JPH06178511A - 小型回転電機の巻線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 径方向で巻線位置の異なる小型回転電機の巻
線の巻装が容易に行える小型回転電機の巻線装置を提供
する。 【構成】 固定子鉄心１４の軸心点で回動および往復動
する回動軸２８を備え、この回動軸２８に軸方向に傾動
するノズル１６を備え、このノズル１６をカム機構に傾
動自在に連結し、このカム機構によって前記ノズル１６
を傾動させることによってノズル１６の先端部を径方向
に移動させ、第一工程で前記ノズル１６の傾動によって
ノズル１６の先端を延出させて磁極の支持部に巻線を巻
装し、第二工程で前記ノズル１６の傾動によってノズル
１６の先端を後退させて磁極の腕部巻線を巻装すること
ができる小型回転電機の巻線装置。

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
れる磁極を備える小型回転電機に巻線を行なう小型回転
電機の巻線装置に関する。

【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
があるが、この場合の巻線の巻装は、外周にドーナツ状
に形成される継鉄部に対して、継鉄部の内周に一様にＴ
字状に磁極が延出されるため磁極には順次巻線を巻装す
ればすべての巻線をＵＶＷ相巻線を形成するのに必要な
だけ切断して巻線端部を形成すればよい。

【０００４】しかしながら、図１３に示されるような籠
型回転子を内装する誘導電動機の固定子の場合、継鉄部
１の内周に補極２とΨ字状に形成される磁極３とが形成
されて第一巻線Ａが磁極３の支持部４に、そして、第二
巻線Ｂが隣接する磁極３の腕部５間に巻装される。この
様な場合、巻線を巻装する巻線装置のノズル６、７それ
ぞれ径方向に異なる長さのノズル６、７を要するといっ
た問題がある。また、第一巻線Ａが先に巻装されなけれ
ば、第二巻線Ｂが巻装できないといった問題を有してい
た。

【０００５】この場合、第一巻線Ａのみ先に巻装する場
合は、すべての支持部４に連続的に第一巻線Ａのみ巻装
し、一度巻線装置を交換するなどの方法によりノズル
６、７の長さの異なるものに変えれば、比較的巻線効率
はよくなる。

【０００６】ところが、ブラシレスモータのように支持
部と腕部都の間に跨がるようにＵＶＷ相が巻装される場
合は、支持部４に巻装される巻線が腕部５に切断される
ことなく巻装される場合がある。この様な場合は、前述
の通り巻線することができなくなるものであり、巻線を
切断しておき、後の工程で接続することが行われてい
る。この様な巻線の接続は、プリント基板によって巻線
の端部を収束すると比較的容易ではあるが、巻線の工程
中に先の切断された巻線の端部などが障害になり、実質
的には、手間を要するものであった。

【０００７】そこで、これらのブラシレスモータを構成
する場合などにおいて、第一巻線Ａと第二巻線Ｂとを切
断しないで連続して巻装するには、巻線の途中でノズル
を点線で示されるノズル７の如く径方向の長さを変えれ
ば可能である。

【０００８】本発明は、この様な事情に鑑みてなされた
ものであり、磁極がΨ字状に形成されるなど、径方向で
巻線位置が異なる小型回転電機の巻線の巻装が容易に行
なえる小型回転電機の巻線装置を提供することを目的と
している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、固定子鉄心の
軸心点で回動および往復動する回動軸を備え、この回動
軸に軸方向に傾動するノズルを備え、このノズルをカム
機構に連結してカム機構による傾動操作可能に備え、こ
のカム機構によって前記ノズルを傾動させることによっ
てノズルの先端部を径方向に移動させ、第一工程で前記
ノズルの傾動によってノズルの先端を延出させて磁極の
支持部に巻線を巻装し、第二工程で前記ノズルの傾動に
よってノズルの先端を後退させて磁極の腕部に巻線を巻
装することによって問題点を解決している。

【００１０】

【作用】カム機構によってノズルを傾動させることによ
り、ノズルの先端部が径方向に進退自在となり、ノズル
を径方向へ進出して継鉄側に位置する支持部に巻線を巻
装し、巻線を切断することなくノズルを傾動させること
により後退させて軸心側に位置する腕部に巻線を巻装す
ることができる。この様に径方向に異なる巻線位置を備
える小型回転電機の磁極に巻線を切断することなく、ま
た、固定子鉄心を巻線装置から取り外すことなく連続し
て巻線を巻装することができる。

【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、本発明の小
型回転電機の巻線装置の要部の縦断面図である。図１０
は、巻線装置のノズルを傾動させるための構造を示す要
部の縦断面図である。図１１は、ノズルを径方向に移動
させるために傾動させた状態を示す要部の横断面図であ
る。図１２は、ノズルを傾動させるためのカム機構を説
明するための要部の平面図である。

【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１５があり、ノズル１
６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、それぞ
れノズル１６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
９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。この様なストッパー２５ａ、２５
ｂ、２５ｃは、固定子鉄心１４と巻線とが接触しないよ
うに絶縁される絶縁物と一体に構成されればよく、従前
の小型回転電機の鉄心絶縁技術によればよい。

