JP2012178932A - 電動機の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルの絶縁信頼性が高く、加工費を上昇させることなく高性能な電動機の製造を可能にする電動機の製造方法を提供する。
【解決手段】この発明に係る電動機の製造方法は、巻線ｈ層目（ｈは自然数）の巻始めは、ティースの先端部側から所定のマグネットワイヤ本数分を空けた位置に巻かれ、巻線（ｈ＋１）層目は、バックヨーク側からティースの先端部に向かって巻かれ、所定のマグネットワイヤ本数分を残して連続して巻線され、次に、巻線ｈ層目で巻かれなかった位置に下がってバックヨーク側からティースの先端部に向かって巻かれ、さらに、巻線（ｈ＋１）層目に上がり、空いている位置にティースの先端部側からバックヨーク側に向かって巻かれ、巻線（ｈ＋２）層目の巻始めは、ティースの先端部側に位置し、隣接するティースに巻回されるコイルが干渉するコイル干渉線を越えるマグネットワイヤ本数分を空けた位置に巻かれるものである。
【選択図】図１９

Description

この発明は、固定子鉄心のティース部にコイルが直接巻回される電動機固定子の製造方法に関する。

近年、誘導電動機などの回転電動機は小型高性能化のために、ブラシレスＤＣモータの直巻式電動機が多く用いられている。この電動機の固定子には、複数のティースが略等間隔で設けられ、インシュレータで覆われたティースにコイルを直接巻回して構成される。

高性能化のために、固定子に巻回されるコイルの高密度化の必要性が高まっていることに鑑み、コイルの巻回し量を増加させる場合がある。巻回し量を増加させるためにはティースに巻回されたコイルの配列を、規則正しく整列に配置することが重要である。

ティースに巻回されるコイルの配列を、規則正しく整列に配置するために、例えば、整列配置が乱れやすい箇所においては巻線機の巻回速度を落とす、または停止させてコイルの配置の正確性を高めるという回転電機のステータ製造方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−１６４５２６号公報（第６頁）

しかしながら、上記特許文献１に記載された方法では、整列配置を崩さないことは可能であるが、巻回速度が低下せざるを得ず、それにより生産速度低下となり加工費が上昇するという課題がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、コイルの絶縁信頼性が高く、加工費を上昇させることなく高性能な電動機の製造を可能にする電動機の製造方法を提供する。

この発明に係る電動機の製造方法は、固定子鉄心のバックヨークから内側に放射状に形成されるティースに直巻き式によりコイルが多層に巻回される電動機の製造方法であって、
巻線ｈ層目（ｈは自然数）の巻始めは、ティースの先端部側から所定のマグネットワイヤ本数分を空けた位置に巻かれ、
巻線（ｈ＋１）層目は、バックヨーク側からティースの先端部に向かって巻かれ、所定のマグネットワイヤ本数分を残して連続して巻線され、次に、巻線ｈ層目で巻かれなかった位置に下がってバックヨーク側からティースの先端部に向かって巻かれ、さらに、巻線（ｈ＋１）層目に上がり、空いている位置にティースの先端部側からバックヨーク側に向かって巻かれ、
巻線（ｈ＋２）層目の巻始めは、ティースの先端部側に位置し、隣接するティースに巻回されるコイルが干渉するコイル干渉線を越えるマグネットワイヤ本数分を空けた位置に巻かれることを特徴とする。

この発明の電動機の製造方法によれば、ティースの先端部側におけるコイルの下層から上層へのノズルの移動距離が、マグネットワイヤの線径の３／２に相当する１．５ピッチ以下になるようにしたので、コイルを高密度に巻回しながら巻回速度を落とすことなくコイルの整列配置を行うことにより生産性と品質の低下を防ぐことができる。

