JP4999638B2 - 電動機、電動機の製造装置及び電動機の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、固定子又は可動子のティース部にコイル巻線を集中巻きする電動機、電動機の製造装置及び電動機の製造方法に関するものである。

従来、筒状部と、この筒状部の両端に形成したつば部からなり、前記筒状部にコイルを巻装した絶縁体を固定子鉄心の歯部に装着してなる回転電機において、前記筒状部の外周面を、コイルの巻き始め側の外径が小さいテーパ状にした回転電機がある（例えば、特許文献１参照）。

また、鉄芯に絶縁ボビンを介して巻線を巻回した巻線ボビン構造において、前記絶縁ボビンの巻線面を鋸歯状をなす凹凸面よりなる粗面とした巻線ボビン構造がある（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−１５６９５１号公報 特開２０００−０９２７６８号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、筒状部の両端に形成したつば部間の距離が固定されおり、また、絶縁ボビンの巻線面を鋸歯状をなす凹凸面よりなる粗面としている。そのため、異なる線径のコイル巻線を整列巻きすることができない、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、異なる線径のコイル巻線を整列巻きすることができる電動機を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ヨーク部、該ヨーク部から突出するティース部及びティース先端拡大部を有する鉄心と、前記ヨーク部側に配置される第１フランジ部、前記ティース先端拡大部側に配置される第２フランジ部及び前記第１フランジ部と第２フランジ部とを接続し前記ティース部上に配置される胴部を有する絶縁部材と、該絶縁部材の第１フランジ部と第２フランジ部との間の胴部を介して前記鉄心のティース部に巻装されるコイルと、を備える電動機において、前記第１フランジ部又は第２フランジ部の内面側に、該第１フランジ部と第２フランジ部との間のコイル巻幅が、巻装されるコイル巻線の線径の整数倍になるように調整する壁部材が配置され、該壁部材により前記コイル巻幅が規制されることにより、前記コイルの第１層目が、巻線同士を密着させて整列巻きされていることを特徴とする。

この発明によれば、異なる線径のコイル巻線を整列巻きすることができる電動機が得られる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる電動機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる電動機の実施の形態１の固定子ブロックの一部を示す斜視図であり、図２は、押え部材を装着しコイルを巻装した固定子ブロックの正面図であり、図３は、コイル巻装後に押え部材を取外した固定子ブロックの正面図である。図２及び図３の（ａ）と（ｂ）は、異なる線径のコイル巻線を整列巻きした状態を示している。

図１〜図３に示すように、固定子鉄心ブロック１０は、珪素鋼板を積層して形成され、略Ｔ字形の頭部に相当するヨーク部１１と、略Ｔ字形の胴部に相当しヨーク部１１から突出するティース部１２と、略Ｔ字形の脚部に相当するティース先端拡大部１３と、を有している。複数の固定子鉄心ブロック１０のヨーク部１１の側部１１ａ同士を接合すれば、円筒状の固定子鉄心が形成される。

絶縁部材２０は、固定子鉄心ブロック１０のヨーク部１１側に配置される第１フランジ部２１と、ティース先端拡大部１３側に配置される第２フランジ部２３と、第１フランジ部２１と第２フランジ部２３とを接続し固定子鉄心ブロック１０のティース部１２上に配置される胴部２２と、を有している。絶縁部材２０は、全体として鞍形に形成され、固定子鉄心ブロック１０の正面側及び背面側から固定子鉄心ブロック１０を挟むように、固定子鉄心ブロック１０に装着される。

図２（ａ）と（ｂ）に示すように、絶縁部材２０が装着された固定子鉄心ブロック１０は、コイル線径Ｄφ及び第１層目のコイル巻数Ｎが異なるコイル巻線３１、３２夫々を、巻線同士を密着させた状態で整列複数層巻きすることができる。

