JPH10174331A

JPH10174331A - 電動モータの巻線構造及び巻線形成方法

Info

Publication number: JPH10174331A
Application number: JP33100796A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Tsukamoto; 雅裕塚本; Fumio Ono; 文夫小野
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-12-11
Filing date: 1996-12-11
Publication date: 1998-06-26
Anticipated expiration: 2016-12-11
Also published as: JP3624598B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電動モータの小型化を図る。【解決手段】内周方向に複数の突極１ａ〜１ｆが略等
間隔に形成されたステータ１と、ステータ１の夫々の突
極に巻き回される巻線２ａ〜２ｆと、ステータ１の内周
部でかつ同軸上に配設される外周方向の突極３ａ〜３ｄ
が形成されたロータ３と、を含んで構成され、ステータ
１の対向する突極に巻き回される巻線が直列に接続され
て１つの相が形成される電動モータにおいて、突極１ａ
〜１ｆへの取付時に、隣接する突極に干渉しない形状に
巻き形成された第１形状の巻線２ａ，２ｃ，２ｅ、及
び、隣接する突極及び第１形状の巻線に干渉しない形状
に巻き形成された第２形状の巻線２ｂ，２ｄ，２ｆによ
って相を構成するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータの巻線
構造及び巻線形成方法に関し、特に、巻線の空間占有率
を向上させる技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電動モータの一例として、例え
ば、ＳＲモータがある。ＳＲモータとは、図７に示すよ
うに、内向きの突極１０ａ〜１０ｆを有するステータ
（固定子）１０と外向きの突極１１ａ〜１１ｄを有する
ロータ（回転子）１１とが同軸上に配置され、ステータ
１０の突極１０ａ〜１０ｆに巻線１２ａ〜１２ｆが巻き
回されたものである。ここで、ステータ１０の対向する
２つの突極に巻き回された巻線を「相」と呼び、一般的
には、相の巻線は直列に接続されている。また、ロータ
１１の突極とステータ１０の突極の数は、相互に倍数関
係になっていない偶数個に設定される。即ち、図７のＳ
Ｒモータでは、ロータ１１の突極の数が４つ、ステータ
１０の突極の数が６つとなっている。

【０００３】そして、ステータ１０の相に電流を流して
磁束を発生させ、その近傍のロータ１１の突極を引き付
けることで、トルクが発生する。この際、ステータ１０
とロータ１１のある突極同士が対向すると、他の突極同
士にずれが生じており、逐次ずれた突極を選んでその相
に通電すればロータ１１の突極が連続的に引き付けら
れ、ロータ１１を回転させることができる。ＳＲモータ
に発生するトルクは、ロータ１１とステータ１０との相
対位置、及び、相に供給される電流値と突極に巻き回さ
れる巻線の巻数とに応じて変化する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＳＲモ
ータが小型の場合には、ステータ１０の内向きの突極１
０ａ〜１０ｆに、例えば、巻線機等を使用して巻線を直
接巻くことは困難であるため、実際の製造工程において
は、予め突極形状に合わせて巻線を巻いておき、これを
突極に嵌合している。この場合、図７に示すように、ス
テータ１０の突極の先端部は基端部に比べて隣接する突
極との間隔が小さいため、巻線を嵌合するための入口部
が狭くなっており、ステータ１０の基端部の突極同士の
間隔が広いにも関わらず、製造工程を考慮すると、突極
に巻き回す巻線の巻数を多くできないという問題が生じ
る。

【０００５】従って、従来型のＳＲモータを、例えば、
電動ブレーキアクチュエータ等を制御するモータとして
用いる場合、使用されていない内部空間が多く存在する
ので、電動ブレーキアクチュエータ等の制御のために必
要なトルクを得るためには、外形の大きなモータを用い
ることになる。即ち、電動ブレーキアクチュエータの場
合にはＳＲモータは４個必要となり、１個のモータが小
型化できないことから、電動ブレーキアクチュエータ全
体の小型化・軽量化ができないという問題点があった。

【０００６】そこで、本発明は以上のような従来の問題
点に鑑み、電動モータにおける巻線の空間占有率を向上
させることにより、小型化を図った電動モータの巻線構
造及び巻線形成方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の発明は、内周方向に複数の突極が略等間隔に形成され
たステータと、該ステータの夫々の突極に巻き回される
巻線と、前記ステータの内周部でかつ同軸上に配設され
る外周方向の突極が形成されたロータと、を含んで構成
され、前記ステータの対向する突極に巻き回される巻線
が直列に接続されて１つの相が形成される電動モータに
おいて、前記相を形成する巻線を、巻き形状の異なる複
数の巻線から構成した。

【０００８】このような構成の電動モータにすれば、ス
テータの対向する突極に巻き回される巻線からなる相に
電流を流すため、双方の巻線で生じる磁束が相において
一体となり、この磁束によってロータの突極を引き付け
てトルクを発生させる。従って、ステータの各突極に巻
き回される巻線の巻き形状を最適化することによって、
従来構成の電動モータと比べて各相における巻線の巻数
が増加し、一定の電流を相に流した場合、従来と比べ
て、相として発生する磁束が増大することとなる。

【０００９】請求項２記載の発明は、前記相の数が奇数
個の電動モータにあっては、前記相は巻数が異なる２種
類の巻線から構成され、前記ステータに形成される隣接
する突極には、夫々巻数の異なる巻線が巻き回される構
成とした。このようにすれば、相の数が奇数個の場合に
は、隣接する突極に夫々巻数の異なる巻線を巻き回す構
成とすることで、各相の巻線の合計巻数が等しくなり、
電動モータの出力特性が滑らかになる。

【００１０】請求項３記載の発明は、前記巻数が異なる
２種類の巻線を、前記ステータに形成された突極への取
付時に、隣接する突極と非干渉形状に巻き形成された第
１形状の巻線と、該第１形状の巻線及び第１形状の巻線
が取り付けられる突極と非干渉形状に巻き形成された第
２形状の巻線と、から構成した。このようにすれば、隣
接する突極及び巻線との干渉を防止しつつ、突極の基端
部間の空間により多くの巻線が巻き回されることとな
る。

