(57)【要約】単相誘導電動機は、重ね巻により１対の主コイルと補助コイル（２）とを１組とし、複数組の主コイルと補助コイル（２）とが備えられた重ね巻きコイル（１１）が形成されている。重ね巻きコイル（１１）における１つの極（１２）は、複数組の主コイルまたは補助コイル（２）から構成されている。そして極（１２）において、主コイルの一方のコイルエンドから他方のコイルエンドまでのコイルエンド間距離がそれぞれ異なる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスロットを設けた固定子鉄心に重ね巻により１対の主コイルと補助コイルとを１組とし、複数組の前記主コイルと前記補助コイルとが備えられた重ね巻きコイルが形成された単相誘導電動機において、
前記重ね巻きコイルにおける１つの極は複数組の前記主コイルまたは前記補助コイルから構成され、
前記極において前記主コイルの一方のコイルエンドから他方のコイルエンドまでのコイルエンド間距離がそれぞれ異なる単相誘導電動機。
【請求項２】
前記極を構成する複数組の前記主コイルまたは前記補助コイルの巻回作業時に用いる巻枠において、前記巻枠は、前記コイルエンド間距離を異ならせるために複数の大きさを備えた請求項１記載の単相誘導電動機の製造治具。
【請求項３】
前記極は、前記コイルエンド間距離が大きい前記主コイルまたは前記補助コイルから順に前記スロットに挿入して形成される請求項１記載の単相誘導電動機の製造方法。
【請求項４】
隣接する前記主コイルまたは前記補助コイルの前記コイルエンド間距離の差は、巻数によって決まるコイル束の太さとした請求項１記載の単相誘導電動機。
【請求項５】
前記主コイルは、第１主コイルと第２主コイルと第３主コイルとから構成され、
前記第１主コイルと前記第２主コイルとは隣り合い、
前記第２主コイルと前記第３主コイルとは隣り合い、
前記第１主コイルのコイルエンド間距離は、前記第２主コイルのコイルエンド間距離よりも小さく、
前記第２主コイルのコイルエンド間距離は、前記第３主コイルのコイルエンド間距離よりも小さい請求項１記載の単相誘導電動機。
【請求項６】
前記第２主コイルのコイルエンド間距離は、前記第１主コイルのコイルエンド間距離と比較して前記第２主コイルのコイル束の１束分の幅以上２束分の幅以下の長さだけ大きく、
前記第３主コイルのコイルエンド間距離は、前記第２主コイルのコイルエンド間距離と比較して前記第３主コイルのコイル束の１束分の幅以上２束分の幅以下の長さだけ大きい請求項５記載の単相誘導電動機。
【請求項７】
さらに前記補助コイルの一方のコイルエンドから他方のコイルエンドまでのコイルエンド間距離が、それぞれ異なる請求項１記載の単相誘導電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単相誘導電動機とその製造治具および単相誘導電動機の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の単相誘導電動機の固定子の巻線方法の一つとして、重ね巻が知られている（特許文献１参照）。【０００３】
以下、単相誘導電動機に使用される界磁巻線の巻線構造について、従来の単相誘導電動機（重ね巻）の固定子を示す斜視図である図５を用いて説明する。図５に示すように単相誘導電動機は、２４個のスロット１０４を設けた固定子鉄心１０５を有する固定子１０３を備えている。固定子１０３は、固定子鉄心１０５、絶縁紙１０６、及び主コイル１０１と補助コイル１０２から構成されている。【０００４】
図６は、従来の単相誘導電動機（重ね巻）の巻線展開図である。図６に示すように主コイル１０１は主コイル１０１ａ〜１０１ｆから、補助コイル１０２は補助コイル１０２ａ〜１０２ｆから構成される。【０００５】
図７は従来の単相誘導電動機（重ね巻）の側面図、図８は同単相誘導電動機（重ね巻）の巻枠による巻線工程を示す斜視図である。図７に示す主コイル１０１、補助コイル１０２は、図８に示すように６個連ねたボビン状の巻枠１０７へ巻回してあらかじめ作成されている。すなわち図６に示す６個の主コイル１０１ａ〜１０１ｆ、６個の補助コイル１０２ａ〜１０２ｆが作成されている。そして図７に示す主コイル１０１、補助コイル１０２は、それぞれ連続した１本の線により、１極あたり３コイル、合計６コイル連ねて形成される。【０００６】
