JP5356897B2 - Rotating electric machine and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機及びその製造方法に係り、特には回転電機を構成する固定子の改良に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine and a method for manufacturing the same, and more particularly to an improvement in a stator constituting the rotating electrical machine.
回転電機の固定子には、プレス等で打ち抜かれた薄板状の珪素鋼板を複数枚積層して、カシメや溶接等により一体化した構造の積層鉄心が使用されている。そして、この積層鉄心を使用した固定子に巻線を高密度に巻くことで、回転電機の高効率化や大容量化、さらに小形化を図ることができる。このような固定子に巻線を高密度に巻く場合の作業性を向上させるため、従来より固定子鉄心を複数個に分割化した分割鉄心が採用されている。 As a stator of a rotating electric machine, a laminated iron core having a structure in which a plurality of thin silicon steel plates punched by a press or the like are laminated and integrated by caulking, welding, or the like is used. And by winding a winding with high density on a stator using this laminated iron core, it is possible to increase the efficiency, increase the capacity, and further reduce the size of the rotating electrical machine. In order to improve workability when winding the winding around such a stator at a high density, a split core obtained by dividing the stator core into a plurality of parts has been conventionally used.
例えば、下記の特許文献1では、固定子をティース毎に完全に分割化した構造の分割鉄心が採用されている。そして、この分割鉄心のティース部にそれぞれ巻線を施した後、分割部に設けられた凹部と凸部を結合一体化して円環状に形成することで固定子を構成している。
For example, in the following
また、下記の特許文献2では、積層鉄心で構成される複数個(例示では3個)の磁極片をジョイント部を介して折り曲げ可能に互いに連結して1つの連結体を構成し、この連結体の各磁極片のティース部にそれぞれ巻線を施した後、これらの各磁極片をジョイント部で屈曲させて円弧状に形成し、これらの各連結体の複数個(例示では3個)について、その突き合わせ端部同士を一体結合して円環状に形成することで固定子を構成している。
Further, in
しかし、特許文献1の場合、各ティース部に巻かれた巻線の巻き始め部分と、巻き終わり部分、および各分割鉄心の相互間を結ぶための渡り線の部分をそれぞれ必要な電気回路となるように接続しなければならず、接続箇所が多くなるために多大の労力や、労力に代替する材料費(例えば、プリント基板等)が必要となる。
However, in the case of
また、特許文献2の構成の場合、隣接する磁極片を逆反り状態にできるため、巻線を施す作業が容易化できるものの、例えば10極12ティースの回転電機の固定子を構成する場合、各々の連結体は、3個分の磁極片が一体連結された状態に形成する必要があるため、金型費用が高価となる。
Further, in the case of the configuration of
しかも、例えば10極12ティースの回転電機で直列スター結線を行う場合、同相内での連続巻線を実施する際、特にV相の巻線を施す際に4個の連結体の全てを同時に鉄心保持具に保持しておく必要が生じ(図4(b)参照)、その結果、自動巻線機の機能が複雑となったり、大型化してしまい、ひいては回転電機の固定子が高価なものになってしまう。 In addition, for example, when performing serial star connection with a rotating machine having 10 poles and 12 teeth, when performing continuous winding in the same phase, particularly when applying V-phase winding, all four connected bodies are simultaneously cored. As a result, the function of the automatic winding machine becomes complicated or larger, and as a result, the stator of the rotating electrical machine becomes expensive. turn into.
この不具合を回避するために、連続巻線を実施しないようにすると、同相内の巻線の端末部分を切断することになるため、巻線の端末部分同士の接続箇所が増え、特許文献1と同様、多大の労力や、労力に代替する材料費(例えば、プリント基板等)が必要となる。 If the continuous winding is not carried out in order to avoid this problem, the terminal portions of the windings in the same phase will be cut, so the number of connection points between the winding terminal portions increases. Similarly, a great deal of labor and material costs (for example, printed circuit boards, etc.) to replace the labor are required.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、巻線の高密度化が可能で、金型費用と巻線機などの設備費用を抑制することかでき、さらに巻線端末部の接続回数を削減することができて、安価な固定子を備えた10極12ティースの回転電機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and it is possible to increase the density of the winding, and to suppress the cost of the mold and the cost of equipment such as a winding machine. An object of the present invention is to provide a 10-pole 12-tooth rotating electrical machine that can reduce the number of times the terminal unit is connected and includes an inexpensive stator.