一般的な直巻き式の電動機固定子１００の１ティース部を示す部分横断面図。 コイル３が高密度化された電動機固定子１００の１ティース部を示す部分横断面図。 コイル３が規則正しく整列に配置された例を示す図。 正常コイル位置から外側（巻線三層目方向）にずれる例を示す図。 正常コイル位置からバックヨーク２側にずれる例を示す図。 一般的な直巻き式の電動機固定子１００の１ティース分の部分断面図（巻線三層目まで巻線完了）。 一般的な直巻き式の電動機固定子１００の１ティース分の部分断面図（巻線四層目を巻き始めた状態）。 一般的な直巻き式の電動機固定子１００の１ティース分の部分断面図（巻線四層目を巻き始めた状態、図７よりマグネットワイヤの線径が太い場合）。 実施の形態１を示す図で、電動機固定子２００の１ティース分の部分断面図（巻線二層目を巻き始めた状態）。 図９のコイル３の一部を省略して示す拡大図。 実施の形態１を示す図で、電動機固定子２００の１ティース分の部分断面図（巻線三層目を途中まで巻線した状態）。 図１１のコイル３の一部を省略して示す拡大図。 実施の形態１を示す図で、電動機固定子２００の１ティース分の部分断面図（巻線四層目を巻き始めた状態）。 図１３のコイル３の一部を省略して示す拡大図。 実施の形態１を示す図で、電動機固定子２００の１ティース分の部分断面図（巻線五層目を途中まで巻線した状態）。 図１５のコイル３の一部を省略して示す拡大図。 実施の形態１を示す図で、電動機固定子２００の１ティース分の部分断面図（巻線六層目を巻き始めた状態）。 図１７のコイル３の一部を省略して示す拡大図。 実施の形態１を示す図で、電動機固定子２００の１ティース分の部分断面図（巻線八層目まで巻線した状態）。 図１９のコイル３の一部を省略して示す拡大図。 実施の形態１を示す図で、電動機固定子３００の１ティース分の部分断面図（巻線二層目を巻き始めた状態）。 図２１のコイル３の一部を省略して示す拡大図。 実施の形態１を示す図で、電動機固定子３００の１ティース分の部分断面図（巻線三層目を途中まで巻線した状態）。 図２３のコイル３の一部を省略して示す拡大図。 実施の形態１を示す図で、電動機固定子３００の１ティース分の部分断面図（巻線四層目を巻き始めた状態）。 図２５のコイル３の一部を省略して示す拡大図。 実施の形態１を示す図で、電動機固定子３００の１ティース分の部分断面図（巻線五層目を途中まで巻線した状態）。 図２７のコイル３の一部を省略して示す拡大図。 実施の形態１を示す図で、電動機固定子３００の１ティース分の部分断面図（巻線六層目を巻き始めた状態）。 図２９のコイル３の一部を省略して示す拡大図。 実施の形態１を示す図で、電動機固定子３００の１ティース分の部分断面図（巻線八層目まで巻線した状態）。 図３１のコイル３の一部を省略して示す拡大図。

実施の形態１．
図１は一般的な直巻き式の電動機固定子１００の１ティース部を示す部分横断面図である。固定子鉄心１は、略円筒状の一体鉄心、もしくは分割鉄心を連結したものである。

図１は電動機固定子１００の１ティース部を示し、インシュレータ５を介してティース４にコイル３が巻回されて状態を示している。固定子鉄心１の分割鉄心は、Ｔ字形状であり、バックヨーク２から回転子（図示せず）に向かってティース４が延びて形成されている。

コイル３はインシュレータ５を介してティース４に、内側から外側に順に、巻線一層目、巻線二層目、巻線三層目、巻線四層目と複数層に亘って直巻き式で直接巻回されている。

複数層に亘ってコイル３を巻回する場合、隣り合う層のマグネットワイヤは、位置が１／２ピッチずれて巻回される。

巻線一層目は、固定子鉄心１のバックヨーク２側から矢印ｂ方向に向かって巻回される。次の巻線二層目は、ティース４の先端部４ａ側から矢印ａ方向に向かって巻回される。巻線三層目は、バックヨーク２側から矢印ｂ方向に向かって巻回される。巻線四層目は、ティース４の先端部４ａ側から矢印ａ方向に向かって巻回される。

一方、さらなる高性能化のために、固定子鉄心１に巻回されるコイル３を高密度化することが要求される。図２はコイル３が高密度化された電動機固定子１００の１ティース部を示す部分横断面図である。図２に示すコイル３が高密度化された電動機固定子１００では、巻線四層目の外周部に巻線五層目、巻線六層目、巻線七層目をさらに巻回されている。このように、コイル３を巻線一層目〜巻線七層目まで巻回することにより、電動機固定子１００を用いる電動機の高性能化が図れる。

上記のように電動機の高性能化を実現するためには、コイル３を高密度に巻回す必要がある。そのためには巻回されたコイル３が規則正しく整列に配置されることが重要である。

図３はコイル３が規則正しく整列に配置された例を示す図、図４は正常コイル位置から外側（巻線三層目方向）ずれる例を示す図、図５は正常コイル位置からバックヨーク２側にずれる例を示す図である。

図３は、巻線一層目をバックヨーク２側から矢印ｂ方向に向かって巻回し、次いで巻線二層目を途中（マグネットワイヤ３ａ）までティース４の先端部４ａ側から矢印ａ方向に向かって規則正しく整列（正常）に巻回した状態を示している。

しかし、正常位置（図４の破線の円）に配置すべきマグネットワイヤ３ａの狙いが、矢印ｂ側にずれると巻線二層目から巻線三層目にずれて配置される（図４参照）。

また、正常位置（図５の破線の円）に配置すべきマグネットワイヤ３ａの狙いが、矢印ａ側にずれると巻線二層目のバックヨーク２側の位置に配置される（図５参照）。

このため、本来の配置先である正常位置（図４，５の破線の円）の部分にはコイルが何も配置されない状態となり、以降のコイル巻回し時に、図４もしくは図５のマグネットワイヤ３ａに隣接する位置から順番に整列配置が崩れていき、コイル３を高密度に巻回すことができなくなる。

