JP2019097309A - Rotary electric machine and stator - Google Patents
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Abstract
【課題】巻線を高密度化できる。【解決手段】回転電機は、固定子と、固定子の内部に回転可能な回転子とを備え、固定子は、円筒型でありティースを有する鉄心と、鉄心の周りに形成されるボビンと、ボビンを介して鉄心のティースにコイルを集中的に巻回した複数の集中巻コイルとを備え、集中巻コイルの少なくとも一つは、ティースと接する第1層目に、鉄心のバックヨーク側を始点とし少なくとも1か所を空隙にして内周側に移行しつつ巻き回される順巻部と、内周側からバックヨーク側に移行しつつ空隙に巻き回される逆巻部とを備える。【選択図】図9PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the density of windings. A rotating electric machine includes a stator and a rotatable rotor inside the stator, the stator having a cylindrical core having teeth, and a bobbin formed around the core. A plurality of concentrated winding coils in which the coils are concentratedly wound around the teeth of the iron core via a bobbin, and at least one of the concentrated winding coils starts from the back yoke side of the iron core on the first layer in contact with the teeth. In addition, a forward winding part that is wound while moving to the inner peripheral side with at least one position being a gap, and a reverse winding part that is wound into the gap while moving from the inner peripheral side to the back yoke side. [Selection diagram] Fig. 9
Description
本発明は、回転電機、および固定子に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine and a stator.
地球温暖化を抑制するためにCO2の排出量を削減する技術の開発が求められている。このため、これを実現する自動車の電動化と、その駆動源であるモータや発電機を高出力化、高効率化に大きな期待が寄せられている。特許文献1には、全体を収容するハウジングと、このハウジングに回転軸を介して回転可能に取り付けられた回転子と、回転子の外周に対向してハウジングに取り付けられた固定子とを備え、前記固定子は、前記ハウジングに固定され、複数のスロットを形成するティース部が形成された環状の固定子鉄心と、前記ティース部に樹脂製の絶縁材料からなるボビンを介して巻き付けられた複数の固定子コイルとを有し、前記固定子コイルは、1層目を前記ティース部に前記固定子の外径側から内径側へ順次巻き付けられるとともに、層毎に巻き付け方向を反転させて巻き付けられ、最外層をn(但し、nは3以上の奇数)、各層の最終ターンをm(但し、mは2以上)とし、1層目の1ターン目を(1,1)、1層目の2ターン目を(1,2)、2層目の1ターン目を(2,1)、2層目の2ターン目を(2,2)・・・n層目のmターン目を(n,m)としたとき、n層目のmターン目(n,m)が前記固定子の外径側に巻き付けられ、内径側の前記固定子コイルが短辺側ティース部でレーンチェンジされるとともに、外径側の前記固定子コイルの一部を長辺側ティース部でレーンチェンジされていることを特徴とする回転電機が開示されている。
There is a need for the development of technology to reduce CO2 emissions in order to suppress global warming. For this reason, there is great expectation for the motorization of the motor vehicle to realize this and the higher output and higher efficiency of the motor and generator which are the drive sources.
特許文献1に記載されている発明では、巻線の高密度化が十分でない。
In the invention described in
本発明の第1の態様による回転電機は、固定子と、前記固定子の内部に回転可能な回転子とを備える回転電機であって、前記固定子は、円筒型でありティースを有する鉄心と、前記鉄心の周りに形成されるボビンと、前記ボビンを介して前記鉄心のティースにコイルを集中的に巻回した複数の集中巻コイルとを備え、前記集中巻コイルの少なくとも一つは、前記ティースと接する第1層目に、前記鉄心のバックヨーク側を始点とし少なくとも1か所を空隙にして内周側に移行しつつ巻き回される順巻部と、前記内周側から前記バックヨーク側に移行しつつ前記空隙に巻き回される逆巻部とを備える。
本発明の第2の態様による固定子は、円筒型でありティースを有する鉄心と、前記鉄心の周りに形成されるボビンと、前記ボビンを介して前記鉄心のティースにコイルを集中的に巻回した複数の集中巻コイルとを備え、前記集中巻コイルの少なくとも一つは、前記ティースと接する第1層目に、前記鉄心のバックヨーク側を始点とし少なくとも1か所を空隙にして内周側に移行しつつ巻き回される順巻部と、前記内周側から前記バックヨーク側に移行しつつ前記空隙に巻き回される逆巻部とを備える。
A rotating electrical machine according to a first aspect of the present invention is a rotating electrical machine comprising a stator and a rotatable rotor inside the stator, the stator being cylindrical and having an iron core with teeth. A bobbin formed around the iron core; and a plurality of concentrated winding coils in which a coil is intensively wound around teeth of the iron core via the bobbin, at least one of the concentrated winding coils being In the first layer in contact with the teeth, a forward winding portion wound starting from the back periphery side of the iron core while moving to the inner periphery side with the back yoke side as the start point and at least one place as an air gap; And a reverse winding section which is wound around the gap while moving to the side.
