JP2013141412A

JP2013141412A - 回転電機用固定子の製造方法

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Publication number: JP2013141412A
Application number: JP2013091046A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Onihashi; 隆之鬼橋; Yoshiyuki Terai; 良行寺井; Hiroyuki Akita; 裕之秋田; Kazuyuki Yamamoto; 一之山本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-04-24
Filing date: 2013-04-24
Publication date: 2013-07-18
Anticipated expiration: 2029-04-10
Also published as: JP5645998B2

Abstract

【課題】周方向に離散して配置された磁極片に対して効率良く連続して導体を巻き付けることができ、高速化により生産性を高めることが可能な回転電機用固定子の製造方法を提供する。
【解決手段】回転位置決め機構８とフライヤ９とを備えた装置を適用し、回転位置決め機構８に第１、第２の２個１組の磁極片３と第３、第４の２個１組の磁極片３とを回転位置決め機構８の周方向に互いに離間させた状態で取り付け、その際、２個１組の磁極片３のティース部３２同士がＶ字形を呈する様に配置した後、回転位置決め機構８による各磁極片３のフライヤ９の正対位置までの回転移動と、フライヤ９による導体４の巻き付けとを、導体４を切断することなく交互に繰り返す。各磁極片３への導体巻付完了後は、２個１組の磁極片３をそれぞれＶ字形から円弧形に変形した後、４個の磁極片を１組として、これを３の倍数組並べて環状に組み立てて固定子とする。
【選択図】図１０

Description

本発明は、回転電機を構成する固定子の製造方法に関する。

回転電機の固定子には、プレス等で打ち抜かれた薄板状の珪素鋼板を複数枚積層して、カシメや溶接等により一体化した構造の積層鉄心が使用されている。そして、この積層鉄心を使用した固定子に導体を高密度に巻くことで、回転電機の高効率化や大容量化、さらに小形化を図ることができる。このような固定子に導体を高密度に巻く場合の作業性を向上させるため、従来より固定子を構成する磁極片を周方向に分割する分割コア構造が考案されている。

例えば、下記の特許文献１では、巻線を施す際に、固定子を構成する複数の分割コアをティースが平行となるように一列に配列した状態とすることや、隣接する分割コア同士を互いに回動可能に連結すると共にティースが外側となるように円環状に配置した状態とすることで、隣接するティース間の空間を広くし、作業性を高め、整列性の高い巻線を施せるとしている。また、渡り線を施すことで生産性の高い電動機の固定子を提供できるとしている。

特開２００２−１７６７５３号公報

上記の特許文献１に記載されているように、固定子を構成する複数の分割コアをティースが平行となるように一列に配列した状態で各ティースにコイルを巻回する場合、渡り線を施すことで、結線作業を簡略化できる。しかし、隣接する分割コア同士は、互いに間隔を空けて配置されることから、その間隔の分だけ渡り線は長くなってしまう。渡り線の長さが長くなると、その分だけ渡り線における抵抗が大きくなることから巻線抵抗の増加を招いてしまう。
さらにティースの導体供給側への移動と巻線の巻回動作を一つの機構に同時に組み込む場合には、機構が複雑になって故障が発生し易くなり、また巻線の巻回時に振動やたわみが発生して巻線の整列性が悪化するなどの問題が生じる。

また、隣接する分割コア同士を互いに回動可能に連結すると共にティースが外側となるように円環状に配置した状態で、各ティースにコイルを巻回する場合、分割コアを一列に配列する場合よりもティースの両側の空間が広くなり、巻線作業が容易化されるが、各ティースの両側には、隣接する分割コアのティースが角度θを持って配置されることになる。このような状態で高密度な巻線を施す場合には、隣接する分割コアやこれに巻装された巻線と、ノズルが干渉しないとはいい難く、さらに巻線の整列化や高速化を望む場合には、特別な処置が必要となる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたもので、巻線の整列化や高速化ができ、さらに同相内の巻線を連続に巻装することで渡り線を施し、生産性を高めることが可能な回転電機用固定子の製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、薄板を積層した積層鉄心からなる磁極片の複数個を備え、上記各磁極片はバックヨーク部とこのバックヨーク部から突出したティース部とを有し、同一相に含まれる上記磁極片については、上記ティース部に導体が巻き付けられるとともに、上記磁極片間の途中の上記導体は切断されることなく引き回されている構成の回転電機用固定子の製造方法であって、上記磁極片の積層方向に回転軸を持つ回転位置決め機構と、上記回転位置決め機構の回転軸と直交する方向に配置された回転軸を中心に旋回しつつ導体を供給する導体供給巻付用のフライヤとを備えた装置を適用し、上記回転位置決め機構に第１、第２の２個１組の磁極片と、第３、第４の２個１組の計４個の磁極片を取り付け、その際、上記第１、第２の磁極片については、上記バックヨーク部の周方向端面同士が互いに隣接し、かつ上記フライヤによる導体巻付の作業を行っていない磁極片に対して干渉しないように上記ティース部同士がＶ字形を呈する様に配置し、また上記第３、第４の磁極片については、上記第１、第２の磁極片に対して上記回転位置決め機構の回転軸を中心とした周方向に離間させた位置において、上記バックヨーク部の周方向端面同士が互いに隣接し、かつ上記フライヤによる導体巻付の作業を行っていない磁極片に対して干渉しないように上記ティース部同士がＶ字形を呈する様に配置した後、上記第１の磁極片のティース部に上記フライヤにより導体を巻き付ける工程と、上記導体を切断することなく上記回転位置決め機構の回転によって上記第２の磁極片をフライヤに対向させる工程と、上記第２の磁極片のティース部に上記フライヤにより導体を巻き付ける工程と、上記導体を切断することなく上記回転位置決め機構の回転によって上記第３の磁極片をフライヤに対向させる工程と、上記第３の磁極片のティース部に上記フライヤにより導体を巻き付ける工程と、上記導体を切断することなく上記回転位置決め機構の回転によって上記第４の磁極片をフライヤに対向させる工程と、上記第４の磁極片のティース部に上記フライヤにより導体を巻き付ける工程と、互いに隣接する上記２個１組の各磁極片を上記Ｖ字形から円弧形状に変形する工程とを備え、上記各工程を経た４個の磁極片を１組として、これを３の倍数組並べて環状に組み立てることを特徴としている。