【００１１】請求項４記載の発明は、前記第１形状の巻
線を、該第１形状の巻線が取り付けられる自突極の一側
面を表わす第１の直線と、前記ステータの内周面を表わ
す第１の円弧と、前記第１の直線と平行で、かつ、隣接
するステータの突極の先端部の角と所定のクリアランス
を設けた第２の直線と、前記第１の直線と垂直で、か
つ、前記自突極の先端部の角よりステータ外周方向の点
を通る第３の直線と、で構成される略長方形形状の領域
内に形成し、前記第２形状の巻線を、該第２形状の巻線
が取り付けられる自突極の一側面を表わす第４の直線
と、前記ステータの内周面を表わす第２の円弧と、前記
第４の直線と平行で、かつ、隣接するステータの突極の
先端部の角と所定のクリアランスを設けた第５の直線
と、ステータに形成された隣接する突極の一側面と平行
で、かつ、自突極の先端部の角よりステータ外周方向の
点を通る第６の直線と、で構成される略台形形状の領域
内に形成する構成とした。

【００１２】このようにすれば、第１形状及び第２形状
の巻線は、巻線を突極に取り付ける際に、隣接する巻線
及び突極と相互干渉がない形状となる。請求項５記載の
発明は、前記相の数を３相とした。このようにすれば、
ステータの突極が６つとなるので、実用的なトルクを発
生しつつ、構造が簡単になる。

【００１３】請求項６記載の発明は、前記相を巻数が異
なる３種類以上の巻線から構成し、前記ステータの夫々
の突極に巻き回される巻線の巻数が同一となるように、
前記巻線を組み合わせて構成した。このようにすれば、
３種類以上の巻線を組み合わせることで、ステータの夫
々の突極に巻き回される巻線の巻数が同一になる。

【００１４】請求項７記載の発明は、前記相が巻数が異
なる４種類の巻線から構成される電動モータにあって
は、前記４種類の巻線を、前記ステータに形成された突
極への取付時に、隣接する突極と非干渉形状に巻き形成
された第１形状の巻線と、該第１形状の巻線及び第１形
状の巻線が取り付けられる突極と非干渉形状に巻き形成
された第２形状の巻線と、前記第１形状の巻線の周囲に
巻き回され、その取付時に隣接する突極の先端部の角と
非干渉形状に巻き形成された第３形状の巻線と、前記第
２形状の巻線の周囲に巻き回され、その取付時に隣接す
る突極の先端部の角と非干渉形状に巻き形成された第４
形状の巻線と、から構成した。

【００１５】このようにすれば、突極の基端部間の空間
により多くの巻線が巻き回されることとなる。請求項８
記載の発明は、内周方向に複数の突極が略等間隔に形成
されたステータと、該ステータの夫々の突極に巻き回さ
れる巻線と、前記ステータの内周部でかつ同軸上に配設
される外周方向の突極が形成されたロータと、を含んで
構成され、前記ステータの対向する突極に巻き回される
巻線が直列に接続されて１つの相が形成されると共に、
前記相の数が奇数個の場合には、該相を形成する巻線を
巻形状及び巻数の異なる第１形状の巻線及び第２形状の
巻線から構成する電動モータにおいて、前記第１形状の
巻線を、該第１形状の巻線が取り付けられる自突極の一
側面を表わす第１の直線と、前記ステータの内周面を表
わす第１の円弧と、前記第１の直線と平行で、かつ、隣
接するステータの突極の先端部の角と所定のクリアラン
スを設けた第２の直線と、前記第１の直線と垂直で、か
つ、前記自突極の先端部の角よりステータ外周方向の点
を通る第３の直線と、で構成される略長方形形状の領域
内に巻き形成し、前記第２形状の巻線を、該第２形状の
巻線が取り付けられる自突極の一側面を表わす第４の直
線と、前記ステータの内周面を表わす第２の円弧と、前
記第４の直線と平行で、かつ、隣接するステータの突極
の先端部の角と所定のクリアランスを設けた第５の直線
と、ステータに形成された隣接する突極の一側面と平行
で、かつ、自突極の先端部の角よりステータ外周方向の
点を通る第６の直線と、で構成される略台形形状の領域
内に巻き形成した。

【００１６】このような巻線の形成方法にすれば、第２
形状の巻線を突極に取り付けた後、第１形状の巻線を突
極に取り付けることで、隣接する巻線及び突極との相互
干渉を防止しつつ、従来型の電動モータと比べて巻線の
巻数が増大し、一定の電流を相に流した場合、相として
発生する磁束が増大する。請求項９記載の発明は、前記
第１形状の巻線を、前記第１の直線、第１の円弧及び第
３の直線を規定した巻線型を用い、前記第２の直線で規
定される高さまで前記巻線型の最下層から順次線を巻き
回して第１形状を形成した後、該第１形状を固定し前記
巻線型を取り外して形成した。

【００１７】このようにすれば、簡単な形状の巻線型を
用いて第１形状の巻線が容易に形成される。請求項１０
記載の発明は、前記第１形状の巻線型を、該巻線型に巻
き回された巻線と共に前記ステータの突極に嵌合した。
このようにすれば、巻線型によって第１形状の巻線の形
崩れが防止される。

【００１８】請求項１１記載の発明は、前記第２形状の
巻線を、前記第４の直線、第２の円弧及び第４の直線と
第６の直線との交点を規定した巻線型を用い、前記第５
の直線で規定される高さまで前記第６の直線に巻端を合
わせつつ、前記巻線型の最下層から順次線を巻き回して
第２形状を形成した後、該第２形状を固定し前記巻線型
を取り外して形成した。

【００１９】このようにすれば、簡単な形状の巻線型を
用いて第２形状の巻線が容易に形成される。請求項１２
記載の発明は、前記第２形状の巻線型を、該巻線型に巻
き回された巻線と共に前記ステータの突極に嵌合した。
このようにすれば、巻線型によって第２形状の巻線の形
崩れが防止される。