A stator according to a second aspect of the present invention is an iron core having a cylindrical shape and teeth, a bobbin formed around the iron core, and a coil concentratedly wound on the iron core teeth via the bobbin. And a plurality of concentrated winding coils, wherein at least one of the concentrated winding coils is a first layer in contact with the teeth, starting from the back yoke side of the iron core and having at least one void as an inner circumferential side And a reverse winding portion wound around the gap while moving from the inner circumferential side to the back yoke side.
本発明によれば、巻線を高密度化できる。 According to the present invention, the windings can be densified.
―第1の実施の形態―
以下、図1〜図11を参照して、本発明にかかる回転電機および固定子の第1の実施の形態を説明する。コイルは、たとえばエナメル皮膜された電線を用いて形成され、「コイル」と「電線」は厳密には異なるものである。しかし本実施の形態では物理的な形状を説明する場合を除いて「電線」も「コイル」と呼ぶ。
-First embodiment-
Hereinafter, with reference to FIGS. 1 to 11, a first embodiment of a rotating electrical machine and a stator according to the present invention will be described. The coil is formed, for example, using an enameled wire, and the "coil" and the "wire" are strictly different. However, in the present embodiment, the “electric wire” is also referred to as a “coil” except when the physical shape is described.
(回転電機1の内部構造)
図1は本発明にかかる回転電機1の内部構造を示す図である。ハウジング2の内周に固定子3が焼き嵌めや圧入により固定されている。固定子3の内周部に、その外周に永久磁石4を貼り付けたSPM(Surface Permanent Magnet)型の回転子コアが挿入され、回転子コアと同軸で一体化したシャフト5をベアリング6で支持している。入力端子7の各々に、位相の異なる電圧を加えると、これと電気的に繋がった固定子3内のコイル8に電流が流れ、電気エネルギーが機械エネルギーに変換されて、シャフト5が回転する。なおSPM型の回転子コアに代えて、コアの軸方向に設けた挿入溝に永久磁石4を挿入したIPM(Interior Permanent Magnet)型の回転子コアを用いてもよい。
(Internal structure of rotating electrical machine 1)
FIG. 1 is a view showing an internal structure of a rotary
固定子3に組み込まれるコイル8の導体断面積が大きく、周長が短くできれば、電気抵抗の減少により回転電機の効率が向上する。このため回転電機1は、固定子コア9の各々のティース10に集中的にコイル8を巻回することで、固定子コア9の軸方向両端面から突出した磁気的に無効なコイル長、すなわちコイルエンドを短くできる「集中巻」を採用する。また、巻線するコイル8の整列性を向上させ、より多くの導体を固定子コア9に巻線する手段として、回転電機1は固定子コア9を分割する「分割コア」を採用する。なおコイル8の断面は円でもよいし略直方体でもよい。換言するとコイル8は、いわゆる丸線でもよいしいわゆる角線でもよい。
If the conductor cross-sectional area of the
図2は、固定子3の外観図である。図2に示すように、固定子3は複数のブロック15から構成される。以下ではブロック15の構造および製造方法を説明する。
FIG. 2 is an external view of the
(ブロック15の構造)
図3は、ブロック15の外観図である。ただし図3ではコイル8である渡り線8Aを介して接続される3つのブロック15を示している。ブロック15は、鉄心である分割コアブロック12とボビン13とコイル8とを備える。コイル8は、後述するようにボビン13を介して分割コアブロック12に巻回され集中巻コイル8Bを形成する。図3に示す溝18は、後述する巻き始め16を固定する。分割コアブロック12は次のように作成される。
(Structure of block 15)
FIG. 3 is an external view of the
図4は分割コアブロック12の外観を示す図である。厚さ0.15mm〜0.5mmの電磁鋼板を打抜き、不図示のかしめや接着などにより積層固定することで、分割コアブロック12を形成する。分割コアブロック12は、ボビン13を介してコイル8が巻回されるティース10と、バックヨーク11とを備える。
FIG. 4 is a view showing the appearance of the split
