JPH09322491A - モータとモータの巻線方法及び巻線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】巻線コイルのスロット断面積に対する線材断面
積の割合を高くとれる巻線により、巻線コイルの製造コ
ストを低減し、効率良く、回転むらの無い高性能モータ
の安定生産を可能にしようとするものである。 【解決手段】基本的原理は、線材をコイル状に巻線を施
す装置において、回転して巻線を行うフライヤ等の主軸
回転角のそのときどきにおいての他の巻線を補助する機
構群の動作量を巻線対象物寸法、巻線進行度等から予め
関数として決定しておき、巻線時にフライヤの回転角度
を検出し、その角度に応じたその他の機構群の動作量を
関数より逐次算出し、動作させることによって、フライ
ヤに同期して他の機構群が巻線補助動作しながら巻線す
ることによって、巻線された線材が整列に並び、線材断
面積がスロット内に於て高い割合を占めるコイルを製造
することを可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は家電部品コイル、イ
ンダクションモータ固定子、直流モータ電機子コイル
等、三次元形状を有するコイル、また、巻線、整形方法
及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】直流モータ電機子コイル巻線機は図１１
に示すようにコア１１にたいして、固定された線材案内
ガイド１５０ｂが図示のように配置され、巻回される線
材１２がそのガイド１５０ｂを滑りながらスロット１５
内に入りこませる構造で巻線されている。

【０００３】インダクションモータ、シンクロナスモー
タなどの固定子の製造方法は一般的にインサータ方式が
知られており、特開昭５８−１１９７５３に示されるよ
うに予め所定の形状に巻線されたコイルをブレードと呼
ばれるコイルガイドにセットし、これを油圧などを利用
してストリッパーと呼ばれる押し込み治具でコアのスロ
ットの中に挿入する方法が採られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般的にコイル部品は
電流による磁界を利用した物がほとんどであり、電流か
ら得られる磁界を効率良く得る為の工夫がなされてい
る。直流モータの電機子コイルを例に取るとコアのスロ
ットに巻線される線材の断面積のスロットの断面積に対
する割合が大きいほど良いとされている。しかし現状の
巻線方法では、図１１（ａ）に示すようにスロット外の
線材部分、すなわちコイルエンド部分にて線材の交差が
発生し、また図１１（ｂ）に示すように巻線された線材
が隣のスロット１５を塞ぎ、次のスロットの巻線時に悪
影響を及ぼすなどの問題があり、スロット断面積に対す
る線材断面積の割合を大きくとることができない状況に
ある。また、そのように巻線されたコイルは、各スロッ
ト間での線材の抵抗値、線材重量が変る為、モータとし
て回転にばらつきが発生する、製造工程におけるばらつ
き削減工程が増加するなどといった問題点がある。

【０００５】また、インダクションモータ等の固定子コ
イルにおいても同様に、あらかじめ巻線された線材をス
ロットへ挿入するインサータ方式はスロット内にある程
度の余裕をとらなければ挿入ができない為、コアのスロ
ット断面積に対する線材断面積の割合に限界があってこ
れ以上割合を高くとることができない状況にある。

【０００６】本発明は、巻線コイルのスロット断面積に
対する線材断面積の割合を高くとれる巻線により、巻線
コイルの製造コストを低減し、効率良く、回転むらの無
い高性能モータの安定生産を可能にしようとするもので
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに創作した本発明の基本的原理は、線材をコイル状に
巻線を施す装置において、回転して巻線を行うフライヤ
等の主軸回転角のそのときどきにおいてその他の巻線を
補助する機構群の動作量を巻線対象物寸法、巻線進行度
等から予め関数として決定しておき、巻線時にフライヤ
の回転角度を検出し、その角度に応じたその他の機構群
の動作量を関数またはプログラムにより逐次算出し、動
作させることによって、フライヤに同期して他の機構群
が巻線補助動作しながら巻線することによって、巻線さ
れた線材が整列に並び、線材断面積がスロット内に於て
高い割合を占めるコイルを製造することを可能とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に沿
って説明する。

【０００９】図１は、本発明の１実施例における直流モ
ータ電機子巻線を対象にしたコイル巻線機の構成図であ
る。図２は図１中のＡ方向から見た巻線機のコイルエン
ド成形部５、ワーク保持部６を示す。図３はワーク保持
部の構造を断面で示す。

