(57)【要約】【課題】芯材を分割することなく、かつ容易に芯材の外周に平角線を複数ターン巻き付けた状態を形成できるモーターコイルの組み立て方法を提供する。【解決手段】平角線を両端部が非連続で芯材の外周をとり囲む形状に形成して１ターン毎の単位層５２０（５３０）とする。この単位層の少なくとも一端部に、隣接するターンの単位層と接続される接合部５２１（５２２）を形成する。前記単位層における両端部を開いて、芯材の外周方向から単位層をはめ込み、芯材（Ｔ型部２３０）の外周に単位層５２０（５３０）を装着する。単位層の芯材への装着を繰り返して、芯材外周に複数の単位層を積層する。各単位層の接合部同士を接続する。１ターンごとに、芯材の外周から単位層を装着することができる。そのため、Ｔ型部とリング部が一体の芯材でも、容易にＴ型部における脚部外周に単位層を装着することができる。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平角線を、両端部が不連続で芯材の外周をとり囲む形状に形成して、１ターン毎の単位層とする工程と、
前記単位層の少なくとも一端部に、隣接するターンの単位層と接続される接合部を形成する工程と、
前記単位層における両端部を開いて、芯材の外周方向から単位層をはめ込み、芯材の外周に単位層を装着する工程と、
前記単位層の芯材への装着を繰り返して、芯材外周に複数の単位層を積層する工程と、
各単位層の接合部同士を接続する工程とを有することを特徴とするモーターコイルの組み立て方法。
【請求項２】
前記単位層は、平角線を直線状に搬送して直線部を形成すると共に、断続的に前記平角線における一方の側縁側を他方の側縁側に比べて大きく圧延して断面が台形状の屈曲部を形成することにより得ることを特徴とする請求項１に記載のモーターコイルの組み立て方法。
【請求項３】
前記平角線は導体表面に絶縁被覆が形成されており、
前記接合部は、平角線の端部における絶縁被覆を除去して導体を露出させ、この導体露出部に半田を塗布することで形成することを特徴とする請求項１に記載のモーターコイルの組み立て方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モーターコイルの組み立て方法に関するものである。特に、芯材の外周に平角線を複数ターン巻き付けた状態を容易に形成できるモーターコイルの組み立て方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、モーターのローターあるいはステーターとして、芯材に導線を巻き付けた構成が広く利用されている。従来のモーターの概略構成例を図６に示す。このモーターは、内側にローター６００を、外側にステーター７００を具える。ローター６００は、芯材６１０とコイル６２０とから構成される。その芯材６１０は、リング部６１１と、リング部６１１の外周に放射状に一体化された複数のＴ型部６１２を有する。さらにＴ型部６１２は、リング部６１１に接合される脚部６１３と、脚部先端から離反する方向に伸びる翼部６１４とからなる。そして、このＴ型部における脚部外周にコイル６２０がはめ込まれている。一方、ステーター７００は、ローター６００を取り囲むように固定された永久磁石である。このようなモーターは、コイル６２０に通電する電流を制御することで、ローター６００を回転させることができる。
【０００３】
一般に、上記のような芯材では、リング部とＴ型部が分割できる分割式のものが用いられることが多い。ローターを作製する際、予め線材をらせん状に巻いてコイルを形成しておく。次に、Ｔ型部の脚部側からコイルをはめ込む。そして、Ｔ型部をリング部に固定する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の技術では、分割式の芯材を用いる必要があり、次のような問題があった。
【０００５】
▲１▼モーターとしてのトルクが落ちる。
芯材を分割式にすると、リング部とＴ型部との間にギャップが生じる。このギャップは磁束が通りにくいため、モーターとして用いた場合にトルクが低下する原因になりうる。
【０００６】
▲２▼ローターの回転にぶれが生じやすい。
芯材を分割式にすると、各Ｔ型部をリング部に精度良く固定しなければ、Ｔ型部の先端がリング部の同心円から外れて、ばらつくことがある。このばらつきが生じると、Ｔ型部の先端とステーターとなる磁石との間隔がばらつくことになり、ローターに対して周方向および径方向に作用する力も不均一になる。その結果、ローターが振れて回転し、回転軸に不要の力が作用したり、回転時に騒音を生じることがある。
【０００７】
一方、リング部とＴ型部とが一体の芯材に対し、予め形成されたコイルをＴ型部（脚部）に装着する適切な方法は提案されていない。