図5は、ボビン13の外観図である。ボビン13はPBT(ポリブチレンテレフタレート)やPPS(ポリフェニレンサルファイド)などの樹脂で射出成形される。ボビン13の側面には突起14が設けられ、コイル8の位置ずれを防止する。ただし突起14は必須の構成要素ではなく、ボビン13は突起14を備えなくてもよい。ボビン13は図5の上下方向の中央で分離可能である。なお図5に記号wで示すように、ボビン13においてコイル8が巻回される領域の幅をボビン幅と呼ぶ。本実施の形態ではボビン幅は一定である。また図5において符号Hで示す図示上下方向をボビン13の高さ方向と呼ぶ。
FIG. 5 is an external view of the
図6は、ボビン13を分割コアブロック12に組付けた状態を示す図である。ボビン13を2つに分離し、図4に示す分割コアブロック12の上下から挟み込むように組付ける。この後、ボビン13の周りにエナメル皮膜付きの電線でコイル8を巻線するとブロック15が形成される。巻線の手順は後述する。
FIG. 6 is a view showing a state in which the
(多極化に伴う課題)
ところで近年では、回転電機の効率向上、および出力トルクの更なる向上を目的として、回転子の多極化が進められている。数式を併用して説明する。回転電機の出力トルクTは次の式1で表される。
T=Kt・I ・・・(式1)
(Issues with multi-polarization)
In recent years, in order to improve the efficiency of the rotating electrical machine and further improve the output torque, multipolarizing of the rotor has been promoted. The explanation will be given by using the formula together. The output torque T of the rotating electrical machine is expressed by the following
T = Kt · I ... (Equation 1)
ただしKtはトルク定数、Iは電流である。またトルク定数Ktは次の式2で示す関係を有する。
Kt=α・f・n・φ ・・・(式2)
Where Kt is a torque constant and I is a current. Further, the torque constant Kt has a relationship shown by the
Kt = α · f · n · φ (Equation 2)
ただしαは定数、fは周波数、nはコイルターン数、φは磁束である。またトルクTは次の式3に示す関係を有する。
T=α・f・n・φ・I ・・・(式3)
Is a constant, f is a frequency, n is the number of coil turns, and φ is a magnetic flux. Further, the torque T has a relationship shown in the
T = α · f · n · φ · I (Equation 3)
回転子の回転数が一定であっても回転子の極数を増やすと周波数fが増えるため、式(3)から明らかなように一定のトルクTを得るためのコイルのターン数nを減らすことができる。コイルのターン数の減少に伴って、次の2つの効果が得られる。第1に、コイル抵抗の低減による効率改善の効果である。第2に、体積を低減した分コイルを固定子の外周側に配置し、回転子径を大型化してトルクを増加させる効果である。 Even if the number of rotations of the rotor is constant, if the number of poles of the rotor is increased, the frequency f increases. Therefore, it is necessary to reduce the number of turns n of the coil to obtain a constant torque T as is apparent from equation (3). Can. As the number of turns of the coil decreases, the following two effects can be obtained. The first is the effect of improving the efficiency by reducing the coil resistance. The second effect is an effect of disposing a coil with a reduced volume on the outer peripheral side of the stator, increasing the rotor diameter and increasing the torque.
回転子の極数を増やすことによりこれらの効果が得られるので、本発明にかかる回転電機1は回転子の極数を増加させる設計としている。ただし回転子の極数の増加に対応して、固定子3の磁極数、すなわち分割コアブロック12の数が増加し、それぞれの分割コアブロック12の形状の制約が大きくなる。具体的に図を参照して説明する。
Since these effects can be obtained by increasing the number of poles of the rotor, the rotary
図7は回転子の極数とブロック15の形状の関係の概略を示す図である。図7(a)はブロック15を12個備える場合を示す図であり、図7(b)はブロック15を14個備える場合を示す図である。なお回転子の極数が比較的少ない8や10の場合に図7(a)に示すようにブロック15が12個用いられる場合が多く、回転子の極数が比較的多い14の場合に図7(b)に示すようにブロック15が14個用いられる場合が多い。
FIG. 7 schematically shows the relationship between the number of poles of the rotor and the shape of the
