１の固定子の軸方向断面を図２に示す。
固定子の軸方向側面に配置されたＳＧＥの部分にはコイ
ルエンド部の巻き線と巻き線の案内手段が配置されてい
る。固定子のスロットはＳＬで示している。この案内手
段には、固定子のコアと接している概略ドーナツ状の円
盤形状である平板部ＧＰＬと巻き線を案内する多くの突
起状の部材である案内部が配置されている。これらの案
内部は複雑な形状であるが樹脂成形で容易に製作は可能
である。これらの突起状の案内部は種々の変形が可能で
あり、図１の案内部例として、Ｇ１、Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４
を図３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す。Ｕ相
巻き線が巻回されるスロットＳ１，Ｓ２，Ｓ７，Ｓ８，
Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１９，Ｓ２０の経方向外側には図３
（ａ）に示される案内部Ｇ１が配置され、Ｖ相巻き線が
巻回されるスロットＳ５，Ｓ６，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１
７，Ｓ１８，Ｓ２３，Ｓ２４の経方向外側には図３
（ｂ）に示される案内部Ｇ２が配置され、Ｗ相の巻き線
が巻回されるスロットＳ３，Ｓ４，Ｓ９，Ｓ１０、Ｓ１
５，Ｓ１６，Ｓ２１，Ｓ２２の経方向外側には図３
（ｃ）に示される案内部Ｇ３が配置され、各スロットの
間には図３（ｄ）に示される案内部Ｇ４が配置されてい
る。平板部ＧＰＬと各案内部Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４と
は一体化されていても良、ねじ止めあるいは接着固定し
ても良い。図２で平板部ＧＰＬおよび各案内部Ｇ１，Ｇ
２，Ｇ３，Ｇ４の厚みは、樹脂等のその構成材料の強度
に合わせて薄形化が可能である。また、前記の案内部
は、最も単純には、棒状の多数のピンを適切に配置した
ものでも可能である。図１のＵＴ，ＶＴ，ＷＴ，ＵＢ
Ｔ，ＶＢＴ，ＷＢＴは、３相巻き線の各リード線であ
り、巻き線案内手段の一部に設けられた各端子ＴＬへそ
れぞれ接続される。前記端子ＴＬと同様に、この巻き線
案内手段の一部に中継端子も必要に応じて備えることが
できる。

【００１７】次に３相各相の巻き線順に従って、各巻き
線について説明する。まずＵ相巻き線は、Ｕ相巻き線の
端子であるＵＴから巻き始め、スロットＳ２、Ｓ７を通
って案内部Ｇ２のＵＸ部、そして、案内部Ｇ３のＵＸ部
を通り、各スロットの間ではＧ４のＵＸ部を通り、所定
の回数だけ巻回される。巻き線Ｕ２はそのＵ相巻き線を
表している。図１１の巻き線図に示すように、Ｕ相巻き
線はその後、スロットＳ２、Ｓ７の巻き線同様に、スロ
ットＳ１３，Ｓ８のＵ２，そしてスロットＳ１４，Ｓ１
９のＵ４，そしてスロットＳ１，Ｓ２０のＵ１に巻回さ
れ、Ｕ相巻き線の端子ＵＢＴに接続される。Ｖ相巻き線
は、Ｖ相巻き線の端子であるＶＴから巻き始め、スロッ
トＳ６、Ｓ１１を通って案内部Ｇ３のＶＸ部、そして、
案内部Ｇ１のＶＸの部分を通り、各スロットの間ではＧ
４のＶＸ部を通り、所定の回数だけ巻回される。巻き線
Ｖ２はそのＶ相巻き線を表している。図１１の巻き線図
に示すように、Ｖ相巻き線はその後、スロットＳ６、Ｓ
１１の巻き線同様に、スロットＳ１７，Ｓ１２のＶ３，
そしてスロットＳ１８，Ｓ２３のＶ４，そしてスロット
Ｓ５，Ｓ２４のＶ１に巻回され、Ｖ相巻き線の端子ＶＢ
Ｔに接続される。Ｗ相巻き線は、Ｗ相巻き線の端子であ
るＷＴから巻き始め、スロットＳ１０、Ｓ１５を通って
各スロット間の案内部Ｇ４のＷＸ１部を通して巻回さ
れ、巻き回数が進むに連れ順次案内部Ｇ４のＷＸ２，Ｗ
Ｘ３を通して所定の回数だけ巻回される。巻き線Ｗ３は
そのＷ相巻き線を表している。図１１の巻き線図に示す
ように、Ｗ相巻き線はその後、スロットＳ１０、Ｓ１５
の巻き線同様に、スロットＳ２１，Ｓ１６のＷ４，そし
てスロットＳ２２，Ｓ３のＷ１，そしてスロットＳ９，
Ｓ４のＷ２に巻回され、Ｗ相巻き線の端子ＷＢＴに接続
される。

