(57)【要約】【課題】巻線にアルミニウム電線などを用いる場合、酸化アルミニウム層の除去は、その前の工程である鉄心などに巻線を施す時の巻線端部の線径が安定していることが前提であり、巻線後に巻線端部の線径がばらついた場合、電線の絶縁皮膜剥離時の断線や絶縁被膜残りが発生し、電動機の生産時の不良率の悪化やはんだ付け品質の悪化が課題となっていた。【解決手段】複数の磁極とそれをつなぐヨーク部からなる鉄心に巻線を施す方法であって、前記磁極に巻回する前の巻線始め端部に印加するテンションＡと、前記磁極に巻回するときに印加するテンションＢと、前記磁極に巻回した後の巻線終わり端部に印加するテンションＣを、それぞれ制御して巻線を施す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁極とそれをつなぐヨーク部からなる鉄心に巻線を施す方法であって、前記磁極に巻回する前の巻線始め端部に印加するテンションＡと、前記磁極に巻回するときに印加するテンションＢと、前記磁極に巻回した後の巻線終わり端部に印加するテンションＣを、それぞれ制御して巻線を施すことを特徴とする電動機の巻線方法。
【請求項２】
前記巻線の導体がアルミニウムであることを特徴とする請求項１に記載の電動機の巻線方法。
【請求項３】
前記テンションＡ，Ｂ，Ｃの関係がＡ＝Ｃ＜Ｂであることを特徴とする請求項１または２に記載の電動機の巻線方法。
【請求項４】
前記テンションＡ，Ｃが０．５Ｎ以上３．５Ｎ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電動機の巻線方法。
【請求項５】
前記巻線の導体が０．１５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電動機の巻線方法。
【請求項６】
前記巻線の巻線端部を切削刃が回転する絶縁被膜剥離装置で絶縁被膜を剥離し、はんだ付けにより結線を施すことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電動機の巻線方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動機の巻線方法に関するもので、特に巻線にアルミニウム線を用いる場合の巻線方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これまで、モータ（電動機）に使用される電線の導体として主に銅線が選ばれていた。しかし、近年の銅線の高騰やモータ自体の軽量化への改良が進み、銅線以外の他の電線の導体の使用が増加してきている。
【０００３】
このような銅線以外の電線、例えばアルミニウム線は、その表面に強固な酸化アルミニウム層が存在するため、絶縁被膜と酸化アルミニウム層を除去しなければ、端子やリード線とのはんだ付け結線は極めて困難であった。また、アルミニウム導体は銅線と比較し強度が小さいため、切削刃を回転させながら絶縁被膜と酸化アルミニウム層を剥離すると断線が多く発生する課題が生じていた。
【０００４】
そこで、このような課題に対し、アルミニウム電線の接合のために、超音波による酸化被膜を除去する技術（たとえば特許文献１参照）、還元ガスを使用して酸化を防止または除去する技術（たとえば特許文献２参照）、また超音波と亜鉛系はんだを併用することで接合する技術（たとえば特許文献３参照）、フラックス内で絶縁被膜剥離を行う技術（たとえば特許文献４参照）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−５４９４７号公報
【特許文献２】特開２００４−３２３９７７号公報
【特許文献３】特開平９−２３９５３１号公報
【特許文献４】特開２００９−１４８０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献に記載されているような酸化アルミニウム層の除去は、その前の工程である、鉄心などに巻線を施す時の巻線の端部（はんだ付け結線する部分）の線径が安定していることが前提であり、巻線後にその巻線の端部の線径がばらついた場合、電線の絶縁皮膜剥離時の断線や絶縁被膜残りが発生し、電動機の生産時の不良率の悪化やはんだ付け品質の悪化が課題となっていた。特に細い電線では大きな課題となっていた。
【０００７】
本発明は、以上のような課題を解決するものであり、巻線の端部の線径が安定するような巻線方法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】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電動機の巻線方法は、複数の磁極とそれをつなぐヨーク部からなる鉄心に巻線を施す方法であって、前記磁極に巻回する前の巻線始め端部に印加するテンションＡと、前記磁極に巻回するときに印加するテンションＢと、前記磁極に巻回した後の巻線終わり端部に印加するテンションＣを、それぞれ制御して巻線を施したことを特徴とする。
【０００９】
これによって、巻線端部（巻線始め端部および巻線終わり端部の両方をさし、以降、単
に巻線端部という）の線径が安定し、電線の絶縁皮膜剥離時の断線や絶縁被膜残りを少なくする。
【００１０】
従来、巻回する時のみのテンションを制御しており、巻線端部を作製する段階に巻線に印加するテンションは制御していなかった。そのため、巻線端部に印加されるテンションが毎回異なり、印加するテンションが異なるために、巻線端部の伸びもばらつき、線径もばらついた。そのために、各々の線径に設定された絶縁被膜剥離装置に対応できず、絶縁皮膜剥離時の断線や絶縁被膜残りを発生させていた。
