JP3277006B2 - 小型回転電機の巻線方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、継鉄部の内径側に軸心
向きに延出する補極と、この補極の間にΨ字状に形成さ
れる磁極を備え巻線を巻装する小型回転電機の巻線方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】小型回転
電機は、永久磁石で構成される回転子の位置をホール素
子などによって検出して固定子鉄心のＵＶＷ相巻線に順
次通電するように構成されているブラシレスモータと称
されるもの、そして、電源が交流で籠型の回転子を内装
する誘導電動機とがある。この様な形式の小型回転電機
は、固定子鉄心の構造と巻線方法が種々提案されてい
る。

【０００３】制御特性の良いブラシレスモータでは、ご
く一般的な構成としてドーナツ状の継鉄部の内径側にＴ
字状の磁極を延出させてＵＶＷ相の巻線を巻装するもの
がある。しかし、この様なものが改善されて、図１２に
示されるような形状のブラシレスモータが提案されてい
る。図１２に示されるブラシレスモータは、ドーナツ状
の継鉄部の内径側に軸心向きに延出する補極と、この補
極の間にΨ字状に形成される磁極を備え巻線を巻装する
ブラシレスモータである。この様な構成のブラシレスモ
ータは、三相４極のブラシレスモータを構成するのに都
合がよく、効率的な構成ができるといった特徴を有して
いる。

【０００４】図１２に示されるブラシレスモータは、鋼
板がプレスによって打ち抜かれて積層される固定子鉄心
の平面図を示しており、ドーナツ状の継鉄部１の内径側
に３個の補極２が延出形成されており、この補極２の間
にΨ字状に形成される磁極３が備えられている。そし
て、磁極３は、継鉄部１に連続する支持部４と周方向へ
フック状に折り曲げられて形成される腕部５とから構成
されており、磁極３の構成は、磁路を均一の断面積にし
て磁気的効率と巻線を収容する空間部分との調和を図る
ように構成されている。この様な構成では、鉄心の有効
利用が大きく、理想的な小型の固定子鉄心を構成するこ
とができる。

【０００５】しかし、その反面、ノズル６を走行起動６
ａ、６ｂに従って走行させ、巻線を巻装すると、補極２
が周方向に一定の幅を有する関係上、巻線を巻装するノ
ズル６の動作中心点Ａ、Ｂが固定子鉄心の軸心点Ｘと異
なる位置になる。このため、巻線を巻装する場合、固定
子鉄心の軸心点Ｘとは異なる位置にノズル６の動作中心
点Ａ、Ｂが位置するように巻線装置を構成しなければな
らず、巻線装置を製作するのに精度を得ることが面倒で
あった。すなわち、固定子鉄心の継鉄部１を中心に回転
させる場合の軸心点Ｘと異なる位置の磁極３に巻線を巻
装する場合のＡあるいはＢが必要になり、これらの軸心
点Ｘ、Ａ、Ｂを基準に巻線装置を製作することは、精度
を得るのに極めて面倒であった。

【０００６】また、磁極が周方向に均等に配設されてい
ても巻装毎にノズル６の動作中心点Ａ、Ｂが異なるた
め、同時に複数のノズル６を動作させることが困難であ
り、線輪毎に巻線を巻装しなければならず、巻線の巻装
に時間を要した。しかも、線輪毎に巻線を行なうと、巻
装終了後に複数の巻線端部を収束しなければならず、こ
れが一般的には、手作業となるため、小型回転電機の製
作上不都合であった。

【０００７】本発明は、この様な事情に鑑みてなされた
ものであり、合理的に巻線の巻装が行なえる小型回転電
機の巻線方法を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ドーナツ状の
継鉄部の内径側に軸心向きに延出する補極を複数個備
え、この補極の間にΨ字状に形成され継鉄側の支持部と
内径側に形成される腕部とからなる軸心向きに延出する
磁極を複数個備えた固定子鉄心に回転子を内装する小型
回転電機の巻線方法において、補極を固定子鉄心の内径
向きに立設し、この補極の周方向側面と隣接する磁極の
腕部との間に形成される隙間の延長線を固定子鉄心の軸
心点に一致させ、前記隙間の延長線上を往復動し、か
つ、先端から巻線を引き出すノズルを備え、このノズル
を前記固定子鉄心の軸心点で回動および往復動する回動
軸に備え、このノズルと固定子鉄心とを相対的に移動可
能にし、第一工程で前記ノズルを延出させて各磁極の支
持部に巻線を巻装し、第二工程で前記ノズルを後退させ
て磁極の一方の腕部と補極を挟んでその磁極に隣接する
磁極の他方の腕部との間に巻線を巻装することを特徴と
する小型回転電機の巻線方法である。

