JP2012100447A - 電動機の固定子巻線方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】占積率を高めてモータ特性を向上させかつ低コストで量産し易い電動機の固定子巻線方法を提供する。
【解決手段】ティース部3の周囲のスロット5を長手方向に二分して、ティース部3の長手方向外周側の空きスロット5bに一つ置きにマグネットワイヤーを巻線機のノズルが挿通するスペースにはみ出さないように整列巻するステップと、ティース部3の長手方向外周側の残りの空きスロット5bにマグネットワイヤー7を巻線機のノズルが挿通するスペースに入りこんで周方向にコイルを環状配置で整列巻するステップと、ティース部3の長手方向内周側の空きスロット5aに一つ置きにマグネットワイヤー7を巻線機のノズルが挿通するスペースにはみ出さないように整列巻するステップと、ティース部3の長手方向内周側の残りの空きスロット5aにマグネットワイヤーを巻線機のノズルが挿通するスペースに入り込んで整列巻する。
【選択図】図3

Description

本発明は、電動機の固定子巻線方法に関する。
電動機には回転子と固定子が設けられている。固定子には、モータコイルがインシュレータを介してティース部に巻きつけられる固定子コアが設けられている。モータ性能を上げるためには、固定子コアのティース部間に形成されるオープンスロットに可能な限りマグネットワイヤーを巻き付けてコイルの占積率を高めることが求められる。
通常は、固定子コアのティース部間に形成されたオープンスロットにコアの積層方向に巻線機のノズルを進入させてマグネットワイヤーを巻き付けるため、当該オープンスロットにはノズルが進退動するスペースにはマグネットワイヤーを巻くことができない。例えば、図12(a)において、固定子コア51のティース部52aと52bにインシュレータ53を介してコイル54を巻く場合について説明する。このとき、オープンスロット55には、図示しない巻線機のノズルがコア積層方向(軸方向と平行な方向)に進入してマグネットワイヤーがティース部52a,52bの周囲に各々巻き付けられる。
また、コイルの巻き崩れを防いで整列巻をすることで占積率を高めることを意図して、図12(b)に示すように、ティース部52a,52bを覆うインシュレータ53のティース部長手方向中間位置に隔壁53aを突設して、当該隔壁53aに仕切られた内周側と外周側の領域にマグネットワイヤーを巻き付け内周側コイル54aと外周側コイル54bとで巻き分ける技術も提案されている(特許文献1参照)。
また、巻線機のノズル(ニードル)挿通用の隙間をなくしてモータ効率の向上を意図した固定子巻線方法も提案されている。例えば3相12スロットのインナーロータ型の環状に成形された固定子に対する固定子巻線方法としは、2スロットごとに放射状にU相、V相、W相をワイヤ供給用の3つのニードルを用いてティース部外周に相当するスロットに積層方向に進入させて往復直進運動させるとともに固定子コアの半径方向に揺動させて各相スロットに一層目のマグネットワイヤーを巻き付け、固定子を90°回転させたスロッ位置で巻き付ける動作を繰り返し、例えばU相であればコイルU1〜U4を巻き付ける。
次いで、ニードルをコイルU4の径方向中間位置まで挿入し、二層目のコイルU5を径方向中間位置から外側領域に重ねて巻き付ける。更に固定子を180°回転させて同様にしてコイルU2の外周側に二層目のコイルU6を径方向中間位置から外側領域に巻き付ける。
そして、ニードルをスロットの径方向内周側に挿入して、一層目のコイルU3の径方向中間位置までの内側領域に二層目のコイルU7を巻き付ける。更に固定子を180°回転させて同様にしてコイルU1の外周側に二層目のコイルU8を径方向中間位置から内側領域に巻き付ける。
このようにして固定子コアには、一層目のコイルU1〜U4と二層目のコイルU5〜U8が周方向に千鳥配置状に巻き付けることでノズル挿通スペースにもコイルを巻くことができる。(特許文献2参照)。
また、巻線機によるコイルの巻き付け作業を容易にし、高密度巻線を可能にするため分割コアを用いて各ティース部にインシュレータを介してコイルを整列巻する技術も提案されている。(特許文献3参照)。
特開平11−27886号公報 特開2001−54265号公報 特開2008−92654号公報
上述した図12(a)のコイル54がティース部52a,52b等に巻き付けられた後において、或いは図12(b)のコイル54a,54bが隔壁53aで仕切られたティース部52a,52b等に巻き付けられた後(特許文献1参照)において、各スロット55にはノズル進退用に形成されているスペースS1,S2がデッドスペースSとなる(図12(c)拡大図参照)。ちなみに図12(d)(e)に示すようにインシュレータ53の隔壁53aを省略してスロット55に内周側コイル54aと外周側コイル54bを整列巻する場合には、図12(b)に比べてコイルの巻数を多く稼げる。例えば、図12(b)において線径φ1.5並列巻き(φ2.1相当)のマグネットワイヤーで内周側コイル54aが192T(ターン、総巻数/台;以下同じ)、外周側コイル54bが168T(ターン)であるのに対して、図12(e)においては内周側コイル54aが216T(ターン)、外周側コイル54bが204T(ターン)と増えている。しかしながら、各スロット55にはノズル進退用の空きスペース(デッドスペースS)が生じてしまう。
特に低電圧で大電流を流すためには、コイル線径を太くする必要があり、コイルの整列巻が難しくなるうえに、固定子コアのオープンスロットを拡張するとすればモータが小型化し難くなる。
また、特許文献2の固定子巻線方法においては、2層目のコイルU5〜コイルU8を一層目のコイルU1〜コイルU4に重ねて巻く場合に、径方向内側乃至は径方向外側に支えがないと巻き崩れが発生し易く整列巻ができないため、占積率が低下するおそれがある。
また、特許文献3に示すように分割コアを用いる場合には、コイルの巻き付け作業はし易くなるが、製造工程が嵩み製造コストが増大するうえにコアどうしを接合する部分に磁気損失が発生するため、モータ特性を低下させることにつながる。
本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、巻線機のノズルを通すデッドスペースまでコイルを巻いて占積率を高めてモータ特性を向上させかつ低コストで量産し易い電動機の固定子巻線方法を提供することにある。
