JP2003047216A - 電機子巻線方法及び装置並びに電機子 - Google Patents
電機子巻線方法及び装置並びに電機子Info
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Abstract
材にたるみをもたせてコイルを巻回する場合に、巻線材
を確実に所定のコイル各ターン形成位置に配設する。 【解決手段】 ニードル66から引出される巻線材68
の引出し支点をスロット62の奥側端部より外側に設
け、コイル1ターンに対応する該ニードル66の巻回動
作のループ長をコイル1ターンの長さより長くしてたる
みをもたせた状態で、該ニードル66先端をスロット6
2内の奥部に挿入することなく巻回動作させるととも
に、ニードル66先端から送られる巻線材68を受けて
コイルエンド面71上の巻線位置にガイドするためのガ
イド手段80を備え、このガイド手段80は、コイルエ
ンド面71上で放射方向に移動可能とした。
Description
の回転界磁型電気機器における電機子を構成するステー
タ又はロータのコイルに関するものである。
タや交流発電機等)においては、磁界を形成するための
マグネットを備えたロータが、コイルを有するステータ
の内側または外側で回転する。このステータは、磁極歯
を有する磁性材からなるステータコアに絶縁物(インシ
ュレータ)を介してコイルを巻回して形成される。
外周のステータの内側に複数の磁極歯が放射状に形成さ
れる。リング状(円筒状)に一体形成されたステータコ
アの各磁極歯の両側にはスロット(空間部)が形成さ
れ、隣接する磁極歯間のスロットの内径側端部に開口
(スロット入口)が形成される。
の各磁極歯にコイルを形成する方法の1つとして、一体
形成されたステータコアの内径側のスロット入口から、
巻線材(エナメル線)を通したニードルをスロット内部
に送り込み、このニードルを磁極歯の周囲に巻き回しな
がらスロット内部で奥行き方向に移動させて磁極歯上に
コイルを形成していた。
来のコイルの巻線方法では、スロット入口からスロット
の奥までのニードル通過部分のスペースがデッドスペー
スとなって、この部分に巻線を施すことができず、占積
率(巻線密度)を充分大きくすることができなかった。
また、ニードルがスロット内を往復移動するため、スロ
ット内でニードルと先に巻かれている巻線とが接触して
巻線材の絶縁の信頼性を低下させるおそれがあった。
る等により周長を徐々に変化させて巻線材がコイルエン
ド面を滑りやすく形成し、ニードルをスロット内に進入
させることなくスロット入口近傍で巻き回すことにより
巻線材をコイルエンド面を滑らせて根元部側(スロット
奥側)に移動させる巻線方法が本出願人等により考えら
れている。この場合、ニードルによる1回のループ長を
長くして、コイル1ターンの巻線材に対し、たるみをも
つようにして巻線材を磁極歯の根元部側に送り込む巻線
方法が本出願人により考えられている。なお、コイルエ
ンドとは、磁極歯両側のスロットを通して巻線材が巻回
されたとき、磁極歯の両端部でスロットの外部に露出す
る部分のコイル、すなわち、放射状磁極歯からなる円筒
状コアの両端面から露出する部分のコイルである。コイ
ルエンド面とは、このコイルエンドが形成される磁極歯
の両端面すなわち、放射状磁極歯からなるコアの回転軸
方向に関し、各磁極歯の両側の端面である。
ルエンド面上の周長変化部に沿って磁極歯の突出端部側
から根元部に向けて巻線材を送り込む場合、巻線材がた
るみをもっているため、線径やループ長によっては巻線
材が所定の位置に巻回されずコイルの整列状態が乱れて
占積率を低下させるおそれがある。
って、ニードル巻回動作のループ長を長くして巻線材に
たるみをもたせてコイルを巻回する場合に、巻線材を確
実に所定のコイル各ターン形成位置に配設できる回転界
磁型電気機器の電機子巻線方法および装置の提供を目的
とする。