【００１８】案内部Ｇ４のＵＶＨは、スロット部からコ
イルエンド部へ、Ｕ相、Ｖ相巻き線を引き出すスペース
を確保できるような形状となっている。

【００１９】図１，図３で示すように巻き線を順次巻回
すれば、テンションを掛けながら巻き込むことが可能で
あり、巻き線の線積率を上げることができ、コイルエン
ド部の巻き線の冗長性も少ないのでコイルエンドの長
さ、即ち、図２のＳＣＥＬ２を小さくすることができ
る。また、案内部Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４により各相の
巻き線は直接接触しないので、相間絶縁は不要であり、
コイルエンド部の整形も不要なので、コイルエンド部の
整形作業、スロット入り口部の巻き線押さえ部材、コイ
ルエンドの糸縛りによる固定も不要であり、巻き線作業
の全自動化も容易となり、モータ製作コストを下げるこ
とができる。コイル部はより絶縁性を良くするために、
ワニス含浸したり射出成形可能な樹脂で整形することも
できる。なお、案内部の形状の例として、図３にＧ１，
Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４を示したが、これらの形状は案内の目
的を達成可能な範囲で、適宜変形可能である。

【００２０】次に本発明の他の実施例を図４，図５の
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す。図１の本発明
例に比較し、各相の巻き線を２組に分割して巻回し、コ
イルエンド部のスペースをより有効に活用し、コイルエ
ンド部の長さをより短縮するものである。固定子コアＳ
Ｃは図１０で示したものと同じで、巻き線図も図１１で
示したものと同じで、４極２４スロットのモータであ
る。図４の軸方向断面図は、図５に示す各案内部の形状
は異なるが、概略図２とほぼ同じである。突起状の案内
部Ｇ５，Ｇ６，Ｇ７，Ｇ８の例を図５の（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す。Ｕ相巻き線が巻回され
るスロットＳ１，Ｓ２，Ｓ７，Ｓ８，Ｓ１３，Ｓ１４，
Ｓ１９，Ｓ２０の経方向外側には図５（ａ）に示される
案内部Ｇ５が配置され、Ｖ相巻き線が巻回されるスロッ
トＳ５，Ｓ６，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１７，Ｓ１８，Ｓ２
３，Ｓ２４の経方向外側には図５（ｂ）に示される案内
部Ｇ６が配置され、Ｗ相の巻き線が巻回されるスロット
Ｓ３，Ｓ４，Ｓ９，Ｓ１０、Ｓ１５，Ｓ１６，Ｓ２１，
Ｓ２２の経方向外側には図５（ｃ）に示される案内部Ｇ
７が配置され、各スロットの間には図５（ｄ）に示され
る案内部Ｇ８が配置されている。

【００２１】次に３相各相の巻き線順に従って、各巻き
線について説明する。まずＵ相巻き線は、前述したよう
にＵＦＦとＵＢＢの２組に２分されて巻回され、ＵＦＦ
巻き線はＵ巻き線の端子であるＵＴから巻き始め、スロ
ットＳ２、Ｓ７を通って案内部Ｇ６のＵＸ１部、そし
て、案内部Ｇ７のＵＸ１部を通り、各スロットの間では
Ｇ８のＵＸ１部を通り、所定の回数だけ巻回される。巻
き線Ｕ２はそのＵ相巻き線を表している。図１１の巻き
線図に示すように、Ｕ相巻き線はその後、スロットＳ
２、Ｓ７の巻き線同様に、スロットＳ１３，Ｓ８のＵ
２，そしてスロットＳ１４，Ｓ１９のＵ４，そしてスロ
ットＳ１，Ｓ２０のＵ１に巻回され、ＵＦＦ巻き線の巻
回を終え、巻回中のＵ相巻き線は、一旦、その状態で保
留しておき、残りのＵＢＢ巻き線については後で説明す
る。

【００２２】この時、巻き線機の巻き線ドラムを少なく
するために、Ｕ相巻き線を一旦、Ｕ相中継端子へ接続
し、Ｕ相巻き線に使用していた巻き線ドラムを使用して
Ｖ相巻き線を巻くこともできる。

