(57)【要約】【課題】コミュテータを備えた多極電機子の各磁極に巻線される線材が隙間無く巻線され、かつ、コイルエンド部の膨らみの少ない、巻線方法が望まれていた。【解決手段】多極電機子の磁極に巻線するのに、磁極間をまたがって複数の磁極に巻線する重ね巻きを採用せず、各巻線において、一つの磁極毎に巻線する集中巻を採用した。そのために、前記磁極の軸方向両端部に磁極の径方向に移動可能な一対のセンターフォーマを設け、前記センターフォーマと線材を繰り出し回転するフライヤを、磁極の基端と先端の間で移動させ、磁極間のスロットの中心を超えずに台形状に磁極に巻線するようにした。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コミュテータを備えた多極電機子の各磁極に線材を巻線する多極電機子の集中巻線方法において、前記磁極の軸方向両端部に磁極の径方向に移動可能な一対のセンターフォーマを設け、前記センターフォーマと線材を繰り出し回転するフライヤを、磁極の基端と先端の間で移動させて巻線する際に、磁極の先端から基端側に向け巻線する場合にはセンターフォーマを多極電機子の軸方向外側に移動させるとともに、磁極の先端から基端に向けて巻線する幅を徐々に短くして磁極間のスロットの中心を超えずに台形状に磁極に巻線することを特徴とする、コミュテータを備えた多極電機子の集中巻線方法。
【請求項２】
前記、コミュテータを備えた多極電機子の磁極の数は少なくとも６つ以上であることを特徴とする請求項１に記載のコミュテータを備えた多極電機子の集中巻線方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多極電機子の巻線方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コミュテータを備える多極電機子の磁極への巻線においては、電機子の巻線のコイル開角は、固定子側の磁界を構成する開角に一致させるように巻線がされていた。すなわち、固定子側の磁界が２極の場合は、コイル開角は、ほぼ１８０度近くとなり、固定子側の磁界が４極の場合は、コイル開角は、ほぼ９０度近くであった。したがって、巻線は、回転電機子の複数の磁極にまたがって巻線される重ね巻きとして巻線されるのが通常であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この様な重ね巻きであると、電機子の磁極間のスロットに、コイルの巻線をする際に、すでに巻線されたコイルが巻線すべきスロットの上を覆っているため、その箇所には巻線が出来ず、スロット内に巻線がされない空隙ができてしまう。また、このような巻線方法では、線材間の密着が悪く、線材間の隙間も生じやすい。したがって、所望回数の巻線がされないとともに、電機子の両端部において、既に巻線されたコイルの上を次に巻かれるコイルが重なるため、コイルエンド部が膨らんでしまうという問題があった。
このように、所望の巻数が巻回されないため、所望のモータ特性が得られないとともに、コイルの両端部が膨らんでしまうため軸方向に余分なスペースを取り、コミュテータの取り付け位置が、電機子の端面から遠くなり、モータケースの軸方向の長さが長くなってしまうにも拘わらず、モータの特性には何ら寄与しないことになる。したがって、電機子の各スロットに巻線される線材が隙間無く巻線され、かつ、コイルエンド部の膨らみの少ない巻線方法が望まれていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、コミュテータを備えた多極電機子の各磁極に線材を巻線する多極電機子の集中巻線方法において、前記磁極の軸方向両端部に磁極の径方向に移動可能な一対のセンターフォーマを設け、前記センターフォーマと線材を繰り出し回転するフライヤを、磁極の基端と先端の間で移動させて巻線する際に、磁極の先端から基端側に向け巻線する場合にはセンターフォーマを多極電機子の軸方向外側に移動させるとともに、磁極の先端から基端に向けて巻線する幅を徐々に短くして磁極間のスロットの中心を超えずに台形状に磁極に巻線することを特徴とする。
【０００５】
第２の発明では、コミュテータを備えた多極電機子の磁極の数は少なくとも６つ以上であることを特徴とする。
【０００６】
【発明の作用および効果】
第１の発明では、電機子の磁極に巻線するのに、磁極間をまたがって複数の磁極に巻線する重ね巻きを採用せず、各巻線において一つの磁極毎に巻線する集中巻を採用したので、線材は各磁極の周囲に密着して、隙間なく巻線される。さらに、複数のコイルが電機子の両端部で巻き重ならないのでコイルエンドの膨らみを少なくする事が出来る。したがって、コミュテータの固定位置を、電機子の端面の近くにすることができ、電機子を収容するモータケースの軸方向の長さを短くする事が出来る。
