JPH0644529B2 - コイル組 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、２本のワイヤを巻いたコイルボビンを２個重
ね合わせたコイル組に関するもので、モータやその他の
電磁装置に適用されるものである。

（従来の技術） モータやその他の電磁装置では、コイルボビンにコイル
を巻いてなるコイル組が用いられる。電磁装置の中で
も、永久磁石形（ＰＭ形）のステッピングモータには、
２本のワイヤをあたかも１本のごとく、即ち２本同時に
重ねてコイルボビンに巻いて２個のコイルを形成したの
ち、巻き始めと巻き終わりを別個に取り出し、各コイル
を別々に制御するようにしたバイファイラ巻と称する巻
線形式のものがある。第９図は上記バイファイラ巻の例
を示すもので、コイルボビン30には１本目のワイヤ31と
２本目のワイヤ32が交互に巻き重ねられた形で２個のコ
イルが形成されている。２個のコイルは第８図に符号C
a,Cbで示すように直列接続された形になっており、その
両端から端子が出され、また双方の接続点からも端子が
出される。そして４相構成のＰＭ形ステッピングモータ
の場合は、上記のように形成されたコイル組が２個重ね
合わせられて用いられる。

（発明が解決しようとする問題点） ２本のワイヤを巻いたコイルボビンを２個重ね合わせた
従来のコイル組によれば、コイルボビン一つ一つに独立
に巻線をする必要があるため、２個のコイルボビンから
なる１個のコイル組を得ようとすると巻線工程が２工程
必要であり、巻線作業が面倒である。また、１個のコイ
ルボビンに２本のワイヤを巻く従来の方法はバイファイ
ラ巻であり、端末処理が複雑である。特に２個のコイル
ボビン分の４本のワイヤの端末は８本であり、これを一
つ一つ端子に巻きつけて半田付けするなどの処理を必要
とするため極めて面倒であり、断線したり、導通不良な
どの不具合が発生し易かった。さらに、２本のワイヤを
同時に使うため、巻線の自動化が難しかった。

本発明は、かかる従来の問題点を解消するためになされ
たもので、１本のワイヤで１個のコイルボビンにつき２
個のコイルを形成すると共に、２個一組のコイルボビン
に対し合計４個のコイルを連続した１工程で形成するこ
とができるようにすることにより、製造が容易で安価で
あり、また、端末処理が容易で断線や導通不良等の不具
合が生じ難く、また、ＮＣ巻線等による巻線の自動化が
容易なコイル組を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、それぞれ３本の端子を有する２個のコイルボ
ビンがその各３本の端子が一直線状になるように配列さ
れて重合され、上記コイル組の中心軸線を含む断面にお
いて、コイルが内周側と外周側の層に同一の面積で巻か
れ、上記２層に巻かれたコイルのうち第１層のコイルは
上記３本の端子のうちの２本の端子に、第２層のコイル
は上記３本の端子のうち残りの１本を含む２本に接続さ
れていることを特徴とする。

（作用） １個のコイルボビンには２個のコイルが形成され、重ね
合わせられた２個のコイルボビンに合計４個のコイルが
形成される。１個のコイルボビンにおける２個のコイル
は内周側と外周側に２層に形成されるため、以下の手順
によって１本のワイヤで形成することができる。まず１
本のワイヤを３本の端子のうちの１本に接続したのち第
１層のコイルを巻き、次に上記ワイヤの第１層のコイル
の終端でありかつ第２層のコイルの始端に相当する部分
を他の１本の端子に接続したのち第２層のコイルを巻
き、上記ワイヤの第２層のコイルの終端に相当する部分
を残りの１本の端子に接続する。引続き、同様の方法で
他方のコイルボビンにも１本のワイヤで第１層及び第２
層のコイルを形成することができる。このとき、一方の
コイルボビンに巻いた１本のワイヤを引続き他方のコイ
ルボビンに巻くことができ、あとで一方のコイルボビン
側から他方のコイルボビン側に至るワイヤ部分を切断す
ればよい。

