JP2019022380A - 巻線ガイド及び固定子 - Google Patents

Abstract

【課題】渡り線部の干渉を防止して渡り線部が相互に重なることなく絶縁距離を確保することができる、巻線ガイド及び固定子を提供する。【解決手段】固定子鉄心１２０の一端面から軸方向に突出して設けられる巻線ガイド１１０のガイド基部１１１には、巻始め案内溝１１２と巻終わり案内溝１１３が形成されている。巻線の巻回部１３１Ｕ，１３１Ｖ，１３１Ｗは、その巻始め部分が溝深さの深い巻始め案内溝１１２に嵌入され、その巻終わり部分が溝深さ浅い巻終わり案内溝１１３に嵌入されるため、ガイド基部１１１の内周面において、渡り線部は重なることなく斜めに配線される。【選択図】図８

Description

本発明は、巻線ガイド及び固定子に関し、渡り線を最適に配置できるように工夫したものである。

アウターロータ型電動機の固定子の従来の一例を、平面図である図１０及び要部拡大図である図１１を参照して説明する。両図に示すように、固定子１０は、固定子鉄心２０に巻線３０を取り付けて構成されている。

固定子鉄心２０は、複数枚の電磁鋼板を積層して形成したものであり、円環状のリング部２１と複数のティース部２２を有している。ティース部２２は、リング部２１の外周面の周方向の複数箇所から径方向外側に伸びており、外周端部が周方向に伸びたＴ字状になっている。

巻線３０は、Ｕ相巻線３０Ｕ、Ｖ相巻線３０Ｖ、Ｗ相巻線３０Ｗにより形成されている。Ｕ相巻線３０Ｕは、１つのティース部２２に複数回連続して巻回（集中巻き）された後に、隣接する２つのティース部２２を越えて、次のティース部２２に巻回（集中巻き）されている。Ｖ相巻線３０ＶはＵ相巻線３０Ｕの隣の位置で、１つのティース部２２に複数回連続して巻回（集中巻き）された後に、隣接する２つのティース部２２を越えて、次のティース部２２に巻回（集中巻き）されている。Ｗ相巻線３０ＷはＶ相巻線３０Ｖの隣の位置で、１つのティース部２２に複数回連続して巻回（集中巻き）された後に、隣接する２つのティース部２２を越えて、次のティース部２２に巻回（集中巻き）されている。

各巻線３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗのうち、ティース部２２に集中巻きされた部分が巻回部３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗであり、隣接する巻回部３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗ相互間に配線された部分が渡り線部３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗである。

巻線３０を形成する際には、各渡り線部３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗに絶縁スリーブ３５を装着している。絶縁スリーブ３５を装着することにより、渡り線部３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗ相互間の絶縁を確保している。

特開２００８−１３１７２０号公報

上記従来技術では、巻線形成作業中に、巻線３０の渡り線部３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗに絶縁スリーブ３５を装着しなければならず、手間がかかっていた。また、各渡り線部３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗが相互に重なったり交差したりしているため、各渡り線部３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗの長さがそれぞれ異なることがあり、更には、各相の巻線３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの相抵抗が均一でないことがある。

本発明は、上記従来技術に鑑み、渡り線部の相互間で干渉することを回避でき、渡り線部の相互間（相間）での絶縁距離の確保が容易になり、しかも製造を容易にすることができる、巻線ガイド及び固定子を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の巻線ガイドは、
円環状のリング部と、前記リング部の周面の周方向の複数箇所から径方向に伸びた複数のティース部とを有する固定子鉄心と、
前記ティース部に集中巻きにより巻回された巻回部と、周方向に離れた前記巻回部の相互間に配線された渡り線部とを有する複数の巻線と、
を備えた固定子に備える絶縁性の巻線ガイドであって、
前記巻線ガイドは、
円筒状を成し、前記固定子鉄心の一端面から前記固定子鉄心の軸方向に突出して設けられるガイド基部と、
前記ガイド基部の一端面において、前記ティース部の配置数と同数だけ周方向の複数箇所に形成されており、前記巻線のうち前記巻回部の巻始め部分が嵌入する巻始め案内溝と、
前記ガイド基部の一端面において、前記巻始め案内溝に対して周方向にずれた位置で且つ前記固定子鉄心の軸方向の高さを変えて、前記ティース部の配置数と同数だけ周方向の複数箇所に形成されており、前記巻線のうち前記巻回部の巻終わり部分が嵌入する巻終わり案内溝と、
を有することを特徴とする。