【０００７】
なお、本発明は、上記の集中巻きの特徴を発揮させるため、スロットの中心を境にして、磁極に巻かれる線材がスロットの中心を越えないように、前記磁極の軸方向両端部に磁極の径方向に移動可能な一対のセンターフォーマを設け、前記センターフォーマと、線材を繰り出し回転するフライヤを、磁極の基端と先端の間で移動させて巻線する際に、１層目の巻線においては、ノズルの１回転につき、センターフォーマを線径分の送りをかけて整列巻きとし、２層目以降からは、磁極の先端から基端側に向け巻線する場合にセンターフォーマを多極電機子の軸方向外側に移動させるとともに、磁極の先端から基端に向けて巻線する幅を徐々に短くして、台形形状に巻線するようにした。
このようにすることで、それぞれの磁極に巻線される線材は、スロットの中心を越えないようにすることが出来るので、各磁極に均一な巻線をすることが可能になる。なお、巻線する幅を短くするのは２層目からでなくても良く、巻線仕様により適宜変更できる。
【０００８】
第２の発明では、集中巻きにおいてコミュテータを備えた電機子の磁極の数は少なくとも６つ以上であるとしたので、従来の重ね巻きの問題である電機子の磁極間のスロットに、コイルの巻線をする際に、すでに巻線されたコイルが巻線すべきスロットの上を覆っているため、その箇所には巻線が出来ず、スロット内に巻線がされない空隙ができてしまうことや、このような巻線方法では、線材間の密着が悪く、線材間の隙間も生じやすいという問題を防止できる。さらに、電機子の両端部で複数のコイルが巻き重ならないので、コイルエンドの膨らみを少なくする事が出来る。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の巻線方法を実施するための装置の一構成例として、以下のような巻線構造が示される。
まず多極電機子（１）の出力軸（２）を回転可能に保持する支持台（３）と、多極電機子（１）の磁極（４）に線材（１０）を巻き付けるため、磁極（４）の周囲を回転しつつ、その先端から線材（１０）を繰り出すフライヤ（５）と、巻線する磁極（４）の両側のスロット（６）に線材（１０）を案内するために、スロット開口部（７）近辺に位置する一対のサイドフォーマ（８）と、前記磁極（４）の軸方向両端部に磁極（４）の径方向および多極電機子（１）の軸方向に移動可能な一対のセンターフォーマ（１７）を設け、磁極（４）への巻線時に線材（１０）がコミュテータ（９）に接触するのを防ぐ、図示しないコミュテータカバーと、コミュテータ（９）の端子に線材（１０）を係止する場合に、線材（１０）をコミュテータ（９）の端子（１１）に案内する、図示しないコミュテータガイドとからなる。
【００１０】
つぎに動作につき説明する。まず、巻線される多極電機子（１）の出力軸（２）を、垂直方向に立設する支持台（３）の上部のチャック（１４）の挿入穴に挿入し、チャック（１４）外周を覆う円筒部材（１６）が上昇して、チャック（１４）を締めて、出力軸（２）を固定する。
【００１１】
なおこの際、多極電機子（１）の巻線される磁極（４）のセンターが、フライヤ（５）の回転軸に一致するよう、多極電機子（１）の周方向の位置を決めておく。
【００１２】
つぎに、巻線される磁極（４）をその両側のスロット開口部（７）を残して、両側面から多極電機子（１）を覆う一対のサイドフォーマ（８）をシリンダー（１５）等の駆動機構により、多極電機子（１）に向け移動させ、多極電機子（１）外周に当接させる。又、フライヤ（５）に内包され、フライヤ（５）の中心軸上を前後に移動可能な、保持フォーマ（１２）を前進させて、巻線される多極電機子（１）の磁極（４）の外周に当接させ、両フォーマにより、スロット開口部（７）に線材（１０）が案内されるようにする。
【００１３】
以上の準備ができたら、先端の線材（１０）が図示しないクランプに保持されたフライヤ（５）を前進させて、同じくフライヤ（５）に内包され、フライヤ（５）の中心軸上に出入り可能になっている図示しないコミュテータガイドを前進させるとともに、図示しないコミュテータカバーを上方に移動させて、コミュテータ（９）を露出させる。
【００１４】
この状態で、フライヤ（５）を回転させると、フライヤ先端の線材（１０）が、コミュテータ（９）のＵ字状の端子（１１）に案内される。
【００１５】
この後、図示しないコミュテータガイドを後退させるとともに、図示しないコミュテータカバーを下降させ、さらに磁極（４）の軸方向両端部に位置する一対のセンターフォーマ（１７）を磁極（４）の基端部に移動させる。なお、フライヤ（５）も、センターフォーマ（１７）と一体に移動するのでフライヤ（５）先端も、磁極（４）の基端部に移動される。
【００１６】
