JP3572209B2

JP3572209B2 - Coil winding method

Info

Publication number: JP3572209B2
Application number: JP34022898A
Authority: JP
Inventors: 元広宮地
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2018-11-30
Also published as: JP2000166193A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はティースにマグネットワイヤを巻回してコイルを形成するコイルの巻回方法に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
図９はステータコアのティース１にコイル２を巻回する従来方法を示すものである。このコイル２は、矢印で示すように、マグネットワイヤの巻回方向を層毎に反転させることに基づいて俵形状に積上げられており、コイル２の巻回始端部および巻回終端部は同一のヨーク３側に位置している。この巻回方法の場合、コイル２が奇数層に積上げられていると、コイル２の巻回終端部がヨーク３の反対側に位置する。このため、巻回終端部の処理が困難になるので、コイル２を奇数層に巻回できない。
【０００３】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コイルを奇数層に巻回する場合にコイルの両端末部を同一側に配置できるコイルの巻回方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のコイルの巻回方法は、ティースにマグネットワイヤを層毎に巻回方向を反転させながら巻付けることに基づいてコイルを巻回する方法において、マグネットワイヤをティースに沿う一方向へ巻進めるときに線径の略２倍のピッチで移動させる第１の工程と、前記マグネットワイヤを前記ティースに沿う反対方向へ巻進めるときに前記ティースに沿う方向に隣接するマグネットワイヤ相互間の隙間に挿入する第２の工程とを備えたところに特徴を有している。
上記手段によれば、マグネットワイヤを奇数層に積上げるときに所定層を第１の工程および第２の工程によって巻回すると、コイルの巻回始端部および巻回終端部が同一側に配置されるので、巻回始端部および巻回終端部の処理が容易になる。
【０００５】
請求項２記載のコイルの巻回方法は、最上の奇数層を巻回するときに第１の工程および第２の工程を施すところに特徴を有している。
上記手段によれば、マグネットワイヤの巻回方向が反転する部分の上にマグネットワイヤが積上げられることがなくなる。このため、マグネットワイヤの挙動が巻回時に安定するので、マグネットワイヤの巻回作業性が向上する。
【０００６】
請求項３記載のコイルの巻回方法は、ティースの内周部にマグネットワイヤを第１の工程および第２の工程によって巻回し、前記ティースの外周部に内周部より多層な多層巻部を形成するところに特徴を有している。
上記手段によれば、スロットの空間形状が多層巻部によって有効的に利用される。このため、スロット内にデッドスペースが少なくなるので、コイルのスロット占積率が高まる。
【０００８】
請求項４記載のコイルの巻回方法は、マグネットワイヤをティースのうちスロットの形成に寄与しない一端面でターン間がクロスするように巻回するところに特徴を有している。
上記手段によれば、コイルがスロット内で膨らむことが防止されるので、コイルのスロット占積率が高まる。
【０００９】
請求項５記載のコイルの巻回方法は、ティースのうちマグネットワイヤのターン間がクロスする一端面に凹部を設けるところに特徴を有している。
上記手段によれば、マグネットワイヤの膨らみが巻回時に凹部によって吸収されるので、マグネットワイヤの膨らみ量が少なくなる。
【００１０】
請求項６記載のコイルの巻回方法は、マグネットワイヤを複数のティースに連続的に巻回するところに特徴を有している。
上記手段によれば、マグネットワイヤのうちティース相互間を繋ぐ複数の渡り部分が同一側に配置されるので、渡り部分の処理が容易になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施例を図１ないし図４に基づいて説明する。尚、本実施例は洗濯機のパルセータおよび洗濯槽を回転駆動するアウタロータ形３相ＤＣブラシレスモータに本発明を適用したものである。まず、図３において、ステータコア１１は複数枚の鋼板を軸方向に積層することに基づいて形成されたものであり、円筒状をなすヨーク１２と略Ｔ字状をなす３６本のティース１３とを有している。また、ステータコア１１には３６個のスロット１４が形成されている。これら各スロット１４は周方向に隣接するティース１３間の空間部を称するするものであり、外周部が開口する扇形状をなしている。
【００１２】
ステータコア１１の表面には、図４に示すように、合成樹脂製の絶縁層１５が形成されており、ステータコア１１の表面は各ティース１３の外周部を除いて絶縁層１５により覆われている。この絶縁層１５はステータコア１１を成形型内に収納した状態で溶融樹脂を注入することに基づいて成形されたものであり、絶縁層１５の内周部には複数の取付片１６が周方向に等ピッチで一体形成され、各取付片１６には軸方向下側からボルト１７が挿入されている。
【００１３】
ベース１８は上面が開口する容器状をなすものであり、各ボルト１７の上端部はベース１８の底板部を貫通してベース１８内に突出している。これら各ボルト７の上端部にはナット１９が螺合されており、スタータコア１１は各ボルト１７の頭部とナット１９との間で取付片１６を挟持することに基づいてベース１８に固定されている。
【００１４】
