JP2005354804A - 電動機用固定子及び巻線材の巻回装置 - Google Patents

Abstract

【課題】固定子の突極の角部の曲率半径Ｒを大きくすることなく巻線材の曲げ反力を低減することができる電動機用固定子を提供する。
【解決手段】電動機用固定子は、複数の角部１２１ａ〜１２１ｄを持つ断面形状の突極１２０が形成された固定子コアと、突極１２０の角部１２１ａ〜１２１ｄに当接される部分に切欠き部２１０ａ〜２１０ｄを備えており当該切欠き部２１０ａ〜２１０ｄで屈曲されて突極１２０に巻回される巻線材２０００と、を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、電動機用固定子及びこの電動機用固定子の製造に利用可能な巻線材の巻回装置に関する。

巻線の巻回技術として、エッジワイズ巻き（縦巻き）と呼ばれる巻き方が知られている。エッジワイズ巻きでは、矩形断面を有する巻線材の幅広面を巻回軸方向に向けるように縦向きに巻線材が巻回される（特許文献１、図１参照）。

しかしながら、一般に、巻線材が巻回される巻枠には、断面形状が屈曲した部分（屈曲部分）が含まれる。巻線材を巻回する際に、この屈曲部分に巻線材が当接すると、巻線材の内周側（巻枠に当接している側）の部分と外周側の部分との間で周長差が生じる。この結果、巻線材の内周側では肉厚が厚くなる一方、巻線材の外周側では肉厚が極端に薄くなるといった現象が生じる。

ここで、電動機用固定子の突極に巻線材を巻回する場合を例にとると、突極の断面形状は、４つの角部を持った略矩形状をしている。一般的には、これら４つの角部が特定の曲率半径Ｒを持つように成形されているので、４つの角部が屈曲部分に相当し、角部と角部の間の直線部が、屈曲していない部分（非屈曲部分）に該当する。したがって、巻線材の肉厚は、特にその内周側において、角部に当接する部分の方が直線部に当接する部分に比べて広がる。この結果、角部に当接する部分における巻線材の肉厚を基準として巻線材を密に積層巻回すると、直線部に当接する部分においては、巻線材の隣接部分間に隙間が生じてしまい、密に巻回することができない。このような隙間の存在は、巻線材の占積率の低下につながり、電動機を小型化する上で障害となる。

一般に、電動機用固定子の突極は、複数の鋼板が積層された積層鋼板の表面を絶縁材（絶縁キャップ）で覆うことにより構成されている。ここで、電動機用固定子の突極の角部が特定の曲率半径Ｒを持つように形成するためには、一般に、絶縁キャップの角部の曲率半径をＲとするように成形しなければならない。ここで、曲率半径Ｒが小さすぎると、巻線材を突極に密着させて巻回するために強い力で巻線材を突極に押し付ける必要があり、曲げ反力も強くなってしまうので、一般的には、絶縁キャップの曲率半径Ｒを巻線材の幅の２〜３倍とする必要がある。しかしながら、絶縁キャップの角部の曲率半径Ｒを大きくするためには、この部分において絶縁キャップ自体を厚く形成する必要が生じ、絶縁キャップが厚くなる分、巻回される巻線材も必要以上に長くなってしまう。この結果、巻線材の電気抵抗が高くなって銅損を増加させることになり、電動機性能を高める見地からも問題が生じる。

なお、このような問題は、電動機の固定子の製造に限らず、インダクタンスコイルなどの製造において巻枠に巻線材を巻回する場合に問題となる。

以上のように、複数の角部を持つ断面形状の巻枠に巻線材を巻回する際に、巻枠の角部の曲率半径Ｒを大きくすることなく巻線材の曲げ反力を低減することができ、かつ巻線材の占積率の低下を防止することができる巻回装置が望まれている。
特開２００３−１６８６１４号公報

本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものである。したがって、本発明の目的は、突極の角部の曲率半径Ｒを大きくすることなく巻線材の曲げ反力を低減することができ、巻線材が長くなることを防止して銅損を抑制することができる電動機用固定子を提供することである。

また、本発明の他の目的は、複数の角部を持つ断面形状の巻枠に巻線材を巻回する際に、角部の曲率半径Ｒを大きくすることなく巻線材の曲げ反力を低減して形状追従性を高めることができる巻回装置を提供することである。

（１） 本発明の電動機用固定子は、複数の角部を持つ断面形状の突極が形成された固定子コアと、前記突極の角部に当接される部分に切欠き部を備えており、当該切欠き部で屈曲されて前記突極に巻回される巻線材と、を有することを特徴とする。