本発明の回転電機用固定子の製造方法によれば、各磁極片を位置決めする回転位置決め機構と、導体の供給巻付用のフライヤとは分離独立した機構なので、ティースの導体供給側への移動と巻線の巻回動作を一つの機構に同時に組み込む場合に比べて、装置の構成が簡素化される結果、装置の故障発生が少なく、また、導体の巻き付けのためにフライヤを回転させるが、磁極片自体は高速回転しないので、振動やたわみ等により巻き付けた導体の整列性が悪化するなどの不都合は生じない。このため、作業時間が早くなり、単位時間当たりの生産量を増やすことができる。さらに、巻線を施す際に、隣接する磁極片とフライヤとの干渉を避けることができるので、巻線の整列性を高めることができる。しかも、離散した位置に存在する磁極片に対しても連続して渡り線を施すことが可能であるため、生産性を高めることができる。

本発明の実施の形態１において、回転電機用固定子を構成するための一つの磁極片の斜視図である。同磁極片を組み合わせて構成された固定子の断面図である。同固定子の断面における各磁極片の結線状態を示す結線図である。同固定子を構成する全ての磁極片を直線状に並べて、結線の状態を模式的に表した結線略図である。各磁極片に装着される絶縁用ボビンを固定子の径方向外方側から見た場合の斜視図である。同絶縁用ボビンを固定子の径方向内方から見た場合の斜視図である。同絶縁用ボビンを図５の符号Ａ方向から見た平面図である。同絶縁用ボビンを図５の符号Ｂ方向から見た正面図である。同絶縁用ボビンを図５の符号Ｃ方向から見た側面図である。回転電機用固定子を製造する場合に使用される自動巻線機の概略構成図である。３相交流の１相分（ここではＶ相）に対応する４個の磁極片に対して連続して導体を巻き付けた状態を示す説明図である。３相交流の１相分（ここではＵ相）に対応する４個の磁極片に対して連続して導体を巻き付けた状態を示す説明図である。２個１組の磁極片が２組ある場合の各組相互間を渡り線で接続する場合の変形例を示す説明図である。本発明の実施の形態２において、２個１組の磁極片同士が薄肉部からなる連結手段を介して連結されている状態を示す斜視図である。本発明の実施の形態３において、２個１組の磁極片同士が凸部と凹部を有する連結手段を介して連結されている状態を示す平面図である。本発明の実施の形態３において、２個１組の磁極片同士を凸部と凹部を有する連結手段で連結した構成を示す断面図である。本発明の実施の形態４において、２個１組の磁極片同士を連結する連結手段を絶縁用ボビンに設けた場合の正面図である。同絶縁用ボビンの平面図である。同絶縁用ボビンを連結手段で互いに連結した状態を示す平面図である。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１における回転電機用固定子を構成するための一つの磁極片の斜視図、図２は同磁極片を組み合わせて構成された固定子の断面図、図３は固定子断面における結線状態を示す結線図、図４は固定子を構成する全ての磁極片を直線状に並べて、結線の状態を模式的に表した結線略図である。なお、図４では磁極片は簡略化して表しティース部に巻かれる導体や絶縁用ボビンは省略している。

この実施の形態１の回転電機用固定子１は、１０極１２ティースの３相ＤＣブラシレスモータ用のものであって、回転出力軸方向（図２で紙面に直交する方向）に沿って薄板を複数枚積み重ねてカシメや溶接等により固定されてなる積層鉄心で構成された複数個（本例では１２個）の磁極片３を備える。各磁極片３は、バックヨーク部３１と、このバックヨーク部３１から突出したティース部３２とを有し、各バックヨーク部３１には、固定子１の製造に際して後述の鉄心保持治具８１に磁極片３を取り付けるための取付穴３４が形成されている。

