JP2015173556A - コイルボビン、モーター、及びロボット - Google Patents

Abstract

【課題】巻始め巻線ができるだけフランジ内面に接近することと、巻線数が均一であり巻線の占積率を向上することができるコイルボビン、モーター、及びロボットを提供する。【解決手段】コイルボビンは、電線が巻かれる巻線部６４と、巻線部６４に連続して設けられるフランジ７０と、を備えたコイルボビンであって、フランジ７０は、電線の位置を規制する凹部６２を有し、電線は、巻回開始点６０を巻回の開始点として巻線部６４に巻かれ、凹部６２に位置を規制された電線の中心軸と巻回開始点６０とが重ならない。【選択図】図２

Description

本発明は、コイルボビン、モーター、及びロボットに関するものである。

従来、電動機のボビンに巻線を行う場合、巻始めコイルの処理に伴って発生する巻線同士の摩擦力により絶縁被膜が損傷し、レアーショート不良や、過度の引張応力による断線不良が発生するという問題点対策として、種々の手段が提案されている。例えば、巻始め側フランジの内面に極力密着させながら巻回させるために、フランジ内面に近い外円筒面（巻線部）に、当該フランジ内面に向けて傾斜する面を設けて巻始め巻線が前記フランジ内面に接するような構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−３５５９９５号公報

しかしながら、特許文献１では巻始めコイルをフランジ内面に密着させながら巻回することができるが、部分的に（溝有りの箇所）整列巻の積上げ段数が多くなり、この構造では均一な巻き数の巻線を行うことができないおそれがある。望ましくは、巻線部側コイルが極力内部のコアに近づき、巻線断面長方形内の占積率を向上させることが電動機の特性向上には必要である。
図８は、巻線部側コイルとコアとの距離Ｌと、電動機のトルクＴとの相関を示した図である。距離Ｌが増加するとトルクＴは減少する。以上のことから、巻線部に溝を設けると、ボビンの内部コア側の肉厚（距離Ｌ）を薄くすることができず、特性低下を招くおそれがある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係るコイルボビンは、電線が巻かれる巻線部と、前記巻線部に連続して設けられるフランジと、を備えたコイルボビンであって、前記フランジは、前記電線の位置を規制する凹部を有し、前記電線は、巻回開始点を巻回の開始点として前記巻線部に巻かれ、前記凹部に位置を規制された電線の中心軸と前記巻回開始点とが重ならないことを特徴とする。

本適用例によれば、簡易な構造でコア側にコイルを近づけ、巻線を規則正しく整列に巻回することができる。これにより、巻始め巻線ができるだけフランジ内面に接近することと、巻線数が均一であり巻線の占積率を向上することができる。また、コイルの巻線同士の摩擦による絶縁被膜損傷や、絶縁不良、レアーショート不良の弊害を防止できる。

［適用例２］上記適用例に記載のコイルボビンにおいて、前記フランジに設置され、前記電線をからげるピンを含み、前記ピンは、前記巻回開始点よりも巻回周回方向とは逆の傾斜角方向に配置されていることを特徴とする。

本適用例によれば、ピンに絡めた巻線は巻回開始点よりも巻回周回方向とは逆の傾斜角方向に巻線部に沿って巻回されるので、巻線を巻線部に容易に巻回することができる。

［適用例３］本適用例に係るモーターは、上記に記載のコイルボビンを有することを特徴とする。

本適用例によれば、上記に記載のコイルボビンによる効果により、モーターのトルク、回転数の特性が向上する。

［適用例４］本適用例に係るロボットは、上記に記載のモーターを有することを特徴とする。

本適用例によれば、上記に記載のモーターによる効果を有するロボットを提供できる。

本実施形態に係るモーターを示す断面図。 本実施形態に係るコイルボビンの一部拡大図。 本実施形態に係るコイルボビンによりコイルを形成する状態を示す図。 本実施形態に係るコイルを示す断面図。 本実施形態に係るコイルボビンの一部拡大図。 本実施形態に係るモーターを適用したロボットを示す斜視図。 本実施形態に係るモーターを適用したロボットを示す斜視図。 巻線部側コイルとコアとの距離と、電動機のトルクとの相関を示した図。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大又は縮小して表示している。