（実施例） 以下、本発明に係るコイル組の実施例について図面を参
照しながら説明する。

まず本発明に用いられるコイルボビンの例について第１
図乃至第３図を参照しながら説明する。コイルボビン10
はコイルを巻くための円筒部12とその両端の鍔部11,11
を有してなり、一方の鍔部11の外側には３本の端子14が
埋め込まれた端子取付部13が一体成形されている。端子
取付部13は直方体状に形成されており、その一つの側面
がボビン10の円弧の中心を通る半径線に沿うように偏ら
せて一体成形されている。上記３本の端子14の相互間隔
は一定の間隔Ｘになっている。また端子取付部13の上記
半径線上に位置する側面からこの側面に最も近い端子14
までの間隔をｘとすると、ｘ＝（１／２）Ｘの関係にな
っている。端子取付部13の厚さＹは、後述のコアの２枚
分の厚さとほぼ同じ厚さになっている。このようなコイ
ルボビン10は２個用いられ、２個のコイルボビン10が間
に２枚のコアを挟んで腹合せ状に重ね合わせられる。コ
イルボビン10の両側の鍔部11,11のうち端子取付部13を
一体に有する側の鍔部11には、２個のコイルボビン10を
重ね合わせるのに用いるピン16と他方のコイルボビン10
のピン16が嵌合する孔20とが形成されると共に、コイル
ボビン10とコアとの相対位置関係を決める突起15が形成
され、また、ボビン10の円弧の中心を挟んで端子取付部
13とは反対側に同端子取付部13の厚さＹと同じ突出量の
当接部29が形成されている。この当接部29は、重ね合わ
せられる他方のボビンの鍔部と当接させることにより、
２個のボビン間に２枚のコアを介在させるに必要な空間
を確保するためのものである。上記ボビン10の他方の鍔
部11の外側面には、コイル組を取りつけるモータのケー
ス等に対する位置決めのためのピン17が突設されてい
る。

第４図乃至第６図は上記コイルボビン10を用いた本発明
に係るコイル組の実施例を示す。第４図乃至第６図にお
いて、一つのコイル組は同じ形態の２個のコイルボビン
10,10を腹合せ状に、かつ２個のコイルボビン10,10間に
２枚のコア18を挟持して重合されている。ボビン10に対
するコア18の位置決めはボビン10のピン15をコア18の孔
に嵌めることによって行われる。また、２個のボビン1
0,10は一方のボビン10のピン16が他方のボビン10の孔20
に嵌められ、かつ、上記ピン16が超音波溶着等の手段で
溶解され固化されることにより一体に結合されている。
２個のボビン10,10を腹合せ状に重合することにより、
ボビン10,10の円弧の中心を通る半径線を境にして左右
に双方の端子取付部13,13が並び、各３本合計６本の端
子14が一直線状に配列された形になっている。上記６本
の端子14のそれぞれについて第４図のように順にＡＢＣ
ＤＥＦの記号を付しておく。上記２枚のコア18には複数
の極歯19が折り曲げによって形成されており、各コア18
の極歯19がボビン10の円筒部12の内周面に沿って配置さ
れている。各コイルボビン10,10にはコイル21,22が同じ
断面積に内側と外側に２層に巻かれている。

２個のコイルボビン10,10にそれぞれ２層にコイルを巻
く方法として次の方法をとることができる。

第４図にＡで示す端子にワイヤを巻きつける。

一方のコイルボビン10の円筒部12に上記ワイヤを必要
な回数だけ巻き、第１層のコイル21を形成する。

上記ワイヤを端子Ｂに巻きつける。

上記第１層のコイル21の上にさらに上記のワイヤを必
要回数巻いて第２層のコイル22を形成する。

上記ワイヤを端子Ｃに巻きつける。

上記ワイヤと同一のワイヤをさらに他方のコイルボビ
ン10の端子Ｄに巻きつける。

上記ワイヤを上記他方のコイルボビン10に必要回数巻
いて上記他方のコイルボビン10における第１層のコイル
21を形成する。

上記ワイヤを端子Ｅに巻きつける。

上記他方のコイルボビン10における第１層のコイル21
の上にさらに上記のワイヤを必要回数巻いて第２層のコ
イル22を形成する。

上記ワイヤと端子Ｆに巻きつけ切断する。

端子Ｃと端子Ｄとの間のワイヤを切断する。

以上の手順を経ることにより各コイルボビン10,10には
コイルが２層に巻かれる。そして、一方のコイルボビン
10における２層のコイルのうち第１層のコイル21の両端
部は一方のコイルボビン10における３本の端子のうちの
２本の端子Ａ，Ｂに接続され、第２層のコイル22の両端
部は上記コイルボビン10における３本の端子のうち残り
の１本を含む２本の端子Ｃ，Ｂに接続され、また、他方
のコイルボビン10における第１層のコイル21の両端部は
上記他方のコイルボビン10における３本の端子のうちの
２本の端子Ｄ，Ｅに接続され、第２層のコイル22の両端
部は上記コイルボビン10における３本の端子のうち残り
の１本を含む２本の端子Ｆ，Ｅに接続されることにな
る。従って、各コイルボビン10,10における２個のコイ
ルは、第８図に示すように直列に接続されてその両端が
端子に接続されると共に、２個のコイルの接続点も端子
に接続された形になっている。そして、このような構成
のコイルが２組あるため、例えば４相構成のＰＭ形ステ
ッピングモータのコイル組として用いることができる。

