(57)【要約】【課題】中性点のための短絡端子の寸法を小さくすることができる、三相モータのコイルの結線構造を提供する。【解決手段】Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のそれぞれの凸極を有する三相モータにおける各凸極に巻回されるコイルの結線構造であって、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のうちのいずれか２つの相に属する凸極のコイルを単一の連続した第１の導線によってし、残りの１つの相に属する凸極のコイルを単一の連続した第２の導線によって構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の相、第２の相及び第３の相のそれぞれの凸極を有する三相モータにおける各凸極に巻回されるコイルの結線構造であって、
前記第１の相、前記第２の相及び前記第３の相のうちのいずれか２つの相に属する凸極のコイルが単一の連続した第１の導線によって構成され、
前記第１の相、前記第２の相及び前記第３の相のうちの残りの１つの相に属する凸極のコイルが単一の連続した第２の導線によって構成されていることを特徴とする結線構造。
【請求項２】
前記第１の導線の一方の端部が前記２つの相の一方に対応する外部接続端子に電気的に接続し、前記第１の導線の他方の端部が前記２つの相の他方に対応する外部接続端子に電気的に接続し、前記第１の導線の中間点が前記第１の導線を切断することなく中性点の短絡端子に電気的に接続し、
前記第２の導線の一方の端部が前記残りの１つの相に対応する外部接続端子に電気的に接続し、前記第２の導線の他方の端部が前記短絡端子に電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の結線構造。
【請求項３】
各相の凸極の数が複数個であり、前記第１の導線の一方の端部と前記中間点との間の区間で前記第１の導線は前記２つの相の一方に対応する複数の凸極に巻回され、前記中間点と前記第１の導線の他方の端部との間の区間で前記第１の導線は前記２つの相の他方に対応する複数の凸極に巻回されていることを特徴とする請求項２に記載の結線構造。
【請求項４】
第１の相、第２の相及び第３の相のそれぞれの凸極を有する三相モータにおける各凸極に巻回されるコイルの結線方法であって、
単一の第１の導線を用い、前記第１の相、前記第２の相及び前記第３の相のうちのいずれか２つの相に属する凸極のコイルを連続して巻回する第１の工程と、
単一の第２の導線を用い、前記第１の相、前記第２の相及び前記第３の相のうちの残りの１つの相に属する凸極のコイルを巻回する第２の工程と、
を有する結線方法。
【請求項５】
前記第１の工程は、
前記第１の導線の始端を前記２つの相の一方に対応する外部接続端子の位置に引き出し、その後、前記始端の位置を保ったまま前記２つの相の一方に対応する凸極に前記第１の導線を巻回して中性点の短絡端子の位置に引き出す中性点引き出し工程と、
前記中性点引き出し工程の後、前記短絡端子の位置に引き出された状態を保ったまま、前記２つの相の他方に対応する凸極に前記第１の導線を巻回して前記第１の導線の終端を前記２つの相の他方に対応する外部接続端子の位置に配置する工程と、
を有し、
前記第２の工程において、前記第２の導線の一方の端部を前記残りの１つの相に対応する外部接続端子の位置に配置し、前記第２の導線の他方の端部を前記短絡端子の位置に配置し、
さらに、前記第１の導線の始端を前記２つの相の一方に対応する外部接続端子に電気的に接続し、前記短絡端子の位置で前記第１の導線を前記短絡端子に電気的に接続し、前記第１の導線の終端を前記２つの相の他方に対応する外部接続端子に電気的に接続し、前記第２の導線の一方の端部を前記残りの１つの相に対応する外部接続端子に電気的に接続し、前記第２の導線の他方の端部を前記短絡端子に電気的に接続する第３の工程を有することを特徴とする請求項４に記載の結線方法。
【請求項６】
各相の凸極の数が複数個であることを特徴とする請求項５に記載の結線方法。