上記のように整列配置が崩れると、コイル３が正常に配置されずにティース４に巻回された最外層が巻き膨らむ場合がある。そのようになると、隣接するティース４に巻回された二つのコイル３間の隙間はコイルが正常に配置される時よりも減少し、隣接するティース４に巻回された二つのコイル３の最外層部が干渉する場合がある。

これにより、隣接するティース４に巻回された二つのコイル３の絶縁被膜が劣化し、絶縁信頼性の低下、及び固定子鉄心１の内径真円度悪化により品質が低下する恐れがある。

このため、電動機の高性能化を実現するためにコイル３を高密度に巻回し、かつ品質低下を起こさないためにはコイル３の整列配置を崩さないようにする必要がある。

以下、コイル３の整列配置が崩れる理由を、図６〜図８を参照しながら説明する。

図６は一般的な直巻き式の電動機固定子１００の１ティース分の部分断面図（巻線三層目まで巻線完了）、図７は一般的な直巻き式の電動機固定子１００の１ティース分の部分断面図（巻線四層目を巻き始めた状態）である。図６では、ティース４に巻線三層目のバックヨーク２側から矢印ｂ方向の端部の巻線三層目の巻終わりまでコイル３が巻回されている。

図６において、隣接するティース４に巻回されるコイル３とのコイル干渉が起こる境界線をコイル干渉線１７とする。また、ティース４のティース中心線１９とコイル干渉線１７とがなす角度をαとする。

図７に示すように、巻線三層目の巻終わりの次に配置されるマグネットワイヤ（巻線四層目の巻始め）は、ティース４の先端部４ａ側からバックヨーク２へ向かって矢印ａ方向に巻回される。図７では、巻線四層目の巻始めのマグネットワイヤが、コイル干渉線１７を越えないように、配置されている。ここでは、後述するように、巻線三層目の巻終わりから巻線四層目の巻始めへのノズル２２の移動距離ｐは、マグネットワイヤ線径に相当するものを１ピッチとすると、１．５ピッチとなっている。

電動機の高性能化のためにコイル３を高密度で巻回す場合、隣合うティース４に巻回されるコイル３同士が干渉しないようにする必要がある。

ここで、ティース４にコイル３を巻回する時に、マグネットワイヤを供給し、マグネットワイヤの配置決めを行うノズル２２の、１巻当たりのノズル２２の移動距離ｐについて説明する。

ノズル２２の移動距離ｐは、通常は凡そ配置しようとするマグネットワイヤの中心と、その一つ前のマグネットワイヤの中心の間の距離になる。コイル３の各層でのノズル２２の移動距離ｐは、マグネットワイヤ線径に相当する１ピッチである。例えば、巻線一層目にマグネットワイヤを巻回する場合、巻始め（バックヨーク２側）から巻終わり（ティース４の先端部４ａ側）まで、ノズル２２の移動距離ｐは、全てマグネットワイヤ線径に相当する１ピッチとなる。

また、ティース４の先端部４ａ側及びバックヨーク２側において、コイル３の下層から上層にノズル２２が移動する場合、通常は図６、図７に示すように、マグネットワイヤ線径の１／２に相当する半ピッチである。

隣接するティース４に巻回されるコイル３同士の干渉が起こる境界線をコイル干渉線１７とすれば、マグネットワイヤがコイル干渉線１７を越えると、前述の通り、コイル３同士が干渉して、コイル３の絶縁被膜が劣化し絶縁信頼性の低下、及び固定子鉄心１の内径真円度悪化により品質が低下する恐れがある。

そのため、例えば、巻線三層目の巻終わりの次の巻線四層目の巻始めのマグネットワイヤは、コイル干渉線１７を越えないように配置されることが要求される。コイル干渉線１７とティース４のティース中心線１９とのなす角度αが３０°以上の場合、巻線三層目の巻終わりの次に配置される巻線四層目の巻始めのマグネットワイヤは、巻線三層目の巻終わりから半ピッチだけ矢印ａ方向（バックヨーク２方向）に移動する通常の配置でも、コイル干渉線１７を越えることはない。

しかし、近年電動機の高性能化のためにティース４の数の増加により角度αは３０度未満の場合がある。その場合は、例えば、巻線三層目の巻終わりの次に配置される巻線四層目の巻始めのマグネットワイヤは、巻線三層目の巻終わりから半ピッチの位置では、コイル干渉線１７を越える恐れがある（図７の破線のマグネットワイヤ）。

巻線三層目の巻終わりの次に配置される巻線四層目の巻始めのマグネットワイヤが、コイル干渉線１７を越えないようにするには、図７に示すように、巻線四層目の巻始めのマグネットワイヤの位置を、巻線三層目の巻終わりの位置からマグネットワイヤの線径の３／２に相当する１．５ピッチずれた位置にする必要がある。

このようにコイル３の配置を行う際に、コイル干渉線１７付近になると、下層から上層に移動する際に、ノズル２２の移動距離ｐは通常のマグネットワイヤの線径の１／２に相当する半ピッチよりも増加する傾向にある。

さらに、例えば、図７よりのマグネットワイヤの線径が太い場合を考える。図７よりも巻層毎にティース４とコイル３上端の距離は増加し、コイル干渉線１７に近接することになる。