本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
第1の手段は、環状に形成された固定子コアより径方向に突設されるティース部間に形成される偶数スロットに各ティース部を覆うインシュレータを介してモータコイルが並列巻により巻き付けられる電動機の固定子巻線方法であって、前記ティース部の周囲のスロットを長手方向に外周側と内周側とで二分して、前記ティース部の長手方向外周側の空きスロットに一つ置きにマグネットワイヤーを巻線機のノズルが挿通するスペースにはみ出さないように整列巻するステップと、前記ティース部の長手方向外周側の残りの空きスロットにマグネットワイヤーを巻線機のノズルが挿通するスペースに入りこんで周方向にコイルを環状配置で整列巻するステップと、前記ティース部の長手方向内周側の空きスロットに一つ置きにマグネットワイヤーを巻線機のノズルが挿通するスペースにはみ出さないように整列巻するステップと、前記ティース部の長手方向内周側の残りの空きスロットにマグネットワイヤーを巻線機のノズルが挿通するスペースに入り込んで整列巻するステップと、を含むことを特徴とする。
このような順序で固定子コアにマグネットワイヤーを巻き付けることで、従来デッドスペースであった巻線機のノズルを通すオープンスロットにもコイルを巻くことができ、占積率を高めてモータ特性を向上させることができる。
第2の手段は、環状に形成された固定子コアより径方向に突設されるティース部間に形成される偶数スロットに各ティース部を覆うインシュレータを介してモータコイルが並列巻により巻き付けられる電動機の固定子巻線方法であって、前記ティース部の周囲のスロットを長手方向に外周側と内周側とで二分して、前記ティース部の長手方向外周側の空きスロットに一つ置きにマグネットワイヤーを巻線機のノズルが挿通するスペースにはみ出さないように整列巻するステップと、前記ティース部の長手方向内周側の空きスロットに一つ置きにマグネットワイヤーを巻線機のノズルが挿通するスペースにはみ出さないように整列巻するステップと、前記ティース部の長手方向外周側の残りの空きスロットにマグネットワイヤーを巻線機のノズルが挿通するスペースに入り込んで整列巻きするステップと、前記ティース部の長手方向内周側の残りの空きスロットにマグネットワイヤーを巻線機のノズルが挿通するスペースに入り込んで整列巻するステップと、を含むことを特徴とする。
このような順序で固定子コアにマグネットワイヤーを巻き付けることで、従来デッドスペースであった巻線機のノズルを通すオープンスロットにもコイルを巻くことができ、占積率を高めてモータ特性を向上させることができる。
第3の手段は、環状に形成された固定子コアより径方向に突設されるティース部間に形成される偶数スロットに各ティース部を覆うインシュレータを介してモータコイルが並列巻により巻き付けられる電動機の固定子巻線方法であって、前記ティース部の周囲のスロットを長手方向に外周側と内周側とで二分して、前記ティース部の長手方向内周側の空きスロットに一つ置きにマグネットワイヤーを巻線機のノズルが挿通するスペースにはみ出さないように整列巻するステップと、前記ティース部の長手方向外周側の空きスロットに一つ置きにマグネットワイヤーを巻線機のノズルが挿通するスペースにはみ出さないように整列巻するステップと、前記ティース部の長手方向外周側の残りの空きスロットにマグネットワイヤーを巻線機のノズルが挿通するスペースに入り込んで整列巻きするステップと、前記ティース部の長手方向内周側の残りの空きスロットにマグネットワイヤーを巻線機のノズルが挿通するスペースに入り込んで整列巻するステップと、を含むことを特徴とする。
このような順序で固定子コアにマグネットワイヤーを巻き付けることで、従来デッドスペースであった巻線機のノズルを通すオープンスロットにもコイルを巻くことができ、占積率を高めてモータ特性を向上させることができる。
また、前記スロットを覆うインシュレータには、各スロットをティース部長手方向に仕切る仕切り部により外周側領域と内周側領域とが仕切られていることを特徴とする。
この仕切り部によって、各スロットの長手方向外側領域と長手方向内側領域に並列巻されるコイルの巻崩れを防いで、整列巻を可能ならしめて占積率を向上させることができる。
上述した電動機の固定子巻線方法を用いれば、巻線機のノズルを挿通するデッドスペースまでコイルを巻いて占積率を高めてモータ特性を向上させかつ低コストで量産し易い電動機の固定子巻線方法を提供することができる。
電動機の固定子巻線方法の一例を示す説明図である。 電動機の固定子巻線方法の他例を示す説明図である。 電動機の固定子巻線方法の他例を示す説明図である。 電動機の固定子巻線方法の他例を示す説明図である。 コイルの巻数とスロットの拡大図である。 インシュレータの他例とコイルの巻き付け例を示す説明図である。 電動機の固定子巻線方法の他例を示す説明図である。 従来例と本実施例の一スロット当たりのコイルの巻数を比較する説明図である。 電動機の固定子巻線方法の他例を示す説明図である。 電動機の固定子巻線方法の他例を示す説明図である。 電動機の固定子巻線方法の他例を示す説明図である。 従来の一スロットに対するコイルの巻付け例とデッドスペースとの関係を示す説明図である。
以下、本発明に係る電動機の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。本実施形態では、一例として3相12スロットのインナーロータ型DCブラシレスモータを用いて説明する。
図1(d)を参照して、電動機の概略構成について説明する。
ロータ1は、シャフトにロータマグネットが一体に組み付けられて回転可能に軸支されている。ロータマグネットはシャフトの中途部に一体に組み付けられ、シャフト両側を軸受部(ボールベアリング)により回転可能に支持されている。
図1(d)において、環状に形成された固定子コア2は、径方向中心に向けてティース部(磁極部)3が各々突設されている。固定子コア2はインシュレータ4に覆われており、後述するティース部3の周囲に形成されるスロット5(図5(a)(b)参照)には径方向内周側より第一コイル6aと第二コイル6b(モータコイル6)が仕切り部4aに仕切られて各々巻き付けられている。