【請求項７】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載された結線構造を有する固定子を備えることを特徴とする三相モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三相モータの固定子におけるコイルの結線構造及び結線方法と、そのような結線構造を有する三相モータとに関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導モータ、同期モータ及びブラシレスモータを含む三相モータでは、その固定子において、各相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）に例えば鉄心からなる凸極の周りに導線を巻回してコイルを形成している。通常は、各相の凸極数を複数とし、円周方向に等間隔となるようにＵ相の凸極→Ｖ相の凸極→Ｗ相の凸極→…というように各相の凸極を配置している。凸極に巻回されるコイルは、相ごとに、電気的には直列に接続される。各相のコイルの相互接続の方法としては、Δ結線とＹ結線（スター結線とも呼ぶ）とがある。三相モータをサーボモータなどとして用いるときにはＹ結線を用いることが多い。
【０００３】
図４（ａ）は相ごとに２個の凸極を有する場合、すなわち、相ごとに２つのコイルを有する場合のＹ結線の等価回路図である。例えばＵ相では、２つの凸極Ｕ１，Ｕ２のコイルが電気的に直列に接続するとともに、この直列接続の一方の端部には外部接続端子Ｕｓが設けられ、他方の端部は中性点Ｎに接続している。同様にＶ相において、２つの凸極Ｖ１，Ｖ２のコイルが直列接続してその直列接続の一端に外部接続端子Ｖｓが設けられ他端は中性点Ｎに接続し、Ｗ相においても２つの凸極Ｗ１，Ｗ２のコイルが直列接続してその直列接続の一端に外部接続端子Ｗｓが設けられ他端は中性点Ｎに接続している。固定子を一体コアとして構成する場合であれば、各相に１本の導線を用い、複数の凸極に対してこの導線を順番に巻回する。順番に巻回する際には異なる凸極のコイル間を接続する渡り線も同一の導線によって形成される。このように各相に１本の導線を用いることにより、導線相互の接続箇所を減らすことができてコイル形成の生産性を向上させることができる。なお、外部接続端子Ｕｓ，Ｖｓ，Ｗｓは、三相モータを外部のドライバ回路などに接続するために用いられる端子である。
【０００４】
中性点Ｎは、Ｕ相のコイルとＶ相のコイルとＷ相のコイルとを相互に電気的に接続する位置であり、各コイルとの電気的な接続を行なうための短絡端子として構成される。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す等価回路図で表わされる三相モータにおいて、短絡端子として形成された中性点Ｎに対して各相のコイルをどのように接続するかを示している。図４（ｂ）において太線で連続して描かれている部分は、単一の導線から形成されている部分を示している。なお、特許文献１は、分割コア構成の固定子において、短絡端子である中性点Ｎを、分割コアの連結に用いる連結部材により構成し、各相のコイルの端部をこの短絡端子に接続することを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１７８８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
Ｙ結線の三相モータでは、中性点を構成するための短絡端子に対し、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルの各々の一端を接続している。したがって中性点を構成する短絡端子において３箇所での接続作業を行なう必要があり、接続加工の工数が多くなる。また、中性点を構成する短絡端子は、各相の外部接続端子とは異なって外部回路への接続に用いられる端子ではないので、小さく構成できることが好ましいが、３つの相の各々にコイルが接続される場合には形状が大きくなってしまう。
【０００７】
本発明の課題は、短絡端子の寸法を小さくすることが可能な三相モータの結線構造、接続加工の工数を低減することが可能なコイルの結線方法、および、そのような結線構造を有する固定子を備えた三相モータとを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の三相モータの結線構造は、第１の相、第２の相及び第３の相のそれぞれの凸極を有する三相モータにおける各凸極に巻回されるコイルの結線構造であって、第１の相、第２の相及び第３の相のうちのいずれか２つの相に属する凸極のコイルが単一の連続した第１の導線によって構成され、第１の相、第２の相及び第３の相のうちの残りの１つの相に属する凸極のコイルが単一の連続した第２の導線によって構成されている。
