(57)【要約】【課題】コイル外径を小さくし、且つ絶縁不良の問題を解消することができるモータ巻線を提供することである。【解決手段】巻芯部の外周にコイルを多層整列巻きで巻回すボビン本体であって、円筒状の巻芯部と、前記巻芯部の端部に該巻芯部と一体に形成されたフランジと、前記コイルの端末を処理する端子部とを有するボビン本体と、前記巻芯部に導線を軸方向に整列巻させたコイルと、を備え、前記コイルの一端である始端部導線および他端である終端部導線が各々前記端子に固定され、前記コイルの総巻層数をＮ層（偶数）とし最外層Ｎ層の巻数は他の偶数層の巻数Ｍに対してＭ−２より少なくし、最外層Ｎ層から２番目の層（Ｎ−１）の巻数は他の奇数層の巻数Ｌに対してＬ−１より少なくし、前記コイル終端部導線が、前記フランジと前記巻回しにより形成されるコイルにより形成された空間部に配置され、前記フランジに備えられた端子部に固定されたことを特徴とする。【選択図】図１
2010258192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻芯部の外周にコイルを多層整列巻きで巻回すボビン本体であって、円筒状の巻芯部と、前記巻芯部の端部に該巻芯部と一体に形成されたフランジと、前記コイルの端末を処理する端子部とを有するボビン本体と、
前記巻芯部に導線を軸方向に整列巻させたコイルと、
を備え、
前記コイルの一端である始端部導線および他端である終端部導線が各々前記端子に固定され、
前記コイルの総巻層数をＮ層（偶数）とし最外層Ｎ層の巻数は他の偶数層の巻数Ｍに対してＭ−２より少なくし、最外層Ｎ層から２番目の層（Ｎ−１）の巻数は他の奇数層の巻数Ｌに対してＬ−１より少なくし、
前記コイル終端部導線が、前記フランジと前記巻回しにより形成されるコイルにより形成された空間部に配置され、前記フランジに備えられた端子部に固定された
ことを特徴とするコイルボビン。
【請求項２】
前記フランジが前記巻芯部の両端に該巻芯部と一体に形成された
ことを特徴とする請求項１記載のコイルボビン。
【請求項３】
前記コイルボビンがステッピングモータに用いられてなることを特徴とする請求項１または２に記載のコイルボビン。
【請求項４】
前記導線が自己融着線であることを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載のコイルボビン。
【請求項５】
前記ボビン本体の前記端子部から前記フランジに至る側面に前記導線を案内する溝を設けたこと特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載のコイルボビン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルボビンに関し、ボビン本体にコイルを巻回してなるコイルボビンに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ステッピングモータはその制御の容易性から適用用途が拡大しており、機器の小型化、高性能化の傾向に伴い、より小型化が求められている。
【０００３】
たとえば、外周部に固定コイルと励磁ステータを備え、その中心部にロータと、それを保持する一対の軸受と軸受取付板からなるステッピングモータにおいて、巻芯部の外周にコイルを多層整列巻きで巻回すボビン本体において、円筒状の巻芯部と、前記巻芯部の一方端のみに該巻芯部と一体に形成されたフランジと、前記コイルの端末を固定する端子部とを備えたボビンと前記巻芯部に前記導線を軸方向に整列巻させたコイルと前記コイルの一端である始端部導線および他端である終端部導線が各々前記端子に固定されている構造が知られている。
【０００４】
また、この構造において、前記コイルの他端である終端部導線は接線方向にコイルから離れフランジ面に沿って所定の端子へ固定される。通常は端子のあるフランジ側のコイルの最外層の終端部導線が接線方向にコイルから離れる径方向の位置はコイルの最外径により決まる。前記コイルの外側に設けられた外ヨークには前記導線通過のための切り欠き部を設けてある。
【０００５】
図８は、従来のコイルを巻回す様子を示す図であって、ボビン巻芯部５ａの巻幅が足りない場合のコイルの形態を示す側断面図である。また、図９は、従来のコイルを巻回す様子を示す図であって、ボビン巻芯部５ａの巻幅が余った場合のコイルの形態を示す側断面図である。
