(57)【要約】【課題】ボビンに巻き始めるための溝が不要となり、ターンオーバによる巻線の膨れもなくなり、ＡＣサーボモータの低損失化、小型化が可能となるＡＣサーボモータの電機子巻線を提供する。【解決手段】ＡＣサーボモータの電機子巻線として、平角線を用いた二層からなるα巻き電機子巻線が一段以上に積層されたものを用いるようにした。【選択図】    図１
2005020807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロット構造のステータコアと該スロット内に設けられた電機子巻線とから成るＡＣサーボモータ用固定子において、前記電機子巻線は、平角線を用いた二層からなるα巻き電機子巻線が一段以上に積層されたものであることを特徴とするＡＣサーボモータ用固定子。
【請求項２】
前記α巻き電機子巻線が二段以上に積層された場合、ある段の引出し部とこの段と接する隣接段の引出し部とが別途結線されることを特徴とする請求項１記載のＡＣサーボモータ用固定子。
【請求項３】
前記別途なされる結線が半田によるものであることを特徴とする請求項２記載のＡＣサーボモータ用固定子。
【請求項４】
シャフトと該シャフト外周に永久磁石を設けた回転子と、該回転子を空隙を介して回転可能に支持する固定子と、を有するＡＣサーボモータにおいて、前記固定子が請求項１〜３のいずれか１項記載の固定子であることを特徴とするＡＣサーボモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＣサーボモータに関するもので、特にその固定子の巻線構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＡＣサーボモータの電機子巻線は、丸線もしくは平角線を用いた整列巻きを採用し、これをスロット構造を持つステータコアのそのスロット内にティース先端部の周方向幅をティース根元部の周方向幅より狭くすることは既に公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−９２８６３号公報
【０００４】
図６は特許文献１記載のモータの概略断面図である。
図において、６０はモータで、固定子６１と回転子６２とから成る。
固定子６１は固定子コア６１１と巻線６１２とから成る。
固定子コア６１１は左右対称の同一形状の鋼板を複数枚、軸方向に所定の長さ積層した９組の部材を円周上に配置することにより全体として円筒状に形成されている。固定子コア６１１を構成する各部材は、軸心に向けて突出するティース６１１ａと、そのティース６１１ａの外周側に位置して互いに嵌合固定されるティース基部６１１ｂとから構成されている。ティース６１１ａには巻線６１２が集中巻きされている。その際、電機子巻線は、図７〜図９で説明するようにティース先端部の周方向幅をティース根元部の周方向幅より狭くしている。
一方、固定子６１の内部には、固定子６１の内周と僅かなエアギャップＧを保って円柱状の回転子６２が配置され、この回転子６２は固定子６１が固定されるモータケースに回転可能に支持されている。
回転子６２は、ドーナツ状の鋼板を固定子コア６１１と同様に複数枚軸方向に積層して形成される回転子コア６２２をシャフト６２１により支持すると共に、回転子コア６２２の外周の近くに等間隔で穿設された６個の孔６２２ａに断面長方形の永久磁石６２３を軸方向に埋設することによって構成している。
【０００５】
次に、上記の従来モータの電機子巻線について説明する。
図７は丸線を用いた電機子巻線で形成された一磁極の軸に直角な方向で切断した断面図である。
図において、７０は電機子巻線、７１はボビン、７２は丸線である。ボビン７１には巻線の巻き始めのため線端を固定する溝７１ａが設けられている。また、Ｄは後述するデッドスペースである。
【００００】
ここで整列巻きについて図８を用いて簡単に説明する。