本発明によれば、２つの相の凸極のコイルを単一の連続した第１の導線で構成するので、接続加工を行なう箇所も減り、短絡端子の寸法を小さくすることができる。
【０００９】
本発明の三相モータの結線方法は、第１の相、第２の相及び第３の相のそれぞれの凸極を有する三相モータにおける各凸極に巻回されるコイルの結線方法であって、単一の第１の導線を用い、第１の相、第２の相及び第３の相のうちのいずれか２つの相に属する凸極のコイルを連続して巻回する第１の工程と、単一の第２の導線を用い、第１の相、第２の相及び第３の相のうちの残りの１つの相に属する凸極のコイルを巻回する第２の工程と、を有する。本発明においては、第１の工程と第２の工程とは、第１の導線と第２の導線との間の干渉が生じない限り、どちらを先に実施してもかまわない。
【００１０】
本発明によれば、単一の第１の導線を用い、２つの相の凸極のコイルを連続して巻回するので、接続加工の工数を低減することができる。
【００１１】
本発明の三相モータは、本発明の結線構造を有する固定子を備える。これにより、短絡端子の寸法を小さくすることができ、固定子の軽量化を図ることができる。
【００１２】
本発明では、第１の導線の一方の端部が２つの相の一方に対応する外部接続端子に電気的に接続し、第１の導線の他方の端部が２つの相の他方に対応する外部接続端子に電気的に接続し、第１の導線の中間点が第１の導線を切断することなく中性点の短絡端子に電気的に接続し、第２の導線の一方の端部が残りの１つの相に対応する外部接続端子に電気的に接続し、第２の導線の他方の端部が短絡端子に電気的に接続するようにしてもよい。この構成によれば、中性点の短絡端子に対する接続加工を行なう箇所を低減でき、短絡端子の寸法を小さくすることができる。さらに本発明では、各相の凸極の数を複数個とすることができ、これにより、凸極数が多い三相モータにおいても接続加工を行なう箇所を低減することができる。この場合、第１の導線の一方の端部と中間点との間の区間で第１の導線は２つの相の一方に対応する複数の凸極に巻回され、中間点と第１の導線の他方の端部との間の区間で第１の導線は２つの相の他方に対応する複数の凸極に巻回されるようにする。
【００１３】
本発明の結線方法では、このように中性点の短絡端子を設ける場合、例えば、第１の工程において、第１の導線の始端を２つの相の一方に対応する外部接続端子の位置に引き出し、その後、始端の位置を保ったまま２つの相の一方に対応する凸極に第１の導線を巻回して中性点の短絡端子の位置に引き出す中性点引き出し工程と、中性点引き出し工程の後、短絡端子の位置に引き出された状態を保ったまま、２つの相の他方に対応する凸極に第１の導線を巻回して第１の導線の終端を２つの相の他方に対応する外部接続端子の位置に配置する工程と、を設け、第２の工程において、第２の導線の一方の端部を残りの１つの相に対応する外部接続端子の位置に配置し、第２の導線の他方の端部を短絡端子の位置に配置し、さらに、第１の導線の始端を２つの相の一方に対応する外部接続端子に電気的に接続し、短絡端子の位置で第１の導線を短絡端子に電気的に接続し、第１の導線の終端を２つの相の他方に対応する外部接続端子に電気的に接続し、第２の導線の一方の端部を残りの１つの相に対応する外部接続端子に電気的に接続し、第２の導線の他方の端部を短絡端子に電気的に接続する第３の工程を設ける。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の結線構造によれば、２つの相の凸極のコイルを単一の連続した第１の導線で構成するので、接続加工を行なう箇所も減り、短絡端子の寸法を小さくすることができる。また、本発明の結線方法によれば、単一の第１の導線を用い、２つの相の凸極のコイルを連続して巻回するので、接続加工の工数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】三相モータの固定子の構成の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の一形態の結線構造を説明する図である。
【図３】コイルの結線構造を説明する、固定子の概略平面図である。
【図４】（ａ）はＹ結線を示す等価回路図であり、（ｂ）は三相モータにおける従来の結線構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（三相モータの固定子の構造）