【００１０】ベース１００上にベースからの支持体１０
５に支持されたシリンダ４０によって図面上左右に移動
可能なガイド４９上にフライヤ駆動部ベース１０４をベ
ースとしてフライヤ駆動部８が配置され、駆動部の先に
回転中心軸４を中心に回転するフライヤアーム１が平行
移動用リンク２ａ，２ｂ及び傾き角調整用リンク３を介
して連結される。そのフライヤアームの回転中心には駆
動部から支持部９を介して線材案内部７が連結配置され
る。線材案内部７の先端部はｖ形形状を有し、シリンダ
４０の駆動によってフライヤ駆動部８が電機子コアに最
も近ずく時、円形の電機子コアを２点で支持する構造と
なる。電機子コアは図１図面奥側に配置されるワーク保
持部６によって保持される。図２、図３に示すようにベ
ース１００上には支持部材１１８を介して保持部ベース
１１７を支持し、保持部ベース１１７にはホルダ固定部
材１２０が固定され、その内側にはベアリング１２３を
介して回転可能な軸１２１があり、その内側には、固定
部材１１６によって保持部ベース１１７に固定されたシ
リンダ１１２に接続され、ベアリング１１５によって回
転可能でかつシリンダ駆動で図面上を左右に移動可能な
先端がコレットチャック１２４と連結された軸１２２が
配置される。電機子の軸１３はコレットチャック１２４
に挿入され、シリンダ１１２によって軸１２２が図面上
右に移動した時、コレットチャック１２４のテーパ形状
が軸１２１の内径に締め付けられ、電機子軸１３を固定
する。固定された電機子軸は、保持部ベース１１７に固
定された支持体１１９によって固定された電機子回転用
モータ３９及び、そのモータ３９に連結されたプーリ８
９ａ、プーリよりタイミングベルト６９を介して軸１２
２に連結されたプーリ８９ｂによって回転可能になって
いる。保持部ベース１１７には、支持部材１０７を介し
て固定されたシリンダ１０８、シリンダ１０８とジョイ
ント１１０で連結されたリンク１０８が配置され、リン
ク支点軸１０９を支点としてシリンダ１０８の駆動によ
ってカット押し込み駒１０６を上下させ、巻線された線
材をカットして電機子のコンミテータに挿入する機構が
配置される。また、図２に示すように図面上で電機子コ
アの右側には、コンミテータ側コイルエンド押さえ部２
２、右側には逆コンミテータ側コイルエンド押さえ部２
１が配置される構造を有す。

【００１１】次にフライヤ駆動部８の駆動構造を説明す
る。図４にはフライヤ駆動部を上部から見た図を示す。
図５には電機子コイルを巻線する際の理想フライヤ軌道
をしめす。図６はフライヤ角度に対するモータの回転角
の関係を示すグラフを示す。図７は図６の関係の動作を
するフライヤ位置の動作を表す。図８には図７の動作を
させるアルゴリズムをフローチャートで示す。以下、こ
れらの図を用いてフライヤの動作を説明する。

【００１２】フライヤ駆動部ベース１０４上の支持部材
１２５からベアリング１２６を介して回転できる中空の
軸７２が配置される。その内側には軸７２の内径よりも
外径が小さい中空の軸７３が配置され、またその内側に
は軸７３の内径よりも小さい外径をもつ中空の軸７５が
配置され、さらに内側に軸７５の内径よりも小さい外径
をもつ中実の軸７４が配置される構造をもつ。まず軸７
４は、図１上で示す支持部材１２５、１３２に取り付け
られたモータ３４からプーリ８４ａ、タイミングベルト
６４、プーリ８４ｂを介して連結されたボールネジ５４
のナット５４ｂと固定された図面上左右に移動可能なガ
イドテーブルに支持部材９４とベアリング１２７を介し
て連結されている。これによって軸７４は図面上左右に
移動可能でかつ回転できる構造となる。軸７５も同様に
ベアリング１３３、支持部材９５、ガイドテーブル４
５、ボールネジ５５、カップリング８５などを介してモ
ータ３５によって左右に移動可能でかつ回転できる構造
となっている。さらに軸７３、軸７２も図１に示す箇所
に及びその裏側に配置されたモータ３３等によって駆動
されて図面上左右に移動可能で回転できる構造となって
いる。大外の軸７２はプーリ８１ｂ、タイミングベルト
６１、プーリ８１ａを介して主軸用モータ３１に連結さ
れ回転を任意にできる構造をもつ。フライヤアーム１は
平行移動用リンク３、傾き角調整用リンク２ａ，２ｂを
介して軸７２に連結され、軸７２といっしょになって回
転する支持部材１３４にリンクの支点１２８ａ，１２８
ｂで連結されている。巻線を行うフライヤ１は主軸用モ
ータ３１を駆動することによって回転する。軸７２は回
転しながら独立して図面上左右に移動し、軸７２にカム
フォロワ１２９で連結された平行移動用リンク２ｂは軸
７２が左右に移動すると支点１２８ｂを中心として回転
する。リンク２ｂが回転するとそれに連結されたリンク
２ａが平行リンクとして機能し、フライヤ先端位置を図
面上左右方向に移動可能な構造となっている。また、軸
７３も軸７２の回転に伴って回転するが、独立して左右
に移動する。軸７３が左右に移動すると、軸７３とカム
フォロワ１３０で連結されたリンク３が左右に移動し、
フライヤ先端位置を図面上上下の方向に移動させる構造
となっている。これによって、フライヤ１の先端位置は
回転、左右方向、上下方向の自由度を持ち３次元の任意
の位置に位置決めできる。さらに、軸７４、軸７５はフ
ライヤの回転に関係なく、独立してそれぞれの軸が左右
方向に移動可能である。