図7(a)と図7(b)とを比較して明らかなように、回転子の極数が増加するにつれて許容されるブロック15の幅が狭くなる。前述のとおりブロック15は分割コアブロック12とボビン13とコイル8とを備え、分割コアブロック12は鋼板の積層で作成され、ボビン13は射出成型により作成されるため、形状の変更は比較的容易である。しかしコイル8はボビン13に巻回されるので、許容されるブロック15の幅が狭くなることにより工夫が必要になる。具体的に図を参照して説明する。
As apparent from the comparison between FIG. 7 (a) and FIG. 7 (b), as the number of poles of the rotor increases, the width of the allowed
図8は、許容されるブロック15の幅を示す図である。ブロック15は円周上に並べて配置されることで固定子3を構成するので、それぞれのブロック15は隣接するブロック15と接触しない幅であることが求められる。具体的にはブロック15のボビン13に巻回されるコイル8は、図8に符号900で示す略台形状の領域内に収まることが求められる。仮に図示左側のようにコイル8が台形領域900に収まっていない場合は、隣接するブロック15のコイル8と干渉するためブロック15を組み合わせて固定子3を形成することができない。
FIG. 8 is a diagram showing the width of the
そこで本実施の形態では、図8の右側に示すように、コイル8の巻き始め16から巻き終わり17までを台形領域900に収める工夫を行う。なお隣接するブロック15におけるコイル8の巻数が異なる場合は、隣接するブロック15のコイル8の巻数を減らすことで生じたスペースを、対向するコイル8の配置スペースとすることも可能であるが、ここでは全てのコイル8の巻数を同一としている。
Therefore, in the present embodiment, as shown on the right side of FIG. 8, a device is adopted in which the winding
なお本実施の形態では、ボビン13に巻回したコイル8のうち、ボビン13と接する最も内周側のコイル8を1層目L1と呼び、1層目L1の外側に巻回されたコイルを2層目L2、さらに2層目L2の外側に巻回されたコイルを3層目L3と呼ぶ。たとえば図8の左側はコイル8が3層目まで存在し、図8の右側はコイル8が2層目まで存在する。また本実施の形態では、図8の左側に示すように図8の上方をバックヨーク側、または外周側と呼び、図8の下方を内周側と呼ぶ。以下では、ボビン13に形成される領域であって巻線可能な領域を巻線可能領域131と呼ぶ。
In the present embodiment, among the
(巻線の手順)
図9は、第1の実施の形態における巻き線の手順を説明する図である。図9(a)〜図9(d)のそれぞれに示す状態を、ここでは便宜的に第1段階〜第4段階と呼ぶ。なお以下に説明する巻線は、巻線機などの機械があらかじめ作成されたプログラムに基づいて実行してもよいし人間が実行してもよい。以下では巻線機が巻線を行うと仮定してその手順を説明する。
(Winding procedure)
FIG. 9 is a view for explaining the procedure of winding in the first embodiment. The states shown in FIGS. 9A to 9D are referred to as first to fourth stages for convenience, respectively. The winding described below may be executed by a machine such as a winding machine based on a previously created program, or may be executed by a human. In the following, the procedure will be described on the assumption that the winding machine performs winding.
図9はコイル8の巻き始め16側のコイルエンド19の上方、換言すると図3における図示上方からブロック15を見た図である。また図9では、コイル8のターン数を「T」で示している。
FIG. 9 is a view of the
まず図9(a)に示すように、巻線機はコイル8の巻き始め16を溝18に巻き落とし、巻線可能領域131において最もバックヨーク11に近い位置においてボビン13に1ターン目を巻き付ける。すなわち図9(a)に示す第1段階では、図示奥側にはコイルエンド19が形成されているが、図示手前側にはまだコイルエンド19が形成されていない。
First, as shown in FIG. 9A, the winding machine winds off the winding
次に巻線機は、図9(b)に示すように、内周側に2ターン目を形成するために、1ターン目と2ターン目の複数移行部22を2巻線ピッチで形成する。これにより、コイルの側面20に巻き始め16である1ターン目の隣にコイル8を形成する電線が一本だけ入る空隙23が形成される。そして巻線機は、ボビン13に2ターン目を巻回し、以後は巻線可能領域131の最も内周側に到達するまで空隙23を形成することなく通常移行部19Aを形成しつつコイル8を巻回して図9(b)に示す第2段階となる。
Next, as shown in FIG. 9 (b), in order to form a second turn on the inner circumferential side, the winding machine forms a plurality of
なおコイルエンド19には、通常移行部19Aおよび複数移行部22も含まれる。また以下では、バックヨーク側を始点とし少なくとも1か所の空隙23を形成して最も内周側に移行しつつ巻回されるコイル8を順巻部910と呼ぶ。すなわち1ターン目から4ターン目のコイル8が順巻部910である。
The
