(57)【要約】ステータ１は、周方向に複数配列されてステータコア２を構成する分割コア３と、ホルダ４とを備え、各分割コア３には、ステータコイル５が巻回されている。分割コア３は、ティース部６と、ステータコイル５が巻回されるインシュレータ１３とを備える。インシュレータ１３へのステータコイル５の巻回時に、ステータコイル５には複数の凸部５ａが形成される。凸部５ａは、インシュレータ１３の短辺部分にのみ巻回されるので、ステータコイル５が分割コア３の長辺部分から突出することがなく、分割コア３を周方向に複数並べてステータ１を構成する場合にも、隣接する分割コア３のステータコイル５同士が接触することがなく、ステータ１は正常に駆動する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導線が巻回された複数の分割コアを周方向に並べて構成されるステータにおいて、
前記導線に形成された複数の凸部は、前記分割コアの前記周方向の側面より、前記周方向の側面を連結する連結面に多く配置されていることを特徴とするステータ。
【請求項２】
請求項１に記載のステータにおいて、
前記凸部は前記導線の巻回方向において重ならないことを特徴とするステータ。
【請求項３】
周方向に複数並べてステータを構成する分割コアに導線を巻回する導線巻回方法であって、
前記導線に形成された複数の凸部が、前記ステータを構成するように周方向に並べられた際の前記分割コアの前記周方向の側面より、前記周方向の側面を連結する連結面に多く配置されるように前記導線を送り出すことを特徴とする導線巻回方法。
【請求項４】
請求項３に記載の導線巻回方法において、
ノズルから送り出された前記導線を前記分割コアに巻回し、
前記凸部は、前記ノズルの端部との干渉により前記導線に形成され、
前記導線のテンションが最大となる場合の前記ノズルの先端から前記分割コアの端部までの長さをα、
前記導線の厚みをＴ、
前記分割コアに巻回される前記導線の積層される層数をＬ、
前記分割コアの前記周方向の側面の長さをＡ、
前記分割コアの前記連結面の長さをＢとし、
ｎを整数としたときに、
（２×ｎ＋１）×Ｔ×Ｌ≦Ａ＋Ｔ×Ｌの場合にＴ×Ｌ＋ｎ×（Ａ＋Ｂ）≦α≦Ａ＋ｎ×（Ａ＋Ｂ）又は、
（２×ｎ＋１）×Ｔ×Ｌ＞Ａ＋Ｔ×Ｌの場合にα＝Ａ＋（Ｔ×Ｌ−Ａ）／２＋ｎ×（Ａ＋Ｂ）
を満たすことを特徴とする導線巻回方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータ及び導線巻回方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
円環状に配置され、ステータコアを構成する複数の分割コアと、複数の分割コアの外側に配置され、複数の分割コアを一体として保持する環状のホルダとを備えたステータが知られている。このようなステータでは、分割コアに、導線としてのコイルが巻回されている。【０００３】
分割コアに導線を巻回する巻回装置は、バックテンションの掛けられている導線をノズルから繰り出して分割コアに巻回する（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のテンション装置では、分割コアの回転角度に同期して、対応するテンション設定値でテンション用モータの回転トルクを制御することにより、ノズルから送り出される導線のテンションを一定にしている。【０００４】
また、特許文献２に記載の巻線機は、導線を巻回する際に、ノズルから送り出された導線をサポート機構によって分割コア側に向けて押圧することで、導線に糸巻き状の巻ぐせを付与しつつ分割コアに巻回させるようにしている。【０００５】
特許文献２の巻線機では、分割コアに向けて凸となる糸巻き状に成形された導線は分割積層コアに良好に密着し、導線の線径が太い場合であっても高精度で整列度が高く占積率の高い高品質の巻線を行えるようにしている。【０００６】
近年では、生産効率の向上のため、高速で導線を巻回するようになっている。このような高速巻回を行う場合、特許文献１のテンション装置では、サーボ式を採用していてもテンション変動を抑えることができなくなり、ノズル先端部と線材の間に負荷がかり、高速で導線を巻回することができない。【０００７】
