JP5634548B2 - ステータの巻線方法、並びにインシュレータ、電動機のステータ、及び電動機 - Google Patents

Description

この発明は、ステータの巻線方法、並びにインシュレータ、電動機のステータ、及び電動機に関するものである。

従来の技術においては、例えば「…前記ティースを覆い径方向に延びる略四角形筒状の巻線巻装部を備え、該巻線巻装部の周方向側の両側面にはそれぞれ径方向に並列され軸方向に沿って延びる複数の案内溝が凹設され、前記巻線巻装部の軸方向側の両端面のうちの少なくとも一方は前記案内溝に収容された前記巻線を列替えさせるように平面状に形成されていることを特徴とするインシュレータ。」が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１４０９６４号公報（請求項１）

従来のステータの巻線方法は、回転するフライヤから供給されるワイヤを、巻線機のフォーマで案内して巻線位置を決定している。
しかしながら、巻線機のフォーマの鋭角方向（フォーマがワイヤを押圧する方向）と反対にフォーマの送りを行うと、ワイヤにテンションがかかりにくくなるため、ワイヤにたるみが発生してバタつき、巻線の整列性が悪化する、という問題点があった。

特に、ワイヤが巻き付けられるインシュレータの形状が、断面四角形状である場合、巻き付き強さが一定でないため、この問題点は顕著である。

また、巻線の１層目では、インシュレータの表面でワイヤが滑りやすいため、巻線が乱れやすい、という問題点があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、巻線の整列性を向上させることができるステータの巻線方法、並びにインシュレータ、電動機のステータ、及び電動機を得るものである。

この発明に係るステータの巻線方法は、ステータコアのティースに装着されたインシュレータに、ワイヤを巻き付けるステータの巻線方法であって、前記ワイヤを、前記インシュレータに形成され、且つ、前記ステータコアの渡り線側に位置する入り口部に挿入し、前記ティースの端部側に位置する前記インシュレータの端部に案内する工程と、前記インシュレータの端部に案内された前記ワイヤを、前記インシュレータの前記ワイヤが巻き回される面に立設され、高さ方向と垂直な方向での断面が円状であり、且つ、前記ティースの端部側に位置する突起の側面に沿って曲げて前記突起に引掛ける工程と、前記突起を巻き始めとして、前記ティースの端部側から前記ステータコアの渡り線側に向かって前記ワイヤを巻き付ける工程とを有するものである。

この発明は、突起にワイヤを引掛けて、インシュレータの端部からステータコアの渡り線側に向かってワイヤを巻き付けるので、巻線の整列性を向上させることができる。

この発明の実施の形態１における逆曲げしたステータコアを示す図である。 この発明の実施の形態１におけるステータコアの要部拡大図である。 この発明の実施の形態１における正曲げしたステータコアを示す図である。 この発明の実施の形態１における巻線方法を示す図である。 この発明の実施の形態１における巻線開始を示す図である。 この発明の実施の形態１における巻線途中を示す図である。 この発明の実施の形態２におけるステータコアを示す図である。 この発明の実施の形態３におけるステータコアを示す図である。 この発明の実施の形態４における電動機を示す図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における逆曲げしたステータコアを示す図である。
図２はこの発明の実施の形態１におけるステータコアの要部拡大図である。

本実施の形態１における電動機のステータは、ティースを有するステータコア１と、ステータコア１のティースにそれぞれ装着されるインシュレータ２と、インシュレータ２に巻き付けられるワイヤ４とを備える。

図１において、ステータコア１は、例えば電磁鋼板を積層して形成される。
ステータコア１は、例えば全１２個のティース（ＴＥＥＴＨ１〜１２）を有する。各ティースには、インシュレータ２が装着される。なお、ティース数はこれに限るものではない。
また、ステータコア１には、ワイヤ４を巻き付け、渡り線を開始するためのターミナル７を有する。
また、第１〜第３ティース、及び第１１ティースには渡り線を行うための端子３を有する。