図８はボビン７１の要部とボビン７１に巻回された巻線のボビン角部の断面を示す斜視図で、図（ａ）は第１列（最下層）まで、図（ｂ）の（イ）は第２列まで巻回された状態を想像線で示し、ボビンの四隅（コーナー）に位置する巻線のみ断面で示している。図（ｂ）の（ロ）は図（イ）の巻線（３２）と（３３）の中間を縦に通る線Ａ−Ａ断面図である。
巻線に付されている数字は巻回順序を示している。従って、巻線（０）は巻き始めであり、巻線（３２）は第１列（最下層）の巻き終わりを示している。また、巻線（３３）（図ｂ）は第２列（第２層）の巻き始めであり、巻線（６４）は第２列の巻き終わりを示している。
溝７１ａ（図７）は、ボビン７１の右手前のコーナー（巻線（０）の固定される位置）にあると仮定する。そこで巻線７２は、巻き始めのためまず線端（０）を溝７１ａに固定され、そこから（１）→（２）→（３）→（４）と巻回されて１周する。巻線（１）→（２）→（３）→（４）の巻回において斜行はなく、同一平面上に位置している。１周して元の出発コーナーに戻った巻線（４）は先の巻き始めの巻線（０）に隣接するように巻回される（これを「整列巻き」と言う。）。溝７１ａ（図７）はボビン７１に巻線７２の直径（太さ）分だけ掘ってあるので、ここに先端（０）を固定するとちょうどボビンのフランジ内側とツライチとなる。そこで、巻線（０）から巻線（１）に移るには、巻線７２の太さ１個分だけ斜行することとなる。
そして、巻線（４）から巻線（５）に移るには、再び巻線７２の太さ１個分だけ斜行する。その後、巻線（５）→（６）→（７）→（８）は斜行はなく、同一平面上に位置している。そして、再び巻線（８）から巻線（９）に移るには、巻線７２の太さ１個分だけ斜行する。
以後、これを繰り返す。すなわち、巻線（０）、（４）、（８）、・・・（３２）から次の角への移行する面では斜行がなされ、それ以外のボビン３面ではボビンのフランジ（図７）に平行に走行している。
【００００】
次に、このようにして巻線（３２）まで達すると、第１列の巻回が終了する。
第２列目の巻回を始めるためには、図（ｂ）（イ）で示すように、巻線（３２）の位置から巻線（３３）の位置へ移る必要がある。このためには、巻線（３２）は第１列目の斜行線（２８）→（２９）の中間部分の上を乗り越える（ターンオーバ）ことになる。したがって、乗り越える部位の巻線（３３’）（図（ｂ）（ロ））とボビンとの距離は第１列の巻線の太さ（直径）分の厚みとなり、他の巻線とボビンとの距離よりも大きく（厚く）なる。乗り越えた後の巻線（３３）は第１列の巻線（２５）と（２９）の間に接し、その後の巻線（３３）→（３４）→（３５）→（３６）は第１列目の平行巻線同士の間に接して同じくボビンフランジに平行に巻回される。
また、巻線（３６）→（３７）も場合でも同様に途中の巻線（３７’）では第１列目の巻線の上を横切る方向に斜行するので巻線の太さ（直径）分の厚みとなる。以後、これを繰り返す。その結果、ボビンの３つの面では斜行がなく第１列から最終列までの各巻線は前の列の巻線と巻線の間に沿って巻回されるため、その全体の厚みＴ１（図７）は薄いが、一方、ボビンの斜行する面の巻線は前列の巻線をターンオーバーするので巻線の太さが必要となり、したがって乗り越え部位の厚みＴ２（図７）はＴ１と比べてかなり厚くなってしまう。
【００００】
また、ボビンのフランジと巻線の偶数列（または奇数列）の端部との間に巻線が１個分入らないスペースＤができてしまう。これをデッドスペースＤと呼んでいる。
【０００６】
図９は平角線を用いた電機子巻線で形成された一磁極の軸に直角な方向で切断した断面図である。
図において、９０は電機子巻線、９１はボビン、９２は平角線である。ボビン９１には巻線の巻き始めのため線端を固定する溝９２ａが設けられている。また、Ｄは前述のデッドスペースである。この平角線を用いた電機子巻線においても、デッドスペースが生じる。その理由は前述のとおりである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、図７のように丸線を用いた整列巻きの場合、巻き始めのための溝７２ａおよびデッドスペースＤが必要となるという欠点があると共に、ターンオーバにより巻線が膨れるといった欠点があった。
