(57)【要約】隣接する磁極１２の相互間にノズル４１を通過させて前記磁極１２の周囲を周回運動させるノズル巻線方法によって、周回する前記ノズル４１が巻装されたコイル２０１〜２４２と干渉するまで巻線を行って占積率の高い巻線を施した後、スロットに残された空間に、前記ノズル４１を前記スロット内の前記コイル２０１〜２４２と干渉しない領域にて周回運動させながらカム巻線方法によって巻線を行うことで、スロットの全スペースに高コイル占積率の巻線を施す。
2004032311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心に放射状に配置された磁極に固定子巻線を巻装するに際し、
固定子鉄心の隣接する磁極および磁極突出部により形成されるスロット内に挿入されたノズルを、前記磁極に対して相対的に周回運動させるノズル巻線方法によって、巻装された導線に前記ノズルが干渉するまでを限度として各相の対応する各磁極に第１のコイルを巻装する第一の巻線工程と、
スロット内に挿入された前記ノズルを第１のコイルとの干渉領域から退避移動させるノズル移動工程と、
前記ノズルを前記ノズル移動工程における退避移動位置で磁極に対して相対的に周回運動させながら、前記ノズルから供給される導線を固定子鉄心のコイルエンド上に設けたフックによって規定の位置に移載させるフック巻線方法によって、前記第１のコイルの上に第２のコイルを直列に巻装する第二の巻線工程と
を有する電動機の固定子巻線方法。
【請求項２】
固定子鉄心に放射状に配置された磁極に固定子巻線を巻装するに際し、
固定子鉄心の隣接する磁極および磁極突出部により形成されるスロット内に挿入されたノズルを、前記磁極に対して相対的に周回運動させるノズル巻線方法によって、巻装された導線に前記ノズルが干渉するまでを限度として各相の対応する各磁極に第１のコイルを巻装する第一の巻線工程と、
前記第１のコイルの最終の巻終り線を所定の位置に預けた状態で切断するとともに、前記所定の位置に第２のコイルの最初の巻始め線を預ける工程と、
前記ノズルおよび前記第１のコイルとの干渉領域から退避した位置で前記ノズルとは別のノズルを磁極に対して相対的に周回運動させながら、前記ノズルから供給される導線を固定子鉄心のコイルエンド上に設けたフックによって規定の位置に移載させるフック巻線方法によって、前記第一の巻線工程において巻装された第１のコイルの上に第２のコイルを直列に巻装する第二の巻線工程と
を有する電動機の固定子巻線方法。
【請求項３】
第一の巻線工程におけるノズルの磁極に対する相対的な周回運動を、前記ノズルの周回運動とする
請求項１または請求項２に記載の電動機の固定子巻線方法。
【請求項４】
第二の巻線工程において第１のコイルと直列に巻装される第２のコイルの一つの磁極への巻装を、コイルエンド上に設けた２つのフックによって、前記磁極に隣接する両側のスロットの中心線に沿って略放射方向に導線を移載する
請求項１または請求項２に記載の電動機の固定子巻線方法。
【請求項５】
ノズルから供給される導線を固定子鉄心のコイルエンド上に設けたフックによって規定の位置に移載して、巻装する側のコイルエンドのフックに把持された導線を開放すると共に、他方のコイルエンドで導線を把持しているフックにより余剰線を解消しながら巻装する
請求項１または請求項２に記載の電動機の製造方法。
【請求項６】
第一の巻線工程または第二の巻線工程は、渡り線により連続して順次巻装する
請求項１または請求項２に記載の電動機の固定子巻線方法。
【請求項７】
各相の第１のコイル、第２のコイルおよび前記第１と第２のコイルを渡り線により連続して順次巻装する
請求項１に記載の電動機の固定子巻線方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、積層された一体の固定子鉄心に放射状に配置された磁極へ直に集中巻線を施す電動機の固定子およびその巻線方法に関するものである。
【背景技術】  全消費電力に占める電動機の消費電力の割合は大きく、地球環境の保全が叫ばれるなか、高効率化、省力化への追求は避けがたい命題となっている。
電動機の高効率化の手段として、固定子巻線におけるコイル占積率の向上は、巻線方法を開発する上で最大課題として絶え間なく追求されている。
従来の巻線方法を図５に基づいて説明する。
この従来の巻線方法は、固定子鉄心１０に放射状に一体に配置された各磁極１２へ直に集中巻線を施すに際し、隣接する磁極１２および磁極突出部１３により形成されるスロット１５の内部に、ノズル４１を固定子鉄心１０の内側から挿入し、このノズル４１を磁極１２の周囲を周回運動させながら巻線を行うスロット内ノズル揺動式巻線であるノズル巻線方法が主流である。
このノズル巻線方法は、高速かつ簡便に巻線できるが、スロット１５の内部のノズル通過領域１６には巻線を施すことができず、巻線のコイル占積率を一定以上には向上できないものである。
このノズル通過領域１６に巻線を施す従来の方法として、直に巻線する方法ではないがノズル巻線にインサータ巻線を組み合わせた方法が知られている（例えば、特開２００２−１４２４１６号公報参照）。これによれば、２つの方法を使用して２つのコイルを形成し組み合わせることで、全ての有効スロット面積を活用した巻線を目指している。
また、スロット内にノズルを通過させないで巻線する方法も知られている（例えば、特開２０００−２７０５２４号公報または特開２００１−１０３７１６号公報を参照）。これによれば、ノズル４１がスロット１５内部に入ることなく巻線を行うことができ、ノズル巻線におけるノズル通過領域１６にまで巻線を施すことができると共に、ノズルの大きさの制限が緩和され、一度に複数本の導線を供給する多本持ち巻線が可能となる。
【発明の開示】
有効スロット面積の全てを活用した巻線方法が開発されて来てはいるが、実際の量産方法、商品としての有効性を追求していくと種々の課題が残されている。
例えば、特開２００２−１４２４１６号公報のようにノズル巻線にインサータ巻線を組み合わせた方法では、コイル相互の接続ポイントが多くなり、極数が多くなるほどコイル数が増え、品質、工数の面で好ましくない。また、インサータ巻線はノズル巻線と違いコイルが直に巻装されていないため、コイルの固定手段を別に追加する必要があり、同じく品質、工数の面で好ましくない。
スロット内にノズルを通過させない特開２０００−２７０５２４号公報または特開２００１−１０３７１６号公報に記載の巻線方法では、ノズルがコイルをフックに引っ掛けながら巻線を行うために、巻線回転数を高速化できず、そのため巻線に要する時間が長くなり、巻数が多いほどこの課題は大きくなる。また、コイルを巻装する位置制御が非常に困難で、特に巻線されるコイルの下層部ほどフックからの距離が長いため位置制御不能の状態となり、スロット内にノズルを通過させなくてスロット全体を利用できても、ノズルを通過させる通常のノズル巻線以上にコイル占積率を高めることが困難である。また、ノズルが内径側に存在するため、コイルが直にスロットオープンを通過してスロットに供給されるため、コイルキズ等に対するコイル品質の確保に課題がある。