本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の一形態の結線構造が適用される三相モータの固定子の構成の一例を示している。図示される固定子１０は、図４（ａ）に示す等価回路を有するインナーロータ型の三相モータに用いられるものであって、略円筒形に形成されている。円筒内面には、鉄心によって形成された６個の凸極１２が円周方向に沿って等間隔に配置している。この固定子１０を用いてモータを組み立てるときには各凸極１２には導線が巻回されてコイルを構成するが、説明のため、図１においては導線は示していない。６個の凸極１２は、図２及び図３に示すように、Ｕ相についての２つの凸極Ｕ１，Ｕ２と、Ｖ相についての２つの凸極Ｖ１，Ｖ２と、Ｗ相についての２つの凸極Ｗ１，Ｗ２とからなっており、凸極Ｕ１→凸極Ｖ１→凸極Ｗ１→凸極Ｕ２→凸極Ｖ２→凸極Ｗ２の順で円周方向に等間隔に配置している。
【００１７】
固定子１０の上端面には、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相にそれぞれ対応する金属製の３個の外部接続端子Ｕｓ，Ｖｓ，Ｗｓと、金属製の短絡端子として形成された中性点Ｎとが、固定子１０の上端面から上方に延びるように設けられている。外部接続端子Ｕｓ，Ｖｓ，Ｗｓは、外部のドライバ回路などとの電気的接続に用いられるものであるので、固定子１０の上端面からのその突出長さは大きいが、中性点Ｎは、外部回路との接続には用いられないので、突出長さは小さい。外部接続端子Ｕｓ，Ｖｓ，Ｗｓの各々には、Ｕ字の断面を有して導線を受け入れることができる接続部１８が１つずつ形成されている。中性点Ｎには、同様の接続部１８が２つ形成されている。固定子１０の円筒外側面には、コイル間の渡り線部分となる導線を受け入れる複数の溝１４が相互に平行に設けられている。この溝１４内を配置された導線を凸極１２の位置に引き出すために、固定子１０の上端部には複数の切込み部１６が形成されている。
【００１８】
（結線構造）
図２は、本実施形態の結線構造を説明する図である。ここでは、固定子１０を構成するためのコイルを第１の導線２１及び第２の導線２２の２本の導線で構成する。第１の導線２１はＵ相及びＷ相のコイルに用いられるものであり、第２の導線２２はＶ相のコイルに用いられるものである。第１の導線２１は、Ｕ相用の外部接続端子Ｕｓを始点として、凸極Ｕ１のコイル、凸極Ｕ１と凸極Ｕ２の間の渡り線、凸極Ｕ２のコイル、凸極Ｕ２と凸極Ｗ２の間の渡り線、凸極Ｗ２のコイル、凸極Ｗ２と凸極Ｗ１の間の渡り線、及び凸極Ｗ１のコイルをこの順で連続した単一の導線として構成し、最後にＷ相用の外部接続端子Ｗｓに接続している。特に第１の導線２１は、凸極Ｕ２と凸極Ｗ２の間の渡り線の区間で、導線として切断されることなく、中性点Ｎである短絡端子に電気的に接続している。中性点Ｎとの接続の位置は、第１の導線２１における中間点の位置となる。一方、第２の導線２２は、Ｖ相用の外部接続端子Ｖｓを始点として、凸極Ｖ１のコイル、凸極Ｖ１と凸極Ｖ２の間の渡り線、及び凸極Ｖ２のコイルをこの順で連続した単一の導線として構成し、最後に中性点Ｎである短絡端子に接続している。
【００１９】
この結線構造において、中性点Ｎに対して接続されるのは、第１の導線２１の中間部と第２の導線２２の端部であり、中性点Ｎを構成する短絡端子において２箇所で接続作業を行なえばよいことになる。したがって、図４を用いて説明した従来の結線構造に比べて接続加工を行なう箇所を減らすことができ、中性点Ｎを構成する短絡端子も小型化することができる。さらに、本形態の三相モータにおいて、中性点Ｎを構成する短絡端子の寸法を小さくすることができ、固定子１０の軽量化を図ることができる。
【００２０】
（結線方法）
次に、図３を用いて、各凸極に対するコイルの形成手順を説明する。図３は固定子１０をその上方から見た平面図である。図３では、第１の導線２１を太実線で示し、第２の導線２２を太破線で示している。また、各凸極において導線は一般に多層巻きとされるが、ここでは説明のため、１層巻きで導線を示している。渡り線となる部分では導線２１，２２は実際には固定子１０の円筒外側面に形成された溝１４の中に収容されるが、導線２１，２２の配置状況を明確にするために、図３では固定子１０の外側の位置において導線２１，２２を示している。
【００２１】