以下、図1を参照して環状に形成された固定子コア2より径方向に突設されるティース部3間に形成される偶数スロット(12スロット)5に各ティース部3を覆うインシュレータ4を介してモータコイル6が並列巻により巻き付けられる電動機の固定子巻線方法の一例について説明する。ティース部3を覆うインシュレータ4には、各スロット5をティース部長手方向に仕切る仕切り部4aにより外周側領域(外周側スロット5b)と内周側領域(内周側スロット5a)とが仕切られている。図5(b)に示すように、仕切り部4aは、図示しない巻線機のノズルが挿通するデッドスペースSに相当する間隔をあけてスロット5の両側から突設されている。尚、モータコイル6に用いるマグネットワイヤー7は線径φ1.5並列巻き(φ2.1相当)のものが用いられる。
図1(a)において、巻き始め位置はU1,W1,V2,U3,W3,V4相のティース部3であり、各ティース部3の周囲に形成されたスロット5のうち長手方向内周側領域(内周側スロット5a)に図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入して、固定子コア2の周方向で一つ置きに内周側スロット5aに第一コイル6aを各々巻き付ける。尚、V1,U2,W2,V3,U4,W4相から巻き始めても良い。
図5(a)(b)に示すように、マグネットワイヤー7はU1相のティース部3の内周側スロット5aの仕切り部4aの近傍から径方向内側に向けて一層目を巻き始め、二層目を径方向内側から外側に向けて仕切り部4aの近傍まで巻いて、更に三層目をデッドスペースSの間際までつづら折れ状に巻き付ける。ちなみに、図1(a)において、U1相とU3相の内周側には17T(ターン)ずつ巻き付けられる。尚、最外周(17T(ターン)目)に巻かれるマグネットワイヤー7は、デッドスペースSにはみ出ない範囲で巻き付けられる。
次に、図1(b)において、各ティース部3のうちコイルが巻かれていないティース部3の周囲に形成されたスロット5のうち長手方向外周側領域(外周側スロット5b)に図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入して、固定子コア2の周方向で一つ置きにコイル6bを各々巻き付ける。具体的には、V1,U2,W2,V3,U4,W4相のティース部3の周囲の外周側スロット5bにコイル6bを巻き付ける。
図5(a)(b)において、V1相のティース部3の外周側スロット5bの径方向外周側の近傍から径方向内側の仕切り部4a近傍に向けて一層目を巻き始め、二層目を仕切り部4a近傍から径方向外側に向けて巻いて、更に三層目を径方向外側から仕切り部4aに向けて巻いて、四層目を仕切り部4aから径方向外側に向けて巻いて、五層目をデッドスペースSの間際までつづら折れ状に巻き付ける。ちなみに、図1(b)において、U2相とU4相の外周側には16T(ターン)ずつ巻き付けられる。この結果、固定子コア2には、ティース部3の周囲に内周側コイル6aと外周側コイル6bが交互に巻かれた千鳥配置で整列巻されている。
次に、図1(c)において、コイル6a,6bが千鳥配置に形成されたU1,W1,V2,U3,W3,V4相の各ティース部3の長手方向外周側の空きスロット5bに図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入してコイル6bを各々巻き付ける。
図5(a)(b)において、U1相のティース部3の外周側スロット5bの径方向外周側の近傍から径方向内側の仕切り部4a近傍に向けて一層目を巻き始め、二層目を仕切り部4a近傍から径方向外側に向けて巻いて、更に三層目を径方向外側から仕切り部4aに向けて巻いて、四層目を仕切り部4aから径方向外側に向けて巻いて、五層目を径方向外側からデッドスペースSにはみ出してつづら折れ状に巻き付ける。ちなみに、図1(c)においてU1相とU3相の外周側には18T(ターン)ずつ巻き付けられる。尚、最外周(17T(ターン)目及び18T(ターン)目)に巻かれるマグネットワイヤー7は、デッドスペースSにはみ出すが、隣接するコイル6bとは干渉しない範囲で巻き付けられる。これにより固定子コア2の外側スロット5bにはすべてコイル6bが整列巻さされた状態になる。
次いで、図1(d)において、V1,U2,W2,V3,U4,W4相のティース部3の周囲の空きスロットである内周側スロット5aに図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入してコイル6aを各々巻き付ける。
図5(a)(b)において、V1相のティース部3の内周側スロット5aの仕切り部4aの近傍から径方向内側に向けて一層目を巻き始め、二層目を径方向内側から仕切り部4a近傍に向けて巻いて、更に三層目を仕切り部4a近傍から径方向内側に向けて巻いてデッドスペースSにはみ出してつづら折れ状に巻き付ける。ちなみに、図1(d)において、U2相とU4相の内周側には22T(ターン)ずつ巻き付けられる。尚、最外周(21T(ターン)目及び22T(ターン)目)に巻かれるマグネットワイヤー7は、デッドスペースSにはみ出すが、隣接するコイル6aとは干渉しない範囲で巻き付けられる。図1で例示したU相のティース部3に対するコイル巻き数は以下の通りである、U1相35T(ターン)、U2相38T(ターン)、U3相35T(ターン)、U4相38T(ターン)である。V相,W相も同様である。
図5(a)において固定子コア2の12箇所あるスロット5(内周側スロット5a及び外周側スロット5b)に巻き付けられたコイル6(内周側コイル6a及び外周側コイル6b)の巻き数を、図12(a)(b)に示す従来の固定子巻線方法と比較すると以下のようになる。尚、固定子コアは3相12スロットで同じサイズのものを用いている。
図5(a)の構成で線径φ1.5並列巻き(φ2.1相当)のマグネットワイヤーで巻いた場合、内周側スロット5aには、22T(ターン)×6スロット(V1,U2,W2,V3,U4,W4相)と17T(ターン)×6スロット(U1,W1,V2,U3,W3,V4相)を合わせて234T(ターン)巻くことができ、外周側スロット5bには16T(ターン)×6スロット(V1,U2,W2,V3,U4,W4相)と18T(ターン)×6(U1,W1,V2,U3,W3,V4相)スロットを合わせて204T(ターン)巻くことができた。
これに対して、図12(a)の構成で線径φ2.1(φ1.5並列巻き相当)のマグネットワイヤーで巻いた場合は、一スロット当たり7T(ターン)巻いて12スロットで84T(ターン)しか巻くことができなかった。また、図12(b)の構成で線径φ1.5並列巻き(φ2.1相当)のマグネットワイヤーで巻いた場合には、内周側スロット5aには、17T(ターン)×12スロット=204T(ターン)、外周側スロット5bには16T(ターン)×12スロット=192T(ターン)しか巻くことができなかった。