また、各磁極片３のティース部３２には、回転出力軸方向の前後から合成樹脂等で成形された一対の絶縁用ボビン７が装着され、この絶縁用ボビン７が装着された互いに隣接する２個の磁極片３を１組として、その２組分（計４個）に連続して銅線等からなる導体４が巻き付けられている。これによって、４個の磁極片３が３相交流のそれぞれの相Ｕ，Ｖ，Ｗの内の１相分に対応している。

そして、この導体４が巻き付けられた４個の磁極片３の内、２個１組の磁極片３同士が互いに円の中心Ｏを挟む点対称位置に対向配置されるように、２個１組の磁極片３を周方向に沿って各相交互になるように順次配置して円環状に配置し、こうして円環状に配置した各磁極片３のバックヨーク部３１の突き合わせ端部同士を溶接や接着により一体結合することにより、１０極１２ティースの３相ＤＣブラシレスモータ用の固定子１が構成されている。

なお、図２ないし図４において、各磁極片３に対して付された符号Ｕ，Ｖ，Ｗは３相交流のそれぞれの相に対応しており、Ｎは中性点である。また、各相Ｕ，Ｖ，Ｗに対する添え字は、それぞれの隣接する２つの各磁極片３に巻き付けられた各巻線４を区別するために示しており、Ｕ１とＵ１’の違いは、巻回方向が左右反対であることを示す。例えば、図３においてバックヨーク部３１側から見てＵ１が左回り、Ｕ１’が右回りを示す。またＵ１とＵ２との違いは、Ｕ１が２個１組となった磁極片の第１組目に巻き付けられる巻線であり、Ｕ２が２個１組となった磁極片の第２組目に巻き付けられる巻線であることを示す。

この実施の形態１では、図４に示したように、同相内で連続して導体４を巻き付ける場合、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相のいずれについても、４個の磁極片３を１単位として、その単位内で互いに隣接する２個１組の磁極片３間を結ぶ渡り線４４や、２個１組の磁極片３の各組相互間を結ぶ渡り線４１を経由して連続して導体４を巻き付ければよいので、巻線端末部の接続回数を削減でき、安価に製造できるので有利である。

図５は絶縁用ボビン７を固定子の径方向外方側から見た場合の斜視図、図６は絶縁用ボビン７を固定子の径方向内方から見た場合の斜視図、図７は絶縁用ボビンを図５の符号Ａで示す方向から見た平面図、図８は絶縁用ボビンを図５の符号Ｂ方向から見た正面図、図９は絶縁用ボビンを図５の符号Ｃ方向から見た側面図である。

この絶縁用ボビン７は、各磁極片３のティース部３２に嵌合されるティース嵌合部７１と、バックヨーク部３１に嵌合されるバックヨーク嵌合部７２とを有する。

そして、ティース嵌合部７１には、導体４をティース部３２に整列して巻き付けるための巻線整列溝７４が形成され、また、ティース嵌合部７１とバックヨーク嵌合部７２との境界部分には、導体４の巻き始め部分がそれ以降に巻かれる部分と干渉することを避けるために、その左右の位置に導体４の巻始め部分を外側に逃すための巻始め線逃がし溝７５が形成されている。さらに、バックヨーク嵌合部７２には、その左右に各相の導体４の巻き始め部分や巻き終わり部分、また前述の各渡り線４１，４４（以下、これらを総称して巻線端末部と称する）を収納するための巻線端末部収納溝７６が形成され、さらに、巻線端末部収納溝７６に収納された巻線端末部を保持するために紐や結束バンド等を差し込むための巻線固定孔７７が形成されている。

図１０は上記構成の回転電機用固定子１を形成する場合に使用される自動巻線機の概略構成図である。

この自動巻線機は、各磁極片３を位置決めするための回転位置決め機構８と、導体供給巻付用のフライヤ９とを備える。
回転位置決め機構８は、各磁極片３を固定する円盤状の鉄心保持治具８１を有し、この鉄心保持治具８は、その周方向に沿って各磁極片３に形成された取付穴３４に差し込まれる取付ピン８２が複数設けられるとともに、導体４の巻き始め箇所を固定するための巻始線固定用ピン８３が設けられている。そして、この鉄心保持治具８は、その中心Ｏ１を回転中心として回転するように構成されている。

一方、フライヤ９は、導体４を供給しつつ、各磁極片３のティース部３２に導体４を巻き付けるためのもので、旋回軸９１の軸端に取り付けられたアーム部９２が旋回軸９１の中心Ｏ２を中心として矢印θで示すように正逆転方向にそれぞれ旋回可能に設けられるとともに、整列巻きを行うために旋回動作と同期して旋回軸９１が軸方向（符号Ｚ方向）へスライドするように構成されている。そして、供給される導体４は、フライヤ９のアーム部９２の基端側からアーム部９２の内部を通って先端部分まで繋がっている。