【００２３】次に、Ｖ相巻き線についても同様に、ＶＦ
ＦとＶＢＢの２組に２分されて巻回され、ＶＦＦ巻き線
はＶ相巻き線の端子であるＶＴから巻き始め、スロット
Ｓ６、Ｓ１１を通って案内部Ｇ７のＶＸ１部、そして、
案内部Ｇ５のＶＸ１の部分を通り、各スロットの間では
Ｇ８のＶＸ１部を通り、所定の回数だけ巻回される。巻
き線Ｖ２はそのＶ相巻き線を表している。図１１の巻き
線図に示すように、Ｖ相巻き線はその後、スロットＳ
６、Ｓ１１の巻き線同様に、スロットＳ１７，Ｓ１２の
Ｖ３，そしてスロットＳ１８，Ｓ２３のＶ４，そしてス
ロットＳ５，Ｓ２４のＶ１に巻回され、ＶＦＦ巻き線の
巻回を終え、巻回中のＶ相巻き線は、一旦、その状態で
保留しておき、残りのＶＢＢ巻き線については後で説明
する。

【００２４】Ｗ相巻き線についても考え方としては同様
に、ＷＦＦとＷＢＢの２組に２分して巻回するが、後半
の巻き線であるＵＢＢ，ＶＢＢ，ＷＢＢの内、最初にＷ
ＢＢを巻くことにし、ＷＦＦとＷＢＢを続けて巻回す
る。ＷＦＦ、ＷＢＢ巻き線は、Ｗ相巻き線の端子である
ＷＴから巻き始め、スロットＳ１０、Ｓ１５を通って各
スロット間の案内部Ｇ８のＷＸ１部を通して巻回され、
巻き回数が進むに連れ順次案内部Ｇ８のＷＸ２を通して
所定の回数だけ巻回される。巻き線Ｗ３はそのＷ相巻き
線を表している。図１１の巻き線図に示すように、Ｗ相
巻き線はその後、スロットＳ１０、Ｓ１５の巻き線同様
に、スロットＳ２１，Ｓ１６のＷ４，そしてスロットＳ
２２，Ｓ３のＷ１，そしてスロットＳ９，Ｓ４のＷ２を
巻回し、Ｗ相巻き線の端子ＷＢＴに接続され、ＷＦＦ、
ＷＢＢ巻き線の巻回を終える。

【００２５】次に、Ｕ相巻き線の残りの巻き線ＵＢＢ巻
き線は、スロットＳ２、Ｓ７を通って案内部Ｇ８のＵＸ
２部を通り、所定の回数だけ巻回される。図１１の巻き
線図に示すように、Ｕ相巻き線はその後、スロットＳ
２、Ｓ７の巻き線同様に、スロットＳ１３，Ｓ８のＵ
２，そしてスロットＳ１４，Ｓ１９のＵ４，そしてスロ
ットＳ１，Ｓ２０のＵ１に巻回され、ＵＢＢ巻き線の巻
回を終え、Ｕ相巻き線の端子ＵＢＴに接続され、ＵＦ
Ｆ、ＵＢＢ巻き線の巻回を終える。

【００２６】次に、Ｖ相巻き線の残りの巻き線ＶＢＢ巻
き線は、スロットＳ６、Ｓ１１を通って案内部Ｇ８のＶ
Ｘ２部を通り、所定の回数だけ巻回される。図１１の巻
き線図に示すように、Ｖ相巻き線はその後、スロットＳ
６、Ｓ１１の巻き線同様に、スロットＳ１７，Ｓ１２の
Ｖ３，そしてスロットＳ１８，Ｓ２３のＶ４，そしてス
ロットＳ５，Ｓ２４のＶ１に巻回され、ＶＢＢ巻き線の
巻回を終え、Ｖ相巻き線の端子ＶＢＴに接続され、ＶＦ
Ｆ、ＶＢＢ巻き線の巻回を終える。これで３相巻き線の
全ての巻き線を巻回した。

【００２７】前述したように、図４の巻き線例の方が少
し複雑であるが、図１の巻き線例に比較し、コイルエン
ド部のスペースを分散して利用しているため、コイルエ
ンド部の長手方向長さを小さくできる。図４では各相の
巻き線を２組に分割した例を示したが、さらに３組以上
に分割することも可能である。また、案内部Ｇ５，Ｇ
６，Ｇ７，Ｇ８も、目的を達成可能な範囲で、適宜変形
可能である。例えば、案内部Ｇ８を図６のように変形す
ることもできる。