【００１３】電機子コイルは図５に示すように電機子コ
ア１１のスロット１５に線を挿入して巻き付けていきコ
イル１２を形成している。スロット１５内にあるコイル
１２の最終形状は鞍型形状をしており、その形に巻線す
るにはフライヤ先端の巻線軌道がその最終形状の延長線
上をとおる図５の矢印で示す軌道１３５のようなフライ
ヤ先端軌道であることが望ましい。

【００１４】上記説明した本発明の巻線機構造では、フ
ライヤ先端を３次元の任意の位置に制御可能なため、図
５のような軌道を達成可能である。軌道の制御方法は、
まず、図６に示すような主軸であるフライヤの回転角度
に対応する制御する軸の回転角度を任意の軌道を形成す
るようにフライヤ軌道関数として設定する。図６の場合
は、フライヤ回転６０度ごとに平行移動用モータの回転
角度が変化する軌道関数となっている。この軌道関数に
よるフライヤ先端の動作を図７に示す。まず、フライヤ
回転が０度の時にはの位置とする。そこフライヤが中
心軸４を中心にして６０度回転する間に回転と同時に平
行移動用モータは３回転するわけであるからモータ回転
数×ボールネジピッチ分だけカムフォロワ１２９の位置
が移動し、平行リンクが一定の距離移動してフライヤは
図面上右側に移動しての位置をとる。６０度から１２
０度までは平行移動用モータは１０８０度一定で回転し
ないため左右方向は一定でフライヤのみ１２０度まで回
転しての位置となる。そのあとは平行移動用モータは
０度に戻るため、フライヤ回転が１８０度の位置では
の位置となる。この制御アルゴリズムは図８に示すよう
に、フライヤの回転指令後、フライヤの回転角度を検出
し、その角度に応じた駆動したいモータの回転角度を軌
道関数より算出し、駆動したいモータに回転指令を与え
るといった動作をフライヤが回転している間、常に行う
ことによって３次元の任意の軌道をなめらかに動作可能
となる。図６から図８で示した動作はフライヤ角度調整
軸７３及び軸７４、軸７５についても同様に、制御で
き、それぞれの軸をフライヤの位相にあわせて任意に制
御することが可能な構造となっている。

【００１５】次に図１で示した線材案内部７について説
明する。図９に線材案内部を示す。（ｂ）に図１で示し
た線材案内部７を示し、（ａ）はそれを上方から示した
図である。フライヤ駆動部８に固定された部材１３６の
上下にガイドテーブル１３７が固定され、それに先端が
テーパ状になった部材１３８が固定されている。その部
材１３８は、軸７５からベアリング１４２を介して部材
１４０、１３９が配置される。軸７５は図面状左右方向
に移動可能であり、部材１３８を左右に移動可能として
いる。部材１４６はガイド軸１４５をガイドとして
（ａ）図上で上下方向にそれぞれ移動可能となる。部材
１３８のテーパ部が部材１４６に固定されたピン１４１
を押すことにより部材１４６の間隔は広がる構造とな
る。また、軸７４には、ベアリング１４３を介して部材
１４４、１４８が固定され、カムフォロワ１４７を介し
てリンク支点１５２を中心としたリンク１４９が配置さ
れる。リンク１４９はカムフォロワ１５２を介して線材
案内ガイド１５０をガイドテーブル１５１にそって図中
の矢印で表す方向に移動できる構造をもつ。電機子は図
のような位置に配置され、上下のガイド１０１，１０２
によって振れ止め拘束される。以上の構成によって、線
材案内ガイド１５０は、軸７４、軸７５の動作に伴って
図中の矢印方向に任意に位置決めできる構造となってい
る。図１０に線材案内ガイド１５０を用いた本発明の整
列巻線方法を示す。