上記の課題を解決するため、本発明に係る回転電機は、出力軸方向に沿って薄板を積層した積層鉄心からなる2個の磁極片を有するユニットコアを備え、このユニットコアは、上記磁極片がバックヨーク部とこのバックヨーク部から突出したティース部とを有するとともに、互いに隣接する上記バックヨーク部同士が折り曲げ可能に連結されており、このユニットコアの2個を1組として巻線が施されるとともに、この2個1組のユニットコアの3組が円環状に配置されて固定子が構成されたものであって、上記ユニットコアの2個1組が3相交流のそれぞれのU,V,W相の内の1相に対応するとともに、上記ユニットコアを1単位として周方向に沿って順次互いに異なる相となるように配列されており、上記1相分に対応する上記ユニットコアの2個1組に含まれる全ての上記磁極片には巻線が切断されずに連続して巻き付けられるとともに、上記ユニットコアを構成する2個の上記磁極片同士の巻線の巻き付け方向は互いに逆向きであり、かつ各相が異なるユニットコアの互いに隣接する上記磁極片同士の巻線の巻き付け方向は互いに同じになるように巻き付けられ、各相に対応する上記巻線の巻終り端部同士または巻始め端部同士を互いに接続して中性点として直列スター結線が構成されていることを特徴としている。
また、本発明に係る回転電機の製造方法は、上記構成を備えた回転電機を製造する方法であって、フライヤと鉄心保持治具とを使用し、上記鉄心保持治具に、その回転方向に沿ってU,V,W相の内の1相に対応した2個1組の上記ユニットコアを互いに間隔を空け、かつ上記ティース部が上記鉄心保持治具の回転方向の外周側に位置して2個の上記磁極片同士が逆反りされて互いの間隔が広がるようにセットし、巻線を供給する上記フライヤを上記ユニットコアの一方の磁極片のティース部に対して旋回動作するとともに、上記ティース部の延伸方向に沿ってスライドし、その際、上記フライヤの旋回先端の回転面に対して、巻線を施す作業を行っていない他方の磁極片が常に外側に位置するように上記ユニットコアの位置を設定し、上記ユニットコアの2個1組に含まれる全ての上記各磁極片に巻きつける巻線、および上記ユニットコアの間を結ぶ渡り線を切断せずに連続巻線する巻線作業を行い、この巻線作業を各相に対応した2個1組のユニットコアの全てに対して行った後、上記ユニットコアの各ティース部を逆反り状態から両者が円弧状となるように元に戻し、これらの2個1組のユニットコアの3組を、上記ユニットコアを1単位として周方向に沿って順次互いに異なる相となるように円環状に配置することを特徴としている。
In order to solve the above-described problems, a rotating electrical machine according to the present invention includes a unit core having two magnetic pole pieces made of a laminated iron core in which thin plates are laminated along an output shaft direction. There together having teeth portion protruding from the back yoke part and the back yoke part are foldably connected to the above back yoke portion adjacent to each other, winding and two of the unit core set and In addition, three sets of these two unit cores are arranged in an annular shape to form a stator , and each set of two unit cores has a U , V, and W phases, and the unit cores as one unit are arranged so as to be sequentially different from each other along the circumferential direction, and the units corresponding to the one phase are arranged. A winding is continuously wound around all the magnetic pole pieces included in one set of two cores without being cut, and the winding direction of the two magnetic pole pieces constituting the unit core is Winding ends of the windings corresponding to each phase are wound so that the winding directions of the pole pieces adjacent to each other in the unit cores that are opposite to each other and have different phases are mutually the same. It is characterized in that a series star connection is formed as a neutral point by connecting each other or winding start ends .
A method of manufacturing a rotating electrical machine according to the present invention is a method of manufacturing a rotating electrical machine having the above-described configuration, using a flyer and an iron core holding jig, and in the rotating direction of the iron core holding jig. A pair of the unit cores corresponding to one of the U, V, and W phases are spaced apart from each other, and the teeth are positioned on the outer peripheral side in the rotation direction of the iron core holding jig. The two magnetic pole pieces are reversely warped and set so that the distance between the magnetic pole pieces is widened, and the flyer for supplying the winding is swung with respect to the tooth portion of one magnetic pole piece of the unit core, and The unit core is slid along the extending direction of the teeth portion, and the other magnetic pole piece that is not subjected to the winding operation is always positioned on the outer surface of the rotating surface of the turning tip of the flyer. Set the position of the above Two pair to all the windings wound on the respective pole piece contained the Nittokoa, and perform winding operation to continuously wound without cutting the crossover wire connecting between the unit core, the winding operation Are performed on all of the two unit cores corresponding to each phase, and then the teeth of the unit cores are returned to their original shapes so that they are arcuate from the reverse warped state. Three sets of one set of unit cores are arranged in an annular shape so as to be sequentially different from each other along the circumferential direction with the unit core as one unit.
