JP3914028B2 - ステータコアの巻線方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、家庭用電気製品や自動車等に用いられるブラシレスモータのステータコアの巻線方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種のステータコアの巻線方法においては、先位のスロット巻線後、隣接する後位のスロット巻線への移行に際し、ニードルが先位の巻線に接触して断線を生じることがないように少なくとも上記ニードルの幅分の隣間を残すようにしていた。
図８は、３相６スロットモータのインナロータ形のステータコア（以下「コア」と略称する）１に、そのスロット１ａ，１ｂ，１ｃを挿通して３本のニードル２ａ，２ｂ，２ｃがコア１の軸線方向，円周方向及び半径方向に相対往復運動して各スロットに巻線した後、コア１を１８０度回転させて、スロット１ｄ，１ｅ，１ｆに巻線した状態を示すものであり、各コイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の間にはそれぞれニードル２ａ，２ｂ，２ｃの挿通に必要な隙間３が形成されている。
しかし、このようなステータコアの巻線方法にあっては、各コイル間にニードル挿通用の隙間３が存在するため、銅損が大きくなってモータの効率が制限されるという問題点があった。
【０００３】
近時、環境問題等のニーズによりモータの一層の高効率化が求められるようになった結果、コアを分割したり展開したりして巻線した後、巻線ずみの各コアを接合して一体とするステータコアの巻線方法も行われているが、このような巻線方法ではモータの製造工程が多くなって生産コストが上昇し、設備費も高くなると共に、コア接合部の磁気損失も問題となっている。
上記の点を解決するため、本出願人は先に、ステータコアの全スロットに１層目のコイルを巻線した後に、コアをその都度所定角度回転させて２スロット毎にその奥側と入口側とにニードル挿通用の隙間を埋めるように交互に２層目の巻線を行うステータコアの巻線方法を開発して出願した（特開２００１−５４２６５号）。
このステータコアの巻線方法によれば、ステータコアを分割することなくニードル挿通用の隙間にも巻線することが可能になって銅損を減少させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のステータコアの巻線方法にあっては、コイル巻線中にステータコアの複数回のインデックス回転を必要とし、モータの巻線工数が増大して生産コストが上昇するという問題点があった。
この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、簡単な方法で銅損を減少させてモータの効率を向上させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の目的を達成するため、ワイヤを供給するニードルがモータのステータコアの軸線方向、円周方向及び半径方向に相対往復運動して複数の各スロットにコイルを巻線するステータコアの巻線方法において、上記各スロットの全部にそれぞれニードルを挿入し、同時巻線により上記各スロットの全部にそれぞれ上記ニードルの挿通用の隙間を残して１層目の巻線を行った後に、上記各ニードルをそれぞれ上記各スロットの奥側から入口側に移動させながら、上記隙間を埋めるように２層目の巻線を行うステータコアの巻線方法を提供するものである。
そして、このようなステータコアの巻線方法において、上記ステータコアがインナロータ形であるときは、上記各ニードルを上記各スロットの外径側から内径側へ移動させながら２層目の巻線を行い、上記ステータコアがアウタロータ形であるときは、上記各ニードルを上記各スロットの内径側から外径側へ移動させながら２層目の巻線を行う。
この発明によるステータコアの巻線方法は上記のように巻線することにより、ステータコアを回転させることなく１工程でニードル挿通用の隙間にも巻線することが可能になり、簡単な方法でコイルの占積率を向上させて銅損を減少させることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１乃至図３は、この発明による巻線方法をインナロータ形モータ３相６スロットのコアの巻線に実施した場合の各巻線工程を示す説明図であり、図８に対応する部分には同一の符号を付して示してある。