ステータコア１１には絶縁層１５の上から１２個のＵ相コイル２０，１２個のＶ相コイル２１，１２個のＷ相コイル２２が装着されている。これら１２個のＵ相コイル２０〜１２個のＷ相コイル２２は各々１本のマグネットワイヤ２３（図１参照）を１２本のティース１３に連続的に巻回してなるものであり、絶縁層１５にはティース１３の内周部に位置して複数のピン端子（図示せず）が固定され、各ピン端子にはマグネットワイヤ２３の端末部が巻付けられている。
【００１５】
尚、Ｕ相コイル２０〜Ｗ相コイル２２は、図３の（）内にアルファベットで示すように、時計回り方向にＵ相コイル２０，Ｖ相コイル２１，Ｗ相コイル２２の順序で規則正しく配列されている。また、図４の符号２４はステータコア１１に１２個のＵ相コイル２０〜１２個のＷ相コイル２２を装着してなるステータを示すものである。
【００１６】
各Ｕ相コイル２０〜各Ｗ相コイル２２はマグネットワイヤ２３をティース１３に巻付ける動作とマグネットネットワイヤ２３を径方向に所定ピッチで移動させる動作とを繰返すことに基づいて疑似的な整列密着状態に巻回されたものであり、各Ｕ相コイル２０〜各Ｗ相コイル２２は巻回始端部および巻回終端部が内周側（ヨーク１２側）に設定され、ティース１３の軸方上端面（スロット１４の形成に寄与しない上端面）で径方向に列が変わっている。
【００１７】
図１のマグネットワイヤ２３中の数字はＵ相コイル２０〜Ｗ相コイル２２の巻回順序を示すものであり、以下、Ｕ相コイル２０〜Ｗ相コイル２２の巻回順序を図１に基づいて説明する。
【００１８】
（１）マグネットワイヤ２３をティース１３の最内周部に巻付ける（１ターン目）。この後、矢印Ａ方向へピッチｄ（＝マグネットワイヤ２３の直径寸法）で移動させ、ティース１３に巻付ける（２ターン目〜９ターン目）。
【００１９】
（２）マグネットワイヤ２３を矢印Ｂ方向へピッチｄ／２だけ移動させ、９ターン目および８ターン目間に巻付ける（１０ターン目）。この後、矢印Ｂ方向へピッチｄで移動させ、ティース１３に巻付ける（１１ターン目〜１７ターン目）。（３）マグネットワイヤ２３を矢印Ａ方向へピッチｄ／２だけ移動させ、１７ターン目および１６ターン目間に巻付ける（１８ターン目）。この後、矢印Ａ方向へピッチ２ｄで移動させ、ティース１３に巻付ける（１９ターン目〜２０ターン目）。
【００２０】
（４）マグネットワイヤ２３を矢印Ａ方向へピッチｄで移動させ、ティース１３に巻付ける（２１ターン目〜２２ターン目）。この後、矢印Ｂ方向へピッチｄ／２だけ移動させ、２２ターン目および２１ターン目間に巻付ける（２３ターン目）。
【００２１】
（５）マグネットワイヤ２３を矢印Ｂ方向へピッチｄだけ移動させ、２１ターン目および２０ターン目間に巻付ける（２４ターン目）。この後、矢印Ｂ方向へピッチ３ｄ／２だけ移動させ、２０ターン目および１９ターン目間の隙間に巻付ける（２５ターン目）。次に、矢印Ｂ方向へピッチ２ｄだけ移動させ、１９ターン目および１８ターン目間の隙間に巻付ける（２６ターン目）。
【００２２】
各Ｕ相コイル２０〜各Ｗ相コイル２２には、図２の（ｂ）に示すように、内周部に位置して幅狭部２５が形成されている。これら各幅狭部２５は図１のうち層数が３層で周方向の幅寸法が小さな部分を称するものであり、各Ｕ相コイル２０〜各Ｗ相コイル２２には、図２の（ｂ）に示すように、幅狭部２５の外周部に位置して幅広部２６が形成されている。これら各幅広部２６は図１のうち層数が４層で周方向の幅寸法が大きな部分を称するものであり、多層巻部に相当する。
【００２３】
絶縁層１５には、図４に示すように、ヨーク１２の軸方向両端面に位置して複数の内周リブ２７および外周リブ２８が一体形成されている。これら各内周リブ２７および各外周リブ２８は円弧板状をなすものであり、周方向に対向する内周リブ２７および外周リブ２８と絶縁層１５との間には凹部２９が形成され、各マグネットワイヤ２３のうちティース１３相互間の渡り部分は凹部２９内に収納されている。
【００２４】
ベース１８は別のベース３０に固定されている。これらベース１９および別のベース３０には軸受３１の外輪が各々固定されており、両軸受３１の内輪には回転軸３２が圧入されている。この回転軸３２の下端部には合成樹脂製のフレーム３３がねじ止めされており、フレーム３３の周板部には円筒状のロータヨーク３４が固定されている。
【００２５】
ロータヨーク３４の内周面には２４個のロータマグネット３５が固定されている。これらロータマグネット３５は機械角１５°の等ピッチで配置されたものであり、ティース１３の外周面に所定間隔を存して対向している。尚、符号３６は回転軸３２，フレーム３３，ロータヨーク３４，２４個のロータマグネット３５から構成されたロータを示すものである。
【００２６】
上記第１実施例によれば、３層目のマグネットワイヤ２３を矢印Ａ方向へ巻進めるときには２ｄのピッチで移動させ（第１の工程）、矢印Ｂ方向へ巻進めるときには径方向に隣接するマグネットワイヤ２３相互間の隙間に挿入したので（第２の工程）、Ｕ相コイル２０〜Ｗ相コイル２２を実質的な奇数層に巻回する場合に巻回始端部および巻回終端部が同一の内周側に配置される。このため、Ｕ相コイル２０〜Ｗ相コイル２２の巻回始端部および巻回終端部をピン端子に簡単に接続できるので、巻回始端部および巻回終端部の処理が容易になる。
【００２７】
また、最上の奇数層（３層目）を巻回するときに第１の工程および第２の工程を施したので、マグネットワイヤ２３の巻回方向が反転する部分の上にマグネットワイヤ２３が積上げられることがなくなる。このため、マグネットワイヤ２３の挙動が巻回時に安定するので、マグネットワイヤ２３の巻回作業を行い易くなる。
【００２８】
また、ティース１３の外周部に幅広部２６を形成したので、スロット１４の空間形状が有効的に利用され、スロット１４内にデッドスペースが少なくなる。このため、Ｕ相コイル２０〜Ｗ相コイル２２のスロット占積率が高まり、総巻回数が増えるので、モータが高出力化される。
【００２９】
また、マグネットワイヤ２３をティース１３の軸方向上端面で径方向に列変わりさせたので、図２の（ａ）に示すように、マグネットワイヤ２３のターン間がＵ相コイル２０〜Ｗ相コイル２２の軸方向上端部でクロスする。このため、Ｕ相コイル２０〜Ｗ相コイル２２の膨みが軸方向に集中し、Ｕ相コイル２０〜Ｗ相コイル２２がスロット１４内で膨らむことが防止される。従って、Ｕ相コイル２０〜Ｗ相コイル２２のスロット占積率が一層高まるので、モータが一層高出力化される。
