(57)【要約】【課題】巻き線の位置ずれ、脱線、巻き緩みの発生を防止し、安定した固着による高効率電動機を提供する。【解決手段】巻き線ボビン６１の上部に、段差を有した上部左側左向逆Ｌ型突起７ａと上部右側右向逆Ｌ型突起７ｂと上部中央突起８とを設け、巻き始めコイル端末１０を左側突起７ａないし右側突起７ｂに、巻き終りコイル端末１１を右側突起７ｂないし左側突起７ａに巻き付ける。上部中央突起８で巻き始めコイル端末１０と巻き終りコイル端末１１との接触の防止、製造工程の作業負荷での巻線ずれ、脱線、巻き緩みの抑止を達成し、強固な高密度な巻線による高効率かつ高品質な電動機を提供できる。【選択図】図１１
2012244798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の固定子ないし回転子に使用されるコイルを巻き付ける巻線部を有するボビンにおいて、
巻き始めないし巻き終りのコイル端末を巻き付ける段差付の第一の突起と、
巻き始めないし巻き終りのコイル端末を巻き付ける段差付の第二の突起と
を有することを特徴とする電動機のボビン。
【請求項２】
請求項１に記載の電動機のボビンにおいて、第一の突起と第二の突起との間に段差がない第三の突起を有することを特徴とした電動機のボビン。
【請求項３】
請求項１ないし２に記載の電動機のボビンにおいて、第一の突起は突起上部半分が左側に向いた逆Ｌ型で、第二の突起は突起上部半分が右側に向いた逆Ｌ型であることを特徴とした電動機のボビン。
【請求項４】
請求項１ないし３に記載の電動機のボビンにおいて、第一の突起ないし第二の突起が巻線部の巻線面方向に対し傾斜を有することを特徴とした電動機のボビン。
【請求項５】
請求項１ないし４に記載の電動機のボビンであって、第一の突起に巻き始めコイル端末または巻き終りコイル端末の片方を、第二の突起に残りのコイル端末を巻き付け、巻線部へのコイルの巻線を行うこと特徴とした電動機のボビンへの巻線方法。
【請求項６】
請求項５の巻線方法で巻線されたボビンコイルを固定子または回転子としたことを特徴とする電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動機や発電機等で用いる巻線用ボビンの形状とそのボビンへの巻線方法と、巻線をしたボビンコイルを用いた電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機の高効率化、小型化を進めるにあたり固定子の大型かつ薄型化への開発ニーズが高まっている。特に近年、電気自動車やハイブリッド自動車向けの電動機やエレベータ巻上機用電動機などは、より一層の薄型化が求められている。
【０００３】
その要求（高効率化、小型化、薄型化）の解決方法として、樹脂製ボビンで巻線用電線（以下コイルと略す）をより高密度に巻線したボビンコイルを用いることが知られている。その樹脂製ボビンへのコイルの巻線方法についての従来技術として、特許文献１、および特許文献２がある。
【０００４】
特許文献１の巻線方法は、ボビン本体に直接巻線が巻き付けられた巻線の端部から引出された引出線と、前記ボビンコイルと別のボビンコイルから引出された引出線とを、ボビン本体に設けられた引出線係り止め部に固定したものである。
また、特許文献２の巻線方法は、ボビン本体のスロット内側面に巻線を整列巻きにするための角部突起が設けられている。角部突起は隣同士の樹脂ボビン本体の一方のスロット内歯部側面とスロット内底部側面とが交差する位置に設け、他方の歯部にはスロット内歯部側面とスロット開口側のスロット内開口部側面とが交差する位置とに設けることにより容易に巻線を整列巻きできるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３５０３５７号公報
【特許文献２】特開２００６−２９６１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、電動機の高効率化、小型・薄型化を達成するためには、連続したコイルを高密度に巻線しコイルの整列性だけを高めるだけでは不十分であり、巻線後の作業における作業負荷により整列巻きされたボビンコイルの巻コイルの位置ずれ、脱線、巻き緩み等を防止する必要がある。
【０００７】
さらに、ボビンへのコイルの巻線には
（１）ボビン本体を固定し、コイルを最適に回転しながら巻線位置を変動させ巻線する。