また本発明の巻線ガイドは、
更に、前記ガイド基部の周方向の複数箇所において、前記ティース部の伸び方向と同方向に伸び、且つ、前記ティース部の配置ピッチと同じ配置ピッチで配置された複数の径方向突出部を有する
ことを特徴とする。

また本発明の固定子は、
前記巻線ガイドと、
円環状のリング部と、前記リング部の周面の周方向の複数箇所から径方向に伸びた複数のティース部とを有する固定子鉄心と、
前記ティース部に集中巻きにより巻回された巻回部と、周方向に離れた前記巻回部の相互間に配線された渡り線部とを有する複数の巻線と、
を備え、
前記巻線のうち前記巻回部の巻始め部分が、前記巻始め案内溝に嵌入しており、
前記巻線のうち前記巻回部の巻終わり部分が、前記巻終わり案内溝に嵌入しており、
前記巻線のうち前記渡り線部は、前記ガイド基部の周面に沿って、前記巻終わり案内溝から前記巻始め案内溝に向かって配置されている、
ことを特徴とする。

また本発明の固定子は、
前記巻回部は、前記ティース部と、前記ティース部の一端面に重ねて配置された前記径方向突出部とを、巻き中心として集中巻して形成されている、
ことを特徴とする。

また本発明の固定子は、
前記ガイド基部は、その一部が前記リング部の周面のうち前記ティース部が形成されている側と反対側の周面に嵌入されている
ことを特徴とする。

本発明によれば、巻線ガイドに溝深さの異なる巻始め案内溝と巻終わり案内溝とを形成し、固定子鉄心のティース部に集中巻される巻回部の巻始め部分を巻き始め案内溝に嵌入し、巻回部の巻終わり部分を巻き終わり案内溝に嵌入することにより、巻線の各相の渡り線部は、略等しくなると共に重なることなく斜めに配線される。このため渡り線部の相互の絶縁距離を確保することができ、各相の相抵抗が均一化される。

本発明の実施例に係る巻線ガイドを示す斜視図。 巻線ガイドを内周側から示す拡大斜視図。 巻線ガイドと固定子鉄心を分離した状態で示す斜視図。 巻線ガイドを固定子鉄心に嵌入した状態で示す斜視図。 本発明の実施例に係る固定子を示す構成図。 巻線の巻回状態を巻線ガイドの外周側から見た状態で示す斜視図。 巻線の巻回状態を巻線ガイドの外周側から見た状態で示す斜視図。 巻線の巻回状態を巻線ガイドの外周側から見た状態で示す斜視図。 巻線の巻回状態を巻線ガイドの内周側から見た状態で示す構成図。 従来の固定子を示す平面図。 従来の固定子の要部を示す拡大図。

以下、本発明に係る巻線ガイド及びこの巻線ガイドを用いた固定子を、実施例に基づき詳細に説明する。

〔実施例１〕
実施例１として、アウターロータ型電動機の固定子及びこの固定子に用いる巻線ガイドについて説明する。

先ず、巻線ガイド及び固定子鉄心について、図１−図４を参照して説明する。
図１は巻線ガイド１１０を示す斜視図、図２は巻線ガイド１１０を内周側から示す拡大斜視図、図３は巻線ガイド１１０と固定子鉄心１２０を分離した状態で示す斜視図、図４は巻線ガイド１１０を固定子鉄心１２０に嵌入した状態で示す斜視図である。

図３に示すように、固定子鉄心１２０は、複数枚の電磁鋼板を積層して形成したものであり、円環状のリング部１２１と複数のティース部１２２を有している。ティース部１２２は、リング部１２１の外周面の周方向の複数箇所から径方向外側に伸びており、外周端部が周方向に伸びたＴ字状になっている。