（第１実施形態）
（モーター）
図１は、本実施形態に係るモーターを示す断面図である。
本実施形態に係るモーター１は、図１に示すように、ハウジング２と、回転軸３と、ステーター４と、ローター（回転子）５とを有している。なお、モーター１としては、特に限定されず、例えば、サーボモーター、ステッピングモーター等が挙げられる。

ハウジング２の上壁及び底壁には軸受２１，２２が設けられている。そして、この軸受２１，２２には回転軸３が回転可能に軸支されている。又はハウジング２内において、回転軸３にはローター５が固定されている。ローター５は、円柱状をなし、鉄等の軟磁性材料で構成されたコア５１と、コア５１の外周に設けられた永久磁石５２とにより構成されている。また、ローター５の周囲にはステーター４が配置されている。ステーター４は、円筒状をなしており、周方向に所定間隔で配置された複数のコイルボビン５６と、それに巻回された複数のコイル４１を有している。

永久磁石５２は、円環柱状をなしている。また、永久磁石５２は、その周方向に複数の磁極が形成された多極構造を有している。

図２は、本実施形態に係るコイルボビン５６の一部拡大図である。
本実施形態に係るコイルボビン５６は、巻線（電線）６６（図３（Ｂ）参照）が巻かれる巻線部６４と、巻線部６４に連続して設けられるフランジ７０と、を備えている。
フランジ７０は、巻線６６の位置を規制する凹部６２を有している。巻線６６は、巻回開始点６０を巻回の開始点として巻線部６４に巻かれる。凹部６２に位置を規制された巻線６６の中心軸と巻回開始点６０とが重ならない。

フランジ内面５８には、巻回開始点６０よりも遠ざかる凹部６２が設けられている。巻回開始点６０は、フランジ内面５８と巻線部６４との交点である。巻線部６４の円筒内には図示しないコアが装着される。凹部６２に導かれて巻線６６が巻回開始点６０に導入される。

コイルボビン５６は、巻線６６をからげるピン６８を含んでいる。ピン６８は、フランジ７０に設置されている。ピン６８は、巻回開始点６０よりも巻回周回方向とは逆の傾斜角方向に配置されている。これによれば、ピン６８に絡めた巻線６６は巻回開始点６０よりも巻回周回方向とは逆の傾斜角方向に巻線部６４に沿って巻回されるので、巻線６６を巻線部６４に容易に巻回することができる。

凹部６２は、巻線部６４からピン６８まで巻線部６４の幅で形成されている。凹部６２には、巻線６６を巻回開始点６０に導くための段差６９が巻線部６４側に設けられている。

図３は、本実施形態に係るコイルボビン５６によりコイル４１を形成する状態を示す図である。（Ａ）はコイルボビン５６の全体図、（Ｂ）は巻線６６の巻回を開始、（Ｃ）はコイル４１の完成を示す。

本実施形態に係るコイルボビン５６は、図３（Ａ）に示すように、巻始め巻線６６ａ（図３（Ｂ）参照）の逃げ溝である凹部６２が形成されている。また、巻始め及び巻終り巻線６６ａ，６６ｂを絡める２本のピン６８がインサート成形されている。

次に、図３（Ｂ）に示すように、巻線機（図示せず）で巻線する巻始め巻線６６ａ（順相（ピン６８ａを使用）及び逆相（ピン６８ｂを使用）の両者同時記載）をピン６８に絡め巻胴に入る。本実施形態のコイルボビン５６は、順相及び逆相の両者に対応できる凹部６２を備えている。

次に、図３（Ｃ）に示すように、巻終り巻線６６ｂをピン６８に絡めコイル４１ができあがる。このコイルボビン５６はＰＰＳ樹脂を射出成形等で形状が製作される。なお、コイルボビン５６の材料は、ＰＰＳ樹脂以外に、ノリル、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＢＴＰ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＥＴＰ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）であってもよい。