図１１は３相交流の１相分（ここではＶ相）に対応する４個の磁極片に対して連続して導体を巻き付けた状態を示す説明図、図１２は３相交流の残りの２相分（ここでは一例としてＵ相）に対応する４個の各磁極片に対して連続して導体を巻き付けた状態を示す説明図であり、各ティース部に巻き付けられる導体の部分は省略している。なお、Ｕ相、Ｗ相の場合は、Ｖ相の場合と導体が巻き付けられる方向、および巻き始め部分および巻き終わり部分の位置が逆になっている。また、これとは逆に図１１をＵ相、Ｗ相、図１２をＶ相とすることでも１０極１２ティースの固定子を構成することができる。

次に、図１０および図１１を参照して、１相分（ここではＶ相）を構成する４個の磁極片３の各ティース部３２に導体４を巻き付ける方法について説明する。なお、ここでの説明は、便宜上各磁極片が区別できるように、これらに個々別々の符号を付す。

まず、２個１組の磁極片３ａ，３ｂと２個１組の磁極片３ｃ，３ｄとの２組が互いに鉄心保持治具８１の中心Ｏ１を挟む略点対称位置となるように配置した上で、互いに隣接する２個１組の磁極片３ａ，３ｂおよび３ｃ，３ｄそれぞれについて、各ティース部３２が外側に位置するように鉄心保持治具８１の取付ピン８２をバックヨーク部３１に形成された取付穴３４に挿入するなどして固定し、互いに隣接する２個１組の磁極片３ａ，３ｂおよび３ｃ，３ｄのティース部３２相互間の距離を広くする。そして、鉄心保持治具８１を回転してまず一つの磁極片３ａをフライヤ９の正面位置に移動させる。

次に、フライヤ９のアーム部９２の先端から出ている導体４の端末部分を鉄心保持治具８１に設置されている巻始線固定用ピン８３等に固定した後、導体４を巻始め線逃がし溝７５に沿わせてから、フライヤ９を旋回（ここではバックヨーク部３１側から見て右回り旋回）するとともに、これに同期して旋回軸９１を軸方向（Ｚ方向）に沿ってスライドさせながらこの磁極片３ａのティース部３２に導体４を巻き付ける。

その際、２個１組の磁極片３ａ，３ｂの内、導体４の巻付作業を行っていない他方の磁極片３ｂが常にフライヤ９の旋回先端の回転面Ｑよりも外側（図１０では符号Ｐ１で示す箇所）に位置するように各磁極片３の配置位置を設定して巻付作業を行う。このようにすれば、一方の磁極片３ａに導体４を巻き付ける際、これに隣接する他方の磁極片３ｂにフライヤ９が干渉することを確実に避けることができるので都合が良い。また、２個１組の磁極片３ａ，３ｂの内、導体４の巻付作業を行っていない他方の磁極片３ｂとは反対側の位置（図１０では符号Ｐ２で示す箇所）でフライヤ９をＺ方向にスライドさせる。これは、導体４を長い距離移動させる必要がある場合でも、他方の磁極片３ｂにフライヤ９が干渉することを確実に避けることができるので都合が良い。

次に、鉄心保持治具８１を回転し、他方の磁極片３ｂをフライヤ９の正面位置（図１０で磁極片３ａが元あった位置）に移動させる。このとき、先の磁極片３ａに巻き付けた導体４の巻き終わり部分を切断することなくこれを渡り線４４として、絶縁用ボビン７の巻線端末部収納溝７６を通した後、磁極片３ｂの絶縁用ボビン７の巻始め線逃がし溝７５に沿わせ、続いて、この磁極片３ｂのティース部３２に対して先の磁極片３ａに巻いた方向とは逆方向（この例ではバックヨーク部３１側から見て左回り）に導体４を巻き付ける。

その際、導体４の巻付作業を行っていない他方の磁極片３ａが常にフライヤ９の旋回先端の回転面Ｑよりも外側（図１０では符号Ｐ２で示す箇所）に位置するように磁極片３ａの配置位置を設定して巻線作業を行うことで、他方の磁極片３ａにフライヤ９が干渉することを確実に避けることができる。また、導体４の巻付作業を行っていない他方の磁極片３ａとは反対側の位置（図１０では符号Ｐ１で示す箇所）でフライヤ９をＺ方向にスライドさせる。これは、導体４を長い距離移動させる必要がある場合でも、他方の磁極片３ａにフライヤ９が干渉することを確実に避けることができるので都合が良い。

次に、鉄心保持治具８１を回転し、磁極片３ｃをフライヤ９の正面位置（図１０で磁極片３ａが元あった位置）に移動させる。このとき、先の磁極片３ｂに巻き付けた導体４の巻き終わり部分を切断することなく、磁極片３ｃに至るだけの所定長さ分を渡り線４１として確保した後、この磁極片３ｃに対して、導体４を巻始め線逃がし溝７５に沿わせてから、先の磁極片３ｂと同じ方向（バックヨーク部３１側から見て左回り）に導体４を巻き付ける。