例えば、絶縁部材２０の第１フランジ部２１の内面２１ａと第２フランジ部２３の内面２３ａ間の距離Ｈ_０は、６ｍｍに形成されている。この絶縁部材２０の胴部２２に、線径Ｄφ＝０．６φのコイル巻線３１を、第１層目のコイル巻数Ｎ＝９回巻こうとするときは、電動機の製造装置の配置手段により、図２（ａ）に示すように、壁部材としての押え部材４１の二又突起部４１ａを、第２フランジ部２３の外側から内側へ、第２フランジ部２３の両側から挿し込んで配置する。

押え部材４１の当接面４１ｃを第２フランジ部２３の外面２３ｂに当接させたとき、押え部材４１の二又突起部４１ａの内壁面４１ｂと第１フランジ部２１の内面２１ａとの間の距離Ｈ_１が、５．４ｍｍになるように、二又突起部４１ａの突出量が設定されている。

押え部材４１の当接面４１ｃを第２フランジ部２３の外面２３ｂに当接させた状態で、電動機の製造装置の巻線手段により、コイル巻線３１を、絶縁部材２０の胴部２２を介して固定子鉄心ブロック１０のティース部１２に巻装する。コイル巻線の第１層目の１巻目を第１フランジ２１の内面２１ａに当接させ、２巻目以降の巻線を巻装していくと、９巻目で、コイル巻幅Ｈ_１＝コイル線径０．６φ×コイル巻数９＝５．４ｍｍとなり、押え部材４１の二又突起部４１ａの内壁面４１ｂにより、９巻目でコイル巻幅Ｈが規制され、コイルの第１層目を、巻線同士を密着させて整列巻きすることができる。

コイルの第１層目が、巻線同士を密着させて隙間なく整列巻きされるので、第２層目以降の巻線が第１層目の巻線間に落ち込むことはなく、第２層目以降を俵積み状に整列複数層巻きすることができる。コイル巻装後に、電動機の製造装置の撤去手段により、図３（ａ）に示すように、押え部材４１を引き抜いて撤去する。この撤去作業は、電動機の製造装置の前記の配置手段により行なってもよい。第２層目以降が巻装されたコイルは、固く巻き締められるので、押え部材４１が撤去されても整列巻きが崩れることはない。

また、この絶縁部材２０の胴部２２に、線径Ｄφ＝０．４７φのコイル巻線３２を、第１層目のコイル巻数Ｎ＝１１回巻こうとするときは、電動機の製造装置の配置手段により、図２（ｂ）に示すように、壁部材としての押え部材４２の二又突起部４２ａを、第２フランジ部２３の外側から内側へ、第２フランジ部２３の両側から挿し込んで配置する。

押え部材４２の当接面４２ｃを第２フランジ部２３の外面２３ｂに当接させたとき、押え部材４２の二又突起部４２ａの内壁面４２ｂと第１フランジ部２１の内面２１ａとの間の距離Ｈ_１が、５．１７ｍｍになるように、二又突起部４２ａの突出量が設定されている。

押え部材４２の当接面４２ｃを第２フランジ部２３の外面２３ｂに当接させた状態で、電動機の製造装置の巻線手段により、コイル巻線３２を、絶縁部材２０の胴部２２を介して固定子鉄心ブロック１０のティース部１２に巻装する。コイル巻線の第１層目の１巻目を第１フランジ部２１の内面２１ａに当接させ、２巻目以降の巻線を巻装していくと、１１巻目で、コイル巻幅Ｈ_２＝コイル線径０．４７φ×コイル巻数１１＝５．１７ｍｍとなり、押え部材４２の二又突起部４２ａの内壁面４２ｂにより、１１巻目でコイル巻幅Ｈが規制され、コイルの第１層目を、巻線同士を密着させて整列巻きすることができる。