【００１６】（ａ）に電機子と線材ガイド１５０の位置
関係を斜視図により示す。線材ガイド１５０は電機子コ
ア１１の巻線をしようとするスロット１５に位置し、巻
回する線材１２のガイドとして機能する。（ｂ）図は巻
線ターン時の線材ガイド１５０の位置を示す。巻はじめ
にはの位置でガイドし、スロットにはいった線材１２
が必ず任意に決めた位置に納まるようにする。２ターン
目からも同様に、、、と順次位置決めし、線材
１２が整列に配置されるようにガイド１５０の位置を制
御する。その後の巻線も同様に（ｃ）図に示すような線
材１２の順序となるようガイド１５０の位置を制御す
る。このときの制御は前述したフライヤの回転に応じた
関数による制御でフライヤ１の回転中に逐次軸７４、軸
７５の変位を制御して実現するものとする。これによ
り、巻線された線材１２はスロット１５の右半分の領域
に納まる構造が可能となる。従来の電機子コイル巻線機
においては図１１に示すように固定された線材案内ガイ
ド１５０ｂが配置され、巻回される線材がそのガイド１
５０ｂを滑りながらスロット１５内に入りこんでいく構
造であったため、図１１（ａ）に示すようにスロット外
の線材部分、すなわちコイルエンド部分にて線材の交差
が発生し、また図１１（ｂ）に示すように巻線された線
材が隣のスロット１５を塞ぎ、次の巻線時に悪影響を及
ぼす結果となっていた。本発明の線材ガイド１５０はこ
のような問題点を解決できる巻線方法として有効であ
る。

【００１７】次に、図２にて示したコンミテータ側コイ
ルエンド押さえ部２２及び逆コンミテータ側コイルエン
ド押さえ部２１について説明する。まず、構成を図２で
説明する。コンミテータ側コイルエンド押さえ部２２
は、ガイドテーブル４８に固定され、ボールネジ５８、
カップリング８８を介して連結されるモータ３８によっ
て、図２の図面上を左右に駆動可能な構造をもつ。逆コ
ンミテータ側コイルエンド押さえ部２１はガイドテーブ
ルに固定された部材１５３に固定され、ボールネジ５
６、カップリング８６を介して連結されるモータ３６に
よって、図面上を左右に駆動可能な構造をもつ。さら
に、部材１５３上にはモータ３７によって、ボールネジ
５７、カップリング８７、部材１５４を介して左右に移
動可能な部材１５５を設けている。次にこれらの要素の
動作について図１２から図１５を用いて説明する。図１
２には正面からみた電機子を示す。（ａ）に最初のスロ
ットの巻線を示し、逆コンミテータ側コイルエンド押さ
え部２１の配置を示している。図１３に最初のスロット
の巻線時のコイルエンド押さえ部２１，２２を側面から
みた位置関係を示す。最初のスロット１５ａに５ターン
の巻線を施す場合、コイルエンド部では、図１２
（ａ）、図１３（ａ）に示すように線材１２は整列して
並ぶことが理想形状である。そこで本発明では、コイル
エンド押さえ部２１、２２によって理想形状を実現す
る。フライヤのがコンミテータ１４の逆側に巻線を施す
際、逆コンミテータ側コイルエンド押さえ部２１は図１
３（ｂ）に示すように線材が入りやすいようすきまをあ
けて巻線させる。次に、さらにフライヤ１が回転してコ
ンミテータ側を巻線するときには図１２（ｃ）に示すよ
うに逆コンミテータ側コイルエンド押さえ部２１は巻線
された線材を押さえ、コンミテータ側コイルエンド押さ
え部２２は線材１２が巻線されやすいよう隙間をあけ
る。この動作を巻線される間繰り返しておこなうことに
より、前述の理想形状を達成する。次に図１２（ｂ）に
示すように隣のスロット１５ｂへ巻線するが、この時は
すでに巻線されている線材１２ａの上に新たな巻線１２
ｂがされるのでそれぞれのコイルエンド押さえ部２１、
２２の位置関係は、図１４に示すようにその線材径分だ
けを考慮した位置に位置決めされ、前述の動作をするこ
とが必要となる。さらに巻線が進んだ場合にはず１２
（ｃ）に示すようにコイルエンド部には多数の線材１２
が重なっている状態となる。この時の側面は図１５に示
すようにコイルエンド部に角度を持つようになるため、
逆コンミテータ側コイルエンド押さえ部２１の先端駒２
３を前述した駆動部材２４によって駆動させ、先端の角
度を調整して前述の動作を行う。これらの動作の制御は
前述したフライヤの回転に応じた関数またはプログラム
による制御でフライヤ１の回転中に逐次、モータ３６、
３７、３８の駆動を制御して実現するものとする。以上
の動作を行うことによってコイルエンド部の線材１２は
すべて整列性を保ち、コイルエンド部分を小型化する事
が可能となる。