本願発明の固定子巻線方法を用いれば、固定子コア2のティース部3の周囲に形成されるスロット5に前述した順序でマグネットワイヤー7を巻き付けることで、従来デッドスペースSであった巻線機のノズルを通すオープンスロットにもコイル6を巻くことができ、占積率を高めてモータ特性を向上させることができる。
また、インシュレータ4に設けた仕切り部4aによって、内周側スロット5aと外周側スロット5b各々に並列巻されるコイル6a,6bの巻崩れを防いで、整列巻を可能ならしめて占積率を向上させることができる。
次に他例に係る固定子巻線方法について図2を参照して説明する。
図1と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。
図2(a)において、巻き始め位置はV1,U2,W2,V3,U4,W4相のティース部3であり、各ティース部3の周囲に形成されたスロット5のうち長手方向外周側領域(外周側スロット5b)に図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入して、固定子コア2の周方向で一つ置きに外周側スロット5bにコイル6bを各々巻き付ける。尚、U1,W1,V2,U3,W3,V4相から巻き始めても良い。
図5(a)(b)に示すように、例えばV1相のティース部3の外周側スロット5bの径方向外周側の近傍から径方向内側の仕切り部4a近傍に向けて一層目を巻き始め、二層目を仕切り部4a近傍から径方向外側に向けて巻いて、更に三層目を径方向外側から仕切り部4aに向けて巻いて、四層目を仕切り部4aから径方向外側に向けて巻いて、五層目をデッドスペースSの間際までつづら折れ状に巻き付ける。ちなみに、図2(a)において、U2相とU4相には16T(ターン)ずつ巻き付けられる。尚、16T(ターン)目に巻かれるマグネットワイヤー7は、デッドスペースSにはみ出ない範囲で巻き付けられる。
次に、図2(b)において、各ティース部3のうちコイルが巻かれていないティース部3の周囲に形成されたスロット5のうち長手方向内周側領域(内周側スロット5a)に図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入して、固定子コア2の周方向に一つ置きに外周側スロット5bにコイル6bを各々巻き付ける。具体的には、U1,W1,V2,U3,W3,V4相のティース部3の周囲の内周側スロット5aにコイル6aを巻き付ける。
図5(a)(b)において、例えばU1相のティース部3の内周側スロット5aの仕切り部4aの近傍から径方向内側に向けて一層目を巻き始め、二層目を径方向内側から外側に向けて仕切り部4aの近傍まで巻いて、更に三層目をデッドスペースSの間際までつづら折れ状に巻き付ける。ちなみに、図2(b)において、U1相とU3相には17T(ターン)ずつ巻き付けられる。尚、17T(ターン)目に巻かれるマグネットワイヤー7は、デッドスペースSにはみ出ない範囲で巻き付けられる。
この結果、固定子コア2には、周方向でティース部3の周囲に内周側コイル6aと外周側コイル6bが交互に巻かれた千鳥配置でコイルが整列巻されている。
次に、図2(c)において、コイル6a,6bが千鳥配置に形成されたU1,W1,V2,U3,W3,V4相の各ティース部3の長手方向外周側の空きスロット5bに図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入して、外周側スロット5bにコイル6bを各々巻き付ける。
図5(a)(b)において、U1相のティース部3の外周側スロット5bの径方向外周側の近傍から径方向内側の仕切り部4a近傍に向けて一層目を巻き始め、二層目を仕切り部4a近傍から径方向外側に向けて巻いて、更に三層目を径方向外側から仕切り部4aに向けて巻いて、四層目を仕切り部4aから径方向外側に向けて巻いて、五層目を径方向外側からデッドスペースSにはみ出してつづら折れ状に巻き付ける。ちなみに、図2(c)においてU1相とU3相には18T(ターン)ずつ巻き付けられる。尚、17T(ターン)目及び18T(ターン)目に巻かれるマグネットワイヤー7は、デッドスペースSにはみ出すが、隣接するコイル6bとは干渉しない範囲で巻き付けられる。これにより固定子コア2の外側スロット5bにはすべてコイル6bが整列巻さされた状態になる。
次いで、図2(d)において、V1,U2,W2,V3,U4,W4相のティース部3の周囲の空きスロットである内周側スロット5aに図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入して、内周側スロット5aにコイル6aを各々巻き付ける。
図5(a)(b)において、V1相のティース部3の内周側スロット5aの仕切り部4aの近傍から径方向内側に向けて一層目を巻き始め、二層目を径方向内側から仕切り部4a近傍に向けて巻いて、更に三層目を仕切り部4a近傍から径方向内側に向けて巻いてデッドスペースSにはみ出してつづら折れ状に巻き付ける。ちなみに、U2相とU4相には22T(ターン)ずつ巻き付けられる。尚、21T(ターン)目及び22T(ターン)目に巻かれるマグネットワイヤー7は、デッドスペースSにはみ出すが、隣接するコイル6aとは干渉しない範囲で巻き付けられる。ちなみに図2で例示したU相のティース部3に対するコイルの巻き数は以下の通りである、U1相35T(ターン)、U2相38T(ターン)、U3相35T(ターン)、U4相38T(ターン)である。V相,W相も同様である。
以上のような順序で固定子コア2のティース部3の周囲に形成されるスロット5にマグネットワイヤー7を巻き付けることで、従来デッドスペースSであった巻線機のノズルを通すオープンスロットにもコイル6を巻くことができ、占積率を高めてモータ特性を向上させることができる。
次に、固定子巻線方法の他例について図3及び図4を参照して説明する。
前述した図1と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。
図3(a)において、巻き始め位置はV1,U2,W2,V3,U4,W4相のティース部3であり、各ティース部3の周囲に形成されたスロット5のうち長手方向外周側領域(外周側スロット5b)に図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入して、固定子コア2の周方向で一つ置きに外周側スロット5bにコイル6bを各々巻き付ける。尚、U1,W1,V2,U3,W3,V4相から巻き始めても良い。