【００２０】請求項１３記載の発明は、内周方向に複数
の突極が略等間隔に形成されたステータの対向する突極
に巻き回される巻線が直列に接続されて１つの相が形成
される電動モータにおいて、前記相を形成する巻線を２
以上の異なる巻線に分割すると共に、夫々の巻線の形状
を最適化して巻線の巻数を増やす構成とした。このよう
な構成の電動モータにすれば、相を形成する２以上の巻
線の合計巻数が増大し、相に発生する磁束が増大するの
で、電動モータの出力トルクを一定とした場合には、電
動モータが小型化される一方、電動モータの外寸を一定
とした場合には、増大した磁束により電動モータの出力
トルクが増大する。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１又は請求
項１３に記載の発明によれば、相を形成する巻線を巻き
形状の異なる複数の巻線から構成したので、夫々の巻線
の巻き形状を最適化することによって、ステータに形成
された突極の基端部間の空間における巻線の占める割合
（空間占有率）が高くなり、相としての巻線数が増大す
る。従って、一定の電流を相に流した場合、相に発生す
る磁束が大きくなるので、ロータの突極を引き付ける
力、即ちトルクが大きくなり、同一外寸の電動モータの
場合には出力トルクの増大、或いは、一定出力の電動モ
ータの場合には小型化を図ることができる。例えば、電
動モータをアクチュエータの制御に使用する場合には、
アクチュエータの小型化及び軽量化を促進することがで
きる。

【００２２】請求項２記載の発明によれば、相が奇数個
の場合には、隣接する突極に夫々巻数の異なる巻線を巻
き回すことで、各相の巻線の合計巻数が等しくなるの
で、電動モータの出力特性を滑らかにすることができ
る。請求項３記載の発明によれば、ステータの突極の基
端部間の空間により多くの巻線を巻き回すことが可能と
なる。

【００２３】請求項４記載の発明によれば、各相におけ
る巻線の巻数を効率的に増大しつつ、隣接する突極及び
巻線との干渉がない簡単な第１形状及び第２形状を規定
することができる。従って、第１形状及び第２形状の巻
線を容易に形成することができるので、電動モータの性
能とコストとのバランスを高い次元で両立させることが
できる。

【００２４】請求項５記載の発明によれば、相の数を３
相としステータの突極の数を６とすれば、実用的なトル
クを発生しつつ、電動モータの構造を簡単にすることが
できる。従って、電動モータの性能とコストとのバラン
スを向上を図ることができる。請求項６記載の発明によ
れば、３種類以上の巻線を組み合わせることで、ステー
タの夫々の突極に巻き回される巻線の巻数が同一になる
ので、如何なる相の数を有する電動モータにも本発明を
適用することができる。即ち、相の数が奇数個のものに
限らず、相の数が偶数個のものでも適用可能となる。

【００２５】請求項７記載の発明によれば、相を巻数の
異なる４種類の巻線から構成したので、第１形状及び第
２形状の巻線から構成される電動モータに比べて、突極
の基端部間の空間により多くの巻線が巻き回されること
となる。従って、電動モータの外寸を同一とした場合に
は出力トルクをより増大させることができ、また、電動
モータの出力トルクを同一とした場合にはその外寸をよ
り小型化することができる。

【００２６】請求項８記載の発明によれば、第１形状及
び第２形状の巻線を容易に形成することができ、第２形
状の巻線を突極に取り付けた後、第１形状の巻線を突極
に取り付けることで、隣接する巻線及び突極との相互干
渉を防止しつつ、従来型の電動モータと比べて巻線の巻
数を効率的に増大することができる。請求項９記載の発
明によれば、簡単な巻線型を用いて第１形状の巻線が形
成されるので、巻線の製造を自動化することができ、コ
スト低減を図ることができる。

【００２７】請求項１０記載の発明によれば、第１形状
の巻線型に巻き回された巻線を巻線型と共にステータの
突極に嵌合するので、巻線型によって第１形状の巻線の
形崩れが防止される。また、第１形状の巻線とステータ
の突極との絶縁を考慮する必要もなくなる。請求項１１
記載の発明によれば、簡単な巻線型を用いて第２形状の
巻線が形成されるので、巻線の製造を自動化することが
でき、コスト低減を図ることができる。

【００２８】請求項１２記載の発明によれば、第２形状
の巻線型に巻き回された巻線を巻線型と共にステータの
突極に嵌合するので、巻線型によって第２形状の巻線の
形崩れが防止される。また、第２形状の巻線とステータ
の突極との絶縁を考慮する必要もなくなる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して
本発明を詳述する。先ず、本発明の原理を説明する。Ｓ
Ｒモータ等の電動モータは、ステータの対向する突極に
巻き回される巻線からなる相に電流を流すため、双方の
巻線で生じる磁束が相において一体となり、この磁束に
よってロータの突極を引き付けてトルクを発生させる。

【００３０】即ち、ステータの各突極に巻き回された巻
線で発生する磁束が必ずしも同一である必要はなく、各
相として発生する磁束が夫々同一であれば良いこととな
る。従って、本発明は、各相の巻線を２以上の異なる形
状（巻数）の巻線に分割し、夫々の巻線をその取付時に
他と干渉のない形状に最適化することで、従来型の電動
モータと比べて各相における巻線の巻数を増加させ、電
動モータの出力トルクの増大、或いは、電動モータの小
型化を促進するようにした。

【００３１】このような技術的思想を実現した本発明の
具体的実施例として、以下に述べる第１実施例及び第２
実施例を説明する。図１は、本発明に係る電動モータの
巻線構造の第１実施例を示し、相数を３（ステータの突
極数を６）、ロータの突極数を４とした場合のＳＲモー
タの回転軸に垂直な平面での断面図を表わす。

