JPH0810982B2 - 円筒コイルを有する回転電機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、円筒状電機子巻線（以下、円筒コイルと略
す。）を有する電動機や発電機等の回転電機に関するも
のである。

〔従来の技術〕

ロボットや各種省力機器の駆動源として、従来からDC
サーボモータが多用されてきたが、最近は、このDCサー
ボモータに代わりブラシレスモータが次第に使用されつ
つある。そして、このブラシレスモータの制御性を高め
るため、電機子コアの平滑な内周面に沿って円筒コイル
を配設する構成が採用されている。

第７図は、このような円筒コイルの成形工程を示す説
明図である。すなわち、まず、導体を複数回巻回するこ
とによって各相の要素コイルを作成し（第７図
（ａ））、次いで、各相の要素コイルを束ねて帯コイル
を作成する（第７図（ｂ））。

次いで、この帯コイルにガイドプレートを斜めに沿わ
せ（第７図（ｃ））、左側の端部付近を下方に折り曲げ
る（第７図（ｄ））。さらに、今度は帯コイルの中央側
を上方に折り曲げる（第７図（ｅ））。このように、帯
コイルをガイドプレートに沿って螺旋状に折曲していく
ことによって、螺旋折れコイルが形成される（第７図
（ｆ））。

そして、この形成された螺旋折れコイルを加圧して、
第３図（ａ）に示すような偏平体13を形成する。この偏
平体13をマンドレル20の周囲に巻付けることにより、第
３図（ｂ）に示すような外形Ｄ、長さＬの円筒コイル７
が形成される。

ここで、第３図（ａ）の点線で囲んだ突出部分13a,13
bを本明細書では、円筒コイルにおける「コイルエンド
部」と呼ぶことにする。円筒コイル７の形成に際して
は、これらコイルエンド部13a,13bは、13aが外側に、13
bが内側になるように重ね合わされる。

ところで、これらコイルエンド部13a,13bは導体の巻
き方向を反転させるために形成されてしまう部分であ
り、モータのトルク発生に関しては何ら寄与しないた
め、本来ならば不要となる部分である。そこで、モータ
や発電機等の回転電機の組立てにおいては、このような
不要部分であるコイルエンド部13a,13bを、回転電機の
種々の機能を損わずにいかに効率的に配設するかが重要
な問題となる。

第４図乃至第６図は、ブラシレスモータにおけるコイ
ルエンド部の配設例を示す断面図である。まず、第４図
の方法を説明すると、フレーム１およびブラケット２か
らなるケースに軸受５を介して回転軸６が回転自在に支
持されており、回転軸６にはヨーク４および界磁磁石３
からなる回転子が取り付けられている。円筒コイル７は
この回転子に対応するように、電機子コア14内面に固着
されており、回転子は一定のギャップを有して円筒コイ
ル７内に挿入されている。９は回転軸６の反負荷側に取
り付けられたスリット板であり、前記フレーム１および
フレーム１の外端面に取り付けられた検出器カバー８に
配線された発光素子10および受光素子11によって、その
スリットが検出されて回転軸６の回転速度および位置検
出が行なわれるものである。この第４図においては、円
筒コイル７のコイルエンド部はモータの径方向の外側に
折曲げられて電機子コア14側に延出され、リード線12に
接続される構造となっている。

第５図図示の従来例は円筒コイル７のコイルエンド部
が軸方向に延出されて、リード線12に接続されている。
又、第６図図示の従来例は円筒コイル７のコイルエンド
部が径方向の内側に折り曲げられ、リード線12はこの折
曲端部に接続されるだけの長さを有するようにモータ内
部に挿入されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、各従来方法は以下のような問題点を有
している。

第４図の従来例は円筒コイル７のコイルエンド部が外
側に折り曲げられるので、電機子コア14の外径Ｄ′
_０（磁気回路設計上の実質的外径）よりも折曲されたコ
イルエンド部13の径D₀₁が大きくなっている。そのた
め、磁気的には不要な電機子コア14の厚さ△Ｄを設けな
ければならず、ケース寸法を大きくしなければならない
ばかりか、重量も増大したものとなっている。又、この
折曲部分は既述のようにコイルエンド部が重なり合わさ
れているから、円筒コイル７の２倍の厚さとなってお
り、折り曲げ加工が難しい。