（２） 本発明の巻回装置は、複数の角部を持つ断面形状の巻枠に対して巻線材を巻回するための巻回装置であって、前記巻線材の伸長方向に沿って前記巻枠の断面形状に応じた間隔で切欠き部を形成する成形手段と、前記成形手段によって形成された切欠き部を前記巻枠の角部に当接し、前記巻線材を前記切欠き部で屈曲させて前記巻枠に巻回する巻回手段と、を有することを特徴とする。

本発明の電動機用固定子によれば、突極の断面形状に応じた間隔で切欠き部が形成された巻線材を用いて、切欠き部が突極の角部に当接するように巻回されているので、突極の角部の曲率半径Ｒを大きくすることなく巻線材の曲げ反力を低減することができ、巻線材が長くなることを防止して銅損を抑制することができる。

本発明の巻回装置によれば、複数の角部を持つ断面形状の巻枠に巻線材を巻回する際に、角部の曲率半径Ｒを大きくすることなく巻線材の曲げ反力を低減して形状追従性を高めることができる。さらに、通常の同一断面を有しており切欠き部が形成されていない状態の巻線材を供給することで処理が可能であるので、効率的かつ低コストに巻線を施すことができる。

（第１の実施の形態）
本実施の形態の電動機用固定子は、複数の角部を持つ断面形状の突極（ティース部）が形成された固定子コア（固定子鉄心）と、この突極に巻回される巻線材とを有している。そして、この巻線材が、突極の角部に当接される切欠き部を備えており、この切欠き部分で屈曲されて突極に巻回される。以下、図面を参照しつつ、本実施の形態の電動機用固定子について説明する。

図１は、本実施の形態の固定子の構成を説明するための斜視図である。本実施の形態の固定子は、一つの極ごとに分割された分割集中巻線用コアと呼ばれる固定子コア１００と、固定子コア１００に巻回される巻線材２００とを有する。そして、最終的には、複数個の固定子コア１００を互いに連結させるとともに、各固定子コア１００に巻回された各巻線材２００を互いに結線することによって、円環状の固定子が構成される。なお、図１には、一極分の固定子コア１００に巻線材２００を巻回した状態が示されている。

固定子コア１００は、電磁鋼板などの金属板を所定の形に打ち抜いた後、積層することによって構成されている。固定子コア１００は、最終的な連結時に円環部分を構成するバックティース部１１０と、このバックティース部１１０から径方向に突出した突極（ティース部）１２０とを含んでおり、略Ｔ字型をしている。

固定子コア１００の突極１２０は、複数の角部を持つ断面形状、具体的には４つの角部を持つ矩形形状をしており、その表面には、絶縁樹脂から形成された絶縁キャップ１３０を有する。

図２は、絶縁キャップ１３０の形状を説明するために、巻線材２００が巻回されていない状態の固定子コアを示している。図２に示されるとおり、絶縁キャップ１３０は第１絶縁キャップ１３０ａと第２絶縁キャップ１３０ｂとに分割されている。図２に示される例では、絶縁キャップ１３０は、電磁鋼板の積層方向に分割されている。そして、これら第１絶縁キャップ１３０ａと第２絶縁キャップ１３０ｂは、その間に積層鋼板を挟み込みつつ互いに結合されている。

ここで、絶縁キャップ１３０には、巻線材２００の巻回軸方向に沿って互いに整列した板状絶縁部材である複数枚のリブ１３１が形成されている。なお、本実施の形態では、絶縁キャップ１３０とリブ１３１とが一体物として形成されているが、本実施の形態と異なり、絶縁キャップ１３０とは別個に形成されたリブが突極１２０に設けられていてもよい。リブ１３１は、少なくとも、突極１２０の４つの角部の周辺に夫々設けられる。なお、後述するように、リブ１３１は、巻線材２００の隣接部分同士が電気的に短絡することを防止するための部材として機能する。

巻線材２００は、図１に示されるとおり、隣接するリブ１３１間の隙間に一巻きごとに巻回されている。巻線材２００は、金属で形成されており、好ましくは、銅で形成される。また、巻線材２００として、断面形状が略矩形の導線である平角線が用いられ、エッジワイズ巻きされていることが望ましい。

次に、巻線材２００の形状について説明する。図３は、本実施の形態で用いられる巻線材２００の一部を拡大した斜視図を示している。図３（Ａ）は、巻線材２００が伸びている状態を示し、図３（Ｂ）は、巻線材２００が屈曲している状態を示している。

図３に示されるとおり、本実施の形態の特徴の一つとして、巻線材２００は、切欠き部２１０を備えている。切欠き部２１０は、巻線材２００が屈曲していない状態において互いに直交する２つの破断面２１１ａ，２１１ｂからなるＶ字状の切欠き（Ｖ字状ノッチ）であることが望ましい。切欠き部２１０をなす破断面２１１ａ，２１１ｂには、導電性ペースト２１２が塗布されている。