図2(a)において、U2相とU4相には16T(ターン)ずつ巻き付けられる。尚、16T(ターン)目に巻かれるマグネットワイヤー7は、デッドスペースSにはみ出ない範囲で巻き付けられる。
次に、図3(b)において、コイル6bが巻かれたティース部3の間にある外周側スロット5bに図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入して、コイル6bを各々巻き付ける。具体的には、U1,W1,V2,U3,W3,V4相のティース部3の周囲の外周側スロット5bにコイル6bを巻き付ける。本実施形態ではU1相とU3相には18T(ターン)ずつ巻き付けられる。尚、17T(ターン)目及び18T(ターン)目に巻かれるマグネットワイヤー7は、デッドスペースSにはみ出して隣のコイル6bと干渉しない範囲で巻き付けられる。この結果、固定子コア2には、周方向でティース部3の周囲に外周側コイル6bが周方向に環状配置で整列巻されている。
次に、図3(c)において、U1,W1,V2,U3,W3,V4相の各ティース部3の長手方向内周側の空きスロット5aに図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入して、内周側スロット5aにコイル6aを各々巻き付ける。本実施形態ではU1相とU3相には17T(ターン)ずつ巻き付けられる。尚、17T(ターン)目に巻かれるマグネットワイヤー7は、デッドスペースSにはみ出さない範囲で巻き付けられる。
次いで、図3(d)において、V1,U2,W2,V3,U4,W4相のティース部3の周囲の空きスロットである内周側スロット5aに図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入して、内周側スロット5aにコイル6aを各々巻き付ける。ちなみに、U2相とU4相には22T(ターン)ずつ巻き付けられる。尚、21T(ターン)目及び22T(ターン)目に巻かれるマグネットワイヤー7は、デッドスペースSにはみ出すが、隣接するコイル6aとは干渉しない範囲で巻き付けられる。
ちなみに図3で例示したU相のティース部3に対するコイルの巻き数は以下の通りである、U1相35T(ターン)、U2相38T(ターン)、U3相35T(ターン)、U4相38T(ターン)である。V相,W相も同様である。
以上のような順序で固定子コア2のティース部3の周囲に形成されるスロット5にマグネットワイヤー7を巻き付けることで、従来デッドスペースSであった巻線機のノズルを通すオープンスロットにもコイル6を巻くことができ、占積率を高めてモータ特性を向上させることができる。
次に固定子巻線方法の他例について図4を参照して説明する。
図4(a)において、巻き始め位置はV1,U2,W2,V3,U4,W4相のティース部3であり、各ティース部3の周囲に形成されたスロット5のうち長手方向外周側領域(外周側スロット5b)に図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入して、固定子コア2の周方向で一つ置きに外周側スロット5bにコイル6bを各々巻き付ける。尚、U1,W1,V2,U3,W3,V4相から巻き始めても良い。図4(a)において、U2相とU4相には16T(ターン)ずつ巻き付けられる。尚、16T(ターン)目に巻かれるマグネットワイヤー7は、デッドスペースSにはみ出ない範囲で巻き付けられる。
次に、図4(b)において、コイル6bが巻かれたティース部3の内周側スロット5bに図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入して、コイル6aを各々巻き付ける。具体的には、V1,U2,W2,V3,U4,W4相のティース部3の周囲の内周側スロット5aにコイル6aを巻き付ける。図4(b)において、U2相とU4相には17T(ターン),19T(ターン)ずつ巻き付けられる。尚、17T(ターン)目及び22T(ターン)目に巻かれるマグネットワイヤー7は、デッドスペースSにはみ出さない範囲で巻き付けられる。この結果、固定子コア2には、周方向でティース部3の周囲に一つ置きに内周側コイル6aと外周側コイル6bが整列巻されている。
次に、図4(c)において、コイルが巻かれていないU1,W1,V2,U3,W3,V4相の各ティース部3の長手方向外周側の空きスロット5bに図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入して、外周側スロット5bにコイル6bを各々巻き付ける。図4(c)においてU1相とU3相には18T(ターン)ずつ巻き付けられる。尚、17T(ターン)及び18T(ターン)目に巻かれるマグネットワイヤー7は、デッドスペースSにはみ出して隣り合うコイル6bに干渉しない範囲で巻き付けられる。
次いで、図4(d)において、U1,W1,V2,U3,W3,V4相のティース部3の周囲の空きスロットである内周側スロット5aに図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入して、内周側スロット5aにコイル6aを各々巻き付ける。ちなみに、U1相とU3相には22T(ターン)ずつ巻き付けられる。尚、21T(ターン)目及び22T(ターン)目に巻かれるマグネットワイヤー7は、デッドスペースSにはみ出すが、隣接するコイル6aとは干渉しない範囲で巻き付けられる。
ちなみに図4で例示したU相のティース部3に対するコイルの巻き数は以下の通りである、U1相40T(ターン)、U2相33T(ターン)、U3相40T(ターン)、U4相35T(ターン)である。V相,W相も同様である。
尚、スロット5の両側に突設されているインシュレータ4の仕切り部4aは、デッドスペースSに相当する間隔をあけて突設されていたが、図6(a)に示すように高さの低い突起部4bであってもよい。この突起部4bの高さは、例えば図6(b)(c)に示すように、ティース部3の周囲に巻かれる内周側コイル6a若しくは外周側コイル6bの一層目と二層目を支持して巻崩れを防ぐ高さであればよい。
以上のような順序で固定子コア2のティース部3の周囲に形成されるスロット5にマグネットワイヤー7を巻き付けることで、従来デッドスペースSであった巻線機のノズルを通すオープンスロットにもコイル6を巻くことができ、占積率を高めてモータ特性を向上させることができる。