その際、２個１組の磁極片３ｃ，３ｄの内、導体４の巻付作業を行っていない他方の磁極片３ｄが常にフライヤ９の旋回先端の回転面Ｑよりも外側（図１０では符号Ｐ３で示す箇所）に位置するように磁極片３ｄの配置位置を設定して巻線作業を行うことで、他方の磁極片３ｄにフライヤ９が干渉することを確実に避けることができる。また、導体４の巻付作業を行っていない他方の磁極片３ｄとは反対側の位置（図１０では符号Ｐ４で示す箇所）でフライヤ９をＺ方向にスライドさせる。これは、導体４を長い距離移動させる必要がある場合でも、他方の磁極片３ｄにフライヤ９が干渉することを確実に避けることができるので都合が良い。

最後に、鉄心保持治具８１を回転し、磁極片３ｄをフライヤ９の正面位置（図１０で磁極片３ａが元あった位置）に移動させる。このとき、先の磁極片３ｃに巻き付けた導体４の巻き終わり部分４４を切断することなくこれを渡り線４４として、絶縁用ボビン７の巻線端末部収納溝７６を通した後、この磁極片３ｄの絶縁用ボビン７の巻始め線逃がし溝７５に沿わせ、続いて、この磁極片３ｄのティース部３２に対して先の磁極片３ｃに巻いた方向とは逆方向（この例ではバックヨーク部３１側から見て左右回り）に導体４を巻き付ける。

その際、導体４の巻付作業を行っていない他方の磁極片３ｃが常にフライヤ９の旋回先端の回転面Ｑよりも外側（図１０では符号Ｐ４で示す箇所）に位置するように磁極片３ｃの配置位置を設定して巻線作業を行うことで、他方の磁極片３ｃにフライヤ９が干渉することを確実に避けることができる。また、導体４の巻付作業を行っていない他方の磁極片３ｃとは反対側の位置（図１０では符号Ｐ３で示す箇所）でフライヤ９をＺ方向にスライドさせる。これは、巻線４を長い距離移動させる必要がある場合でも、他方の磁極片３ｃにフライヤ９が干渉することを確実に避けることができるので都合が良い。

こうして、各々の磁極片３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのティース部３２に導体４の巻き付けを行った後、これらの各磁極片３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを鉄心保持治具８１から取り外し、図１１に示すように、２個１組の磁極片３ａ，３ｂおよび３ｃ，３ｄのそれぞれのティース部３２を逆反り状態から両者が円弧状となるように元に戻すことで、Ｖ相に対応する４個の磁極片３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに対して連続して導体４が巻き付けられる。

以下、同様にしてＵ相およびＷ相に対応する４個の各磁極片３に対しても導体４の巻付作業を実施し、これら各相４個分の各磁極片３の内、互いに隣接配置された２個１組の磁極片３を、図２に示したように周方向に沿って各相交互に順次配置して円環状にする。そして、各磁極片３の互いに隣接する端面同士を、溶接や接着、あるいは嵌合等により一体結合することで一体化する。続いて、図３、図４に示した結線状態となるように結線処理を行い、また、巻線端末部収納溝７６に巻線端末部を収納し（図示せず）、紐や結束バンド等を巻線固定孔７７に挿入して巻線端末部を固定する。これにより、１０極１２ティースの３相ＤＣブラシレスモータ用の固定子１が構成される。

なお、先の図１１，図１２に示した例では、互いに隣接する２個１組の磁極片３の各組相互間を結ぶ渡り線４１は、固定子１の外周に沿わせているが、全ての磁極片３を円環状に結合する工程時に渡り線４１が各磁極片３に干渉するのを避けることができる態様ならばどのように引き回すかについては特別な制約はなく、例えば、円環状に配置される各磁極片３の径方向の内方側に位置させたり、あるいは径方向の外方側に位置させることができる。特に、図１３に示すように、渡り線４１を各磁極片３の内径方向に配置させる場合には、全ての磁極片３を円環状に結合する際、渡り線４１が各磁極片３に干渉するのを避けることができ、かつ、渡り線４１の長さを固定子１の外径方向に確保する場合に比べて短くできるので都合が良い。

以上のように、この実施の形態１の固定子１の製造方法においては、自動巻線機Ｇとして、各磁極片３を位置決めするための回転位置決め機構８と、導体４の供給巻付用のフライヤ９とを備えた構成のものを適用することで、回転位置決め機構８に取り付けた磁極片３を回転させるだけでフライヤ９に正対する位置まで順次移動させることができる。そして、磁極片３が所定の位置まで移動した後は、磁極片３の位置は固定したままでフライヤ９を回転せることで導体４を巻き付けることができる。つまり、回転位置決め機構８とフライヤ９とは分離独立しているため、磁極片３の導体供給側への移動と導体巻付とを一つの機構に同時に組み込む場合に比べて、装置の構成が簡素化され故障が少なくかつ装置を安価に製作することができる。

しかも、フライヤ９を回転させることで導体４の巻き付けを実施する構成であり、磁極片３自体は高速回転しないので、導体４の巻き付け時に振動やたわみが発生して巻き付けた導体４の整列性が悪化するなどの不都合は生じず、このため、作業時間が早くなり、単位時間当たりの生産量を増やすことができる。