【００３０】
また、マグネットワイヤ２３を複数のティース１３に連続的に巻回することに基づいてＵ相コイル２０〜Ｗ相コイル２２を形成したので、マグネットワイヤ２３のうちティース１３相互間を繋ぐ複数の渡り部分が同一の内周側に配置される。このため、複数の渡り部分を絶縁層１５の凹部２９内に収納できるので、渡り部分の処理が容易になる。
【００３１】
尚、上記第１実施例においては、本発明をアウタロータ形ＤＣブラシレスモータのステータに適用したが、これに限定されるものではなく、例えばインナロータ形ＤＣブラシレスモータのステータに適用しても良い。この場合、Ｕ相コイル２０〜Ｗ相コイル２２の巻回始端部および巻回終端部を同一の外周側に配置すると良い。これと共に、幅狭部２５をティースの内周部に形成し、幅広部２６をティースの外周部に形成すると良い。
【００３２】
また、上記第１実施例においては、Ｕ相コイル２０〜Ｗ相コイル２２の外周部を４層に巻回することに基づいて幅広部２６を形成したが、これに限定されるものではなく、例えばＵ相コイル２０〜Ｗ相コイル２２を全体的に３層に巻回することに基づいて幅広部２６を廃止しても良い。この場合、本発明の第２実施例を示す図５のように、１層目のマグネットワイヤ２３を矢印Ａ方向へ巻進めるときにピッチ２ｄで移動させ（１ターン目〜５ターン目）、矢印Ｂ方向へ巻進めるときに径方向に隣接するマグネットワイヤ２３相互間の隙間に挿入しても良い（６ターン目〜９ターン目）。
【００３３】
また、上記第２実施例においては、１層目のマグネットワイヤ２３を矢印Ａ方向へ巻進めるときにピッチ２ｄで移動させ、矢印Ｂ方向へ巻進めるときに径方向に隣接するマグネットワイヤ２３相互間の隙間に挿入したが、これに限定されるものではなく、例えば２層目のマグネットワイヤ２３を矢印Ｂ方向へ巻進めるときに２ｄのピッチで移動させ、矢印Ａ方向へ巻進めるときにマグネットワイヤ２３相互間の隙間に挿入しても良い。あるいは、３層目のマグネットワイヤ２３を矢印Ａ方向へ巻進めるときに２ｄのピッチで移動させ、矢印Ｂ方向へ巻進めるときにマグネットワイヤ２３相互間の隙間に挿入しても良い。
【００３４】
また、上記第１および第２実施例においては、絶縁層１５の軸方向上端面を平面状に形成したが、これに限定されるものではなく、例えば本発明の第３実施例を示す図６のように、絶縁層１５の軸方向上端面に各ティース１３に対応して凹部３７を形成しても良い。この場合、Ｕ相コイル２０〜Ｗ相コイル２２の軸方向上端部の膨らみが巻回時に凹部３７によって吸収されるので、Ｕ相コイル２０〜Ｗ相コイル２２の軸方向の膨らみ量が低減される。
【００３５】
次に本発明の第４実施例を図７および図８に基づいて説明する。絶縁層１５には、図８に示すように、各ティース１３の周方向一端部に位置して第１の突部３８が一体形成されている。これら各第１の突部３８は絶縁層１５の軸方向上端面から軸方向下端面に繋がる「コ」字状をなすものであり、各第１の突部３８の高さ寸法Ｈは「３^０．５×ｄ／２」に設定され、各第１の突部３８からティース１３に至る径方向の隙間法Ｌ１は「３ｄ」に設定されている。
【００３６】
絶縁層１５には各ティース１３の周方向他端部に位置して第２の突部３９が一体形成されている。これら各第２の突部３９は絶縁層１５の軸方向上端面から軸方向下端面に繋がる「コ」字状をなすものであり、各第２の突部３９の高さ寸法Ｈは「３^０．５×ｄ／２」に設定され、各第２の突部３９からティース１３に至る径方向の隙間法Ｌ２は「２ｄ」に設定されている。
【００３７】
各ティース１３の軸方向下端面には第１の突部３８および第２の突部３９間に位置して上述の凹部３７が形成され、各ティース１３の軸方向上端面には第１の突部３８および第２の突部３９間に位置して凹条部４０が形成されている。これら各凹条部４０は径方向に直線的に延びるものであり、各凹条部４０の周方向の幅寸法はマグネットワイヤ２３の直径寸法ｄに略等しく設定されている。
【００３８】
ステータコア１１には、図７に示すように、絶縁層１５の上から１２個のＵ相コイル２０，１２個のＶ相コイル２１，１２個のＷ相コイル２２が装着されている。これら１２個のＵ相コイル２０〜１２個のＷ相コイル２２は各々１本のマグネットワイヤ２３を１２本のティース１３に連続的に巻回してなるものであり、各ピン端子にはマグネットワイヤ２３の端末部が巻付けられている。
【００３９】
各Ｕ相コイル２０〜各Ｗ相コイル２２はマグネットワイヤ２３をティース１３に巻付ける動作とマグネットネットワイヤ２３を径方向へ所定ピッチで移動させる動作とを繰返すことに基づいて整列密着状態に巻回されたものであり、各Ｕ相コイル２０〜各Ｗ相コイル２２は巻回始端部および巻回終端部が内周側（ヨーク１２側）に設定され、ティース１３の軸方下端面で径方向の列が変わっている。以下、各Ｕ相コイル２０〜各Ｗ相コイル２２の巻回手順を説明する。
【００４０】
（１）マグネットワイヤ２３を凹条部４０内に挿入した後、矢印Ａ方向へピッチｄで移動させ、絶縁層１５の逃げ部４１内に巻付ける（１ターン目〜３ターン目）。この逃げ部４１は第１の突部３８とティース１３との隙間，第２の突部３９とティース１３との隙間を総称するものであり、ワイヤ収納部に相当する。
【００４１】
（２）マグネットワイヤ２３を矢印Ｂ方向へピッチｄ／２だけ移動させ、３ターン目および２ターン目間に巻付ける（４ターン目）。この後、矢印Ｂ方向へピッチｄで移動させ、ティース１３に巻付ける（５ターン目〜１１ターン目）。
【００４２】
（３）マグネットワイヤ２３を矢印Ａ方向へピッチｄ／２だけ移動させ、１１ターン目および１０ターン目間に巻付ける（１２ターン目）。この後、矢印Ａ方向へピッチｄで移動させ、ティース１３に巻付ける（１３ターン目〜１８ターン目）。
【００４３】
（４）マグネットワイヤ２３を矢印Ｂ方向へピッチｄ／２だけ移動させ、１８ターン目および１７ターン目間に巻付ける（１９ターン目）。この後、矢印Ｂ方向へピッチｄで移動させ、ティース１３に巻付ける（２０ターン目〜２４ターン目）。