次に固定巻線方法の他例について図7乃至図11を参照して説明する。上述した図1と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとし、以下では、固定子コア2のティース部3を覆うインシュレータ4には仕切り部4aが省略されたスロット5に内外周でマグネットワイヤー7を巻き分ける方法について説明する。
図7(a)において、固定子コア2のティース部3の周囲に形成されるスロット5のうち外周側領域に図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入し、固定子コア2の周方向で一つ置きにコイル6bを各々巻き付ける。尚、V1,U2,W2,V3,U4,W4相から巻き始めても良い。
図8(b)に示すように、マグネットワイヤー7はU1相のティース部3の外周側近傍から径方向内側に向けて一層目をスロット5の中間部まで巻き、二層目を中間部から径方向外側に外周側近傍まで巻いて、更に三層目を外周側近傍から径方向内側に向けて巻いて、四層目をデッドスペースSよりはみ出ない位置から外周側近傍までつづら折れ状に巻き付ける。ちなみに、図1(a)において、U1相とU3相には20T(ターン)ずつ巻き付けられる。
次に図7(b)に示すように、コイル6bが巻かれたティース部3の間にあるスロット5に図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入して、コイル6bを各々巻き付ける。具体的にはV1,U2,W2,V3,U4,W4相のティース部3の周囲の外周側スロット5にコイル6bを巻き付ける。
図8(b)に示すように、マグネットワイヤー7はV1相のティース部3の外周側近傍から径方向内側に向けて一層目をスロット5の中間部まで巻き、二層目を中間部から径方向外側に外周側近傍まで巻いて、更に三層目を外周側近傍から径方向内側に向けて巻いて、四層目を外周側近傍まで巻いて、五層目の21T(ターン)〜23T(ターン)を外周側近傍からデッドスペースSにはみ出して隣り合うコイル6bに干渉しない範囲でつづら折れ状に巻き付ける。ちなみに、図7(b)において、U2相とU4相には23T(ターン)ずつ巻き付けられる。この結果、固定子コア2には、周方向でティース部3の周囲に外周側コイル6bが周方向に環状配置で整列巻されている。
次に、図7(c)において、コイル6bが巻かれたティース部3の内周側スロット5に図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入して、一つ置きコイル6aを各々巻き付ける。具体的には、V1,U2,W2,V3,U4,W4相のティース部3の周囲の内周側スロット5にコイル6aを巻き付ける。
図8(b)において、マグネットワイヤー7はV1相のティース部3のコイル6bに隣接するスロット5の中間部から内周側近傍まで一層目を巻き、二層目を内周側近傍から径方向外側に中間部まで巻いて、更に三層目を中間部からデッドスペースSにはみ出さない範囲で内周側に向けてつづら折れ状に巻き付ける。ちなみに、図7(c)において、U2相とU4相にはコイル6aとして14T(ターン)ずつ巻き付けられる。
次いで、図7(d)において、U1,W1,V2,U3,W3,V4相のティース部3の周囲の空きスロットである内周側スロット5に図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入して、内周側スロット5にコイル6aを各々巻き付ける。ちなみに、U1相とU3相には21T(ターン)ずつ巻き付けられる。尚、21T(ターン)目に巻かれるマグネットワイヤー7は、デッドスペースSにはみ出すが、隣接するコイル6aとは干渉しない範囲で巻き付けられる。
ちなみに図7で例示したU相のティース部3に対するコイルの巻き数は以下の通りである、U1相41T(ターン)、U2相37T(ターン)、U3相41T(ターン)、U4相37T(ターン)である。V相,W相も同様である。
図8(b)において固定子コア2の12箇所あるスロット5(内周側スロット5a及び外周側スロット5b)に巻き付けられたコイル6(内周側コイル6a及び外周側コイル6b)の巻き数を、図8(a)に示す従来の固定子巻線方法と比較すると以下のようになる。
図8(b)の構成で線径φ1.5並列巻き(φ2.1相当)のマグネットワイヤーで巻いた場合、内周側スロット5には、21T(ターン)×6スロットと14T(ターン)×6スロットを合わせて210T(ターン)巻くことができ、外周側スロット5には20T(ターン)×6スロットと23T(ターン)×6スロットを合わせて258T(ターン)巻くことができた。
これに対して、図8(a)においては、内周側スロット5で18T(ターン)×12スロット=216T(ターン)巻くことができたが、外周側スロットでは17T(ターン)×12スロット=204T(ターン)しか巻くことができなかった。
このような固定子の巻線方法を用いれば、従来デッドスペースSであった巻線機のノズルを通すオープンスロットにもコイルを巻くことができ、占積率を高めてモータ特性を向上させることができる。また、インシュレータ4に仕切り部がなくても巻崩れなく整列巻を行なって占積率を高めることができる。
次に、固定子の巻線方法の他例について図9を参照して説明する。
図7と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。
図9(a)において、巻き始め位置はU1,W1,V2,U3,W3,V4相のティース部3であり、各ティース部3の周囲に形成されたスロット5のうち長手方向外周側領域に図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入して、固定子コア2の周方向で一つ置きに外周側スロット5bにコイル6bを各々巻き付ける。尚、V1,U2,W2,V3,U4,W4相から巻き始めても良い。図9(a)において、U1相とU3相には20T(ターン)ずつ巻き付けられる。尚、最外周に巻かれるマグネットワイヤー7は、デッドスペースSにはみ出ない範囲で巻き付けられる。
次に、図9(b)において、コイル6bが巻かれたティース部3の内周側スロット5bに図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入して、コイル6aを各々巻き付ける。具体的には、U1,W1,V2,U3,W3,V4相のティース部3の周囲の内周側スロット5aにコイル6aを巻き付ける。図9(b)において、U1相とU3相には14T(ターン)ずつ巻き付けられる。尚、最外周に巻かれるマグネットワイヤー7は、デッドスペースSにはみ出さない範囲で巻き付けられる。この結果、固定子コア2には、周方向でティース部3の周囲に一つ置きに内周側コイル6aと外周側コイル6bが整列巻されている。