【００３２】ステータ（固定子）１には、その中心軸に
対して略６０°毎に内向きの６つの突極１ａ〜１ｆが形
成されている。この突極１ａ〜１ｆは、ステータ１の軸
方向（即ち、紙面に対して垂直方向）に所定の長さを持
った略長方形形状となっており、突極１ａ〜１ｆの夫々
に対して、巻線２ａ〜２ｆが巻き回されている。ここ
で、巻線２ａ，２ｃ，２ｅは断面形状が略長方形形状と
なっており（以下、この形状を「第１形状」という）、
巻線２ｂ，２ｄ，２ｆは断面形状が略台形形状となって
いる（以下、この形状を「第２形状」という）。なお、
第１形状及び第２形状の詳細は、後述する。そして、図
中の小丸が巻線の断面を表わし、各巻線を形成する小丸
の数の半分が巻線の巻数となる。

【００３３】また、対向する２つの巻線、具体的には、
２ａと２ｄ、２ｂと２ｅ、２ｃと２ｆとが夫々直列に接
続され、相を形成している。ここで、相の数が奇数
（３）であるため、形状の異なる第１形状と第２形状の
巻線とが対となり相を形成する。この相を形成する巻線
は、共に同方向に磁束を発生するように直列に接続され
ており、例えば、巻線２ａと２ｄとからなる相に電流を
流した場合に、巻線２ａがステータ１の外周方向（矢印
Ａ）に向かって磁束が発生したとすると、巻線２ｄはス
テータ１の中心方向（矢印Ｂ）に向かって磁束を発生す
る。換言すると、突極１ａ及び１ｄの左側で電流が紙面
の手前側に向かって流れ、突極１ａ及び１ｄの右側で電
流が紙面の向こう側に向かって流れるように、巻線２ａ
及び２ｄが直列に接続されている。

【００３４】ステータ１の内部には、ロータ（回転子）
３が同軸上に配設されており、ロータ３には、その中心
軸に対して略９０°毎に外向きの４つの突極３ａ〜３ｄ
が形成されている。そして、ロータ３の中心軸には、ロ
ータ３の回転を介してトルクを取り出すための軸４が設
けられている。図２は、巻線２ａ〜２ｆの断面形状の詳
細を表わす説明図である。

【００３５】巻線の形状としては第１形状（巻線２ａ，
２ｃ，２ｅ）と第２形状（巻線２ｂ，２ｄ，２ｆ）とが
あるが、その代表として巻線２ａと２ｂとを説明し、他
の巻線２ｃ〜２ｆはこれと同様であるので、その説明は
省略する。先ず、第１形状の巻線２ａについて説明する
と、第１形状は、突極１ａの一側面を表わす直線ａ（第
１の直線）と、ステータ１の内周面を表わす円弧ｂ（第
１の円弧）と、直線ａと平行で、かつ、隣接する突極１
ｂの先端部の角を通る直線に対し所定のクリアランスΔ
１を有する直線ｃ（第２の直線）と、直線ｃに垂直で、
かつ、突極１ａの先端部の角或いは巻線２ａの取付先端
部を通る直線ｄ（第３の直線）と、で囲まれる領域内に
形成される。ここで、クリアランスΔ１は、巻線２ａの
形成時の膨らみやばらつきを考慮して決定し、後述する
巻線２ｂと干渉が生じないようにする。

【００３６】次に、第２形状の巻線２ｂについて説明す
ると、第２形状は、突極１ｂの一側面を表わす直線ｅ
（第４の直線）と、ステータ１の内周面を表わす円弧ｆ
（第２の円弧）と、直線ｅと平行で、かつ、隣接する突
極１ａの先端部の角を通る直線に対し所定のクリアラン
スΔ２を有する直線ｇ（第５の直線）と、前記直線ｃと
平行で、かつ、突極１ｂの先端部の角或いは巻線２ｂの
取付先端部を通る直線ｈ（第６の直線）と、で囲まれる
領域内に形成される。なお、クリアランスΔ２の設け方
は、第１形状のクリアランスΔ１と同様である。

【００３７】図３は、第１形状の巻線（２ａ，２ｃ，２
ｅ）の形成方法を表わす模式図である。ここでは、説明
の便宜上、巻線２ａの形成方法についてのみ説明する。
即ち、巻線２ａは、図３(a) に示すような巻線型５を用
いて形成する。この巻線型５は、４分割された巻線型５
ａ〜５ｄにより構成されており、その断面形状は、コの
字形状（いわゆるチャンネル形状）の断面を有してい
る。巻線型５の断面形状は、図３(b) に示すように、基
部６ａが前記直線ａに、一端面６ｂが前記直線ｄ（又
は、円弧ｂ）に、他端面６ｃが前記円弧ｂ（又は、直線
ｄ）に相当し、前記直線ｃに相当する部分は巻き重ねる
巻線２ａの層数で調整する（図２参照）。

【００３８】一般的に、巻線２ａを巻き重ねるときに
は、図３(b) のように、下の２本の巻線の中央に次の巻
線を巻き重ねていくと最も安定し、かつ、空間に対する
線の占める割合（空間占有率）も高くなる。そこで、巻
線型５の端面６ｂと６ｃとがなす間隔（幅）は、最下層
の巻数×線の太さに合わせ、最下層にはこの巻数、２層
目には１層目より１回少ない巻数、３層目は再び最下層
と同じ巻数、というように巻き重ねる。この作業によっ
て第１形状の略長方形断面を持つ巻線２ａが完成する。
巻き終わったらワニスなどで巻線２ａを固め、その後、
巻線型５ａ〜５ｄを分割して外す。なお、巻線２ａを巻
き重ねる際、例えば、３層目の端の線は、巻線型５の端
面６ｂ若しくは６ｃが逃げてしまうと２層目に落ちてし
まうので、巻線型５（５ａ〜５ｄ）はそれに耐えるだけ
の剛性を持ったものとする必要がある。