コイルの第１層目が、巻線同士を密着させて隙間なく整列巻きされるので、第２層目以降の巻線が第１層目の巻線間に落ち込むことはなく、第２層目以降を俵積み状に整列複数層巻きすることができる。コイル巻装後に、電動機の製造装置の撤去手段により、図３（ｂ）に示すように、押え部材４２を引き抜いて撤去する。この撤去作業は、電動機の製造装置の前記の配置手段により行なってもよい。第２層目以降が巻装されたコイルは、固く巻き締められるので、押え部材４２が撤去されても整列巻きが崩れることはない。

以上説明したように、実施の形態１の電動機の固定子ブロックは、絶縁部材２０の第１フランジ部２１と第２フランジ部２３との間に配置された壁部材としての押え部材４１、４２によりコイル巻幅Ｈ_１、Ｈ_２が規制され、コイルの第１層目が、コイル巻幅Ｈ（５．４ｍｍ、５．１７ｍｍ）＝コイル線径Ｄφ（０．６ｍｍ、０．４７ｍｍ）×コイル巻数Ｎ（９、１１）となるように巻線同士を密着させて整列巻きされ、第２層目以降が、俵積み状に整列複数層巻きされている。

実施の形態１の電動機の固定子ブロックによれば、同一寸法の固定子鉄心ブロック１０及び絶縁部材２０を用い、押え部材の寸法を変更することにより、異なる線径のコイル巻線を整列巻きすることができ、第１層目の巻数を増やすことができる。それ故、コイル仕様の異なる固定子を製造するために、固定子鉄心ブロック１０の製造金型及び絶縁部材２０の製造金型を複数用意する必要はない。

実施の形態２．
図４は、本発明にかかる電動機の実施の形態２の固定子ブロックの一部を示す斜視図であり、図５は、スペーサを装着しコイルを巻装した固定子ブロックの正面図であり、図５の（ａ）と（ｂ）は、異なる線径のコイル巻線を整列巻きした状態を示している。

図４及び図５に示すように、固定子鉄心ブロック１０は、実施の形態１のものと同一のものである。絶縁部材５０は、固定子鉄心ブロック１０のヨーク部１１側に配置される第１フランジ部５１と、ティース先端拡大部１３側に配置される第２フランジ部５３と、第１フランジ部５１と第２フランジ部５３とを接続し固定子鉄心ブロック１０のティース部１２上に配置される胴部５２と、を有している。

絶縁部材２０は、全体として鞍形に形成され、固定子鉄心ブロック１０の正面側及び背面側から固定子鉄心ブロック１０を挟むように、固定子鉄心ブロック１０に装着される。第２フランジ部５３は、実施の形態１の絶縁部材２０の第２フランジ２３よりも幅広に形成され、固定子鉄心ブロック１０のティース先端拡大部１３の幅と略同一幅となっている。

図５（ａ）と（ｂ）に示すように、絶縁部材５０が装着された固定子鉄心ブロック１０は、コイル線径Ｄφ及び第１層目のコイル巻数Ｎが異なるコイル巻線３１、３２夫々を、巻線同士を密着させた状態で整列複数層巻きすることができる。

例えば、絶縁部材５０の第１フランジ部５１の内面５１ａと第２フランジ部５３の内面５３ａ間の距離Ｈ_０は、６ｍｍに形成されている。この絶縁部材５０の胴部５２に、線径Ｄφ＝０．６φのコイル巻線３１を、第１層目のコイル巻数Ｎ＝９回巻こうとするときは、図５（ａ）に示すように、壁部材としての矩形平板状の厚さ０．６ｍｍのスペーサ６１を、第２フランジ部５３の内面５３ａに付着させる。スペーサ６１の内壁面６１ｂと第１フランジ部５１の内面２１ａとの間の距離Ｈ_１は、５．４ｍｍとなっている。

コイル巻線の第１層目の１巻目を第１フランジ５１の内面５１ａに当接させ、２巻目以降の巻線を巻装していくと、９巻目で、コイル巻幅Ｈ_１＝コイル線径０．６φ×コイル巻数９＝５．４ｍｍとなり、スペーサ６１の内壁面６１ｂにより、９巻目でコイル巻幅Ｈが規制され、コイルの第１層目を、巻線同士を密着させて整列巻きすることができる。