次に巻線機は、図9(c)に示すように逆移行部24を形成し1ターン目と2ターン目のコイル8に挟まれた空隙23にコイル8の5ターン目を形成して第3段階となる。この逆移行部24は、2ターン目〜4ターン目のコイル8を飛び越えるように内周側からバックヨーク側へと向かう。この5ターン目のコイル8は、1ターン目と2ターン目のコイル8が両側に存在するので、摩擦により空隙23に挿入した5ターン目のコイル25が空隙23の内部に固定される。そのため巻線時の張力によって空隙23の外部に5ターン目のコイル25が引っ張り出されない。以下では、巻線可能領域131の内周側からバックヨーク側に移行しつつ空隙23に巻回されるコイル8を逆巻部920と呼ぶ。本実施の形態では5ターン目のコイル8が逆巻部920である。
Next, as shown in FIG. 9C, the winding machine forms the
最後に巻線機は、図9(d)に示すように空隙23に巻回した5ターン目のコイル25に接するように、2層目に6ターン目のコイル26を巻回す。これにより5ターン目のコイル25を上層から押さえ込み、巻線後に5ターン目のコイル25が空隙23から脱落すること強固に防止できる。以上の構成により、巻き始め16と巻き終わり17をバックヨーク11側に設け、かつコイルの側面20に突出して斜めに配置される電線を生じさせずに、スロット内の台形空間を有効に活用して高密度に巻線することができる。
Finally, the winding machine winds the
(従来手法)
図10および図11は、従来手法による巻線がされたブロック15Zを示す図である。本実施の形態におけるブロック15との比較のために説明する。なおブロック15とブロック15Zは巻線以外は同一である。
(Conventional method)
10 and 11 show a
巻線機はまず、図10(a)に示すように、巻線可能領域131の最もバックヨーク側からコイル8を巻き始めて、巻き始め側のコイルエンド19を除くボビン13の3面に巻回して1ターン目を形成する。ここまでは本発明の手順と同様である。その後巻線機は、図10(b)に示すように、巻線可能領域131の最も内周側に到達するまで、隙間を空けることなく通常移行部19Aを形成し、内周側に移動しながらコイル8をボビン13に巻回す。
First, as shown in FIG. 10 (a), the winding machine starts winding the
ここまでは問題は生じないが、図10(c)に示すように、6ターン目のコイル8の側面が1ターン目と2ターン目が構成する谷間で位置決めされないため次の問題が生じる。すなわち、5ターン目から6ターン目へ移行する従来逆移行部24Zは、複数の通常移行部19Aの外周に沿うが、6ターン目のコイル8を巻回す際の張力により従来逆移行部24Zが滑り、図10および図11に符号21で示すように、コイルエンド19とコイル側面20の2面間を最短で結ぶように斜めにコイル8が配置される。
Although the problem does not occur up to this point, as shown in FIG. 10C, since the side surface of the
そのため従来手法によれば6ターン目のコイル8が前述の台形領域900から大きくはみ出すため、隣接するコイルとの干渉が生じ、理想とするターン数の巻線が不可能となる。トルクや効率の向上のために集中巻固定子を有する回転電機の極数を増やした場合、ティース、および巻線に割り当てられる台形空間が細長くなるため、巻き始め16と巻き終わり17をバックヨーク11側にして高密度に巻線をしようとすると、この問題はさらに顕著になる。なお、分割コアの固定子を用いて従来技術の問題点を説明したが、円筒状の一体コアを用いた場合にも同様の問題がある。
Therefore, according to the conventional method, since the
上述した第1の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)回転電機1は、固定子3と、固定子3の内部に回転可能な回転子とを備える。固定子3は、円筒型でありティース10を有する鉄心である分割コアブロック12と、分割コアブロック12の周りに形成されるボビン13と、ボビン13を介してティース10にコイル8を集中的に巻回した複数の集中巻コイル8Bとを備える。集中巻コイル8Bの少なくとも一つは、ボビン13を介してティース10と接する第1層目に、分割コアブロック12のバックヨーク側を始点とし少なくとも1か所を空隙23にして最も内周側に移行しつつ巻回される順巻部910と、内周側からバックヨーク側に移行しつつ空隙23に巻回される逆巻部920とを備える。そのためスロット内の台形空間を有効に活用してコイル8を高密度に巻線することができる。
According to the first embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) The rotating
(2)空隙23は、コイル8の巻き始め16に隣接する。そのため巻き始め16と巻き終わり17をバックヨーク側に設けられ、連続巻線とその引き回しが容易である。
(2) The
(3)集中巻コイル8Bは、空隙23に巻回したコイル8に接して上層にさらにコイル8が巻回される。そのため空隙23に巻回したコイル8を上層から押さえ込み、巻線後にそのコイル8が空隙23から脱落すること強固に防止できる。
(3) The concentrated winding
(4)回転電機1は、図3に示すように渡り線8Aを介して連続巻される少なくとも2つの集中巻コイル8Bを含む。そのため回転電機1に含まれる複数のブロック15において理想的な巻線が得られ、回転電機1の性能を向上させることができる。
(4) The rotary
(変形例1)
2層目に巻回されるコイル8が存在しなくてもよい。すなわち図9における6ターン目のコイル8が存在しなくてもよい。
(Modification 1)
The
(変形例2)
1層目に形成される空隙23は、第1の実施の形態において説明した箇所に限定されない。たとえば巻線可能領域131の最も外周側から順番に2ターン巻回してから空隙23を設けてもよいし、3ターン以上巻回してから空隙23を設けてもよい。
(Modification 2)
The
(変形例3)
上述した第1の実施の形態では、空隙23は1つのブロック15に1つのみ形成された。しかし1つのブロック15に複数の空隙23が形成されてもよい。
(Modification 3)