【００３９】なお、ここで用いる巻線型５は、図のよう
に分割可能な構成で巻線作業終了後に外せる単なる型の
役割のものでも良いし、巻線型５ａ〜５ｄを一体的に形
成し、巻線２ａと共にステータ１に取り付けるボビンの
役割のものでも良い。型の役割だけの場合には、ＳＲモ
ータのコストが安くなる他（型の必要個数が少ない）、
ボビンのスペースが不要なため巻線２ａをたくさん巻け
るなどのメリットがある。一方、ボビンの場合には、ボ
ビンの外寸を前記直線ａ，ｃ，ｄ及び円弧ｄ（図２参
照）に合わせて作成する必要があるが、ボビン取付時
に、巻線２ａが形崩れを起こしにくい、ステータ１と巻
線２ａとの間の絶縁を別途考える必要がないなどのメリ
ットがある。従って、どちらを採用するかは、ＳＲモー
タの要求性能（出力トルク、外寸等）を考慮して選択す
れば良い。

【００４０】図４は、第２形状の巻線（２ｂ，２ｄ，２
ｆ）の形成方法を表わす模式図である。ここでは、説明
の便宜上、巻線２ｂの形成方法についてのみ説明する。
即ち、巻線２ｂは、図４(a) に示すような巻線型７を用
いて形成する。この巻線型７も第１形状の巻線型５（図
３参照）と同様に、４分割された巻線型７ａ〜７ｄによ
り構成されており、その断面形状は、一側面が短いコの
字形状（いわゆるアングル形状に近い）の断面を有して
いる。巻線型７の断面形状は、図７(b)に示すように、
基部８ａが前記直線ｅに、高さが短い一端面８ｂが前記
直線ｅと直線ｈとの交点に、他端面８ｃが前記円弧ｆに
相当し、前記直線ｇに相当する部分は巻き重ねる巻線２
ｂの層数で調整する（図２参照）。

【００４１】ところで、第２形状の巻線２ｂは、第１形
状の巻線２ａと異なり、前記直線ｈと直線ｅとが略直角
となっていない（即ち、直線ｈが傾いている）ので、巻
線２ｂの巻数は上層になるほど減らしながら巻いていか
なければならない。この場合にも、第１形状の巻線２ａ
と同様に下の２本の巻線の中央に次の巻線を巻き重ねる
が、図４(b) のように、最下層と２層目は第１形状の巻
線２ａと同じで、３層目は２層目と同じ巻数で１列ずら
して巻き、４層目は３層目より１回少ない巻数を巻く。
このように２層毎に１巻きずつ巻数を減らしていくと、
図４(b) のような傾斜面が形成され、その傾斜角が略６
０°となる。本実施例では、相が３つ（ステータ１の突
極数が６）であるので、上記のように第２形状の巻線２
ｂを巻けば必要な傾斜角６０°を容易に形成することが
できる。

【００４２】また、２層目で２回減らして巻くと、傾斜
角は略３０°となる。そこで、図４(c) のように、２層
目２回減（３０°）、３層目１回減（３０°）、４層目
２回減（３０°）、５層目１回減（３０°）とし、６層
目だけは１回減（６０°）という減らし方を採用すれ
ば、平均的に略３６°の角度にできる。この角度は、５
相（ステータ１の突極数が１０）のＳＲモータの斜面形
成に使うことができる（３０°ずつのものは、相が６相
で偶数となるため使えない）。

【００４３】なお、ここで説明した一側面が短いコの字
断面形状の巻線型７（７ａ〜７ｄ）は、型にもボビンに
も使えるものであるが、型に使う場合は第１形状と同じ
ようなコの字の長さが同じものであっても差し支えな
い。また、ここで示した２つの形状（第１形状及び第２
形状）は、巻線作業の容易さを考慮して略長方形・略台
形に形成してあるが、ステータ１の突極１ａ〜１ｆの基
端部（前記円弧ｂ、ｆの近傍）には、さらに巻線を巻い
ても構わない。

【００４４】さらに、図３(b) の一側面６ｂ（又は６
ｃ）を外側に湾曲させ、逆反り形状に巻けば、図２にお
ける前記直線ｄは、突極１ａの内周面１ａ’を延長した
円弧ｄ’とすることも可能である。この場合、より多く
の巻線を巻くことができる。ＳＲモータの組み立ては、
巻線の組み付け・結線、ロータの取り付け、両端のキャ
ップ取り付けの順で行われるが、ここでは巻線の組み付
けのみ図１を参照しつつ説明する。

【００４５】先ず、第２形状の巻線２ｂ，２ｄ，２ｆを
ステータ１の突極１ｂ，１ｄ，１ｆに組み付ける。巻線
２ｂをステータ１の内側へ差し込み、突極１ｂに嵌合す
る。このとき、巻線２ｂの外周面は、前述したように直
線ｇ（図２参照）によって隣接する突極１ａ及び１ｃの
先端部の角と干渉しないように形成されているので、何
の障害もなく突極１ｂに嵌合することができる。同様に
して、巻線２ｄ及び２ｆも組み付ける。

【００４６】次に、第１形状の巻線２ａ，２ｃ，２ｅを
ステータ１の突極１ａ，１ｃ，１ｅに組み付ける。第２
形状の巻線２ｂ，２ｄ，２ｆと同様に、巻線２ａをステ
ータ１の内側に差し込み、突極１ａに嵌合する。このと
き、巻線１ａの外周面は、前述したように直線ｃ（図２
参照）に合わせて形成されており、また、隣接する巻線
２ｂ及び２ｆの直線ｈ部分が、直線ｃと所定のクリアラ
ンスΔ１を隔てて形成されているので、何の障害もなく
突極１ａに嵌合することができる。同様にして、巻線２
ｃ及び２ｅも組み付ける。