【０００９】

【作用】補極と磁極の間に形成される隙間の延長線上に
固定子鉄心の軸心点を位置させているため、ノズルを走
査する回動軸を固定子鉄心と同軸的に備えることがで
き、固定子鉄心を回動軸と同軸的に回転させることによ
り連続的に異なる磁極に巻線を巻装することができよう
になる。

【００１０】ノズルの径方向における進退は、回動軸と
固定子鉄心とが同軸的に配置されることにより、単純な
径方向の往復動により行なうことができるため、内径の
小さい小型回転電機に有効に高精度が得られる。

【００１１】

【実施例】本発明を図面に示された一実施例に基づいて
説明すると、図１は、固定子鉄心の形状および巻線を巻
装するノズルの配置を示す要部の平面図である。図２
は、巻線の配置およびその方法を示す要部の平面図であ
る。図３は、巻線を巻装する工程を説明するための要部
の平面図である。図４は、巻線を巻装する工程を説明す
るための要部の平面図である。図５は、巻線が巻装され
た固定子鉄心の平面図である。図６は、巻線を保護する
ための構造の一例を示す固定子鉄心の平面図である。図
７は、固定子鉄心の要部を示す縦断面図である。図８
は、図７に示される位置とは異なる位置で固定子鉄心の
構造を示す要部の縦断面図である。図９は、本発明のブ
ラシレスモータの固定子鉄心に巻線を巻装する巻線装置
の一例による巻線方法を示す要部の縦断面図である。図
１０は、巻線装置のノズルの構造を示す要部の縦断面図
である。図１１は、ノズルを径方向に移動させる構造の
一例を示す要部の横断面図である。

【００１２】図１において、小型回転電機は、ブラシレ
スモータによる実施例を示しており、ドーナツ状の継鉄
部８の内径側に円錐状に形成され立設された補極９が３
個備えられており、この３個の補極９の間にΨ字状の磁
極１０が備えられている。そして、この磁極１０は、継
鉄部８に連続している支持部１１が補極９と同様に軸心
に向けて立設されるように構成されており、そして、こ
の支持部１１に腕部１２ａ、１２ｂが周方向へフック状
に折り曲げられて形成され備えられている。

【００１３】さらに、支持部１１の内径側と、腕部１２
ａ、１２ｂの内径側にそれぞれ図示されない回転子に対
向する作用部１３ａ、１３ｂ、１３ｃがそれぞれ内径側
が円弧状になるように形成されており、固定子鉄心１４
が構成されている。

【００１４】固定子鉄心１４の軸心点１５には、巻線を
巻装するノズル１６の動作中心点があり、ノズル１６
は、補極９と磁極１０との隙間に挿入され、固定子鉄心
１４の軸方向に往復動すると共に周方向に移動できるよ
うに構成されている。図中の矢示の線１７は、ノズル１
６の周方向の軌跡を示しており、巻線が巻装される位置
を示している。

【００１５】図２において、固定子鉄心１４の継鉄部８
に備えられる磁極１０にそれぞれ巻線が巻装される状態
が示されており、巻線は、支持部１１に巻装される第一
の巻線１８ａが切断されることなく反対側に位置する補
極９を介在するように腕部１２ａ、１２ｂとの間に第二
の巻線１８ｂが巻装されている。そして、Ｕ相巻線２１
ａを形成している。同じように巻線１９ａ、１９ｂが巻
装されＶ相巻線２１ｂおよび巻線２０ａ、２０ｂが巻装
されＷ相巻線２１ｃを形成している。従って、巻線の端
部は、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の３相に対して６個引き出されてい
る。

【００１６】図３において、巻線の巻装は、巻線装置２
２にノズル１６が３個取り付けられており、巻線２３
ａ、２３ｂ、２３ｃがそれぞれ引出されており、支持部
１１に巻装される状態が示されている。この場合、ノズ
ル１６は、巻線装置２２によって同時に固定子鉄心１４
の軸方向および周方向に動作するように構成されてお
り、同時に３個の支持部１１に巻線を巻装するように構
成されている。

【００１７】図４において、支持部１１に巻線１８ａ、
１８ａ、１８ｃがそれぞれ巻装され、次工程で巻線１９
ａ、１９ｂ、１９ｃが巻装される状態が示されている。
そして、ノズル１６は、図３に示される状態に比較し軸
向きに寸法が短くなっている。