【００２８】次に、巻き線の並列巻きと隣り合う電線間
の電圧について説明する。例えば、３相、２００ボル
ト、４極、２４スロットで２．２ＫＷ程度のモータを想
定し、巻き線の電線太さは作業性の容易さなどから直径
０．８ｍｍを選んだとすると、モータの設計にもよる
が、各スロットには１０数本のパラレル巻き線を１０数
回巻回することになる。

【００２９】図１，図４の説明では、例えば巻き線Ｕ２
は、１０数本のパラレル巻き線を１０数回巻回するよう
に説明したが、巻き線の線積率を高めるためには各巻き
線に適切なテンションを掛けながら巻回する必要があ
り、各巻き線間の摩擦があるので、各巻き線に均等なテ
ンションを与えることはなかなか難しい。この対応とし
て１本あるいは数本づつに分割して並列に巻回すると仮
定すると、最初に巻回した巻き線Ｕ２の最終の巻き線と
次に巻く巻き線Ｕ２の最初の巻き線とが隣り合って接触
することになり、線間電圧が大きくなってしまい、信頼
性上の問題がある。

【００３０】この問題を解決するために、並列巻き線数
を分割し、巻き回数も分割して順次巻回すれば、この問
題が軽減される。具体的には、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の巻き線が
それぞれＮＰ＝（ＮＰ１＋ＮＰ２＋ＮＰ３＋・・・・＋
ＮＰＮ）本の並列巻き線であって、各スロットにＮＴ＝
（ＮＴ１＋ＮＴ２＋ＮＴ３＋・・・・＋ＮＴＮ）回だけ
巻回するとき、Ｕ相の巻き線ＮＰ１本をＮＴ１回だけ巻
回し、別のＵ相巻き線ＮＰ２本をＮＴ１回だけ巻回し、
別のＵ相巻き線ＮＰ３本をＮＴ１回だけ巻回し、順次巻
回し最後に、別のＵ相巻き線ＮＰＮ本をＮＴ１回だけ巻
回する。次に、Ｕ相の巻き線ＮＰ１本をＮＴ２回だけ巻
回し、別のＵ相巻き線ＮＰ２本をＮＴ２回だけ巻回し、
別のＵ相巻き線ＮＰ３本をＮＴ２回だけ巻回し、順次巻
回し最後に、別のＵ相巻き線ＮＰＮ本をＮＴ２回だけ巻
回する。そのように順次巻回しＵ相巻き線の最後に、Ｕ
相の巻き線ＮＰ１本をＮＴＮ回だけ巻回し、別のＵ相巻
き線ＮＰ２本をＮＴＮ回だけ巻回し、別のＵ相巻き線Ｎ
Ｐ３本をＮＴＮ回だけ巻回し、順次巻回し最後に、別の
Ｕ相巻き線ＮＰＮ本をＮＴＮ回だけ巻回する。同様にＶ
相巻き線、Ｗ相巻き線を巻回する。このように巻き線を
行えば、隣り合う巻き線間の線間電圧を低減することが
でき、巻き線の対電圧性能を向上させ、信頼性を向上さ
せることができる。ただしここで、巻き線の本数ＮＰ
１、ＮＰ２、ＮＰ３、・・・・ＮＰＮ、および、巻き回
数ＮＴ１、ＮＴ２、ＮＴ３、・・・・ＮＴＮは、各相ご
とに合計数があっていれば問題はなく、各スロットへ巻
く回数及び順番などはある程度の自由度はある。それら
の変形手法も本発明に含むものである。

【００３１】前記の巻き方は、並列巻き線を巻回すると
きのねじれの問題に関し、ねじれ回数を低減する方法で
もあるが、このねじれの問題を解決する方法を説明す
る。ねじれを解消する方法として、巻き線供給側でねじ
れを解消する方向へ並列巻き線を旋回させる方法と巻き
線を巻回する固定子を旋回させる方法とがある。