図１を参照して、巻線しようとするコア１の中心Ａから放射状にＵ相，Ｖ相，Ｗ相のコイルを巻線する６本のニードル２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆを、それぞれスロット１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ内に配設する。これらの各ニードル２ａ〜２ｆを相隣るスロット１ａ−１ｂ，１ｂ−１ｃ，１ｃ−１ｄ，１ｄ−１ｅ，１ｅ−１ｆ，１ｆ−１ａ間を６０度往復旋回させ、それぞれの旋回端で紙面に垂直に各スロット１ａ〜１ｆを挿通して所定長往復直進運動させるとともに、コア１の半径方向に所定長複数回往復搖動させて従来の巻線完了状態と同様の１層目の巻線Ｕ１ａ，Ｖ１ａ，Ｗ１ａ，Ｕ２ａ，Ｖ２ａ，Ｗ２ａを形成する。この時点では上記の各巻線Ｕ１ａ〜Ｗ２ａの間にはニードル２ａ〜２ｆが挿通可能な隙間３が存在し、各ニードル２ａ〜２ｆは最大に突出した状態にある。
【０００７】
次に、図１に示す状態から各ニードル２ａ〜２ｆを引っ込めながらコイル巻線を行っていくと、各スロット１ａ〜１ｆの奥側（外径側）から各巻線Ｕ１ａ〜Ｗ２ａ間の隙間３が埋められて図２に示す２層目の巻線Ｕ１ｂ，Ｖ１ｂ，Ｗ１ｂ，Ｕ２ｂ，Ｖ２ｂ，Ｗ２ｂが外径側から内径側に向かって形成される。
図２に示す状態からさらに各ニードル２ａ〜２ｆを引っ込めながらコイル巻線を行っていくと、ニードル２ａ〜２ｆをもっとも引っ込めた状態で各コイルＵ１〜Ｗ２間の隙間３が埋められて１層目の巻線Ｕ１ａ〜Ｗ２ａの外周側に２層目の巻線Ｕ１ｂ〜Ｗ２ｂが巻線された図３に示すコイルＵ１〜Ｗ２が形成される。
このような方法で巻線されたステータコアは、全スロットを同時巻線することにより、少ない巻線工数で各コイル間に隙間がなく、その分だけ多くのコイルを巻線することができ、銅損を減少させてモータの効率を向上させることが可能になる。
【０００８】
次に、上記のようなステータコアの巻線方法に用いられる巻線装置の概略構成を図４乃至図６を参照して簡単に説明する。図４は、巻線装置の全体構成を示す正面図、図５は、そのニードル装着部を示す平面図、図６は、その縦断面図である。
この巻線装置１０は、図４に示すように、ワイヤ４を下方から上方へ挿通する軸１１を有し、この軸１１はそれぞれ互いに相対回転不能で軸線方向にのみ相対変位可能な第１軸１１ａ，第２軸１１ｂ，第３軸１１ｃとからなっている。そして、第２軸１１ｂを矢示Ａ方向に往復運動させる直線駆動手段１２と、第３軸１１ｃを軸線の回りに往復搖動回転させる搖動駆動手段１３と、第１軸１１ａの上端部に装着された６本のニードル２ａ〜２ｆ（図ではニードル２ａ，２ｄのみを示している）を矢示Ｃ方向に横ずらしさせるトラバース手段１４とを備えている。
【０００９】
直線駆動手段１２は、モータ１５からタイミングベルトを介して回転駆動されるホイール１６と、ホイール１６からクランク１７を介して第２軸１１ｂを上下に移動させる昇降スライダ１８とを有している。
搖動駆動手段１３は、ホイール１６の回転軸からタイミングベルトを介して回転駆動される回転運動を直線運動に変換する運動方向変換部１９を有し、その直線運動部であるスライドブロック２０はガイドロッド２１，２１に案内されて紙面に垂直な方向に移動する。このスライドブロック２０はラック２２を一体とし、このラック２２がセクタギヤ２３を介して第３軸１１ｃを矢示Ｂ方向に搖動回転させる。
トラバース手段１４は、モータ２４に回転駆動され中心部にワイヤ４を挿通する軸１１と同芯のトラバース軸２５を有し、このトラバース軸２５が正逆両方向に回動することにより、その上端部に螺合する昇降スライダ１８を介して第１軸１１ａを矢示Ａ方向に上下動させ、後述する方向変換機構を介して６本のニードル２ａ〜２ｆをそれぞれ軸１１の半径方向に所定長搖動させる。
【００１０】
第１軸１１ａの上端部には、図５及び図６にその詳細を示すようにフランジ２６が一体に固定され、第２軸１１ｂの上端部にはニードルベース２７が一体的に固設されている。このニードルベース２７には、中心から６０度間隔に６個のスリット２７ａが形成され、これらのスリット２７ａにはそれぞれ６個のニードル２ａ〜２ｆを放射状に突設した６個のニードルホルダ２８が半径方向に摺動自在に装着されている。各スリット２７ａにはそれぞれ軸２９によりクランクレバー３０が回動自在に設けてあり、その円形の先端部３０ａ，３０ｂはそれぞれフランジ２６の外周部に形成した円周溝２６ａ及びニードルホルダ２８の直線溝２８ａに係合している。また、ニードルベース２７の上部には有底円筒状のワイヤガイド３１が固設され、その底面及び側面にはワイヤ挿通用の透孔３１ａ，３１ｂが形成されている。