【０００６】
図８および図９において、１は巻線機の巻軸であり、２は外側軸部であり、３は内側軸部であり、５ａは巻芯部であり、５ｂはフランジであり、５ｃは端子部であり、６は端子ピンであり、７はコイルであり、８は導線であり、８ａは終端部導線であり、１５は外ヨークであり、１５ｂは切り欠き部である。
【０００７】
通常のコイル巻回し時の巻き乱れは、ボビン巻芯部５ａの長さおよび巻線導線８の外径の寸法のばらつきによる。巻数が決まっているとボビン巻芯部５ａの巻幅が足りない場合は、図８に示すように、巻線の終端部導線８ａが次の層にくるとコイル７の導線８の外側に設けられる外ヨーク１５との隙間が減り、外ヨーク内径とコイル外径が干渉して、接触、絶縁不良、断線を起こす可能性がある。
【０００８】
またボビン巻芯部５ａの巻幅が余った場合は、図９に示すように、導線８の端末部である終端部導線８ａが端子ピン６のあるフランジ５ｂから離れるため、導線８の終端部導線８ａがコイル７から離れ、所定の端子部５ｃの端子ピン６と直結することになるのでフランジ５ｂに沿わずに所定の端子部５ｃの端子ピン６に固定されるため、コイル７の導線８の外側に設けられる外ヨーク１５の切り欠き部１５ｂに接触し、絶縁不良、断線を起こす可能性がある。
【０００９】
なお、特許文献１は、コイルの導線の線径、ボビン寸法のばらつきを吸収して多層整列巻きが出来るようにしたものである。
【００１０】
また、特許文献２は、コイル導線の始線部を案内する傾斜面が形成された引出溝がボビンつばに設けられ、巻き始めの巻乱れを防止するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−２９４１２０号公報
【特許文献２】特開２００３−８６４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図１０は、渡線部と端子ピンの平行線とがなす角度を示す図である。通常は端子部５ｃのあるフランジ５ｂ側のコイル７の最外層の終端部導線８ａが接線方向にコイル７から離れる位置が径方向に小さいほど、終端部導線８ａが接線方向にコイル７から離れる位置から端子ピン６の間の導線である渡線部と端子ピン６の平行線とがなす角度が小さくなり、コイル７の外側に設けられた外ヨーク１５の内径を小型化でき、かつ前記導線通過のための切り欠き部１５ｂを円周方向で小さくできる。したがって、端子部５ｃのあるフランジ５ｂ側のコイル７の最外層の終端部導線８ａが接線方向にコイル７から離れる位置を、径方向に小さくするのが望ましい。
【００１３】
また、ボビン巻芯部５ａの巻幅が余った場合である図９のような場合は、フランジ５ｂに近いコイル７の空間７ｃに終端部導線８ａを納めることにより切り欠き部１５ｂを軸方向でも短くできゴミなどが入る可能性を低下させ防塵効果も向上する。しかしながら現状の巻線方法では小型化が図れないという問題があった。
【００１４】
また、従来は、少しの巻き乱れにより導線の端末が所定の位置に来ないため、巻乱れを加味した隙間が設定され、絶縁不良を防いでいた。
【００１５】
特許文献１や特許文献２に記載の発明であっても、同様の課題を抱えたままのものである。
【００１６】
本発明は上記の点にかんがみてなされたもので、コイル外径を小さくし、且つ絶縁不良の問題を解消することができるモータ巻線を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
図７（ａ）に従来の整列巻コイル７の形態を示す。また、図７（ｂ）は本発明の整列巻きコイルの形態を示し、図７（ｃ）は半発明の整列巻きコイルの終端部導線の形態を示す。
【００１８】
本発明は上記の課題を解決するために、図７（ｂ）に示すようにコイル７の総巻層数をＮ層（Ｎは偶数）とし最外層Ｎ層７ａの巻数は他の偶数層の巻数Ｍに対してＭ−２より少なくし、最外層Ｎ層から２番目の層（Ｎ−１層）７ｂの巻数は他の奇数層の巻数Ｌに対してＬ−１より少なくし、フランジ５ｂと巻線機のボビン押さえ用ストッパー４により巻芯部５ａ外側に軸方向に巻回しにより形成されるコイル７により形成された空間７ｃを有し、図７（ｃ）に示すように、コイル終端部導線８ａが、この空間７ｃに配置され、ボビン本体５の端子部５ｃに備えられた端子ピン６に固定された（図１参照）ことを特徴とする。