図８は一般的な直巻き式の電動機固定子１００の１ティース分の部分断面図（巻線四層目を巻き始めた状態、図７よりマグネットワイヤの線径が太い場合）である。例えば、図８に示すように、ティース４の先端部４ａ側において、コイル干渉線１７付近の巻線三層目の巻終わりから巻線四層目の巻き始めまでのノズル２２の移動距離ｐは、コイル干渉線１７を越えないようにすると、図７の１．５ピッチ（図８の破線で示すマグネットワイヤ）ではなく、２．５ピッチとさらに大きくなる場合がある。

ノズル２２の移動距離ｐを司るサーボは、時間当たりに移動可能な距離が限られるため、巻回速度が増加すると１巻あたりのノズル２２の移動距離ｐは短くなる。例えば、或る巻回速度に対してマグネットワイヤの線径の３／２に相当する１．５ピッチでは、ノズル２２の移動距離ｐが１巻あたり移動可能だったとしても、２．５ピッチでは移動が間に合わない場合がある。

その場合、図８に示すように、正常にコイル３が配置された場合の巻線四層目の巻き始めにマグネットワイヤが配置されず、その左側（図８で）の破線で示す位置に配置されることになる。すると、巻線四層目の巻き始めが、コイル干渉線１７を越えてしまい、隣接するティース４に巻回された二つのコイル３が干渉して、隣接するティース４に巻回された二つのコイル３の絶縁被膜が劣化し、絶縁信頼性の低下、及び固定子鉄心１の内径真円度悪化により品質が低下する恐れがある。

上記の課題解決策として、コイル３の整列配置を乱さないようにするために、ノズル２２の移動距離ｐが巻回速度に対して乱れる程度に大きくなる箇所において、巻回速度を落とす又は停止させて十分な移動時間を確保した状態でコイル３の配置を行う方法がある。しかし巻回速度を低下すれば、即ち巻線機の生産速度の低下となり加工費が上昇するという課題がある。

前述したようにコイル３の高密度巻線のためには、巻回されたコイル３を規則正しく整列に配置することが重要であり、各コイル３の配置は先に巻回された下層に配置された各コイル３間の中心位置に規則正しく整列に配置させる必要がある。

図９は実施の形態１を示す図で、電動機固定子２００の１ティース分の部分断面図（巻線二層目を巻き始めた状態）、図１０は図９のコイル３の一部を省略して示す拡大図である。

以下、図面を参照しながら、上記課題を解決する本実施の形態の電動機固定子２００の製造方法（巻線方法）について説明する。

本実施の形態は、ティース４の先端部４ａ側において、コイル干渉線１７付近の下層の巻終わりから上層の巻き始めまでのノズル２２の移動距離ｐを、最大でもマグネットワイヤの線径の３／２に相当する１．５ピッチ以下になるような巻線方法の一例を示すものである。

図９に示すように、巻線一層目は一般的な電動機固定子１００と同様に、バックヨーク２側からティース４の先端部４ａに向かって（矢印ｂ方向）連続してマグネットワイヤが巻回される。

ここで、巻線ｎ層目をＭｎと定義する。ｎは自然数である。また、ｎ層において、最初に巻回されるものを、Ｍｎ−１と定義する。さらに、ｎ層において、最後に巻回されるものを、Ｍｎ−ｘと定義する。ここで、ｘはｎ層における巻数（ターン数）である。

例えば、図９に示す例では、巻線一層目（ｎ＝１）の最初に巻回される巻始めはＭ１−１、巻線一層目（ｎ＝１）の最後に巻回される巻終わりはＭ１−９と表すことができる（図１０参照）。巻線一層目のターン数が９であるからである。

巻線一層目は、Ｍ１−１からＭ１−９まで、バックヨーク２側からティース４の先端部４ａに向かって（矢印ｂ方向）連続してマグネットワイヤが巻回されることになる。

図９に示すように、従来の一般的な電動機固定子１００では、巻線二層目の巻始めは破線（円）で示す位置であったが、本実施の形態では、巻線二層目の巻始めを、従来の位置に対して隣の右側（バックヨーク２側）とする（図１０のＭ２−１）。従来の一般的な電動機固定子１００の破線で示す位置には、本実施の形態では巻線二層目は配置しない点に特徴がある。但し、巻線一層目から巻線二層目へ移動する際のノズル２２の移動距離ｐは、従来、本実施の形態ともに０．５ピッチである。

図１１は実施の形態１を示す図で、電動機固定子２００の１ティース分の部分断面図（巻線三層目を途中まで巻線した状態）、図１２は図１１のコイル３の一部を省略して示す拡大図である。

図１１に示すように、巻線二層目をティース４の先端部４ａ側からバックヨーク２側（矢印ａ方向）に向かって連続して巻線し（図１２のＭ２−１→Ｍ２−９）、バックヨーク２側の端部で巻線二層目から巻線三層目に移動する（図１２のＭ２−９→Ｍ３−１）。