本発明は上記課題を解決するものであり、コイル占積率を向上させることができるとともに、コイルの品質が高品質である電動機の固定子巻線方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明の固定子巻線方法は、固定子鉄心に放射状に配置された磁極に固定子巻線を巻装するに際し、固定子鉄心の隣接する磁極および磁極突出部により形成されるスロット内に挿入されたノズルを、前記磁極に対して相対的に周回運動させるノズル巻線方法によって、巻装された導線に前記ノズルが干渉するまでを限度として各相の対応する各磁極に第１のコイルを巻装する第一の巻線工程と、スロット内に挿入された前記ノズルを第１のコイルとの干渉領域から退避移動させるノズル移動工程と、前記ノズルを前記ノズル移動工程における退避移動位置で磁極に対して相対的に周回運動させながら、前記ノズルから供給される導線を固定子鉄心のコイルエンド上に設けたフックによって規定の位置に移載させるフック巻線方法によって、前記第１のコイルの上に第２のコイルを直列に巻装する第二の巻線工程とを有するので、ノズルの通過スペースにまで巻線を施すことができ、従来のノズル巻線方法とフック巻線方法の特徴を十分に活かしてコイル占積率を向上させるとともに、品質を確保した巻線が可能となる。またそれぞれ渡り線により連続したコイルを形成することで、コイル相互の接続ポイント数を少なくした巻線を実現できる。
また、本発明の固定子巻線方法は、固定子鉄心に放射状に配置された磁極に固定子巻線を巻装するに際し、固定子鉄心の隣接する磁極および磁極突出部により形成されるスロット内に挿入されたノズルを、前記磁極に対して相対的に周回運動させるノズル巻線方法によって、巻装された導線に前記ノズルが干渉するまでを限度として各相の対応する各磁極に第１のコイルを巻装する第一の巻線工程と、前記第１のコイルの最終の巻終り線を所定の位置に預けた状態で切断するとともに、前記所定の位置に第２のコイルの最初の巻始め線を預ける工程と、前記ノズルおよび前記第１のコイルとの干渉領域から退避した位置で前記ノズルとは別のノズルを磁極に対して相対的に周回運動させながら、前記ノズルから供給される導線を固定子鉄心のコイルエンド上に設けたフックによって規定の位置に移載させるフック巻線方法によって、前記第一の巻線工程において巻装された第１のコイルの上に第２のコイルを直列に巻装する第二の巻線工程とを有することを特徴とし、通常のノズル巻線方法である第一の巻線工程に加え、ノズルを前記スロット内のコイルと干渉しない領域において、第一の巻線工程において巻装された第一のコイルの上に、前記ノズルと固定子鉄心とを相対移動させながら第２のコイルをフック巻線方法によって直列に巻装するため、高占積率でしかもコイル品質を確保しかつ少ない巻線工数で可能となる。
また、前記第一の巻線工程におけるノズルの磁極に対する相対的な周回運動を、前記ノズルの周回運動とすることを特徴とする。
また、前記第二の巻線工程において第１のコイルと直列に巻装される第２のコイルの一つの磁極への巻装を、コイルエンド上に設けた２つのフックによって、前記磁極に隣接する両側のスロットの中心線に沿って略放射方向に導線を移載することを特徴とする。
また、前記ノズルから供給される導線を固定子鉄心のコイルエンド上に設けたフックによって規定の位置に移載して、巻装する側のコイルエンドのフックに把持された導線を開放すると共に、他方のコイルエンドで導線を把持しているフックにより余剰線を解消しながら巻装することを特徴とし、両側のコイルエンドでフックを介することで必ず発生する余剰線を、一方のコイルエンドの導線巻装時に他方のコイルエンドの導線を把持したフックが余剰分を吸収することで、ノズルに再度戻すことなく絶えず張力が加えられた状態で巻装され、巻線によるコイルダメージの少ない高品質で高占積率のコイルを巻線できる。
また、前記第一の巻線工程または第二の巻線工程は、渡り線により連続して順次巻装することを特徴とし、渡り線により連続して巻線を行うことで、全ての有効スロット面積を活用した高占積率のコイルを巻線することが、少ない巻線工数で、かつ接続不良の少ない直列スター結線の固定子の製造が可能となる。
また、前記各相の第１のコイル、第２のコイルおよび前記第１と第２のコイルを渡り線により連続して順次巻装することを特徴とし、渡り線により連続して巻線を行うことで、全ての有効スロット面積を活用した高占積率のコイルを巻線することが、少ない巻線工数で、かつ接続不良の少ない直列スター結線の固定子の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】  図１は本発明の電動機固定子で３相４極６スロット、１磁極２コイルの構成における巻線状態を示す断面図
図２は本発明の電動機固定子で３相４極６スロット、１磁極２コイルの構成における直列スター結線の結線図
図３は本発明の第二の巻線工程での第一工程（ａ）と第二工程（ｂ）と第三工程（ｃ）および第四工程（ｄ）を示す部分平面図
図４は本発明の２つのコイル間に接続部を設けた接続方法を示す結線形態図
図５は従来のノズル巻線を示す平面図
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の各実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１〜図３は（実施の形態１）を示す。
図１は本発明の電動機固定子で３相４極６スロット、１磁極２コイルの構成における巻線状態を示す断面図である。
固定子鉄心１１は、巻線が施されている磁極１２と、磁極１２の先端に通常幅広に配置された磁極突出部１３と、各磁極１２の基端を連結する略環状のヨーク部１４とから構成されている。
固定子鉄心１１に集中巻線を施してなる電動機の固定子１０は、絶縁物からなるインシュレータ３０を介して磁極１２へ直接に巻装された第１のコイル２０１，２０２，２２１，２２２，２４１，２４２と、第１のコイル２０１，２０２，２２１，２２２，２４１，２４２の上に巻装された第２のコイル２６１，２６２，２８１，２８２，２９１，２９２とを有している。
第１のコイル２０１，２０２，２２１，２２２，２４１，２４２は、第一の巻線工程において従来のノズル巻線方法によって巻装され、第２のコイル２６１，２６２，２８１，２８２，２９１，２９２は、第一の巻線工程の後に実施された第二の巻線工程で前記ノズル巻線方法とは別の方法で巻装されている。
前記一つの磁極１２に巻装する全コイルの内、第１のコイルと第２のコイルの比率については、ノズル巻線方法で巻装中の第１のコイルに前記ノズルが干渉するまでを限度として第１のコイルの量を決めることで、巻線速度の速い従来のノズル巻線方法の特徴を最大限活用した巻線が可能となる。また、スロット内ノズル揺動式巻線を行うことで、コイル位置制御性の高い巻線が最大限活用されたコイル占積率の高い巻線を得ることが出来る。
図２は図１に示した３相４極６スロットで、一つの磁極１２に第１，第２のコイルを巻装して直列スター結線した結線形態を示している。
第１のコイル２０１，２０２，２２１，２２２，２４１，２４２を巻線する第一の巻線工程では、従来のノズル巻線方法によって３つのノズルで各相同時に巻線を行う。
具体的には、固定子鉄心１１に設けられた複数の磁極１２に集中巻線される２のコイルの内、まず、第１のコイル２０１，２２１，２４１を３ノズルで同時にスロット内でノズルを磁極１２に対して相対的に周回運動をさせながら密度高く巻装した後、渡り線２４で連続的に接続して、第１のコイル２０２，２２２，２４２を同じく３つのノズルによって同時にノズル巻線方法を実行する。
なお、ノズルを磁極１２に対して相対的に周回運動させる方法としては、ノズルを磁極１２の周囲を周回運動させる方法と、ノズルの上下移動に同期させ固定子鉄心を回転移動する方法とがあるが、両者を比較すれば、前者による方がより巻線速度の速い巻線が可能となる。
