JP4928844B2 - モータの巻線方法及びそのための巻線機 - Google Patents

Description

この発明は、モータの固定子コアにワイヤを巻く方法、及びそのための巻線機に関し、特にコンピュータのハードディスクやＣＤ／ＤＶＤドライブなどのモータの製造に好適に用いられる。

モータの固定子は、ノズルにワイヤを通し、ノズルの旋回と共に固定子コアのティースにワイヤをコイル巻きすることによって製造される。典型的な巻線機におけるノズルの軌道は、カム機構によって規制され、真円あるいは長円である。従って、コイルのターン数及びティース間スロットは、ノズルの軌道半径が巻線済みのコイルと干渉しない程度に設計される。
一方、ハードディスクやＣＤ／ＤＶＤドライブを装着した電気機器の小型化高密度化を達成するために、モータに対してもサイズの小型化及び巻線の高密度化が要請され続けている。
そこで、固定子コアの主面に対して垂直方向に長い変形楕円の移動軌跡をノズルに描かせることにより、旋回速度を落とすことなく狭いティース間スロットを通過させる巻線機が提案されている（特許文献１）。提案された巻線機は、ベルトで連動して回転する駆動回転板及び従動回転板にそれぞれ偏芯して回転自在に駆動偏芯軸及び従動偏芯軸を取り付け、これら二つの偏芯軸を連接ロッドで連結し、連接ロッドにノズルを固定したものである。そして、従動回転軸の偏芯量を駆動回転軸のそれよりも小さくし、連接ロッドを従動回転軸に摺動自在とすることにより、前記の楕円軌道が達成されている。
特開平１０−３０４６２９

しかし、巻線中のティースＴnとその手前の巻線済みのティースＴ(n-1)との間のスロットは、Ｔnと未だ巻線されていない次のティースＴ(n+1)との間のスロットよりもコイルの肉厚分だけ狭い。にも関わらず、従来の巻線機におけるノズルの軌道は、真円にしろ長円にしろ、ティースの一方の側と他方の側とで対称形状をなしているから、軌道半径が狭い側のスロットによって制限されてしまう。
また、特許文献１で提案された装置は、駆動回転板の回転力がベルトを介して従動回転板に伝達されることから、ベルトのテンション調整装置が必要であるなど装置全体複雑となる。また、ベルトの幅以上の肉厚を有する回転板などの質量のために慣性力が大きく加減速に長時間を要し、各ティース毎に加減速をくり返すモータの製造において、結果的に生産性が低下する。しかも連接ロッドを従動偏芯軸と摺動させるために高価なスライド軸受けが必要である。従って、製造コストが高くなってしまう。
それ故、この発明の第一の課題は、ノズルがモータの小型化及び高密度化に適した軌道を描く巻線方法を提供することにある。第二の課題は、この方法を低コストで実現する巻線機を提供することにある。

その課題を解決するために、この発明のモータの巻線方法は、
ノズルにワイヤを通し、固定子コアのティースの周囲にノズルを旋回させてワイヤをティースに巻く方法において、
ティースの一方の側を通過するときのノズルの軌道と、他方の側を通過するときのノズルの軌道とを非対称にすることを特徴とする。
この方法によれば、軌道半径が狭い側のスロットによって制限されないから、ノズルに小型化高密度化に最適の軌道を描かせることができる。
好ましい軌道は、前記固定子コアが図９に斜視図として示すように複数本のティースを有するストレートコアであって、ｎ番目のティースにワイヤを巻く際に、（ｎ−１）番目とｎ番目のティース間スロットを通過するときのノズルの軌道半径Ｒが、ｎ番目と（ｎ＋１）番目のティース間スロットを通過するときのノズルの軌道半径ｒよりも大きくなるようにしたものである。

この非対称軌道を描かせるための適切な巻線機は、
四節のリンク機構の原動節となり、駆動軸の回りに回転する節長ｄの回転体と、
同リンク機構の中間節となる連結ロッドと、
同リンク機構の従動節となり、節長Ｄが前記ｄより長い揺動体と、
連結ロッドの中間に固定され、ワイヤが通されるノズルと
を備えることを特徴とする。
この巻線機によれば、回転体と揺動体との間の連結ロッドの長さが一定であるから、図１に示すように回転体の作用点がｅ→ｆ→ｇ→ｈ→ｅと時計方向に旋回するに伴って、揺動体の作用点はＥ→Ｆ→Ｇ→Ｈ→Ｅという円弧状の軌道を描く。そして、連結ロッドにおける揺動体に近い位置にノズルを固定すれば図２の軌跡１のようにノズルが三日月状の軌道を描き、回転体に近い位置に固定すれば軌跡４のように半月状の軌道を描く。軌跡１の場合、図３に示すように巻線済みのティースＴ(n-1)のコイルをすれすれで避けながら、ティースＴnにコイル巻きすることができる。いずれにしてもノズルの軌道は非対称となり、回転体の作用点が時計方向０時と６時の間を移動するときのノズルの軌道半径が、６時と１２時の間を移動するときよりも小さくなり、前記方法を実現できる。