【００４４】
上記第４実施例によれば、マグネットワイヤ２３を内周側から外周側の逃げ部４１内に巻付けた後、ティース１３に巻回方向を層毎に反転させながら巻付けたので、Ｕ相コイル２０〜Ｗ相コイル２２を実質的な奇数層に巻回する場合に巻回始端部および巻回終端部が同一の内周側に配置される。このため、Ｕ相コイル２０〜Ｗ相コイル２２の巻回始端部および巻回終端部を内周部のピン端子に簡単に接続できるので、巻回始端部および巻回終端部の処理が容易になる。しかも、逃げ部４１内にマグネットワイヤ２３を巻付けることに基づいてＵ相コイル２０〜Ｗ相コイル２２の総巻回数を調節できる。
【００４５】
また、絶縁層１５に凹条部４０を形成し、マグネットワイヤ２３の巻回始端部を凹条部４０内に挿入した。このため、Ｕ相コイル２０〜Ｗ相コイル２２の巻回時にマグネットワイヤ２３の巻回始端部の挙動が安定するので、Ｕ相コイル２０〜Ｗ相コイル２２の巻回作業を行い易くなる。
【００４６】
尚、上記第２〜第４実施例においては、本発明をアウタロータ形ＤＣブラシレスモータのステータに適用したが、これに限定されるものではなく、例えばインナロータ形ＤＣブラシレスモータのステータに適用しても良い。この場合、Ｕ相コイル２０〜Ｗ相コイル２２の巻回始端部および巻回終端部を同一の外周側に配置すると良い。
【００４７】
また、上記第１〜第４実施例においては、ステータコア１１を成形型内に収納した状態で溶融樹脂を注入することに基づいて絶縁層１５を形成したが、これに限定されるものではなく、例えばステータコア１１に軸方向両側から合成樹脂製の絶縁カバーを被せることに基づいて絶縁層を形成しても良い。
【００４８】
また、上記第１〜第４実施例においては、環状をなすステータコア１１のティース１３にＵ相コイル２０〜Ｗ相コイル２２を巻回したが、これに限定されるものではなく、例えば下記（１）あるいは（２）のようにしても良い。この場合、マグネットワイヤ２３のターン間をティース１３のうちスロット１４の形成に寄与しない一端面（分割コアあるいは帯状コアを環状化したときに軸方向上端面あるいは軸方向下端面に相当する部分）でクロスさせると良い。
【００４９】
（１）ステータコア１１をヨーク１２の所定位置で分割した形態の分割コアを用いる。そして、分割コアのティース１３にＵ相コイル２０〜Ｗ相コイル２２を巻回した後、分割コアを環状に磁気的および機械的に連結する。
（２）複数の分割コアが繋ぎ桟によって連結された形態の帯状コアを用いる。そして、帯状コアのティース１３にＵ相コイル２０〜Ｗ相コイル２２を巻回した後、帯状コアを複数の繋ぎ桟から環状に丸める。
【００５０】
また、上記第１〜第４実施例においては、複数枚の鋼板を軸方向に積層することに基づいてステータコア１１を形成したが、これに限定されるものではなく、例えば塊状の鋼材を切削加工することに基づいてステータコアや分割コアや帯状コアを形成しても良い。
【００５１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のコイルの巻回方法は次の効果を奏する。
請求項１記載の手段によれば、マグネットワイヤをティースに沿う一方向へ巻進めるときには線径の略２倍のピッチで移動させ（第１の工程）、ティースに沿う反対方向へ巻進めるときには隣接するマグネットワイヤ相互間の隙間に挿入した（第２の工程）。このため、コイルを奇数層に巻回する場合にコイルの巻回始端部および巻回終端部を同一側に配置できるので、巻回始端部および巻回終端部の処理が容易になる。
【００５２】
請求項２記載の手段によれば、最上の奇数層を巻回するときに第１の工程および第２の工程を施したので、マグネットワイヤの巻回方向が反転する部分の上にマグネットワイヤが積上げられることがなくなる。このため、マグネットワイヤの挙動が巻回時に安定するので、マグネットワイヤの巻回作業性が向上する。請求項３記載の手段によれば、ティースの外周部に多層巻部を形成した。このため、スロットの空間形状が多層巻部によって有効的に利用されるので、コイルのスロット占積率が高まる。
【００５３】
請求項４記載の手段によれば、マグネットワイヤをティースのうちスロットの形成に寄与しない一端面でターン間がクロスするように巻回した。このため、コイルがスロット内で膨らむことが防止されるので、コイルのスロット占積率が高まる。
【００５４】
請求項５記載の手段によれば、ティースのうちマグネットワイヤのターン間がクロスする一端面に凹部を設けた。このため、コイルの膨らみが凹部によって吸収されるので、コイルの膨らみ量が低減される。
請求項６記載の手段によれば、マグネットワイヤを複数のティースに連続的に巻回した。このため、マグネットワイヤの複数の渡り部分を同一側に配置できるので、渡り部分の処理が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す図（コイルの巻回順序を示す図２のＸ１ −Ｘ１線に沿う断面図）
【図２】（ａ）マグネットワイヤがティースの軸方向上端面でクロスする様子を示す斜視図、（ｂ）は矢印Ｘ２視図
【図３】ステータコアを軸方向から示す図
【図４】モータの全体構成を示す断面図
【図５】本発明の第２実施例を示す図１相当図
【図６】本発明の第３実施例を示す図（ティースを拡大して示す斜視図）
【図７】本発明の第４実施例を示す図１相当図
【図８】図６相当図
【図９】従来例を示す図１相当図
【符号の説明】
１３はティース、１４はスロット、１５は絶縁層、２０はＵ相コイル（コイル）、２１はＶ相コイル（コイル）、２２はＷ相コイル（コイル）、２３はマグネットワイヤ、２６は幅広部（多層巻部）、３７は凹部、４１は逃げ部（ワイヤ収納部）を示す。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a coil winding method for forming a coil by winding a magnet wire around a tooth.