【００１９】
なお、１は巻線機の巻軸であり、この巻軸１は、外側軸部３に挿通し、ボビン本体５のフランジ５ｂを外側軸部２の側面に当接させる。このときボビン本体５が巻線機の内側軸部３に散着してボビン押さえ用ストッパー４にてボビン本体５を固定し導線８が巻回しされる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、コイル外径を小さくし、且つ絶縁不良の問題を解消することができるモータ巻線を提供することができる。併せてコイル７の外径が小さくなることによりコイル７の外側の外ヨーク１５の内径も小さくでき外ヨーク１５の小型化につながる。
【００２１】
すなわち本発明によれば、空間７ｃにコイル終端部導線８ａを収容することにより、省スペース化を図ることができ、コイル外径を小さくすることができる。
【００２２】
また本発明によれば、空間７ｃにコイル終端部導線８ａを収容することにより、コイル外径と、その外側の外ヨーク１５との間の距離を確保でき絶縁で有利になり、絶縁不良の問題を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のコイルボビン１０の形態を示す。
【図２】本発明によるコイルボビン１０の一実施の形態を示す斜視図である。
【図３】図２に示したボビン本体５にコイル７を巻回したコイルボビン１０を用いたクローポール式ＰＭ（ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  ｍａｇｎｅｔ）ステッピングモータ１１を示す斜視図である。
【図４】図３に示すステッピングモータ１１の断面図である。
【図５】図４に示すステッピングモータ１１を分解して示す斜視図である。
【図６】本発明変形実施例両端にフランジのあるコイルボビン
【図７】（ａ）は従来の整列巻きコイルの形態を示す。（ｂ）は本発明の整列巻きコイルの形態を示す。（ｃ）は半発明の整列巻きコイルの終端部導線の形態を示す。
【図８】従来のボビン巻芯部５ａの巻幅が足りない場合のコイルの形態を示す。
【図９】従来のボビン巻芯部５ａの巻幅が余った場合のコイルの形態を示す。
【図１０】渡線部と端子ピンの平行線とがなす角度を示す。
【図１１】本発明によるボビン１０を示す図２の別の角度から見た斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は本発明のコイルボビン１０の形態を示す。
【００２６】
以下の説明において、上述の図８や図９と同じ構成については同じ参照番号を付してある。すなわち図１において、５ｂはフランジであり、５ｃは端子部であり、６は端子ピンであり、７はコイルであり、７ｃはフランジ５ｂとコイル７とにより形成された空間であり、８は導線であり、８ａは終端部導線であり、１５は外ヨークであり、１５ｂは切り欠き部である。
【００２７】
図１はボビン本体５にコイル７を巻回してなるコイルボビン１０のフランジ５ｂの端子部５ｃ側の断面図を示す。なお、外ヨーク１５は一部図では省略している。
【００２８】
図２は本発明によるコイルボビン１０の一実施の形態を示す斜視図である。
【００２９】
ボビン本体５は、非磁性の合成樹脂（例えば、液晶ポリマー）にて形成され、円筒状の巻芯部５ａの一方端のみにフランジ５ｂを巻芯部５ａと一体成形で形成し、巻芯部５ａの他方端にはフランジを設けていない。フランジ５ｂには端子部５ｃが一体に形成され、端子部５ｃには複数（この実施形態では２本、６ａ、６ｂ）の端子ピン６が植設されている。
【００３０】
図７、図８および図９における１は巻線機の巻軸であり、この巻軸１は、外側軸部２と、その内側に挿通された内側軸部３とからなっている。４は巻線機のボビン押え用ストッパーである。
【００３１】
巻線時には、ボビン本体５を巻線機の巻軸１の内側軸部３に挿通し、ボビン本体５のフランジ５ｂを外側軸部２の側面に当接させる。このとき、ボビン本体５が巻線機の内側軸部３に嵌着する構造となっている。
【００３２】
そしてボビン押え用ストッパー４を移動させ、フランジ５ｂとボビン押え用ストッパー４との間を所定の距離に調整、配置する。