また、鉄心保持治具８１に固定する磁極片３の数が多い場合と比較して、２個１組の磁極片３を鉄心保持治具８１に取り付ける場合、これらの磁極片３をＶ字形を呈するように所望の間隔で取り付けた上で回転位置決め機構８を回転するだけで各磁極片３をフライヤ９に対向させることができるので、隣接する磁極片３の角度が狭くなって導体４を巻き付ける際の邪魔になったり、渡り線４４の長さを自由に設定できないなどの不具合発生を無くすことができる。

しかも、この実施の形態１では、２個１組の磁極片３をＶ字形を呈する状態から円弧状に変形する際、互いに隣接する磁極片３間を結ぶ渡り線４４の起点の距離の変化が少ないので、絶縁用ボビン７の巻線端末収納溝７６に渡り線４４を固定しておいても、円弧状に磁極片３を変形した際に渡り線４４が短すぎて突っ張ったり、長すぎて外形側に膨れて結線用の部品と干渉して絶縁不良を生じるなどの問題が生じない。

また、回転電機用固定子１を構成する上では、２個１組の磁極片３を周方向に沿って各相交互に順次配置して円環状にすることが多いが、その場合、２個１組の磁極片３の各組相互間を結ぶ渡り線４１の距離は長くなるが、回転位置決め機構８を回転させるだけで順次巻付作業を行う箇所に各磁極片３を位置させることができるので、渡り線４１の長さを自由に設定することができる。さらに、巻線を施す際に、隣接する磁極片とフライヤ９との干渉を避けることができ、巻線の整列性を高めることができる。しかも、離散した位置に存在する磁極片に対しても渡り線を施すことが可能であるため、生産性を高めることができる。

実施の形態２．
図１４は本発明の実施の形態２において、２個１組の磁極片同士が薄肉部を介して一体連結されている状態を示す斜視図であり、図１に示した構成と対応する部分には同一の符号を付す。

この実施の形態２の特徴は、２個１組の磁極片３について、その各磁極片３のバックヨーク部３１の周方向端部において各薄板の厚さを薄肉に形成することにより薄肉部３３が形成されており、この薄肉部３３によって一対の磁極片３を折り曲げ可能に連結する連結手段が構成されている。

上記の実施の形態１で示したように、２個１組の磁極片３が個々ばらばらであると、各磁極片３を位置決め機構８にセットして導体４を巻き付けたり、導体巻付後の各磁極片３を環状に組み立てる際の取り扱いに手間がかかる。これに対して、この実施の形態２では、２個１組の磁極片３が連結手段としての薄肉部３３を介して折り曲げ可能に連結されているので、一対の磁極片３を位置決め機構８にＶ字形を呈するようにセットして導体４を巻き付けたり、導体巻付後の各磁極片３を環状に組み立てる際の取り扱いが容易になり、さらに生産性の向上を図ることができる。また、折り曲げ可能な連結手段として単純な薄肉部３３を形成するだけで済むために製造が容易である。
なお、回転電機用固定子の製造方法の手順は、実施の形態１の場合と基本的に同じであるのでここでは詳しい説明は省略する。

実施の形態３．
図１５は本発明の実施の形態３において２個１組の磁極片同士が凸部と凹部を有する連結手段を介して連結されている状態を示す平面図、図１６は同連結手段の連結部分を示す断面図であり、図１に示した構成と対応する部分には同一の符号を付す。

この実施の形態３の特徴は、２個１組の磁極片３について、その各磁極片３のバックヨーク部３１の周方向端部において各薄板の積層方向に向けて凸部３７と凹部３８とを設け、この凸部３７と凹部３８とを積層方向において互いにカシメ止めして一対の磁極片３を折り曲げ可能に連結する連結手段が構成されている。

この実施の形態３の場合も、２個１組の磁極片３が連結手段としての凸部３７と凹部３８とを嵌合することで折り曲げ可能に連結されているので、この２個１組の磁極片３を位置決め機構８にＶ字形を呈するようにセットして導体４を巻き付けたり、導体巻付後の各磁極片３を環状に組み立てる際の取り扱いが容易になり、さらに生産性の向上を図ることができる。また、機械的に高精度を得ることができ、複数回折り曲げても薄肉部ではないために亀裂が生じたり、その結果、磁気抵抗が高くなって磁気特性を低下させるなどの不具合が生じるのを防止することができる。
なお、回転電機用固定子の製造方法の手順は、実施の形態１の場合と基本的に同じであるのでここでは詳しい説明は省略する。

一対の磁極片３を折り曲げ可能に連結する連結手段として、上記の実施の形態２では薄肉部３３を形成し、また実施の形態３では、凸部３７と凹部３８とを積層方向において互いにカシメ止めして構成しているが、連結手段としては、これに限らず、例えば互いに隣接する２個１組の磁極片３について、バックヨーク部３１同士をピン結合によって回転可能に連結する構成とすることも可能である。