【００４７】すべての巻線２ａ〜２ｆを組み付けたら、
巻線２ａ〜２ｆを固定する。巻線の固定方法には各種の
方法があるが、前記直線ｄ及びｈを突極の先端部の角で
規定したならば接着、また、巻線先端位置で規定したな
らば先端部に板を挟み込む方法などが使用できる。以上
説明した構成からなるＳＲモータの動作は、従来型のＳ
Ｒモータと同様である。但し、各突極の巻線を同じ形状
として巻いた場合、図７のように、ステータ１０に形成
した突極１０ａ〜１０ｆの基端部近傍には、使用されて
いない空間がたくさん存在し、巻線の巻数が少ない。実
際、この図で１相の巻数（断面図の小丸の数）は１０７
（回／巻線）×２＝２１４回である。一方、本発明のＳ
Ｒモータにおける１相の巻数は、１２９回＋１１５回＝
２４４回であり（図１参照）、図７より明らかに巻線の
巻数が多い。従って、同一電流値を相に流した場合に発
生する磁束量、即ち、トルクを増加することができるた
め、より小さなサイズのモータとしても同じトルクを発
生させることが可能となる。

【００４８】図５は、本発明に係る電動モータの巻線構
造の第２実施例を示したもので、第１実施例において使
用されていない空間にさらに巻線を追加したものであ
る。巻線は、１相当たり４つの巻線で構成される。即
ち、突極１ａ，１ｃ，１ｅに対して第３形状の巻線９
ａ，９ｃ，９ｅ、突極１ｂ，１ｄ，１ｆに対して巻線９
ｂ，９ｄ，９ｆが追加され、例えば、突極１ａ及び１ｄ
からなる相は、巻線２ａ，９ａ（突極１ａ）、巻線２
ｄ，９ｄ（突極１ｄ）から構成される。なお、突極１ｂ
及び１ｅ、突極１ｃ及び１ｆからなる相も同様である。

【００４９】図６は、巻線９ａ〜９ｆの断面形状の詳細
を表わす説明図である。巻線の形状としては第３形状
（巻線９ａ，９ｃ，９ｅ）と第４形状（巻線９ｂ，９
ｄ，９ｆ）とがあるが、その代表として巻線９ａと９ｂ
を説明し、他の巻線９ｃ〜９ｆはこれと同様であるの
で、その説明は省略する。ここで、第３形状及び第４形
状は、嵌合される突極の中心線に対して対称形状となる
ので、説明の便宜上、突極の一方側の線・点に符号を付
し、突極の反対側の線・点については同一符号に「’」
を付して表わすこととする。

【００５０】先ず、第３形状の巻線９ａについて説明す
る。突極１ａの中心線と突極１ｂの中心線との２等分線
と、ステータ１の内壁との交点を仮の原点Ｃとする。こ
の仮原点Ｃから、突極１ａを挟んで隣接する突極１ｆの
先端部の角までの距離Ｄと、突極１ａを挟んだ対称位置
にある仮原点Ｃ’までの距離Ｅとを測定し、距離Ｅが距
離Ｄ及びＥのうち短い方に一致するように、仮原点Ｃ及
びＣ’をステータ１の内壁面上で移動し、ここを本原点
Ｃ及びＣ’とする。次に、この本原点Ｃから、巻線９ａ
が嵌合する突極１ａの先端部の角（遠い方の角）までの
距離Ｆと、巻線２ａを形成する前記直線ｃ（図２参照）
に平行で所定のクリアランスΔ３を設けた直線ｉ’とス
テータ１の内壁との交点までの距離Ｇとを測定し、距離
Ｇが距離Ｆ及びＧのうち長い方に一致するように、クリ
アランスΔ３を調整する。このようにして決定された直
線ｉ’と、ステータ１の内壁の円弧ｊ’と、本原点Ｃ’
を通り巻線２ｆを構成する前記直線ｇ（図２参照）と平
行な直線ｋ’と、によって囲まれる略三角形状の領域が
第３形状となる。

【００５１】次に、第４形状の巻線９ｂについて説明す
る。まず、第３形状を構成する前記直線ｋに所定のクリ
アランスΔ４を設けた直線ｌ’とステータ１の内壁との
交点を仮原点Ｈ’とする（突極１ｂの反対側には仮原点
Ｈがある）。この仮原点Ｈ’から、突極１ｂを挟んで隣
接する突極１ｃの先端部の角までの距離Ｉと、前記直線
ｌと第１形状を構成する前記直線ｃと所定のクリアラン
スΔ５を設けた直線ｍとの交点までの距離Ｊとを測定
し、距離Ｊが距離Ｉ及びＪのうち短い方に一致するよう
に、クリアランスΔ４或いはΔ５を調整する。そして、
調整後の仮原点Ｈ及びＨ’を本原点とする。次に、本原
点Ｈ’から、巻線９ｂが嵌合する突極１ｂの先端部の角
（遠い方の角）までの距離Ｋと、第２形状を構成する前
記直線ｇに所定のクリアランスΔ６を設けた直線ｎとス
テータ１の内壁面との交点までの距離Ｌを測定し、距離
Ｌが距離Ｋ及びＬのうち長い方に一致するように、クリ
アランスΔ６を調整する。このようにして決定された直
線ｎ，ｍ，ｌとステータ１の内面の円弧ｏとによって囲
まれる略台形形状の領域が第４形状となる。

【００５２】第３形状及び第４形状の巻線９ａ〜９ｆの
形成方法は、第２形状の巻線２ｂ，２ｄ，２ｆと略同様
であるのでその説明は省略する。但し、図４(a) におけ
る型７の上下方向は突極の長さに合わせるのではなく、
第１形状或いは第２形状の巻線の厚み分だけ長く設定し
ておく必要がある。

【００５３】ここで、第２実施例における巻線の組み付
け方法を図５及び図６を参照しつつ説明する。先ず、第
３形状の巻線９ａをステータ１の内部に差し込み、図５
で左上がりになるように、巻線９ａの原点Ｃ側を突極１
ａと１ｂとの間に挿入する。そして、原点Ｃが所定の位
置となるように巻線９ａを奥まで差し込み、この原点Ｃ
を回転中心として巻線９ａの右側を持ち上げるように回
転させて、巻線９ａの原点Ｃ’側を突極１ａと１ｆとの
間に挿入する。このとき、巻線９ａが図６で説明した第
３形状になっていれば、隣接する突極１ｂ及び１ｆの先
端部の角と干渉せずに容易に挿入することができる。同
様にして、巻線９ｃ及び９ｅも挿入する。