図９Ａは従来の単相誘導電動機（重ね巻）の巻枠の側面図、図９Ｂは図９Ａの９Ｂ−９Ｂ線断面図である。図７の主コイル１０１、補助コイル１０２となる図８の巻回された巻線１０８は、巻枠１０７を分解して取り出す。すなわち図９Ａに示す巻枠１０７は、仕切１０７ａ部分に沿って別れて、主コイル１０１、補助コイル１０２が取り出される。そして図５に示す取り出した主コイル１０１、補助コイル１０２は、挿入装置（図示せず）を用いてスロット１０４へ固定子鉄心１０５と主コイル１０１、補助コイル１０２とが直接接触しない様に内径側から挿入される。ここでスロット１０４には、あらかじめ絶縁紙１０６が挿入されている。【０００７】
その際、図６に示す様に第１主コイル１０１ａは、第１スロット１０４ａと第１０スロット１０４ｊとへ挿入される。第２主コイル１０１ｂは、第２スロット１０４ｂと第１１スロット１０４ｋとへ挿入される。第４〜第６主コイルは、第１〜第３主コイルと対称に第１３スロット１０４ｍ〜第１５スロット１０４ｏと第２２スロット１０４ｖ〜第２４スロット１０４ｘとへ挿入される。【０００８】
また第１補助コイル１０２ａは、第７スロット１０４ｇと第１６スロット１０４ｐとへ挿入される。主コイル１０１と同様に、第１〜第３補助コイルと対称に第４〜第６補助コイルは配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平７−１６３０７４号公報
【発明の概要】
【００１０】
このような図８の巻枠１０７により作成される図５の主コイル１０１、補助コイル１０２は、スロット１０４への挿入作業のため挿入するスロット１０４間の幅、および固定子鉄心１０５の軸方向高さよりも高く作成される。主コイル１０１、補助コイル１０２がスロット１０４に挿入された後、固定子鉄心１０５の軸方向端面には巻線がはみ出し、コイルエンドが形成される。
【００１１】
はみ出したコイルエンドは、手作業により束ねるようにまとめられる。そしてコイルエンドは、主コイル１０１、補助コイル１０２にキズを付けない様に樹脂にて作成された型を用い、プレスにて軸方向に挟み込み円環状に成形される。なお手作業により束ねるようにまとめるのは、主コイル１０１、補助コイル１０２が回転子、固定子１０３、およびその他金属部品などに接触することにより主コイル１０１、補助コイル１０２の断線、および絶縁不良を起こさない様にするためである。
【００１２】
従来の方法では、主コイル１０１、補助コイル１０２はそれぞれ同じサイズの巻枠を用いて作製されるため、全て同じサイズの主コイル１０１、補助コイル１０２の束ができる。
【００１３】
すなわち、このような従来の重ね巻き構造の単相誘導電動機においては、コイルサイズが同じであるため主コイル１０１、補助コイル１０２のコイルエンドは固定子鉄心１０５の端面から同じ高さになる。
【００１４】
従って、成形時に主コイル１０１、補助コイル１０２を束ねようとしても、固定子鉄心１０５の半径方向へ最大６個のコイルエンドが同じ高さにて重なる。そのため主コイル１０１、補助コイル１０２の収まりが悪くなり、主コイル１０１、補助コイル１０２を部分的に弛ませる、引張るなどして成形する。
【００１５】
このため主コイル１０１、補助コイル１０２の弛ませ、および引張りを原因とする垂れ線、断線が起こる品質問題が懸念され、作業性自体も悪い。
【００１６】
また、コイル束の高さを大きくしてコイルエンドの成形可能範囲を広げる方法も考えられるが、銅損の増加によりモータ特性が低下する課題がある。
【００１７】
そこで本発明の単相誘導電動機は、複数のスロットを設けた固定子鉄心に重ね巻により１対の主コイルと補助コイルとを１組とし、複数組の主コイルと補助コイルとが備えられた重ね巻きコイルが形成されている。また重ね巻きコイルにおける１つの極は、複数組の主コイルまたは補助コイルから構成されている。そして極において、主コイルの一方のコイルエンドから他方のコイルエンドまでのコイルエンド間距離が、それぞれ異なっている。
【００１８】