本発明によれば、ユニットコア内の両磁極片の相互間や、ユニットコアの相互間を切断せずに連続して巻線を施すことができる。このため、巻線端末部の接続回数を削減でき、安価な固定子を構成することができ、10極12ティースの直列スター結線の回転電機を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to continuously perform winding without cutting between the two pole pieces in the unit core or between the unit cores. For this reason, the number of times of connection of the winding terminal portion can be reduced, an inexpensive stator can be configured, and a 10-pole 12-tooth series star-connected rotating electrical machine can be provided.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1における回転電機において、固定子を構成するためのユニットコアの斜視図、図2は同ユニットコアを組み合わせて構成された固定子の断面図、図3は固定子断面における結線状態を示す結線図、図4は固定子を構成する全てのユニットコアを直線状に並べて、結線の状態を模式的に表した結線略図である。なお、図4ではユニットコアは簡略化して表しティース部に巻かれる巻線や絶縁用ボビンは省略している。
1 is a perspective view of a unit core for constituting a stator in a rotating electric machine according to
この実施の形態1の回転電機の固定子1は、複数個(ここでは6個)のユニットコア2を備え、このユニットコア2は、回転出力軸方向(図2で紙面に直交する方向)に沿って薄板を複数枚積み重ねてカシメや溶接等により固定されてなる積層鉄心で構成された一対の磁極片3を備える。各磁極片3は、バックヨーク部31と、このバックヨーク部31から突出したティース部32とを有し、各バックヨーク部31には、固定子1の製造に際して後述の鉄心保持治具8にユニットコア2を取り付けるための取付穴34が形成され、また、互いに隣接するバックヨーク部31同士が薄肉33を介して折り曲げ可能に連結されている。
The
なお、ここでは磁極片3同士を連結する薄肉33は、バックヨーク部31の一部を薄肉にすることにより構成しているが、これに限らず、各磁極片3のバックヨーク部31同士を回転可能な連結部と揺動自在にヒンジ結合して折り曲げ可能に連結した構成、例えば、積層方向のカシメ用凹凸を利用して回動自在に成されている形状にすることも可能である。
Here, the
また、各ユニットコア2のティース部32には、回転出力軸方向の前後から後述する一対の絶縁用ボビン7が嵌着され、この絶縁用ボビン7が嵌着されたユニットコア2の2個を1組として連続して巻線4が施されている。これによって、ユニットコア2の2個1組が、3相交流のそれぞれの相U,V,Wの内の1相分に対応している。
In addition, a pair of insulating
そして、この巻装された2個のユニットコア2同士が互いに円の中心Oを挟む点対称位置に対向配置されるとともに、ユニットコア2の2個1組を3組用いて周方向に沿って60度ずつ順次ずらせて円環状に配置され、こうして円環状に配置された各ユニットコア2のバックヨーク部31の突き合わせ端部同士が溶接や接着により一体結合されることにより、10極12ティースの3相DCブラシレスモータ用の固定子1が構成されている。
The two
なお、図2ないし図4において、各ユニットコア2の各々の磁極片3に対して付された符号U,V,Wは3相交流のそれぞれの相に対応しており、Nは中性点である。また、各相U,V,Wに対する添え字は、それぞれのユニットコア2の各磁極片3に巻き付けられた各巻線4を区別するために示しており、U1とU1’の違いは、巻回方向が左右反対であることを示す。例えば、図3においてバックヨーク部31側から見てU1が左回り、U1’が右回りを示す。またU1とU2との違いは、U1がユニットコア2の1番に巻き付けられる巻線であり、U2がユニットコア2の2番に巻き付けられる巻線であることを示す。
2 to 4, the symbols U, V, W attached to the
前述のごとく、例えば10極12ティースの回転電機で各相の巻線4を直列に連続してスター結線する場合において、先の特許文献2の場合には、図4(b)に示すように、同相内で連続して巻線4を実施する際、特にV相の巻線4を施すときには、3つの磁極片3からなる連結体50の4個分について、各連結体50の相互間を結ぶ渡り線41を経由して切れ目なく全て連続して巻線4を巻き付ける必要があるので、4個の連結体50を全て同時に鉄心保持治具8に保持しておく必要が生じる。そのため、自動巻線機の機能が複雑となったり、大型化してしまう。
As described above, for example, in the case of
これに対して、この実施の形態1では、図4(a)に示すように、同相内で連続して巻線4を実施する際、U,V,Wの各相のいずれについても、2個1組のユニットコア2を1単位として、その単位内で互いに連結された磁極片3間を結ぶ渡り線44や2つのユニットコア2の間を結ぶ渡り線41を経由して連続して巻線4を巻き付ければよいので、巻線端末部の接続回数を削減でき、安価な回転電機の固定子1を得ることができる。
On the other hand, in the first embodiment, as shown in FIG. 4A, when the winding 4 is continuously performed in the same phase, for each of the U, V, and W phases, 2 One
図5は絶縁用ボビン7を固定子の径方向外方側から見た場合の斜視図、図6は絶縁用ボビン7を固定子の径方向内方から見た場合の斜視図、図7は絶縁用ボビンを図5の符号Aで示す方向から見た平面図、図8は絶縁用ボビンを図5の符号B方向から見た正面図、図9は絶縁用ボビンを図5の符号C方向から見た側面図である。
5 is a perspective view when the insulating
この絶縁用ボビン7は、各磁極片3のティース部32に嵌合されるティース嵌合部71と、バックヨーク部31に嵌合されるバックヨーク嵌合部72とを有する。
The insulating
そして、ティース嵌合部71には、巻線4をティース部32に整列して巻き付けるための巻線整列溝74が形成され、また、ティース嵌合部71とバックヨーク嵌合部72との境界部分には、巻線4の巻き始め部分がそれ以降に巻かれる部分と干渉することを避けるために、その左右の位置に巻線4の巻始め部分を外側に逃すための巻始め線逃がし溝75が形成されている。さらに、バックヨーク嵌合部72には、その左右に各相の巻線4の巻き始め部分や巻き終わり部分、また前述の各渡り線41,44(以下、これらを総称して巻線端末部と称する)を収納するための巻線端末部収納溝76が形成され、さらに、巻線端末部収納溝76に収納された巻線端末部を保持するために紐や結束バンド等を差し込むための巻線固定孔77が形成されている。