動力伝達が回転機構のみによってなされるから、用いられる部品が安価で高速回転が可能であり、モータの製造コストを低くすることができる。

−実施形態１−
この発明の第一の実施形態を図面と共に説明する。図４は、実施形態に係る巻線機を示す斜視図である。
巻線機１は、６本のティースを有するインナーローター型モータの固定子コアＣにワイヤＷを巻く機械であって、駆動モータ２、回転体３、連結ロッド４、揺動体５及びノズル６を備える。回転体３は、有効長さｄの短冊状をなし、モータ２の出力軸２ａと供回りするように固定端が圧入、焼き嵌め、キー挿入などにより出力軸２ａに固定されている。揺動体５は、有効長さＤ（Ｄ＞ｄ）の短冊状をなし、固定端が静止系に回転可能に固定されている。そして、連結ロッド４の下端及び上端がそれぞれ回転体３及び揺動体５の各自由端に回転自在に連結され、回転体３、連結ロッド４及び揺動体５で四節のリンク機構を構成している。すなわち、揺動体５の固定端と回転体３の固定端との間に存在する実体が静止節、回転体３が原動節、連結ロッド４が中間節、揺動体５が従動節となる。

ノズル６は、細い筒状部を有し、連結ロッド４の中間における適宜の位置に固定され、その筒状部にワイヤＷが通されている。
この巻線機１において、モータ２を駆動させると、回転体３が回転し、その回転運動が連結ロッド４を介して揺動体５に伝達されるが、揺動体５の有効長さＤが回転体３のそれｄよりも長いので、揺動体５の自由端は所定の円弧に沿って往復しながら揺動する。従って、ノズル６は、回転体３の円運動と揺動体５の揺動とで合成される三日月ないし半月状の軌道を描きながら、ティースの周囲を旋回し、ワイヤＷをティースに巻く。

−実施形態２−
この実施形態では、実施形態１における回転体３に代えて図５に示す円盤状の回転体３’が用いられている。この場合は、回転体３’の回転中の振動が少ないので、モータ２の軸受けに負担がかかりにくく騒音も小さい。

−実施形態３−
図６は、第三の実施形態に係る巻線機を示す斜視図である。この実施形態では、回転体１３及び揺動体１５がともに円盤状をなし、連結ロッド１４は広い幅を有する。回転体１３は、その偏芯位置でモータ２の出力軸２ａに固定され、図７に要部軸方向断面図として示すように、例えば軸受け１４ａを介するなどして回転可能に連結ロッド１４に埋め込まれている。揺動体１５もその偏芯位置で支持軸１５ａに回転可能に固定され、図略の軸受けを介して連結ロッド１４に埋め込まれている。揺動体１５の偏芯量は回転体１３のそれよりも大きい。回転体１３及び揺動体１５が連結ロッド１４に納められているため、回転体１３、揺動体１５及び連結ロッド１４が実施形態１及び２よりも薄型であってよい。
尚、揺動体の直径と回転体の直径はワークの大きさと形状により適宜定める。揺動体の直径を大きくし、偏心量を大きくすればノズル軌跡は円と直線の合成に近似し、揺動体の偏心量を小さくすればノズル軌跡は円と半円の合成に近似する。

−実施形態４−
図８は、第四の実施形態に係る巻線機を示す斜視図である。この実施形態では、揺動体２５が板バネからなり、固定端が静止系に、自由端が連結ロッド２４にそれぞれボルトでいずれに対しても回転不能に固定されている。揺動体２５側に回転部分が無いので、構造が簡単であり、一層コストの低減を図ることができる。

リンク機構の変化を説明する図である。 リンク機構の変化に伴うノズルの軌跡を示す図である。 固定子コアに巻線しているところを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 実施形態１に係る巻線機を示す斜視図である。 実施形態２に係る巻線機を示す斜視図である。 実施形態３に係る巻線機を示す斜視図である。 実施形態３に係る巻線機の要部を示す軸方向断面図である。 実施形態４に係る巻線機を示す斜視図である。 ストレートコアに巻線しているところを示す斜視図である。

符号の説明

１、１１、２１ 巻線機
２ モータ
３、３’、１３ 回転体
４、１４、２４ 連結ロッド
５、１５、２５ 揺動体
６ ノズル

Claims (4)

1. 四節のリンク機構の原動節となり、駆動軸の回りに回転する節長ｄの回転体と、
   同リンク機構の中間節となる連結ロッドと、
   同リンク機構の従動節となり、節長Ｄが前記ｄより長い揺動体と、
   連結ロッドの中間に固定され、ワイヤが通されるノズルと
   を備え、
   固定子コアのティースの周囲にノズルを旋回させてワイヤをティースに巻くことを特徴とするモータの巻線機。
2. 前記回転体及び揺動体が、ともに円盤状をなして前記連結ロッドに回転可能に埋め込まれている請求項１に記載の巻線機。
3. 前記揺動体が弾性体からなり、静止系及び連結ロッドのいずれに対しても回転不能に固定されている請求項１に記載の巻線機。
4. 前記請求項１〜３のいずれかに記載の巻線機を用いることを特徴とする、モーターの巻線方法。

Images