[0002]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 9 shows a conventional method of winding the coil 2 around the teeth 1 of the stator core. As shown by the arrows, the coils 2 are stacked in a bale shape based on reversing the winding direction of the magnet wire for each layer, and the winding start end and the winding end of the coil 2 are the same. It is located on the yoke 3 side. In the case of this winding method, when the coil 2 is stacked on the odd-numbered layer, the winding end portion of the coil 2 is located on the opposite side of the yoke 3. For this reason, it becomes difficult to process the winding end portion, so that the coil 2 cannot be wound in an odd-numbered layer.
[0003]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a coil winding method that can arrange both ends of the coil on the same side when the coil is wound in an odd layer. .
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The coil winding method according to claim 1, wherein the coil is wound based on winding the magnet wire around the teeth while reversing the winding direction for each layer, wherein the magnet wire is wound in one direction along the teeth. A first step of moving at a pitch of approximately twice the wire diameter when winding, and a gap between adjacent magnet wires in the direction along the teeth when winding the magnet wires in the opposite direction along the teeth. And a second step of inserting the second step.
According to the above means, when the predetermined layer is wound by the first step and the second step when stacking the magnet wires on the odd number layers, the winding start end and the winding end are arranged on the same side. This facilitates the processing of the winding start end and the winding end.
[0005]
The coil winding method according to the second aspect is characterized in that the first step and the second step are performed when the uppermost odd-numbered layer is wound.
According to the above-described means, the magnet wire is not stacked on the portion where the winding direction of the magnet wire is reversed. For this reason, since the behavior of the magnet wire is stabilized at the time of winding, the workability of winding the magnet wire is improved.
[0006]
In the method of winding a coil according to claim 3, a magnet wire is wound around an inner peripheral portion of the tooth by a first step and a second step, and a multi-layered winding portion that is more multilayered than the inner peripheral portion is formed on the outer peripheral portion of the tooth. It has features in forming.
According to the above means, the spatial shape of the slot is effectively used by the multilayer winding portion. Therefore, the dead space in the slot is reduced, and the slot space factor of the coil is increased.
[0008]
The coil winding method according to claim 4 is characterized in that the magnet wire is wound so that the turns cross each other at one end face of the teeth that does not contribute to the formation of the slot.
According to the above means, since the coil is prevented from expanding in the slot, the slot space factor of the coil is increased.
[0009]
The coil winding method according to claim 5 is characterized in that a concave portion is provided on one end surface of the teeth where the turns of the magnet wire cross.
According to the above means, since the bulge of the magnet wire is absorbed by the concave portion during winding, the bulge amount of the magnet wire is reduced.
[0010]
The method of winding a coil according to claim 6 is characterized in that a magnet wire is continuously wound around a plurality of teeth.
According to the above-mentioned means, since the plurality of transition portions connecting the teeth of the magnet wire are arranged on the same side, the processing of the transition portions is facilitated.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the present invention is applied to an outer rotor type three-phase DC brushless motor that rotates a pulsator and a washing tub of a washing machine. First, in FIG. 3, the stator core 11 is formed by stacking a plurality of steel plates in the axial direction, and includes a cylindrical yoke 12 and 36 substantially T-shaped teeth 13. Have. Further, 36 slots 14 are formed in the stator core 11. Each of the slots 14 refers to a space between the adjacent teeth 13 in the circumferential direction, and has a fan shape with an outer peripheral portion opened.
[0012]
As shown in FIG. 4, an insulating layer 15 made of synthetic resin is formed on the surface of the stator core 11, and the surface of the stator core 11 is covered with the insulating layer 15 except for the outer peripheral portions of the teeth 13. The insulating layer 15 is formed by injecting a molten resin in a state where the stator core 11 is housed in a mold, and a plurality of mounting pieces 16 are provided on the inner peripheral portion of the insulating layer 15 in the circumferential direction. Bolts 17 are inserted into the mounting pieces 16 from below in the axial direction.
[0013]
The base 18 has a container shape with an open upper surface, and the upper end of each bolt 17 penetrates through the bottom plate of the base 18 and protrudes into the base 18. A nut 19 is screwed to the upper end of each of the bolts 7, and the starter core 11 is fixed to a base 18 based on clamping the mounting piece 16 between the head of each of the bolts 17 and the nut 19. ing.
[0014]
Twelve U-phase coils 20, twelve V-phase coils 21, and twelve W-phase coils 22 are mounted on the stator core 11 from above the insulating layer 15. Each of the twelve U-phase coils 20 to 12 W-phase coils 22 is formed by continuously winding one magnet wire 23 (see FIG. 1) around twelve teeth 13. A plurality of pin terminals (not shown) are fixed at the inner peripheral portion of the teeth 13, and a terminal portion of the magnet wire 23 is wound around each pin terminal.
[0015]
The U-phase coil 20 to the W-phase coil 22 are regularly arranged in the clockwise direction in the order of the U-phase coil 20, the V-phase coil 21, and the W-phase coil 22, as indicated by alphabets in parentheses in FIG. ing. Reference numeral 24 in FIG. 4 indicates a stator in which 12 U-phase coils 20 to 12 W-phase coils 22 are mounted on the stator core 11.
[0016]
Each of the U-phase coils 20 to W-phase coils 22 is in a pseudo alignment and close contact state based on repeating an operation of winding the magnet wire 23 around the teeth 13 and an operation of moving the magnet net wire 23 at a predetermined pitch in the radial direction. Each of the U-phase coil 20 to the W-phase coil 22 has a winding start end and a winding end set on the inner peripheral side (the yoke 12 side), and the upper end surface of the teeth 13 in the axial direction. The rows are changed in the radial direction at (the upper end surface that does not contribute to the formation of the slot 14).
