(57)【要約】【課題】固定子内外径の真円度の低下や磁極ピッチの不均一化、鉄心の磁気抵抗の増加等防ぐことができ、かつ非常に高い巻線密度の励磁コイルを提供する。【解決手段】通電で磁極を励磁することにより回転力を発生する集中巻タイプのモータにおける固定子鉄心１が一体型鉄心であるものにおいて、固定子鉄心１に巻装される巻線を、固定子鉄心１を挟んでスロット部に導電板１Ａ〜１Ｓを鉄心両側より組みつけ連結して形成した。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電で磁極を励磁することにより回転力を発生する集中巻タイプのモータにおける固定子鉄心が一体型鉄心であるものにおいて、
該固定子鉄心に巻装される巻線が前記固定子鉄心を挟んでスロット部に導電板を鉄心両側より組みつけ連結して成るものであることを特徴とするモータの励磁コイル。
【請求項２】
通電で磁極を励磁することにより推力を発生する集中巻タイプのリニアモータにおける鉄心が２個以上の磁極が一体となったものにおいて、
該固定子鉄心に巻装される巻線が前記固定子鉄心を挟んでスロット部に導電板を鉄心両側より組みつけ連結して成るものであることを特徴とするリニアモータの励磁コイル。
【請求項３】
集中巻タイプの電機子を有し、通電で磁極を励磁することにより動力を発生するモータにおいて、導電板を鉄心のスロット部に両側より組みつけ連結して構成することを特徴とするモータの励磁コイル。
【請求項４】
前記導電板は端部の連結部を除き、少なくとも上下面に絶縁皮膜が設けられたものであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載のモータの励磁コイル。
【請求項５】
前記導電板の端部は半田または導電性接着剤により連結されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載のモータの励磁コイル。
【請求項６】
通電で磁極を励磁することにより回転力を発生する集中巻タイプのモータにおける固定子鉄心が一体型鉄心であるものにおいて、前記固定子鉄心を挟んでスロット部に導電板を鉄心両側より組みつけ、次に先端部同士を連結して成るものであることを特徴とするモータの励磁コイルの製造方法。
【請求項７】
導電板を各々順次装着することに代えて、固定子鉄心の各側の導電板をそれぞれ予め一体化し、該一体化したもの同士を同鉄心の両側から装着して成るものであることを特徴とする請求項６記載のモータの励磁コイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータ、特に産業用モータの励磁コイルとその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
産業用モータの励磁コイルの従来例として、励磁コイルを有する固定子と回転子に永久磁石を備えたモータについて、簡単に図面を用いて説明する。図１０は同モータの断面図である。固定子鉄心１２はけい素鋼板などの薄板材を多数枚積層して形成し、固定子の内側は放射状のティースとなっており、そのティースの両側のスロットを用いて集中巻と呼ばれる方式で励磁コイル１１が絶縁被覆電線により巻装されている。固定子の内側に、表面に永久磁石１４が接着された回転子１５が配置されている。
前記の励磁コイルに３相交流を流すことにより回転磁界が発生し、回転子を回転させている。モータ特性を向上させるためには、スロット内の巻線密度を上げることが特に有効である。
従来のモータのうち図１１のような一体型鉄心を有する固定子構造では、巻線を固定子の内側から行う必要があり、巻線密度を上げることには限界があった。この問題を解決するために、固定子鉄心を分割する方法が考え出された（例えば、特許文献１参照）。
図１２はその一例である。図１２のように、固定子鉄心を磁極の数だけ分割構造とし、巻線は絶縁のため樹脂製のボビン１３に丸線の絶縁被覆電線１１が個々の磁極に外周からきれいに整列巻きされている。巻線が巻装された後、各々の磁極を円形に組合せ固定することにより固定子が構成される。個々の磁極を外周から巻装するためスロット内の空間を限界まで利用することができ、スロット内の巻線密度を格段に向上できる。
また、同じくノイズフィルタの巻線密度を向上する別の従来技術として、特許文献２で開示されているインダクタ用コイルがある。これはコイルを構成する部材として導電板を用いるものであるが、先端が幅広の形状をしているティースに装填するにはさまざまな工夫が必要であり、そのままモータの励磁コイルに応用できるものではない。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１８２３４２号公報