【０００８】
従って、本発明の主目的は、芯材を分割することなく、かつ容易に芯材の外周に平角線を複数ターン巻き付けた状態を形成できるモーターコイルの組み立て方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一連長の平角線を芯材に巻き付けるのではなく、各ターン毎の単位層を順次芯材の外周からはめ込むことで上記の目的を達成する。
【００１０】
すなわち、本発明モーターコイルの組み立て方法は、平角線を両端部が不連続で芯材の外周をとり囲む形状に形成して１ターン毎の単位層とする工程と、前記単位層の少なくとも一端部に、隣接するターンの単位層と接続される接合部を形成する工程と、前記単位層における両端部を開いて、芯材の外周方向から単位層をはめ込み、芯材の外周に単位層を装着する工程と、前記単位層の芯材への装着を繰り返して、芯材外周に複数の単位層を積層する工程と、前記各単位層の接合部同士を接続する工程とを有することを特徴とする。
【００１１】
両端部が不連続で開口した１ターン毎の単位層を用いることで、１ターンごとに、芯材の外周から単位層を装着することができる。そのため、Ｔ型部とリング部が一体の芯材でも、容易にＴ型部における脚部外周に単位層を装着することができる。そして、この単位層の装着を繰り返して行うことで単位層を積層し、さらに接合部を接続することで、芯材に平角線が巻き付けられた構成を容易に実現することができる。
【００１２】
以下、本発明をより詳しく説明する。
単位層は平角線により形成する。平角線は断面が略矩形の扁平な導線である。平角線を用いることで、後述する接合部の面積を十分に確保すると共に、この接合部の形成も容易に行うことができる。
【００１３】
この単位層は、平角線を直線状に搬送して直線部を形成すると共に、断続的に前記平角線における一方の側縁側を他方の側縁側に比べて大きく圧延して断面が台形状の屈曲部を形成することにより得ることが好ましい。この圧延方法は、例えば特開平１０−７９３１９号公報に示されている。この方法によれば、屈曲部の屈曲内周側にしわが寄ることなく平角線を屈曲することができる。もちろん、直線部がなく、円弧状の曲線部のみが連続する単位層を形成しても良い。その他、両端部が不連続で芯材の外周をとり囲む枠状体をプレスなどで平板から打ち抜きすることで単位層を形成しても良い。
【００１４】
平角線には導体表面に絶縁被覆が形成されたものが好適である。導体には、導電率に優れる材料であれば特に限定されない。通常、銅あるいは銅合金が利用される。絶縁被覆材料としては、例えば、エナメルやセラミックス等が挙げられる。
【００１５】
このような平角線において、単位層を隣接するターンと連続させるためには、接合部を形成する。接合部は、例えば、平角線の端部における絶縁被覆を除去して導体を露出させ、この導体露出部に半田を塗布することで形成できる。その他、半田を塗布することなく、単に導体を露出させておくだけでも良い。一般に、最初のターンと最後のターンにおける単位層は、一方の端部が他のコイルもしくは電源側につながるため、接合部は他方の端部にしか形成されない。中間のターンにおける単位層では、両端部に接合部が形成される。
【００１６】
単位層は両端部を開いて、芯材の外周方向から単位層をはめ込む。通常、芯材部は、リング部の外周側に放射状にＴ型部が突出されるか、リング部の内周側に求心状に突出されている。いずれの場合も、Ｔ型部はリング部に接合される脚部と、脚部先端から離反する方向に伸びる翼部とを有することが一般的である。単位層は端部が開口した構成であるため、先端が広がったＴ型部の脚部にも外周側から単位層を容易にはめ込むことができる。
【００１７】
このような単位層の装着を順次繰り返して、芯材外周に単位層を積層する。その際、各接合部は、隣接するターンの接合部に対向するように積層する。
【００１８】
接合部同士の接続は、ある単位層に隣接する単位層を順次接続して行っても良いし、全ての単位層を積層状態に配列しておき、一括して全接合部同士を接続しても良い。接合部に半田を塗布している場合、半田が溶融される程度に過熱することで接続が行える。また、半田を塗布することなく導体を露出させているだけの場合、接合部同士を圧接させ、超音波振動を付与することで接合を行うことができる。
【００１９】
本発明方法により、モーターのローター又はステーターを形成することができる。一般に、ローターは、リング部と、そのリング部から外周に向かって放射状に突出されるＴ型部とを具える。その場合、このローターの周囲に永久磁石を配置し、ステーターとする。また、ステーターは、リング部と、その中心に向かって突出する複数のＴ型部とを具える。その場合、このステーターの内周に回転する磁石からなるローターが配置される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