実施の形態４．
図１７は本発明の実施の形態４において、２個１組の磁極片同士を連結する連結手段を絶縁用ボビンに設けた場合の正面図、図１８は同絶縁用ボビンの平面図、図１９は同絶縁用ボビンを連結手段で互いに連結した状態を示す平面図である。なお、これらの図において、実施の形態１の図５ないし図９に示した絶縁用ボビンの構成と対応する部分には同一の符号を付す。

この実施の形態４の特徴は、互いに隣接する２個１組の磁極片３に連結手段を設けるのではなく、個々分離して設けられた各磁極片３に装着される絶縁用ボビン７に、磁極片３同士を連結する連結手段が設けられていることである。すなわち、この実施の形態４では、個々分離して設けられている各磁極片３に装着される絶縁用ボビン７のバックヨーク嵌合部７２の周方向端部の互いに突き合わされる箇所を互いに嵌合することにより、一対の磁極片３を折り曲げ可能に連結する連結手段が構成されている。

具体的な構成としては、絶縁用ボビン７のバックヨーク嵌合部７２の周方向の一端部には、バックヨーク嵌合部７２の厚さの半分の厚さで略円形の上部連結部７８がバックヨーク嵌合部７２の上面と面一となるように形成され、この上部連結部２２ａの略中央の底部には下方に突出する略楕円形状の連結突起７８ａが形成されている。また、バックヨーク嵌合部７２の周方向の他端部には、バックヨーク嵌合部７２の厚さ半分の厚さで略円形の下部連結部７９がバックヨーク嵌合部７２の下面と面一となるように形成されて、この下部連結部７９には厚さ方向に貫通した略楕円形状の連結孔７９ａが形成されている。この場合、連結突起７８ａの外周形状は、連結孔７９ａの口径よりも若干小さくて遊嵌可能となるように予め設定されている。

したがって、互いに隣接する２個１組の磁極片３のそれぞれに絶縁用ボビン７を装着した後、互いに突き合わされる上部連結部７８と下部連結部７９とを重ね合わせて連結突起７８ａを連結孔７９ａ内に嵌合することで、一対の磁極片３が連結される。この場合、各絶縁用ボビン７が直線状に配列された状態では、連結突起７８ａと連結孔７９ａとの間には僅かに隙間があるが、この状態から各絶縁用ボビン７を回動して環状に配列した状態にすると、両者７８ａ，７９ａ間の隙間が次第に減少して両者７８ａ，７９ａは楕円軸直交方向において点接触し、これによってその位置が固定される。

このように、この実施の形態４では、個々分離して設けられた各磁極片３に装着される絶縁用ボビン７に、２個１組の磁極片３を回動可能に連結する連結手段を設けた構成としたので、一対の磁極片３を連結するために各磁極片３自体を加工する必要がない。このため、各磁極片３の加工劣化が少なく、また、絶縁用ボビン７の成形は、磁極片３を加工するよりも容易であるから、固定子１の生産性を高めることができる。
なお、回転電機用固定子の製造方法の手順は、実施の形態１の場合と基本的に同じであるのでここでは詳しい説明は省略する。

上記の各実施の形態１〜４では、１０極１２ティースの３相ＤＣブラシレスモータ用の固定子１を製造する場合を例にとって説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、隣接する２つのティース（第１ティース、第２ティース）に巻装された巻線が同相の巻線であり、また、これらから電気角で３６０度離れた位置に同様の２ティース（隣接する２つのティースに巻装された巻線が同相であるもの。第３ティース、第４ティース）が設けられる固定子に適応できる。例えば、１６極１８ティース、２０極２４ティース、・・・等の固定子を製造する場合にも適用することが可能である。

１回転電機用固定子、３磁極片、３１バックヨーク部、３２ティース部、
３３薄肉部、３７凸部、３８凹部、４巻線、４１，４４渡り線、
７絶縁用ボビン、Ｇ自動巻線機、８回転位置決め機構、９フライヤ、
Ｑ回転面。