[0017]
The numbers in the magnet wire 23 of FIG. 1 indicate the winding order of the U-phase coil 20 to the W-phase coil 22. Hereinafter, the winding order of the U-phase coil 20 to the W-phase coil 22 will be described with reference to FIG. explain.
[0018]
(1) Wind the magnet wire 23 around the innermost periphery of the teeth 13 (first turn). Thereafter, it is moved in the direction of arrow A at a pitch d (= the diameter of the magnet wire 23) and wound around the teeth 13 (turns 2 to 9).
[0019]
(2) The magnet wire 23 is moved in the direction of arrow B by the pitch d / 2, and wound between the ninth and eighth turns (10th turn). Thereafter, it is moved at a pitch d in the direction of arrow B and wound around the teeth 13 (turns 11 to 17). (3) The magnet wire 23 is moved in the direction of arrow A by a pitch d / 2 and wound between the 17th and 16th turns (18th turn). Thereafter, it is moved in the direction of arrow A at a pitch of 2d and wound around the teeth 13 (turns 19 to 20).
[0020]
(4) The magnet wire 23 is moved at a pitch d in the direction of arrow A and wound around the teeth 13 (turns 21 to 22). Thereafter, it is moved in the direction of arrow B by a pitch d / 2 and wound between turns 22 and 21 (turn 23).
[0021]
(5) The magnet wire 23 is moved in the direction of arrow B by the pitch d, and wound around the turns 21 and 20 (turn 24). Thereafter, it is moved by a pitch of 3d / 2 in the direction of arrow B and wound around the gap between the 20th and 19th turns (25th turn). Next, it is moved by a pitch 2d in the direction of arrow B and wound around the gap between the 19th and 18th turns (26th turn).
[0022]
As shown in FIG. 2B, a narrow portion 25 is formed in each of the U-phase coil 20 to each of the W-phase coils 22 so as to be located on the inner peripheral portion. Each of these narrow portions 25 refers to a portion having three layers and a small circumferential width in FIG. 1, and each U-phase coil 20 to each W-phase coil 22 includes (b) in FIG. As shown in (), a wide portion 26 is formed at the outer peripheral portion of the narrow portion 25. Each of these wide portions 26 refers to a portion having four layers and a large circumferential width in FIG. 1 and corresponds to a multilayer winding portion.
[0023]
As shown in FIG. 4, a plurality of inner circumferential ribs 27 and outer circumferential ribs 28 are integrally formed on the insulating layer 15 at both axial end surfaces of the yoke 12. Each of the inner peripheral ribs 27 and the outer peripheral ribs 28 has an arc plate shape, and a concave portion 29 is formed between the insulating layer 15 and the inner peripheral rib 27 and the outer peripheral rib 28 which are circumferentially opposed to each other. A portion of the magnet wire 23 between the teeth 13 is accommodated in the recess 29.
[0024]
The base 18 is fixed to another base 30. An outer ring of a bearing 31 is fixed to each of the base 19 and another base 30, and a rotary shaft 32 is press-fitted into an inner ring of the both bearings 31. A frame 33 made of synthetic resin is screwed to a lower end of the rotating shaft 32, and a cylindrical rotor yoke 34 is fixed to a peripheral plate of the frame 33.
[0025]
Twenty-four rotor magnets 35 are fixed to the inner peripheral surface of the rotor yoke 34. These rotor magnets 35 are arranged at an equal pitch of a mechanical angle of 15 °, and face the outer peripheral surface of the teeth 13 at a predetermined interval. Reference numeral 36 denotes a rotor composed of the rotating shaft 32, the frame 33, the rotor yoke 34, and 24 rotor magnets 35.
[0026]
According to the first embodiment, when the third-layer magnet wire 23 is wound in the direction of arrow A, it is moved at a pitch of 2d (first step), and when wound in the direction of arrow B, the magnets radially adjacent to each other are moved. Since the U-phase coil 20 to the W-phase coil 22 are wound in a substantially odd-numbered layer because they are inserted into the gaps between the wires 23 (second step), the winding start end and the winding end are the same. It is arranged on the inner circumference side. For this reason, since the winding start end and the winding end of the U-phase coil 20 to the W-phase coil 22 can be easily connected to the pin terminals, the processing of the winding start and end can be facilitated.
[0027]
Further, since the first step and the second step are performed when the uppermost odd-numbered layer (third layer) is wound, the magnet wires 23 are stacked on the portion where the winding direction of the magnet wire 23 is reversed. Will not be done. For this reason, since the behavior of the magnet wire 23 is stabilized at the time of winding, the winding operation of the magnet wire 23 is easily performed.
[0028]
Further, since the wide portion 26 is formed on the outer peripheral portion of the teeth 13, the space shape of the slot 14 is effectively used, and the dead space in the slot 14 is reduced. For this reason, the slot space factor of the U-phase coil 20 to the W-phase coil 22 increases, and the total number of turns increases, so that the motor has a higher output.
[0029]
In addition, since the magnet wires 23 are arranged in a row in the radial direction at the upper end surface in the axial direction of the teeth 13, as shown in FIG. Cross at the upper end in the axial direction. Therefore, the expansion of the U-phase coil 20 to the W-phase coil 22 is concentrated in the axial direction, and the expansion of the U-phase coil 20 to the W-phase coil 22 in the slot 14 is prevented. Accordingly, the slot occupying ratio of the U-phase coil 20 to the W-phase coil 22 is further increased, and the output of the motor is further increased.
[0030]
Further, since the U-phase coil 20 to the W-phase coil 22 are formed based on the continuous winding of the magnet wire 23 around the plurality of teeth 13, the plurality of transition portions connecting the teeth 13 of the magnet wire 23 are formed. Are arranged on the same inner peripheral side. For this reason, a plurality of crossover portions can be accommodated in the concave portion 29 of the insulating layer 15, so that the processing of the crossover portion is facilitated.