（２）コイルを固定し、ボビン本体を最適に回転しながら巻線位置を変動させ巻線する。
方法があり、どちらの方法でも巻き始めと巻き終りを確実に固定しなければならない。
もし、位置ずれ、脱線、巻き緩み等が発生すると、磁束の乱れによる渦電流損失などで電動機の効率が低下してしまう。
【０００８】
さらに、前記位置ずれ、脱線、巻き緩み等の変形を修正する作業工数と時間を要し、生産性の低下と加工費の増加も問題となる。加えて、位置ずれ、脱線、巻き緩みが大きく修正不可能な場合は、ボビンコイル本体そのものを滅却しなければならない。
従って、ボビンへのコイル整列性の向上に加え、巻き線中も含め巻線コイルの巻き始めや巻き終りのコイルの端末をより効率よく、かつ安定した固定と保持が必要となる。
【０００９】
本発明の目的は、上記課題に鑑みてなされたものであり製造効率の低下を抑制し、電動機の性能向上を目的としたボビン本体の形状とその巻線方法にあり、さらに、その巻線したボビンコイルを固定子ないし回転子に使用した電動機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明では電動機の固定子ないし回転子に使用されるコイルを巻き付ける巻線部を有する巻線用ボビンにおいて、巻き始めないし巻き終りのコイル端末を巻き付ける段差付の第一の突起と、巻き始めないし巻き終りのコイル端末を巻き付ける段差付の第二の突起とを有する。
【００１１】
さらに、前記ボビンにおいて、第一の突起と第二の突起との間に段差がない第三の突起を有する。
加えて、前記ボビンにおいて、第一の突起は突起上部半分が左側に向いた逆Ｌ型で、第二の突起は突起上部半分が右側に向いた逆Ｌ型の形状である。
また、前記第一の突起ないし第二の突起が巻線部の巻線面方向に対し傾斜を有する形状である。
【００１２】
前記電動機のボビンの巻線部にコイルを巻き付ける方法は、まず、第一の突起に巻き始めコイル端末または巻き終りコイル端末のどちらか一方を巻き付ける。
次に、第二の突起に対し他方のコイル端末を巻き付けることである。
また、前記巻線方法で巻線されたボビンコイルを固定子または回転子として使用した電動機である。
【発明の効果】
【００１３】
巻き始めコイル端末を巻線用ボビンに形成された突起に巻き付けることで、巻線中のコイルの位置ずれや巻き緩みを抑制・防止し、巻き終りコイル端末を巻線用ボビンに形成された突起に巻き付けることで、最終仕上げ工程でのコイルの脱線や巻き緩みを防止できる。
【００１４】
さらに、従来よりも巻線の整列性が向上して、より多くの巻線が可能となり製造工程での作業負荷によるコイルの変形も防止できる。加えて、製造工数の低減と作業時間の短縮が達成でき生産性の向上し、安価で高効率な電動機を短期間での大量生産を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の外転型電動機の一例を説明する概略構成図である。
【図２】本発明の外転型電動機における固定子の概略構成図である。
【図３】本発明の外転型電動機における固定子の外観斜視図である。
【図４】本発明のボビンコイルの積層電磁鋼板への装着を説明する図である。
【図５】本発明の第１の実施例である巻線用ボビンの斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施例である巻線用ボビン上に形成された突起部の拡大斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施例である巻線用ボビンを前方より目視した図である。
【図８】本発明の第１の実施例である巻線用ボビンを斜め後方より目視した斜視図である。
【図９】本発明の第１の実施例である巻線用ボビンを上部より目視した図である。
【図１０】本発明の第２の実施例であるボビンコイル間の接続と巻き線方法を説明する図である。
【図１１】本発明の第２の実施例であるボビンＡへの巻き線方法を説明する図である。
【図１２】本発明の第２の実施例であるボビンＢへの巻き線方法を説明する図である。
【図１３】本発明の第２の実施例であるボビンＡ、Ｂへの巻き線の巻き順を説明する図である。
【図１４】本発明の第３の実施例である外転型電動機と内転型電動機の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を実施するための最良の形態例を説明する。
