JP2004032889A - 回転電動機及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電動機において、コイル抵抗を減らし損失を低減できるようにする。
【解決手段】回転電動機のコイルを、略台形のコイル形状を有し、台形の底辺側がコアのティース部の幅よりも長く、上辺側が該ティース部の幅よりも短くされた構成とする。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電動機のコイル技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数のコイルを、コアに対し集中巻きの状態で設ける構成の回転電動機においても、予めコイルをコイル単体として巻線された状態にしておき、これを後の工程でコアに挿入するという製作技術がある。図６は、かかる技術を用いて製作した回転電動機の固定子の構成例を示す。１’は、プレス等で製作した磁性材板を積層して成るコア、２’は集中巻きされたコイル、３ａ’は、コアの突極においてコイル２’が設けられる部分、３ｂ’は、コアの突極の先端部に形成したティース部、４’は絶縁材である。図７は、コア１’にコイル２’を挿入する場合の従来技術例を示す図である。コイル２’の挿入時、コア１’の突極には、線材保護用のブレード６と、絶縁材挿入スペース確保用のウェッジガイド７とを設けた状態で挿入作業を行う。ブレード６はティース部３ｂ’の表面側に設け、ウェッジガイド７は、ティース部３ｂ’の内側で突極相互間かつコア１’の軸方向端部に設ける。コイル２’は、略矩形のコイル形状を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては、コイル２’の挿入時、ブレード６とウェッジガイド７とを設けた状態で挿入作業を行うため、コイル２’は、該ブレード６と該ウェッジガイド７の幅よりも大きい巻幅が必要となる。このため、コイル２’の形状を略矩形状とし、かつ、コア１’の軸方向にコア面から突出する導線部分の長さを、ブレード６の幅よりも長くしている。この結果、コイル２’が設けられる部分３ａ’のコアの軸方向長さをＬ’、ティース部３ｂ’の幅をＷｂ’、コア表面に設ける絶縁材がコアの軸方向にコア面から突出する長さをＬｉ’としたとき、コイル２’は、コイルの内周側の周長Ｌｃ’が、Ｌｃ’＞２（Ｌ’＋２Ｌｉ’＋Ｗｂ’）となり、コイル抵抗が増加して電動機としての損失を増加させる。
本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、回転電動機において、コイルの抵抗値を減らし電動機の損失を低減できるようにすることである。
本発明の課題点は、かかる課題点を解決できる技術の提供にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題点を解決するために、本発明では、基本的に、回転電動機において、（１）略台形のコイル形状を有し、該台形の底辺が上記ティース部の幅よりも長く、上辺が該ティース部の幅よりも短くされたコイルを備えた構成とする。（２）上記（１）において、上記コイルが設けられる部分のコアの軸方向長さをＬ、ティース部の幅をＷｂ、コア表面に設ける絶縁材がコアの軸方向にコア面から突出する長さをＬｉとしたとき、上記コイルは、コイル内側の周長Ｌｃが、Ｌｃ≦２（Ｌ＋２Ｌｉ＋Ｗｂ）を満たす構成とする。（３）上記（１）において、コアの軸方向にコア面から突出する導線部分の長さが、第１のコイルでは、コアの軸方向の第１の端面側で長くされ、該第１のコイルに隣り合った第２のコイルでは、第２の端面側で長くされている構成とする。また、回転電動機の製造方法として、（４）略台形のコイル形状を有し、該台形の底辺が上記ティース部の幅よりも長く、上辺が該ティース部の幅よりも短いコイルを製作するステップと、該コイルを、先端部にティース部を有し上記コイルが設けられる部分の幅が該ティース部の幅よりも小さくかつ予め絶縁材が該ティース部の内側に設けられたコアに組み込むステップとを経て回転電動機を製造するようにする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