【００１８】次に、先に述べた線材案内のかわりに線材
押し込みを用いた例を図１６、図１７にて説明する。通
常線材は細いものは紐のように柔らかく、巻線時に引っ
張りテンションを与えることにより真直になりやすい
が、ある程度太さをもつと剛性を持つようになる。この
線材を巻線すると図１６（ａ）に示すようにコアに接触
する点を通る円弧状に線材１２形状となる。巻線の理想
形状は前述したようにコアのどの断面においても図１０
（ｃ）で示した形状となることである。そこで、線材は
スロット１５内では図１６（ｂ）で示す形状で無ければ
ならないことになる。これを実現するため、前述した実
施例中の線材案内機構、すなわち軸７４、軸７５を駆動
源とした、図１７に示すような線材を押し込む機構とし
て使用する。まず、線材をガイドする線材ガイド１５０
は固定とし、その内側に押し込み部材１５６を設ける、
この押し込み部材１５６は前述の軸７４、軸７５を駆動
源とし、図１７（ｂ）図上を上下、左右に移動可能な構
成とする。巻線前にの位置にある線材押し込み部材１
５６は巻線時にスロット内の位置に位置決めされ、固
定線材ガイド１５０によって入ってきた線材を巻線毎に
図１７（ｃ）に示すよう押し込み動作を行う。この押し
込み動作もフライヤの回転に同期して制御し、しかも前
述したコイルエンド押さえ部動作とあわせて使用するこ
とによりスロット１５内で整列、かつ線材１２の割合の
高いコイルの製造が可能となる。

【００１９】以上述べたフライヤ回転に同期した、フラ
イヤ先端位置前後動作、線材案内ガイド動作、線材押し
込み動作、コイルエンド押さえ部の動作を総合して機能
させることにより、電機子コイルは、スロット内、コイ
ルエンド部分において整列性を保った巻線が実現でき、
スロット１５内に線材１２の占める割合の高い電機子コ
イルの生産が可能となる。スロット１５内に線材１２の
占める割合の高い電機子コイルはモータとしての効率が
高いため、従来と同出力のモータの大幅な小型化を可能
とする。また、コイルエンド部分の整列性を保つ為、機
械的なバランスも向上し、生産過程でのバランス取り工
程削減やモータ性能として振動、騒音の低減が可能とな
る。

【００２０】次に本発明の第２の実施例として交流誘導
電動機の固定子コイル巻線について説明する。

【００２１】図１８は交流誘導電動機の固定子形状及
び、固定子コイル形状を示す。交流誘導電動機の固定子
は珪素鋼板などを積層したコア１６０とその内側のスロ
ットに配置されるコイル１６１で構成される。固定子コ
イル１６０は図１８（ｂ）に示すような形状となってお
り、ア１６０のスロット内に入る部分１６１ａは線材が
真直な状態となって、その間をつなぐ線材がコイルエン
ド部１６１ｂとなる。図１９に固定子コイルの巻線金型
構造を示す。