In the first embodiment described above, only one
図12は、1つのブロック15に複数の空隙23が形成される場合の巻線の手順を示す図である。図12(a)〜図12(f)のそれぞれに示す状態を、ここでは便宜的に第A1段階〜第A6段階と呼ぶ。以下では第1の実施の形態において図9を参照して説明した手順との違いを主に説明する。また本変形例でも便宜的に巻線機が巻線を行うと仮定して説明する。
FIG. 12 is a view showing a procedure of winding in the case where a plurality of
図12(a)に示す第A1段階は、第1の実施の形態における第1段階と同様である。次に巻線機は、図12(b)に示すように、1ターン目よりも内周側に2ターン目を形成するために、1ターン目と2ターン目の複数移行部22を2巻線ピッチで形成する。これにより、コイルの側面20に巻き始め16である1ターン目の隣にコイル8を形成する電線が一本だけ入る第1の空隙23Aが形成される。そして巻線機は、ボビン13に2ターン目を巻回し、第A2段階となる。
Step A1 shown in FIG. 12A is the same as the first step in the first embodiment. Next, as shown in FIG. 12 (b), the winding machine has two
次に巻線機は、図12(c)に示すように、内周側に3ターン目を形成するために、2ターン目と3ターン目の複数移行部22を2巻線ピッチで形成する。これにより、2ターン目の隣にコイル8を形成する電線が一本だけ入る第2の空隙23Bが形成される。そして巻線機は、ボビン13に3ターン目を巻回し、第A3段階となる。本変形例では、1ターン目から3ターン目のコイル8が順巻部910である。
Next, as shown in FIG. 12C, in order to form a third turn on the inner circumferential side, the winding machine forms a plurality of
次に巻線機は、図12(d)に示すように逆移行部24を形成し2ターン目と3ターン目のコイル8に挟まれた第2の空隙23Bにコイル8の4ターン目を形成して第A4段階となる。次に巻線機は、図12(e)に示すように逆移行部24を形成し1ターン目と2ターン目のコイル8に挟まれた第1の空隙23Aにコイル8の5ターン目を形成して第A5段階となる。本変形例では、4ターン目と5ターン目のコイル8が逆巻部920である。最後に巻線機は、図12(f)に示すように第1の空隙23Aに巻回した5ターン目のコイル25に接するように、2層目に6ターン目のコイル26を巻回し、第A6段階となる。
Next, the winding machine forms the
この変形例3によれば次の作用効果が得られる。
(5)ブロック15は、第1の空隙23Aおよび第2の空隙23Bを有する。逆巻部920は、複数存在する空隙について内周側に存在する空隙から順番に巻回される。そのため逆移行部24の角度を緩やかにでき、コイル8を巻回す際の張力による逆移行部24の滑りが発生しにくくなる。したがって第1の空隙23Aおよび第2の空隙23Bからコイル8がさらに脱落しにくくなる。
According to the third modification, the following effects can be obtained.
(5) The
(変形例4)
第1の実施の形態では、図2や図3に示すように固定子3を構成する複数のブロック15が図9を参照して説明した集中巻コイル8Bを備えた。しかし少なくとも1つのブロック15が集中巻コイル8Bを備えればよい。
(Modification 4)
In the first embodiment, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the
(変形例5)
第1の実施の形態では、図2や図3に示すように固定子3は物理的に分離可能な複数の分割コアブロック12を備えた。換言すると第1の実施の形態における固定子3は、いわゆる分割コア方式を採用していた。しかし固定子3は、一体に成形されたコアを用いる、いわゆる一体コア方式を採用してもよい。この場合も、第1の実施の形態と同様の作用効果が得られる。
(Modification 5)
In the first embodiment, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, the
―第2の実施の形態―
図13〜図14を参照して、本発明にかかる回転電機および固定子の第2の実施の形態を説明する。以下の説明では、第1の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第1の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、ボビンの幅が一様でない点で、第1の実施の形態と異なる。
-Second embodiment-
A second embodiment of a rotary electric machine and a stator according to the present invention will be described with reference to FIGS. 13 to 14. In the following description, the same components as in the first embodiment will be assigned the same reference numerals and differences will be mainly described. The points that are not particularly described are the same as in the first embodiment. The present embodiment differs from the first embodiment mainly in that the width of the bobbin is not uniform.