図１〜図５は、本発明の実施例の説明図である。図１は、回転電動機の固定子において、コアに対しコイルを挿入する技術の一例を示す図、図２、図３は、コアに挿入されたコイルの状態の説明図、図４は、コイル用導線を巻付けるための巻芯の断面構造例を示す図、図５は、固定子の製造手順例を示すフロー図である。
図１において、１は、プレス等で製作した磁性材板を積層して成るコア、２は、集中巻き状態にされた台形状のコイル、２ａは、該台形状のコイル２のコア１の軸方向の一方のコア面から突出する短い導線部分（以下、台形の上辺側導線部という）、２ｂは、該コイル２のコアの軸方向の他方のコア面から突出する長い導線部分（以下、台形の底辺側導線部という）、２ｃは、コア中に配される部分（以下、台形の斜辺側導線部という）、３ａは、コア１の突極においてコイル２が設けられる部分、３ｂは、コアの突極の先端部に形成されるティース部、４は、ティース部３ｂの内側でコア１の隣り合う突極間に、コイルの挿入前に予め設けられる絶縁材である。絶縁材４は、ティース部３ｂ相互間の部分に隙間を形成した状態、かつ、コア面から軸方向に一部が突出した状態で配される。台形状のコイル２は、台形の底辺側導線部２ｂがティース部３ｂの表面に沿ってコア１の軸方向に移動するのに伴い、台形の両斜辺側導線部２ｃが、コア１の軸方向の一方のコア面側のティース部３ｂ相互間の隙間から、該ティース部３ｂの内側の空間部（絶縁材４で囲まれた部分）に挿入される。該移動によって、台形の上辺側導線部２ａも、コア１の軸方向の該一方のコア面に近い位置に移動する。台形の底辺側導線部２ｂがティース部３ｂの表面端部（コアの軸方向の表面端部）を過ぎた位置で、該台形の底辺側導線部２ｂに近い台形の両斜辺側導線部２ｃが、コア１の軸方向の他方のコア面側のティース部３ｂ間の隙間から、該ティース部３ｂの内側の空間部（絶縁材４で囲まれた部分）に挿入される。
【０００６】
図２は、上記図１の方法によりコアに挿入されたコイルの状態を示す図である。図３は、コアに挿入されたコイルの状態を、コア及び絶縁材との関係において示す図であり、（ａ）は、コアの軸方向展開図、（ｂ）は、該コアの軸方向端面の平面図である。
本実施例では、台形状のコイルを、コア１の軸方向に対し、台形の上辺側導線部と底辺側導線部とを組み合わせて配置してある。台形の上辺側導線部の長さは、ティース部の幅よりも短く、台形の底辺側導線部の長さは、該ティース部の幅よりも長くされている。図３において、Ｌは、コイルが設けられる部分のコア１の軸方向長さ、Ｌｉは、絶縁材４がコア１の軸方向にコア面から突出する長さ、Ｗｂは、ティース部の幅である。本実施例の場合、コイルの内周側の周長Ｌｃは、Ｌｃ≦２（Ｌ＋２Ｌｉ＋Ｗｂ）となるようにされている。なお、図２、図３（ａ）では、コイルの複数の導線を１本の導線としてモデル化して示す。
【０００７】
図４は、導線を巻付けてコイルを製作する巻芯の断面構造例を示す。
巻芯５は台形状の形状を有する。Ｗｓは台形の上辺側の幅、Ｗｔは底辺側の幅である。かかる巻芯５に所定の導線を所定数巻き付ける巻線作業によって、上記図１〜図３に示すコイルが製作される。巻線では、巻芯５に導線を直接巻き付けてもよいし、巻芯５に絶縁材を巻き、その上に導線を巻き付けるようにしてもよい。巻き付け後は巻芯５からはずされ、コイルとして、上記図１に示すようにしてコアに挿入される。
【０００８】
図５は、回転電動機の固定子の製造手順の一例を示すフロー図である。
図５において、
（１）コアとして、プレス加工等によって積層用板材を製作し、これを積層後、隣り合う突極間に絶縁材を設けた状態とする（ステップＳ４０１、ステップＳ４０２）。コアは、場合によっては、例えば上記積層後に焼鈍処理を行う。一方、コイルとしては、台形状の巻芯に導線を巻き付け、巻き付け後は巻芯からはずして台形状の組込み用コイルとし、コイルの組込み作業のために該コイルを、コイル挿入用治具としてのストリッパーと、コアのティース部の表面を覆うブレードと、コアの軸方向端面に絶縁材としてのウェッジの挿入用に設けるウェッジガイドとの３者を組合せたものにセットする（ステップＳ５０１、ステップＳ５０２、ステップＳ５０３）。
（２）台形状のコイルの台形の底辺側導線部に近い両斜辺側導線部を、コアの軸方向の一方のコア面側のティース部相互間の隙間から、該ティース部の内側の空間部（絶縁材で囲まれた部分）に挿入する（ステップＳ５０４）。