まず、巻線機を使用して、第２の導線２２を配置する。巻線機から引き出した第２の導線２２の始端を外部接続端子ＶｓのＵ字断面の接続部１８に差し込み、その状態を保ったまま、凸極Ｖ１の周りに第２の導線２２を巻回して凸極Ｖ１のコイルを形成し、次に、切込み部１６を介して第２の導線２２を固定子１０の外周側に引き出し、溝１４内に布設する。その後、別の切込み部１６から固定子１０の内側に第２の導線２２を引き込み、凸極Ｖ２の周りに巻回して凸極Ｖ２のコイルを形成する。そして、中性点Ｎの一方の接続部１８に第２の導線２２を差し込み、巻線機側の位置で第２の導線２２を切断する。これにより、Ｖ相用の外部接続端子Ｖｓを始点として、凸極Ｖ１のコイル、凸極Ｖ１と凸極Ｖ２の間の渡り線、及び凸極Ｖ２のコイルを経て中性点Ｎに至るまでが、１本の第２の導線２２によって形成されることになる。
【００２２】
次に、同様に巻線機を使用して、第１の導線２１を配置する。巻線機から引き出した第１の導線２１の始端を外部接続端子ＵｓのＵ字断面の接続部１８に差し込み、凸極Ｕ１の周りに第１の導線２１を巻回して凸極Ｕ１のコイルを形成し、固定子１０の円筒外側面の溝１４に第１の導線２１を布設する。次に凸極Ｕ２のコイルを形成する。凸極Ｕ２のコイルを形成した後、中性点Ｎの他方の接続部１８に第１の導線２１を挟み込み、さらに第１の導線２１を凸極Ｗ２に対応する位置まで溝２１内に布設する。その後、Ｕ相の場合と同様に凸極Ｗ２のコイルを形成し、引き続いて凸極Ｗ１のコイルを形成する。中性点Ｎの接続部１８は、Ｕ字断面の溝状の形状となっているから、その溝状の接続部１８の一端側から他端側に向けて接続部１８の上に第１の導線２１を配置する。その後、接続部１８内に第１の導線２１を押し込むことによって、第１の導線２１を切断することなく、接続部１８の一端側から他端側に通過するように第１の導線２１を接続部２１に挟み込むことができる。第１の導線２１によって凸極Ｗ１のコイルを形成した後、第１の導線を外部接続端子Ｗｓの接続部１８に差し込み、巻線機側の位置で第２の導線２２を切断する。これにより、Ｕ相用の外部接続端子Ｕｓを始点として、凸極Ｕ１のコイル、凸極Ｕ１と凸極Ｕ２の間の渡り線、凸極Ｕ２のコイル、中性点Ｎ、中性点Ｎと凸極Ｗ２の間の渡り線、凸極Ｗ２のコイル、凸極Ｗ２と凸極Ｗ１の渡り線、及び凸極Ｗ１のコイルを経てＷ相用の外部接続端子Ｗｓに至るまでが、１本の第１の導線２１によって形成されることになる。
【００２３】
上述のように第１及び第２の導線２１，２２を配置した後、フュージングあるいはロウ付けにより、接続部１８に差し込まれた導線２１，２２をその接続部に電気的に接続する。これにより、第１の導線２１は、その一端において外部接続端子Ｕｓに電気的に接続し、中間部分において中性点Ｎの短絡端子に電気的に接続し、他端において外部接続端子Ｗｓに電気的に接続することになる。第２の導線２２は、その一端において外部接続端子Ｖｓに電気的に接続し、他端において中性点Ｎの短絡端子に電気的に接続することになる。したがって、図４（ａ）の等価回路図で示される固定子１０が、２本の導線２１，２２で完成したことになる。
【００２４】
（他の実施形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。以上の説明では、各相の凸極数が２である場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、相ごとの凸極の数は１であっても３以上であってもよい。相ごとの凸極の数が例えばｎ（ｎは３以上の整数）である場合には、１本の導線を用い、Ｕ相のｎ個の凸極のコイルを連続して巻回し、次にその導線を中性点を経由して引き回し、その後、Ｗ相のｎ個の凸極のコイルを連続して巻回するようにすればよい。Ｖ相については別の１本の導線を用いてそのｎ個の凸極のコイルを連続して巻回し、その後、中性点にその導線を接続するようにすればよい。また、上記の説明では、Ｕ相とＷ相の凸極のコイルを単一の第１の導線２１で構成しているが、単一の第１の導線でコイルが巻回される相の組み合わせはＵ相とＷ相との組み合わせに限定されるものではなく、Ｕ相とＶ相との組み合わせであってもよく、Ｖ相とＷ相との組み合わせであってもよい。
【符号の説明】
【００２５】
Ｎ…中性点、Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２…凸極、Ｕｓ，Ｖｓ，Ｗｓ…外部接続端子、１０…固定子、１２…凸極、１４…溝、１６…切込み部、１８…接続部、２０，２１…導線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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