図３（Ｂ）に示されるとおり、Ｖ字状の切欠き部２１０の頂部２１３、すなわち、２つの破断面２１１ａと２１１ｂとが交わる部分を中心として、巻線部２００が屈曲される。このように巻線部２１０が屈曲された状態では、切欠き部２１０をなす破断面２１１ａと破断面２１１ｂとが重ね合わされる。この結果、破断面２１１ａと破断面２１１ｂとの間で導電性ペースト２１２が押し広げられ、破断面２１１ａと破断面２１１ｂとが接合される。

図３では、一つの切欠き部２１０のみが示されているが、巻線部２００には、その伸長方向に沿って、突極１２０の断面形状に応じた間隔で複数の切欠き部が形成される。以下、切欠き部２１０と突極１２０との位置関係について説明する。

図４は、固定子コアと巻線材との関係を示す図であり、突極１２０の断面図に相当する。なお、比較のために一般的な固定子における固定子コアと巻線との関係を図５に示す。

図４に示されるとおり、本実施の形態において、各切欠き部２１０ａ〜２１０ｄは、突極１２０の４つの角部１２１ａ〜１２１ｄに当接される。ここで、突極１２０の断面形状が短辺Ｌ１で長辺Ｌ２である矩形であるとすると、巻線材２００の伸長方向に沿って、切欠き部２１０ａと切欠き部２１０ｂとの間の間隔はＬ１となり、切欠き部２１０ｂと切欠き部２１０ｃとの間の間隔はＬ２となり、さらに切欠き部２１０ｃと切欠き部２１０ｄとの間の間隔はＬ１となり、切欠き部２１０ｄと次の切欠き部との間の間隔はＬ２となる。以下、同様に、間隔ｄがＬ１の場合とＬ２の場合とを繰り返すように切欠き部２１０の位置が定められる。なお、ここで、突極１２０の矩形断面の短辺Ｌ１および長辺Ｌ２には、絶縁キャップ１３０の厚みが考慮されている。このように切欠き部２１０が形成された巻線材２００が、各切欠き部２１０で屈曲されて突極１２０に所定回数巻回される。

ここで、切欠き部２１０を構成する破断面２１１ａと破断面２１１ｂとが直交しているので、各切欠き部２１０の頂部２１３を基点として破断面２１１ａと破断面２１１ｂとが接するまで巻線材２００を屈曲させることによって、巻線材２００は直角に曲がる。そして、この直角に曲げられた部分に突極１２０の角部が位置するように巻線材２００は突極１２０に巻回される。

なお、図４に示される本実施の形態の固定子は、巻線材２００に切欠き部２１０が設けられていること以外にも、図５に示される比較例の固定子と比べて絶縁キャップ１３０の角部の曲率半径Ｒが小さく、コイルエンド部における絶縁ギャップ１３０の厚さＴｅが薄いといった特徴を有する。

次に、以上のように構成される本実施の形態の固定子の作用効果について上記の図４及び図５を参照しつつ説明する。なお、電動機用固定子としての一般的な作用効果については、説明を省略する。

一般に、巻線材を巻回するときには、巻線材に張力を加えつつ巻回する。張力を加えることによって、巻線材の製造工程で生じた曲がり癖が矯正されるのみならず、巻線材を突極の表面に押し付けて、突極の角部の形状に追従させる。この形状追従性を高めるには、巻線材に加える張力を大きくする方法が取られる。

しかしながら、図５に示される比較例では、突極１２０´の角部１２１ａ´〜１２１ｄ´に当接される部分において、巻線材２００´の内周面から外周面に至る全幅分（全高さ分）の領域が曲げ加工されるため、巻線材２００´の反力が高くなる。したがって、巻線材２００´に大きな張力を加えて巻回する必要が生じ、この大きな張力に起因して巻線材２００が伸長方向に延びて断面積が減少してしまうおそれがある。断面積の減少は、銅損の増加を招き電動機の性能の低下につながる。

また、比較例では、巻線材２００´の反力を抑制し、形状追従性を高める見地から、巻線材２００´の幅広面の幅（高さ）Ｈに応じて、突極１２０´を覆う絶縁キャップ１３０´の角部の曲率半径Ｒを大きくする必要がある。具体的には、角部の曲率半径Ｒは、巻線材２００´の幅広面の幅（高さ）Ｈの２〜３倍に設定される。このためコイルエンド部における絶縁キャップ１３０´の厚みＴｅを少なくとも上記の曲率半径Ｒ程度に厚くする必要が生じ、この結果、コイルエンド部の寸法（図中の縦方向の寸法）が増し、巻線材２００´の長さも余分に長くなり、銅損の増加につながる。さらに、比較例では、巻線材２００´の内周側の部分と外周側の部分との間で周長差が生じる。この結果、角部に当接される部分で巻線材２００´の断面が台形状に変形してしまい、巻線材２００の占積率の低下につながる。