図４は、本実施形態に係るコイル４１を示す断面図である。本実施形態のコイル４１は、巻線６６が巻線エリア６７に示す本来の巻線エリアに密着整列巻で収められている。これにより、巻線部６４の内部コア側の肉厚（距離Ｌ）を小さくすることができる。

本実施形態によれば、簡易な構造でコア側にコイル４１を近づけ、巻線６６を規則正しく整列に巻回することができる。これにより、巻始め巻線６６ａができるだけフランジ内面５８に接近することと、巻線数が均一であり巻線６６の占積率を向上することができる。また、コイル４１の巻線同士の摩擦による絶縁被膜損傷や、絶縁不良、レアーショート不良の弊害を防止できる。

（第２実施形態）
図５は、本実施形態に係るコイルボビンの一部拡大図である。以下、コイルボビンの構造を、図５を参照しながら説明する。

本実施形態のコイルボビン５７は、２箇所の凹部を形成する点が、第１実施形態と異なっている。以下、第１実施形態と同じ構成部材には同一符号を付し、ここではそれらの説明を省略又は簡略化する。

図５に示すように、本実施形態のコイルボビン５７には、巻始め巻線６６ａの逃げ溝である凹部６３ａ，６３ｂが形成されている。フランジ内面５８には、巻回開始点６０よりも遠ざかる凹部６３ａ，６３ｂが設けられている。凹部６３ａは、ピン６８の根元付近からピン６８の直近の巻回開始点６０まで設けられている。凹部６３ｂは、ピン６８の根元付近からピン６８と巻線部６４との間付近まで設けられている。凹部６３ｂは、ピン６８の根元付近から巻線部６４付近まで設けられていてもよい。

（ロボット）
図６は、本実施形態に係るモーター１を適用したロボット７を示す斜視図である。
次に、上述したモーター１を適用したロボットについて説明する。なお、ロボットの一例として、以下に、水平多関節ロボット、垂直多関節ロボットを示すが、ロボットとしてはこれらに限定されず、双腕ロボット、その他の他軸ロボットであってもよい。
本実施形態に係るロボット７は、図６に示すように、水平多関節ロボットである。このようなロボット７は、基台７１と、第１アーム７２と、第２アーム７３と、作業ヘッド７４と、エンドエフェクター７５とを有している。

基台７１は、例えば、図示しない床面にボルト等によって固定されている。基台７１の上端部には第１アーム７２が連結している。第１アーム７２は、基台７１に対して鉛直方向に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。基台７１内には、第１アーム７２を回動させるモーター１（１Ａ）が設置されている。
第１アーム７２の先端部には第２アーム７３が連結している。第２アーム７３は、第１アーム７２に対して鉛直方向に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。第２アーム７３内には、第２アーム７３を回動させるモーター１（１Ｂ）が設置されている。

第２アーム７３の先端部には作業ヘッド７４が配置されている。作業ヘッド７４は、第２アーム７３の先端部に同軸的に配置されたスプラインナット７４１及びボールネジナット７４２と、スプラインナット７４１及びボールネジナット７４２に挿通されたスプラインシャフト７４３とを有している。スプラインシャフト７４３は、第２アーム７３に対して、その軸まわりに回転可能であり、かつ、上下方向に移動（昇降）可能となっている。

第２アーム７３内には、モーター１（１Ｃ）と、モーター１（１Ｄ）とが配置されている。モーター１Ｃの駆動力は、図示しない駆動力伝達機構によってスプラインナット７４１に伝達され、スプラインナット７４１が正逆回転するとスプラインシャフト７４３が鉛直方向に沿う回転軸まわりに正逆回転する。一方、モーター１Ｄの駆動力は、図示しない駆動力伝達機構によってボールネジナット７４２に伝達され、ボールネジナット７４２が正逆回転するとスプラインシャフト７４３が上下に移動する。

スプラインシャフト７４３の先端部（下端部）には、エンドエフェクター７５が連結されている。エンドエフェクター７５としては、特に限定されず、例えば、被搬送物を把持するもの、被加工物を加工するものなどが挙げられる。これによれば、上記に記載のモーター１による効果を有するロボット７を提供できる。