【００３３】
図３は、図２に示したボビン本体５にコイル７を巻回したコイルボビン１０を用いたクローポール式ＰＭ（ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  ｍａｇｎｅｔ）ステッピングモータ１１を示す斜視図である。
【００３４】
また、図４は、図３のステッピングモータ１１の断面図である。
【００３５】
さらに、図５は、図５のステッピングモータ１１を分解して示す斜視図である。
【００３６】
ステッピングモータ１１はステータ部１２とロータ部１３とを備え、ステータ部１２は２つのステータサブアッセンブリ１４を互いに背中合わせに重ねて固着されて、２相のステータを構成している。
【００３７】
ロータ部１３はステータ部１２の内周に回転可能に配置され、ロータ部１３はシャフト１７とロータ磁石１８（例えば、希土類ボンド磁石）とから構成されており、ロータ磁石１８の外周面には周方向に多極着磁されている。シャフト１７とロータ磁石１８とは接着剤にて固着されており、シャフト１７はフロントプレート１９に装着した軸受２１とリアプレート２０に装着した軸受２１とによって回転可能に軸支されている。
【００３８】
ステータサブアッセンブリ１４は、カップ状の外ヨーク１５と、内ヨーク１６と、ボビン本体５にコイル７を巻回したコイルボビン１０とから構成されている。
【００３９】
外ヨーク１５は軟磁性材からなり、その内周縁には櫛歯状の複数の極歯１５ａを備え、外周の一部はボビン５の端子部５ｃを突出させるための切り欠き部１５ｂが形成されている。
【００４０】
また、内ヨーク１６は外ヨーク１５と同様の軟磁性材からなり、その内周縁には櫛歯状の複数の極歯１６ａを備えている。そして、極歯１５ａと極歯１６ａとは電気角で１８０度の位相差となるように交互に噛み合い、所定の隙間を介してロータ磁石１８に対向している。
【００４１】
また、２つのステータサブアッセンブリ１４は互いに９０度の電気角位相差となる位置に調整されている。
【００４２】
ボビン本体５は巻芯部５ａの一方端のみにフランジ５ｂを形成した構成としている。
【００４３】
なお、本発明で使用のコイルボビン１０は、図３に示したステッピングモータの構造に限定されるものではないことは勿論であり、ボビン本体５に両端フランジがあってもよい。
【００４４】
ここで、図１、図７（ｂ）および図７（ｃ）を参照して本発明によるコイルボビンの一実施例について詳細に説明する。
【００４５】
本実施形態の巻回しにより、コイル７の総巻層数をＮ層（Ｎは偶数）とし、最外層Ｎ層７ａの巻数は他の偶数層の巻数Ｍに対してＭ−２より少なくし、最外層Ｎ層から２番目の層（Ｎ−１層）７ｂの巻数は他の奇数層の巻数Ｌに対してＬ−１より少なくし、フランジ５ｂと巻線機のボビン押さえ用ストッパー４により巻芯部５ａ外側に軸方向に巻回しにより形成されるコイル７により形成された空間７ｃに終端部導線８ａが配置されるため、コイル７の最外層であるＮ層よりも少なくとも径方向に小さい外側寸法であり、このとき、終端部導線８ａが接線方向にコイル７から離れる位置が径方向に小さいほど、終端部導線８ａが接線方向にコイル７から離れる位置から端子ピン６の間の導線である渡線部と端子ピン６の平行線とがなす角度が小さくなるので、コイル７の外側に設けられる外ヨーク１５の外径の小型化ができ、かつ終端部導線８ａが通過するための切り欠き部１５ｂを円周方向で小さくできる。
【００４６】
コイル総巻層数を偶数としたのはコイル巻き始めである始端部導線８ｂがボビン本体５のフランジ５ｂに設けられた始端部導線固定用端子ピン６ｂにからげ固定された後、巻回しされ、導線８の終端部導線８ａがフランジ５ｂに設けられた終端部導線固定用端子ピン６ａに戻りからげ固定されるため、最外層は偶数目の層となる。
【００４７】
また、ボビン巻芯部５ａの巻幅が足りない場合である図９のような場合でも、フランジ５ｂに近いコイル７の空間７ｃに終端部導線８ａを納めることにより切り欠き部１５ｂを軸方向でも短くでき防塵効果も向上する。
【００４８】
巻線機から外したボビン本体５に対しては、導線８が絡げられた端子ピン６を溶融半田槽に浸漬させて半田付けを行う。
【００４９】
本発明の実施例として総巻層数（Ｎ）が４層の場合を例にとって図２、図７（ｂ）および図７（ｃ）にて巻線手順を説明する。