The teeth
図10は上記構成の回転電機の固定子1を形成する場合に使用される自動巻線機の概略構成図である。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of an automatic winding machine used when forming the
この自動巻線機は、ユニットコア2の固定用の鉄心保持治具8、およびフライヤ9を有する。ここに、鉄心保持治具8は、円盤状のもので、その周方向に沿って各磁極片3に形成された取付穴34に差し込まれる取付ピン81が設けられており、鉄心保持治具8の中心Oを中心として回転が可能である。また、フライヤ9は、ユニットコア2の各磁極片3のティース部32に巻線4を巻き付けるためのもので、その旋回軸91を中心として、旋回軸91の軸端に取り付けられたアーム部92が矢印θで示すように正逆転方向にそれぞれ旋回可能に設けられるとともに、整列巻きを行うために旋回動作と同期して旋回軸91が軸方向(符号Z方向)へスライドするように構成されている。そして、供給される巻線4は、フライヤ9のアーム部92の基端側からアーム部92の内部を通って先端部分まで繋がっている。
This automatic winding machine has an iron core holding jig 8 for fixing the
図11は3相交流の1相分(ここでは一例としてV相)に対応するユニットコア2の2個1組に対して連続に巻線4を施した状態を示す説明図、図12は3相交流の残りの2相分(ここでは一例としてU相)に対応するユニットコア2の2個1組に対して連続に巻線4を施した状態を示す説明図であり、各ティース部32に巻かれる巻線4の部分は省略している。なお、U相、W相の場合は、V相の場合と巻線4が施される方向、および巻き始め部分および巻き終わり部分の位置が逆になっている。また、これとは逆に図11をU相、W相、図12をV相とすることでも10極12ティースの回転電機を構成することができる。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a state in which the winding 4 is continuously applied to one set of two
次に、図10および図11を参照して固定子を形成するために、1相分(ここではV相)を構成する2個1組のユニットコア2の各ティース部32に巻線4を施す方法について説明する。なお、ここでの説明は、便宜上ユニットコアやその磁極片が区別できるように、これらに個々別々の符号を付す。
Next, in order to form a stator with reference to FIG. 10 and FIG. 11, the winding 4 is attached to each
まず、2つのユニットコア2a,2bそれぞれについて、ティース部32が外側に位置するように薄肉部33を折り曲げて逆反らせて隣接する磁極片3a,3b間の距離を広くし、この状態で鉄心保持治具8の取付ピン81に各磁極片3a,3b,3c,3dのバックヨーク部31に形成された取付穴34を挿入するなどして固定する。その際、各ユニットコア2a,2bは、鉄心保持治具8の中心Oを挟む略点対称位置となるように配置する。そして、鉄心保持治具8を回転してまず一つの磁極片3aをフライヤ9の正面位置に移動させる。
First, for each of the two
次に、フライヤ9のアーム部92の先端から出ている巻線4の端末部分を鉄心保持治具8に設置している巻き始め線固定用ピン82等に固定した後、巻線4を巻始め線逃がし溝75に沿わせてから、フライヤ9を旋回(ここではバックヨーク部31側から見て右回り旋回)するとともに、これに同期して旋回軸91を軸方向(Z方向)に沿ってスライドさせながらこの磁極片3aのティース部32に巻線4を施す。
Next, after fixing the terminal portion of the winding 4 protruding from the tip of the
その際、一つのユニットコア2aを構成する一対の磁極片3a,3bの内、巻線4を施す作業を行っていない他方の磁極片3bが常にフライヤ9の旋回先端の回転面Qよりも外側(図10では符号P1で示す箇所)に位置するようにユニットコア2aの配置位置を設定して巻線作業を行う。このようにすれば、ユニットコア2a内の一方の磁極片3aに巻線4を施す際、これに連結された他方の磁極片3bにフライヤ9が干渉することを確実に避けることができるので都合が良い。また、一つのユニットコア2aを構成する一対の磁極片3a,3bの内、巻線4を施す作業を行っていない他方の磁極片3bとは反対側の位置(図10では符号P2で示す箇所)でフライヤ9をZ方向にスライドさせる。これは、巻線4を長い距離移動させる必要がある場合でも、他方の磁極片3bにフライヤ9が干渉することを確実に避けることができるので都合が良い。
At that time, of the pair of
次に、鉄心保持治具8を回転し、他方の磁極片3bをフライヤ9の正面位置(図10の磁極片3aの位置)に移動させる。このとき、このユニットコア2aを構成する一方の磁極片3aに巻回した巻線4の巻き終わり部分を切断することなくこれを渡り線44として、絶縁用ボビン7の巻線端末部収納溝76を通した後、他方の磁極片3bの絶縁用ボビン7の巻始め線逃がし溝75に沿わせ、続いて、この他方の磁極片3bのティース部32に対して一方の磁極片3aに巻いた方向とは逆方向(この例ではバックヨーク部31側から見て左回り)に巻線4を施す。
Next, the iron core holding jig 8 is rotated, and the other
その際、巻線4を施す作業を行っていない一方の磁極片3aが常にフライヤ9の旋回先端の回転面Qよりも外側(図10では符号P2で示す箇所)に位置するようにユニットコア2aの配置位置を設定して巻線作業を行うことで、これに連結された一方の磁極片3aにフライヤ9が干渉することを確実に避けることができる。また、一つのユニットコア2aを構成する一対の磁極片3a,3bの内、巻線4を施す作業を行っていない他方の磁極片3aとは反対側の位置(図10では符号P1で示す箇所)でフライヤ9をZ方向にスライドさせる。これは、巻線4を長い距離移動させる必要がある場合でも、他方の磁極片3aにフライヤ9が干渉することを確実に避けることができるので都合が良い。
At this time, the
次に、鉄心保持治具8を回転し、磁極片3cをフライヤ9の正面位置(図10の磁極片3aの位置)に移動させる。このとき、他方の磁極片3bに巻いた巻線4の巻き終わり部分を切断することなく、他方のユニットコア2bに至るだけの所定長さ分を渡り線41として確保した後、他方のユニットコア2bを構成する一方の磁極片3cに対して、巻線4を巻始め線逃がし溝75に沿わせてから、磁極片3bと同じ方向(バックヨーク部31側から見て左回り)に巻線4を施す。