図１に示すように、完成後の電動機のステータと逆方向に曲げて、ティース同士の間の開口部が広くなるようにする。これは、ティースにワイヤ４を巻回しやすくするためである。
そして、インシュレータ２が装着された各ティースに、ワイヤ４が巻回される。即ち、ワイヤ４がティースに直接巻回される集中巻線方式である。
なお、図１において、８はワイヤ４の巻き始めを示す。詳細は後述する。

インシュレータ２は、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の熱可塑性樹脂を用いて成形され、ティースに装着される。
このインシュレータ２は、ティースの形状に応じて、例えば断面略四角形状に形成される。
なお、インシュレータ２は、ステータコア１と一体に成形しても良い。
インシュレータ２は、ティース毎に設けられる。したがって、本実施の形態１では、１２個のインシュレータ２を備える。

図２に示すように、インシュレータ２は、縦溝５と、横溝６とが形成されている。
縦溝５は、ティースの軸方向に形成される。縦溝５にはワイヤ４が挿入され、ワイヤ４をティース軸方向に案内するものである。
なお、縦溝５は、本発明における溝に含まれる。

横溝６は、ティースの端部側の周方向に縦溝５と連続して形成される。横溝６には、ワイヤ４が引掛けられる。
横溝６は、ワイヤ４の巻線の巻線方向（正回転又は逆回転）に応じて、ティースの周方向の一方側に形成するようにしても良い。図２においては、紙面右側に形成した場合を示す。
なお、これに限らず、横溝６は、ワイヤ４の巻線の巻線方向に両方に対応するよう、ティースの周方向の両方側に形成するようにしても良い。

縦溝５の深さ及び幅は、ワイヤ４の外径以上である。
横溝６の深さ及び幅は、ワイヤ４の外径以上である。
縦溝５及び横溝６の形状は角がＲ状の凹形状である。
なお、縦溝５及び横溝６の形状はこれに限らず、ワイヤ４が挿入できる形状であれば良い。

図３はこの発明の実施の形態１における正曲げしたステータコアを示す図である。
図３においては、インシュレータ２にワイヤ４が巻線された状態であって、ステータを正方向に曲げた状態を示している。
図３に示すように、１相目の巻線は、第３ティースの１相目巻き始め８から巻線し、第６ティース、第９ティースを経て、第１２ティースの１相目の巻き終り９で終了する。
また、２相目の巻線は、第１１ティースの２相目巻き始め１０から巻線し、第８ティース、第５ティースを経て、第２ティースの２相目の巻き終り１１で終了する。
また、３相目の巻線は、第１ティースの３相目巻き始め１２から巻線し、第４ティース、第７ティースを経て、第１０ティースの３相目の巻き終り１３で終了する。
例えば三相のシングルＹ結線の場合、１相目はＵ相のコイルを指す。また、２相目はＶ相のコイルを指す。また、３相目はＷ相のコイルを指す。

同相の巻線は、渡り線により電気的に接続される。
図３に示すように、渡り線はステータの外径側（図１においては内径側）に設けられている。以下、正方向に曲げた電動機のステータの外径側を「ステータコア１の渡り線側」という。また、正方向に曲げた電動機のステータの内径側を「ティースの端部側」という。

図４はこの発明の実施の形態１における巻線方法を示す図である。
巻線は巻線機により行われる。図４において、巻線機は、ノズル１４、フライヤ１５、フォーマ１６、ガイド１７、シャフト１８、円柱１９を備える。
ノズル１４は、フライヤ１５に装着される。ノズル１４は中空の筒状に形成され、ワイヤ４を繰り出すものである。
フライヤ１５は、回転方向２１に回転可能である。
フォーマ１６は、フライヤ１５の回転軸上に配置された円柱１９の上に設けられる。フォーマ１６は、ガイド１７及びシャフト１８により、フライヤ１５の回転軸上に移動可能である。
このフォーマ１６は、送り方向２０にワイヤ４を押圧して、巻線位置の位置決めを行うものである。