一方、図４に示される本実施の形態の固定子では、突極１２０の角部１２１ａ〜１２１ｄに当接される部分で、巻線材２００に切欠き部２１０ａ〜２１０ｄが形成されており、この切欠き部２１０で巻線材２００が屈曲される。したがって、曲げ加工される領域が切欠き部２１０の頂部２１３から外周面までの範囲に限定されており、比較例に比べて巻線材２００の反力を低くすることができる。この結果、比較例に比べて、巻回時に巻線材２００に与える張力が小さくて済み、巻線材２００の断面積の減少が生じない。したがって、銅損を低く抑えることができ、電動機の性能向上を実現できる。

また、本実施の形態の固定子では、切欠き部２１０ａ〜２１０ｄの各頂部を基点として巻線材２００が略直角に曲がる。したがって、比較例と異なり、絶縁キャップ１３０の角部の曲率半径Ｒを無視できる程度に小さくすることができる。この結果、このためコイルエンド部における絶縁キャップ１３０の厚みＴｅは、強度や絶縁性能から最低限必要とされる厚みで済む。実際の検討では、絶縁キャップ１３０の厚みＴｅを０．５〜１ｍｍとすることができる。このように本実施の形態の固定子においては、コイルエンド部の寸法を小さくすることができるので電動機を小型化することができる。また、巻線材２００の長さも短くすることができるので、銅損を抑制することができる。

さらに、曲げ加工される領域が切欠き部２１０の頂部２１３から外周面までの範囲に限定されているため、巻線材２００の内周側の部分と外周側の部分との間での周長差に起因する占積率の低下が抑制される。

また、巻線材２００が屈曲される際には、図３に示されるとおり、Ｖ字状の切欠き部２１０をなす破断面２１１ａと破断面２１１ｂとの間が、導電性ペースト２１２によって接続され、電気的に導電性が確保される。したがって、切欠き部２１０を形成したことによる極端な巻線抵抗の増加が避けられる。さらに、通常の巻線材では、その表面に絶縁被膜が被覆されているが、本実施の形態では、Ｖ字状の切欠き部２１０を形成する際に、絶縁被膜が損傷され得る。しかしながら、絶縁被膜が損傷を受ける部分が配置される突極１２０の角部１２１ａ〜１２１ｄには上述したリブ１３１が設けられており、巻線材２００は、隣接するリブ間に一巻きごとに巻回される。したがって、これらのリブ１３１によって、巻線材２００の隣接部分同士が電気的に短絡することを防止することができる。

以上のように説明した本実施の形態の固定子によれば、以下の効果を奏することができる。

（ａ）巻線材２００が突極１２０の角部１２１ａ〜１２１ｄに当接される部分に切欠き部２１０を備えており、これらの切欠き部２１０で巻線材２００が屈曲されて突極１２０に巻回されるので、曲げ加工される領域を限定することができる。この結果、巻線材２００の曲げ反力を低く抑えることができ、巻線材２００に与える張力は小さくてすむ。したがって、巻線材２００に高い張力に与えることによる巻線材２００の断面積の減少は生じず、銅損を低く抑えることができ、電動機の性能向上を実現できる。

（ｂ）切欠き部２１０によって、曲げ加工される領域を限定することができるので、巻線材２００を屈曲させるときの周長差を小さくすることができる。したがって、巻線材２００の内周側における肉厚増加に起因する占積率の低下を抑制することができる。

（ｃ）切欠き部２１０をなす破断面２１１ａ，２１１ｂが互いに直交しており、巻線材２００がこの切欠き部２１０の頂部を中心に略直角に曲げられているので、絶縁キャップ１３０の角部の曲率半径Ｒを無視できる程度に小さくすることができる。この結果、このためコイルエンド部における絶縁キャップ１３０の厚みを薄くすることができ、電動機を小型化することができる。また、巻線材２００の長さも短くすることができるので、銅損を抑制することができる。

（ｄ）切欠き部２１０をなす破断面２１１ａ，２１１ｂには、導電性ペースト２１２が塗布されている。したがって、線材２００が屈曲される際には、破断面２１１ａと破断面２１１ｂとの間は、導電性ペースト２１２によって接続され、電気的に導電性が確保されている。この結果、巻線材２００に切欠き部２１０を形成したことに起因する極端な巻線抵抗の増加を避けることができる。

（ｅ）突極１２０の角部１２１ａ〜１２１ｄには上述したリブ１３１が設けられており、このリブ１３１によって、巻線材２００の隣接部分同士が電気的に短絡することを防止することができる。特に、リブ１３１を絶縁キャップ１３０と一体的に形成することができるので、製造も容易である。