め、本発明では、複数の磁極歯がスロットを介して放射
方向に形成された電機子コアの各磁極歯にコイルを巻回
する巻線方法であって、コイルを形成する巻線材をニー
ドル先端から引出しながら該ニードルを各磁極歯に対し
巻回動作させてコイルを形成する回転界磁型電気機器の
電機子巻線方法において、前記ニードルから引出される
巻線材の引出し支点をスロットの奥側端部より外側に設
け、コイル1ターンに対応する該ニードルの巻回動作の
ループ長をコイル1ターンの長さより長くしてたるみを
もたせた状態で、該ニードル先端をスロット内の奥部に
挿入することなく巻回動作させるとともに、コイルエン
ド面上で前記放射方向に移動可能なガイド手段を用い
て、このガイド手段によりニードル先端から送られる巻
線材を受けて巻線位置にガイドすることを特徴とする回
転界磁型電気機器の電機子巻線方法を提供する。
部の奥に挿入することなく、コイルエンド面間でスロッ
ト入口近傍に維持させたまま巻線材にたるみをもたせて
磁極歯の根元側に巻線材を送って巻回可能とするととも
に、たるみをもった巻線材を整列して所定の位置に確実
に巻回することができる。
線装置として、複数の磁極歯がスロットを介して放射方
向に形成された電機子コアの各磁極歯にコイルを巻回す
る巻線装置であって、コイルを形成する巻線材をニード
ル先端から引出しながら該ニードルを各磁極歯に対し巻
回動作させてコイルを形成する回転界磁型電気機器の電
機子巻線装置において、前記ニードルから引出される巻
線材の引出し支点をスロットの奥側端部より外側に設
け、コイル1ターンに対応する該ニードルの巻回動作の
ループ長をコイル1ターンの長さより長くしてたるみを
もたせた状態で、該ニードル先端をスロット内の奥部に
挿入することなく巻回動作させるとともに、ニードル先
端から送られる巻線材を受けてコイルエンド面上の巻線
位置にガイドするためのガイド手段を備え、このガイド
手段は、コイルエンド面上で前記放射方向に移動可能で
あることを特徴とする回転界磁型電気機器の電機子巻線
装置を提供する。
材を受けてこれをコイルエンド面上の所定位置にガイド
するため、たるみをもった巻線材を順次整列させて所定
の位置に巻回し占積率の高いコイルを形成できる。
エンド部の形状は、前記放射方向に沿って、コイル1タ
ーンに対応する周長が徐々に変化するように形成された
ことを特徴としている。
部の形状が、例えばスロットの入口から奥側に向って放
射方向(奥行き方向)に徐々に短くなるように形成する
ことにより、磁極歯の上下コイルエンド面間で、ニード
ルをスロット内部に挿入することなくスロット入口部近
傍で巻回動作させることにより、磁極歯上で巻線材が滑
って奥側に移動する。
ロットを通して巻線材が巻回されたとき、磁極歯の両端
部でスロットの外部に露出する部分のコイル、すなわ
ち、放射状磁極歯からなる円筒状コアの両端面から露出
する部分のコイルである。コイルエンド面は、このコイ
ルエンドが形成される磁極歯の両端面すなわち、放射状
磁極歯からなるコアの回転軸方向に関し、各磁極歯の両
側の端面である。
の高さが一定のまま周長を変化させたことを特徴として
いる。
部で巻線材を滑らせる場合に、コイルエンド部を傾斜さ
せずに高さを一定にしたまま周長を変化させることによ
り、周長の短い方向に巻線材を送ることができる。これ
により、コイルエンド部のスペースを有効に利用して占
積率を高めることができる。
の形態について説明する。図1は本発明の実施形態の構
成説明図である。ステータ60は、回転軸芯Cから放射
方向に形成された複数の磁極歯61を有し、隣接する磁
極歯61間にスロット62が形成される。磁極歯61の
内周側の端部の両側にスロット入口73が開口する。ス
テータ60は、鉄等の磁性体材料の積層体からなるステ
ータコア63とその上下両面を覆うインシュレータ64
とにより構成される。インシュレータ64には、これと