次に、本実施の形態１におけるステータの巻線動作について説明する。
なお、以下の説明においては、１相目巻き始め８から巻線を行う動作について説明するが、２相目巻き始め１０、３相目巻き始め１２から巻線を行う場合も同様の動作を行う。

図５はこの発明の実施の形態１における巻線開始を示す図である。
図６はこの発明の実施の形態１における巻線途中を示す図である。
まず、ワイヤ４の端部、又は渡り線として他のティースから渡されたワイヤ４をターミナル７に巻き付ける。そしてワイヤ４を端子３に通す。
そして、縦溝５に、ステータコア１の渡り線側からワイヤ４を挿入して、ワイヤ４をティースの軸方向に案内する。
次に、ステータコア１の渡り線側からティースの端部側に案内されたワイヤ４を、インシュレータ２の端部で周方向へ曲げ、横溝６に引掛ける。
図５に示すように、横溝６を巻き始め８（巻線開始位置）として、ティースの端部側からステータコア１の渡り線側に向かってワイヤ４を巻き付ける。

ワイヤ４の巻線は、ティースの軸回りに回転するフライヤ１５から供給されるワイヤ４を、ティースの軸方向に移動するフォーマ１６により導いて巻線する。
フォーマ１６は、送り方向２０、即ちステータコア１の渡り線側の方向に向かって、ワイヤ４を押圧することにより、巻線位置の位置決めを行う。
そして、フライヤ１５が回転して、インシュレータ２にノズル１４から繰り出されるワイヤ４が巻き付く。
フォーマ１６は、巻線開始位置、即ち横溝６から順に、送り方向２０に移動する。

図６に示すように、ワイヤ４は、フォーマ１６によってしごかれ、インシュレータ２とフォーマ１６との間でテンションがかかる。よって、ワイヤ４を張った状態で巻線が行われることになる。

以上のように本実施の形態においては、ステータコア１の渡り線側からティースの端部側に案内されたワイヤ４を、ティースの端部側からステータコア１の渡り線側に向かって巻き付ける。
これにより、ワイヤ４のたるみをフォーマ１６の送りによって低減することができ、ワイヤ４を張った状態で巻線を行うことができる。
よって、巻線の整列性を向上させることができる。
また、インシュレータ２の表面でワイヤ４が滑りやすい巻線の１層目において、巻線乱れを低減することができ、巻線の整列性を向上させることができる。
したがって、巻線の占積率を向上させることができる。

実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２におけるステータコアを示す図である。
図７に示すように、本実施の形態２におけるステータコア１は、右側面２５の渡り線側に、入り口２２、ターミナル２４、出口２８を有する。
入り口２２は、上記実施の形態１における縦溝５に代わるものであり、ワイヤ４をステータコア１の渡り線側からティースの端部側に案内する。
ターミナル２４には、ワイヤ４が巻き付けられる。
出口２８は、ワイヤ４をインシュレータ２側から渡り線側に通すものである。

本実施の形態２におけるインシュレータ２は、ティースの端部側の表面に形成され、ワイヤ４が引掛けられる突起２３を備えている。
この突起２３は、上記実施の形態１における横溝６に代わるものであり、ステータコア１の渡り線側から案内されたワイヤ４が引掛けられる。
突起２３は、円柱状に立設され、高さがワイヤ４の外径以下である。また、突起２３の先端部を丸く加工（Ｒ形状）する。
なお、突起２３の形状は、これに限るものではなく、ワイヤ４を引掛けるものであれば良い。例えば、略円錐形状でも可能である。
突起２３は、巻線開始面となる面に設ける。図７においては、入り口２２が形成された右側面２５の端部近傍に設けている。左側面２６には突起２３を設けていない。