次に、導線を繋げたままで前記ノズル位置を、再度、第１のコイル２０１，２２１，２４１が巻装された磁極１２に移動させ、ノズル位置をスロット内のコイルと干渉しない領域に位置させて、第二の巻線工程に入る。
この第二の巻線工程は図３（ａ）〜（ｄ）に示す工程で実施される。
図３（ａ）において、第二の巻線工程におけるノズル４１は、これから巻線されるコイルと干渉しない領域に位置する。具体的には、隣接する磁極突出部１３の間であるスロットオープン１８にノズル４１が位置した状態を示す。この位置にて、前記ノズル４１は磁極１２に導線を供給するために、固定子鉄心１１のスロットオープン１８において、固定子鉄心１１の軸心方向の移動および巻線途中のコイルエンド上の水平移動して、巻線を施す磁極１２を中心に定位置での周回を行う。
そして図３（ｂ）に示すように、第二の巻線工程では巻線途中の各磁極のコイルエンドの上方には、先端のフック部が開閉自在なフック４２１，４２２が設けられており、ノズル４１が前記周回によってコイルエンド上に移動しながら、ノズル４１から送り出された導線２０をフック４２１，４２２が受け取る。
次に、ノズル４１は、巻装されたコイルと干渉しないスロットオープン１８で前記軸心方向に移動する。このスロットオープン１８での軸心方向へのノズル４１の移動時には、図３（ｃ）に示すように、前記フック４２１，４２２が仮想線位置から実線位置に向かって固定子鉄心１１の外周側に移動して前記導線２０が規定のコイル巻装位置に着く。なお、前記フック４２１，４２２の位置および移動方向は、前記磁極１２に隣接する両側のスロットの中心線に沿った方向であり、追加によって巻装される導線２０の規定の位置への移動が確実である。この時、前記フック４２１，４２２が先端フック部を開放することでコイルが先端フック部から放されて規定の位置に巻装されることになる。
ここで、磁極１２に隣接する両側のスロットの中心線に沿って略放射方向に前記フック４２１，４２２が外側に移動することにより、フック４２１，４２２の前記移動方向がスロット内に残された巻線空間に沿った方向となり、この方法によると、巻装される導線のコイルエンドの中央になるべき位置にフックを引っ掛けて巻線位置に移動させる方法に比べて、より正確に導線を規定の位置に移載することができた。これは、巻線に際し、前記空間がスロット内に最後まで存在する空間であって、この方向に移載することで、既に巻装されたコイルが障害となることがなくなるためである。
図３（ｃ）に実線で示したノズル４１は、スロットオープン１８を下方に向かってスロットを抜けて図３（ｄ）に示したコイルエンド側に移動する。このコイルエンド側にも、図３（ｄ）に示すように前記フック４２１，４２２と同様のフック４２３，４２４が位置しており、コイルエンド上を移動するノズル４１からフック４２３，４２４が導線２０を受け取る。
次に、ノズル４１は、スロットオープン１８で前記軸心方向に図３（ａ）で示す位置まで上昇する。このスロットオープン１８での軸心方向へのノズル４１の移動時には、前記フック４２３，４２４が固定子鉄心１１の外周側に移動して前記導線２０が規定のコイル巻装位置に着く。なお、このときの前記フック４２３，４２４の位置および移動方向は、前記磁極１２に隣接する両側のスロットの中心線に沿って略放射方向に前記フック４２３，４２４が外側に移動する方向であり、追加によって巻装されるコイルがフック４２３，４２４により規定の位置への移動が容易である。この時、前記フック４２３，４２４が先端フック部を開放することでコイルが先端フック部から放されて規定の位置に巻装されることになる。
上記のとおり、フック４２３，４２４の前記移動方向もフック４２１，４２２の移動方向と同じであって、スロット内に残された巻線空間に沿った方向となるため、巻装される導線２０のコイルエンドの中央になるべき位置にフックを引っ掛けて巻線位置に移動させる方法に比べて、より正確に導線を規定の位置に移載することができた。
以降は、図３（ａ）〜（ｄ）の動作を繰り返して巻線を行うが、このときのフック４２１，４２２およびフック４２３，フック４２４のそれぞれの位置関係が巻装されるコイルの占積率に大きく影響するため、コイル保持、移動、開放の動作は同期をとり、コイルエンドの最適位置へ制御された巻装を行う。
第二の巻線工程でのコイル巻線位置の制御性については、特開２０００−２７０５２４号公報に示された従来のフック巻線方法の弱点とされるコイル下層部ではなく、フック４２１，４２２，４２３，４２４に近いコイル上層部を対象としてフック巻線方法で巻装しているため、コイル巻線位置の制御性が良好であって、コイル占積率の良い巻線を得ることが出来る。
このように、第一の巻線工程では、巻線回転数の高速化ならびにコイル巻線位置の制御性の高いノズル揺動式巻線方法によって第１のコイル２０１，２０２，２２１，２２２，２４１，２４２を巻線し、第二の巻線工程では、第一の巻線工程でのノズル通過部に巻線が可能なフック式巻線方法によって、第１のコイル２０１，２０２，２２１，２２２，２４１，２４２の上に第２のコイル２６１，２６２，２８１，２８２，２９１，２９２を巻装するので、スロット全域を有効に活用したコイル占積率の高い巻線が可能となる。
なお、フック４２１，４２２，４２３，４２４に引っ掛けてスロット内に配分する第二の巻線工程での複数の磁極１２へのコイルの巻装は、３つのノズルで同時に施した後、渡り線２４で連続的に接続して、２０２，２２２，２４２の巻装を施した磁極に対して、第２のコイル２６２，２８２，２９２の巻装を同様に施す。
上記巻線工程の後、第１のコイルの巻線始め線２１１，２１３，２１５を各相の電源線としてそれぞれ接続し、巻線終り線２１２，２１４，２１６を中性点として連結ことで、３相４極６スロット、直列スター結線の電動機固定子として完成する。
なお、上記の実施の形態では、ノズル４１はスロットオープン１８の位置を通過したが、コイルと干渉しない領域であれば、スロットオープン１８の位置でなくても、固定子鉄心１１のコア内径の空間１７に前記ノズル４１を配置して巻線を施す磁極１２を中心に定位置での周回を行うようにすることも可能である。しかし、この場合には、フック４２１，４２２，４２３，４２４に引っ掛けてスロット内に配分する際に、前記スロットオープン１８を構成している磁極突出部１３に導線２０が接触してコイルに傷を付けることがあるが、前記ノズル４１がスロットオープン１８に位置して周回を行う場合には、ノズル４１からスロット内にコイルが直接に供給されるため導線を損傷することが無く、コイル品質の確保が容易となる。
また、上記の各実施の形態では、第二の巻線工程において固定子鉄心１１の磁極１２に対してノズル４１を周回させたが、前記ノズルと固定子鉄心とを相対移動させながら第２のコイルをフック巻線方法によって直列に巻装することもできる。具体的には、上記の第一の巻線工程と同様であり、ノズル４１がコイルエンド上を移動していた工程を、ノズル４１が固定子鉄心１１の軸心方向に上下動するだけで、固定子鉄心１１の方が回転移動させることによっても実現できる。
（実施の形態２）
図４は（実施の形態２）を示す。
（実施の形態１）では第一の巻線工程の第１のコイルと第二の巻線工程の第２のコイルは途中で切断せずに連続した導線で巻装を実行したが、第１のコイルを巻装後コイルの切断、仮預け等の端末処理を行うことで別工程に分離することも可能で、次工程で第２のコイルを巻装した後に第１のコイルと第２のコイルを電気接続して構成することもできる。