（３）台形状のコイルの台形の底辺側導線部をティース部の表面に沿いコアの軸方向に移動させる（ステップＳ５０５）。
（４）台形状のコイルの台形の底辺側導線部がティース部の表面端部を過ぎた位置で、該台形の底辺側導線部に近い台形の両斜辺側導線部を、コアの軸方向の他方のコア面側のティース部間の隙間から、該ティース部の内側の空間部内（絶縁材で囲まれた部分）に挿入する（ステップＳ５０６）。
（５）上記ウェッジガイドを用いて絶縁材としてのウェッジをコアのスロット内に挿入する。挿入後は、上記ブレード及び上記ウェッジガイドをコアから取外すとともに、コイルの整形を行う（ステップＳ５０７）。
（６）端末の結線等を含む全体の仕上げを行い、固定子として完成させる。
なお、上記において、ブレード、ウェッジガイドのいずれかまたは両方を用いずにコイルの挿入作業を行ってもよい。また、コイルの整形は、結線作業が終了した後に行うようにしてもよい。
【０００９】
上記実施例によれば、コイルの抵抗値を減らし回転電動機の効率を向上させることができる。特に、台形状のコイルを、コアの軸方向に対し、台形の上辺側導線部と底辺側導線部とを交互に組み合わせて配置してあるため、コイルの占積率向上が可能になるとともに、コアに対するコイル挿入の作業性も改善でき、隣接コイルの破損事故等も防止できる。コイル設置後のスプリングバック等にも対応できるようになる。
【００１０】
【発明の効果】
本発明によれば、回転電動機において、コイルの抵抗値を減らし回転電動機の効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の回転電動機において、コアにコイルを挿入する技術の例を示す図である。
【図２】図１の技術によりコアに挿入されたコイルの状態を示す図である。
【図３】コアに挿入されたコイルの状態を、コア及び絶縁材との関係において示す図である。
【図４】コイル用導線を巻付ける巻芯の断面構造例を示す図である。
【図５】回転電動機の固定子の製造手順例を示すフロー図である。
【図６】従来の回転電動機の固定子の構成例を示す図である。
【図７】コアにコイルを挿入する場合の従来技術例を示す図である。
【符号の説明】
１、１’…コア、　２、２’…コイル、　２ａ…台形の上辺側導線部、　２ｂ…台形の底辺側導線部、　２ｃ…斜辺側導線部、　３ａ、３ａ’…コア突極のコイルが設けられる部分、　３ｂ、３ｂ’…ティース部、　４、４’…絶縁材、５…巻芯、　６…ブレード、　７…ウェッジガイド。

Claims (4)

1. コアに対しコイルが集中巻き状態で設けられた構成を有する回転電動機において、
   先端部にティース部を有し上記コイルが設けられる部分の幅が該ティース部の幅よりも小さくされたコアと、
   略台形のコイル形状を有し、該台形の底辺が上記ティース部の幅よりも長く、上辺が該ティース部の幅よりも短くされたコイルと、
   を備えたことを特徴とする回転電動機。
2. 上記コイルが設けられる部分のコアの軸方向長さをＬ、ティース部の幅をＷｂ、コア表面に設ける絶縁材がコアの軸方向にコア面から突出する長さをＬｉとしたとき、上記コイルは、コイル内側の周長Ｌｃが、Ｌｃ≦２（Ｌ＋２Ｌｉ＋Ｗｂ）を満たす構成である請求項１に記載の回転電動機。
3. コアの軸方向にコア面から突出する導線部分の長さが、第１のコイルでは、コアの軸方向の第１の端面側で長くされ、該第１のコイルに隣り合う第２のコイルでは、第２の端面側で長くされている請求項１に記載の回転電動機。
4. コアに対しコイルが集中巻き状態で設けられた構成を有する回転電動機の製造方法であって、
   略台形のコイル形状を有し、該台形の底辺が上記ティース部の幅よりも長く、上辺が該ティース部の幅よりも短いコイルを製作するステップと、
   該コイルを、先端部にティース部を有し上記コイルが設けられる部分の幅が該ティース部の幅よりも小さくかつ予め絶縁材が該ティース部の内側に設けられたコアに組み込むステップと、
   を経て回転電動機を製造することを特徴とする回転電動機の製造方法。

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