次に、本実施の形態２におけるステータの巻線動作について説明する。
まず、ワイヤ４の端部、又は渡り線として他のティースから渡されたワイヤ４をターミナル２４に巻き付ける。そしてワイヤ４を入り口２２に通す。
そして、ワイヤ４を突起２３に向かって案内する。
次に、ステータコア１の渡り線側から突起２３に案内されたワイヤ４を、インシュレータ２の端部で周方向へ曲げ、突起２３に引掛ける。
このとき、ワイヤ４が巻線の巻線方向に向くように突起２３に引掛ける。図７の例では、ワイヤ４を突起２３の紙面左側から引掛ける。
以降、上記実施の形態１と同様に、突起２３を巻き始め８（巻線開始位置）として、ティースの端部側からステータコア１の渡り線側に向かってワイヤ４を巻き付ける。

これにより、ワイヤ４は、フォーマ１６によってしごかれ、インシュレータ２とフォーマ１６との間でテンションがかかる。よって、ワイヤ４を張った状態で巻線が行われることになる。

以上のように本実施の形態においては、上記実施の形態１と同様の効果を奏する。
さらに、実施の形態２においては、渡り線の入り口２２の位置にかかわらず、巻線開始点位置までワイヤ４を案内することが可能となる。
また、ワイヤ４を引掛ける突起２３の先端が、Ｒ形状を成しているためワイヤ４の皮膜損傷を低減することが可能となる。

実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３におけるステータコアを示す図である。
図８に示すように、本実施の形態３におけるステータコア１は、右側面２５の渡り線側に、入り口２２、ターミナル２４、出口２８を有する。
本実施の形態２におけるインシュレータ２は、ステータコア１の渡り線側からティースの端部側へワイヤ４を案内する斜め溝２７を備えている。
なお、斜め溝２７は、本発明における溝に含まれる。

入り口２２及び斜め溝２７は、上記実施の形態１における縦溝５に代わるものであり、ワイヤ４をステータコア１の渡り線側からティースの端部側に案内する。
斜め溝２７のティース端部側は、上記実施の形態１における横溝６に代わるものであり、ステータコア１の渡り線側から案内されたワイヤ４が引掛けられる。
ターミナル２４には、ワイヤ４が巻き付けられる。
出口２８は、ワイヤ４をインシュレータ２側から渡り線側に通すものである。

斜め溝２７の深さ及び幅は、ワイヤ４の外径以上である。
斜め溝２７の形状は角がＲ状の凹形状である。
なお、斜め溝２７の形状はこれに限らず、ワイヤ４が挿入できる形状であれば良い。

斜め溝２７は、巻線開始面となる面に略対角線上に形成される。図８においては、入り口２２が形成される左上端から右下端に向かって形成されている。
左側面２６には斜め溝２７を設けていない。
また、斜め溝２７は、巻線の巻線方向に応じた方向に形成される。即ち、ワイヤ４を斜め溝２７に挿入して案内したとき、インシュレータ２の端部で、ワイヤ４が巻線の巻線方向に向くように形成する。

次に、本実施の形態３におけるステータの巻線動作について説明する。
まず、ワイヤ４の端部、又は渡り線として他のティースから渡されたワイヤ４をターミナル２４に巻き付ける。そしてワイヤ４を入り口２２に通す。
そして、斜め溝２７に、ステータコア１の渡り線側からワイヤ４を挿入して、ワイヤ４をティースの端部方向に案内する。
次に、ステータコア１の渡り線側からティースの端部側に案内されたワイヤ４を、斜め溝２７のティース端部側で引掛ける。
以降、上記実施の形態１と同様に、斜め溝２７のティース端部側を巻き始め８（巻線開始位置）として、ティースの端部側からステータコア１の渡り線側に向かってワイヤ４を巻き付ける。

これにより、ワイヤ４は、フォーマ１６によってしごかれ、インシュレータ２とフォーマ１６との間でテンションがかかる。よって、ワイヤ４を張った状態で巻線が行われることになる。

以上のように本実施の形態においては、上記実施の形態１と同様の効果を奏する。
さらに、実施の形態３においては、渡り線の端子３がインシュレータ２の中央に装着してある場合、渡り線からの入り口２２が左右にあるため斜め溝２７にワイヤ４を挿入しやすい利点がある。