また、特許文献２の巻線機では、ノズルから送り出された導線をサポート部材で押し付けながら分割コアに巻回させるようにしているため、導線の送り出し速度を高速にすることができず、高速で導線を巻回することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３５６６７５３号公報
【特許文献２】特開平１１−３３２１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本出願人は、鋭意検討の結果、高速で導線を巻回する場合、特に、長方形の分割コアを回転させることで分割コアに導線を巻回する場合には、分割コアの回転位置によって、導線の線速度に大きな差が出ることが分かった。【００１０】
導線の線速度に差が出る場合には、導線を送り出すノズル端部との干渉により導線に凸部が形成されてしまう。この凸部が、円環状に配置した分割コアの周方向側面に巻回された場合、周方向において隣接する分割コアの導線に接触し、ステータが正常に駆動できなくなることがある。【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、分割コアに巻回する導線に凸部が形成された場合でも、正常に駆動できるステータ及び導線巻回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】
【００１２】
本発明のステータは、導線が巻回された複数の分割コアを周方向に並べて構成されるステータにおいて、前記導線に形成された複数の凸部は、前記分割コアの前記周方向の側面より、前記周方向の側面を連結する連結面に多く配置されていることを特徴とする。【００１３】
本発明のステータによれば、導線に形成された凸部は、分割コアの周方向の側面より連結面に多く巻回されているので、分割コアを周方向に複数並べてステータを構成する際に、周方向の隣接する分割コアの導線に、凸部が接触することがなく、ステータを正常に駆動させることができる。【００１４】
また、前記凸部は前記導線の巻回方向において重ならないことが好ましい。【００１５】
凸部は導線の巻回方向において重ならないので、重なるものに比べて凸部による突量を小さくすることができる。【００１６】
本発明の導線巻回方法は、周方向に複数並べてステータを構成する分割コアに導線を巻回する導線巻回方法であって、前記導線に形成された複数の凸部が、前記ステータを構成するように周方向に並べられた際の前記分割コアの前記周方向の側面より、前記周方向の側面を連結する連結面に多く配置されるように前記導線を送り出すことを特徴とする。【００１７】
本発明の導線巻回方法によれば、導線に形成された凸部を、分割コアの周方向の側面より連結面に多く巻回させることができる。これにより、分割コアを周方向に複数並べてステータを構成する際に、周方向の隣接する分割コアに巻回された導線に、凸部が接触することがなく、ステータを正常に駆動させることができる。【００１８】
また、ノズルから送り出された前記導線を前記分割コアに巻回し、前記凸部は、前記ノズルの端部との干渉により前記導線に形成され、前記導線のテンションが最大となる場合の前記ノズルの先端から前記分割コアの端部までの長さをα、前記導線の厚みをＴ、前記分割コアに巻回される前記導線の積層される層数をＬ、前記分割コアの前記周方向の側面の長さをＡ、前記分割コアの前記連結面の長さをＢとし、ｎを整数としたときに、（２×ｎ＋１）×Ｔ×Ｌ≦Ａ＋Ｔ×Ｌの場合にＴ×Ｌ＋ｎ×（Ａ＋Ｂ）≦α≦Ａ＋ｎ×（Ａ＋Ｂ）又は、（２×ｎ＋１）×Ｔ×Ｌ＞Ａ＋Ｔ×Ｌの場合にα＝Ａ＋（Ｔ×Ｌ−Ａ）／２＋ｎ×（Ａ＋Ｂ）を満たすことが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、分割コアに巻回する導線に凸部が形成された場合でも、ステータを正常に駆動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のステータを示す斜視図。
【図２】分割コアを示す斜視図。
【図３】コイル巻回装置を示す上面図。
【図４】分割コアとステータコイルとノズルとコア固定治具とを示す斜視図。
【図５】コイル巻回装置を駆動してステータコイルを分割コアに巻回させた際のコイル線速度、コイル角度、コイル加速度を示すグラフ。
【図６Ａ−Ｄ】コイル巻回装置を駆動してステータコイルを分割コアに巻回させた際の分割コアとステータコイルとノズルとコア固定治具とを示す上面図。