Next, the iron core holding jig 8 is rotated to move the
その際、巻線4を施す作業を行っていない他方の磁極片3dが常にフライヤ9の旋回先端の回転面Qよりも外側(図10では符号P3で示す箇所)に位置するようにユニットコア2bの配置位置を設定して巻線作業を行うことで、これに連結された他方の磁極片3dにフライヤ9が干渉することを確実に避けることができる。また、一つのユニットコア2bを構成する一対の磁極片3c,3dの内、巻線4を施す作業を行っていない他方の磁極片3dとは反対側の位置(図10では符号P4で示す箇所)でフライヤ9をZ方向にスライドさせる。これは、巻線4を長い距離移動させる必要がある場合でも、他方の磁極片3dにフライヤ9が干渉することを確実に避けることができるので都合が良い。
At this time, the
最後に、鉄心保持治具8を回転し、他方の磁極片3dをフライヤ9の正面位置(図10の磁極片3aの位置)に移動させる。このとき、このユニットコア2bを構成する一方の磁極片3cに巻回した巻線4の巻き終わり部分44を切断することなくこれを渡り線44として、絶縁用ボビン7の巻線端末部収納溝76を通した後、他方の磁極片3dの絶縁用ボビン7の巻始め線逃がし溝75に沿わせ、続いて、この他方の磁極片3dのティース部32に対して一方の磁極片3cに巻いた方向とは逆方向(この例ではバックヨーク部31側から見て左右回り)に巻線4を施す。
Finally, the iron core holding jig 8 is rotated, and the other
その際、巻線4を施す作業を行っていない一方の磁極片3cが常にフライヤ9の旋回先端の回転面Qよりも外側(図10では符号P4で示す箇所)に位置するようにユニットコア2bの配置位置を設定して巻線作業を行うことで、これに連結された一方の磁極片3cにフライヤ9が干渉することを確実に避けることができる。また、一つのユニットコア2bを構成する一対の磁極片3c,3dの内、巻線4を施す作業を行っていない他方の磁極片3cとは反対側の位置(図10では符号P3で示す箇所)でフライヤ9をZ方向にスライドさせる。これは、巻線を長い距離移動させる必要がある場合でも、他方の磁極片3cにフライヤ9が干渉することを確実に避けることができるので都合が良い。
At that time, the
こうして、2個1組のユニットコア2a,2bの各々の磁極片3a,3b,3c,3dのティース部32に巻線4を施した後、これらの各ユニットコア2a,2bを鉄心保持治具8から取り外し、図11に示すように、ティース部32を逆反り状態から両者が円弧状となるように元に戻すことで、V相に対応する2個1組のユニットコア2a,2bに対して連続して巻線4が施される。
Thus, after the winding 4 is applied to the
以下、同様にしてU相およびW相に対応するユニットコア2の2個1組に対しても巻線4を施し、これらのユニットコア2の2個1組を3組用いて、これらの3組が図2に示したように周方向に沿って順次60度ずつずらせて配置して円環状にする。そして、溶接や接着等により各ユニットコア2の互いに隣接する端面同士を結合することで一体化する。続いて、図3、図4(a)に示した結線状態となるように結線処理を行い、また、巻線端末部収納溝76に巻線端末部を収納し(図示せず)、紐や結束バンド等を巻線固定孔77に挿入して巻線端末部を固定する。これにより、10極12ティースの3相DCブラシレスモータ用の固定子が構成される。
In the same manner, the winding 4 is also applied to a set of two
以上のように、この実施の形態1の回転電機においては、例えば10極12ティースで直列スター結線を行う場合、従来技術では、渡り線41を経由して切れ目なく全て連続して巻線4を巻き付ける必要があるので、巻線端末部の接続回数が多くなるのに対して、この実施の形態1の構成では、図4(a)に示したように、2つのユニットコア2の相互間を渡り線41を経由して切断することなく連続に巻き付けることで1相分の巻線4が得られるため、巻線端末部の接続回数を削減することができ、安価な回転電機の固定子を得ることができる。
As described above, in the rotating electrical machine according to the first embodiment, for example, when serial star connection is performed with 10 poles and 12 teeth, in the conventional technique, the windings 4 are all continuously connected without a break through the connecting
また、図10に示したような自動巻線機を使用する場合、従来技術(例えば先の特許文献2)では、V相の巻線4を施す際に4個全ての連結体50を保持せねばならず、自動巻線機が大型化するのに対して、この実施の形態1では、2個1組のユニットコア2を同時に保持できれば各相に連続して巻線作業を実施できるため、装置の小型化と機能の簡略化が図れ、製作費用を抑制できる。
In the case of using an automatic winding machine as shown in FIG. 10, in the prior art (for example, the above-mentioned Patent Document 2), when the V-phase winding 4 is applied, all four
また、従来技術(例えば先の特許文献2)の場合には連結体50として3個分の磁極片3が一体連結された状態の金型を製作する必要がある。これに対して、この実施の形態1では、2個分の磁極片3が連結されたユニットコア2のみ製作できればよいので、3個分の磁極片3が一体連結された状態の金型を製作する場合に比べて金型は比較的小型になり、金型費用を抑制することができる。
Further, in the case of the prior art (for example, the above-mentioned Patent Document 2), it is necessary to manufacture a mold in which three
さらに、絶縁用ボビン7に巻始め線逃がし溝75を設けたことで、巻線4の巻き始め部分とそれ以降に巻かれる部分との干渉を避けることができ、これを左右に設けたことで左回りおよび右回りの巻線4を施す場合のいずれにおいても、整列性の高い巻き付けを行うことができる。そして、巻線端末部収納溝76に巻線端末部を収納し、巻線固定孔77に紐や結束バンド等で固定することができるため、電位差が高い各相間での接触を避けることができて絶縁不良を抑制することができる。また、中性点Nの固定も容易に行える。
Further, by providing the winding start
実施の形態2.