コイルの第１層目が、巻線同士を密着させて隙間なく整列巻きされるので、第２層目以降の巻線が第１層目の巻線間に落ち込むことはなく、第２層目以降を俵積み状に整列複数層巻きすることができる。スペーサ６１は、コイル巻装後に撤去してもよいし、そのままにしておいてもよい。第２層目以降が巻装されたコイルは、固く巻き締められるので、スペーサ６１が撤去されても整列巻きが崩れることはない。

また、この絶縁部材５０の胴部５２に、線径Ｄφ＝０．４７φのコイル巻線３２を、第１層目のコイル巻数Ｎ＝１１回巻こうとするときは、図５（ｂ）に示すように、壁部材としての矩形平板状の厚さ０．８３ｍｍのスペーサ６２を、第２フランジ部５３の内面５３ａに付着させる。スペーサ６２の内壁面６２ｂと第１フランジ部５１の内面５１ａとの間の距離Ｈ_２は、５．１７ｍｍとなっている。

コイル巻線の第１層目の１巻目を第１フランジ５１の内面５１ａに当接させ、２巻目以降の巻線を巻装していくと、１１巻目で、コイル巻幅Ｈ_２＝コイル線径０．４７φ×コイル巻数１１＝５．１７ｍｍとなり、スペーサ６２の内壁面６２ｂにより、１１巻目でコイル巻幅Ｈが規制され、コイルの第１層目を、巻線同士を密着させて整列巻きすることができる。

コイルの第１層目が、巻線同士を密着させて隙間なく整列巻きされるので、第２層目以降の巻線が第１層目の巻線間に落ち込むことはなく、第２層目以降を俵積み状に整列複数層巻きすることができる。スペーサ６２は、コイル巻装後に撤去してもよいし、そのままにしておいてもよい。第２層目以降が巻装されたコイルは、固く巻き締められるので、スペーサ６１が撤去されても整列巻きが崩れることはない。

以上説明したように、実施の形態２の電動機の固定子ブロックは、絶縁部材５０の第１フランジ部５１と第２フランジ部５３との間に配置された壁部材としてのスペーサ６１、６２によりコイル巻幅Ｈ_１、Ｈ_２が規制され、コイルの第１層目が、コイル巻幅Ｈ（５．４ｍｍ、５．１７ｍｍ）＝コイル線径Ｄφ（０．６ｍｍ、０．４７ｍｍ）×コイル巻数Ｎ（９、１１）となるように巻線同士を密着させて整列巻きされ、第２層目以降が、俵積み状に整列複数層巻きされている。

実施の形態２の電動機の固定子ブロックによれば、同一寸法の固定子鉄心ブロック１０及び絶縁部材５０を用い、スペーサの厚さを変更することにより、異なる線径のコイル巻線を整列巻きすることができ、第１層目の巻数を増やすことができる。それ故、コイル仕様の異なる固定子を製造するために、固定子鉄心ブロック１０の製造金型及び絶縁部材５０の製造金型を複数用意する必要はない。

なお、実施の形態１及び２では、回転電動機の固定子鉄心にコイルを巻装した例を示したが、回転電動機の回転子鉄心にコイルを巻装してもよい。また、実施の形態２のスペーサ６１、６２は、第１フランジ５１の内面５１ａに付着させてもよい。また、本発明の電動機は、リニアモータであってもよい。

以上のように、本発明にかかる電動機、電動機の製造装置及び電動機の製造方法は、コイル仕様の異なる電動機を製造するために、鉄心の製造金型及び絶縁部材の製造金型を複数用意する必要がなく、生産性に優れている。