【００１８】図５は、巻線１８ａ、１８ａ、１８ｃおよ
び巻線１９ａ、１９ｂ、１９ｃが巻装された状態を示し
ており、巻線の端部２１ａ、２１ｂ、２１ｃおよび２４
ａ、２４ｂ、２４ｃがそれぞれ引き出されている。

【００１９】この巻線端部２１ａ、２１ｂ、２１ｃおよ
び２４ａ、２４ｂ、２４ｃは、それぞれ図示されないプ
リント基板などによって収束されて配線されるように構
成されている。プリント基板は、固定子鉄心１４に平行
して配設されると容易に巻線端部２１ａ、２１ｂ、２１
ｃおよび２４ａ、２４ｂ、２４ｃを接続して収束でき、
しかも、電源電線などに接続されるリード線を容易に取
り出すことができる。また、ホール素子などの小さい部
品の取り付けおよび配線に都合がよい。

【００２０】図６において、固定子鉄心１４は、磁極１
０の腕部１２ｂ、１２ｃの作用部１２ｂ、１２ｃおよび
補極９の作用部１２ａにそれぞれ巻線１８ａ、１８ｂ、
１８ｃを内径側へ入り込み図示されない回転子に接触し
ないように樹脂製のストッパー２５ａ、２５ｂ、２５ｃ
が形成されている。

【００２１】図７において、固定子鉄心１４は、外周に
樹脂などの絶縁物から構成された絶縁層２６が形成され
おり、この絶縁層２６と一体にストッパー２５ａ、２５
ｂ、２５ｃが形成されている。

【００２２】図８において、固定子鉄心１４は、継鉄部
８と腕部１２ｂと作用部１３ｃとが平行するように軸方
向へ鋼板が積層されて形成されている。そして、ストッ
パー２５ｃと絶縁層２６とが一体にその外周を覆うよう
に備えられている。

【００２３】図９において、巻線装置２２は、固定子鉄
心１４が回転台２７に装着されており、固定子鉄心１４
の軸心を回動軸２８が貫通しており、回動軸２８の頂部
には、カム２８ａが取り付けられている。そして、３個
のノズル１６が回動軸２８から延出して設けられてお
り、巻線２３ａ、２３ｂ、２３ｃが引き出され固定子鉄
心１４に巻線１９ｂ、２０ｂを巻装するように構成され
ている。

【００２４】回動軸２は、巻線装置２２の下部に備えら
れた回動用のモータ２９で周方向に往復動するように構
成されており、さらに、下部で軸方向に往復動するよう
にカム３０とこのカム３０を駆動するモータ３１とが備
えられている。

【００２５】カム３０は、回動軸２８に対して溝３２と
ピン３３との嵌合によって軸方向に回動軸２８を往復動
させるように構成されており、モータ２９とモータ３１
とは、同期して回転するように構成されており、回動軸
２８は、ノズル１６を固定子鉄心１４の所定の部分に巻
線を巻装できるように構成されている。さらに、回転台
２７は、固定子鉄心１４を所定の工程に従って一定角度
回転するように構成されており、支持部１１と腕部１０
とに巻線を順次巻装するように構成されている。 図１
０において、３個のノズル１６は、それぞれ巻線２３
ａ、２３ｂ、２３ｃが引き出されるように構成されてお
り、ノズル１６の後端は、カム２９のカム溝３６にピン
３５が嵌合しており、カム２８ａが回動することにより
軸向きに移動できるように構成されている。そして、回
動軸２８の内部は、カム２８ａを回動することができる
ように中空の軸３７が備えられており、下部の図示され
ない駆動装置によってノズル１６を移動させる際に操作
されるように構成されている。 図１１において、カム
溝３６は、カム２８ａが回動するとピン３５によってノ
ズル１６を軸方向に強制的に移動するようにスパイラル
状に形成されている。

【００２６】この様な構成において、ブラシレスモータ
は、鋼板をプレスで打ち抜き積層して固定子鉄心１４を
形成し、巻線装置２２によって巻線を巻装する。そし
て、この時継鉄部８に延出する補極９は、円錐状に形成
されており、その側面と磁極１０の腕部１２ａ、１２ｂ
とによって形成される隙間の延長線が、固定子鉄心１４
の軸心点１５になっているため、回動軸２８に取り付け
られたノズル１６は、軸心点１５から進退するように構
成でき、巻線装置２２は、製作が容易になる。