以上述べた本発明の実施例によれば、２個のコイルボビ
ンに個々に独立の工程としてコイルを巻くのではなく、
１本のワイヤによって１個のボビン当たり２個のコイル
を、しかも２個のコイルボビンに連続的に巻くことがで
きるため、巻線工程を簡略化することができるし、巻線
の自動化も容易であり、製造が容易で安価なコイル組を
提供することができる。また、各コイルボビンごとに３
本合計６本の端子を一直線状に配列し、各コイルボビン
における第１層のコイルは上記３本の端子のうちの２本
に、第２層のコイルは上記３本の端子のうち残りの１本
を含む２本に接続するようにしたため、第１層及び第２
層のコイル形成の中間工程として各コイル端部を端子に
接続する端末処理工程をおくことができ、端末処理が簡
単になると共に断線や導通不良等の不具合を解消して品
質の高いコイル組を提供することができる。

２個のコイルボビンの結合手段として上記実施例ではコ
アを介在させた上で一方のボビンのピンと他方のボビン
の孔に嵌合しかつ超音波溶着するようにしていた。この
結合手段によれば、コアをインサートしてコイルボビン
を成形する方法に必要な複雑な形状のインサート型を必
要とせず、安いコストで簡単に２個のボビンを形成する
ことができる。ただし、２個のボビンを形成するのに上
記の如き超音波溶着を用いることは本発明に必須のもの
ではなく、必要に応じ上記インサート成形やその他適宜
の手段を用いてよい。

次に、本発明に係るコイル組の一つの適用例について第
７図を参照しながら説明する。第７図は本発明に係るコ
イル組を４層構成のＰＭ形ステッピングモータに適用し
た例を示す。第７図において、符号10はコイルボビン、
14は端子、18はコア、21は第１層のコイル、22は第２層
のコイルである。コイルボビン10は前述の実施例の通り
２個腹合せ状に重合され、各コイルボビン10,10にはそ
れぞれ第１層のコイル21と第２層のコイル22が形成され
ている。２枚のコア18にそれぞれ折り曲げによって形成
された前述の極歯は各ボビン10,10の内周面に沿って一
定間隔で並んでいる。上記各コア18の極歯と極歯の間に
は、上記各コイルボビン10,10の外側に配置された別の
コア24,24に折り曲げによって形成された極歯が入り込
んでいる。一方のコア18の極歯と他方のコア24の極歯は
交互に千鳥状に所定の間隔をおいて配置されている。上
記コイル組は、そのボビン10に形成された前述の位置決
め突起17をモータケースの位置決め孔に嵌合させること
により所定の姿勢で位置決めされて取りつけられてい
る。

上記各コア18,24の極歯で囲まれた円筒状の空間内に
は、回転軸26と一体のロータマグネット27を有してなる
ロータが回転自在に支持されている。ロータマグネット
27は周方向に比較的微少な間隔でＮ極とＳ極を交互に有
していて、各コイルボビン10,10における各２個合計４
個のコイルに６個の端子14を通じて通電制御することに
より周知の動作原理により上記ロータが回転駆動され
る。ロータの回転力は適宜の伝達機構を介して出力軸28
に伝達される。

このように、本発明に係るコイル組をステッピングモー
タのコイル組として用いれば、ステッピングモータを極
めて簡単に構成することができる。

なお、一つのボビンの軸方向中央に鍔を設けてボビンの
軸方向両側に巻線スペースを作り、それぞれの巻線スペ
ースに巻線を施して一つのコイル組を作り、このコイル
組を２個軸方向に重合することにより、４個のコイルを
軸方向に重合させた形のコイルが知られている。特開昭
５９−６３９７２号公報記載のものがそれである。この
公報に記載されているような従来例と本願発明とを、コ
イルボビンの内径と外径、一つ一つのコイルを巻回す断
面積等の各種条件を同一にして起磁力（アンペアター
ン）を比較すると、本願発明における内側の層に巻かれ
たコイルの起磁力が最も強い。（但し、内側と外側の２
つの層において断面積を同一としたため極端なトルクバ
ランスの差ではない。）従って、本願発明にかかるコイ
ル組と上記従来のコイル組とをステッピングモータに組
み込んで各種特性を比較すると、本願発明にかかるコイ
ル組を組み込んだステッピングモータの方が、内側のコ
イルのプルアウトトルク、すなわちモータのロータにか
かる負荷を順次大きくしていき、遂にロータが停止した
ときのトルクが大きく、また、最大連続応答周波数特
性、すなわち駆動パルスに対するロータの応答性が優れ
たものとなる。このように、本願発明の内側のコイルの
励磁によって回転トルクが大きくなり、外側のコイルに
よる回転トルクは小さくなるが、ステッピングモータの
駆動においてロータはコイルの励磁と回転による慣性で
回転しているため、慣性力は回転トルクの大きい方に影
響を受け、回転トルクは大きくなる。