【特許文献２】
特開２００１−１６７９３０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、前述した分割型鉄心構造の従来技術によるモータの固定子は、一体型鉄心を有するモータの固定子に比較すれば格段の巻線密度を実現している一方、分割鉄心化による固定子内外径の真円度の低下や磁極ピッチの不均一化、鉄心の磁気抵抗の増加等を伴い、その対策に苦慮している。前者はモータ運転時の異常振動や騒音の要因となり、後者はモータ特性の悪化要因となる。
一体型鉄心を有する固定子構造では固定子の精度等は良いものの、前述のように巻線密度の限界からモータ特性の向上は望み得ず、固定子を一体型にするか分割型にするかはともに一長一短の選択であった。
したがって、この発明の目的は、一体型鉄心を有する固定子でありながら、高い巻線密度を達成する励磁コイルを有するモータを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため請求項１記載のモータの励磁コイルの発明は、通電で磁極を励磁することにより回転力を発生する集中巻タイプのモータにおける固定子鉄心が一体型鉄心であるものにおいて、該固定子鉄心に巻装される巻線が前記固定子鉄心を挟んでスロット部に導電板を鉄心両側より組みつけ連結して成るものであることを特徴とする。
請求項１記載のモータの励磁コイルによれば、一体型鉄心を用いるため固定子内外径の真円度の低下や磁極ピッチの不均一化、鉄心の磁気抵抗の増加等防ぐことができ、かつ非常に高い巻線密度で励磁コイルを構成することができる。
請求項２記載のリニアモータの励磁コイルの発明は、通電で磁極を励磁することにより推力を発生する集中巻タイプのリニアモータにおける鉄心が２個以上の磁極が一体となったものにおいて、該固定子鉄心に巻装される巻線が前記固定子鉄心を挟んでスロット部に導電板を鉄心両側より組みつけ連結して成るものであることを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載のリニアモータの励磁コイルによれば、固定子上下面の真直度の低下や磁極ピッチの不均一化、鉄心の磁気抵抗の増加等防ぐことができ、かつ非常に高い巻線密度で励磁コイルを構成することができる。
請求項３記載のモータの励磁コイルの発明は、集中巻タイプの電機子を有し、通電で磁極を励磁することにより動力を発生するモータにおいて、導電板を鉄心のスロット部に両側より組みつけ連結して構成することを特徴とする。
請求項３記載のモータの励磁コイルによれば、一体型鉄心を用いるため一般的に電機子の幾何精度の低下や磁極ピッチの不均一化、鉄心の磁気抵抗の増加等防ぐことができ、かつ非常に高い巻線密度で励磁コイルを構成することができる。
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項記載のモータの励磁コイルにおいて、前記導電板が端部の連結部を除き、少なくとも上下面に絶縁皮膜が設けられたものであることを特徴とする。
請求項４記載のモータの励磁コイルによれば、各導電板が直接積層されても絶縁性が保たれるので、ショートに注意する必要がなくなるため作業性が向上する。
請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れか１項記載のモータの励磁コイルにおいて、前記導電板の端部が半田または導電性接着剤により連結されることを特徴とする。
請求項５記載のモータの励磁コイルによれば、半田の場合励磁コイルを装着中または装着後加熱することにより、半田を溶かし互いの導電板を連結することで、半田は絶縁皮膜の無い連結部のみに付着し、励磁コイルを簡単に構成できる。
また、導電性接着剤の場合、励磁コイルをより簡単に構成できる。
【０００７】
請求項６記載のモータの励磁コイルの製造方法の発明は、通電で磁極を励磁することにより回転力を発生する集中巻タイプのモータにおける固定子鉄心が一体型鉄心であるものにおいて、前記固定子鉄心を挟んでスロット部に導電板を鉄心両側より組みつけ、次に先端部同士を連結して成るものであることを特徴とする。
請求項６記載の製造方法によれば、一体型鉄心を有する固定子でありながら、高い巻線密度を達成するモータの励磁コイルを製造することができる。
請求項７記載の発明は、請求項６記載のモータの励磁コイルの製造方法において、導電板を各々順次装着することに代えて、固定子鉄心の各側の導電板をそれぞれ予め一体化し、該一体化したもの同士を同鉄心の両側から装着して成るものであることを特徴とする。