この様な状態から、フライヤ（５）を回転させると、フライヤ（５）先端の線材（１０）は、サイドフォーマ（８）に接触したのちサイドフォーマ（８）の斜面を滑り落ち、スロット開口部（７）に案内されてスロット（６）内に入り、さらにセンターフォーマ（１７）により、磁極（４）の基端に巻き落とされる。
【００１７】
フライヤ（５）の１回転毎に、フライヤ（５）およびセンターフォーマ（１７）を線径分磁極（４）の先端に向け移動させて、磁極（４）に整列巻を行ったら、２層目の巻線に入る前に、センターフォーマ（１７）を、多極電機子（１）の軸方向外側に移動させるとともに、再び、フライヤ（５）およびセンターフォーマ（１７）を磁極（４）の先端から基端に向け移動させる。このとき、前記同様に、フライヤ（５）の１回転毎に、フライヤ（５）およびセンターフォーマ（１７）を線径分磁極（４）の基端に向け移動させて所定回数巻線する。この場合、巻線形状を台形形状にするため、基端まで巻線せず、途中で止めて、そこから再び磁極（４）の先端に向け巻線する。このような巻線動作を繰り返して、磁極（４）の周囲に線材（１０）を台形形状に巻線する。このようにして、一つの磁極（４）の巻線を終えたら、サイドフォーマ（８）、フライヤ（５）、センターフォーマ（１７）および保持フォーマ（１２）を後退させ、図示しないコミュテータカバーを上昇させた後、所定角度多極電機子（１）を回転させ、新たに巻線される磁極（４）をフライヤ（５）に対向させる。
【００１８】
この状態で、再びサイドフォーマ（８）および保持フォーマ（１２）を多極電機子（１）に当接させ、図示しないコミュテータガイドを前進させ、フライヤ（５）を回転させて、新たな磁極（４）に対応するコミュテータ（９）のＵ字状の端子（１１）に線材（１０）を係止させる。
【００１９】
線材（１０）を係止したら、図示しないコミュテータガイドを後退させ、図示しないコミュテータカバーを下降させて、コミュテータ（９）を覆い、さらに磁極（４）の軸方向両端部に位置する一対のセンターフォーマ（１７）を磁極（４）の基端部に移動させる。なお、フライヤ（５）も、センターフォーマ（１７）と一体に移動するのでフライヤ（５）先端も、磁極（４）の基端部に移動される。ここで、フライヤ（５）を回転させて、新たな磁極（４）に前記同様に、線材（１０）を巻き付ける。
【００２０】
以上の動作を繰り返し、最初に線材（１０）を係止したコミュテータ（９）のＵ字状の端子（１１）に線材（１０）を係止したところで巻線作業を終了する。
【００２１】
このあと、フライヤ（５）先端の線材（１０）を図示しないクランプに保持し、Ｕ字状の端子（１１）と図示しないクランプ間の線材（１０）をカットした後、サイドフォーマ（８）フライヤ（５）、センターフォーマ（１７）および保持フォーマ（１２）を後退させ、支持台（３）のチャック（１４）を締めている、チャック外周の円筒部材（１６）を下降させて、チャック（１４）による多極電機子（１）の出力軸（２）の保持を解除し、多極電機子（１）を支持台（３）から取り外して、あらたな多極電機子（１）と交換する。
【００２２】
以上の巻線作業において、巻線は、各磁極（４）毎の集中巻きとし、その際、スロット（６）の中心を超えて線材（１０）が巻線されないように、フライヤ（５）とセンターフォーマ（１７）を磁極（４）の基端と先端の間をフライヤ（５）の１回転ごとに、線径分移動させて、整列巻きするとともに、磁極（４）先端から基端への巻幅を順次短くして、台形形状に巻線するので、既に巻線がされたスロット（６）内の線材（１０）に、後から巻線される線材（１０）が干渉する事がなく、さらに最大限の線材（１０）をスロット（６）内に巻線することが出来る。
【００２３】
なお、多極電機子（１）の磁極（４）の数は、本願の実施例では、磁極数を８としたが、これに限るものではなく、６でも、１２でも、その他の数でも構わない。これらは巻線仕様により、適宜決定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多極電機子の磁極への巻線状態を示す斜視図
【図２】本発明の多極電機子の磁極への巻線状態を示す平面図
【図３】本発明の多極電機子の磁極への巻線の結線図
【図４】従来の多極電機子の磁極への巻線状態を示す斜視図
【図５】従来の多極電機子の磁極への巻線の結線図
【符号の説明】
１  電機子
２  出力軸
３  支持台
４  磁極
５  フライヤ
６  スロット
７  スロット開口部
８  サイドフォーマ
９  コミュテータ
１０  線材
１１  端子
１２  保持フォーマ
１３  シリンダー
１４  チャック
１５  シリンダー
１６  円筒部材
１７  センターフォーマ
【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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