【００１１】
すなわち、巻線端部に印加されるテンションを制御することで、巻線端部の線径を安定させることができ、安定した電線の絶縁皮膜剥離を可能とし、はんだ付け結線の品質を安定させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電動機の巻線方法によれば、磁極に巻回する前の巻線始め端部に印加するテンションＡと、磁極に巻回するときに印加するテンションＢと、磁極に巻回した後の巻線終わり端部に印加するテンションＣを、それぞれ制御して巻線を行うことから、巻線端部の線径が安定し、電線を断線させることなく絶縁被膜を剥離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態における電動機の一部断面図
【図２】同電動機の固定子の構成図
【図３】本発明の実施の形態に係る巻線方法の説明図
【図４】同電動機の巻線途中の固定子の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、複数の磁極とそれをつなぐヨーク部からなる鉄心に巻線を施す方法であって、前記磁極に巻回する前の巻線始め端部に印加するテンションＡと、磁極に巻回するときに印加するテンションＢと、前記磁極に巻回した後の巻線終わり端部に印加するテンションＣを、それぞれ制御して巻線を施すことを特徴とする電動機の巻線方法である。
【００１５】
これによって、巻線端部の線径を安定することができ、電線を断線させることなく絶縁被膜を剥離することができる。巻線の導体に、銅線や鉄線と比較して強度が小さいアルミニウムを採用しても、巻線端部の線径を安定することができ、絶縁被膜を剥離する際の断線を防止することができる。
【００１６】
またテンションＡ，Ｂ，Ｃの関係をＡ＝Ｃ＜Ｂにすれば、巻線を磁極に巻回するときの回転数等を維持し、巻線端部の線径を安定することができる。巻線を磁極に巻回する時には、高速回転で巻線を行うため、比較的大きなテンションを印加する必要があり、巻線端部を作製する時のような小さなテンションでは巻膨れや断線が発生し、作業性が低下するためである。
【００１７】
またテンションＡ，Ｃが０．５Ｎ以上、３．５Ｎ以下であることが望ましい。０．５Ｎ未満ではテンションが小さすぎて設備運転時に巻線端部のゆるみ、たるみを防止することができず、また、３．５Ｎより大きなテンションでは巻線端部の線径が安定しない場合がある。３．５Ｎより大きなテンションでは強度が小さいアルミでは伸びてしまい、線径が小さくなるためである。
【００１８】
また巻線の巻線端部を切削刃が回転する絶縁被膜剥離装置で絶縁被膜を剥離し、はんだ付けにより結線することで安定した品質を確保することができる。
【００１９】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態における電動機の断面を示した構造図である。図２は同電動機の巻線完成品（固定子の完成品）１７の具体的な構成例を示した図である。本実施の形態では、電気機器としてのエアコン用に搭載され、送風ファンを駆動するためのブラシレスモータである電動機の一例を挙げて説明する。また、本実施の形態では、電線導体と端子とのはんだ付け結線の例を挙げて説明する。
【００２０】
図１および図２において、巻線３が巻装された固定子鉄心１を、モールド材である絶縁樹脂７にてモールド成形をすることで固定子１３が構成されている。また、固定子鉄心１と巻線３との間には、固定子鉄心１を絶縁するインシュレータ２が介在している。また、巻き始め線の引き出し線である巻線始め端部、または巻き終わりの引き出し線である巻線終わり端部は絶縁被膜を剥離し、はんだ付け用のフラックスを塗布し、端子６とはんだ付け結線される。
【００２１】
固定子１３の内側には、空隙を介して回転子１２が挿入されている。回転子１２は、回転子鉄心８を含む円板状の回転体１１と、回転体１１の中央を貫通するようにして回転体１１を締結したシャフト１０とを有している。回転子鉄心８は、固定子１３の内周側に対向して周方向に複数の永久磁石９を保持している。
【００２２】
回転子１２のシャフト１０には、シャフト１０を支持する２つの軸受１４が取り付けられている。２つの軸受１４の一方はモールド一体成形する絶縁樹脂７に固定され、他方は金属製のブラケット１５に固定されている。
【００２３】
さらに、このブラシレスモータには駆動回路を実装したプリント基板１６が内蔵されている。このプリント基板１６を端子６と電気的に接合したのち、ブラケット１５を固定子１３に圧入することにより、ブラシレスモータが形成される。
【００２４】
なお、本実施形態においては、巻線３として、アルミニウム製の導体に、ポリエステル製およびナイロン製の２層の絶縁被膜１９が被覆されているもの（所謂、ＰＥＷＮ電線）を使用する。ただし、この巻線に限られることなく、他の材料により構成されるものを使用してもよい。なお、絶縁被膜の材料としては、ウレタン系、ポリエステル系、ポリイミド系のいずれであっても良い。
【００２５】