なお、かかる場合、前記第１のコイルの最終の巻終り線を所定の位置に預けた状態で切断するとともに、前記所定の位置に第２のコイルの最初の巻始め線を預けた後に、前記ノズルおよび前記第１のコイルとの干渉領域から退避した位置で前記ノズルとは別のノズルを磁極に対して相対的に周回運動させながら、第２のコイルを巻装する。
具体的な方法について、２つのコイル間に接続部を設けた結線形態を図４に基づいて説明する。図４には一相分のコイルのみ示す。
第一の巻線工程での巻装を終えて、巻線されたコイルの最終の巻線終り線２１７を、固定子鉄心１１に装着されるインシュレータ３０などに設けた端子台３１に預けた状態で切断する。
次に第１のコイルを巻装した固定子を、前記ノズルおよび前記第１のコイルとの干渉領域から退避した位置に移載され行われる第二位の巻線工程においては、第一の巻線工程におけるノズルとは別のノズルにより巻線される第２のコイルの最初の巻線始め線２１８を前記端子台３１に預けた後に巻線を始める。これら、端子台３１に預けた導線を端子などにより接続させることで、それぞれのコイルを直列に接続することができる。
そして、上記巻線方法によれば、各巻線工程において別々のノズルで巻線を行うため、製造ラインにおいても第一の巻線と第二の巻線の工程を容易に分割可能で、かつ各巻線工程に最適な線径を選択しながら抵抗を自在に調整することができる。
したがって、この場合、ノズル巻線の高速巻線性を阻害することなく、最適な巻線ラインを構築できる。また、例えば、電動機の設計を行う上で一磁極におけるコイル巻数がより必要であれば、第二の巻線工程における導線の線径を第一の巻線工程の導線よりも細線を使用することで、前記巻数を多くすることができる。
（実施の形態３）
フック式巻線はコイル巻線位置制御性が課題であるが、その主要因としてフックから開放されたコイルが巻装されるまでのコイルの弛みの発生がある。これはノズルが固定子磁極に対し直接巻装するのではなく、フックに一時預けた後開放して巻装することにより必然的に発生するものである。当然フックが巻装される対象物に近いほどその影響は小さくなるが、現実として絶縁体などの固定子構成体が存在することで、対象物周辺でのフック動作範囲は著しく制限されてしまう。
このコイルの弛みを吸収するため、ノズル４１に挿通している導線を引き戻す方法が採用することが考えられるが、ノズル４１に挿通している導線を引き戻すことによってノズル４１の内部通路で発生する導線の擦れは、コイルダメージを発生させ易く、コイル品質上大きな課題となるため、ノズルから供給されたコイルは、ノズルに戻されることなく制御されるのが望ましい。
（実施の形態１）の図３（ｄ）において、コイルエンド上に移動しているフック４２３，４２４がノズル４１から導線２０を受け取った後、ノズル４１が固定子鉄心１１の軸心方向へ移動時に、前記フック４２３，４２４は固定子鉄心１１の外周側に放射方向へ移動して規定のコイル巻装位置に到着する。この時、図３（ｃ）のフック４２１，４２２が先端フック部を開放することで導線を放し、規定の位置に巻装される。
しかし、前記フック４２１，４２２の先端フック部の開放場所とコイルが巻装される場所の間には距離があり、開放されたコイルはノズル４１が移動して巻装されるまで余剰線となり、張力が掛からない状態で放置されることになる。
そこで、フック４２１，４２２の先端フック部の開放時には、フック４２３，４２４を前記軸心方向にコイルエンドから離れる方向に移動させることで、余剰線となる量の導線を瞬時に吸収することが出来て、開放されたコイルが瞬時に張力が加えられて巻装される。
このように、コイルエンド上のフック４２１，４２２とフック４２３，４２４が相互にこの動作を繰り返すことで、よりコイル巻線位置の制御性を向上させた状態でのフック巻線方法を実施することができ、スロット全域を有効に活用したコイル占積率のより高い巻線が可能となる。
なお、上記の各実施の形態では、第１のコイル２０１，２０２，２２１，２２２，２４１，２４２のすべてを各磁極１２に巻装してから、次に第１のコイルの上に第２のコイル２６１，２６２，２８１，２８２，２９１，２９２を巻装したが、固定子鉄心１１の磁極１２の数と同数のノズル４１によって、各磁極１２に前記ノズル巻線方法によって第１のコイル２０１，２０２，２２１，２２２，２４１，２４２を一度に巻装し、この各第１のコイルの上に、固定子鉄心１１の磁極１２の数と同数のノズル４１によって、前記フック巻線方法で第２のコイル２６１，２６２，２８１，２８２，２９１，２９２を巻装するようにして製造することもできる。
以上のように本発明によると、ノズル巻線方法で巻線可能な領域に加え、フック巻線方法によって追加のコイル巻装を行うので、それぞれの巻線方法の利点を最大限に活用できることで、従来の単一方法では解決困難な種々の課題が発生する領域にも高占積率で巻線することができ、従来の方法ではできない高効率の電動機を容易に実現できる。
また、磁極に巻線された２つ以上のコイルを元来、同一コイルを分割したもので１コイルの構成物と見るのではなく、別々のコイルと見なして、それぞれの巻線方法ごとに直結されたコイル集団として別々に形成して後で直結させることで、従来のコイル構成と同一の直列スター結線で、高占積率のコイルを直に巻線でき、かつ接続不良のない固定子が容易な製造方法で可能となる。
また、本発明の電動機の固定子巻線方法によると、スロットの全有効全面積を活用した高占積率のコイルを直に巻線することが、少ない巻線工数で、かつスロットオープンを介さず可能となり、接続不良の少ない、コイル品質の高い高効率で低コストの電動機の製造を実現できる。
また、本発明の製造方法によると、従来のノズル巻線後のスロットに残された空間へのコイル巻装の位置制御をコイルの弛みなく行い占積率の高い巻線が可能となり、高効率の電動機の製造を提供できる。
また、本発明の製造方法によると、第２のコイルの磁極への巻装を、コイルエンド上に設けた２つのフックを介して行い、かつ前記磁極に隣接する両側のスロットの中心線に沿って略放射方向に導線を移載するので、巻装される導線のコイルエンドの中央になるべき位置にフックを引っ掛けて巻線位置に移動させる方法に比べて、より正確に導線を規定の位置に移載してより正確な位置に巻装できる。
【図１】
2004032311.tif 000003
【図２】
2004032311.tif 000004
【図３】
2004032311.tif 000005
【図４】
2004032311.tif 000006
【図５】
2004032311.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成17年4月4日(2005.4.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心に放射状に配置された磁極に固定子巻線を巻装するに際し、
固定子鉄心の隣接する磁極および磁極突出部により形成されるスロット内に挿入されたノズルを、前記磁極に対して相対的に周回運動させるノズル巻線方法によって、巻装された導線に前記ノズルが干渉するまでを限度として各相の対応する各磁極に第１のコイルを巻装する第一の巻線工程と、
スロット内に挿入された前記ノズルを第１のコイルとの干渉領域から退避移動させるノズル移動工程と、
前記ノズルを前記ノズル移動工程における退避移動位置で磁極に対して相対的に周回運動させながら、前記ノズルから供給される導線を固定子鉄心のコイルエンド上に設けたフックによって規定の位置に移載させるフック巻線方法によって、前記第１のコイルの上に第２のコイルを直列に巻装する第二の巻線工程と、