第５図の従来例はコイルエンド部13の折曲加工が不要
となるため、その分、加工が容易となっているが、コイ
ルエンド部が軸方向に延びるのでフレーム１も寸法L_t1
で示すように、軸方向に長くなり、モータの内部空間に
デッドスペースが生じ、小型化への支障となっている。

第６図の従来例は電機子コア14の外径D₀およびフレー
ム１の寸法L_t2がいずれも第４図、第５図よりも小さく
できるが、厚みのあるコイルエンド部の折曲加工が難し
い問題点は残っており、コイルエンド部に接続されるリ
ード線12をフレーム１から挿入するためのスペースが必
要となり、デッドスペースの解消ができない。

そこで本発明は、コイルエンド部の折曲加工が容易
で、しかもデッドスペースが生じることなく、小型化が
可能な、円筒コイルを有する回転電機を提供すること
を、その目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本発明は、電機子相数に対応
した数の要素コイルから成る帯コイルを螺旋状に折曲し
て螺旋折れコイルを形成し、この螺旋折れコイルを円筒
状に折曲して形成した円筒コイルを電機子コアの内周面
に沿って配設し、さらに、この電機子コアをその外側の
フレーム部材に取付けると共に、この電機子コアの一方
の端部付近に僅かな収納スペースが形成されるように、
ブラケット部材をこの一方の端部に対向させて前記フレ
ーム部材に取付けた、円筒コイルを有する回転電機にお
いて、前記円筒コイルに形成されるコイルエンド部を重
ね合わせ、この重ね合わされたコイルエンド部のうち、
外側のコイルエンド部を外側へ向けて略直角に折曲する
と共に、内側のコイルエンド部を内側へ向けて略直角に
折曲し、これら折曲されたコイルエンド部を、前記電機
子コアの一方の端部付近に形成された収納スペース内に
配設した、ことを特徴とするものである。

〔作 用〕

円筒コイルを回転電機のケース部材に収納する場合、
コイルエンド部は他の部分よりも円筒の軸方向に突出し
ているので、小型化を図るためには、このコイルエンド
部を略直角に折曲することが好ましい。しかし、この折
曲しようとする部分は外側のコイルエンド部と内側のコ
イルエンド部とが重なり合った部分であり、他の部分の
２倍の厚さとなっているため折曲加工が困難である。

そこで、本願発明では、外側のコイルエンド部は外側
に折曲し、内側のコイルエンド部は内側に折曲するよう
にしている。この場合の折曲は、コイル１本分の厚さの
ものに対する折曲であるから容易に行うとができる。そ
して、略直角に折曲されたこれらのコイルエンド部を収
納するために必要なスペースはそれほど大きなものでは
ない。したがって、折曲加工を容易にできると共に小型
化も図ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図および第２図を参照し
て具体的に説明する。円筒状のフレーム30の両端部にブ
ラケット31,32が取り付けられて中空状のケースが成形
されている。左右のブラケット31,32には軸受33を介し
て回転軸34が回転自在に支承されており、回転軸34の左
端側はブラケット31から抜き出されて出力端となってい
る。この回転軸34にはヨーク44および界磁磁石45からな
る回転子が取り付けられており、回転子に対応する電機
子はフレーム30内面に取り付けられる。

電機子はフレーム30内面に固着された電機子コア40
と、このコア40内に挿入されるようにコア40に取り付け
られた円筒コイル41とからなり、円筒コイル41内には前
記回転子が一定のギャップを有して挿入されている。

円筒コイル41は導体が螺旋巻きされたコイルを扁平と
し、この扁平体を円筒状に巻回することで成形されるも
のであり、第３図に示す方法と同一の方法で成形できる
ものであるため、その成形方法の説明を省略する。

円筒コイル41は外側コイルエンド部42及び内側コイル
エンド部43を有しているが、これらのコイルエンド部4
2,43は相互に離反する方向に折曲されてからモータ内に
装着されるものである。それぞれの折曲方向は、外側コ
イルエンド部42が外側の電機子コア40側を向くように、
一方、内側コイルエンド部43が内側の前記回転子側を向
くように、所謂観音開き状に略直角に折曲される。

そして、折曲されたコイルエンド部42,43は反負荷側
（右側）のブラケット32に密着するように取り付けられ
る。各コイルエンド部42,43は軸方向と略直角をなすよ
うに折曲されているので、このときの密着面積が大きな
ものとなっている。このように、コイルエンド部42,43
を互に反対方向に折曲することで、従来重ね合わされて
いたコイルエンド部は1/2の厚さとなり、その折曲が容
易となると共に、取付スペースが小さくなる。