【００３２】図７に本発明の巻き線機の原理を説明する
図を示す。ＣＮＴＲはシステム全体の制御装置で、ＳＴ
は巻き線を巻回する固定子、ＢＳは固定子ＳＴを固定
し、旋回制御する固定旋回手段であって、サーボモータ
ＢＭによって回転位置が制御されており、ＱＩは巻き線
の給糸口であって、そのＸ，Ｙ，Ｚ方向の位置はスライ
ダＸＳ，ＹＳ，ＺＳによってそれぞれＸ，Ｙ，Ｚ方向に
位置制御され、ＷＢ１，ＷＢ２，ＷＢ３は巻き線のドラ
ムであり、ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３は適切なテンション
を保つテンション装置であり、ＷＧは巻き線の中継部で
ある。テンション装置ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３はバネと
ブレーキ等で構成される極一般的なものである。並列巻
き線のねじれを解消する一つの方法として供給側の電線
を逆方向に旋回させる方法があるが、巻き線のドラムＷ
Ｂ１，ＷＢ２，ＷＢ３は重量もあり装置が大がかりにな
ってしまう。図７で巻き線の中継部ＷＧから給糸口ＱＩ
までの間の装置はねじれ吸収手段であって、有限回のね
じれを吸収することができる。ＲＲＡは旋回軸、ＲＲ
１，ＲＲ２，ＲＲ３・・・・ＲＲＮはその面状に複数本
の巻き線案内用の穴あるいは切りかきがあり、複数の巻
き線を支持し、軽量でかつ軽やかに旋回が可能な旋回支
持手段である。この旋回支持手段は、例えば、摩擦係数
の小さな樹脂、セラミックなどの薄い円盤に巻き線案内
用の複数の切りかきを設けたものであり、旋回軸ＲＲＡ
に対し自由に旋回可能である。ＷＢＤはねじれ位置制御
装置であり、適切な旋回角度にサーボモータＷＢＭで制
御し、給糸口ＱＩへ巻き線を供給する。このような構成
のねじれ吸収手段は、ねじれ位置制御装置ＷＢＤで並列
巻き線のねじれ位置を制御し、旋回支持手段ＲＲ１，Ｒ
Ｒ２，ＲＲ３・・・・ＲＲＮが自由に旋回することによ
り、固定子での巻き線の巻回に伴うねじれを吸収させる
ことができる。但しねじれの吸収回数は有限のねじれ回
数までである。

【００３３】図７では明記していないが、巻き線を必要
に応じて切断する切断機、給糸口ＱＩの近傍に巻き線把
持手段、給糸口ＱＩが巻き線を案内する穴あるいは切り
かき状の巻き線案内部を備えている。なお、巻き線の掴
み換え動作は、巻回中の巻き線を端子ＴＬあるいは中継
端子に接続し、次に巻回する巻き線の端子ＴＬあるいは
中継端子に接続し、次の巻回工程を開始するように行え
ば、必ずしも巻き線の掴み換えを行わなくても継続して
の巻き線巻回が可能である。また、巻き線機上に中継端
子を持つことにより、モータを次々と交換して巻回作業
を行う場合にも、巻き線の掴み換え動作を不要とするこ
ともできる。

【００３４】次に、並列巻き線のねじれ回数を限定して
各相の巻き線を巻回する方法について説明する。図１１
の巻き線図で考えると解るように、スロット内の各相巻
き線に流れる電流の方向は回転子の磁極配置でほぼ決め
られるが、コイルの巻回方向についてはどのスロットか
らどのスロットへ流すかを選択可能である。例えばＵ相
巻き線が配置されるスロットは順方向のＳ１、Ｓ２、Ｓ
１３、Ｓ１４と逆方向のＳ７、Ｓ８、Ｓ１９、Ｓ２０と
があるので、巻回方法により右巻きコイルと左巻きコイ
ルとを交互に配置することができる。図１のＵ相につい
て考えてみると、巻き線Ｕ２とＵ４は同一方向に巻回し
ているが、巻き線Ｕ１とＵ３はＵ２の逆方向に巻回して
いる。この関係を利用して、順方向巻きのコイルと逆方
向巻きのコイルとをねじれが可能な回数以内で交互に巻
回することにより、並列巻き線のねじれ分を前記ねじれ
吸収手段で吸収することができる。図１１の巻き線図の
一部の例を図８に示す。Ｕ相巻き線を巻き線Ｕ２とＵ３
に３ターンづつ巻回する例である。Ｕ２とＵ３の部分で
は巻き方向が逆となることが良く解る。

【００３５】このねじれ吸収に関する具体的な例とし
て、Ｕ相の各スロットに１２ターン巻回する場合の例を
説明する。まず順方向巻きである巻き線Ｕ２へ３ターン
巻回し、次に逆方向巻きである巻き線Ｕ３へ６ターン巻
回し、次に順方向巻きである巻き線Ｕ４へ６ターン巻回
し、次に逆方向巻きである巻き線Ｕ１へ６ターン巻回
し、以下同様に、Ｕ２へ６ターン、Ｕ３へ６ターン、Ｕ
４へ６ターン、Ｕ１へ６ターン、最後にＵ２へ３ターン
巻回する。このように巻回すれば、最大ねじれ回数は３
回と比較的小さなねじれ回数に押さえることができ、ね
じれ吸収手段でのねじれ吸収が可能となる。ただし、こ
の考え方は、ねじれの最大回数ががねじれ吸収手段のね
じれ最大回数を超えないように順方向巻きと逆方向巻き
とを交互に行えば良いのであって、巻き線を巻回する順
番、巻き回数は許容される範囲で自由に変更が可能であ
る。