一体成形された又は別部材で接合された周長変化部材6
5が備わる。この周長変化部材は、この例では傾斜面を
有するテーパ部材として形成されている。このような周
長変化部材を用いることにより、後述のように、ニード
ルをスロット内に挿入することなく確実にコイル巻線が
可能になる。
るニードル66を備えたヘッド67が備わる。このヘッ
ド67は、回転軸芯Cに沿って矢印Qのように、往復移
動可能である。ヘッド67はまた回転軸心C廻りに矢印
Pのように回転可能であり、ニードル66を回動させ
る。ニードル66は、さらにヘッド67から伸縮可能と
して又はヘッド67とともに、磁極歯の放射方向に沿っ
て移動可能としてもよい。ニードル66の先端から巻線
材(エナメル線)68が引き出され、磁極歯61上に巻
き回されてコイル69が形成される。巻線材68はヘッ
ド67およびその下側に連結されている往復パイプ(不
図示)内の挿通孔70を通り巻線ロール(不図示)から
巻き出される。
1の周囲でスロット62内に進入することなく矩形のル
ープを描いて巻線材68を引き出してコイル69を形成
する。このとき、巻線材68がたるみをもって引き出さ
れ、このたるんだ状態の巻線材68が磁極歯61の根元
側(スロット奥側)に移動して磁極歯61周囲に巻き回
される(後述)。
(この例では上側)に、ガイド部材80が備わる。この
ガイド部材80は、矢印Aのように磁極歯61の放射方
向に沿って往復移動可能である。
送り出されるたるんだ状態の巻線材68を受けてこれを
周長変化部材65上にガイドする。1層目のコイル巻線
動作では、磁極歯61の根元部側(スロット奥側)から
1ターンごとに手前側(磁極歯の突出方向の内周面端部
側)に巻回される。このとき、ガイド部材80は、1タ
ーンごとに磁極歯61の周長変化部材65に沿って手前
側に移動する。
側端部に達して巻き終わったら、そのまま折り返して1
層目のコイルの上側に手前側から奥に向って順番に2層
目のコイルを巻回する。このとき、ガイド部材80を1
ターンごとに順番に奥側にずらせる。これにより、たる
んだ状態でニードル66から送り出される巻線材68
が、順次受け止められて1層目のコイル上にガイドされ
る。これにより、2層目のコイルが整列して乱れること
なく1層目のコイル上に巻回される。
ト奥側から手前側に向って形成される。
施形態が適用されるステータ構造および前述の周長変化
部材について説明する。
ーロータ型のブラシレスモータの断面図である。このブ
ラシレスモータ1は、ケース本体2内に固定された円筒
状ステータ3およびこのステータ3の内周側に装着され
たロータ4からなり、ケース本体2は蓋5で覆われる。
ロータ4は、円筒状ヨーク6の外周に複数のマグネット
7が放射状の位置に固定され、その頭部4aが蓋5にベ
アリング8で回転可能に支持されるとともに、出力軸9
がベアリング10でケース本体2に回転可能に支持され
このケース本体2から突出する。
は、コイル18への通電制御用のリング状配線板32が
設けられる。この配線板32は、例えば下側インシュレ
ータ12bに取付けられてケース本体2内に固定され
る。
る複数枚のコア片を積層して一体構造としたステータコ
ア11と、このステータコア11を覆うインシュレータ
12とにより構成される。ステータコア11は、後述
(図3)のようにリング状の外周コア26と、この外周
コア26の内周側に放射状に一体に設けられた磁極歯2
7からなり、磁極歯27がロータ4のマグネット7に対
向する。各磁極歯27間にスロット13が形成される。
タ12a(図では左側)および下側インシュレータ12
bからなり、それぞれ後述のようにステータコア11の
スロット13に上下(円筒状ステータコア11の両端
面、図では左右)から差込まれて取付けられる。各イン
シュレータ12a,12bには、これと一体の又は一体
に接合した絶縁材からなる周長変化部材16が備わり、
その上に巻線(エナメル線)17が、両インシュレータ