さらに、図９のように平角線の整列巻きの場合は、ターンオーバが無くなり占積率は向上するものの、丸線の場合と同様に、巻き始めの溝９２ａが必要となる、整列巻きによるデッドスペースＤが生じるといった欠点があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、請求項１記載のＡＣサーボモータ用固定子の発明は、スロット構造の固定子コアと該スロット内に設けられた電機子巻線とから成るＡＣサーボモータ用固定子において、前記電機子巻線は、平角線を用いた二層からなるα巻き電機子巻線が一段以上に積層されたものであることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のＡＣサーボモータ用固定子において、前記α巻き電機子巻線が二段以上に積層された場合、ある段の引出し部とこの段と接する隣接段の引出し部とが別途結線されることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項２記載のＡＣサーボモータ用固定子において、前記別途なされる結線が半田によるものであることを特徴とする。
請求項４記載のＡＣサーボモータの発明は、シャフトと該シャフト外周に永久磁石を設けた回転子と、該回転子を空隙を介して回転可能に支持する固定子と、を有するＡＣサーボモータにおいて、前記固定子が請求項１〜３のいずれか１項記載の固定子であることを特徴とする。
【０００９】
上記のような構成によって、整列巻きにおいて必要であった巻き始めの溝およびスペースが不要となり、また、ターンオーバによる膨らみがなくなり、電機子巻線の占積率が飛躍的に向上し、ＡＣサーボモータの低損失化、小型化が可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態として、図１〜図５について説明する。
図１は本発明を示すＡＣサーボモータの軸方向断面図である。
図において、１０はＡＣサーボモータ、２０は回転子、３０は固定子で、回転子２０はシャフト２１及びこのシャフト２１の上に設けられた永久磁石２２とから構成されており、固定子３０は固定子コア３１と固定子コア３１を巻回する電機子巻線３２とから構成されている。そして、回転子２０は固定子３０の中心部に設けられた軸受２５により支持されている。
【００１１】
図２は、本発明で採用するα巻きの巻回方法を示す図で、（ａ）は巻回の前半、（ｂ）は後半をそれぞれ示し、また各図において、（イ）は平面図、（ロ）は側面図をそれぞれ示している。
そこでまず図（ａ）においては、平角線よりなる電線Ｗの中央Ｗ０より図で右半分を、平角線の平坦部分を積み重ねる方向に巻いて一層目のコイルＣ１を完成させる。
続いて、平角線の残りの半分（図（ａ）ロで電線Ｗの中央Ｗ０より左半分）を同じように巻いて二層目のコイルＣ２を完成させる。
このようにして二層からなるα巻きの巻線が得られる。
このような巻回方法によれば、巻線は平角線の平坦部分の積み重ねで隙間なく構成されるので、ターンオーバによる膨らみがなくなる。
【００１２】
図３は平角線を用いた二層からなるα巻き電機子巻線の図で、（ｂ）の（イ）は平面図、（ロ）は側面図、（ａ）は（ｂ）の（イ）のＡ−Ａ断面図である。
図において、３０は平角線を用いた二層からなるα巻き電機子巻線、３０Ａ、３０Ｂは引き出し線である。
図から判るように、二層からなるα巻き電機子巻線ではターンオーバによる膨らみが解消されている。
【００１３】
図４は平角線を用いた二層からなるα巻きの電機子巻線で形成された一磁極の軸に直角な方向で切断した断面図である。図において、４０はα巻き電機子巻線で形成された磁極、４１はボビン、４２は平角線を用いた二層からなるα巻きの電機子巻線である。