図３は、本発明の実施の形態に係る巻線方法の説明図である。図３ではテンションを印加・制御するテンション装置１０１と、ノズル１０２を有する回転式巻線機１０３と整列させながら巻線させるための可動式フォーマー１０４と、巻線３と、巻線３を巻回している途中の固定子鉄心２０１を拡大して図示している。巻線３を巻回している途中の固定子鉄心２０１は巻線終了後、環状に丸められ、溶接し、図２の電動機の固定子となる。図４は巻線途中の固定子を拡大して図示している。
【００２６】
まず、テンション装置１０１にて巻線始め端部４を０．５Ｎ以上、３．５Ｎ以下のテンションを印加し作製し、不要部を切断する。次に、５Ｎのテンションを印加し４０００ｒ／ｍの回転数で回転式巻線機１０３を回転させ、ノズル１０２から巻線３を固定子鉄心２０１の磁極２０２に直接巻回する。なお、磁極２０２はヨーク部２０３で繋がっている。
【００２７】
このとき、整列させながら巻回するように可動式フォーマー１０４を適切に移動させながら行う。巻回終了後、テンション装置１０１にて巻線終わり端部５を０．５Ｎ以上、３．５Ｎのテンションを印加し作製し、不要部を切断する。
【００２８】
次に、巻回を終了した固定子鉄心２０１を環状に丸め、溶接し、巻線完成品１７を完成させた。次に、テンションを印加させながら切削刃を回転させ、切削刃を移動させることで絶縁被膜を剥離する装置（図示せず）にて、巻線端部の絶縁被膜を剥離した。この時、巻線３の導体は０．１５ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下が好ましい。
【００２９】
次に、巻線端部の先端付近で絶縁被膜が残っている部分（剥離させていない部分）を切断する。次に、絶縁被膜を剥離した後にフラックスを塗布し、端子６とはんだ付け接合を行い、絶縁樹脂７にてモールド成形し固定子１３が構成される。
【００３０】
なお、この実施の形態においては、フラックスとして、固形分含有量１５％、粘度４ｍＰａ、ハロゲン含有量０．０８±０．０２％のものを使用し、はんだはＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕを使用した。次に回転子１２やプリント基板１６、ブラケット１５を組み立てることで電動機とした。
【実施例１】
【００３１】
実施の形態で説明した内容で、導体材質をアルミニウムとし、導体径を０．３ｍｍとし、絶縁被膜の材質をＰＥＷＮとし、絶縁皮膜厚さを０．０２ｍｍとした巻線３を使用した。また、巻線端部の作製時にはテンションを１．５Ｎを印加した。また、磁極２０２に巻線３を巻回するときには５Ｎのテンションを印加し、４０００ｒ／ｍの回転数で巻線を行った。
【００３２】
このような条件で電動機１０００台の生産を実施し、絶縁皮膜剥離時の断線不良率と剥離後の絶縁被膜残り不良率と端子６とのはんだ付け結線不良率を確認した。また、巻線後の導体径に関しては２０台分を測定した。
【００３３】
（比較例１）
比較例でも導体材質をアルミニウムとし、導体径を０．３ｍｍとし、絶縁被膜の材質をＰＥＷＮとし、絶縁皮膜厚さを０．１２ｍｍとした巻線３を使用した。
【００３４】
また、巻線始め端部４を作製するときのテンションと磁極２０２に巻回するときのテンションは５Ｎとし、巻線終わり端部５を作製するときのテンションはゼロとして、４０００ｒ／ｍの回転数で巻線を行った。このような条件で電動機１０００台の生産を実施し、絶縁皮膜剥離時の断線不良率と剥離後の絶縁被膜残り不良率と端子６とのはんだ付け結線不良率を確認した。また、巻線後の導体径に関しては２０台分を測定した。
【００３５】
表１に、実施例１と比較例１との確認結果を示す。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
表１から明らかなように、本発明の方法で実施すれば、導体径が０．３ｍｍという細いアルミニウム電線でも、絶縁被膜を安定して剥離することができる。更には、安定して導体表面に生成されている酸化アルミニウム層も同時に除去できることから、端子６とのはんだ付け結線も容易に実施することができる。これは巻線端部を作製するときに適切なテンションをかけることにより、巻線後の巻線端部の線径が安定することで、切削刃で剥離するときの、切削刃の電線への不均一な食い込みを防止し、かつ、切削量が均一になるからである。
【００３８】
比較例１の方法では巻回時のテンションと巻線端部を作製するときのテンションを別々に制御できないため、巻線終了後の巻線端部の線径が不安定になり、被膜剥離時に、切削刃が均一に食い込むことが困難となり、断線が発生したり、剥離後に絶縁被膜が残ったり、また、酸化アルミニウムを除去できていないために端子６とのはんだ付け結線に不具合が発生する。
【００３９】
したがって、本発明の電動機の巻線方法によれば、生産性を良化させながら低コストで他部品との接合信頼性を高くすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上のように本発明の電動機の巻線方法はエアコンなどの電動機に適用可能であり、その他の電気機器用電動機でも適用可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１  固定子鉄心
３  巻線
４  巻線始め端部
５  巻線終わり端部
６  端子
１６  プリント基板
１７  巻線完成品
１０３  回転式巻線機
２０１  固定子鉄心
２０２  磁極
２０３  ヨーク部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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