次に、図9(c)において、コイルが巻かれていないV1,U2,W2,V3,U4,W4相の各ティース部3の長手方向外周側の空きスロット5に図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入して、スロット外周側にコイル6bを各々巻き付ける。図9(c)においてU2相とU4相には23T(ターン)ずつ巻き付けられる。尚、最外周に巻かれるマグネットワイヤー7は、デッドスペースSにはみ出して隣り合うコイル6bに干渉しない範囲で巻き付けられる。
次いで、図9(d)において、V1,U2,W2,V3,U4,W4相のティース部3の周囲の空きスロット5であるスロット内周側に図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入してコイル6aを各々巻き付ける。U2相とU4相には21T(ターン)ずつ巻き付けられる。尚、最外周に巻かれるマグネットワイヤー7は、デッドスペースSにはみ出すが、隣接するコイル6aとは干渉しない範囲で巻き付けられる。
ちなみに図9で例示したU相のティース部3に対するコイルの巻き数は以下の通りである、U1相34T(ターン)、U2相44T(ターン)、U3相34T(ターン)、U4相44T(ターン)である。V相,W相も同様である。
このような固定子の巻線方法を用いれば、従来デッドスペースSであった巻線機のノズルを通すオープンスロットにもコイルを巻くことができ、占積率を高めてモータ特性を向上させることができる。また、インシュレータ4に仕切り部がなくても巻崩れなく整列巻を行なって占積率を高めることができる。
次に、固定子の巻線方法の他例について図10を参照して説明する。
図7と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。
図10(a)において、巻き始め位置はU1,W1,V2,U3,W3,V4相のティース部3であり、各ティース部3の周囲に形成されたスロット5のうち長手方向外周側領域(外周側スロット5b)に図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入して、固定子コア2の周方向で一つ置きに外周側スロット5bにコイル6bを各々巻き付ける。尚、V1,U2,W2,V3,U4,W4相から巻き始めても良い。ちなみに、図10(a)において、U1相とU3相には20T(ターン)ずつ巻き付けられる。尚、最外周に巻かれるマグネットワイヤー7は、デッドスペースSにはみ出ない範囲で巻き付けられる。
次に、図10(b)において、各ティース部3のうちコイルが巻かれていないティース部3の周囲に形成されたスロット5のうち長手方向内周側領域に図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入して、固定子コア2の周方向に一つ置きにスロット内周側にコイル6aを各々巻き付ける。具体的にはV1,U2,W2,V3,U4,W4相のティース部3の周囲のスロット内周側にコイル6aを巻き付ける。ちなみに、図10(b)において、U2相とU4相には23T(ターン)ずつ巻き付けられる。尚、最外周に巻かれるマグネットワイヤー7は、デッドスペースSにはみ出ない範囲で巻き付けられる。この結果、固定子コア2には、周方向でティース部3の周囲に内周側コイル6aと外周側コイル6bが交互に巻かれた千鳥配置でコイルが整列巻されている。
次に、図10(c)において、コイル6a,6bが千鳥配置に形成されたV1,U2,W2,V3,U4,W4相の各ティース部3の長手方向外周側の空きスロット5に図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入して、スロット外周側にコイル6bを各々巻き付ける。
ちなみに、図10(c)においてU2相とU4相には17T(ターン)ずつ巻き付けられる。尚、最外周に巻かれるマグネットワイヤー7は、デッドスペースSにはみ出すが、隣接するコイル6bとは干渉しない範囲で巻き付けられる。
次いで、図10(d)において、U1,W1,V2,U3,W3,V4相のティース部3の周囲の空きスロット5であるスロット内周側に図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入してコイル6aを各々巻き付ける。ちなみに、U1相とU3相には20T(ターン)ずつ巻き付けられる。尚、最外周に巻かれるマグネットワイヤー7は、デッドスペースSにはみ出すが、隣接するコイル6aとは干渉しない範囲で巻き付けられる。
図10で例示したU相のティース部3に対するコイルの巻き数は以下の通りである、U1相41T(ターン)、U2相40T(ターン)、U3相41T(ターン)、U4相40T(ターン)である。V相,W相も同様である。
このような固定子の巻線方法を用いれば、従来デッドスペースSであった巻線機のノズルを通すオープンスロットにもコイルを巻くことができ、占積率を高めてモータ特性を向上させることができる。また、インシュレータ4に仕切り部がなくても巻崩れなく整列巻を行なって占積率を高めることができる。
次に、固定子の巻線方法の他例について図11を参照して説明する。
図7と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。
図11(a)において、巻き始め位置はV1,U2,W2,V3,U4,W4相のティース部3であり、各ティース部3の周囲に形成されたスロット5のうち長手方向内周側領域に図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入して、固定子コア2の周方向で一つ置きにスロット内周側にコイル6aを各々巻き付ける。尚、U1,W1,V2,U3,W3,V4相から巻き始めても良い。ちなみに、図11(a)において、U2相とU4相には23T(ターン)ずつ巻き付けられる。尚、最外周に巻かれるマグネットワイヤー7は、デッドスペースSにはみ出ない範囲で巻き付けられる。