【００２２】凹型１６２と凸型１６３を組合せた隙間に
線材を巻回して図１８（ｂ）のような固定子コイル１６
１形状を得る。このとき、この巻線軌道は図１９（ｂ）
に示す矢印のように３次元の軌道となる。この３次元の
軌道は固定子コイル１６１の延長線上をとおる軌道が理
想であり、本発明の第１の実施例のフライヤ１の軌道の
制御によって電機子コイル巻線の軌道と同じように実現
できる。巻線され金型から取り出した形状は図１８
（ｂ）の形状となり、このような金型に整列巻線された
固定子コイルはコアに挿入される部分及びコイルエンド
部分の占積率の高いコイルとなる。図２０にはコイル単
体として巻線されたコイルのコアへの挿入を示す。固定
子の組み立て方法は、巻線時から形作られたコイル形状
を保ちながらコア１６０の所定のスロット１６４へ固定
子コイル１６１を挿入する方法をとる。

【００２３】次に固定子コイルの製造方法についての実
施例としてさらに別の方法を図２１より説明する。コイ
ル巻線は巻線形状が単純なほど線材を整列して巻線する
ことが可能となるため、巻線を図２１（ａ）のような長
方形形状に巻線することを考える。この時、コイル形状
を決定するのはコイルの四隅コーナであるため、巻線ガ
イドは巻線コイルの角Ｒを満足する４本の巻線ガイドピ
ン１７１でよい。図２２に巻線ガイドピンを用いた固定
子コイルの巻線・成形機構の構成を示す。モータ１７６
を駆動源とし、ボールネジ１７７を介して連結されるガ
イドテーブル１７５によって上下に動作可能な部材１７
８にシリンダ１７４によって出し入れ可能な巻線ガイド
ピン１７１が固定される。巻線ガイドピン１７１をガイ
ドとして図に示すように固定子コイル１７０を巻きつけ
る構成とし、固定子コイル１７０のコア挿入部分をガイ
ドするガイド１７２を配置し、外部からの駆動機構によ
って出し入れ可能で、固定子コイル１７０のコア挿入部
分を押えるコイル押え部１７３がコイルの両側に配置さ
れる構成となっている。図２３から図２５を用いてこの
機構での固定子コイル巻線動作を説明する。図２４は前
述した第１の実施例の巻線機に固定子コイル巻線機構を
適用した図を示す。固定子コイル巻線・成形機構をフラ
イヤ１の回転範囲内に配置し、さらに図面上左右に移動
できる軸７４、軸７５にガイドテーブル１８３、１８４
に固定された成形駒１８１、１８２が連結されて前述し
たモータでフライヤに同期して動作可能な構造とする。
巻線動作は、まず、ガイドピン１７１にフライヤにより
巻線を施し、一回転巻線したところで図２３（ｂ）に示
すようにコイル押え部１７３により固定子コイルのコア
に挿入する部分を押えて保持する。このコイル押え部の
駆動源は第１の実施例のコイルエンド押え部の駆動源を
用いて実現する。コア挿入部の保持後、図２３（ｃ）及
び図２５（ｃ）に示すように上部の巻線ガイド１７１を
後退させ、上部成形駒１８１によって巻線された線材を
図中矢印の方向に倒しコイルエンド部を形成する。次の
動作では、図２５（ｄ）に示すよう上部の巻線ガイド１
７１は前進し、下部の巻線ガイド１７１が後退し、下部
成形駒１８２によって巻線された線材を図中矢印の方向
に倒しコイルエンド部を形成する。このように巻線が上
部を巻線している時には下部のコイルエンドを成形し、
下部を巻線している時には上部のコイルエンドを成形す
る手順により、図２５（ｅ）に示すような固定子コイル
１７０を製造することが可能となる。このとき、コイル
エンド部で線材整列する為には、巻線される時の周長を
逐次変えていく必要があるため、線材ガイド１７１の上
下の位置はモータ１７６によって周長を考慮した上下の
位置に制御する必要がある。以上の巻線・成形によって
図２６に示すようなコア挿入部、コイルエンド部ともに
整列性を保つ固定子コイルの製造が可能となる。

【００２４】また、巻線した後にコイルの形状をステー
タコイル形状に成形する方法では、図２７に示すように
コイル１７０に周長差を設けることが望ましい。コイル
エンド部分１７０ｂを形作るには、図２６からもわかる
ようにコイルの内側よりも外側の方がコイルの周長が長
くなっていることが必要であり、図２７に示すような内
側と外側の周長差のあるコイルからコイルエンドを折り
曲げ図２６のコイル形状へと成形する。また、スロット
内へ入る部分１７０ａは導体密度を高くするために圧縮
成形によって占積率を高める方法が採られるが、その場
合には整列に巻線されて、線材のクロスする部分が無い
ことが必要となる。