【実施例１】
【００１７】
本発明の第１の実施例である電動機構造とその固定子および回転子構造、巻線用ボビン６１の形状、ボビンコイル構造を図１から図１０を用い説明する。
【００１８】
まず、本発明を用いた外転型電動機１の全体構造について、図１から図４を用い説明する。図１は外転型電動機１の概略構成図で、固定子２と回転子３の位置関係を示す。図２は外転型電動機１の固定子２を、上部から目視したものである。図３は固定子２を右上から目視したものである。図４は固定子２を構成するボビンコイル６と積層電磁鋼板４とその積層電磁鋼板４の刃部である積層電磁鋼板刃部５との位置関係とその接続を示す図である。
本実施例では、固定子２を内周側に回転子３を外周側に配設し、固定子２による回転磁界によって回転子３を回転させる外転型電動機の一例として説明するが、これに限定されるものではなく、固定子と回転子の関係が逆でも良いし、電動機ではなく発電機としても良い。
【００１９】
なお、外転型電動機１の固定子２は、
（ａ１）ボビンコイル６の巻線端末が電動機仕様から指定される結線がなされる。
（ａ２）積層電磁鋼板４は外側に放射状に突き出た刃部５を有し、一体または分割により円環形状を形成している。
（ａ３）図４のように、均一に積層された電磁鋼板４の刃部５に巻線されたボビンコイル６（ボビン本体に開口部を設け、中を空洞とした構造）を中心軸に向かい差し込み配設する。
ことにより形成する。
【００２０】
次に、コイルを巻き付けてボビンコイル６を形成する巻線用ボビン６１の形状について図５〜図９で説明する。図５は、本実施例の固定子２に用いられる巻線用ボビン６１の斜視図である。図６は巻線用ボビン６１の上部に形成した突起部の拡大斜視図である。図７は巻線用ボビン６１を前方より目視した図である。図８は巻線用ボビン６１を前方上部より後方下部に向かい目視した図である。図９は巻線用ボビン６１を上部より目視した図である。
【００２１】
巻線用ボビン６１は、コイルを整列巻する巻線部６２と積層電磁鋼板刃部５に差し込むための開口部６４とを有する。また、
（ｂ１）巻線部６２に直交して巻き始め開始ないし巻き終りに位置する台座６３（平面部）に、
上部が左向きで外側向きに段差がある突起である上部左側左向逆Ｌ型突起７ａ（以下、左側突起７ａと略称する）と、
上部が右向きで外側向きに段差がある突起である上部右側右向逆Ｌ型突起７ｂ（以下、右側突起７ｂと略称する）とを形成する。
を基本形状として
（ｂ２）巻線用ボビン６１の前記突起７ａと突起７ｂの中間に位置する面に突出する上部中央突起８（以下、中央突起８と略称する）を形成する。
などの形状を加える。
【００２２】
さらに、前記（ｂ１）ないし（ｂ１）及び（ｂ２）の形状に
（ｂ３）左側突起７ａと右側突起７ｂに形成されている段差は、巻き始めコイルないし巻き終りコイルが１回以上巻くことのできる高さ（望ましくは、コイル直径の２本分以上）を有すること。
（ｂ４）左側突起７ａないし右側突起７ｂと、中央突起８との間（水平方向の距離）が巻き線の直径１本分以上の幅を有し、望ましくは直径２本分未満であること。
（ｂ５）中央突起８の高さは、左側突起７ａないし右側突起７ｂより低く、巻き始めコイルないし巻き終りコイルを１回以上巻いた場合に巻き緩みが発生しないよう、巻き線の直径２本分以上であること。（図６の高さＨ）
（ｂ６）左側突起７ａと右側突起７ｂが巻線用ボビン６１の巻線部６２における巻線の整列性を維持するための面（壁）としての役目を果たす。すなわち、コイルが上方向に巻き上がっていく場合、巻き崩れないように巻線用ボビン６１後方（電動機では外周側）に位置する壁面と同等の役割を担う。
（ｂ７）左側突起７ａおよび右側突起７ｂに対し巻き線を巻き付け易くするため、左側突起７ａの右側部分と右側突起７ｂの左側部分が巻線用ボビン６１の巻線部６２への巻き線方向の面に対し、手前に引っ込んでいる傾斜を有すること。（図９の６５ａ、６５ｂ）
なる形状を加えることにより、本発明の効果である巻線固定がより一層高まる。
【００２３】
本実施例での巻線用ボビン６１は、上部（台座６３）の左右に外側へ向けて段差を有した左側突起７ａと右側突起７ｂが形成されていることに加え、前記突起間に中央突起８を形成し左右それぞれに溝（幅）が形成されている。その巻線用ボビン６１への巻き線を完了させたボビンコイルＡ（３０１）とボビンコイルＢ（３０２）本体を図１０に示す。