【００５０】
１）  巻き始めである始端部導線８ｂを始端部導線固定用端子ピン６ｂにからげ固定する。
【００５１】
２）  導線８をフランジ５ｂに沿わせるようにしてフランジ５ｂ側の巻芯部７ｄの位置から巻回しを始める。
【００５２】
３）  １層目（Ｎ−３）をＬ巻数、ピッチＰにて巻回しする。
【００５３】
４）  巻回しはボビン押さえ用ストッパー４側にて折り返す。
【００５４】
５）  ２層目（Ｎ−２）をＭ巻数、ピッチＰにて巻回しする。
【００５５】
６）  フランジ５ｂで折り返すとき１Ｐ分隙間を設ける（７ｅは巻かない）。
【００５６】
７）  ３層目（Ｎ−１）７ｅを巻かずに１Ｐ分進めたところからＬ−１巻数、ピッチＰにて巻回しする。
【００５７】
８）  巻回しはボビン押さえ用ストッパー４側にて折り返す。
【００５８】
９）  ４層目（Ｎ）をＭ−２巻数、ピッチＰにて巻回しする。
【００５９】
１０）  少なくとも最外層は巻数ピッチ２Ｐにてフランジ部５ｂとＭ−２巻着回しでできた空間と，最外層から２番目の層はＬ−１巻回してできた空間による７ｃへ落とし込むように巻回しする。
【００６０】
１１）  フランジ５ｂに沿わせるようにして終端部導線８ｂを終端部導線固定用端子ピン６ａにからげ固定する。
【００６１】
本実施形態に用いた導線８は加熱によって融着する自己融着線であって、熱風ヒータなどで加熱し、導線８同士を融着させているが、アルコール融着する自己融着線を用いて導線８同士を融着させても勿論よい。
【００６２】
図６は、本発明の別の実施形態であって、ボビン本体２２の巻芯部５ａの両側にフランジ５ｂを備えたコイルボビン２３の断面図を示す。この場合は導線８は自己融着線でなくてもよい。
【００６３】
本発明は、図６のように巻芯部５ａの両側にフランジ５ｂを備えた場合にも適用できる。
【００６４】
次に、本発明のさらに別の実施形態について説明する。
【００６５】
図１１は、本発明によるボビン本体５を示す図２の別の角度から見た斜視図である。
【００６６】
本実施形態において、溝２２はボビン本体５の端子部５ｃからフランジ５ｂに至る側面に設けられ、巻始め端である始端部導線８ｂを始端部導線固定用端子ピン６ｂに絡げられた導線８はこの溝２２に嵌まって巻芯部５ａへと案内される。さらに巻回しされ巻芯部５ａにコイル７が形成される。この実施形態のように、溝２２が設けられている場合、導線８の巻き始めにおいて、引き出し線が溝２２に嵌まって出っ張らずに案内されるので、巻き乱れを防止し、より確実な整列巻きを達成し、終端部導線８ａをよりフランジ５ｂへ近づけることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１  巻軸
２  外側軸部
３  内側軸部
４  ボビン押さえ用ストッパー
５  ボビン本体
５ａ  巻芯部
５ｂ  フランジ
５ｃ  端子部
６  端子ピン
６ａ  終端部導線固定用端子ピン
６ｂ  始端部導線固定用端子ピン
７  コイル
７ａ  最外層Ｎ層
７ｂ  Ｎ−１層
７ｃ  Ｌ−１、Ｍ−２によってできた空間
７ｄ  １層目巻線開始位置
７ｅ  ３層目巻線開始位置
８  導線
８ａ  終端部導線
８ｂ  始端部導線
１０  コイルボビン
１１  ステッピングモータ
１２  ステータ部
１３  ロータ部
１４  ステータアッセンプリ
１５  外ヨーク
１５ａ  極歯
１５ｂ  切り欠き部
１６  内ヨーク
１６ａ  極歯
１７  シャフト
１８  ロータ磁石
１９  フロントプレート
２０  リアプレート
２１  軸受
２２  溝
【図１】
2010258192.tif 000003
【図２】
2010258192.tif 000004
【図３】
2010258192.tif 000005
【図４】
2010258192.tif 000006
【図５】
2010258192.tif 000007
【図６】
2010258192.tif 000008
【図７】
2010258192.tif 000009
【図８】
2010258192.tif 000010
【図９】
2010258192.tif 000011
【図１０】
2010258192.tif 000012
【図１１】
2010258192.tif 000013