コイル３は、バックヨーク２側の端部では、ティース４の先端部４ａ側に比べてコイル干渉線１７から離れているので、コイル３がコイル干渉線１７を越える恐れは少ない。従って、コイル３のバックヨーク２側の端部での、巻線方法は従来の一般的な電動機固定子１００と同様である。

巻線三層目は、バックヨーク２側からティース４の先端部４ａに向かって（矢印ｂ方向）巻かれ、マグネットワイヤ２本分を残して図１０に示す位置まで連続して巻線される（図１２のＭ３−１→Ｍ３−９）。従来の巻線三層目の巻終わりとその前は、この段階では巻かれない。

図１３は実施の形態１を示す図で、電動機固定子２００の１ティース分の部分断面図（巻線四層目を巻き始めた状態）、図１４は図１３のコイル３の一部を省略して示す拡大図である。

図１３、図１４に示すように、巻線三層目は、Ｍ３−９の次のＭ３−１０が、巻線二層目で巻かれなかった従来の巻線二層目の巻始めの位置に下がって巻かれる。このときのノズル２２の移動距離ｐは、１．５ピッチである。

Ｍ３−１０に続くＭ３−１１は、本来の三層目に上がり、空いているティース４の先端部４ａ側の端部に巻かれる。

Ｍ３−１１に続くＭ３−１２（巻線三層目の巻終わり）は、Ｍ３−１１の空いている隣（バックヨーク２側（矢印ａ方向））に巻かれる。

巻線四層目の巻始め（Ｍ４−１）は、従来の巻線四層目の巻始めとその隣を飛ばして、ティース４の先端部４ａ側から三番目の位置に巻かれる。

Ｍ３−１２（巻線三層目の巻終わり）から巻線四層目の巻始め（Ｍ４−１）へのノズル２２の移動距離ｐは、１．５ピッチである。

図１５は実施の形態１を示す図で、電動機固定子２００の１ティース分の部分断面図（巻線五層目を途中まで巻線した状態）、図１６は図１５のコイル３の一部を省略して示す拡大図である。

図１５に示すように、巻線四層目をティース４の先端部４ａ側からバックヨーク２側（矢印ａ方向）に向かって連続して巻線し（図１６のＭ４−１→Ｍ４−８）、バックヨーク２側の端部で巻線四層目から巻線五層目に移動する（図１６のＭ４−８→Ｍ５−１）。

巻線五層目は、バックヨーク２側からティース４の先端部４ａに向かって（矢印ｂ方向）巻かれ、マグネットワイヤ３本分を残して図１５に示す位置まで連続して巻線される（図１６のＭ５−１→Ｍ５−８）。従来の巻線五層目の巻終わりとその前の２本は、この段階では巻かれない。

図１７は実施の形態１を示す図で、電動機固定子２００の１ティース分の部分断面図（巻線六層目を巻き始めた状態）、図１８は図１７のコイル３の一部を省略して示す拡大図である。

図１７、図１８に示すように、巻線五層目は、Ｍ５−８の次のＭ５−９が、巻線四目で巻かれなかった従来の巻線四層目の巻始めの隣の位置に下がって巻かれる。このときのノズル２２の移動距離ｐは、１．５ピッチである。

Ｍ５−９に続くＭ５−１０は、巻線四目で巻かれなかった従来の巻線四層目の巻始めの位置に巻かれる。

Ｍ５−１０に続くＭ５−１１は、本来の五層目に上がり、空いている最もティース４の先端部４ａ側の端部に巻かれる。

Ｍ５−１１に続くＭ５−１２は、空いている隣（バックヨーク２側（矢印ａ方向））に巻かれる。

最後にＭ５−１２に続くＭ５−１３（巻線五層目の巻終わり）が、空いている隣（バックヨーク２側（矢印ａ方向））に巻かれる。

巻線六層目の巻始め（Ｍ６−１）は、従来の巻線六層目の巻始めとその隣の２本を飛ばして、ティース４の先端部４ａ側から四番目の位置に巻かれる。

Ｍ５−１３（巻線五層目の巻終わり）から巻線六層目の巻始め（Ｍ６−１）へのノズル２２の移動距離ｐは、０．５ピッチである。

従来の巻線六層目の巻始めとその隣との２本のマグネットワイヤは、図１７に示すように、コイル干渉線１７を越している。従来の巻線方法では、Ｍ５−１１からＭ６−１へ移動するため、ノズル２２の移動距離ｐは、２．５ピッチであった。図１７に示す例では、Ｍ５−１３からＭ６−１へ移動するため、ノズル２２の移動距離ｐは、０．５ピッチとなり、ノズル２２の移動距離ｐを司るサーボが、時間当たりに移動可能な距離が限られるため、２．５ピッチでは移動が間に合わない場合がある課題を解決する。

本実施の形態では、図１７、図１８に示すように、Ｍ５−１３（巻線五層目の巻終わり）から、ノズル２２の移動距離ｐが０．５ピッチでコイル干渉線１７の内側の巻線六層目の巻始め（Ｍ６−１）に移動する。ノズル２２の移動距離ｐが許容される０．５ピッチで、且つ巻線六層目の巻始め（Ｍ６−１）がコイル干渉線１７の内側にある。