【００３６】並列巻き線のねじれを吸収する他の方法と
して、固定子を巻き線の巻回にほぼ同期させて回転させ
る方法がある。図７の巻き線機において、固定旋回手段
ＢＳの旋回制御を巻回動作にほぼ同期し、ねじれ解消動
作を重畳させるもので、固定旋回手段ＢＳの旋回制御と
給糸口ＱＩの位置制御がやや複雑になる。

【００３７】他のねじれ吸収方法として、図７の巻き線
の供給手段ＷＢ１，ＷＢ２，ＷＢ３と前記テンション調
整手段ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３を並列巻き線の巻回とほ
ぼ同期して旋回させ、ねじれを吸収する方法がある。通
常巻き線はドラムに巻かれた状態で流通しているので、
１０数本のドラムから巻き線が供給されており、重量の
大きな１０数本のドラムを旋回させることは原理的に可
能であるが、装置が大がかりになってしまう。この巻き
線のドラムを小型の巻き取り装置等へ巻き取り、軽量化
して巻き線の供給手段ＷＢ１，ＷＢ２，ＷＢ３に置き換
え、システムを構成することが有効である。

【００３８】また、図９に示すように、図１、図４の固
定コアを１８０度に分割して巻き線を巻回し、巻き線を
巻回した後に２組の固定子コアを溶接等により結合して
一体化する方法もある。巻き線の巻回順序が多少変更と
なり、２つの分割コア間の巻き線の接続も必要となる
が、最終的に各スロットへ巻回される各相巻き線は図１
１と同じである。この場合には、固定子の内径側が開口
しているので巻き線の巻回が容易となり、巻き線機の製
作自由度が増す。例えば、高速に巻回するため、図７に
示したＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｂ軸操作による巻回ではな
く、回転軸を使用した巻き線給糸口ＱＩの旋回動作と巻
回部分への巻き線の当て金等の巻き線治具を使用した高
速巻回も可能である。なお、図７の巻き線機において
も、巻回部分への巻き線の当て金等の巻き線治具を使用
して、巻回を高速化することは可能である。

【００３９】３相巻き線以外の２、４、５，６相巻き線
等の固定子以外へも本発明技術を応用する事が可能であ
り、極数も２，６、８極なども可能であり、本発明に含
むものである。

【００４０】短節巻き、あるいは、各スロットの巻き回
数の増減、あるいは複数相の巻き線を同一のスロットに
巻き込むことも本発明の応用として可能であり、本発明
に含むものである。

【００４１】巻き線案内手段により、固定子の各相の巻
き線を空間的に分離して巻くことができるようにするの
で、自動巻き線機による自動巻を行うことができる。巻
き線案内手段は種々の変形が可能であり、必要に応じて
線間の絶縁紙なども追加して、コイルエンド部をより高
密度化、小型化することも可能である。

【００４２】また図７の巻き線機において、給糸口ＱＩ
を複数設けて巻き線時間の短縮を図る、あるいは、給糸
口とステータを複数配置し、並列に巻き線の巻回を行
い、巻き線の巻回を高能率化することなども可能であ
る。逆に、機械巻きではなく、手動操作より巻き線を巻
回することも、一部のコイルをあらかじめ製作しておい
て固定子へ挿入することも可能である。

【００４３】

【発明の効果】本発明では、直接固定子へ巻き線を順次
巻回するので、コイルエンド部の巻き線長さの冗長性が
少なくなり、コイルエンドの長さを短くできる。また、
同時に巻き線の線積率を高くできる。その結果、銅損の
低減、熱抵抗の低下の効果もあり、総合的にモータの小
型化、低コスト化ができる。

【００４４】また、コイルエンド部の整形工程の省略あ
るいは簡略化、コイルエンドの糸縛り工程の排除、相間
絶縁紙及び線間絶縁紙の排除、スロット入り口部の巻き
線押さえ部材の排除等ができる。これらモータ製作の諸
工程を簡略化ができるので、より高度な巻き線の自動巻
化が可能となり、低コスト化が実現する。