【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２８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、動機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１２
ａ、１２ｂとに巻線を順次巻装するように構成されてい
る。

【００２６】巻線装置２２の下部には，ノズル１６を傾
動操作するためのカム機構２８ａが備えられており、固
定子鉄心１４の巻線位置によって動作してノズル１６を
傾動させるように構成されている。このカム機構２８ａ
は、ピン２８ｂとカム溝２８ｃとの嵌合によってなされ
るものであり、カムプーリ２８ｄが回動することによ
り、カム溝２８ｃに沿ってピン２８ｂが軸方向に軸３４
を異動させるため、ノズル１６に連結してノズル１６を
傾動させるように構成されているものである。

【００２７】図１０において、ノズル１６は、３個備え
られているが、ノズル１６の先端から巻線２３ａが引出
されており、回動軸２８が回動および軸方向に往復動す
ることにより、固定子鉄心１４に巻線を巻装するように
構成されている。そして、ノズル１６は、傾動すること
ができるように回動軸２８にピン３５によって取り付け
られており、リンク３６が結束リング３７を介して軸３
４に連結されている。図１１において、軸３４が図示さ
れない下部のカム機構２８ａによって下方へ牽引される
と結束リング３７およびリンク３６を介してノズル１６
が傾動してその先端が軸心向きに移動するよう構成され
ている。

【００２８】図１２は、結束リング３７の平面図であ
り、３個のノズル１６をリンク３６および結束リング３
７によってまとめて牽引できるように構成されている。

【００２９】この様な構成において、本発明による小型
回転電機の巻線装置で巻線が巻装されるブラシレスモー
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。

【００３０】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。

【００３１】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との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。

【００３２】そこで、固定子鉄心１４に巻線を巻装する
場合、小型回転電機の巻線装置２２にの回転台２７に固
定子鉄心１４を装着し、図３に示されるようにそれぞれ
の支持部９に巻線２３ａ、２３ｂ、２３ｃをそれぞれ巻
装し、次に図４に示される通り磁極１０の腕部１２ａ、
１２ｂの間に巻線１８ａ、１８ｂ、１８ｃを夫々巻装す
る。この時、ノズル１６は、巻線位置が径方向に異なる
ため、軸３４を牽引してノズル１６を傾動させる。そし
て、ノズル１６が図１１に示される通り傾動するとその
先端が径方向の内側へ移動するため、この先端から引き
出される巻線２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、それぞれ固定
子鉄心１４の支持部１１から腕部１２ａ、１２ｂに巻装
位置が移動し、巻線１８ｂ、１９ｂ、２０ｂを巻装する
ことができる。

【００３３】この様な動作を行うカム機構は、回動軸２
８から同時に複数個のノズル１６を固定子鉄心１４に向
けて延出すると共に同時に傾動操作を行うことができる
ため、都合がよく、複数の磁極１０に対して同時に巻線
を巻装することができるめため、製造時間の短縮に大き
な効果が得られる。

【００３４】また、本実施例では、ブラシレスモータの
固定子鉄心について説明されているが、誘導電動機につ
いても本発明による小型回転電機の巻線装置は、利用で
きることは言うまでもなく、また、作用効果も同じであ
る。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、継鉄部の内径側にΨ字
状の磁極が備えられるなど、巻線が径方向に異なる位置
で巻装される小型回転電機の巻線を行うことができる小
型回転電機の巻線装置を得るものであり、径方向に異な
る巻線位置にカム機構の操作によって容易にノズルを傾
動操作し先端を径方向に移動でき、複数のノズルを一度
に操作することができ、その効果は、複雑な構成の固定
子鉄心に巻線を巻装する場合に極めて効果が大きく、巻
線の自動化を行う場合その価値は著しいものがある。

【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】本発明の小型回転電機の巻線装置の要部の縦断
面図である。

【図１０】巻線装置のノズルを傾動させるための構造を
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ために傾動させ
た状態を示す要部の横断面図である。

【図１２】ノズルを傾動させるためのカム機構を説明す
るための要部の平面図である。

【図１３】従来の小型回転電機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 ３６……リンク

Claims (1)

【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
   なる磁極を複数個備えた固定子鉄心の支持部および腕部
   に巻線を巻装する小型回転電機の巻線装置において、 固定子鉄心の軸心点で回動および往復動する回動軸を備
   え、 この回動軸に軸方向に傾動するノズルを備え、 このノズルをカム機構に連結してカム機構による傾動操
   作可能に備え、 このカム機構によって前記ノズルを傾動させることによ
   ってノズルの先端部を径方向に移動させ、 第一工程で前記ノズルの傾動によってノズルの先端を延
   出させて磁極の支持部に巻線を巻装し、 第二工程で前記ノズルの傾動によってノズルの先端を後
   退させて磁極の腕部に巻線を巻装することができる小型
   回転電機の巻線装置。