を有する電動機の固定子巻線方法。
【請求項２】
固定子鉄心に放射状に配置された磁極に固定子巻線を巻装するに際し、
固定子鉄心の隣接する磁極および磁極突出部により形成されるスロット内に挿入されたノズルを、前記磁極に対して相対的に周回運動させるノズル巻線方法によって、巻装された導線に前記ノズルが干渉するまでを限度として各相の対応する各磁極に第１のコイルを巻装する第一の巻線工程と、
前記第１のコイルの最終の巻終り線を所定の位置に預けた状態で切断するとともに、前記所定の位置に第２のコイルの最初の巻始め線を預ける工程と、
前記ノズルおよび前記第１のコイルとの干渉領域から退避した位置で前記ノズルとは別のノズルを磁極に対して相対的に周回運動させながら、前記ノズルから供給される導線を固定子鉄心のコイルエンド上に設けたフックによって規定の位置に移載させるフック巻線方法によって、前記第一の巻線工程において巻装された第１のコイルの上に第２のコイルを直列に巻装する第二の巻線工程と、
を有する電動機の固定子巻線方法。
【請求項３】
第一の巻線工程におけるノズルの磁極に対する相対的な周回運動を、前記ノズルの周回運動とする請求項１または請求項２に記載の電動機の固定子巻線方法。
【請求項４】
第二の巻線工程において第１のコイルと直列に巻装される第２のコイルの一つの磁極への巻装を、コイルエンド上に設けた２つのフックによって、前記磁極に隣接する両側のスロットの中心線に沿って略放射方向に導線を移載する請求項１または請求項２に記載の電動機の固定子巻線方法。
【請求項５】
ノズルから供給される導線を固定子鉄心のコイルエンド上に設けたフックによって規定の位置に移載して、巻装する側のコイルエンドのフックに把持された導線を開放すると共に、他方のコイルエンドで導線を把持しているフックにより余剰線を解消しながら巻装する請求項１または請求項２に記載の電動機の固定子巻線方法。
【請求項６】
第一の巻線工程または第二の巻線工程は、渡り線により連続して順次巻装する請求項１または請求項２に記載の電動機の固定子巻線方法。
【請求項７】
各相の第１のコイル、第２のコイルおよび前記第１と第２のコイルを渡り線により連続して順次巻装する請求項１に記載の電動機の固定子巻線方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層された一体の固定子鉄心に放射状に配置された磁極へ直に集中巻線を施す電動機の固定子およびその巻線方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
全消費電力に占める電動機の消費電力の割合は大きく、地球環境の保全が叫ばれるなか、高効率化、省力化への追求は避けがたい命題となっている。
電動機の高効率化の手段として、固定子巻線におけるコイル占積率の向上は、巻線方法を開発する上で最大課題として絶え間なく追求されている。
【０００３】
従来の巻線方法を図５に基づいて説明する。
この従来の巻線方法は、固定子鉄心１０に放射状に一体に配置された各磁極１２へ直に集中巻線を施すに際し、隣接する磁極１２および磁極突出部１３により形成されるスロット１５の内部に、ノズル４１を固定子鉄心１０の内側から挿入し、このノズル４１を磁極１２の周囲を周回運動させながら巻線を行うスロット内ノズル揺動式巻線であるノズル巻線方法が主流である。
【０００４】
このノズル巻線方法は、高速かつ簡便に巻線できるが、スロット１５の内部のノズル通過領域１６には巻線を施すことができず、巻線のコイル占積率を一定以上には向上できないものである。
【０００５】
このノズル通過領域１６に巻線を施す従来の方法として、直に巻線する方法ではないがノズル巻線にインサータ巻線を組み合わせた方法が知られている（例えば、特開２００２−１４２４１６号公報参照）。これによれば、２つの方法を使用して２つのコイルを形成し組み合わせることで、全ての有効スロット面積を活用した巻線を目指している。
【０００６】
また、スロット内にノズルを通過させないで巻線する方法も知られている（例えば、特開２０００−２７０５２４号公報または特開２００１−１０３７１６号公報を参照）。これによれば、ノズル４１がスロット１５内部に入ることなく巻線を行うことができ、ノズル巻線におけるノズル通過領域１６にまで巻線を施すことができると共に、ノズルの大きさの制限が緩和され、一度に複数本の導線を供給する多本持ち巻線が可能となる。
【特許文献１】特開２００２−１４２４１６号公報
【特許文献２】特開２０００−２７０５２４号公報
【特許文献３】特開２００１−１０３７１６号公報
【特許文献４】特開２００２−７８３００号公報
【特許文献５】ＵＳ２００２−００４７０６５Ａ号公報
【特許文献６】特開２００１−１１９８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
有効スロット面積の全てを活用した巻線方法が開発されて来てはいるが、実際の量産方法、商品としての有効性を追求していくと種々の課題が残されている。
例えば、特開２００２−１４２４１６号公報のようにノズル巻線にインサータ巻線を組み合わせた方法では、コイル相互の接続ポイントが多くなり、極数が多くなるほどコイル数が増え、品質、工数の面で好ましくない。また、インサータ巻線はノズル巻線と違いコイルが直に巻装されていないため、コイルの固定手段を別に追加する必要があり、同じく品質、工数の面で好ましくない。
【０００８】
スロット内にノズルを通過させない特開２０００−２７０５２４号公報または特開２００１−１０３７１６号公報に記載の巻線方法では、ノズルがコイルをフックに引っ掛けながら巻線を行うために、巻線回転数を高速化できず、そのため巻線に要する時間が長くなり、巻数が多いほどこの課題は大きくなる。また、コイルを巻装する位置制御が非常に困難で、特に巻線されるコイルの下層部ほどフックからの距離が長いため位置制御不能の状態となり、スロット内にノズルを通過させなくてスロット全体を利用できても、ノズルを通過させる通常のノズル巻線以上にコイル占積率を高めることが困難である。また、ノズルが内径側に存在するため、コイルが直にスロットオープンを通過してスロットに供給されるため、コイルキズ等に対するコイル品質の確保に課題がある。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するものであり、コイル占積率を向上させることができるとともに、コイルの品質が高品質である電動機の固定子巻線方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明の固定子巻線方法は、固定子鉄心に放射状に配置された磁極に固定子巻線を巻装するに際し、固定子鉄心の隣接する磁極および磁極突出部により形成されるスロット内に挿入されたノズルを、前記磁極に対して相対的に周回運動させるノズル巻線方法によって、巻装された導線に前記ノズルが干渉するまでを限度として各相の対応する各磁極に第１のコイルを巻装する第一の巻線工程と、スロット内に挿入された前記ノズルを第１のコイルとの干渉領域から退避移動させるノズル移動工程と、前記ノズルを前記ノズル移動工程における退避移動位置で磁極に対して相対的に周回運動させながら、前記ノズルから供給される導線を固定子鉄心のコイルエンド上に設けたフックによって規定の位置に移載させるフック巻線方法によって、前記第１のコイルの上に第２のコイルを直列に巻装する第二の巻線工程とを有するので、ノズルの通過スペースにまで巻線を施すことができ、従来のノズル巻線方法とフック巻線方法の特徴を十分に活かしてコイル占積率を向上させるとともに、品質を確保した巻線が可能となる。またそれぞれ渡り線により連続したコイルを形成することで、コイル相互の接続ポイント数を少なくした巻線を実現できる。