本発明にかかる電動機の実施の形態１の固定子ブロックの一部を示す斜視図である。 押え部材を装着しコイルを巻装した固定子ブロックの正面図である。 コイル巻装後に押え部材を取外した固定子ブロックの正面図である。 本発明にかかる電動機の実施の形態２の固定子ブロックの一部を示す斜視図である。 スペーサを装着しコイルを巻装した固定子ブロックの正面図である。

符号の説明

１０ 固定子鉄心ブロック
１１ ヨーク部
１１ａ 側部
１２ ティース部
１３ ティース先端拡大部
２０，５０ 絶縁部材
２１，５１ 第１フランジ部
２１ａ，５１ａ 内面
２２，５２ 胴部
２３，５３ 第２フランジ部
２３ａ，５３ａ 内面
２３ｂ 外面
３１，３２ コイル巻線
４１，４２ 押え部材（壁部材）
４１ａ，４２ａ 二又突起部
４１ｂ，４２ｂ 内壁面
４１ｃ，４２ｃ 当接面
６１，６２ スペーサ（壁部材）
６１ｂ，６２ｂ 内壁面

Claims (3)

1. ヨーク部、該ヨーク部から突出するティース部及びティース先端拡大部を有する鉄心と、
   前記ヨーク部側に配置される第１フランジ部、前記ティース先端拡大部側に配置される第２フランジ部及び前記第１フランジ部と第２フランジ部とを接続し前記ティース部上に配置される胴部を有する絶縁部材と、
   該絶縁部材の第１フランジ部と第２フランジ部との間の胴部を介して前記鉄心のティース部に巻装されるコイルと、
   を備える電動機において、
   前記第１フランジ部又は第２フランジ部の内面側に、該第１フランジ部と第２フランジ部との間のコイル巻幅が、巻装されるコイル巻線の線径の整数倍になるように調整する壁部材が配置され、該壁部材により前記コイル巻幅が規制されることにより、前記コイルの第１層目が、巻線同士を密着させて整列巻きされていることを特徴とする電動機。
2. ヨーク部、該ヨーク部から突出するティース部及びティース先端拡大部を有する鉄心と、
   前記ヨーク部側に配置される第１フランジ部、前記ティース先端拡大部側に配置される第２フランジ部及び前記第１フランジ部と第２フランジ部とを接続し前記ティース部上に配置される胴部を有する絶縁部材と、
   を備える電動機の製造装置において、
   前記第１フランジ部又は第２フランジ部の内面側に、該第１フランジ部と第２フランジ部との間のコイル巻幅が、巻装されるコイル巻線の線径の整数倍になるように調整する壁部材を配置する配置手段と、
   前記壁部材と前記第１フランジ部又は第２フランジ部との間の前記胴部上に、前記壁部材によりコイル巻幅を規制して、巻線同士を密着させてコイルの第１層目を整列巻きし、第２層目以降を、俵積み状に整列複数層巻きする巻線手段と、
   前記コイル巻装後に、前記壁部材を撤去する撤去手段と、
   を備えることを特徴とする電動機の製造装置。
3. ヨーク部、該ヨーク部から突出するティース部及びティース先端拡大部を有する鉄心と、
   前記ヨーク部側に配置される第１フランジ部、前記ティース先端拡大部側に配置される第２フランジ部及び前記第１フランジ部と第２フランジ部とを接続し前記ティース部上に配置される胴部を有する絶縁部材と、
   を備える電動機の製造方法において、
   前記第１フランジ部又は第２フランジ部の内面側に、該第１フランジ部と第２フランジ部との間のコイル巻幅が、巻装されるコイル巻線の線径の整数倍になるように調整する壁部材を配置する工程と、
   前記壁部材と前記第１フランジ部又は第２フランジ部との間の前記胴部上に、前記壁部材によりコイル巻幅を規制して、巻線同士を密着させてコイルの第１層目を整列巻きし、第２層目以降を、俵積み状に整列複数層巻きする工程と、
   前記コイル巻装後に、前記壁部材を撤去する工程と、
   を備えることを特徴とする電動機の製造方法。

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