【００４５】信頼性的にも、隣接する巻き線間の電圧を
低減でき、また、従来の巻き線製作工程でのコイルの挿
入工程あるいはコイルエンドの整形工程で発生する巻き
線への圧力も低減できるので、巻き線のキズなどに起因
する不具合の低減など、信頼性の向上も実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明する固定子例の軸方向側面図。

【図２】本発明を説明する固定子例の縦断面図。

【図３】巻き線案内手段の各部分図。

【図４】本発明を説明する固定子例の軸方向側面図。

【図５】巻き線案内手段の各部分図。

【図６】巻き線案内手段の例の部分図。

【図７】本発明巻き線機の構成を示す図。

【図８】巻き線の巻回方向の例を示す図。

【図９】固定子コアを２分割した例の図。

【図１０】従来電動機の断面図例。

【図１１】従来電動機の巻き線図例。

【図１２】従来電動機の巻き線用コイルの例。

【符号の説明】

ＳＣ固定子コアＳＣＥ巻き線のコイルエンドＳＬ固定子スロットＳ１〜Ｓ２４スロットＧ１〜Ｇ４案内部ＵＴ、ＵＢＴ、ＶＴ，ＶＢＴ，ＷＴ，ＷＢＴ端子ＷＢ１〜ＷＢＮ巻き線ドラムＲＲ１〜ＲＲＮ旋回支持手段ＷＢＤねじれ位置制御装置ＱＩ巻き線給糸口ＳＴ固定子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H603 AA09 BB01 BB07 BB12 CA01 CA05 CB02 CC04 CC11 CC17 CD02 CD05 CD22 CE01 CE03 5H604 AA03 AA08 BB01 BB14 CC01 CC05 CC14 CC16 DB01 5H615 AA01 BB01 BB16 PP01 PP13 SS11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定子コアの軸方向側面、すなわち、固定
子のコイルエンド部に設けた巻き線案内手段と、３相モ
ータの場合、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の内、Ｕ相巻き線を固定子の
スロットを通して、コイルエンド部では前記巻き線案内
手段に案内されることにより、Ｖ，Ｗ相のスロットのコ
イルエンド面の入り口が埋まらない位置に巻回し、Ｖ相
の巻き線をＵ相巻き線と同様に、まだ巻回されていない
Ｗ相のスロットのコイルエンド面の入り口が埋まらない
位置に巻回し、Ｗ相の巻き線のコイルエンド部はＵ相と
Ｖ相の巻き線のコイルエンド部に重ねて、Ｗ相のコイル
エンド部の電線の長さが極力短くなるように巻回した固
定子巻き線を備えることを特徴とするモータ固定子。
【請求項２】固定子コアの軸方向側面、すなわち、固定
子のコイルエンド部に設けた巻き線案内手段と、各スロ
ットへの巻き回数をＮＴとすると、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の内、
Ｕ相の巻き線のＮＴ回の巻き線の一部を固定子のスロッ
トを通して、コイルエンド部では前記巻き線案内手段に
案内されることにより、Ｖ，Ｗ相のスロットのコイルエ
ンド面の入り口が埋まらない位置に巻回し、Ｖ相の巻き
線のＮＴ回の巻き線の一部を第１相巻き線と同様に、ま
だ巻回されていないＷ相のスロットのコイルエンド面の
入り口が埋まらない位置に巻回し、Ｗ相のＮＴ回の巻き
線の一部をコイルエンド部はまだ巻かれていないスロッ
トのコイルエンド面の入り口が埋まらない位置に巻回
し、次に、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のいずれの相でも可能だが、例
えば、Ｗ相の残りの巻き線を、前記巻き線案内手段に案
内されることにより、コイルエンド部では既に巻回され
た巻き線の上へも重ねて巻回し、次に、Ｕ相の巻き線の
残りの巻き線を、コイルエンド部では、前記巻き線案内
手段に案内されることにより、コイルエンド部では既に
巻回された巻き線の上へも重ねて巻回し、次に、Ｖ相の