【００５４】次に、第４形状の巻線９ｂを取り付ける。
巻線９ｂを取り付ける前に、既に取り付けた第３形状の
巻線９ｃとの干渉を避けるべく、巻線９ｃを一旦突極１
ｄ側にずらす。ずらす幅は、巻線９ｂを構成する直線ｌ
の長さ程度であれば足りる。巻線９ｃをずらしたら巻線
９ｂを図で水平の向きにし、突極１ｂと１ｃとの間に挿
入して、原点Ｈの位置を合わせる。そして、巻線９ｂの
右側を持ち上げるように回転させて突極１ａと１ｂの間
にＨ’側を入れる。このときも、巻線９ｂが図６の説明
の通りの第４形状となっていれば、隣接する突極１ａ及
び１ｃの先端部の角に当たらずに挿入が可能である。次
に、挿入した巻線９ｂを当初ずらしておいた巻線９ｃの
位置に合わせてずらし、同時に先に挿入してある巻線９
ａも巻線９ｂに合わせて突極１ｂの方向にずらす。次
に、巻線９ｆを巻線９ｂと同様の手順で挿入し、巻線９
ｅを突極１ｆの方向にずらす。最後に、巻線９ｄを取り
付ける。まず、原点Ｈを合わせ、回転させるまでは巻線
９ｂ及び９ｆと同様であるが、そのまま回転させていっ
てもずらしてある巻線９ｃがあるため入らない。そこ
で、巻線９ｄは途中まで回転させたら一旦ステータ１内
壁面から浮かせ、突極１ｃ及び１ｅに当たらない範囲で
水平にする。その状態で、巻線９ｃ〜９ｅまでの既に挿
入してある巻線の位置を本来の位置に戻し、最後に巻線
９ｄを突極１ｄと平行に下げて巻線９ｃと９ｅの間に挿
入する。以上の操作で第３及び第４形状の巻線を取り付
ける。

【００５５】次に、第２形状の巻線を取り付け、最後
に、第１形状の巻線を取り付けるが、第３及び第４形状
の巻線は第１及び第２形状の巻線と干渉しない形状にし
てあるので、第１実施例と同様に取り付ければよい。動
作は、従来例及び第１実施例のＳＲモータと同様であ
る。但し、１相の巻き回数は、図７の従来例が２１４
回、図１の第１実施例が２４４回であったが、本実施例
では、１２９回（巻線２ａ）＋５回（巻線９ａ）＋１１
５回（巻線２ｄ）＋１９回（巻線９ｄ）＝２６８回とな
り、第１実施例に対して１０％、従来例に対して２５％
の巻き回数増加が図られている。従って、同じ電流を相
に流した場合に発生する磁束量、即ち、トルクを増加す
ることができるため、より小さなサイズのモータとして
も同じトルクを発生させることが可能となる。

【００５６】また、第１実施例では、巻数の異なる２個
の巻線で相を形成していたので、巻線作業及び取り付け
作業は容易であるが、相数が偶数の場合は同じ形状の巻
線が組になってしまうため、奇数個の相の場合しか適用
できなかった。ところが、第２実施例では、巻線の数が
４個であり、多少の調整で各突極の巻数を同じにするこ
とが可能であり、本実施例でも突極１ａに設けた巻線は
前記の通り１３４回、１ｄに設けた巻線も１３４回で一
致している。従って、偶数個の相の場合でもよく、どの
ようなＳＲモータにも適用可能である。

【００５７】以上説明したように、本発明では、ＳＲモ
ータの各相の巻線を２以上の複数の異なる巻線に分割
し、その代わりに夫々の巻線の形状を最適化して順々に
組み付け、最後にそれらを接続することで相としての巻
数を増やす、という構成としたことにより、実際に組み
立てが可能で、各相の発生するトルクは一定でありなが
ら、突極間のスペースにおける線の占める割合を高くす
ることができる。従って、ステータ形状を小さくしても
多くの巻線を巻くことができるため、モータの小型化、
即ち、アクチュエータの小型化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電動モータの巻線構造の第１実
施例を示す断面図

【図２】同上の第１形状及び第２形状の巻線の形状を
説明する詳細図

【図３】同上の第１形状の巻線の形成方法の一例を示
し、(a) は第１形状の巻線型を示す斜視図、(b) は第１
形状の巻線の断面形状を示す断面図

【図４】同上の第２形状の巻線の形成方法の一例を示
し、(a) は第２形状の巻線型を示す斜視図、(b) は第２
形状の巻線の断面形状の一例を示す断面図、(c) は第２
形状の巻線の断面形状の他の一例を示す断面図