電機子巻線の巻き付け順序としては、（１）まず、直接ボビンに巻く方法においては、内側より２層からなるα巻きの電機子巻線を多段に巻き付けていき、最終的に格段の引き出し部を半田等で結線する。
（２）分割ボビン等に挿入する方法においては、はじめに２層からなるα巻き電機子巻線を形成し、各２層からなるα巻き電機子巻線を半田で結線した後、それを分割コイル等に挿入する。
図から、ボビン４１には巻き始めのための溝（図７の７１ａおよび図８の８１ａに相当するもの）がなく、巻き込みによるデッドスペース（図７および図８のＤに相当するもの）もないことが判る。
【００１４】
図５は二段に積層した時の半田による結線の例である。
図５は平角線を用いた二層からなるα巻きを二段に積層した時の半田による結線の例で、（ｂ）の（イ）は平面図、（ロ）は側面図、（ａ）は（ｂ）の（イ）のＡ−Ａ断面図である。
この巻線５０は、図３に示す二層からなるα巻線を２個用いて、巻線５１と巻線５２を重ねてその一方の巻線５１の引き出し部５１Ａと他方の巻線５２の引き出し部５２Ｂとを半田５３により結線することにより、簡単にかつ確実に結線がなされる。
半田は、図５の引き出し線部５１Ａ及び５２Ｂを機械的に若しくは半田バスなどにより熱的に剥離後、半田５３により結線する。半田５３は結線後、絶縁のため絶縁チューブまたは絶縁テープで絶縁保護を施すとよい。
【００１５】
【発明の効果】
上述したように、本発明のＡＣサーボモータは、その電機子巻線として、平角線を用いた二層からなるα巻き電機子巻線が一段以上に積層されたものを用いているので、巻き始めの溝が不要であり、ターンオーバによる巻線の膨れも、デッドスペースもなくなり、ＡＣサーボモータの低損失化、小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を示すＡＣサーボモータの軸方向断面図である。
【図２】本発明で採用するα巻きの巻回方法を示す図で、（ａ）は巻回の前半、（ｂ）は後半をそれぞれ示し、また各図において、（イ）は平面図、（ロ）は側面図をそれぞれ示している。
【図３】平角線を用いた二層からなるα巻き電機子巻線の図で、（ｂ）の（イ）は平面図、（ロ）は側面図、（ａ）は（ｂ）の（イ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】平角線を用いた二層からなるα巻きの電機子巻線で形成された一磁極の軸に直角な方向で切断した断面図である。
【図５】二段に積層した時の半田による結線の例である。
【図６】特許文献１記載の公知のモータの概略断面図である。
【図７】丸線を用いた従来の電機子巻線で形成された一磁極の軸に直角な方向で切断した断面図である。
【図８】ボビンに巻回された巻線のボビン角部の断面を示す斜視図で、（ａ）は第１列（最下層）まで、（ｂ）は第２列まで巻回された状態を示している。
【図９】平角線を用いた従来の電機子巻線で形成された一磁極の軸に直角な方向で切断した断面図である。
【符号の説明】
１０  ＡＣサーボモータ
２０  回転子
３０  固定子
２１  シャフト
２２  永久磁石
３１  固定子コア
３２  電機子巻線
２５  軸受
４０  α巻き電機子巻線で形成された磁極
４１  ボビン
４２  平角線を用いた二層からなるα巻きの電機子巻線
５０  二段巻線
５１、５２  二段巻線の各巻線
５１Ａ、５２Ｂ  巻線の引き出し部
５３  半田
Ｗ  電線
Ｗ０  電線の長さ方向中央
Ｃ１  一層目のコイル
Ｃ２  二層目のコイル
【図１】
2005020807.tif 000003
【図２】
2005020807.tif 000004
【図３】
2005020807.tif 000005
【図４】
2005020807.tif 000006
【図５】
2005020807.tif 000007
【図６】
2005020807.tif 000008
【図７】
2005020807.tif 000009
【図８】
2005020807.tif 000010
【図９】
2005020807.tif 000011