（ｆ）巻線材２００として平角線を用いてエッジワイズ巻きする場合であっても、切欠き部２００を用いることによって、容易に巻回することができ、形状追従性が高い。

（第２の実施の形態）
本実施の形態の電動機用固定子は、巻線材に施された切欠き部分の頂部に余肉の逃し孔が形成されている。この点を除いて他の構成は、第１の実施の形態の場合と同様である。したがって、繰り返しの説明は省略する。また、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を用いて説明する。

図６は、本実施の形態で用いられる巻線材２００の一部を拡大した斜視図であり、図７は、図６に示される巻線材２００を屈曲させた状態を示す斜視図である。

図６に示されるとおり、本実施の形態で用いられる巻線材２００は、切欠き部２１０を有する。切欠き部２１０は、巻線材２００が屈曲していない状態において、互いに直交する２つの破断面２１１ａ，２１１ｂからなるＶ字状の切欠き（Ｖ字状ノッチ）である。切欠き部２１０をなす破断面２１１ａ，２１１ｂには、導電性ペースト２１２が塗布されている。これらの点は第１の実施の形態と同様である。

さらに、本実施の形態に用いられる巻線材２００は、Ｖ字状の切欠き部２１０の頂部２１３に孔２２０が設けられている。Ｖ字状の切欠き部２１０と孔２２０は、同時に形成されたものであることが望ましいが、別途に形成されたたものであってもよい。ここで、孔２２０は、巻線巻回軸方向に沿って巻線材２００を貫通している。孔２２０は、好ましくは丸孔であり、直径が０．５ｍｍ〜１．０ｍｍφ程度である。

次に、この孔２２０を設けたことによる作用効果について説明する。

この孔２２０は、巻線材２００の屈曲時における余肉の逃がし孔として機能する。具体的には、この孔２２０は、巻線材２００が切欠き部２２０で屈曲される際に、切欠き部２１０の頂部２１３において肉が寄って巻線材２００の短辺方向（巻回軸方向）に盛り上がることを防止する。すなわち、孔２２０は、切欠き部２１０の頂部２１３付近において巻線材２００のの短辺方向の肉厚が厚くなることによって隣接する巻線間の隙間が大きくなり巻線の占積率が低下してしまうことを防止する。

本実施の形態の固定子によれば、第１の実施の形態で説明した（ａ）〜（ｆ）の効果に加えて、さらに（ｇ）巻線材２００が切欠き部２２０で屈曲される際に、切欠き部２１０の頂部２１３において肉が寄って巻線材２００の短辺方向（巻回軸方向）に盛り上がることを防止し、巻線の占積率をさらに高い水準で維持することができるといった効果を奏する。

（第３の実施の形態）
最後に、本発明の第３の実施の形態として、上記第１及び第２の実施の形態で述べた固定子を製造する際に用いられる巻回装置について説明する。なお、第１及び第２の実施の形態と同様の部材には同じ符号を用いて説明する。

図８は、本実施の形態の巻回装置の構成を説明するための斜視図である。巻回装置３００は、電動機の固定子コア１００における突極１２０に巻線材２００を巻回するものである。すなわち、突極１２０が巻枠として機能する。

巻回装置３００は、巻回する前に巻線材２００の伸長方向に沿って突極１２０の断面形状に応じた間隔で切欠き部２１０（図３参照）を形成する成型機（成型手段）３３０と、成型機構によって形成された切欠き部２１０を突極１２０の角部に当接し、巻線材２００を切欠き部２１０で屈曲させて突極１２０に巻回する巻回機（巻回手段）３５０とを有する。

また、巻回装置２００は、巻線材２００の伸長方向に沿って突極１２０の角部に対応する位置に切欠き部２１０が形成されるように、成型機の動作を制御する制御部（制御手段）３１０を有する。

さらに、巻回装置３００は、各種の付随設備を備える。たとえば、巻回装置３００は、巻回機との間で巻線材２００を引っ張って巻線材２００に張力を与えるテンショナ（張力付与手段）３２０を有している。さらに、切欠き部２１０をなす破断面２１１ａ，２１１ｂに導電性ペースト２１２を塗布するための塗布手段として、たとえば導電性ペースト用のディスペンサ３４０が設けられている。以下、これらの各構成について詳細に説明する。

〔供給源〕
巻回装置３００に供給される巻線材２００は、生産工場などの供給元から送られてきた状態ではボビン（不図示）に巻き取られている。したがって、巻線材２００は、ボビンに巻き取られた状態で巻回装置３００に供給される。なお、この状態では巻線材２００には、切欠き部２１０は、形成されていない。