【図７】ステータコイルに凸部が発生した状態の分割コアとステータコイルとノズルとコア固定治具とを示す上面図。
【図８】ステータコイルの凸部を分割コアに巻回させた状態の分割コアとステータコイルとノズルとコア固定治具とを示す上面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１に示すように、ステータ１は、周方向Ｓに複数配列されてステータコア２を構成する分割コア３と、分割コア３の外側に配置された円筒状のホルダ４とを備え、各分割コア３には、ステータコイル５が巻回されている。
【００２３】
ホルダ４の内周面には、分割コア３の後述する凹部１０に挿入される凸部４ａが設けられている。
【００２４】
分割コア３の配列は、ステータコア２の中心軸線ａｘに平行な円筒状の外周面を構成する。ホルダ４は、この外周面に対向する円筒状の内周面を有し、この内周面を介して複数の分割コア３を一体的に保持する。
【００２５】
図２に示すように、分割コア３は、ティース部６と、隣接する分割コア３のティース部６同士を磁気的に結合するヨーク部７とを備える。
【００２６】
ヨーク部７は、ほぼ直方体状の形状を有し、ホルダ４の内周面に対向する部分円筒状の対向面８と、隣接する両側の分割コア３のヨーク部７に面して設けられた両側の接合面９とを備える。隣接する分割コア３は、それぞれの接合面９同士を接触させて結合している。
【００２７】
分割コア３の対向面８には、中心軸線ａｘに平行な直線状の凹部１０が設けられる。凹部１０は、ステータコア２の周方向Ｓにおいて対向面８の中央に位置し、ホルダ４の凸部４ａが挿入される。
【００２８】
分割コア３の両側の接合面９には、中心軸線ａｘに平行な凹溝１１及び凸条１２がそれぞれ設けられる。隣接する分割コア３は、その一方の凹溝１１と他方の凸条１２とが嵌合することにより、相互に、中心軸線ａｘの径方向Ｒが位置決めされる。
【００２９】
ティース部６は、ヨーク部７の周方向Ｓ中央から中心軸線ａｘに延び、中心軸線ａｘに垂直な断面は、ほぼＴ字状の形状を有する。
【００３０】
また、分割コア３は、ステータコイル５が巻回されるインシュレータ１３（図１参照）を備える。このインシュレータ１３は、ティース部６の外周面を覆うようにティース部６に取り付けられている。ステータコイル５は、インシュレータ１３の外周に巻回されている。
【００３１】
インシュレータ１３のステータコイル５が巻回される部分は、長方形で四隅がＲ形状で形成されており、その長辺部分が隣接する分割コア３に近接している。
【００３２】
次に、分割コア３のインシュレータ１３にステータコイル５を巻回させるコイル巻回装置２０について説明を行う。
【００３３】
図３及び図４に示すように、コイル巻回装置２０は、ステータコイル５を供給するコイル供給装置２１と、コイル供給装置２１から供給されたステータコイル５を送り出すノズル２２とを備える。
【００３４】
また、コイル巻回装置２０は、分割コア３が着脱可能に固定され、回転可能に設けられたコア固定治具２６と、このコア固定治具２６を回転させるモータや制御部等から構成される回転機構２７と備える。回転機構２７は、ステータコイル５の巻回時にコア固定治具２６を回転する。なお、図３、図４、図６〜図８では、分割コア３、インシュレータ１３及びコア固定治具２６を簡略化して図示し、ステータコイル５の太さを誇張して描いている。
【００３５】
コイル供給装置２１は、ステータコイル５が巻き付けられ、ステータコイル５を供給するためのボビン３１と、ボビン３１から供給されたステータコイル５を貯めて、ボビン３１による繰り出し量と分割コア３での巻回量との差を吸収するための貯線ローラユニット３２とを備える。貯線ローラユニット３２は、ステータコイル５が巻き掛けられた２個のローラを備え、２個のローラ間の距離を変えることで、ボビン３１による繰り出し量と分割コア３による巻回量との差を吸収する。
【００３６】
また、コイル供給装置２１は、ステータコイル５にテンションを発生させる周知のヒステリシスブレーキ３３と、テンション変動を低減させる周知のバックテンション装置３４とを備える。ボビン３１から繰り出されたステータコイル５は、貯線ローラユニット３２を介してヒステリシスブレーキ３３に送られ、ヒステリシスブレーキ３３によりテンションが発生され、バックテンション装置３４によりテンション変動が低減された状態でノズル２２に送られる。