実施の形態４．
図９はこの発明の実施の形態４における電動機を示す図である。
図９において、本実施の形態４における電動機２００は、回転子３８、ブラケット３９、上記実施の形態１〜３の何れかの電動機のステータを、モールド成形したモールド固定子４０、結線部品４１（基板）等を備える。

図９に示すように、本実施の形態の電動機のステータに外部と接続される結線部品４１を組付け、機械的に、かつ、電気的にも接合した後にモールドを施す。その後、回転子３８、ブラケット３９等の部品を組付けて電動機２００となる。

以上のように本実施の形態においては、上記実施の形態１〜３の何れかの電動機のステータを備えることにより、巻線の整列性を向上させたステータを用いることができる。これにより、巻線の占有率を向上させることができ、品質の良い電動機２００を得ることができる。

１ ステータコア、２ インシュレータ、３ 端子、４ ワイヤ、５ 縦溝、６ 横溝、７ ターミナル、８ １相目巻き始め、９ １相目巻き終り、１０ ２相目巻き始め、１１ ２相目巻き終り、１２ ３相目巻き始め、１３ ３相目巻き終り、１４ ノズル、１５ フライヤ、１６ フォーマ、１７ ガイド、１８ シャフト、１９ 円柱、２０ 送り方向、２１ 回転方向、２２ 入り口、２３ 突起、２４ ターミナル、２５ 右側面、２６ 左側面、２７ 斜め溝、２８ 出口、３８ 回転子、３９ ブラケット、４０ モールド固定子、４１ 結線部品、２００ 電動機。

Claims (9)

1. ステータコアのティースに装着されたインシュレータに、ワイヤを巻き付けるステータの巻線方法であって、
   前記ワイヤを、
   前記インシュレータに形成され、且つ、前記ステータコアの渡り線側に位置する入り口部に挿入し、
   前記ティースの端部側に位置する前記インシュレータの端部に案内する工程と、
   前記インシュレータの端部に案内された前記ワイヤを、
   前記インシュレータの前記ワイヤが巻き回される面に立設され、高さ方向と垂直な方向での断面が円状であり、且つ、前記ティースの端部側に位置する突起の側面に沿って曲げて
   前記突起に引掛ける工程と、
   前記突起を巻き始めとして、
   前記ティースの端部側から前記ステータコアの渡り線側に向かって前記ワイヤを巻き付ける工程と
   を有することを特徴とするステータの巻線方法。
2. 前記突起の高さは、前記ワイヤの外径以下である
   ことを特徴とする請求項１記載のステータの巻線方法。
3. 前記突起の先端部は、丸い
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のステータの巻線方法。
4. 前記ワイヤを巻き付ける工程は、
   前記ティースの軸回りに回転するフライヤから供給される前記ワイヤを、
   前記ティースの軸方向に移動するフォーマにより導いて巻線する
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のステータの巻線方法。
5. ステータコアのティースに装着され、ワイヤが巻き付けられるインシュレータであって、
   前記ステータコアの渡り線側に形成され、且つ、前記ワイヤが挿入される入り口部と、
   前記ティースの端部側に形成され、前記ワイヤが巻き回される面に立設され、高さ方向と垂直な方向での断面が円状であり、且つ、前記ワイヤが側面に沿って曲げられて引掛けられる突起と
   を備えたことを特徴とするインシュレータ。
6. 前記突起の高さは、前記ワイヤの外径以下である
   ことを特徴とする請求項５記載のインシュレータ。
7. 前記突起の先端部は、丸い
   ことを特徴とする請求項５又は６記載のインシュレータ。
8. ティースを有するステータコアと、
   請求項５〜７の何れか一項に記載のインシュレータと、
   前記インシュレータに巻き付けられたワイヤと
   を備え、
   前記ステータコアの渡り線側に位置する前記入り口部から、前記ティースの端部側に案内され、前記ティースの端部側に位置する前記突起に引掛けられた前記ワイヤが、
   前記ステータコアの渡り線側に向かって巻き付けられた
   ことを特徴とする電動機のステータ。
9. 請求項８記載の電動機のステータを備えたことを特徴とする電動機。

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