まず、本発明モーターコイルの組み立て方法を説明するのに先立って、一般的なモーターの概略構成について図１に基づいて説明する。
【００２１】
図１に示すインナーローター型ブラシレスＤＣモーターは、中心側にローター１００となる磁石を具え、その外周にステーター２００を具える。ステーター２００は、ローターと同軸状に配されたリング部２２０と、このリング部２２０から中心に向かって突出する複数のＴ型部２３０とからなる芯材２１０を有する。各Ｔ型部２３０は、リング部２２０につながる脚部２３１と、脚部２３１の先端から互いに離反する方向に伸びる翼部２３２を有し、この脚部外周に導線を巻きつけてコイル２４０が形成される。通常、コイル２４０とＴ型部２３０との間には絶縁材（図示せず）が介在されている。このモーターでは、ホール素子３００を使って磁石の回転位置を検出し、インバータ４００にフィードバックしてコイル２４０への通電を制御する。
【００２２】
上記ステーターにおけるＴ型部の拡大図を図２に示す。本発明方法を用いることで、図２に示すように、Ｔ型部の脚部２３１に平角線をらせん状に巻き付けた状態を形成し、コイル２４０を構成する。このような平角線の巻き付け状態を形成するには、予め平角線をらせん状に巻回しておくのではなく、各ターン毎の単位層を用いる。
【００２３】
図３は各単位層の平面図である。図３では、上から順に第１層、第２層、第３層、第４層の単位層５１０〜５４０を示している。いずれの単位層も、平角線を枠状に形成したものであるが、両端部は連続することなく開口されている。
【００２４】
このような単位層５１０〜５４０は、断面が扁平な矩形状の導線を屈曲し、次いで導線上に絶縁被覆を形成することにより作製する。ここでは、圧延により導線を形成し、さらに導線幅方向に圧下率が異なる断続的な圧延を行うことで導線を屈曲している。
【００２５】
導線の屈曲は以下のように行う。まず一対の円筒ローラーに被圧延材を通して断面が矩形平板状の導線を形成する。続いて、円筒ローラーを経て送られてきた導線を、円錐ローラーを用いて断続的に圧延する。ここでは、導体側縁のうち、コイル外周に相当する側の側縁から幅方向に一部分のみを圧潰するように円錐ローラーを配置する。円錐ローラーで圧延された部分は、厚みが小さくなると共に、長手方向にも伸ばされるため、導線は円錐ローラーで圧延された側を外周として屈曲される。そして、円錐ローラーを開閉して断続的に導線の圧延を行うようにすれば、矩形平板断面の直線部と、台形断面の屈曲部とを有する枠状の導線を得ることができる。
【００２６】
この方法によれば、屈曲部の内周側に肉厚部分やしわなどが生じることなく矩形平板状の導線を屈曲させることができる。そして、屈曲した導線にエナメルやセラミックス等の絶縁被覆を施して平角線とし、単位層として用いる。図３では作図の便宜上、単位層の各屈曲に角が立った状態を示しているが、実際には、各屈曲部は円弧状に曲げられている。
【００２７】
次に、各層の単位層の構成を説明する。第１層は、一端側が枠型の単位層５１０から突き出た状態に直線状に伸ばされて端末５１１を構成している。一方、他端側は図の上方に屈曲されて枠型の短片に相当する箇所に配置され、その他端部表面に接合部５１２が形成されている。
【００２８】
第２層は、一端側が図の下方に屈曲されて枠型の短片に相当する位置に配置され、その一端部裏面に接合部５２１が形成されている。一方、他端側は図の上方に屈曲されて枠型の短片に相当する位置に配置され、その他端部表面に接合部５２２が形成されている。かつ、この他端側の接合部５２２は、一端側の接合部５１２の右側にずれた位置に配置されている。つまり、第１層の単位層５１０の上に第２層の単位層５２０を重ねると、丁度第１層の単位層５１０における接合部５１２に第２層における一端側の接合部５２１が重なる状態となる。
【００２９】
第３層は、丁度第２層と裏返しの形態である。すなわち、一端側が図の下方に屈曲されて枠型の短片に相当する位置に配置され、その一端部裏面に接合部５３１が形成されている。一方、他端側は図の上方に屈曲されて枠型の短片に相当する位置に配置され、その他端部表面に接合部５３２が形成されている。かつ、この他端側の接合部５３２は、一端側の接合部５３１の左側にずれた位置に配置されている。この第３層の単位層５３０を第２層の単位層５２０の上に重ねると、丁度第２層の単位層５２０における他端側接合部５２２に第３層における一端側の接合部５３１が重なる状態となる。
【００３０】