[0031]
In the first embodiment, the present invention is applied to the stator of the outer rotor type DC brushless motor. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention may be applied to the stator of the inner rotor type DC brushless motor. In this case, the winding start end and the winding end of the U-phase coil 20 to the W-phase coil 22 are preferably arranged on the same outer peripheral side. At the same time, the narrow portion 25 may be formed on the inner peripheral portion of the tooth, and the wide portion 26 may be formed on the outer peripheral portion of the tooth.
[0032]
In the first embodiment, the wide portion 26 is formed by winding the outer periphery of the U-phase coil 20 to the W-phase coil 22 in four layers. However, the present invention is not limited to this. For example, the wide portion 26 may be omitted based on winding the U-phase coil 20 to the W-phase coil 22 in three layers as a whole. In this case, as shown in FIG. 5 showing the second embodiment of the present invention, when the first-layer magnet wire 23 is wound in the direction of arrow A, it is moved at a pitch of 2d (first to fifth turns). When winding in the B direction, it may be inserted into the gap between the magnet wires 23 adjacent in the radial direction (turns 6 to 9).
[0033]
In the second embodiment, the first-layer magnet wires 23 are moved at a pitch of 2d when wound in the direction of arrow A, and are moved between the radially adjacent magnet wires 23 when wound in the direction of arrow B. However, the present invention is not limited to this. For example, when the second-layer magnet wire 23 is wound in the direction of arrow B, it is moved at a pitch of 2d, and when it is wound in the direction of arrow A, 23 may be inserted. Alternatively, the third-layer magnet wire 23 may be moved at a pitch of 2d when wound in the direction of arrow A, and inserted into the gap between the magnet wires 23 when wound in the direction of arrow B.
[0034]
Further, in the first and second embodiments, the upper end surface in the axial direction of the insulating layer 15 is formed in a flat shape. However, the present invention is not limited to this. For example, FIG. As described above, a concave portion 37 may be formed on the upper end surface in the axial direction of the insulating layer 15 so as to correspond to each tooth 13. In this case, the swelling of the upper ends of the U-phase coil 20 to the W-phase coil 22 in the axial direction is absorbed by the concave portion 37 during winding, so that the swelling amount of the U-phase coil 20 to the W-phase coil 22 in the axial direction is reduced. .
[0035]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 8, a first protrusion 38 is formed integrally with the insulating layer 15 at one circumferential end of each tooth 13. Each of the first protrusions 38 has a “U” shape extending from the upper end surface in the axial direction of the insulating layer 15 to the lower end surface in the axial direction. The height dimension H of each first protrusion 38 is “3”. ^0.5 × d / 2 ”, and the radial gap method L1 from each first protrusion 38 to the teeth 13 is set to“ 3d ”.
[0036]
A second projection 39 is integrally formed on the insulating layer 15 at the other end in the circumferential direction of each tooth 13. Each of the second protrusions 39 has a “U” shape extending from the upper end surface in the axial direction of the insulating layer 15 to the lower end surface in the axial direction. The height H of each second protrusion 39 is “3”. ^0.5 × d / 2 ”, and the radial gap method L2 from each second protrusion 39 to the teeth 13 is set to“ 2d ”.
[0037]
The above-mentioned recess 37 is formed between the first projection 38 and the second projection 39 on the lower end surface in the axial direction of each tooth 13, and the first projection is formed on the upper end surface in the axial direction of each tooth 13. A concave ridge portion 40 is formed between the portion 38 and the second protrusion 39. Each of the ridges 40 extends linearly in the radial direction, and the circumferential width of each ridge 40 is set substantially equal to the diameter d of the magnet wire 23.
[0038]
As shown in FIG. 7, twelve U-phase coils 20, twelve V-phase coils 21, and twelve W-phase coils 22 are mounted on the stator core 11 from above the insulating layer 15. Each of these 12 U-phase coils 20 to 12 W-phase coils 22 is formed by continuously winding one magnet wire 23 around 12 teeth 13, and each pin terminal has a magnet wire 23. Terminal part is wound.
[0039]
Each of the U-phase coils 20 to W-phase coils 22 is wound in an aligned and close contact state by repeating the operation of winding the magnet wire 23 around the teeth 13 and the operation of moving the magnet net wire 23 at a predetermined pitch in the radial direction. Each of the U-phase coil 20 to the W-phase coil 22 has a winding start end and a winding end set on the inner peripheral side (the yoke 12 side), and has a radial direction at the axial lower end surface of the tooth 13. Column has changed. Hereinafter, a winding procedure of each U-phase coil 20 to each W-phase coil 22 will be described.
[0040]
(1) After the magnet wire 23 is inserted into the concave streak portion 40, it is moved at a pitch d in the direction of arrow A and wound around the escape portion 41 of the insulating layer 15 (first to third turns). The escape portion 41 is a general term for a gap between the first projection 38 and the teeth 13 and a gap between the second projection 39 and the teeth 13 and corresponds to a wire storage section.
[0041]
(2) The magnet wire 23 is moved in the direction of arrow B by the pitch d / 2 and wound between the third turn and the second turn (fourth turn). Thereafter, it is moved at a pitch d in the direction of arrow B and wound around the teeth 13 (turns 5 to 11).
[0042]
(3) The magnet wire 23 is moved in the direction of arrow A by a pitch d / 2, and wound between the eleventh turn and the tenth turn (twelfth turn). Thereafter, it is moved at a pitch d in the direction of arrow A and wound around the teeth 13 (turns 13 to 18).
[0043]
(4) The magnet wire 23 is moved in the direction of arrow B by a pitch d / 2, and wound between turns 18 and 17 (turn 19). Thereafter, it is moved at a pitch d in the direction of arrow B and wound around the teeth 13 (turns 20 to 24).
[0044]
According to the fourth embodiment, the magnet wire 23 is wound from the inner peripheral side into the escape portion 41 on the outer peripheral side, and then wound around the teeth 13 while reversing the winding direction for each layer. When the coils 20 to W-phase coil 22 are wound in a substantially odd-numbered layer, the winding start end and the winding end are arranged on the same inner peripheral side. For this reason, the winding start end and the winding end of the U-phase coil 20 to the W-phase coil 22 can be easily connected to the pin terminals of the inner peripheral portion, so that the winding start end and the winding end can be easily processed. Become. Moreover, the total number of turns of the U-phase coil 20 to the W-phase coil 22 can be adjusted based on the winding of the magnet wire 23 in the escape portion 41.