【００２４】
図１０のボビンコイルＡ（３０１）では、巻線されるコイルの巻き始めコイル端末１０を左側突起７ａと中央突起８の間に這わせ、左側突起７ａを中心に反時計回りで１回転以上巻き付ける。その後に、巻線部６２に整列巻（図中の巻き線９）を実施し、巻き終りコイル端末１１を右側突起７ｂと中央突起８との間に這わせ、右側突起７ｂを中心に反時計回りで１回転以上巻き付ける。巻き付けた端末が巻き終りコイル端末１１であり、ボビンコイルＢにおける巻き始めコイル端末１０となる。
【００２５】
一方、ボビンコイルＢ（３０２）では、巻線されるコイルの巻き始めコイル端末１０を右側突起７ｂと中央突起８との間に這わせ、右側突起７ｂを中心に時計回りで１回転以上巻き付ける。その後に、巻線部６２に整列巻（図中の巻き線９）を実施し、巻き終りコイル端末１１を左側突起７ａと中央突起８の間に這わせ、左側突起７ａを中心に時計回りで１回転巻き付ける。巻き付けた端末が巻き終りコイル端末１１である。
ちなみに、左側突起７ａと右側突起７ｂにコイルが巻き易さや保持し易さを考慮し、円周状、螺旋状等の溝を設けても良い
なお、巻線部６２には図４ようにコイルが水平方向に複数列巻き線され、さらに垂直方向に複数段巻き線されてボビンコイルを形成するものである。そのため、左側突起７ａ、右側突起７ｂ、中央突起８は、巻線積み上がりに対し壁（面）の役目を果たすので、積み上がり巻線の崩れ防止の効果もある。
【００２６】
以上、説明したように巻き始めコイル端末１０を巻線用ボビン６１に形成された突起に巻き付けることで、巻線中のコイルの位置ずれや巻き緩みを抑制し、巻き終りコイル端末１１を巻線用ボビン６１に形成された突起に巻き付けることで、最終仕上げ工程でのコイルの脱線や巻き緩みを防止できる。
なお、本実施例ではボビンコイル６を２つでペアとして説明したが、３つ以上をグループとして電動機１に用いても良い。
さらに、２つ以上のボビンコイルを組み合わせてグループとし、そのグループ２つ以上を電動機１に用いても良い。
【実施例２】
【００２７】
本発明の第２の実施例である巻線の詳細な方法を図１１から図１３を用い説明する。
まず、図１１と図１３でボビンコイルＡ（３０１）への巻線方法を説明する。ボビンコイルＡ（３０１）では、巻き始めコイル端末１０を、左側突起７ａと中央突起８の間に這わせ（図１３の９０１）、左側突起７ａを中心に反時計回りで１回転以上巻き付ける（図１３の９０２）。
【００２８】
その後に、巻線部６２の左側の側面に沿ってコイルを下方に這わせていく。コイルが巻線部６２の底面に達したら右側に方向を変え、底面にコイルを這わせる。コイルが底面の右端に達したら、方向を上方に変えて、巻線部６２の右側の側面に沿ってコイルを上方に這わせていく。コイルが巻線部６２の天井面に達したら左側に方向を変え、天井面にコイルを這わせる。さらに、コイルが天井面の左端に到達したら、再び左側の側面に沿ってコイルを下方に這わせていく。
【００２９】
以上の動作を複数回繰り返し、巻線部６２への整列巻（図中の巻き線９）を実施する。所定回数で整列巻き出来た後コイルを左側突起７ａに通し（図１３の９０３）、その帰り巻線（図１３の９０４）を、右側突起７ｂに反時計回りで１回転以上巻き付ける（図１３の９０５）。
その結果、巻き終りコイル端末１１が引き出され、ボビンコイルＡ（３０１）への巻線とその固定と保持を完了する。
【００３０】
このとき、中央突起８により、巻き始めコイル端末１０と巻き終りコイル端末１１の接触とを回避し、電気的な絶縁を達成できる。なお、ボビンコイルＡ（３０１）の巻き終りコイル端末１１が、ボビンコイルＢ（３０２）の巻き始めコイル端末１０になる（図１３の９１）。
【００３１】
次に、図１２と図１３でボビンコイルＢ（３０２）への巻線方法を説明する。ボビンコイルＢ（３０２）では、巻き始めコイル端末１０を右側突起７ｂと中央突起８の間に這わせ（図１３の９１１）、右側突起７ｂを中心に時計回りで１回転以上巻き付ける（図１３の９１２）。
【００３２】
その後に、巻線部６２の右側の側面に沿ってコイルを下方に這わせていく。コイルが巻線部６２の底面に達したら方向を左側に変え、巻線部６２の底面にコイルを這わせる。コイルが底面の左端に達したら方向を上方に変えて、巻線部６２の左側の側面に沿ってコイルを上方に這わせていく。コイルがボビンの天井面に達したら、右側に方向を変え天井面にコイルを這わせる。さらに、コイルが天井面の右端に到達したら、再び右側の側面に沿ってコイルを下方に這わせていく。