図13は本発明の実施の形態2における回転電機において、固定子を構成するためのユニットコア2の平面図、図14は同ユニットコア2を組み合わせて構成された固定子の断面図であり、実施の形態1と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を示す。なお、図14はユニットコア2に嵌着される絶縁用ボビン7やティース部32に巻き付けられる巻線4は省略している。
FIG. 13 is a plan view of a
この実施の形態2においても、一対の磁極片3を有するユニットコア2を備え、このユニットコア2は、上記各磁極片3がバックヨーク部31とこのバックヨーク部31から突出したティース部32とを有するとともに、互いに隣接する上記バックヨーク部31同士が折り曲げ可能に連結されており、このユニットコア2の2個を1組として連続して巻線4が施されるとともに、この巻装されたユニットコア2の2個1組を3組使用し、これを円環状に配置されて固定子が構成されている。
Also in the second embodiment, a
ここで、実施の形態1では各ユニットコア2の互いに隣接する突き合わせ端部同士が溶接や接着により一体結合されているが、この実施の形態2では、ユニットコア2の両端面にそれぞれ形成されている凹部25と凸部26とを嵌め合わせることにより、端面同士が一体的に結合されている。
Here, in the first embodiment, the butted ends adjacent to each other of the
上記のように各ユニットコア2の両端面の一方側には凹部25が、他方側には凸部26が設けられているが、これらの凹部25と凸部26の具体的な形状は図15に示すようになっている。
As described above, the
すなわち、凹部25には、図15(a)、(b)に示すようにアリ溝状の2種類の形状のものがあり、以下、両者を区別するために図15(a)に示す形状の凹部25を第1凹部25aと、図15(b)に示す形状の凹部25を第2凹部25bと称する。また、凸部26は、図15(c)、(d)に示すようにアリ溝状の2種類の形状のものがあり、両者を区別するために図15(c)に示す形状の凸部26を第1凸部26aと、図15(d)に示す形状の凸部26を第2凸部26bと称する。
That is, the
ここに、第1、第2凹部25a、25b、および第1、第2凸部26a、26bの各形状の関係を説明する。
Here, the relationship of each shape of the 1st, 2nd recessed
第1凹部25aに対して、第1凸部26aは周方向からの挿入ができず積層方向(回転電機の出力軸方向)からの挿入のみが可能であり、第2凸部26bは周方向および積層方向の双方からの挿入が可能となるような形状に形成されている。また、第2凹部25bに対して、第1凸部26aおよび第2凸部26bは、共に周方向および積層方向の双方からの挿入が可能となるような形状に形成されている。
The first
したがって、これらの第1、第2凹部25a、25bと第1、第2凸部26a、26bの各形状の関係により、これらを嵌め合わせる際には、図16(a)〜(d)に示すような組み合わせが生じる。すなわち、図16(a)に示す第1凹部25aと第1凸部26aの組み合わせは、第1凹部25aに対して第1凸部26aの積層方向からの挿入は許容するが、周方向からの挿入は許容しない嵌合形態(以下、これを第1嵌合形態と称する)Xとなる。また、図16(b)〜(d)に示すように、第1凹部25aと第2凸部26b、第2凹部25bと第1凸部26a、第2凹部25bと第2凸部26bの各組み合わせは、いずれも周方向および積層方向の双方からの挿入を許容する嵌合形態(以下、これを第2嵌合形態と称する)Yとなる。
Accordingly, when the first and second
そして、各ユニットコア2の突き合わした端面同士を一体的に結合するためには、ユニットコア2の組立完了時に、上記の第1嵌合形態Xと第2嵌合形態Yとが積層鉄心の積層方向に沿って所定枚数分ずつ交互に発生するように、予め各ユニットコア2を次のように積層配置する。
And in order to couple | bond together the end surfaces which each
例えば、図17(a)に示すように、積層方向の上から順に、1枚目〜4枚目のユニットコア2については、第1嵌合形態Xが生じるように、その一方(図中左側)の端面に第1凹部25a(図中斜線で示す)が、他方(図中右側)の端面に第1凸部26a(図中斜線で示す)が形成され、5枚目〜9枚目のユニットコア2については、第2嵌合形態Yが生じるように、その一方の端面に第2凹部25bが、他方の端面には第2凸部26bが形成されている。また、10枚目〜13枚目のユニットコア2については、第1嵌合形態Xが生じるように、その一方の端面に第1凹部25a(図中斜線で示す)が、他方の端面に第1凸部26a(図中斜線で示す)が形成され、14枚目〜25枚目のユニットコア2については、第2嵌合形態Yが生じるように、その一方の端面に第2凹部25bが、他方の端面には第2凸部26bが形成されている。以下、第1嵌合形態Xと第2嵌合形態Yとがユニットコア2の積層方向に沿って所定枚数分ずつ交互に発生するように配置されている。
For example, as shown in FIG. 17 (a), the first to
このようにして構成されたユニットコア2の両端部を一体的に結合するには、図17(a)に示すようにユニットコア2が積層方向に4枚分だけ位置ずれするように、その端面同士を突き合わせ、次に図17(b)に示すように、各ユニットコア2の両端面に形成されている凹部25と凸部26とを嵌め合わせる。この場合、各ユニットコア2には図16(a)で示したような第1嵌合形態Xは生じず、図16(b)〜(d)に示したような第2嵌合形態Yとなる。したがって、各ユニットコア2の一方の端面に設けられている各凹部25に対して、他方の端面に設けられている各凸部26を全ての周方向から挿入することができる。