【００１１】
また、本発明の固定子巻線方法は、固定子鉄心に放射状に配置された磁極に固定子巻線を巻装するに際し、固定子鉄心の隣接する磁極および磁極突出部により形成されるスロット内に挿入されたノズルを、前記磁極に対して相対的に周回運動させるノズル巻線方法によって、巻装された導線に前記ノズルが干渉するまでを限度として各相の対応する各磁極に第１のコイルを巻装する第一の巻線工程と、前記第１のコイルの最終の巻終り線を所定の位置に預けた状態で切断するとともに、前記所定の位置に第２のコイルの最初の巻始め線を預ける工程と、前記ノズルおよび前記第１のコイルとの干渉領域から退避した位置で前記ノズルとは別のノズルを磁極に対して相対的に周回運動させながら、前記ノズルから供給される導線を固定子鉄心のコイルエンド上に設けたフックによって規定の位置に移載させるフック巻線方法によって、前記第一の巻線工程において巻装された第１のコイルの上に第２のコイルを直列に巻装する第二の巻線工程とを有することを特徴とし、通常のノズル巻線方法である第一の巻線工程に加え、ノズルを前記スロット内のコイルと干渉しない領域において、第一の巻線工程において巻装された第一のコイルの上に、前記ノズルと固定子鉄心とを相対移動させながら第２のコイルをフック巻線方法によって直列に巻装するため、高占積率でしかもコイル品質を確保しかつ少ない巻線工数で可能となる。
【００１２】
また、前記第一の巻線工程におけるノズルの磁極に対する相対的な周回運動を、前記ノズルの周回運動とすることを特徴とする。
また、前記第二の巻線工程において第１のコイルと直列に巻装される第２のコイルの一つの磁極への巻装を、コイルエンド上に設けた２つのフックによって、前記磁極に隣接する両側のスロットの中心線に沿って略放射方向に導線を移載することを特徴とする。
【００１３】
また、前記ノズルから供給される導線を固定子鉄心のコイルエンド上に設けたフックによって規定の位置に移載して、巻装する側のコイルエンドのフックに把持された導線を開放すると共に、他方のコイルエンドで導線を把持しているフックにより余剰線を解消しながら巻装することを特徴とし、両側のコイルエンドでフックを介することで必ず発生する余剰線を、一方のコイルエンドの導線巻装時に他方のコイルエンドの導線を把持したフックが余剰分を吸収することで、ノズルに再度戻すことなく絶えず張力が加えられた状態で巻装され、巻線によるコイルダメージの少ない高品質で高占積率のコイルを巻線できる。
【００１４】
また、前記第一の巻線工程または第二の巻線工程は、渡り線により連続して順次巻装することを特徴とし、渡り線により連続して巻線を行うことで、全ての有効スロット面積を活用した高占積率のコイルを巻線することが、少ない巻線工数で、かつ接続不良の少ない直列スター結線の固定子の製造が可能となる。
【００１５】
また、前記各相の第１のコイル、第２のコイルおよび前記第１と第２のコイルを渡り線により連続して順次巻装することを特徴とし、渡り線により連続して巻線を行うことで、全ての有効スロット面積を活用した高占積率のコイルを巻線することが、少ない巻線工数で、かつ接続不良の少ない直列スター結線の固定子の製造が可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように本発明によると、ノズル巻線方法で巻線可能な領域に加え、フック巻線方法によって追加のコイル巻装を行うので、それぞれの巻線方法の利点を最大限に活用できることで、従来の単一方法では解決困難な種々の課題が発生する領域にも高占積率で巻線することができ、従来の方法ではできない高効率の電動機を容易に実現できる。
【００１７】
また、磁極に巻線された２つ以上のコイルを元来、同一コイルを分割したもので１コイルの構成物と見るのではなく、別々のコイルと見なして、それぞれの巻線方法ごとに直結されたコイル集団として別々に形成して後で直結させることで、従来のコイル構成と同一の直列スター結線で、高占積率のコイルを直に巻線でき、かつ接続不良のない固定子が容易な製造方法で可能となる。
【００１８】
また、本発明の電動機の固定子巻線方法によると、スロットの全有効全面積を活用した高占積率のコイルを直に巻線することが、少ない巻線工数で、かつスロットオープンを介さず可能となり、接続不良の少ない、コイル品質の高い高効率で低コストの電動機の製造を実現できる。
【００１９】
また、本発明の製造方法によると、従来のノズル巻線後のスロットに残された空間へのコイル巻装の位置制御をコイルの弛みなく行い占積率の高い巻線が可能となり、高効率の電動機の製造を提供できる。
【００２０】
また、本発明の製造方法によると、第２のコイルの磁極への巻装を、コイルエンド上に設けた２つのフックを介して行い、かつ前記磁極に隣接する両側のスロットの中心線に沿って略放射方向に導線を移載するので、巻装される導線のコイルエンドの中央になるべき位置にフックを引っ掛けて巻線位置に移動させる方法に比べて、より正確に導線を規定の位置に移載して、より正確な位置に巻装できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の各実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。
(実施の形態１)
図１〜図３は（実施の形態１）を示す。
【００２２】
図１は本発明の電動機固定子で３相４極６スロット、１磁極２コイルの構成における巻線状態を示す断面図である。
固定子鉄心１１は、巻線が施されている磁極１２と、磁極１２の先端に通常幅広に配置された磁極突出部１３と、各磁極１２の基端を連結する略環状のヨーク部１４とから構成されている。
【００２３】
固定子鉄心１１に集中巻線を施してなる電動機の固定子１０は、絶縁物からなるインシュレータ３０を介して磁極１２へ直接に巻装された第１のコイル２０１，２０２，２２１，２２２，２４１，２４２と、第１のコイル２０１，２０２，２２１，２２２，２４１，２４２の上に巻装された第２のコイル２６１，２６２，２８１，２８２，２９１，２９２とを有している。
【００２４】
第１のコイル２０１，２０２，２２１，２２２，２４１，２４２は、第一の巻線工程において従来のノズル巻線方法によって巻装され、第２のコイル２６１，２６２，２８１，２８２，２９１，２９２は、第一の巻線工程の後に実施された第二の巻線工程で前記ノズル巻線方法とは別の方法で巻装されている。
【００２５】
前記一つの磁極１２に巻装する全コイルの内、第１のコイルと第２のコイルの比率については、ノズル巻線方法で巻装中の第１のコイルに前記ノズルが干渉するまでを限度として第１のコイルの量を決めることで、巻線速度の速い従来のノズル巻線方法の特徴を最大限活用した巻線が可能となる。また、スロット内ノズル揺動式巻線を行うことで、コイル位置制御性の高い巻線が最大限活用されたコイル占積率の高い巻線を得ることが出来る。
【００２６】
図２は図１に示した３相４極６スロットで、一つの磁極１２に第１，第２のコイルを巻装して直列スター結線した結線形態を示している。
第１のコイル２０１，２０２，２２１，２２２，２４１，２４２を巻線する第一の巻線工程では、従来のノズル巻線方法によって３つのノズルで各相同時に巻線を行う。
【００２７】