このような単相誘導電動機では、コイルエンドの成形時にそれぞれの主コイルを高さ方向に束ねられる。そのため、主コイルのコイルエンドの成形作業が容易となり、弛ませるまたは引張る必要が無くなり、高品質な単相誘導電動機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態の単相誘導電動機の巻線展開図である。
【図２】図２は、同単相誘導電動機の側面図である。
【図３】図３は、同単相誘導電動機の巻枠による巻線工程を示す斜視図である。
【図４Ａ】図４Ａは、同単相誘導電動機の巻線工程に用いる巻枠の側面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａの４Ｂ−４Ｂ線断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図４Ａの４Ｃ−４Ｃ線断面図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、図４Ａの４Ｄ−４Ｄ線断面図である。
【図５】図５は、従来の単相誘導電動機（重ね巻）の固定子を示す斜視図である。
【図６】図６は、同単相誘導電動機（重ね巻）の巻線展開図である。
【図７】図７は、同単相誘導電動機（重ね巻）の側面図である。
【図８】図８は、同単相誘導電動機（重ね巻）の巻枠による巻線工程を示す斜視図である。
【図９Ａ】図９Ａは、同単相誘導電動機（重ね巻）の巻枠の側面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａの９Ｂ−９Ｂ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態の単相誘導電動機の巻線展開図である。図１に示すように単相誘導電動機の固定子３には、２４個のスロット４を設けた固定子鉄心５に、重ね巻により１対の主コイル１と補助コイル２とを１組とし、複数組の主コイル１と補助コイル２とが備えられた重ね巻きコイル１１が形成されている。ここで固定子鉄心５は、ドーナツ型に打ち抜かれた電磁鋼板が積層されて形成されている。固定子鉄心５の内径側には、スロット４が形成されている。スロット４には、絶縁紙６を介して主コイル１、補助コイル２が設けられている。
【００２２】
図２は、本発明の実施の形態の単相誘導電動機の側面図である。図２に示すように重ね巻きコイル１１における１つの極１２は、第１主コイル１ａ、第２主コイル１ｂ、第３主コイル１ｃまたは補助コイル２ａ、２ｂ、２ｃから構成されている。そして極１２において、第１主コイル１ａ、第２主コイル１ｂ、第３主コイル１ｃのそれぞれの一方のコイルエンド１３ａ、１３ｂ、１３ｃから他方のコイルエンド１４ａ、１４ｂ、１４ｃまでのコイルエンド間距離１０ａ、１０ｂ、１０ｃが、それぞれ異なっている。すなわち、第１主コイル１ａのコイルエンド間距離１０ａは、第２主コイル１ｂのコイルエンド間距離１０ｂよりも小さい。第２主コイル１ｂのコイルエンド間距離１０ｂは、第３主コイル１ｃのコイルエンド間距離１０ｃよりも小さくなっている。なお補助コイル２でも、一方のコイルエンド１５から他方のコイルエンド１６までの距離であるコイルエンド間距離１７は、それぞれ異なっていてもよい。
【００２３】
極１２のスロット４への挿入について図１、図２を用いて説明する。まず、コイルエンド間距離１０ｃの大きい第３主コイル１ｃが、第１スロット４ａと第１０スロット４ｊとに挿入される。次に、第２主コイル１ｂが、第２スロット４ｂと第１１スロット４ｋとに挿入される。最後に第１主コイル１ａが、第３スロット４ｃと第１２スロット４ｌとに挿入される。
【００２４】
また、対向する極１２について説明する。第４主コイル１ｄ、第５主コイル１ｅ、および第６主コイル１ｆが、対向する極１２を形成している。第４主コイル１ｄは、第５主コイル１ｅよりもコイルエンド間距離が小さい。第５主コイル１ｅは、第６主コイル１ｆよりもコイルエンド間距離が小さくなっている。そして、上述した対向する極１２と同様にして、第６主コイル１ｆ、第５主コイル１ｅ、および第４主コイル１ｄは、順に所定のスロット４に挿入される。
【００２５】