12a,12b間に掛け渡って巻回されコイル18が形
成される。22は抜け止め用のフランジである。
のように、ロータ4に対向する側から外周側に向って周
長が徐々に短くなるように形成されている。
(A)は上面図、(B)は側面図、(C)は下面図であ
る。ステータコア11は、円筒リング状の外周コア26
と、こ外周コア26の内周側に放射状に突出する複数の
磁極歯27からなる。各磁極歯27は、コイルが巻回さ
れる巻芯部28と、この巻芯部28の先端で左右両側に
突出する鍔部29とにより形成される。各隣接する磁極
歯27間にスロット13が形成される。各隣接する磁極
歯27の鍔部29間にスロット13の開口(スロット入
口)30が形成される。円筒リング状の外周コア26の
側面には位置合わせ用の基準溝31が形成される。
ンシュレータ12を装着して組立てたステータ3の形状
を示し、(A)は上面図、(B)は側面図、(C)は下
面図である。前述の図3のステータコア11の上下両面
から、各スロット13にインシュレータ12a,12b
のスロット差込み部24が嵌め込まれ、ステータ3の組
立て体が形成される。この例では、上側インシュレータ
12aの外縁部20に渡り線係止用の突起25aが形成
される。下側インシュレータ12bの外縁部20には配
線板32(図2)を取付けるための突起25bが設けら
れ、その先端に配線板(不図示)が係止保持される。各
インシュレータ12a,12bのボビン部21(図3の
磁極歯27の巻芯部28)上に前述の周長変化部材16
が設けられる(図では上下それぞれ1ヵ所だけその位置
を斜線で示す)。
形状説明図である。(A)はステータコア部を含む側面
図、(B)は後面図(外周側から見た図)、(C)は上
側インシュレータ部分の側面図、(D)は(C)の後面
図、(E)はステータの内径側から外周に向って(a)
〜(k)まで順番にずらせた位置での周長変化部材16
の断面形状を示す図である。
ンシュレータ12と別の部材であってもよいし、あるい
はインシュレータ12と一体成形したものであってもよ
い。
左右両端に面取り42が施され、この面取り量が(a)
の位置から外周に向って(k)の位置まで徐々に大きく
なっている。これにより周長変化部材16の周長が徐々
に短くなる。このように周長を徐々に短くすることによ
り、ニードルから引出される巻線材の引出し支点を外周
側に配設して、巻線材を内周側に巻回したときに、巻線
材が外側に向ってスライドしやすくなるため、ニードル
をスロット内に挿入することなくスロット外部(この例
では内周側の外部)またはスロット入口近傍で巻き回し
動作させることにより巻線材をスロットの奥側の磁極歯
まで巻回することができる。この場合、ニードルの巻き
回し動作は、後述のように、巻線材がたるみをもつよう
に1ループの移動軌跡量を大きくして巻線動作させるこ
とが望ましい。
し支点をスロットの奥側に設置してたるみをもたせてニ
ードルを巻回することにより、周長変化部材の高さを一
定に維持したまま、巻線材を円滑にスライドさせてコイ
ルを磁極歯に形成することができる。この場合、周長変
化部材16の上面が奥側に向って下がるように傾斜させ
てもよい。このような傾斜面を形成することによって
も、巻線材を奥側に向ってスライドさせることができ
る。ただし、このような傾斜面とすればスロット入口側
の周長変化部材の高さが高くなるため、コイルエンドが
大きく突出し、半径方向の形状が大きくなる。これに対
し、図5の例のように高さを一定にすればコンパクトな
形状のステータが得られる。
の周長変化の実測図である。図示したように、奥行き方
向(横軸)に位置が進むほど周長が短くなっている。
ータにコイルを形成するための巻線装置の動作を示す説
明図である。図7は、ステータを上面から見た図、図8
は磁極歯を内周面側から見た図、図9はステータの中心
を通る断面図を示す。なお、この例は、周長変化部材1