Claims

薄板を積層した積層鉄心からなる磁極片の複数個を備え、上記各磁極片はバックヨーク部とこのバックヨーク部から突出したティース部とを有し、同一相に含まれる上記磁極片については、上記ティース部に導体が巻き付けられるとともに、上記磁極片間の途中の上記導体は切断されることなく引き回されている構成の回転電機用固定子の製造方法であって、
上記磁極片の積層方向に回転軸を持つ回転位置決め機構と、上記回転位置決め機構の回転軸と直交する方向に配置された回転軸を中心に旋回しつつ導体を供給する導体供給巻付用のフライヤとを備えた装置を適用し、上記回転位置決め機構に第１、第２の２個１組の磁極片と、第３、第４の２個１組の計４個の磁極片を取り付け、その際、上記第１、第２の磁極片については、上記バックヨーク部の周方向端面同士が互いに隣接し、かつ上記フライヤによる導体巻付の作業を行っていない磁極片に対して干渉しないように上記ティース部同士がＶ字形を呈する様に配置し、また上記第３、第４の磁極片については、上記第１、第２の磁極片に対して上記回転位置決め機構の回転軸を中心とした周方向に離間させた位置において、上記バックヨーク部の周方向端面同士が互いに隣接し、かつ上記フライヤによる導体巻付の作業を行っていない磁極片に対して干渉しないように上記ティース部同士がＶ字形を呈する様に配置した後、上記第１の磁極片のティース部に上記フライヤにより導体を巻き付ける工程と、上記導体を切断することなく上記回転位置決め機構の回転によって上記第２の磁極片をフライヤに対向させる工程と、上記第２の磁極片のティース部に上記フライヤにより導体を巻き付ける工程と、上記導体を切断することなく上記回転位置決め機構の回転によって上記第３の磁極片をフライヤに対向させる工程と、上記第３の磁極片のティース部に上記フライヤにより導体を巻き付ける工程と、上記導体を切断することなく上記回転位置決め機構の回転によって上記第４の磁極片をフライヤに対向させる工程と、上記第４の磁極片のティース部に上記フライヤにより導体を巻き付ける工程と、互いに隣接する上記２個１組の各磁極片を上記Ｖ字形から円弧形状に変形する工程とを備え、上記各工程を経た４個の磁極片を１組として、これを３の倍数組並べて環状に組み立てることを特徴とする回転電機用固定子の製造方法。
上記２個１組の磁極片は、折り曲げ可能な連結手段を介して互いに連結されたものであることを特徴とする請求項１に記載の回転電機用固定子の製造方法。
上記フライヤが上記２個１組の磁極片の内の一方の磁極片のティース部に上記導体を巻き付けるとともに、上記ティース部の延長方向に沿ってスライドされる際、上記フライヤの旋回先端の回転面に対して、導体巻付作業を行っていない他方の磁極片が常に外側に位置するように各磁極片の位置を設定して巻付作業を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機用固定子の製造方法。
上記フライヤが上記２個１組の磁極片の内の一方の磁極片のティース部に上記導体を巻回するとともに、ティース部の延長方向に沿ってスライドされる際、上記フライヤがスライドする位置を、導体巻付作業を行っていない他方の磁極片とは反対側の位置に設定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機用固定子の製造方法。
上記導体の端末部分を収納する巻線端末部収納溝、および上記導体の巻始め部分を上記ティース部への巻付位置よりも外側に位置させる巻始め線逃がし溝が上記ティース部の突出方向と直交する方向の左右位置に設けられた絶縁用ボビンを適用し、上記回転位置決め機構に上記計４個の磁極片を取り付ける前に、予め、上記絶縁用ボビンを上記磁極片の出力軸方向の前後から嵌合しておき、
上記第１の磁極片に導体を巻き付けた後は、その巻終り部分の上記導体を渡り線として上記第１の磁極片に嵌合された上記絶縁用ボビンの上記巻線端末部収納溝を通す一方、上記第２の磁極片に導体を巻き付ける前に、上記第２の磁極片に嵌合された上記絶縁用ボビンの上記巻始め線逃がし溝に沿わせる工程と、
上記第３の磁極片に導体を巻き付けた後は、その巻終り部分の上記導体を渡り線として上記第３の磁極片に嵌合された上記絶縁用ボビンの上記巻線端末部収納溝を通す一方、上記第４の磁極片に導体を巻き付ける前に、上記第４の磁極片に嵌合された上記絶縁用ボビンの上記巻始め線逃がし溝に沿わせる工程と、
を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機用固定子の製造方法。
上記第２の磁極片に導体を巻き付けた後は、その巻終り部分の上記導体を切断することなく、上記第３の磁極片に至るだけの所定長さ分を渡り線として確保する一方、上記第３の磁極片に導体を巻き付ける前に、上記第３の磁極片に嵌合された上記絶縁用ボビンの上記巻始め線逃がし溝に沿わせる工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の回転電機用固定子の製造方法。
上記絶縁用ボビンには、上記導体の端末部分を固定する巻線固定孔が形成されており、上記２個１組の磁極片を上記Ｖ字形から円弧形状に変形する工程には、上記導体の端末部分を上記巻線端末部収納溝に収納するとともに、紐や結束バンド等を上記巻線固定孔に挿入して上記導体の端末部を固定する工程を含むことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の回転電機用固定子の製造方法。
上記連結手段は、上記磁極片の互いに隣接する上記バックヨーク部の周方向端部において上記各薄板の厚さを薄肉に形成することにより折り曲げ可能に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の回転電機用固定子の製造方法。
上記連結手段は、上記磁極片の互いに隣接する上記バックヨーク部の周方向端部において上記各薄板に凸部と凹部とを設け、この凸部と凹部とを積層方向において互いに嵌合することにより折り曲げ可能に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の回転電機用固定子の製造方法。
上記２個１組の磁極片は、折り曲げ可能な連結手段を介して互いに連結されたものであり、上記連結手段は、上記各磁極片に装着される上記絶縁用ボビンの周方向端部同士を互いに嵌合することにより折り曲げ可能に構成されていることを特徴とする請求項５に記載の回転電機用固定子の製造方法。