図１９は実施の形態１を示す図で、電動機固定子２００の１ティース分の部分断面図（巻線八層目まで巻線した状態）、図２０は図１９のコイル３の一部を省略して示す拡大図である。

図１９、図２０に示すように、巻線六層目は、巻線六層目の巻始め（Ｍ６−１）から巻線六層目の巻終わり（Ｍ６−８）まで連続して巻線する。

バックヨーク２側で、巻線六層目の巻終わり（Ｍ６−８）から巻線七層目の巻始め（Ｍ７−１）に移動し、さらに巻線七層目の巻始め（Ｍ７−１）から巻線七層目の巻終わり（Ｍ７−５）まで連続して巻線する。

巻線七層目は、コイル干渉線１７に近いので、巻線七層目の巻終わり（Ｍ７−５）から、巻線八層目の巻始め（Ｍ８−１）へ移動し、さらに巻線八層目の巻始め（Ｍ８−１）から巻線八層目の巻終わり（Ｍ８−３）まで連続して巻線する。但し、巻線六層目〜巻線八層目は、コイル干渉線１７を越えない範囲で任意な巻線が可能である。

巻線六層目のティース４の先端部４ａ側の端部（図１９に破線の二つの円で示す）は、コイル干渉線１７を越える。ティース４の先端部４ａ側の端部がコイル干渉線１７を越える巻線層からは、コイル干渉線１７を越えないように単純に順番に巻線を行う。

以上のように、本実施の形態によれば、コイル３のティース４の先端部４ａ側において、巻線（２ｍ）層目（ｍは自然数）は、ティース４の先端部４ａ側の端部からｍ本を空けてティース４の先端部４ａ側からバックヨーク２側へ巻線する。

また、巻線（２ｍ＋１）層目（ｍは自然数）は、以下に示す手順で巻線を行う。
（１）バックヨーク２側からティース４の先端部４ａ側へ、ティース４の先端部４ａの端部から（ｍ＋１）本を空けて巻線する；
（２）次に下層（２ｍ層）の空いているｍ本の中の最も近い（１．５ピッチ）１本に下がって巻線する；
（３）次に下層（２ｍ層）の空いているｍ本の中の残る他の（ｍ−１）本をバックヨーク２側からティース４の先端部４ａ側へ向かって巻線する；
（４）次にティース４の先端部４ａ側の端部において、下層（２ｍ層）から（２ｍ＋１）層へ移動して、空けておいた（ｍ＋１）本をティース４の先端部４ａ側からバックヨーク２側へ巻線する。

尚、巻線一層目は、バックヨーク２側からティース４の先端部４ａ側へ向かって連続して巻線する。ティース４の先端部４ａ側に空きを作らない。

ティース４の先端部４ａ側の端部側のマグネットワイヤがコイル干渉線１７を越える巻線層からは、コイル干渉線１７を越えないように単純に順番に巻線を行う。

このようにコイル３の巻線を行うことで、ティース４の先端部４ａ側におけるコイル３の下層から上層への移動距離が、上層の巻始めがコイル干渉線１７を越えないようにするためには、従来の巻線方法では２．５ピッチであったのに対し１．５ピッチもしくは０．５ピッチに減少する。従って、ノズル２２の移動距離ｐを司るサーボが、時間当たりに移動可能な距離が限られるため、２．５ピッチでは移動が間に合わない場合がある課題を解決する。その結果、ノズル２２の移動距離ｐが１．５ピッチもしくは０．５ピッチに適応した巻回速度であれば、巻回速度を落とすことなく整列配置が可能となり、生産性を落とすことなく高性能な電動機の製造が可能となる。

次に、別の巻線方法について説明する。図２１は実施の形態１を示す図で、電動機固定子３００の１ティース分の部分断面図（巻線二層目を巻き始めた状態）、図２２は図２１のコイル３の一部を省略して示す拡大図である。

図２１に示すように、巻線一層目は電動機固定子２００と同様に、バックヨーク２側からティース４の先端部４ａに向かって（矢印ｂ方向）連続してマグネットワイヤが巻回される。

巻線一層目は、Ｍ１−１からＭ１−９まで、バックヨーク２側からティース４の先端部４ａに向かって（矢印ｂ方向）連続してマグネットワイヤが巻回されることになる。

図９に示すように、従来の一般的な電動機固定子１００では、巻線二層目の巻始めは破線（円）で示す位置であったが、電動機固定子３００も同様である。

巻線一層目から巻線二層目へ移動する際のノズル２２の移動距離ｐは、従来、電動機固定子３００ともに０．５ピッチである。

図２３は実施の形態１を示す図で、電動機固定子３００の１ティース分の部分断面図（巻線三層目を途中まで巻線した状態）、図２４は図２３のコイル３の一部を省略して示す拡大図である。