[0045]
Further, a concave portion 40 was formed in the insulating layer 15, and the winding start end of the magnet wire 23 was inserted into the concave portion 40. For this reason, since the behavior of the winding start end of the magnet wire 23 during the winding of the U-phase coil 20 to the W-phase coil 22 is stabilized, the winding operation of the U-phase coil 20 to the W-phase coil 22 becomes easy.
[0046]
In the second to fourth embodiments, the present invention is applied to the stator of the outer rotor type DC brushless motor. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention may be applied to the stator of the inner rotor type DC brushless motor. good. In this case, the winding start end and the winding end of the U-phase coil 20 to the W-phase coil 22 are preferably arranged on the same outer peripheral side.
[0047]
In the first to fourth embodiments, the insulating layer 15 is formed based on injecting the molten resin in a state where the stator core 11 is housed in the mold. However, the present invention is not limited to this. For example, the insulating layer may be formed by covering the stator core 11 with insulating covers made of synthetic resin from both sides in the axial direction.
[0048]
Further, in the first to fourth embodiments, the U-phase coil 20 to the W-phase coil 22 are wound around the teeth 13 of the annular stator core 11, but the invention is not limited to this. ) Or (2). In this case, one end face of the teeth 13 that does not contribute to the formation of the slot 14 (a portion corresponding to the upper end face in the axial direction or the lower end face in the axial direction when the split core or the band-shaped core is annularized) is formed between the turns of the magnet wire 23. Good to cross.
[0049]
(1) A split core in which the stator core 11 is split at a predetermined position of the yoke 12 is used. Then, after winding the U-phase coil 20 to the W-phase coil 22 around the teeth 13 of the split core, the split cores are magnetically and mechanically connected in a ring shape.
(2) A strip-shaped core in which a plurality of divided cores are connected by a connecting bar is used. Then, after winding the U-phase coil 20 to the W-phase coil 22 around the teeth 13 of the band-shaped core, the band-shaped core is circularly rolled from a plurality of connecting bars.
[0050]
In the first to fourth embodiments, the stator core 11 is formed based on the lamination of a plurality of steel plates in the axial direction. However, the present invention is not limited to this. Based on this, a stator core, a split core, or a strip core may be formed.
[0051]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the coil winding method of the present invention has the following effects.
According to the first aspect, when the magnet wire is wound in one direction along the teeth, the magnet wire is moved at a pitch substantially twice the wire diameter (first step), and when the magnet wire is wound in the opposite direction along the teeth, it is adjacent. Into the gap between the magnet wires to be formed (second step). Therefore, when the coil is wound on an odd-numbered layer, the winding start end and the winding end can be arranged on the same side, so that the winding start end and the winding end can be easily processed.
[0052]
According to the means of claim 2, the first step and the second step are performed when the uppermost odd-numbered layer is wound, so that the magnet wire is placed on the portion where the winding direction of the magnet wire is reversed. It will not be stacked. For this reason, since the behavior of the magnet wire is stabilized at the time of winding, the workability of winding the magnet wire is improved. According to the third aspect of the present invention, the multilayer winding portion is formed on the outer peripheral portion of the tooth. For this reason, the spatial shape of the slot is effectively used by the multilayer winding portion, so that the slot space factor of the coil is increased.
[0053]
According to the measures of claim 4, wherein between turns of Ma Gunetto wire at one end surface which does not contribute to the formation of the slots of the teeth is wound so as to cross. Therefore, the coil is prevented from expanding in the slot, and the slot occupying ratio of the coil is increased.
[0054]
According to the fifth aspect of the present invention, the concave portion is provided on one end surface of the teeth where the turns of the magnet wire cross. For this reason, since the swelling of the coil is absorbed by the concave portion, the swelling amount of the coil is reduced.
According to the means of claim 6 , the magnet wire is continuously wound around the plurality of teeth. For this reason, since a plurality of transition portions of the magnet wire can be arranged on the same side, the processing of the transition portions is facilitated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a first embodiment of the present invention (a cross-sectional view taken along line X1-X1 of FIG. 2 showing a winding order of coils).
2 (a) is a perspective view showing a state in which a magnet wire crosses at an upper end surface in the axial direction of a tooth, and FIG. 2 (b) is a view as seen from an arrow X2. FIG. 3 is a view showing a stator core from an axial direction. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the entire configuration. FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 1 showing a second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a view showing a third embodiment of the present invention (a perspective view showing teeth in an enlarged manner).
7 is a diagram corresponding to FIG. 1 showing a fourth embodiment of the present invention. FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG. 6. FIG. 9 is a diagram corresponding to FIG. 1 showing a conventional example.
13 is a tooth, 14 is a slot, 15 is an insulating layer, 20 is a U-phase coil (coil), 21 is a V-phase coil (coil), 22 is a W-phase coil (coil), 23 is a magnet wire, 26 is a wide portion ( The reference numeral 37 denotes a concave portion, and 41 denotes a relief portion (wire storage portion).

Claims

In a method of winding a coil based on winding a magnet wire on a tooth while reversing a winding direction for each layer,
A first step of moving the magnet wire at a pitch of approximately twice the wire diameter when winding the magnet wire in one direction along the teeth;
Inserting the magnet wire into a gap between adjacent magnet wires in the direction along the teeth when winding the magnet wire in the opposite direction along the teeth. .

The method according to claim 1, wherein the first step and the second step are performed when the uppermost odd layer is wound.

A magnet wire is wound around the inner periphery of the teeth by the first step and the second step,
The coil winding method according to claim 1, wherein a multilayer winding portion having a multilayer structure more than one end portion is formed on an outer peripheral portion of the tooth.

The coil winding method according to claim 1, wherein the magnet wire is wound so that the turns cross each other at one end face of the teeth that does not contribute to the formation of the slot .

5. The coil winding method according to claim 4, wherein a concave portion is provided on one end surface of the tooth where the turn of the magnet wire crosses .

2. The method according to claim 1, wherein the magnet wire is continuously wound around a plurality of teeth .