6の上面が傾斜した形状の例を示している。
回するための巻線装置(全体の構成は不図示)は、図9
に示すように、巻線材17を供給するパイプ状のニード
ル36を有する。この実施形態においては、ニードル3
6の内径は巻線17が挿通する径であり、外径は磁極歯
27間の各スロット入口30の幅以上の径であって、ニ
ードル36がスロット入口30を挿通できない径であ
る。このニードル36はヘッド(ニードル保持部材)3
7に取付けられる。巻線材17は、巻線ロール38から
巻出されて供給され、ヘッド37内の挿通孔39内を通
り、コイル巻回動作に伴いニードル36の先端から引出
される(矢印R)。この巻線材17の先端は、不図示の
クランプ手段により、コイルを巻回する磁極歯の根元側
に設けた引出し支点位置(ステータ3の外周側、図の×
印で示すクランプ位置)で固定支持されて巻線動作中保
持される。
の内周を矢印Qのように往復移動可能であり、ステータ
3の軸方向長さに応じて、ニードル36が下側の抜け止
めフランジ22より下側となる下端位置(図9実線)
と、ニードル36が上側のフランジ22より上側となる
上端位置(図9一点鎖線)間を往復動作する。このヘッ
ド37は、さらにその軸C廻りに矢印Pのように回転可
能であり、ニードル36がステータ3の上下外側(スロ
ット13の開口面より外側)に出た上記上端位置および
下端位置で、図7のWで示すように、各磁極歯の幅の分
だけ回転動作して左右方向に移動する。
ット13の奥行き方向(磁極歯27を正面から見て前後
方向)に関しては一定位置に保持されて移動しない。こ
のニードル36の先端は、各磁極歯27間の開口(スロ
ット入口30)の内周側の外部で、磁極歯27の端部近
傍に保持される。ニードル36がスロット入口30を通
過できる径であっても、ニードル36はスロット13内
には進入させない。スロット入口30を通過させた場合
であっても、入口30近傍に保持してスロット13の奥
までは進入させない。この場合、ニードル36先端から
引き出される巻線材17が、スロット入口30の磁極歯
27の、側面に接触して表面が傷付くことを防止するた
め、ニードル先端をスロット入口30内を挿通してスロ
ット内に僅かに進入した状態でスロット入口近傍配置す
ることが望ましい。
各磁極歯27の周りを、ニードル36が矢印P,Qのよ
うに周って巻線材17を巻き回すものである。すなわ
ち、ニードル36の先端は、E→F→G→H→Eのよう
に、上下方向および左右方向の移動ストロークからなる
矩形の1ループの移動軌跡を形成してコイル1ターン分
の巻回動作を行う。この場合、ニードル先端の1ループ
の移動軌跡の長さは、コイル1ターン分の長さより長く
なるようにたるみをもって巻線材17がニードル先端か
ら引出される。巻線材17の引出し支点をスロット13
の奥側端部よりさらに外側に固定して、このようにたる
みをもった状態で巻線材17をある程度の速度で巻き回
すことにより、巻線材17が投げ縄作用で引出し支点方
向に移動し、磁極歯上にコイルが巻回される。
させるために、たるみ量がターンごとに連続的に又は段
階的に小さくなるようにニードルを移動させて磁極歯の
手前側に順次巻線材を巻回させる。
ヵ所でコイル形成動作を行うように構成してもよい。例
えば、3本のニードルを120°の間隔で放射状に配設
して3つの磁極歯に対し同時にコイルを巻き回してもよ
い。
は、上下方向の移動ストロークを延ばす方法、左右
方向(回転方向)の移動ストロークを延ばす方法、ニ
ードルがスロット開口面より外側に出た位置(図のE,
F,GまたはH)でニードルを前後方向にストロークさ
せる方法、およびこれらを適宜組合せた方法がある。
線材を磁極歯の突出端部側から根元側に送る場合に、ニ
ードル方向に進退可能なフック部材等(不図示)を用い
ることにより、巻線材を確実に根元側に送ってコイルを
形成することができる。特にスロット深さが大きい場合