【図５】本発明に係る電動モータの巻線構造の第２実
施例を示す断面図

【図６】同上の第３形状及び第４形状の巻線の形状を
説明する詳細図

【図７】従来の電動モータの巻線構造を示す断面図

【符号の説明】

１ステータ１ａ〜１ｆ突極２ａ，２ｃ，２ｅ第１形状の巻線２ｂ，２ｄ，２ｆ第２形状の巻線３ロータ３ａ〜３ｄ突極５巻線型５ａ〜５ｄ巻線型７巻線型７ａ〜７ｄ巻線型９ａ，９ｃ，９ｅ第３形状の巻線９ｂ，９ｄ，９ｆ第４形状の巻線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内周方向に複数の突極が略等間隔に形成さ
れたステータと、該ステータの夫々の突極に巻き回され
る巻線と、前記ステータの内周部でかつ同軸上に配設さ
れる外周方向の突極が形成されたロータと、を含んで構
成され、前記ステータの対向する突極に巻き回される巻
線が直列に接続されて１つの相が形成される電動モータ
において、前記相を形成する巻線を、巻き形状の異なる複数の巻線
から構成したことを特徴とする電動モータの巻線構造。
【請求項２】前記相の数が奇数個の電動モータにあって
は、前記相は巻数が異なる２種類の巻線から構成され、前記
ステータに形成される隣接する突極には、夫々巻数の異
なる巻線が巻き回される構成であることを特徴とする請
求項１記載の電動モータの巻線構造。
【請求項３】前記巻数が異なる２種類の巻線は、前記ス
テータに形成された突極への取付時に、隣接する突極と
非干渉形状に巻き形成された第１形状の巻線と、該第１
形状の巻線及び第１形状の巻線が取り付けられる突極と
非干渉形状に巻き形成された第２形状の巻線と、から構
成されることを特徴とする請求項２記載の電動モータの
巻線構造。
【請求項４】前記第１形状の巻線は、該第１形状の巻線
が取り付けられる自突極の一側面を表わす第１の直線
と、前記ステータの内周面を表わす第１の円弧と、前記
第１の直線と平行で、かつ、隣接するステータの突極の
先端部の角と所定のクリアランスを設けた第２の直線
と、前記第１の直線と垂直で、かつ、前記自突極の先端
部の角よりステータ外周方向の点を通る第３の直線と、
で構成される略長方形形状の領域内に形成され、前記第２形状の巻線は、該第２形状の巻線が取り付けら
れる自突極の一側面を表わす第４の直線と、前記ステー
タの内周面を表わす第２の円弧と、前記第４の直線と平
行で、かつ、隣接するステータの突極の先端部の角と所
定のクリアランスを設けた第５の直線と、ステータに形
成された隣接する突極の一側面と平行で、かつ、自突極
の先端部の角よりステータ外周方向の点を通る第６の直
線と、で構成される略台形形状の領域内に形成されるこ
とを特徴とする請求項３記載の電動モータの巻線構造。
【請求項５】前記相の数は３相であることを特徴とする
請求項１〜４のいずれか１つに記載の電動モータの巻線
構造。
【請求項６】前記相は巻数が異なる３種類以上の巻線か
ら構成され、前記ステータの夫々の突極に巻き回される
巻線の巻数が同一となるように、前記巻線を組み合わせ
て構成されることを特徴とする請求項１記載の電動モー
タの巻線構造。
【請求項７】前記相が巻数が異なる４種類の巻線から構
成される電動モータにあっては、前記４種類の巻線は、前記ステータに形成された突極へ
の取付時に、隣接する突極と非干渉形状に巻き形成され
た第１形状の巻線と、該第１形状の巻線及び第１形状の
巻線が取り付けられる突極と非干渉形状に巻き形成され
た第２形状の巻線と、前記第１形状の巻線の周囲に巻き
回され、その取付時に隣接する突極の先端部の角と非干
渉形状に巻き形成された第３形状の巻線と、前記第２形
状の巻線の周囲に巻き回され、その取付時に隣接する突
極の先端部の角と非干渉形状に巻き形成された第４形状
の巻線と、から構成されることを特徴とする請求項６記
載の電動モータの巻線構造。
【請求項８】内周方向に複数の突極が略等間隔に形成さ
れたステータと、該ステータの夫々の突極に巻き回され
る巻線と、前記ステータの内周部でかつ同軸上に配設さ
れる外周方向の突極が形成されたロータと、を含んで構
成され、前記ステータの対向する突極に巻き回される巻
線が直列に接続されて１つの相が形成されると共に、前
記相の数が奇数個の場合には、該相を形成する巻線を巻
形状及び巻数の異なる第１形状の巻線及び第２形状の巻
線から構成する電動モータにおいて、前記第１形状の巻線を、該第１形状の巻線が取り付けら
れる自突極の一側面を表わす第１の直線と、前記ステー
タの内周面を表わす第１の円弧と、前記第１の直線と平
行で、かつ、隣接するステータの突極の先端部の角と所
定のクリアランスを設けた第２の直線と、前記第１の直
線と垂直で、かつ、前記自突極の先端部の角よりステー
タ外周方向の点を通る第３の直線と、で構成される略長
方形形状の領域内に巻き形成し、前記第２形状の巻線を、該第２形状の巻線が取り付けら
れる自突極の一側面を表わす第４の直線と、前記ステー
タの内周面を表わす第２の円弧と、前記第４の直線と平
行で、かつ、隣接するステータの突極の先端部の角と所
定のクリアランスを設けた第５の直線と、ステータに形
成された隣接する突極の一側面と平行で、かつ、自突極
の先端部の角よりステータ外周方向の点を通る第６の直
線と、で構成される略台形形状の領域内に巻き形成する
ことを特徴とする電動モータの巻線形成方法。
【請求項９】前記第１形状の巻線を、前記第１の直線、
第１の円弧及び第３の直線を規定した巻線型を用い、前
記第２の直線で規定される高さまで前記巻線型の最下層
から順次線を巻き回して第１形状を形成した後、該第１
形状を固定し前記巻線型を取り外して形成することを特
徴とする請求項８記載の電動モータの巻線形成方法。
【請求項１０】前記第１形状の巻線型を、該巻線型に巻
き回された巻線と共に前記ステータの突極に嵌合するこ
とを特徴とする請求項９記載の電動モータの巻線形成方
法。
【請求項１１】前記第２形状の巻線を、前記第４の直
線、第２の円弧及び第４の直線と第６の直線との交点を
規定した巻線型を用い、前記第５の直線で規定される高
さまで前記第６の直線に巻端を合わせつつ、前記巻線型
の最下層から順次線を巻き回して第２形状を形成した
後、該第２形状を固定し前記巻線型を取り外して形成す
ることを特徴とする請求項８記載の電動モータの巻線形
成方法。
【請求項１２】前記第２形状の巻線型を、該巻線型に巻
き回された巻線と共に前記ステータの突極に嵌合するこ
とを特徴とする請求項１１記載の電動モータの巻線形成
方法。
【請求項１３】内周方向に複数の突極が略等間隔に形成
されたステータの対向する突極に巻き回される巻線が直
列に接続されて１つの相が形成される電動モータにおい
て、前記相を形成する巻線を２以上の異なる巻線に分割する
と共に、夫々の巻線の形状を最適化して巻線の巻数を増
やす構成としたことを特徴とする電動モータの巻線構
造。