図７は、本実施形態に係るモーター１を適用したロボット８を示す斜視図である。
本実施形態に係るロボット８は、図７に示すように、垂直多関節（６軸）ロボットである。このようなロボット８は、基台８１と、４本のアーム８２，８３，８４，８５と、リスト８６とを備え、これらが順に連結されている。

基台８１は、例えば、図示しない床面にボルト等によって固定されている。このような基台８１の上端部にはアーム８２が水平方向に対して傾斜した姿勢で連結しており、アーム８２は、基台８１に対して鉛直方向に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。また、基台８１内には、アーム８２を回動させるモーター１（１Ｅ）が設置されている。
アーム８２の先端部には、アーム８３が連結しており、アーム８３は、アーム８２に対して水平方向に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。また、アーム８３内には、アーム８３をアーム８２に対して回動させるモーター１（１Ｆ）が設置されている。

アーム８３の先端部には、アーム８４が連結しており、アーム８４は、アーム８３に対して水平方向に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。また、アーム８４内には、アーム８４をアーム８３に対して回動させるモーター１（１Ｇ）が設置されている。
アーム８４の先端部には、アーム８５が連結しており、アーム８５は、アーム８４に対してアーム８４の中心軸に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。また、アーム８５内には、アーム８５をアーム８４に対して回動させるモーター１（１Ｈ）が設置されている。

アーム８５の先端部には、リスト８６が連結している。リスト８６は、アーム８５に連結されたリング状の支持リング８６１と、支持リング８６１の先端部に支持された円筒状のリスト本体８６２とを有している。リスト本体８６２の先端面は、平坦な面となっており、例えば、腕時計等のような精密機器を把持するマニピュレーターが装着される装着面となる。

支持リング８６１は、アーム８５に対して水平方向に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。また、リスト本体８６２は、支持リング８６１に対してリスト本体８６２の中心軸に沿う回動軸まわりに回動可能となっている。また、アーム８５内には、支持リング８６１をアーム８５に対して回動させるモーター１（１Ｉ）と、リスト本体８６２を支持リング８６１に対して回動させるモーター１（１Ｊ）とが配置されている。モーター１Ｉ，１Ｊの駆動力は、それぞれ、図示しない駆動力伝達機構によって支持リング８６１、リスト本体８６２に伝達される。これによれば、上記に記載のモーター１による効果を有するロボット８を提供できる。

以上、モーター及びロボットについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に他の任意の構成物が付加されていてもよい。

１…モーター ７，８…ロボット ２…ハウジング ３…回転軸 ４…ステーター ５…ローター（回転子） ２１，２２…軸受 ４１…コイル ５１…コア ５２…永久磁石 ５６，５７…コイルボビン ５８…フランジ内面 ６０…巻回開始点 ６２，６３ａ，６３ｂ…凹部 ６４…巻線部 ６６…巻線（電線） ６６ａ…巻始め巻線 ６６ｂ…巻終り巻線 ６７…巻線エリア ６８…ピン ６９…段差 ７０…フランジ ７１…基台 ７２…第１アーム ７３…第２アーム ７４…作業ヘッド ７５…エンドエフェクター ８１…基台 ８２，８３，８４，８５…アーム ８６…リスト ７４１…スプラインナット ７４２…ボールネジナット ７４３…スプラインシャフト ８６１…支持リング ８６２…リスト本体。

Claims (4)

1. 電線が巻かれる巻線部と、前記巻線部に連続して設けられるフランジと、を備えたコイルボビンであって、
   前記フランジは、前記電線の位置を規制する凹部を有し、
   前記電線は、巻回開始点を巻回の開始点として前記巻線部に巻かれ、
   前記凹部に位置を規制された電線の中心軸と前記巻回開始点とが重ならないことを特徴とするコイルボビン。
2. 請求項１に記載のコイルボビンにおいて、
   前記フランジに設置され、前記電線をからげるピンを含み、
   前記ピンは、前記巻回開始点よりも巻回周回方向とは逆の傾斜角方向に配置されていることを特徴とするコイルボビン。
3. 請求項１又は２に記載のコイルボビンを有することを特徴とするモーター。
4. 請求項３に記載のモーターを有することを特徴とするロボット。