図２３に示すように、巻線二層目をティース４の先端部４ａ側からバックヨーク２側（矢印ａ方向）に向かって連続して巻線し（図２４のＭ２−１→Ｍ２−１０）、バックヨーク２側の端部で巻線二層目から巻線三層目に移動する（図２４のＭ２−１０→Ｍ３−１）。

コイル３は、バックヨーク２側の端部では、ティース４の先端部４ａ側に比べてコイル干渉線１７から離れているので、コイル３がコイル干渉線１７を越える恐れは少ない。従って、コイル３のバックヨーク２側の端部での、巻線方法は従来の一般的な電動機固定子１００と同様である。

巻線三層目は、Ｍ３−１からＭ１−１１まで、バックヨーク２側からティース４の先端部４ａに向かって（矢印ｂ方向）連続してマグネットワイヤが巻回される。電動機固定子３００では、巻線三層目でもティース４の先端部４ａ側の端部に空きを作らない。

図２５は実施の形態１を示す図で、電動機固定子３００の１ティース分の部分断面図（巻線四層目を巻き始めた状態）、図２６は図２５のコイル３の一部を省略して示す拡大図である。

図２５、図２６に示すように、巻線四層目の巻始め（Ｍ４−１）は、従来の巻線四層目の巻始めを飛ばして、ティース４の先端部４ａ側から二番目の位置に巻かれる。

Ｍ３−１１（巻線三層目の巻終わり）から巻線四層目の巻始め（Ｍ４−１）へのノズル２２の移動距離ｐは、１．５ピッチである。

図２７は実施の形態１を示す図で、電動機固定子３００の１ティース分の部分断面図（巻線五層目を途中まで巻線した状態）、図２８は図２７のコイル３の一部を省略して示す拡大図である。

図２７に示すように、巻線四層目をティース４の先端部４ａ側からバックヨーク２側（矢印ａ方向）に向かって連続して巻線し（図２８のＭ４−１→Ｍ４−９）、バックヨーク２側の端部で巻線四層目から巻線五層目に移動する（図２８のＭ４−９→Ｍ５−１）。

巻線五層目は、バックヨーク２側からティース４の先端部４ａに向かって（矢印ｂ方向）巻かれ、マグネットワイヤ２本分を残して図２７に示す位置まで連続して巻線される（図２８のＭ５−１→Ｍ５−９）。従来の巻線五層目の巻終わりとその前との２本は、この段階では巻かれない。

図２９は実施の形態１を示す図で、電動機固定子３００の１ティース分の部分断面図（巻線六層目を巻き始めた状態）、図３０は図２９のコイル３の一部を省略して示す拡大図である。

図２９、図３０に示すように、巻線五層目は、Ｍ５−９の次のＭ５−１０が、巻線四目で巻かれなかった従来の巻線四層目の巻始めの位置に下がって巻かれる。このときのノズル２２の移動距離ｐは、１．５ピッチである。

Ｍ５−１０に続くＭ５−１１は、本来の五層目に上がり、空いている最もティース４の先端部４ａ側の端部に巻かれる。

Ｍ５−１１に続くＭ５−１２（巻線五層目の巻終わり）は、空いている隣（バックヨーク２側（矢印ａ方向））に巻かれる。

巻線六層目の巻始め（Ｍ６−１）は、従来の巻線六層目の巻始めとその隣との２本を飛ばして、ティース４の先端部４ａ側から三番目の位置に巻かれる。

Ｍ５−１２（巻線五層目の巻終わり）から巻線六層目の巻始め（Ｍ６−１）へのノズル２２の移動距離ｐは、１．５ピッチである。

従来の巻線六層目の巻始めとその隣との２本のマグネットワイヤは、図２９に示すように、コイル干渉線１７を越している。従来の巻線方法では、コイル干渉線１７を越えないようにＭ５−１１からＭ６−１へ移動するため、ノズル２２の移動距離ｐは、２．５ピッチであった。図２９に示す例では、Ｍ５−１２からＭ６−１へ移動するため、ノズル２２の移動距離ｐは、１．５ピッチとなり、ノズル２２の移動距離ｐを司るサーボが、時間当たりに移動可能な距離が限られるため、２．５ピッチでは移動が間に合わない場合がある課題を解決する。

本実施の形態では、図２９、図３０に示すように、Ｍ５−１２（巻線五層目の巻終わり）から、ノズル２２の移動距離ｐが１．５ピッチでコイル干渉線１７の内側の巻線六層目の巻始め（Ｍ６−１）に移動する。ノズル２２の移動距離ｐが許容される１．５ピッチで、且つ巻線六層目の巻始め（Ｍ６−１）がコイル干渉線１７の内側にある。

図３１は実施の形態１を示す図で、電動機固定子３００の１ティース分の部分断面図（巻線八層目まで巻線した状態）、図３２は図３１のコイル３の一部を省略して示す拡大図である。

図３１、図３２に示すように、巻線六層目は、巻線六層目の巻始め（Ｍ６−１）から巻線六層目の巻終わり（Ｍ６−８）まで連続して巻線する。

バックヨーク２側で、巻線六層目の巻終わり（Ｍ６−８）から巻線七層目の巻始め（Ｍ７−１）に移動し、さらに巻線七層目の巻始め（Ｍ７−１）から巻線七層目の巻終わり（Ｍ７−５）まで連続して巻線する。