請求項７記載の製造方法によれば、装着の作業性がさらに向上する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の第１の実施の形態の励磁コイルを有するモータの断面図を示すものであり、図において、１は導電板を連結することにより構成される励磁コイル、２は一体型の固定子鉄心、３はコイルと鉄心間の絶縁を目的とするインシュレータである。すなわち、導電板を連結することにより構成される励磁コイルであるため、従来の励磁コイルのように絶縁皮膜線を巻装する必要がなく、非常に高い巻線密度で励磁コイルを構成することができる。
また、図２は１つの磁極における励磁コイルの導電板による組立て説明図である。組立て方法としては、まず、
（１）図２に示す導電板１Ａを固定子鉄心の１方向である右奥より装着する。（２）次に、固定子鉄心のもう１方である左手前より導電板１Ｂを装着する。（３）続いて右奥より導電板１Ｃ、右手前より導電板１Ｄ、と順次装着し、（４）積み重ね層数が奇数の場合は最後に１Ｐを装着の後、１Ｑを装着し、最終的に図３のような励磁コイル１を構成する。
（４’）積み重ね層数が偶数の場合は最後に１Ｒを装着の後、１Ｓを装着し、励磁コイルを構成する。
（５）最上段１Ｑと、最下段１Ａはリードを取り出しやすくするために一方を長く形成する。
図４（ａ）の導電板１Ａは、その一部拡大図で示す図４（ｂ）のように、導電部１Ａ１ａの周囲に無機絶縁材等の絶縁皮膜１Ａ１ｂが付設されており、他の導電板も同様であるため、各導電板は直接積層されても絶縁は保たれる。１Ａ１は図２に示す１Ｂの連結部１Ｂ２に連結するため皮膜を設けない。
図５は同様に導電板１Ｄについて連結部１Ｄ１，１Ｄ２を除く部分に絶縁皮膜が付設されていることを示している。
図２に示す１Ｂ，１Ｃも同様に皮膜付設部と皮膜を設けない部分１Ｂ１，１Ｂ２，１Ｃ１，１Ｃ２を有する。続く他の導電板も同様である。各連結部は半田または導電性接着材によって連結し、図３に示すように端部１Ａ２，１Ｑ２より通電して使用する励磁コイルを構成する。
この実施の形態では図３の状態で励磁コイルのコイルエンド部を加熱し、半田を溶かし込む。半田は絶縁皮膜の無い連結部のみに付着し、励磁コイルが完成する。この実施の形態の励磁コイルを有するモータによれば、一体型鉄心を用いるため固定子内外径の真円度の低下や磁極ピッチの不均一化、鉄心の磁気抵抗の増加等防ぐことができ、かつ非常に高い巻線密度で励磁コイルを構成することができる。
【０００９】
図６はこの発明の第２の実施の形態の励磁コイルの導電板による組立て説明図である。
組立て方法としては、まず、
（１）導電板４Ａを固定子鉄心の１方向である右奥より装着する。
（２）次に固定子鉄心のもう１方である左手前より導電板４Ｂを装着する。（３）続いて右奥より導電板４Ｃ、右手前より導電板４Ｄ、と順次装着し、（４）最後に４Ｋを装着し、図７のような励磁コイル４を構成する。
最上段４Ｋと、最下段４Ａはリードを取り出しやすくするために一方を長く形成する。
導電板４Ａ〜４Ｋは連結部を除き周囲に無機絶縁材等の絶縁皮膜を付設するのは、図２の実施形態と同様であるため、各導電板は直接積層されても絶縁は保たれる。各連結部は半田または導電性接着材によって連結し、図７に示すように端部４Ａ２，４Ｋ２より通電して使用する励磁コイルを構成する。
この実施の形態では、図６の４Ａ１等斜めに形成した連結部に予め半田を付設しておき、図７に示すように励磁コイルを装着後加熱することにより半田を溶かし互いの導電板を連結する。半田は互いの連結部を接着し、励磁コイルが完成する。
この実施の形態の励磁コイルを有するモータによれば、図２の実施形態と同様に、一体型鉄心を用いるため固定子内外径の真円度の低下や磁極ピッチの不均一化、鉄心の磁気抵抗の増加等防ぐことができ、かつ非常に高い巻線密度で励磁コイルを構成することができる。
なお、導電板の組立てに関しては、図６に示したように導電板を各々順次装着する必要はなく、図８に示すように固定子鉄心の各側の導電板を予め一体化したもの４を同鉄心に装着しても良い。その場合、装着の作業性はさらに向上する。
この実施の形態で４Ａ１等の連結部を斜めに形成することは、上層または下層の連結部の互いの端部の距離をとることで連結部間の短絡の危険性を排除する目的を持つ。
また、以上の説明図で導電板１及び４は同じ板厚で描かれているが、導電板の断面積を均等化するため不均一な板厚とする場合もある。その場合、上部の導電板ほど薄いものとなる。
【００１０】
図９はこの発明の第３の実施の形態のリニアモータについての固定子の断面図を示すものである。図において、５は導電板を連結することにより構成される励磁コイル、６は２個以上の磁極が一体となった固定子鉄心で、本例ではスロットに開口部のないクローズドスロットとなっている。８は表面に永久磁石７が接着された可動子、９はコイルと鉄心間の絶縁を目的とするインシュレータである。