巻き線の残りの巻き線をコイルエンド部の電線の長さが
極力短くなるように巻回することを特徴とするモータ固
定子。
【請求項3】固定子コアの軸方向側面、すなわち、固定
子のコイルエンド部に設けた巻き線案内手段と、Ｕ，
Ｖ，Ｗ相の巻き線がそれぞれＮＰ＝（ＮＰ１＋ＮＰ２＋
ＮＰ３＋・・・・＋ＮＰＮ）本の並列巻き線であって、
各スロットにＮＴ＝（ＮＴ１＋ＮＴ２＋ＮＴ３＋・・・
・＋ＮＴＮ）回だけ巻回するとき、Ｕ相の巻き線ＮＰ１
本をＮＴ１回だけ巻回し、別のＵ相巻き線ＮＰ２本をＮ
Ｔ１回だけ巻回し、別のＵ相巻き線ＮＰ３本をＮＴ１回
だけ巻回し、順次巻回し最後に、別のＵ相巻き線ＮＰＮ
本をＮＴ１回だけ巻回する。次に、Ｕ相の巻き線ＮＰ１
本をＮＴ２回だけ巻回し、別のＵ相巻き線ＮＰ２本をＮ
Ｔ２回だけ巻回し、別のＵ相巻き線ＮＰ３本をＮＴ２回
だけ巻回し、順次巻回し最後に、別のＵ相巻き線ＮＰＮ
本をＮＴ２回だけ巻回する。そのように順次巻回しＵ相
巻き線の最後に、Ｕ相の巻き線ＮＰ１本をＮＴＮ回だけ
巻回し、別のＵ相巻き線ＮＰ２本をＮＴＮ回だけ巻回
し、別のＵ相巻き線ＮＰ３本をＮＴＮ回だけ巻回し、順
次巻回し最後に、別のＵ相巻き線ＮＰＮ本をＮＴＮ回だ
け巻回する。同様にＶ相巻き線、Ｗ相巻き線を巻回する
ことを特徴とする請求項１，請求項２記載のモータ固定
子。ただしここで、巻き線の本数ＮＰ１、ＮＰ２、ＮＰ
３、・・・・ＮＰＮ、および、巻き回数ＮＴ１、ＮＴ
２、ＮＴ３、・・・・ＮＴＮは、各相ごとに合計数があ
っていれば大きな問題はなく、ある程度の自由度はあ
る。
【請求項４】各相のＮＰ本の複数の並列な巻き線を２本
以上並列に巻回する時、巻き線を供給する場所に、巻き
線のねじれ吸収手段を設けて、ねじれたまり量が少なく
て済むように、固定子の同一相の各極の巻き線の内、巻
き線方向が反対となる部分と１回あるいは数回ごとに交
互に巻回されていることを特徴とする請求項１，請求項
２、請求項３項記載のモータ固定子。
【請求項５】固定子コアを２組以上に分割して、ステー
タ巻き線を巻回し、分割された固定子コアは固定子巻き
線を巻回した後に溶接等で固定するか、あるいは、モー
タケースに分割された固定子コアを固定することを特徴
とする請求項１，２，３，４項記載のモータ固定子。
【請求項６】前記案内手段は、巻き線が接する表面部分
は電気抵抗が大きく電気絶縁性があり、コイルエンド部
に配置され、各巻き線を適切なテンションを保ちながら
コイルエンド部を巻回する時、まだ巻き線が巻回されて
いない他のスロットのコイルエンド側側面を覆わないよ
うに、固定子の経方向とモータの軸方向に巻き線を案内
する構造を備えることを特徴とする請求項１，請求項
２、請求項３項記載のモータ固定子。
【請求項７】前記巻き線案内手段に各巻き線の端を固定
する端子を備えることを特徴とする請求項１項、２項、
３項、６項記載のモータ固定子。
【請求項８】固定子の巻き線が複数本の並列な巻き線か
ら構成され、この複数の巻き線の一部あるいは全部を、
直接に、固定子のスロットへ巻回する構成の巻き線の製
造装置において、巻き線の供給手段と、各並列巻きされ
る巻き線のテンションを調整するテンション調整手段
と、並列巻きされる複数の電線が巻回動作に伴って発生
するねじれ減少を解消するためのねじれ吸収手段と、巻
き線と固定子とを相対的に位置制御する位置制御手段と
を備えることを特徴とする巻き線装置。
【請求項９】前記ねじれ吸収手段は、複数の並列巻き線
を複数に分割し、巻き線の供給方向を回転軸として旋回
可能な巻き線支持手段を巻き線供給方向に複数、直列に
配置し、ねじれ回数だけ供給する複数本の巻き線を相対
的に旋回させ、固定子へ巻き線を案内する巻き線案内部
の巻き線ねじれを解消する巻き線旋回手段とを備えるこ
とを特徴とする請求項８項記載の製造装置。
【請求項１０】前記ねじれ吸収手段は、固定子をモータ
の回転軸をほぼ回転中心として旋回可能とする構造であ
ることあるいは前記巻き線の供給手段と前記テンション
調整手段を並列巻き線のねじれにほぼ同期して旋回可能
とすることを特徴とする請求項８項記載の製造装置。