【００３７】
ノズル２２は、ベース３７と、このベース３７に回転可能に取り付けられた金属製の第１〜第４ローラ３８ａ〜３８ｄとを備える。ノズル２２は、第１ローラ３８ａと第２ローラ３８ｂとの間にステータコイル５を挟持し、第３ローラ３８ｃと第４ローラ３８ｄとの間にステータコイル５を挟持し、コイル巻回時には、ステータコイル５を挟持した状態で送り出す。
【００３８】
ステータコイル５は、コア固定治具２６を挿通され、ステータコイル５の先端部はコア固定治具２６から突出している。このコア固定治具２６から突出したステータコイル５の先端部は、巻取プーリ（図示せず）に巻き取られる。ステータコイル５の基端部側は、コア固定治具２６から突出し、分割コア３に巻回される。
【００３９】
ステータコイル５を分割コア３に巻回させる場合には、回転機構２７によりコア固定治具２６を回転させて、コア固定治具２６に取り付けられた分割コア３を回転させる。分割コア３が回転されると、ステータコイル５は、分割コア３のインシュレータ１３に巻回される。
【００４０】
所定量のステータコイル５がインシュレータ１３に巻回されると、回転機構２７はコア固定治具２６の回転を停止し、分割コア３と巻取プーリとからなるユニットを次の工程に搬送する。次の工程で、巻取プーリを取り外し、巻取プーリに巻き取られた部分のステータコイル５を処理することで、ステータコイル５が巻回された分割コア３が完成する。このステータコイル５が巻回された分割コア３は、ステータ１の製造工程に搬送され、この分割コア３を円環状に複数配列し、ステータ１を製造する。
【００４１】
［実験］
コイル巻回装置２０を駆動して分割コア３を回転させ、ステータコイル５を分割コア３に巻回させる際のコイル角度θ（ｄｅｇ）、コイル線速度、コイル加速度を検出する実験を行った。この結果を図５及び図６に示す。なお、コイル角度θは、分割コア３からノズル２２に延びる部分のステータコイル５の角度である（図６参照）。また、図５において、コイル線速度及びコイル加速度は、０（ゼロ）からのプラス方向及びマイナス方向の比率で示している。
【００４２】
分割コア３の回転角度が０°の場合、コイル角度θは３１．７７であった（図５のＤ１、図６Ａ）。分割コア３の回転角度が９．５２°の場合、コイル角度θは最小の３１．５８°。コイル線速度は最速であった（図５のＤ２、図６Ｂ）。なお、分割コア３の回転角度は、図６における時計方向の回転角度である。また、図６及び図７では、簡易的にステータコイル５の先端部をインシュレータ１３に取り付けた図としている。
【００４３】
また、分割コア３の回転角度が５３．６°の場合、コイル角度θは最小の３１．５８°、コイル線速度は最速であった（図５のＤ３、図６Ｃ）。分割コア３の回転角度が１２９．７°の場合、コイル角度θは３９．６９°、コイル線速度は最遅であった（図５のＤ４、図６Ｄ）。上記のＤ１〜Ｄ４は、分割コア３の回転角度１８０°ピッチで繰り返し検出された。
【００４４】
上記の実験を行った結果、図６Ｄに示す状態でコイル加速度が最小となり、ステータコイル５のテンションが最大となり、この状態では、ステータコイル５において、ノズル２２の第３ローラ３８ｃと第４ローラ３８ｄとの間に挟持された部分で図７に示す凸部５ａが発生することが分かった。
【００４５】
分割コア３が回転され続けると、ステータコイル５の凸部５ａはインシュレータ１３に巻回される。凸部５ａが、インシュレータ１３の長辺（分割コアの周方向の側面）部分に巻回された場合、凸部５ａが分割コア３の長辺部分から突出し、ステータコア２を構成するために分割コア３を円環状に配列した際に、隣り合う分割コア３のステータコイル５に接触することがある。この場合、ステータ１が正常に組み付けられず不良品となったり、ステータコイル同士が干渉しないように分割コア同士の隙間を広く設け、結果ステータコアが大型化してしまうという問題があった。
【００４６】
本実施形態では、上記問題の発生を防止するために、図６Ｄに示す状態（凸部５ａの発生ポイント）の場合のノズル２２からインシュレータ１３までの長さαを規定することで、凸部５ａが、インシュレータ１３の短辺（連結面）部分に巻回されるように制御する。
【００４７】