具体的には、固定子鉄心１１に設けられた複数の磁極１２に集中巻線される２のコイルの内、まず、第１のコイル２０１，２２１，２４１を３ノズルで同時にスロット内でノズルを磁極１２に対して相対的に周回運動をさせながら密度高く巻装した後、渡り線２４で連続的に接続して、第１のコイル２０２，２２２，２４２を同じく３つのノズルによって同時にノズル巻線方法を実行する。
【００２８】
なお、ノズルを磁極１２に対して相対的に周回運動させる方法としては、ノズルを磁極１２の周囲を周回運動させる方法と、ノズルの上下移動に同期させ固定子鉄心を回転移動する方法とがあるが、両者を比較すれば、前者による方がより巻線速度の速い巻線が可能となる。
【００２９】
次に、導線を繋げたままで前記ノズル位置を、再度、第１のコイル２０１，２２１，２４１が巻装された磁極１２に移動させ、ノズル位置をスロット内のコイルと干渉しない領域に位置させて、第二の巻線工程に入る。
【００３０】
この第二の巻線工程は図３（ａ）〜（ｄ）に示す工程で実施される。
図３（ａ）において、第二の巻線工程におけるノズル４１は、これから巻線されるコイルと干渉しない領域に位置する。具体的には、隣接する磁極突出部１３の間であるスロットオープン１８にノズル４１が位置した状態を示す。この位置にて、前記ノズル４１は磁極１２に導線を供給するために、固定子鉄心１１のスロットオープン１８において、固定子鉄心１１の軸心方向の移動および巻線途中のコイルエンド上の水平移動して、巻線を施す磁極１２を中心に定位置での周回を行う。
【００３１】
そして図３（ｂ）に示すように、第二の巻線工程では巻線途中の各磁極のコイルエンドの上方には、先端のフック部が開閉自在なフック４２１，４２２が設けられており、ノズル４１が前記周回によってコイルエンド上に移動しながら、ノズル４１から送り出された導線２０をフック４２１，４２２が受け取る。
【００３２】
次に、ノズル４１は、巻装されたコイルと干渉しないスロットオープン１８で前記軸心方向に移動する。このスロットオープン１８での軸心方向へのノズル４１の移動時には、図３（ｃ）に示すように、前記フック４２１，４２２が仮想線位置から実線位置に向かって固定子鉄心１１の外周側に移動して前記導線２０が規定のコイル巻装位置に着く。なお、前記フック４２１，４２２の位置および移動方向は、前記磁極１２に隣接する両側のスロットの中心線に沿った方向であり、追加によって巻装される導線２０の規定の位置への移動が確実である。この時、前記フック４２１，４２２が先端フック部を開放することでコイルが先端フック部から放されて規定の位置に巻装されることになる。
【００３３】
ここで、磁極１２に隣接する両側のスロットの中心線に沿って略放射方向に前記フック４２１，４２２が外側に移動することにより、フック４２１，４２２の前記移動方向がスロット内に残された巻線空間に沿った方向となり、この方法によると、巻装される導線のコイルエンドの中央になるべき位置にフックを引っ掛けて巻線位置に移動させる方法に比べて、より正確に導線を規定の位置に移載することができた。これは、巻線に際し、前記空間がスロット内に最後まで存在する空間であって、この方向に移載することで、既に巻装されたコイルが障害となることがなくなるためである。
【００３４】
図３（ｃ）に実線で示したノズル４１は、スロットオープン１８を下方に向かってスロットを抜けて図３（ｄ）に示したコイルエンド側に移動する。このコイルエンド側にも、図３（ｄ）に示すように前記フック４２１，４２２と同様のフック４２３，４２４が位置しており、コイルエンド上を移動するノズル４１からフック４２３，４２４が導線２０を受け取る。
【００３５】
次に、ノズル４１は、スロットオープン１８で前記軸心方向に図３（ａ）で示す位置まで上昇する。このスロットオープン１８での軸心方向へのノズル４１の移動時には、前記フック４２３，４２４が固定子鉄心１１の外周側に移動して前記導線２０が規定のコイル巻装位置に着く。なお、このときの前記フック４２３，４２４の位置および移動方向は、前記磁極１２に隣接する両側のスロットの中心線に沿って略放射方向に前記フック４２３，４２４が外側に移動する方向であり、追加によって巻装されるコイルがフック４２３，４２４により規定の位置への移動が容易である。この時、前記フック４２３，４２４が先端フック部を開放することでコイルが先端フック部から放されて規定の位置に巻装されることになる。
【００３６】
上記のとおり、フック４２３，４２４の前記移動方向もフック４２１，４２２の移動方向と同じであって、スロット内に残された巻線空間に沿った方向となるため、巻装される導線２０のコイルエンドの中央になるべき位置にフックを引っ掛けて巻線位置に移動させる方法に比べて、より正確に導線を規定の位置に移載することができた。
【００３７】
以降は、図３（ａ）〜（ｄ）の動作を繰り返して巻線を行うが、このときのフック４２１，４２２およびフック４２３，フック４２４のそれぞれの位置関係が巻装されるコイルの占積率に大きく影響するため、コイル保持、移動、開放の動作は同期をとり、コイルエンドの最適位置へ制御された巻装を行う。
【００３８】
第二の巻線工程でのコイル巻線位置の制御性については、特開２０００−２７０５２４号公報に示された従来のフック巻線方法の弱点とされるコイル下層部ではなく、フック４２１，４２２，４２３，４２４に近いコイル上層部を対象としてフック巻線方法で巻装しているため、コイル巻線位置の制御性が良好であって、コイル占積率の良い巻線を得ることが出来る。
【００３９】
このように、第一の巻線工程では、巻線回転数の高速化ならびにコイル巻線位置の制御性の高いノズル揺動式巻線方法によって第１のコイル２０１，２０２，２２１，２２２，２４１，２４２を巻線し、第二の巻線工程では、第一の巻線工程でのノズル通過部に巻線が可能なフック式巻線方法によって、第１のコイル２０１，２０２，２２１，２２２，２４１，２４２の上に第２のコイル２６１，２６２，２８１，２８２，２９１，２９２を巻装するので、スロット全域を有効に活用したコイル占積率の高い巻線が可能となる。
【００４０】
なお、フック４２１，４２２，４２３，４２４に引っ掛けてスロット内に配分する第二の巻線工程での複数の磁極１２へのコイルの巻装は、３つのノズルで同時に施した後、渡り線２４で連続的に接続して、２０２，２２２，２４２の巻装を施した磁極に対して、第２のコイル２６２，２８２，２９２の巻装を同様に施す。
【００４１】
上記巻線工程の後、第１のコイルの巻線始め線２１１，２１３，２１５を各相の電源線としてそれぞれ接続し、巻線終り線２１２，２１４，２１６を中性点として連結することで、３相４極６スロット、直列スター結線の電動機固定子として完成する。
【００４２】
なお、上記の実施の形態では、ノズル４１はスロットオープン１８の位置を通過したが、コイルと干渉しない領域であれば、スロットオープン１８の位置でなくても、固定子鉄心１１のコア内径の空間１７に前記ノズル４１を配置して巻線を施す磁極１２を中心に定位置での周回を行うようにすることも可能である。しかし、この場合には、フック４２１，４２２，４２３，４２４に引っ掛けてスロット内に配分する際に、前記スロットオープン１８を構成している磁極突出部１３に導線２０が接触してコイルに傷を付けることがあるが、前記ノズル４１がスロットオープン１８に位置して周回を行う場合には、ノズル４１からスロット内にコイルが直接に供給されるため導線を損傷することが無く、コイル品質の確保が容易となる。
【００４３】