【００３３】
以上の動作を複数回繰り返し、巻線部６２への整列巻（図中の巻き線９）を実施する。所定回数で整列巻き出来た後、コイルを右側突起７ｂに通し（図１３の９１３）、その帰り巻線（図１３の９１４）を左側突起７ａに時計回りで１回転巻き付ける（図１３の９１５）。その結果、巻き終りコイル端末１１が引き出されボビンコイルＢ（３０２）への巻線とその固定と保持を完了する。
【００３４】
このボビンコイルＢ（３０２）の場合でも、中央突起８により巻き始めコイル端末１０と巻き終りコイル端末１１の接触とを回避し、電気的な絶縁を達成できる。なお、ボビンコイルＢ（３０１）の巻き終りコイル端末１１が、次のボビンコイルへの巻き始めコイル端末１０とするか、ボビンコイルＡ（３０２）の巻き始めコイル１０と共に電動機１への電源の入力端子とする。
以上説明した実施形態をより効果的に提供する事例として、使用するコイルに自己融着線（エナメル線）を使用し巻線が完了した後、熱風ないし通電による加熱で電線被覆を融解させて固着することにより、さらに強固なコイルの固定と保持が達成できる。
【実施例３】
【００３５】
本発明の第３の実施例であるボビンコイル６を用いた電動機の例を図１４で説明する。図１４は、本発明のボビンコイルを、固定子ないし回転子として用いた電動機の断面図である。
【００３６】
図１４（ａ）の電動機１０１は、外周部に内側がＮ極２０３となる永久磁石２０１と、Ｓ極２０４となる永久磁石２０２を交互に配列したものである。なお、内周には電気励磁部であるボビンコイル部３００を配置する。なお、ボビンコイル部３００は、図４のようにボビンコイル６（図１４ではボビンコイル３０１（ボビンコイルＡ）、３０２（ボビンコイルＢ）を複数配置）を積層電磁鋼板４の積層電磁鋼板刃部５にボビンコイル群を配置したものである。
【００３７】
図１４（ｂ）の電動機１０２は、内周側に外側がＮ極２０３となる永久磁石２０１と、Ｓ極２０４となる永久磁石２０２を交互に配列したものである。なお、外周側には電気励磁部であるボビンコイル部３００を配置する。本図のようにボビンコイルを内周ないし外周に配置して、回転子ないし固定子と使用し、内転型電動機ないし外転型電動機として利用可能である。
【００３８】
なお、本発明は、以上説明した３つの実施例に限定されるものでなく、巻線ボビンの突起の形状、数量、位置、これらに巻き付けをする方向、位置、回数等々、所望の機構を適宜取捨選択して用いることができる。
また、本実施形態ではコイルの巻線作業を行う場合、自動設備で行うことができるが、簡素な設備または手作業による巻線作業も可能なことから、不要な設備投資を抑制し対象とする電動機の事業規模に合わせた採択が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、ボビンコイルを用いる電動機（発電機も含む）全てに利用可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１  電動機
２  固定子
３  回転子
４  積層電磁鋼板
５  積層電磁鋼板刃部
６  ボビンコイル
６１  巻線用ボビン
６２  巻線部
７ａ  上部左側左向逆Ｌ型突起
７ｂ  上部右側右向逆Ｌ型突起
８  上部中央突起
９  巻き線
１０  巻き始めコイル端末
１１  巻き終りコイル端末
【図１】
2012244798.tif 000003
【図２】
2012244798.tif 000004
【図３】
2012244798.tif 000005
【図４】
2012244798.tif 000006
【図５】
2012244798.tif 000007
【図６】
2012244798.tif 000008
【図７】
2012244798.tif 000009
【図８】
2012244798.tif 000010
【図９】
2012244798.tif 000011
【図１０】
2012244798.tif 000012
【図１１】
2012244798.tif 000013
【図１２】
2012244798.tif 000014
【図１３】
2012244798.tif 000015
【図１４】
2012244798.tif 000016