このような構成で、図４に示した直線駆動手段１２により第２軸１１ｂを昇降スライダ１８を介して矢示Ａ方向に往復運動させ、それに連動して搖動駆動手段１３により第３軸１１ｃを矢示Ｂ方向に往復回動させるとともに、トラバース手段１４によりニードル２ａ〜２ｆを矢示Ｃ方向に往復運動させることにより、コア１の各磁極歯にコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１，Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を同時に巻線することが可能になる。
【００１１】
以上はこの発明をインナロータ形モータのステータコアの巻線方法に適用した場合について説明したが、図７に示すようなアウタロータ形モータのステータコア１０１に巻線する場合には、各スロット１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ，１０１ｅ，１０１ｆにステータコア１０１の中心Ａに向かってニードル１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ，１０２ｅ，１０２ｆを挿通し、各ニードル１０２ａ〜１０２ｆによる同時巻線によりそれぞれのコイル間にニードル挿通用の隙間を残した前実施例と同様の１層目の巻線（図示しない）を形成し、各ニードル１０２ａ〜１０２ｆを図示の最大に突出させて各スロット１０１ａ〜１０１ｆの奥側（内径側）に位置させる。
【００１２】
この状態から各ニードル１０２ａ〜１０２ｆを引っ込めながらさらに２層目の巻線を行っていくと、各スロット１０１ａ〜１０１ｆの奥側から入口側（外径側）に向かって各コイル間の隙間が埋められて隙間のない巻線が可能になる。
なお、この発明による巻線方法は、３相モータに限るものではなく、単相や２相のモータのステータコアにも何らの不都合もなく適用することができる。
【００１３】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によるステータコアの巻線方法は、同時巻線によりステータコアの複数の各スロットに１層目の巻線を行った後に、各ニードルを各スロットの奥側から入口側へ移動させながら２層目の巻線を行って各コイル間の隙間を埋めるようにしたので、きわめて簡単な方法で銅損を減少させてモータの効率を向上させることが可能になる。
また、上記の巻線方法をインナロータ形のステータコアに適用した場合は、各ニードルを各スロットの外径側から内径側へ移動させながら２層目の巻線を行えばよいので、巻線装置の小型化が可能になり、アウタロータ形のステータモータに適用した場合は、各巻線装置の構成の簡略化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の１層目の全巻線終了状態を示す説明図である。
【図２】同じくその２層目の巻線途中状態を示す説明図である。
【図３】同じくその２層目の全巻線完了状態を示す説明図である。
【図４】この発明の巻線方法に用いられる巻線装置の一例を示す正面図である。
【図５】同じくそのニードル装着部を示す平面図である。
【図６】同じくそのニードル装着部を示す縦断面図である。
【図７】この発明をアウタロータ型モータのステータコアの巻線に適用した場合のニードル配置例を示す説明図である。
【図８】従来のスーテタコアの全巻線完了状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１，１０１：ステータコア
１ａ〜１ｆ，１０１ａ〜１０１ｆ：スロット
２ａ〜２ｆ，１０２ａ〜１０２ｆ：ニードル
３：隙間 ４：ワイヤ
１０：巻線装置 １１：軸
１２：直線駆動手段 １３：搖動駆動手段
１４：トラバース手段

Claims (3)

1. ワイヤを供給するニードルがモータのステータコアの軸線方向、円周方向及び半径方向に相対往復運動して複数の各スロットにそれぞれコイルを巻線するステータコアの巻線方法において、
   前記各スロットの全部にそれぞれニードルを挿入し、同時巻線により前記各スロットの全部にそれぞれ前記ニードルの挿通用の隙間を残して１層目の巻線を行った後に、前記各ニードルをそれぞれ前記各スロットの奥側から入口側に移動させながら、前記隙間を埋めるように２層目の巻線を行うことを特徴とするステータコアの巻線方法。
2. 前記ステータコアがインナロータ形であるときは、前記各ニードルを前記各スロットの外径側から内径側へ移動させながら２層目の巻線を行うことを特徴とする請求項１記載のステータコアの巻線方法。
3. 前記ステータコアがアウタロータ形であるときは、前記各ニードルを前記各スロットの内径側から外径側へ移動させながら２層目の巻線を行うことを特徴とする請求項１記載のステータコアの巻線方法。

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