また、上記の各実施の形態では、第二の巻線工程において固定子鉄心１１の磁極１２に対してノズル４１を周回させたが、前記ノズルと固定子鉄心とを相対移動させながら第２のコイルをフック巻線方法によって直列に巻装することもできる。具体的には、上記の第一の巻線工程と同様であり、ノズル４１がコイルエンド上を移動していた工程を、ノズル４１が固定子鉄心１１の軸心方向に上下動するだけで、固定子鉄心１１の方が回転移動させることによっても実現できる。
【００４４】
(実施の形態２)
図４は（実施の形態２）を示す。
（実施の形態１）では第一の巻線工程の第１のコイルと第二の巻線工程の第２のコイルは途中で切断せずに連続した導線で巻装を実行したが、第１のコイルを巻装後コイルの切断、仮預け等の端末処理を行うことで別工程に分離することも可能で、次工程で第２のコイルを巻装した後に第１のコイルと第２のコイルを電気接続して構成することもできる。
【００４５】
なお、かかる場合、前記第１のコイルの最終の巻終り線を所定の位置に預けた状態で切断するとともに、前記所定の位置に第２のコイルの最初の巻始め線を預けた後に、前記ノズルおよび前記第１のコイルとの干渉領域から退避した位置で前記ノズルとは別のノズルを磁極に対して相対的に周回運動させながら、第２のコイルを巻装する。
【００４６】
具体的な方法について、２つのコイル間に接続部を設けた結線形態を図４に基づいて説明する。図４には一相分のコイルのみ示す。
第一の巻線工程での巻装を終えて、巻線されたコイルの最終の巻線終り線２１７を、固定子鉄心１１に装着されるインシュレータ３０などに設けた端子台３１に預けた状態で切断する。
【００４７】
次に第１のコイルを巻装した固定子を、前記ノズルおよび前記第１のコイルとの干渉領域から退避した位置に移載され行われる第二位の巻線工程においては、第一の巻線工程におけるノズルとは別のノズルにより巻線される第２のコイルの最初の巻線始め線２１８を前記端子台３１に預けた後に巻線を始める。これら、端子台３１に預けた導線を端子などにより接続させることで、それぞれのコイルを直列に接続することができる。
【００４８】
そして、上記巻線方法によれば、各巻線工程において別々のノズルで巻線を行うため、製造ラインにおいても第一の巻線と第二の巻線の工程を容易に分割可能で、かつ各巻線工程に最適な線径を選択しながら抵抗を自在に調整することができる。
【００４９】
したがって、この場合、ノズル巻線の高速巻線性を阻害することなく、最適な巻線ラインを構築できる。また、例えば、電動機の設計を行う上で一磁極におけるコイル巻数がより必要であれば、第二の巻線工程における導線の線径を第一の巻線工程の導線よりも細線を使用することで、前記巻数を多くすることができる。
【００５０】
(実施の形態３)
フック式巻線はコイル巻線位置制御性が課題であるが、その主要因としてフックから開放されたコイルが巻装されるまでのコイルの弛みの発生がある。これはノズルが固定子磁極に対し直接巻装するのではなく、フックに一時預けた後開放して巻装することにより必然的に発生するものである。当然フックが巻装される対象物に近いほどその影響は小さくなるが、現実として絶縁体などの固定子構成体が存在することで、対象物周辺でのフック動作範囲は著しく制限されてしまう。
【００５１】
このコイルの弛みを吸収するため、ノズル４１に挿通している導線を引き戻す方法が採用することが考えられるが、ノズル４１に挿通している導線を引き戻すことによってノズル４１の内部通路で発生する導線の擦れは、コイルダメージを発生させ易く、コイル品質上大きな課題となるため、ノズルから供給されたコイルは、ノズルに戻されることなく制御されるのが望ましい。
【００５２】
（実施の形態１）の図３（ｄ）において、コイルエンド上に移動しているフック４２３，４２４がノズル４１から導線２０を受け取った後、ノズル４１が固定子鉄心１１の軸心方向へ移動時に、前記フック４２３，４２４は固定子鉄心１１の外周側に放射方向へ移動して規定のコイル巻装位置に到着する。この時、図３（ｃ）のフック４２１，４２２が先端フック部を開放することで導線を放し、規定の位置に巻装される。
【００５３】
しかし、前記フック４２１，４２２の先端フック部の開放場所とコイルが巻装される場所の間には距離があり、開放されたコイルはノズル４１が移動して巻装されるまで余剰線となり、張力が掛からない状態で放置されることになる。
【００５４】
そこで、フック４２１，４２２の先端フック部の開放時には、フック４２３，４２４を前記軸心方向にコイルエンドから離れる方向に移動させることで、余剰線となる量の導線を瞬時に吸収することが出来て、開放されたコイルが瞬時に張力が加えられて巻装される。
【００５５】
このように、コイルエンド上のフック４２１，４２２とフック４２３，４２４が相互にこの動作を繰り返すことで、よりコイル巻線位置の制御性を向上させた状態でのフック巻線方法を実施することができ、スロット全域を有効に活用したコイル占積率のより高い巻線が可能となる。
【００５６】
なお、上記の各実施の形態では、第１のコイル２０１，２０２，２２１，２２２，２４１，２４２のすべてを各磁極１２に巻装してから、次に第１のコイルの上に第２のコイル２６１，２６２，２８１，２８２，２９１，２９２を巻装したが、固定子鉄心１１の磁極１２の数と同数のノズル４１によって、各磁極１２に前記ノズル巻線方法によって第１のコイル２０１，２０２，２２１，２２２，２４１，２４２を一度に巻装し、この各第１のコイルの上に、固定子鉄心１１の磁極１２の数と同数のノズル４１によって、前記フック巻線方法で第２のコイル２６１，２６２，２８１，２８２，２９１，２９２を巻装するようにして製造することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の電動機固定子で３相４極６スロット、１磁極２コイルの構成における巻線状態を示す断面図である。
【図２】本発明の電動機固定子で３相４極６スロット、１磁極２コイルの構成における直列スター結線の結線図である。
【図３】本発明の第二の巻線工程での第一工程（ａ）と第二工程（ｂ）と第三工程（ｃ）および第四工程（ｄ）を示す部分平面図である。
【図４】本発明の２つのコイル間に接続部を設けた接続方法を示す結線形態図である。
【図５】従来のノズル巻線を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０  固定子
１１  固定子鉄心
１２  磁極
１３  磁極突出部
１４  ヨーク部
１５  スロット内
１６  ノズル通過領域
１７  コア内径空間
１８  スロットオープン
２０  コイル
２１１  Ｕ相の巻線始め線
２１２  Ｕ相の巻線終り線
２１３  Ｖ相の巻線始め線
２１４  Ｖ相の巻線終り線
２１５  Ｗ相の巻線始め線
２１６  Ｗ相の巻線終り線
２１７  Ｕ相のノズル工程巻線終り線
２１８  Ｕ相のフック工程の巻線始め線
２０１、２０２  ノズル巻線工程で巻線されたＵ相コイル
２２１、２２２  ノズル巻線工程で巻線されたＶ相コイル
２４１、２４２  ノズル巻線工程で巻線されたＷ相コイル
２６１、２６２  フック巻線工程で巻線されたＵ相コイル
２８１、２８２  フック巻線工程で巻線されたＶ相コイル
２９１、２９２  フック巻線工程で巻線されたＷ相コイル
２４  渡り線
３０  インシュレータ
３１  端子台
４１  ノズル
４２１、４２２、４２３、４２４  フック
【国際調査報告】
2004032311.tif 000008
2004032311.tif 000009
2004032311.tif 000010