【００２５】図２８に周長差をもつコイルの巻線方法を
示す。まず、テーパ形状の巻線金型、あるいはボビンに
線材１２を図２８（ａ）に示す順序で巻線していく。巻
型１８０の谷側から順番にそって線材１２を積み上げて
巻線していくときには線材には必ず谷側へ向かうテンシ
ョンが働くため問題なく巻線することができる。次に山
側から谷側へと巻線していくときには、図２８（ｂ）に
示すような巻線補助ガイド１８１を線材１２が谷側へ落
ち込まないようささえる位置に位置決めする事により７
ターン目の巻線を安定させる。さらに、図２８（ｃ）に
示すように、次に巻回される線材を巻線するときには
巻線補助ガイド１８１は（ｂ）の位置より谷側へ下がっ
た位置へと移動し、さらに次の巻線時には、また線材１
２が１本はいるだけの隙間をあけて谷側へと移動してい
き、（ｄ）に示すように順序よく山側から谷側への巻線
を並べていく。この巻線補助ガイドの駆動については、
前述した第一の実施例の巻線機のコイルエンド押さえ部
などの駆動機構を用いて構成し、巻型の直線部、または
４隅の角部を補助するガイド機構し、その制御方法は巻
線するフライヤの回転角度に応じてガイドの位置を同期
させて制御する方法によって、この周長の異なるコイル
の整列巻線を実現する。

【００２６】図２９から図３１に固定子コイル巻線の実
施例の別形態を示す。図２９に４９スロットを持つ固定
子コイルの配置図を示す。固定子コア１６０のスロット
に実線でしめすＵ相のコイルの大コイル１８５ｕ１と小
コイル１８５ｕ２が配置される。そのコイルと３０度ず
れたスロットに一点鎖線で示すＶ相コイルの大コイル１
８５ｖ１と小コイル１８５ｖ２が配置され、さらに３０
度ずれて点線で示すＷ相コイルの大コイル１８５ｗ１と
小コイル１８５ｗ２が配置される。これらのコイルの一
つ一つの形状は図１８（ｂ）に示す形となっておりコイ
ル一つずつに端末線が２本ずつある。この端末線を低減
する方法として、図３０に示すように大小コイルをつな
げて巻線する金型構造を構成する。前述した第一の実施
例の巻線機の電機子コイルホルダ部、コイルエンド押さ
え部の箇所に図３０に図示する構造の巻線金型部を設け
る。この構造は前述した図１９の凹型１６２と凸型１６
３を組み合わせた大コイル用、小コイル用の金型をベー
スとなる部材１８９上のスライドガイド１８６に取り付
けられ、モータ１８７の駆動によってボールネジ１８８
を介して左右に移動可能な構造にする。まず大コイル用
巻型１６２ａ、１６２ｂの中心をフライヤの回転中心軸
にあわせて第２の実施例に示すような巻線軌道を実現し
て巻線する。その後、線材がつながったままモータ１８
７を駆動して小コイル用巻金型１６２ｂ、１６３ｂの中
心をフライヤの回転中心軸にあわせて巻線を行う。２つ
のコイルの巻線終了後コイルを取り出して組み合わせる
ことにより図３１に示すような大コイル１８５ｕ１と小
コイル１８５ｕ２の２つのコイルを重ねた構造で端末線
が２本のコイルの製造が可能となる。これによって端末
線の接続箇所を低減することができ、工数低減が可能と
なる。

【００２７】

【発明の効果】整列巻線により、コアのスロットにおけ
る線材の割合、すなわち、占積率を高くとることが可能
となる。また、整列に巻線することによってエンドコイ
ルの短縮化が可能となる。

【００２８】また、エンドコイル部を短くすることでコ
イル抵抗を低減でき、無駄な電流を減らせることができ
るため、電動機の効率を低下させる銅損を低減すること
ができる。これらによって電動機の効率向上をはかるこ
とができる。また、占積率の向上によるコアの小形化、
エンドコイル部分自体の小形化によって、電動機自体の
体格を小形にすることができ、また、使用する導体も少
なくできることから材料費の低減が可能となる。さらに
電動機はセット製品のキーパーツであるため、電動機を
用いたセット製品の小形、軽量化、低価格化が実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】直流モータ電機子コイル巻線機の構成図