In order to integrally connect both ends of the
この嵌合状態では端面が積層方向に4枚分ずれているので、図17(c)に示すように、このずれを無くすように突き合わせた端部の上下面が面一となるように、ユニットコア2を積層方向に圧入する。この圧入作業によって、図中斜線で示す位置において図16(a)に示したような第1嵌合形態Xが生じ、第1凹部25aに対して、第1凸部26aが挿入されて、両者が嵌め合わされる。その結果、ユニットコア2の突き合わせ端面同士が互いに一体的に結合される。なお、本例では、第1嵌合形態Xを生じる際のユニットコア2の積層枚数は4枚、第2嵌合形態Yを生じる際のユニットコア2の積層枚数は5枚としたが、この数に限定されるものではない。また、凹部25と凸部26の位置関係は各ユニットコア2について左右逆であってもよい。
In this fitted state, the end faces are shifted by 4 sheets in the stacking direction. Therefore, as shown in FIG. 17 (c), the unit is arranged so that the upper and lower surfaces of the end portions so as to eliminate this shift are flush with each other. The
以上のように、実施の形態2の回転電機用固定子は、ユニットコア2の端面を積層方向にずらして周方向から突き合わせた後、積層方向から圧入するだけで第1嵌合形態Xを構成する第1凹部25aと第1凸部26aとの嵌め合いにより、突き合わせた端面同士を一体的に結合することができるので、溶接や接着が不要となる。このため、ユニットコア2の熱変形等の影響を除くことができて内径精度を確保でき、しかも突き合わせ端面同士を簡単かつ確実に固着することができるため信頼性が高く、さらに安価な回転電機用固定子を製作することが可能となる。
As described above, the stator for a rotating electrical machine according to the second embodiment configures the first fitting form X only by press-fitting from the stacking direction after the end face of the
実施の形態3.
図18は本発明の実施の形態3における回転電機において、固定子を構成するユニットコアのバックヨーク部に形成された凹部近傍の状態を示す平面図、図19はユニットコアのバックヨーク部の端面の形成された凹部と凸部とを嵌め合わせた状態を示す平面図である。
18 is a plan view showing a state in the vicinity of the recess formed in the back yoke portion of the unit core constituting the stator in the rotating electric machine according to
この実施の形態3の特徴は、実施の形態2(図13〜図17)に示した構成のユニットコア2を前提として、バックヨーク部31の各凹部25(25a,25b)近傍の外周部に径方向内方に向けて一部を切り欠いた切欠部27が形成されていることである。
The feature of the third embodiment is that the outer periphery of the
この場合、凹部25(25a,25b)と凸部26(26a,26b)を圧入等によって嵌め合わせると、バックヨーク部31の凹部25と切欠部27との間の部分28が径方向外方に撓むが、予め切欠部27が形成されているため、図19に示すように、当該部分28がユニットコア2の外径より外側に飛び出さない状態でバックヨーク部31の端面同士を一体的に結合することができる。そのため、固定子をシェル等に焼き嵌めする工程がある場合、シェル等への固定子の挿入を確実に行うことができるので都合が良い。
In this case, when the concave portion 25 (25a, 25b) and the convex portion 26 (26a, 26b) are fitted together by press-fitting or the like, the
実施の形態4.
図20は本発明の実施の形態4における回転電機において、固定子を構成するユニットコアの磁極片に絶縁用ボビンを嵌着した状態の一部を示す側面図である。図21は、各ユニットコア間を渡り線で接続する場合の変形例を示す説明図である。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 20 is a side view showing a part of the rotating electric machine according to Embodiment 4 of the present invention in a state where an insulating bobbin is fitted to the magnetic pole piece of the unit core constituting the stator. FIG. 21 is an explanatory diagram showing a modification in the case where the unit cores are connected with a crossover.