図13は第2の実施の形態におけるボビン13Aを示す図である。図13は第1の実施の形態における図9と同一の視点でボビン13Aを示している。ボビン13Aは、巻回されるコイル8の1層目と接する円弧状のガイドg1〜g5を備える。第2の実施の形態では、第1の実施の形態と同様に巻線可能領域131のうち最もバックヨーク側から2番目、すなわちガイドg2の位置に空隙23を形成する。なお以下では、ガイドg1およびガイドg2を第1接触部と呼び、ガイドg3〜ガイドg5を第2接触部と呼ぶこともある。
FIG. 13 is a view showing a
図13において符号135はボビン13Aの中心軸、符号132はガイドg1およびガイドg2の基準位置、符号133はガイドg3〜ガイドg5の基準位置である。符号134はボビン13Aの内壁である。それぞれの基準位置とガイドの位置関係は、たとえば円弧状のガイドの最も中心軸135に近い位置と基準位置が一致する関係にある。ただし全てのガイドg1〜g5で基準位置との関係が同一ならば他の基準を採用してもよい。
In FIG. 13,
中心軸135を通過する第1基準位置132同士の距離、換言すると第1基準位置132のボビン幅をhaとおく。また中心軸135を通過する第2基準位置133同士の距離、換言すると第2基準位置133のボビン幅をhbとおく。haよりもhbが大きい。すなわちガイドg1およびガイドg2よりもガイドg3〜ガイドg5の方が中心軸135から遠く、ガイドg2とガイドg3の間にhb−haの段差が生じる。
A distance between the
図14はボビン13Aにコイル8を巻回した状態を示す図である。ただし図14ではコイル8の断面のみを示している。前述のようにガイドg2とガイドg3の間にhb−haの段差が生じるので、4ターン目を巻回してから空隙23に移行した後にコイル8がその段差により脱落しにくくなる効果が得られる。
FIG. 14 is a view showing a state in which the
上述した第2の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(6)ボビン13において、コイル8と接する位置であり逆巻部920が巻回される空隙23および空隙23からバックヨーク側がガイドg1およびガイドg2、すなわち第1接触部である。ボビン13において、コイル8と接する位置であり空隙23から内周側がガイドg3〜ガイドg5、すなわち第2接触部である。第1接触部のボビン幅haは第2接触部のボビン幅hbよりも狭い。そのため、空隙23に巻回したコイル8が脱落しにくくなる。
According to the second embodiment described above, the following effects can be obtained.
(6) In the
(第2の実施の形態の変形例)
上述した第2の実施の形態ではガイドg1〜ガイドg5は円弧状であったが、ガイドg1〜g5は平板状でもよい。
(Modification of the second embodiment)
In the second embodiment described above, the guides g1 to g5 are arc-shaped, but the guides g1 to g5 may be flat.
―第3の実施の形態―
図15を参照して、本発明にかかる回転電機および固定子の第3の実施の形態を説明する。以下の説明では、第1の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第1の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、ボビンの端面に溝を有する点で、第1の実施の形態と異なる。
-Third embodiment-
A third embodiment of a rotating electrical machine and a stator according to the present invention will be described with reference to FIG. In the following description, the same components as in the first embodiment will be assigned the same reference numerals and differences will be mainly described. The points that are not particularly described are the same as in the first embodiment. The present embodiment differs from the first embodiment mainly in that a groove is provided on the end face of the bobbin.
図15は第3の実施の形態にかかるボビン13Bを示す図である。ボビン13Bはコイルエンド側のボビン端面27に、1層目の順巻部910のピッチに対応させた溝28を有する。ボビン13Bは溝28を有するので、製造時には2巻線ピッチでのボビン端面27でのコイル8の移行を容易に実行でき、製造後にはボビン側面29での電線の位置ずれを防止できる。ただし溝28は、順巻部910の全てに対応する溝28を備えなくてもよく、少なくとも2巻線ピッチに対応する溝28を備えればよい。
FIG. 15 is a view showing a
上述した第3の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(7)ボビン13Bは、高さ方向端面に、順巻部910が巻回される溝28を備える。
そのため、製造時はボビン端面27でのコイル8の移行を容易に実行でき、製造後にはボビン側面29での電線の位置ずれを防止できる。
According to the third embodiment described above, the following effects can be obtained.
(7) The
Therefore, the transition of the
上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 Each embodiment and modification mentioned above may be combined respectively. Although various embodiments and modifications have been described above, the present invention is not limited to these contents. Other embodiments considered within the scope of the technical idea of the present invention are also included within the scope of the present invention.
1…回転電機
3…固定子
5…シャフト
6…ベアリング
7…入力端子
8…コイル
8B…集中巻コイル
13、13A、13B…ボビン
15…ブロック
23…空隙
24…逆移行部
28…溝
131…巻線可能領域
900…台形領域
910…順巻部
920…逆巻部
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記固定子は、
円筒型でありティースを有する鉄心と、
前記鉄心の周りに形成されるボビンと、
前記ボビンを介して前記鉄心のティースにコイルを集中的に巻回した複数の集中巻コイルとを備え、
前記集中巻コイルの少なくとも一つは、前記ティースと接する第1層目に、前記鉄心のバックヨーク側を始点とし少なくとも1か所を空隙にして内周側に移行しつつ巻き回される順巻部と、前記内周側から前記バックヨーク側に移行しつつ前記空隙に巻き回される逆巻部とを備える回転電機。 A rotating electrical machine comprising a stator and a rotatable rotor inside the stator,
The stator is
An iron core that is cylindrical and has teeth,
A bobbin formed around the core;
And a plurality of concentrated winding coils in which a coil is wound in a concentrated manner on teeth of the core through the bobbin.
In the first layer in contact with the teeth, at least one of the concentrated winding coils is wound sequentially while moving to the inner circumferential side with the back yoke side of the iron core as the starting point and at least one place as an air gap. A rotary electric machine comprising: a section; and a reverse winding section wound around the gap while shifting from the inner circumferential side to the back yoke side.