〔テンショナ〕
巻線材２００が最初に通過する設備がテンショナ３２０である。テンショナ３２０は、巻線材２００の両側を挟み込む一対のローラ３２０ａ，３２０ｂを備える。ローラ３２０ａ，３２０ｂの少なくとも一方の回転軸には、ブレーキモータ（不図示）が内蔵されており、一定のトルクで制動力（ブレーキ力）が付加される。この制動力に起因して、巻線材２００に一定の張力が与えられる。また、テンショナ３２０には、巻線材２００の送り量を算出するための位置センサ（送り量センサ）３２１が設けられていてもよい。テンショナ３２０を通過した巻線材２００は、成型機３３０へ進む。

〔成型機〕
成型機３３０は、巻線材２００に対して部分的に切欠き部２１０を形成するための設備であり、より好ましくは、巻線材２００においてＶ字状の切欠き部２１０を打ち抜くためのせん断加工用のプレス機である。成型機３３０は、上述のテンショナ３２０と後述する巻回機との間に配置される。

成型機３３０は、巻線材２００を両側から挟み込んで切り欠き部２１０を打ち抜くための一対のプレス型（雄型および雌型）３３１ａ，３３１ｂを含む。そして、これら一対のプレス型３３１ａ，３３１ｂを近接離間させるように、一対の型３３１ａ，３３１ｂの少なくとも一方を移動するプレス型駆動機構を有する。本実施の形態では、プレス型３３１ａを並進移動するためのプレス型駆動用電動機３３２が設けられている。なお、プレス型駆動用電動機３３２の後方に回転角センサ３３３が設けられていてもよい。この場合、回転角センサ３３３がプレス型駆動用電動機３３２の回転角度を測定することによって、プレス型３３１ａ，３３１ｂの位置を検出することができる。なお、回転角センサ３３３に代えて、リニアエンコーダなどの位置センサによってプレス型３３１ａ，３３１ｂの位置を直接的に測定することもできる。

プレス型３３１ａ，３３１ｂは、その間に巻線材２００を挟み込むように並置される。プレス型３３１ａ，３３１ｂは、巻線材２００のうち巻回時に巻回軸方向に向く面に、軸線が直交するように配置される。したがって、巻線材２００が平角線でありエッジワイズ巻きされる場合には、プレス型３３１ａ，３３１ｂは、平角線の幅広面に面して配置される。

プレス型駆動用電動機３３２は、上記の制御部３１０から所定のタイミングで指令を受け取り、この指令に基づいてプレス型３３１ａを移動する。この結果、巻線材２００の伸長方向に沿って突極１２０の断面形状（断面矩形の短辺Ｌ１と長辺Ｌ２）に応じた間隔でＶ字状に打ち抜かれた複数の切欠き部２１０が形成される。なお、第２の実施の形態で示されたように、Ｖ字状の切欠き部３１０の頂部２１３の孔２２０についても、成型装機３３０で形成される。以上のように切欠き部２１０が形成された巻線材２００は、ディスペンサ３４０へと進む。

〔ディスペンサ〕
ディスペンサ３４０は、切欠き部２１０をなす破断面２１１ａ，２１１ｂに、導電性ペースト２１２を塗布するものである。ディスペンサ３４０も、制御部３１０によって所定のタイミングで指令を受け取り、この指令に基づいて所定量の導電性ペーストを吐出する。この結果、各切欠き部２１０のなす破断面２１１ａ，２１１ｂに導電性ペースト２１２が塗布される。なお、ディスペンサ３４０自体の構成は一般的に用いられているものと同様であるので詳しい説明を省略する。破断面２１１ａ，２１１ｂに導電性ペースト２１２が塗布された巻線材２００は、巻回機３５０へ進む。

〔巻回機〕
巻回機３５０は、固定子コア１００が取り付けられる取付治具３５１と、駆動源であるコア回転用電動機３５２と、コア回転用電動機３５２による駆動力を取付治具３５１側に伝える伝達部３５３とを有する。

取付治具３５１は、固定子コア１００を着脱自在に保持する治具である。たとえば、図８に示されているとおり、取付治具３５１は、固定子コア１００を把持するためのコの字形のアーム構造を有している。固定子コア１００は、突極１２０の軸線が回転軸となるように、取付治具３５１に取り付けられることが望ましい。

コア回転用電動機３５２は、回転駆動力を発生させるものである。伝達部３５３は、たとえばギアボックスであり、コア回転用電動機３５２によって発生した駆動力を取付治具３５１側に伝えるものである。コア回転用電動機３５２と伝達部３５３とは、巻枠、すなわち、突極１２０を回転するための回転駆動手段として機能する。なお、コア回転用電動機３５２には、固定子コア１００の回転角度、すなわち巻枠である突極１２０の回転角度を算出するための回転角センサ３５４が設けられている。