この実施の形態4において、ユニットコア2の各磁極片3に嵌着される絶縁用ボビン7は、実施の形態1(図5〜図9)の場合と同様、バックヨーク嵌合部72に巻線端末部収納溝76が形成されているが、特にこの実施の形態4の特徴として、この巻線端末部収納溝76は、外面から内方に向けて次第に傾斜したテーパ部76aが形成される。また、その底部76bは、渡り線のゆるみ抜け防止を図る上で巻線端末部の外径に略合致した円弧状に形成されている。
In the fourth embodiment, the insulating
この実施の形態4で回転電機用の固定子を製造する手順は、基本的に実施の形態1の場合と同様に、固定子1を形成する全てのユニットコア2を一体化した後、図11に示したように、渡り線41をユニットコア2の外径方向に配置させ、図3、図4(a)に示した結線となるように結線処理を行うが、その際、図20の破線で示すように、ユニットコア2の相互間を結ぶ渡り線41や、ユニットコア3内の隣接する磁極片3間を結ぶ渡り線44を巻線端末部収納溝76のテーパ部76aに沿わせて収納して底部76bに着座させる。
The procedure for manufacturing a stator for a rotating electrical machine in the fourth embodiment is basically the same as that in the first embodiment. After all
これにより、渡り線41,44を巻線端末部収納溝76内に収納する際に、渡り線41,44の収納が容易となるとともに、収納後は渡り線41,44が巻線端末部収納溝76から不意に抜け落ちるのを防止することができ、電位差が高い他相の渡り線との接触を避けることができる。また、巻線4の最初の巻き始め部分や、最後の巻き終わり部分についても、同様に巻線端末部収納溝76から不意に抜け落ちるのを防止することができ、電位差が高い他相の巻き始め部分や、最後の巻き終わり部分との接触を避けることができるので都合がよい。
Thereby, when the connecting
なお、先の図11に示した例では、2個1組の各ユニットコア2a,2b相互間を結ぶ渡り線41は、固定子1の外周に沿わせたようにしているが、全てのユニットコア2を円環状に結合する工程時に渡り線41が各ユニットコア2に干渉するのを避けることができる態様ならばどのように引き回すかについては特別な制約はなく、例えば、円環状に配置される各ユニットコア2の径方向の内方側に位置させたり、あるいは径方向の外方側に位置させることができる。特に、図21に示すように、渡り線41をユニットコア2の内径方向に配置させる場合には、全てのユニットコア2を円環状に結合する際、渡り線41が各ユニットコア2に干渉するのを避けることができ、かつ、渡り線41の長さをユニットコア2の外径方向に確保する場合に比べて短くできるので都合が良い。
In the example shown in FIG. 11, the connecting
1 固定子、2 ユニットコア、25 凹部、26 凸部、3 磁極片、
31 バックヨーク部、32 ティース部、33 薄肉部、4 巻線、
41,44 渡り線、7 絶縁用ボビン、75 巻始め線逃がし溝、
76 巻線端末部収納溝、76a テーパ部、76b 底部、77 巻線固定孔、
8 鉄心保持治具、9 フライヤ、Q 回転面、X 第1嵌合形態、Y 第2嵌合形態。
1 Stator, 2 Unit core, 25 Concave part, 26 Convex part, 3 Pole piece,
31 Back yoke part, 32 teeth part, 33 thin part, 4 windings,
41, 44 Crossover, 7 bobbin for insulation, 75 winding start line relief groove,
76 Winding terminal storage groove, 76a taper, 76b bottom, 77 winding fixing hole,
8 Iron core holding jig, 9 flyer, Q rotating surface, X first fitting form, Y second fitting form.
Claims (7)
上記ユニットコアの2個1組が3相交流のそれぞれのU,V,W相の内の1相に対応するとともに、上記ユニットコアを1単位として周方向に沿って順次互いに異なる相となるように配列されており、上記1相分に対応する上記ユニットコアの2個1組に含まれる全ての上記磁極片には巻線が切断されずに連続して巻き付けられるとともに、上記ユニットコアを構成する2個の上記磁極片同士の巻線の巻き付け方向は互いに逆向きであり、かつ各相が異なるユニットコアの互いに隣接する上記磁極片同士の巻線の巻き付け方向は互いに同じになるように巻き付けられ、各相に対応する上記巻線の巻終り端部同士または巻始め端部同士を互いに接続して中性点として直列スター結線が構成されていることを特徴とする回転電機。 A unit core having two magnetic pole pieces composed of laminated iron cores laminated with thin plates along the output axis direction is provided. The unit core includes a back yoke portion and a tooth portion protruding from the back yoke portion. and we are having, are foldably connected to the above back yoke portion adjacent to each other, together with winding is subjected to two of the unit cores as a pair, three pairs of the set of two unit cores Are arranged in an annular shape to form a stator ,
Each set of two unit cores corresponds to one of the U, V, and W phases of the three-phase alternating current, and the unit cores become one unit and sequentially become different phases along the circumferential direction. All the magnetic pole pieces included in one set of two unit cores corresponding to the one phase are wound continuously without being cut, and constitute the unit core. The winding directions of the two magnetic pole pieces are opposite to each other, and the winding directions of the adjacent magnetic pole pieces of the unit cores of different phases are the same. And a series star connection is formed as a neutral point by connecting the winding end ends or the winding start ends of the windings corresponding to each phase to each other .
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