に有効である。また、上記、、の方法に代えて又
はこれらとともにフック部材によりたるみをもたせるこ
ともできる。
ドルをスロット内部の奥に挿入することなく、コイルエ
ンド面間でスロット入口近傍に維持させたまま巻線材に
たるみをもたせて磁極歯の根元側に巻線材を送って巻回
可能とするとともに、たるみをもった巻線材を受け止め
てこれを巻線位置にガイドすることにより、コイル各タ
ーンの巻線材を整列して所定の位置に確実に巻回するこ
とができる。
断面構成図。
図。
明図。
明図。
図。
タ、4:ロータ、4a:頭部、5:蓋、6:ヨーク、
7:マグネット、8:ベアリング、9:出力軸、10:
ベアリング、11:ステータコア、12:インシュレー
タ、12a:上側インシュレータ、12b:下側インシ
ュレータ、13:スロット、16:周長変化部材、1
7:巻線材、18:コイル、20:外縁部、21:ボビ
ン部、22:フランジ、24:スロット差込み部、25
a,25b:突起、26:外周コア、27:磁極歯、2
8:巻芯部、29:鍔部、30:スロット入口、31:
基準溝、32:配線板、36:ニードル、37:ヘッ
ド、38:巻線ロール、39:挿通孔、42:面取り、
60:ステータ、61:磁極歯、62:スロット、6
3:ステータコア、64:インシュレータ、65:周長
変化部材、66:ニードル、67:ヘッド、68:巻線
材、69:コイル、70:挿通孔、71:コイルエンド
面、73:スロット入口、80:ガイド部材。
Claims (4)
- 【請求項1】複数の磁極歯がスロットを介して放射方向
に形成された電機子コアの各磁極歯にコイルを巻回する
巻線方法であって、コイルを形成する巻線材をニードル
先端から引出しながら該ニードルを各磁極歯に対し巻回
動作させてコイルを形成する回転界磁型電気機器の電機
子巻線方法において、 前記ニードルから引出される巻線材の引出し支点をスロ
ットの奥側端部より外側に設け、コイル1ターンに対応
する該ニードルの巻回動作のループ長をコイル1ターン
の長さより長くしてたるみをもたせた状態で、該ニード
ル先端をスロット内の奥部に挿入することなく巻回動作
させるとともに、コイルエンド面上で前記放射方向に移
動可能なガイド手段を用いて、このガイド手段によりニ
ードル先端から送られる巻線材を受けて巻線位置にガイ
ドすることを特徴とする回転界磁型電気機器の電機子巻
線方法。 - 【請求項2】複数の磁極歯がスロットを介して放射方向
に形成された電機子コアの各磁極歯にコイルを巻回する
巻線装置であって、コイルを形成する巻線材をニードル
先端から引出しながら該ニードルを各磁極歯に対し巻回
動作させてコイルを形成する回転界磁型電気機器の電機
子巻線装置において、 前記ニードルから引出される巻線材の引出し支点をスロ
ットの奥側端部より外側に設け、コイル1ターンに対応
する該ニードルの巻回動作のループ長をコイル1ターン
の長さより長くしてたるみをもたせた状態で、該ニード
ル先端をスロット内の奥部に挿入することなく巻回動作
させるとともに、ニードル先端から送られる巻線材を受
けてコイルエンド面上の巻線位置にガイドするためのガ
イド手段を備え、このガイド手段は、コイルエンド面上
で前記放射方向に移動可能であることを特徴とする回転
界磁型電気機器の電機子巻線装置。 - 【請求項3】前記磁極歯のコイルエンド部の形状は、前
記放射方向に沿って、コイル1ターンに対応する周長が
徐々に変化するように形成されたことを特徴とする請求
項1に記載の巻線方法を適用した回転界磁型電気機器の
電機子。 - 【請求項4】前記コイルエンド部の高さが一定のまま周
長を変化させたことを特徴とする請求項3に記載の回転
界磁型電気機器の電機子。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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