第４層は、丁度第１層と裏返しの形態である。つまり、一端側が図の下方に屈曲されて枠型の短片に相当する箇所に配置され、その一端部裏面に接合部５４１が形成されている。一方、他端側が枠型の単位層５４０から突き出た状態に直線状に伸ばされて端末５４２を構成している。そして、第４層の単位層５４０を第３層の単位層５３０上に重ねると、丁度第３層の単位層５３０における一端側接合部５３２に第４層における一端側の接合部５４１が重なる状態となる。
【００３１】
このような各単位層には絶縁被覆が部分的に除去されて導体が露出した接合部が形成されている。図４は平角線における接合部の断面図である。平角線５００の所定端部において、絶縁被覆５０２を四角形状に除去して、導体５０１を露出させる。そして、この露出された導体表面に半田層５０５を形成する。ここでは、絶縁被覆５０２の厚みより半田層５０５の厚みを大きくすることで半田層５０５を突出させ、接合部同士を対面した際に半田層同士が接触しやすいように構成した。
【００３２】
接合部が形成された各単位層５１０〜５４０は、第１層から順次Ｔ型部における脚部に外周側からはめ込まれる。そのはめ込み状態を図５に示す。この図に示すように、単位層５２０（５３０）の両端部を開いて、広げられた開口部から脚部２３１に単位層をはめ込む。このように、一端にリング部２２０がつながり、他端に翼部２３２が突出した形状の脚部２３１にも外周から容易に単位層をはめ込むことができる。そして、同様に複数の単位層を順次脚部にはめ込むことで、単位層５１０〜５４０が積層された状態を構成することができる。この段階で、各接合部５１２と５２１、同５２２と５３１、同５３２と５４１は互いに対面した状態に配置されている。
【００３３】
単位層５１０〜５４０を脚部２３１にはめ込んだら、接合部５１２と５２１、同５２２と５３１、同５３２と５４１の接続を行う。この接続は、接合部５１２と５２１、同５２２と５３１、同５３２と５４１を過熱して半田層５０５を溶融することにより行う。単位層５１０〜５４０を１層積み重ねるごとに接合部の接合を行っても良いし、全単位層５１０〜５４０を脚部にはめ込んだ後、一括して加熱を行い、半田層５０５を溶融しても良い。このような接合部の接続により、芯材（脚部）の外周に平角線がらせん状に巻き付けられた状態を構成することができる。
【００３４】
以上の方法により得られたモーターコイルは、芯材を分割式にする必要がないため、トルクの低下やローター回転時のぶれを効果的に抑制することができる。
【００３５】
なお、以上の実施例では、ステーターを構成するためのモーターコイルの組み立て方法を示したが、図６に示したようなローターを構成する場合でも同様に本発明方法を適用することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明組み立て方法によれば、両端部が不連続で開口した１ターン毎の単位層を用いることで、１ターンごとに、芯材の外周から単位層を装着することができる。そのため、Ｔ型部とリング部が一体の芯材でも、容易にＴ型部における脚部外周に単位層を装着することができる。そして、この単位層の装着を繰り返して行うことで単位層を積層し、さらに接合部を接続することで、芯材に平角線が巻き付けられた構成を容易に実現することができる。従って、分割式の芯材を用いる必要がなく、トルクの低下やローター回転時のぶれを抑制できるモーターを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】モーターの概略構成図である。
【図２】本発明方法により得られるモーターコイルの概略斜視図である
【図３】本発明方法に用いる単位層の平面図である。
【図４】本発明方法に用いる単位層の接合部の断面図である。
【図５】単位層を芯材にはめ込む状態を示す本発明方法の説明図である。
【図６】分割式の芯材を用いたモーターコイルの説明図である
【符号の説明】
１００　ローター
２００　ステーター
２１０　芯材
２２０　リング部
２３０　Ｔ型部
２３１　脚部
２３２　翼部
２４０　コイル
３００　ホール素子
４００　インバータ
５００　平角線
５０１　導体
５０２　絶縁被覆
５０５　半田層
５１０、５２０、５３０、５４０　単位層
５１１、５４２　端末
５１２、５２１、５２２、５３１、５３２、５４１　接合部
６００　ローター
６１０　芯材
６１１　リング部
６１２　Ｔ型部
６１３　脚部
６１４　翼部
６２０　コイル
７００　ステーター
【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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