内容は第１または第２の実施の形態をリニアモータに展開したものである。２個以上の磁極が一体となった鉄心において、励磁コイルが導電板を連結することにより構成され、組立ての方法として導電板が鉄心のスロットに両側より組みつけられるため、固定子上下面の真直度の低下や磁極ピッチの不均一化、鉄心の磁気抵抗の増加等防ぐことができ、かつ非常に高い巻線密度で励磁コイルを構成することができる。
なお、以上の説明図で導電板１，４及び５の４つの角は角張っている必要はなく材料節約のためＣまたはＲ面取りしても良い。
さらに、本発明の励磁コイルを有するモータは、励磁コイルを有する固定子と回転子または可動子に永久磁石を備えたモータに限定するものではなく、可動側固定側を問わず集中巻タイプの電機子を有し、通電で磁極を励磁することにより動力を発生するモータすべてに適用できる。
【００１１】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１記載のモータの励磁コイルによれば、一体型鉄心を用いるため固定子内外径の真円度の低下や磁極ピッチの不均一化、鉄心の磁気抵抗の増加等防ぐことができ、かつ非常に高い巻線密度で励磁コイルを構成することができる。
請求項２記載のリニアモータの励磁コイルによれば、固定子上下面の真直度の低下や磁極ピッチの不均一化、鉄心の磁気抵抗の増加等防ぐことができ、かつ非常に高い巻線密度で励磁コイルを構成することができる。
請求項３記載のモータの励磁コイルによれば、一体型鉄心を用いるため一般的に電機子の幾何精度の低下や磁極ピッチの不均一化、鉄心の磁気抵抗の増加等防ぐことができ、かつ非常に高い巻線密度で励磁コイルを構成することができる。
請求項４記載のモータの励磁コイルによれば、各導電板が直接積層されても絶縁性が保たれるので、ショートに注意する必要がなくなるため作業性が向上する。
請求項５記載のモータの励磁コイルによれば、半田の場合励磁コイルを装着中または装着後加熱することにより、半田を溶かし互いの導電板を連結することで、半田は絶縁皮膜の無い連結部のみに付着し、励磁コイルを簡単に構成できる。
また、導電性接着剤の場合、励磁コイルをより簡単に構成できる。
請求項６記載の製造方法によれば、一体型鉄心を有する固定子でありながら、高い巻線密度を達成するモータの励磁コイルを製造することができる。
請求項７記載の製造方法によれば、装着の作業性がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１または２の実施の形態の励磁コイル有するモータの断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の１つの磁極における励磁コイルの導電板による組立て説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の励磁コイル装着後の説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の導電板の例を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の別の導電板の例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の１つの磁極における励磁コイルの導電板による組立て説明図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の励磁コイル装着後の説明図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態の励磁コイルの導電板による別の組立て説明図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態の励磁コイルを有するリニアモータの断面図である。
【図１０】従来の励磁コイルを有する固定子と回転子に永久磁石を備えたモータの断面図である。
【図１１】従来のモータの一体型鉄心を有する固定子の説明図である。
【図１２】従来のモータの分割型鉄心を有する固定子の説明図である。
【符号の説明】
１  導電板を連結することにより構成される励磁コイル
１Ａ〜１Ｓ  導電板
２  一体型の固定子鉄心
３  コイルと鉄心間の絶縁のためのインシュレータ
４  予め一体化した各側の導電板
５  励磁コイル
６  固定子鉄心
７  永久磁石
８  可動子
９  インシュレータ
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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