同様にして、補助コイル２も、それぞれ所定のスロット４に挿入される。
【００２６】
また、挿入された主コイル１、補助コイル２のコイルエンド１３、１４、１５、１６は、３種類の高さが混在している。それぞれの高さの差は、コイル束分よりも大きくなっている。すなわち隣接する主コイル１または補助コイル２のコイルエンド間距離１０、１７の差は、巻数によって決まるコイル束の太さとしている。
【００２７】
ここで主コイル１は、第１主コイル１ａと第２主コイル１ｂと第３主コイル１ｃとから構成されている。また第１主コイル１ａと第２主コイル１ｂとは隣り合い、第２主コイル１ｂと第３主コイル１ｃとは隣り合っている。そして第１主コイル１ａのコイルエンド間距離１０ａは、第２主コイル１ｂのコイルエンド間距離１０ｂよりも小さい。また第２主コイル１ｂのコイルエンド間距離１０ｂは、第３主コイル１ｃのコイルエンド間距離１０ｃよりも小さい。
【００２８】
また第２主コイル１ｂのコイルエンド間距離１０ｂは、第１主コイル１ａのコイルエンド間距離１０ａと比較して第２主コイル１ｂのコイル束の１束分の幅以上、２束分の幅以下の長さだけ大きい。そして第３主コイル１ｃのコイルエンド間距離１０ｃは、第２主コイル１ｂのコイルエンド間距離１０ｂと比較して第３主コイル１ｃのコイル束の１束分の幅以上、２束分の幅以下の長さだけ大きい。
【００２９】
次に、コイルエンド１３、１４の成形が行なわれる。コイルエンド１３、１４の成形は、中間の高さのコイルエンド１３ｂ、１４ｂを低い高さのコイルエンド１３ａ、１４ａの上に重ね、最も高い高さのコイルエンド１３ｃ、１４ｃを、中間の高さのコイルエンド１３ｂ、１４ｂの上に重ねて行なう。具体的に前述の極１２を例にして説明すると、第１主コイル１ａの上に、第２主コイル１ｂが重ねられ、第２主コイル１ｂの上に第３主コイル１ｃが重ねられる。
【００３０】
従来の製造方法では、コイルエンドの成形（フォーミング）をする前に、コイルエンドが固定子鉄心の径方向にはみ出さないように、そして成形後のコイルエンドの分布が偏らないように、手作業にてコイルエンドの形が整えられていた。しかし、本実施の形態の単相誘導電動機の構成によれば、あらかじめ主コイル１、補助コイル２のコイルエンド１３、１４、１５、１６が高さごとに固定子鉄心５の積層方向上方（あるいは下方）に、偏らずに分布している。そのため、コイルエンド１３、１４、１５、１６の形が整えられなくても、主コイル１、補助コイル２が固定子鉄心５の径方向内側、あるいは外側にはみ出して成形機へ挟み込まれない。すなわち、本実施の形態の単相誘導電動機の製造方法では、コイルエンド１３、１４、１５、１６の整形が不要となり、成形工程に移れるため、作業が簡易になる。
【００３１】
また、主コイル１、補助コイル２の成形工程において、コイルを弛ませたり、引張ったりすることなくまとめることができるというメリットがある。
【００３２】
また、コイルエンド１３、１４、１５、１６の弛みが少ないので、主コイル１、補助コイル２の抵抗の増加が極力抑えられ、銅損によるモータ性能の低下が抑えられる。
【００３３】
次に、単相誘導電動機の製造方法における主コイル１および補助コイル２の巻回工程について説明する。
【００３４】
図３は、本発明の実施の形態の単相誘導電動機の巻枠による巻線工程を示す斜視図である。主コイル１および補助コイル２は、図３に示すように６個連ねたボビン状の巻枠７を用いて巻回される。巻回作業時に用いる巻枠７は、主コイル１および補助コイル２を巻く複数のボビン部７ｂと、ボビン部７ｂを仕切る仕切７ａとから構成されている。
【００３５】
図４Ａは本発明の実施の形態の単相誘導電動機の巻線工程に用いる巻枠の側面図、図４Ｂは図４Ａの４Ｂ−４Ｂ線断面図、図４Ｃは図４Ａの４Ｃ−４Ｃ線断面図、図４Ｄは図４Ａの４Ｄ−４Ｄ線断面図である。図４Ａ〜図４Ｄに示すように巻枠７は、幅ｘが同じであり、高さｙが異なる、すなわち１周の周長が異なる３種類のボビン部７ｂが直線状に並べられ、その間を仕切７ａにて仕切られている。巻枠７は、仕切７ａを境にして分解できる。このように巻枠７は、コイルエンド間距離１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１７を異ならせるために複数の大きさを備えている。