従って、本願発明にかかるコイル組はステッピングモー
タに適用した場合、各コイルの励磁と回転による慣性力
をトータルすると、プルアウトトルク特性及び最大連続
応答周波数特性が、従来のコイルボビンよりも優れたも
のとなる。

（発明の効果） 本発明によれば、２個のコイルボビンに個々に独立の工
程としてコイルを巻くのではなく、１本のワイヤによっ
て１個のボビン当たり２個のコイルを、しかも２個のコ
イルボビンに連続的に巻くことができるため、巻線工程
を簡略化することができるし、巻線の自動化も容易であ
り、製造が容易で安価なコイル組を提供することができ
る。また、各コイルボビンごとに３本合計６本の端子を
一直線状に配列し、各コイルボビンにおける第１層のコ
イルは上記３本の端子のうちの２本に、第２層のコイル
は上記３本の端子のうち残りの１本を含む２本に接続す
るようにしたため、第１層及び第２層のコイル形成の中
間工程として、各コイル端部を端子に接続する端子処理
工程をおくことができ、端末処理が簡単になると共に断
線や導通不良等の不具合を解消して品質の高いコイル組
を提供することができる。

従来知られているコイル組の例として、一つのボビンの
軸方向両側に巻線スペースを作り、それぞれの巻線スペ
ースに巻線を施して一つのコイル組を作り、このコイル
組を２個軸方向に重合することにより、４個のコイルを
軸方向に重合させたものがある。この従来例と本願発明
とを、各種条件を同一にして起磁力を比較すると、本願
発明における内側の層に巻かれたコイルの起磁力が最も
強い。（但し、内側と外側の２つの層において断面積を
同一としたため極端なトルクバランスの差ではない。）
従って、本願発明にかかるコイル組と上記従来のコイル
組とをステッピングモータに組み込んで各種特性を比較
すると、本願発明にかかるコイル組の方がプルアウトト
ルクが大きく、また、最大連続応答周波数特性に優れて
いる。このように、本願発明の内側のコイルの励磁によ
って回転トルクが大きくなり、外側のコイルによる回転
トルクは小さくなるが、ステッピングモータの駆動にお
いてロータはコイルの励磁と回転による慣性で回転して
いるため、慣性力は回転トルクの大きい方に影響を受
け、回転トルクは大きくなる。

従って、本願発明にかかるコイル組はステッピングモー
タに適用した場合、各コイルの励磁と回転による慣性力
をトータルすると、プルアウトトルク特性及び最大連続
応答周波数特性が、従来のコイルボビンよりも優れたも
のとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いることができるコイルボビンの例
を示す正面図、第２図は同上平面図、第３図は同じく一
部断面側面図、第４図は上記コイルボビンを用いた本発
明に係るコイル組の実施例を示す正面図、第５図は同上
平面図、第６図は同じく一部断面側面図、第７図は本発
明に係るコイル組を適用したステッピングモータの例を
示す縦断面図、第８図はコイル組の結線の例を示す回路
図、第９図は従来のコイル組の例を概略的に示す一部断
面側面図である。 10……コイルボビン、14……端子、21……第１層のコイ
ル、22……第２層のコイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】それぞれ３本の端子を有する２個のコイル
   ボビンが重合され、この２個のコイルボビンのそれぞれ
   にコイルが巻かれたコイル組において、上記２個のコイ
   ルボビンはその各３本の端子が一直線状に配列されて重
   合され、上記コイル組の中心軸線を含む断面において、
   コイルが内周側と外周側の２層に同一の面積で巻かれ、
   上記２層に巻かれたコイルのうち第１層のコイルは上記
   ３本の端子のうちの２本の端子に、第２層のコイルは上
   記３本の端子のうち残りの１本を含む２本に接続されて
   いることを特徴とするコイル組。