次に、図11(b)において、各ティース部3のうちコイルが巻かれていないティース部3の周囲に形成されたスロット5のうち長手方向外周側領域に図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入して、固定子コア2の周方向で一つ置きにスロット外周側にコイル6bを各々巻き付ける。具体的には、U1,W1,V2,U3,W3,V4相のティース部3の周囲の外周側スロット5bにコイル6bを巻き付ける。ちなみに、図11(b)において、U1相とU3相には21T(ターン)ずつ巻き付けられる。この結果、固定子コア2には、ティース部3の周囲に内周側コイル6aと外周側コイル6bが交互に巻かれた千鳥配置で整列巻されている。
次に、図11(c)において、コイル6a,6bが千鳥配置に形成されたV1,U2,W2,V3,U4,W4相の各ティース部3の長手方向外周側の空きスロット5に図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入して、コイル6bを各々巻き付ける。ちなみに、図11(c)においてU2相とU4相には17T(ターン)ずつ巻き付けられる。尚、最外周に巻かれるマグネットワイヤー7は、デッドスペースSにはみ出すが、隣接するコイル6bとは干渉しない範囲で巻き付けられる。
次いで、図11(d)において、U1,W1,V2,U3,W3,V4相のティース部3の周囲の空きスロット5であるスロット内周側に図示しない巻線機のノズルをコア積層方向(モータ軸方向と平行方向)に挿入してコイル6aを各々巻き付ける。ちなみに、図11(d)において、U1相とU3相には20T(ターン)ずつ巻き付けられる。尚、最外周に巻かれるマグネットワイヤー7は、デッドスペースSにはみ出すが、隣接するコイル6aとは干渉しない範囲で巻き付けられる。
図11で例示したU相のティース部3に対するコイル巻き数は以下の通りである、U1相41T(ターン)、U2相40T(ターン)、U3相41T(ターン)、U4相40T(ターン)である。V相,W相も同様である。
このような固定子の巻線方法を用いれば、従来デッドスペースSであった巻線機のノズルを通すオープンスロットにもコイルを巻くことができ、占積率を高めてモータ特性を向上させることができる。また、インシュレータ4に仕切り部がなくても巻崩れなく整列巻を行なって占積率を高めることができる。
このようにいずれの実施形態においても、通常巻線機のノズルが挿通するデッドスペースSとなっているオープンスロットにティース部3の内周側若しくは外周側に巻かれるマグネットワイヤー7が入り込んでコイル6が巻き付けられているので、巻き数が増えて、モータ特性が向上する。
上記実施例はインナーロータ型の電動機の固定子について説明したが、アウターロータ型の電動機の固定子についても適用することができる。
1 ロータ
2 固定子コア
3 ティース部
4 インシュレータ
4a 仕切り部
5 スロット
5a 内周側スロット
5b 外周側スロット
6 モータコイル
6a 第一コイル
6b 第二コイル
S デッドスペース
7 マグネットワイヤー

Claims (4)

  1. 環状に形成された固定子コアより径方向に突設されるティース部間に形成される偶数スロットに各ティース部を覆うインシュレータを介してモータコイルが並列巻により巻き付けられる電動機の固定子巻線方法であって、
    前記ティース部の周囲のスロットを長手方向に外周側と内周側とで二分して、
    前記ティース部の長手方向外周側の空きスロットに一つ置きにマグネットワイヤーを巻線機のノズルが挿通するスペースにはみ出さないように整列巻するステップと、
    前記ティース部の長手方向外周側の残りの空きスロットにマグネットワイヤーを巻線機のノズルが挿通するスペースに入りこんで周方向にコイルを環状配置で整列巻するステップと、
    前記ティース部の長手方向内周側の空きスロットに一つ置きにマグネットワイヤーを巻線機のノズルが挿通するスペースにはみ出さないように整列巻するステップと、
    前記ティース部の長手方向内周側の残りの空きスロットにマグネットワイヤーを巻線機のノズルが挿通するスペースに入り込んで整列巻するステップと、を含むことを特徴とする電動機の固定子巻線方法。
  2. 環状に形成された固定子コアより径方向に突設されるティース部間に形成される偶数スロットに各ティース部を覆うインシュレータを介してモータコイルが並列巻により巻き付けられる電動機の固定子巻線方法であって、
    前記ティース部の周囲のスロットを長手方向に外周側と内周側とで二分して、
    前記ティース部の長手方向外周側の空きスロットに一つ置きにマグネットワイヤーを巻線機のノズルが挿通するスペースにはみ出さないように整列巻するステップと、
    前記ティース部の長手方向内周側の空きスロットに一つ置きにマグネットワイヤーを巻線機のノズルが挿通するスペースにはみ出さないように整列巻するステップと、
    前記ティース部の長手方向外周側の残りの空きスロットにマグネットワイヤーを巻線機のノズルが挿通するスペースに入り込んで整列巻きするステップと、
    前記ティース部の長手方向内周側の残りの空きスロットにマグネットワイヤーを巻線機のノズルが挿通するスペースに入り込んで整列巻するステップと、を含むことを特徴とする電動機の固定子巻線方法。
  3. 環状に形成された固定子コアより径方向に突設されるティース部間に形成される偶数スロットに各ティース部を覆うインシュレータを介してモータコイルが並列巻により巻き付けられる電動機の固定子巻線方法であって、
    前記ティース部の周囲のスロットを長手方向に外周側と内周側とで二分して、
    前記ティース部の長手方向内周側の空きスロットに一つ置きにマグネットワイヤーを巻線機のノズルが挿通するスペースにはみ出さないように整列巻するステップと、
    前記ティース部の長手方向外周側の空きスロットに一つ置きにマグネットワイヤーを巻線機のノズルが挿通するスペースにはみ出さないように整列巻するステップと、
    前記ティース部の長手方向外周側の残りの空きスロットにマグネットワイヤーを巻線機のノズルが挿通するスペースに入り込んで整列巻きするステップと、
    前記ティース部の長手方向内周側の残りの空きスロットにマグネットワイヤーを巻線機のノズルが挿通するスペースに入り込んで整列巻するステップと、を含むことを特徴とする電動機の固定子巻線方法。
  4. 前記スロットを覆うインシュレータには、各スロットを長手方向に仕切る仕切り壁により外周側領域と内周側領域とが仕切られている請求項1乃至請求項3のうちいずれか1項記載の電動機の固定子巻線方法。
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