インシュレータ１３の短辺部分の長さをＡ（ｍｍ）、長辺部分の長さをＢ（ｍｍ）、ステータコイル５の厚みをＴ、ステータコイル５をインシュレータ１３に巻回して積層する際のステータコイル５の積層数をＬとした場合に、図６Ｄに示す状態のノズル２２からインシュレータ１３までの長さαが、下記（式１）又は（式２）で算出した長さとなるように、ノズル２２の位置を規定する。
【００４８】
（２×ｎ＋１）×Ｔ×Ｌ≦Ａ＋Ｔ×Ｌの場合に
Ｔ×Ｌ＋ｎ×（Ａ＋Ｂ）≦α≦Ａ＋ｎ×（Ａ＋Ｂ）・・・（式１）
（２×ｎ＋１）×Ｔ×Ｌ＞Ａ＋Ｔ×Ｌの場合に
α＝Ａ＋（Ｔ×Ｌ−Ａ）／２＋ｎ×（Ａ＋Ｂ）・・・（式２）
ｎは整数であれば適用可能であり、できる限り小さいことが好ましい。
【００４９】
（２×ｎ＋１）×Ｔ×Ｌ≦Ａ＋Ｔ×Ｌで（式１）を用いてαを算出する場合には、ステータコイル５の凸部５ａは、インシュレータ１３の短辺部分に全て巻回される。
【００５０】
例えば、Ｔが１．０３、Ｌが８、Ａが２０．６、Ｂが５１．５５であり、ｎが１とした場合には、（２×ｎ＋１）×Ｔ×Ｌが２４．７２、Ａ＋Ｔ×Ｌが２８．８４となり、（２×ｎ＋１）×Ｔ×Ｌ≦Ａ＋Ｔ×Ｌで（式１）を用いてαを算出する。この場合、８０．３９≦α≦９２．７５となる。
【００５１】
一方、（２×ｎ＋１）×Ｔ×Ｌ＞Ａ＋Ｔ×Ｌで（式２）を用いてαを算出する場合には、ステータコイル５の凸部５ａは、インシュレータ１３の短辺部分と長辺部分との両方に巻回される。この場合、積層されるステータコイル５において、１層目のステータコイル５の凸部５ａがインシュレータ１３の長辺部に巻回され、２層目以降のステータコイル５の凸部５ａがインシュレータ１３の短辺部に巻回されるように設定することが好ましい。本発明では、凸部５ａは、インシュレータ１３の長辺部分より、短辺部分に多く巻回されていればよい。
【００５２】
例えば、Ｔが１．０３、Ｌが１１、Ａが２０．６、Ｂが５１．５５であり、ｎが１とした場合には、（２×ｎ＋１）×Ｔ×Ｌが３３．９９、Ａ＋Ｔ×Ｌが３１．９３となり、（２×ｎ＋１）×Ｔ×Ｌ＞Ａ＋Ｔ×Ｌで（式２）を用いてαを算出する。この場合、αは８８．１１５となる。
【００５３】
図６Ｄに示す状態のノズル２２からインシュレータ１３までの長さαが、上記式で算出した長さ（例えば、ｎが１）となるように、ノズル２２の位置を規定すると、図８に示すように、ステータコイル５の凸部５ａは、インシュレータ１３の短辺部分に２個巻回される。２個の凸部５ａは、ステータコイル５の巻回方向に重なっていない。なお、２個の凸部５ａを、ステータコイル５の巻回方向に重なるようにしてもよい。
【００５４】
このように、（式１）を用いてαを算出してセットした場合には、ステータコイル５の凸部５ａは、インシュレータ１３の短辺部分にのみ巻回されるので、ステータコイル５が分割コア３の長辺部分から突出することがない。これにより、分割コア３を周方向に複数並べてステータ１を構成する場合にも、隣接する分割コア３のステータコイル５同士が接触することがなく、ステータ１を正常に駆動させることができる。
【００５５】
また、ステータコイル５の凸部５ａは、ステータコイル５の巻回方向に重なっていないので、重なった場合に比べて、突量を小さくすることができる。
【００５６】
なお、上記実施形態では、ノズルとの干渉によりステータコイルに形成された複数の凸部を、分割コアの長辺部分より短辺部分に多く巻回させているが、その他の要因によりステータコイルに複数の凸部が形成された場合でも、複数の凸部を、分割コアの長辺部分より短辺部分に多く巻回させるようにセットする。
【符号の説明】
【００５７】
１…ステータ、２…ステータコア、３…分割コア、４…ホルダ、５…ステータコイル、５ａ…凸部、６…ティース部、７…ヨーク部、１３…インシュレータ１３、２０…コイル巻回装置、２１…コイル供給装置、２２…ノズル、２６…コア固定治具、２７…回転機構、３１…ボビン、３２…貯線ローラユニット、３３…ヒステリシスブレーキ、３４…バックテンション装置、３７…ベース、３８ａ〜３８ｄ…第１〜第４ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
2017159115.tif 000012
【図８】
2017159115.tif 000013
【国際調査報告】
2017159115.tif 000014
2017159115.tif 000015