【図２】コイルエンド押え部、ワーク保持部を示す図

【図３】ワーク保持部構造図

【図４】フライヤ駆動部構造を示す図

【図５】電機子コイル巻線時フライヤ軌道を示す図

【図６】フライヤ角度とモータ回転角の関係を示す図

【図７】フライヤ動作の説明図

【図８】フライヤとモータの同期制御フローチャート

【図９】線材案内部の構造図

【図１０】線材案内ガイド動作説明図

【図１１】従来巻線機の線材案内ガイドを示す図

【図１２】電機子とコイルエンド押え部位置関係を示す
正面図

【図１３】電機子とコイルエンド押え部位置関係を示す
側面図

【図１４】電機子とコイルエンド押え部位置関係を示す
側面図

【図１５】電機子とコイルエンド押え部位置関係を示す
側面図

【図１６】電機子コアスロット内の線材姿勢

【図１７】線材押込み機構構成及び動作を示す図

【図１８】インダクションモータ固定子及び固定子コイ
ル

【図１９】固定子コイル巻線金型及び巻線軌道を表す図

【図２０】固定子コイルのコアへの組込図

【図２１】平形コイルの図

【図２２】固定子コイル巻線金型部の図

【図２３】固定子コイル巻線金型部巻線動作説明図

【図２４】固定子コイル巻線装置構成を示す図

【図２５】固定子コイル巻線・成形動作説明図

【図２６】固定子コイル最終形状を表す図

【図２７】周長差をもつコイル形状を示す図

【図２８】巻線補助機構動作説明図

【図２９】固定子コイル配置図

【図３０】連続コイル巻線金型構造を示す図

【図３１】大小一体コイル形状を示す図

【符号の説明】

１…フライヤ、２…平行移動用リンク、３…傾き角度調
整用リンク、４…フライヤ回転、中心軸、５…コイルエ
ンド成形部、６…ワーク保持部、７…線材案内部、８…
フライヤ駆、動部、１１…電機子コア、１２…線材、１
３…軸、１４…コンミテータ、１５…スロット、２１…
逆コンミテータ側コイルエンド押え部、２２…コンミテ
ータ側コイルエンド押え部、３１〜３９…モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小俣 剛 千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号株 式会社日立製作所産業機器事業部内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータステータ用コイルで略角錐の四角形
   形状に線材を整列巻線し、 該整列巻線したコイルの直線部を加圧、成形してコイル
   断面の全体面積に占める占積率を高め、前記線材を絶縁
   性接着剤で固着し、一体部品として前記ステータに組み
   込んだことを特徴とするモータ。
2. 【請求項２】モータステータ用コイルで略角錐の四角形
   形状に線材を整列巻線し、 該整列巻線したコイルの直線部を加圧、成形してコイル
   断面の全体面積に占める占積率を高め、前記線材を絶縁
   性接着剤で固着し、一体部品として前記ステータに組み
   込む際、 整列を保持した状態で前記コイルのコイルエンド部を鞍
   形形状にし、ステータに組み込んだことを特徴とするモ
   ータ。
3. 【請求項３】鉄芯を固定し、巻線されるスロットに線材
   がフライヤによって送り込まれ、 該送り込まれた線材を案内ガイドで所定に位置に案内
   し、 案内ガイドが次のターンの線径分だけ移動し、 毎ターン線材を位置決めし、 整列巻線するコイル整列巻線方法。
4. 【請求項４】線材を整列に巻くコイル整列巻線方法にお
   いて、 線材を巻枠、ボビン及び絶縁処理を施した鉄心に巻線す
   るフライヤを回転して、巻線動作を行う際、 前記フライヤの動きに対して、巻線を補助する機構を同
   期して動作させ、整列巻線することを特徴とするコイル
   整列巻線方法。
5. 【請求項５】請求項３記載のコイル整列巻線方法におい
   て、 線材をコアのスロット内又は型内に整列巻線する際、毎
   周回ごとに少なくとも１回以上巻線に成形力を与えるこ
   とを特徴とするコイル整列巻線方法。
6. 【請求項６】線材を巻回する軌道を任意に決定し、３次
   元に動作可能なフライヤと、 前記線材をスロット内の所定位置に案内する第１の案内
   ガイドと、 前記スロット以外の線材を案内し、整列させる第２の案
   内ガイドと、 前記フライヤの駆動と同期させ、第１及び第２の案内ガ
   イドを駆動する制御手段とを具備したことを特徴とする
   コイル整列巻線装置。