巻線七層目は、コイル干渉線１７に近いので、巻線七層目の巻終わり（Ｍ７−５）から、巻線八層目の巻始め（Ｍ８−１）へ移動し、さらに巻線八層目の巻始め（Ｍ８−１）から巻線八層目の巻終わり（Ｍ８−３）まで連続して巻線する。但し、巻線六層目〜巻線八層目は、コイル干渉線１７を越えない範囲で任意な巻線が可能である。

巻線六層目のティース４の先端部４ａ側の端部（図３１に破線の二つの円で示す）は、コイル干渉線１７を越える。ティース４の先端部４ａ側の端部がコイル干渉線１７を越える巻線層からは、コイル干渉線１７を越えないように単純に順番に巻線を行う。

電動機固定子３００の巻線方法を総括すると、以下のようになる。
（１）巻線一層目から巻線ｈ層目（ｈは自然数）の直前の層までは、ティース４の先端部４ａ側の端部に空きを作らないように、連続して巻線する。
（２）巻線ｈ層目の巻始めは、従来の巻線ｈ層目の巻始めを飛ばして、ティース４の先端部４ａ側から二番目の位置に巻かれる。
（３）巻線（ｈ＋１）層目は、バックヨーク２側からティース４の先端部４ａに向かって（矢印ｂ方向）巻かれ、マグネットワイヤ２本分を残して連続して巻線される。従来の巻線（ｈ＋１）層目の巻終わりとその前との２本は、この段階では巻かれない。次に、巻線ｈ層目で巻かれなかった従来の巻線ｈ層目の巻始めの位置に下がって巻かれる。このときのノズル２２の移動距離ｐは、１．５ピッチである。さらに、本来の巻線（ｈ＋１）層目に上がり、空いている最もティース４の先端部４ａ側の端部に巻かれる。巻線（ｈ＋１）層目の巻終わりは、空いている隣（バックヨーク２側（矢印ａ方向））に巻かれる。
（４）巻線（ｈ＋２）層目の巻始めは、コイル干渉線を越える従来の巻線（ｈ＋２）層目の巻始めとその隣との２本を飛ばして、ティース４の先端部４ａ側から三番目の位置に巻かれる。巻線（ｈ＋１）層目の巻終わりから巻線（ｈ＋２）層目の巻始めへのノズル２２の移動距離ｐは、１．５ピッチである。巻線（ｈ＋２）層目は、巻線（ｈ＋２）層目の巻始めから巻線（ｈ＋２）層目の巻終わりまで連続して巻線する。
（５）バックヨーク２側で、巻線（ｈ＋２）層目の巻終わりから巻線（ｈ＋３）層目の巻始めに移動し、さらに巻線（ｈ＋３）層目の巻始めから巻終わりまで連続して巻線する。
（６）巻線（ｈ＋３）層目は、コイル干渉線１７に近いので、巻線（ｈ＋３）層目の巻終わりから、巻線（ｈ＋４）層目の巻始めへ移動し、さらに巻線（ｈ＋４）層目の巻始めから巻線（ｈ＋４）層目の巻終わりまで連続して巻線する。

１ 固定子鉄心、２ バックヨーク、３ コイル、４ ティース、４ａ 先端部、５ インシュレータ、１７ コイル干渉線、１９ ティース中心線、２２ ノズル、１００ 電動機固定子、２００ 電動機固定子。

Claims (3)

1. 固定子鉄心のバックヨークから内側に放射状に形成されるティースに直巻き式によりコイルが多層に巻回される電動機の製造方法であって、
   巻線ｈ層目（ｈは自然数）の巻始めは、前記ティースの前記先端部側から所定のマグネットワイヤ本数分を空けた位置に巻かれ、
   巻線（ｈ＋１）層目は、前記バックヨーク側から前記ティースの先端部に向かって巻かれ、所定のマグネットワイヤ本数分を残して連続して巻線され、次に、前記巻線ｈ層目で巻かれなかった位置に下がって前記バックヨーク側から前記ティースの先端部に向かって巻かれ、さらに、当該巻線（ｈ＋１）層目に上がり、空いている位置に前記ティースの前記先端部側から前記バックヨーク側に向かって巻かれ、
   巻線（ｈ＋２）層目の巻始めは、前記ティースの前記先端部側に位置し、隣接する前記ティースに巻回される前記コイルが干渉するコイル干渉線を越えるマグネットワイヤ本数分を空けた位置に巻かれることを特徴とする電動機の製造方法。
2. 前記コイル干渉線と前記ティースの中心線とのなす角度が３０度未満であることを特徴とする請求項１記載の電動機の製造方法。
3. 前記ティースの先端部側における前記コイルの下層から上層へのノズルの移動距離は、マグネットワイヤの線径の３／２に相当する１．５ピッチ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電動機の製造方法。

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