本実施例において、コイルエンド部42,43は出力端と
反対側の反負荷側（右側）のブラケット32に密着されて
おり、このため回転軸34の回転速度および位置を検出す
る検出器は負荷側に設けられている。検出器は回転軸34
に取り付けられたスリット板35と、スリット板35を挟む
ように負荷側ブラケット31に取り付けられた発光素子36
と、フレーム30からケース内に延びるハウジング板39に
取り付けられた受光素子37とからなり、受光素子37に接
続される端子38がフレーム30から外側に引き出されて構
成されている。

前記円筒コイル41の固定に際しては、伝熱性の良好な
樹脂46をモールドすることで行なわれ、樹脂46によって
コイルエンド部42および43はブラケット32と良好に密着
する。従って、円筒コイル41から発生する熱は伝熱性樹
脂46を介してフレーム１およびブラケット32に良好に伝
達され、破線で示すようにフレーム１およびブラケット
32から機外に放出されるから放熱性が良好となる。これ
により検出器が設けられた負荷側への熱伝達が防止され
るので、検出器の作動が正確且つ安定するメリットがあ
る。又、温度上昇が機器の機能上の悪影響となるOA機器
への適用も可能となると共に、高トルクを出力すること
が可能となる。

図中、48はフレーム１およびブラケット32の間に形成
された収納スペースであり、この収納スペース48内に、
円筒コイル41の一方のコイルエンド部42が挿入され、コ
イルエンド部42の端部からコネクタ47が引き出されてい
る。従って、コイルエンド部42とコネクタ47との接続作
業が容易となると共に、リード線も短くなるメリットが
ある。

なお、本発明は上記実施例に限らず種々変更が可能で
ある。円筒コイルは両端のコイルエンド部がブラケット
と密着すればよく、この密着が構造上、可能であれば伝
熱性樹脂をモールドする必要がない。又、一方のコイル
エンド部を挿入するための収納スペースもわざわざ設け
る必要はない。

〔発明の効果〕

以上のとおり本発明によれば、円筒コイルのコイルエ
ンド部が相互に離反するように折曲した構成としたの
で、折曲加工が容易となると共に、コイルエンド部のた
めの取付スペースが少なくなるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図はそのII
−II線断面図、第３図（ａ），（ｂ）及び第７図（ａ）
〜（ｆ）は円筒巻線の成形工程を示す斜視図、第４図、
第５図および第６図は従来例の断面図である。 30……フレーム、31,32……ブラケット、44……ヨーク
（回転子）、45……界磁磁石（回転子）、40……電機子
コア、41……円筒コイル、42,43……コイルエンド部、4
6……伝熱性樹脂、48……収納スペース。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電機子相数に対応した数の要素コイルから
   成る帯コイルを螺旋状に折曲して螺旋折れコイルを形成
   し、この螺旋折れコイルを円筒状に折曲して形成した円
   筒コイルを電機子コアの内周面に沿って配設し、さら
   に、この電機子コアをその外側のフレーム部材に取付け
   ると共に、この電機子コアの一方の端部付近に僅かな収
   納スペースが形成されるように、ブラケット部材をこの
   一方の端部に対向させて前記フレーム部材に取付けた、
   円筒コイルを有する回転電機において、 前記円筒コイルに形成されるコイルエンド部を重ね合わ
   せ、この重ね合わされたコイルエンド部のうち、外側の
   コイルエンド部を外側へ向けて略直角に折曲すると共
   に、内側のコイルエンド部を内側へ向けて略直角に折曲
   し、 これら折曲されたコイルエンド部を、前記電機子コアの
   一方の端部付近に形成された収納スペース内に配設し
   た、 ことを特徴とする円筒コイルを有する回転電機。
2. 【請求項２】請求項１記載の円筒コイルを有する回転電
   機において、 前記収納スペースを形成するブラケット部材の内面に、
   前記折曲されたコイルエンド部を密着させると共に、こ
   の収納スペース内を伝熱性の良好な樹脂でモールドし
   た、 ことを特徴とする円筒コイルを有する回転電機。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の円筒コイルを有する
   回転電機において、 前記電機子コアの他方の端部付近に回転子位置検出手段
   を取付けたこと、 を特徴とする円筒コイルを有する回転電機。