【００３６】
巻線工程は、図３の巻枠７が巻線機にセットされ、巻枠７が回転され、巻線８が巻き取られる。１つのコイルが巻き終われば、隣のボビン部７ｂに巻線機ノズル９が移動し、次のコイルの作成が始まる。
【００３７】
図４Ａに示すようにボビン部７ｂは、大きなボビン部７ｂを両端に備え、中心に向かって順に小さくなるように並んでいる。すなわち、上述した主コイル１（第１主コイル１ａ〜第６主コイル１ｆ）を例にして説明すると、巻枠７にはそれぞれのボビン部７ｂに対して第３主コイル１ｃ、第２主コイル１ｂ、第１主コイル１ａ、第４主コイル１ｄ、第５主コイル１ｅ、第６主コイル１ｆの順に巻回される。
【００３８】
巻回工程が完了すると、巻枠７が分解され、主コイル１が取り出される。取り出された主コイル１は、大−中−小−小−中−大の順に連なっている。主コイル１が、図２の固定子鉄心５のスロット４に挿入されるときには、両端の大きな第３主コイル１ｃ、第６主コイル１ｆからスロット４に挿入される。このように極１２は、コイルエンド間距離１０、１７が大きい主コイル１、または補助コイル２から順にスロット４に挿入されて形成される。
【００３９】
その結果、コイルエンド間距離１０、１７が異なり同じ高さ、かつ重ならない主コイル１、補助コイル２が作成される。
【００４０】
また、大きいコイルの内側に小さいコイルがはまるようにコイルが配置されるため、コイルエンドが整列し成形しやすくなる。
【００４１】
また、巻枠７の高さの寸法差は巻数によって決まるコイル束の太さの程度としても、コイル束の断面はある程度自由に変化できる。そのため成形作業性が損われず、コイルエンド間が隙間なく積み重ねられる。その結果、銅損の増加が抑制される。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の単相誘導電動機は、浅井戸用ポンプの駆動用電動機にも適用可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１    主コイル
１ａ    第１主コイル
１ｂ    第２主コイル
１ｃ    第３主コイル
１ｄ    第４主コイル
１ｅ    第５主コイル
１ｆ    第６主コイル
２，２ａ，２ｂ，２ｃ    補助コイル
３    固定子
４    スロット
４ａ    第１スロット
４ｂ    第２スロット
４ｃ    第３スロット
４ｊ    第１０スロット
４ｋ    第１１スロット
４ｌ    第１２スロット
５    固定子鉄心
６    絶縁紙
７    巻枠
７ａ    仕切
７ｂ    ボビン部
８    巻線（主コイル又は補助コイル）
９    巻線機ノズル
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１７    コイルエンド間距離
１１    重ね巻きコイル
１２    極
１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１５，１６    コイルエンド
【図１】
2014115500.tif 000003
【図２】
2014115500.tif 000004
【図３】
2014115500.tif 000005
【図４Ａ】
2014115500.tif 000006
【図４Ｂ】
2014115500.tif 000007
【図４Ｃ】
2014115500.tif 000008
【図４Ｄ】
2014115500.tif 000009
【図５】
2014115500.tif 000010
【図６】
2014115500.tif 000011
【図７】
2014115500.tif 000012
【図８】
2014115500.tif 000013
【図９Ａ】
2014115500.tif 000014
【図９Ｂ】
2014115500.tif 000015
【国際調査報告】
2014115500.tif 000016
2014115500.tif 000017
2014115500.tif 000018
2014115500.tif 000019