前記空隙は、前記コイルの巻き始め個所に隣接する回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 1,
The air gap is a rotating electrical machine adjacent to a winding start point of the coil.
前記空隙は複数存在し、
前記逆巻部は、複数存在する前記空隙について前記内周側に存在する前記空隙から順番に巻き回される回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 1,
There are a plurality of the air gaps,
The said reverse winding part is a rotary electric machine wound in order from the said space | gap which exists in the said inner peripheral side about the said space | gap which exists in multiple numbers.
前記空隙に巻回した前記コイルに接して上層にさらに前記コイルを巻回した回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 1,
A rotating electrical machine in which the coil is further wound in the upper layer in contact with the coil wound in the air gap.
渡り線を介して連続巻された少なくとも2つの前記集中巻コイルを含む回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 1,
A rotating electrical machine including at least two of the concentrated winding coils continuously wound via a crossover wire.
前記ボビンにおいて、前記コイルと接する位置であり前記逆巻部が巻回される前記空隙および前記空隙から前記バックヨーク側を第1接触部とし、
前記ボビンにおいて、前記コイルと接する位置であり前記空隙から前記内周側を第2接触部とすると、
前記第1接触部のボビン幅は、前記第2接触部のボビン幅よりも狭い回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 1,
In the bobbin, the back yoke side is a first contact portion from the air gap and the air gap at which the coil is in contact with the coil and in which the reverse winding portion is wound.
Assuming that the inner circumferential side of the bobbin is in contact with the coil and the inner circumferential side is a second contact portion in the bobbin,
A rotating electrical machine wherein the bobbin width of the first contact portion is narrower than the bobbin width of the second contact portion.
前記ボビンは、前記ボビンの高さ方向端面に、前記順巻部が巻き回される溝を備える回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 1,
The rotary electric machine, wherein the bobbin has a groove in which the forward winding portion is wound around an end surface in a height direction of the bobbin.
前記鉄心の周りに形成されるボビンと、
前記ボビンを介して前記鉄心のティースにコイルを集中的に巻回した複数の集中巻コイルとを備え、
前記集中巻コイルの少なくとも一つは、前記ティースと接する第1層目に、前記鉄心のバックヨーク側を始点とし少なくとも1か所を空隙にして内周側に移行しつつ巻き回される順巻部と、前記内周側から前記バックヨーク側に移行しつつ前記空隙に巻き回される逆巻部とを備える固定子。 An iron core that is cylindrical and has teeth,
A bobbin formed around the core;
And a plurality of concentrated winding coils in which a coil is wound in a concentrated manner on teeth of the core through the bobbin.
In the first layer in contact with the teeth, at least one of the concentrated winding coils is wound sequentially while moving to the inner circumferential side with the back yoke side of the iron core as the starting point and at least one place as an air gap. A stator, and a reverse winding portion wound around the gap while shifting from the inner circumferential side to the back yoke side.
前記空隙は、前記コイルの巻き始め個所に隣接する固定子。 In the stator according to claim 8,
The air gap is a stator adjacent to a winding start point of the coil.
前記空隙は複数存在し、
前記逆巻部は、複数存在する前記空隙について前記内周側に存在する前記空隙から順番に巻き回される固定子。 In the stator according to claim 8,
There are a plurality of the air gaps,
The said reverse-winding part is a stator wound in order from the said space | gap which exists in the said inner peripheral side about the said space | gap which exists in multiple numbers.
前記空隙に巻回した前記コイルに接して上層にさらに前記コイルを巻回した固定子。 In the stator according to claim 8,
A stator in which the coil is further wound in the upper layer in contact with the coil wound in the air gap.
渡り線を介して連続巻された少なくとも2つの前記集中巻コイルを含む固定子。 In the stator according to claim 8,
A stator including at least two of the concentrated winding coils wound continuously via a crossover wire.
前記ボビンにおいて、前記コイルと接する位置であり前記逆巻部が巻回される前記空隙および前記空隙から前記バックヨーク側を第1接触部とし、
前記ボビンにおいて、前記コイルと接する位置であり前記空隙から前記内周側を第2接触部とすると、
前記第1接触部のボビン幅は、前記第2接触部のボビン幅よりも狭い固定子。 In the stator according to claim 8,
In the bobbin, the back yoke side is a first contact portion from the air gap and the air gap at which the coil is in contact with the coil and in which the reverse winding portion is wound.
Assuming that the inner circumferential side of the bobbin is in contact with the coil and the inner circumferential side is a second contact portion in the bobbin,
The bobbin width of the first contact portion is narrower than the bobbin width of the second contact portion.
前記ボビンは、前記ボビンの高さ方向端面に、前記順巻部が巻き回される溝を備える固定子。
In the stator according to claim 8,
The said bobbin is a stator provided with the groove | channel by which the said forward-winding part is wound by the end surface in the height direction of the said bobbin.
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