【００２７】すなわち、巻線装置２２の回転台２７と回
動軸２８とが同一軸心にでき、加工が容易になるばかり
か容易に高精度が得られる。このため、僅かな隙間にノ
ズル１６を高速度で走行させるのに高精度が得られて都
合がよい。従って、ノズル１６が円運動できなくとも容
易に１，０００回転／分の回転にすることができ、巻線
速度を大きくすることができる。

【００２８】また、補極９を円錐状に形成することによ
り、補極９の磁気抵抗が幾らか少くなり、支持部１１か
らの距離が大きくなるために大きくなる磁気抵抗を緩和
することができる。もちろん、補極９は、円錐状に形成
されること以外に一定の幅で構成されてもよく、磁極１
０の腕部１２ａ、１２ｂと野間に形成される隙間の延長
線が固定子鉄心１４の軸心点１５に位置するように構成
されれば同じ作用効果を得ることができる。なお、磁極
１０の腕部１２ａ、１２ｂに対する巻線の巻装は、ノズ
ル１６が径方向に僅かにしか挿入されないため、構造的
に問題にならない。

【００２９】ノズル１６の径方向の進退動作は、カム２
８ａのカム溝３６とピン３５との関係によって決定され
るため、カム２８ａのカム溝３６をノズル１６の必要な
動作を得る構造にすればよく、カム２８ａを交換するだ
けでノズル１６を任意に異なる動作のものにすることが
できる。この様な操作によって、径の異なる固定子鉄心
に対応することができる。

【００３０】また、ノズル１６は、この様なカム２８ａ
によって操作されることに限定されることなく、任意の
位置にネジなどで固定して位置を変えてもよく、径方向
に移動できるように構成されれば、同様の作用効果を得
ることができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、補極と磁極との間に形
成される隙間の延長線が固定子鉄心の軸心点になるよう
に構成し、巻線を巻装するノズルを径方向に進退させる
ことにより、巻線位置毎に巻線を切断しなくとも、容易
に連続して異なる位置の巻線を巻装することができ、巻
線端部の接続が容易になり、巻線の端部接続に起因する
不良の低減に効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】固定子鉄心の形状および巻線を巻装するノズル
の配置を示す要部の平面図である。

【図２】巻線の配置およびその方法を示す要部の平面図
である。

【図３】巻線を巻装する工程を説明するための要部の平
面図である。

【図４】巻線を巻装する工程を説明するための要部の平
面図である。

【図５】巻線が巻装された固定子鉄心の平面図である。

【図６】巻線を保護するための構造の一例を示す固定子
鉄心の平面図である。

【図７】固定子鉄心の要部を示す縦断面図である。

【図８】図７に示される位置とは異なる位置で固定子鉄
心の構造を示す要部の縦断面図である。

【図９】本発明のブラシレスモータの固定子鉄心に巻線
を巻装する巻線装置の一例による巻線方法を示す要部の
縦断面図である。

【図１０】巻線装置のノズルの構造を示す要部の縦断面
図である。

【図１１】ノズルを径方向に移動させる構造の一例を示
す要部の横断面図である。

【図１２】従来の固定子鉄心の構造を示す要部の平面図
である。

【符号の説明】

８……継鉄部 ９……補極 １０……磁極 １１……支持部 １２ａ、１２ｂ……腕部 １４……固定子鉄心 １６……ノズル ２２……巻線装置 ２８……回動軸 ２８ａ……カム

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ドーナツ状の継鉄部の内径側に軸心向きに
   延出する補極を複数個備え、この補極の間にΨ字状に形
   成され継鉄側の支持部と内径側に形成される腕部とから
   なる軸心向きに延出する磁極を複数個備えた固定子鉄心
   に回転子を内装する小型回転電機の巻線方法において、 補極を固定子鉄心の内径向きに立設し、 この補極の周方向側面と隣接する磁極の腕部との間に形
   成される隙間の延長線を固定子鉄心の軸心点に一致さ
   せ、 前記隙間の延長線上を往復動し、かつ、先端から巻線を
   引き出すノズルを備え、 このノズルを前記固定子鉄心の軸心点で回動および往復
   動する回動軸に備え、 このノズルと固定子鉄心とを相対的に移動可能にし、 第一工程で前記ノズルを延出させて各磁極の支持部に巻
   線を巻装し、 第二工程で前記ノズルを後退させて磁極の一方の腕部と
   補極を挟んでその磁極に隣接する磁極の他方の腕部との
   間に巻線を巻装することを特徴とする小型回転電機の巻
   線方法。