巻回機３５０による巻線材２００の巻回処理は以下のように実行される。まず、第１及び第２絶縁キャップ１３０ａ，１３０ｂ（図２参照）を突極１２０に備えた状態で固定子コア１００が取付治具３５１に取り付けられる。

この状態で、巻線材２００の始端位置が調整されて固定される。その後、制御部３１０からの指令に基づいてコア回転用電動機３５２が駆動し、このときの回転駆動力が伝達部３５３を介して巻線材２００を巻き取る力となる。この結果、制動力をかけるテンショナ３２０と巻回機３５０との間で巻線材２００が引っ張られて巻線材２００に張力が与えられる。

ここで、巻線材２００を一巻きするごとに、巻回される位置を巻回軸方向に沿って一定量移動する。この結果、巻線材２００が、隣接するリブ１３１（図１および図２参照）間の隙間に一巻きごとに巻回される。なお、巻回される位置を巻回軸方向に沿って一定量移動する構成自体は、従来の巻回装置の構成と同様であり、種々の機構を用いることができるので、図示しておらず、詳しい説明は省略する。

〔制御部〕
最後に、制御部３１０について説明する。制御部３１０は、たとえば通信機能を持ったコンピュータで構成することができる。制御部３１０は、巻線材２００の伸長方向に沿って突極１２０の角部に対応する位置に切欠き部２１０が形成されるように、成形機３３０の動作を制御する。また、制御部３１０は、切欠き部２１０をなす破断面２１１ａおよび２１１ｂにのみ導電性ペースト２１２を塗布できるようにディスペンサ３４０を制御する。

具体的には、制御部３１０は、固定コア１００の回転角度、すなわち巻枠の回転角度を算出する回転角センサ３５４からのデータ（以下、「第１データ」と称する）と、プレス型３３１ａ，３３１ｂの位置を検出するための回転角センサ３３３からのデータ（以下、「第２データ」と称する）とを受け取る。そして、制御部３１０は、これら第１および第２データと、予め設定されている突極１２０の形状寸法（絶縁キャップ１３０の厚さを考慮した矩形断面の短辺Ｌ１および長辺Ｌ２の長さ）、突極１２０からプレス型３３１ａ，３３１ｂまでの距離、およびプレス型３３１ａ，３３１ｂの移動速度などの種々のデータとに基づいて算出されたタイミングで、プレス型駆動用電動機３３２に駆動指令を与える。なお、各データは、オペレータによって入力することができる。

また、制御部３１０は、第１データと、突極１２０からディスペンサ３４０までの距離などの種々のデータとに基づいて、切欠き部２１０をなす破断面２１１ａ，２１１ｂに導電性ペースト２１２が塗布されるタイミングで、ディスペンサ３４０が導電性ペースト２１２を吐出するように、ディスペンサ３４０に吐出指令を与える。

なお、制御部３１０はプレス型駆動用電動機３３２への駆動指令を出すタイミング、およびディスペンサ３４０への吐出指令を出すタイミングを算出する際に、他のデータを利用してもよい。たとえば、テンショナ３２０等に設けられた位置センサ３２１によって得られた巻線材２００の送り量を用いて各タイミングを算出し、プレス型駆動用電動機３３２への駆動指令およびディスペンサ３４０への吐出指令を与えることもできる。

以上の説明では、成形機３３０は、一回の打ち抜き処理で一つの切欠き部２１０を形成する場合を示したが、本実施の形態はこの場合に限られない。すなわち、一回の打ち抜きで複数の切欠き部２１０を形成できるプレス型を用いてもよい。この場合、巻回機３５０の回転を停止する頻度を少なくすることができる。この場合も、隣接する切欠き部２１０の間隔は、絶縁キャップ（絶縁樹脂）の厚みを考慮しつつ固定子の突極の矩形断面の短辺Ｌ１および長辺Ｌ２となるように適切な間隔に設計することができ、効率的な作業が可能となる。

以上のように、本実施の形態では、固定子の突極に巻線材を巻回する場合を説明したが、本実施の形態の巻回装置は、固定子の突極に巻線材を巻回する装置に限られず、電気工学分野で用いられるインダクタンスコイルなど種々のコイルの製造に用いることができる。すなわち、種々のコイルの製造において複数の角部を持つ断面形状の巻枠に対して巻線材を巻回する場合に、巻線材の伸長方向に沿って巻枠の断面形状に応じた間隔で切欠き部を形成する成形機と、成形機によって形成された切欠き部を巻枠の角部に当接し、巻線材を切欠き部で屈曲させて巻枠に巻回する巻回機とを有する巻回装置を用いることができる。

以上のように、本実施の形態の巻回装置によれば、以下のような効果が得られる。

（ｈ）本実施の形態の巻回装置によれば、巻線材２００の伸長方向に沿って巻枠の断面形状に応じた間隔で切欠き部２１０を形成する成形機３３０と、成形機３３０によって形成された切欠き部２１０を巻枠の角部に当接し、巻線材２００を切欠き部２１０で屈曲させて巻枠に巻回する巻回機３５０を有するので、切欠き部２１０が形成されていない状態の通常の同一断面を有する巻線材を供給すればよく、効率的かつ低コストに巻線を施すことができる。

（ｉ）また、巻線材２００に部分的に切欠き部２１０を形成する成形処理と、切欠き部２１０が形成された巻線材２００を突極１２０に巻回するための巻回処理とが連続的に実行されるので、各工程間の移動に伴う工程時間の増加を最小限にとどめることができる。

（ｊ）制御部３１０が成形機３５０に駆動指令を与えることによって、突極１２０の角部に対応する位置に切欠き部２１０が形成されるので、その後は、切欠き部２１０が形成された巻線材２００の張力をテンショナ３２０を用いて保ちつつ、そのまま巻回することによって、自動的に巻線材２００の切欠き部２１０が突極１２０の角部に当接するように巻回することができる。

以上のように、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、これらの場合に制限されるものではなく、当業者によって種々の変形、省略、追加が可能である。たとえば、上述した例では、平角線をエッジワイズ巻きする場合を例にとって説明したが、本発明はこの場合に限られない。

また、巻線材に切欠き部を形成する際に生じる加工硬化の影響を低減するために、巻線材に切欠き部を形成する処理と、巻線材を巻回する処理との間に、図示していない加熱手段を用いて平角線を加熱する処理を導入してもよい。

第１の実施の形態の固定子の構成を説明するための斜視図である。 図１における固定子コアに巻線材が巻回されていない状態を示す斜視図である。 図１に示される巻線材の一部を拡大した斜視図である。 図１における固定子コアと巻線材との関係を示す図である。 比較例における固定子コアと巻線材との関係を示す図である。 第２の実施の形態の固定子に用いられる巻線材の一部を拡大した斜視図である。 図６に示される巻線材を屈曲させた状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態における巻回装置の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１００ 固定子コア、
１２０ 突極、
１２１ａ〜１２１ｄ 角部、
１３１ リブ、
２００ 巻線材、
２１０ 切欠き部、
２１１ａ，２１１ｂ 破断面、
２１２ 導電性ペースト、
２１３ 頂部、
２２０ 孔（逃がし孔）、
３００ 巻回装置、
３１０ 制御部、
３２０ テンショナ、
３３０ 成形機、
３４０ ディスペンサ、
３５０ 巻回機。

Claims (11)

1. 複数の角部を持つ断面形状の突極が形成された固定子コアと、
   前記突極の角部に当接される部分に切欠き部を備えており、当該切欠き部で屈曲されて前記突極に巻回される巻線材と、を有することを特徴とする電動機用固定子。
2. 前記切欠き部をなす破断面には、導電性ペーストが塗布されていることを特徴とする請求項１の電動機用固定子。
3. 前記突極には、巻回軸方向に沿って互いに整列した複数枚の板状絶縁部材が設けられており、
   前記巻線材は、隣接する前記板状絶縁部材間の隙間に一巻きごとに巻回されることを特徴とする請求項１に記載の電動機用固定子。
4. 前記切欠き部は、頂部を有するＶ字状の切欠きであることを特徴とする請求項１に記載の電動機用固定子。
5. 前記頂部には、前記巻線材の屈曲時における余肉の逃がし孔が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の電動機用固定子。
6. 前記固定子コアは、一極分ずつ分割された略Ｔ字型の分割集中巻線用コアを複数組み合わせて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動機用固定子。
7. 複数の角部を持つ断面形状の巻枠に対して巻線材を巻回するための巻回装置であって、
   前記巻線材の伸長方向に沿って前記巻枠の断面形状に応じた間隔で切欠き部を形成する成形手段と、
   前記成形手段によって形成された切欠き部を前記巻枠の角部に当接し、前記巻線材を前記切欠き部で屈曲させて前記巻枠に巻回する巻回手段と、を有することを特徴とする巻回装置。
8. 前記巻線材の伸長方向に沿って前記巻枠の角部に対応する位置に前記切欠き部が形成されるように、前記成形手段の動作を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項７に記載の巻回装置。
9. 前記巻回手段との間で前記巻線材に張力を与える張力付与手段を有し、
   前記成形手段は、前記張力付与手段と前記巻回手段との間に配置されることを特徴とする請求項７に記載の巻回装置。
10. 前記切欠き部をなす破断面に導電性ペーストを塗布する塗布手段を有することを特徴とする請求項７に記載の巻回装置。
11. 前記巻枠は、電動機の固定子コアの突極であることを特徴とする請求項７に記載の巻回装置。

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