図１に示すように、巻線ガイド１１０は、絶縁材により構成されており、ガイド基部１１１と、巻始め案内溝１１２と、巻終わり案内溝１１３と、径方向突出部１１４を有している。

図４に示すように、巻線ガイド１１０のガイド基部１１１は、円筒状になっており、巻線ガイド１１０が固定子鉄心１２０に組み付けられた（嵌入した）状態において、ガイド基部１１１の一端側（図１−図４では上端側）は、固定子鉄心１２０の軸方向に伸びて固定子鉄心１２０の一端面（上端面）から一端側（上方）に突出し、ガイド基部１１１の他端側（図１―図４では下端側）は、固定子鉄心１２０のリング部１２１の内周面に嵌入している。

図２から図４に示すように、円筒状のガイド基部１１１の一端面（上端面）には、巻始め案内溝１１２と巻終わり案内溝１１３が形成されている。巻始め案内溝１１２は、周方向の複数箇所に一定ピッチで形成されており、その形成数は、ティース部１２２の配置数と同数になっている。巻終わり案内溝１１３は、巻始め案内溝１１２に対して周方向にずれた位置で、周方向の複数箇所に一定ピッチで形成されており、その形成数は、ティース部１２２の配置数と同数になっている。巻始め案内溝１１２と巻終わり案内溝１１３とは、その溝深さ（固定子鉄心１２０の軸方向の高さ）を互いに異ならせて形成されており、本実施例では、巻始め案内溝１１２は、巻終わり案内溝１１３に対して、溝深さが深く形成されている。

円筒状のガイド基部１１１の外周面の周方向の複数箇所には、板状の径方向突出部１１４が一定ピッチで形成されている。径方向突出部１１４は、ガイド基部１１１の外周面から径方向外側に伸びており、先端では折れ曲がって突出先端部１１４ａになっている。突出先端部１１４ａは、固定子鉄心１２０の軸方向の一端側（上側）に伸びている。径方向突出部１１４の形成数は、ティース部１２２の配置数と同数になっており、径方向突出部１１４の伸び方向は、ティース部１２２の伸び方向と同方向である。固定子鉄心１２０の軸方向に関して、径方向突出部１１４の形成位置は、巻始め案内溝１１２の溝底よりも、やや他端側（下側）の位置になっている。

次に、図５に、実施例１に係るアウターロータ型電動機の固定子１００を示す。この固定子１００は、巻線ガイド１１０を固定子鉄心１２０に嵌入させたものに、Ｕ相巻線１３０Ｕ、Ｖ相巻線１３０Ｖ、Ｗ相巻線１３０Ｗを取り付けたものである。

ここで固定子１００の組み付け構造及び各相巻線１３０Ｕ，１３０Ｖ，１３０Ｗの巻回状態について、図６−図９を参照しつつ、組み付け作業に沿って説明する。

先ず、図６に示すように、巻線ガイド１１０のガイド基部１１１の他端側（図６では下端側）を、固定子鉄心１２０のリング部１２１の内周面に嵌入させる。しかも、ティース部１２２の一端面（図６では上端面）に径方向突出部１１４を重ねて配置する。つまり、複数のティース部１２２の周方向配置位置と、複数の径方向突出部１１４の周方向配置位置とを一致させる。このとき、ティース部１２２の径方向外側端面と、径方向突出部１１４の突出先端部１１４ａとが、径方向に関して同じ位置になっている。

次に、Ｕ相巻線１３０Ｕとなる電線を、ガイド基部１１１の内周側から外周側に向けて巻始め案内溝１１２に嵌入させてから、この電線を、重ねて配置されたティース部１２２と径方向突出部１１４を巻き中心として、集中巻して巻回部１３１Ｕを形成する。このようにして巻回部１３１Ｕは、半径方向に関して、リング部１２１の外周面と突出先端部１１４ａ（ティース部１２２の径方向外側端面）との間に形成される。

次に、図７に示すように、Ｖ相巻線１３０ＶおよびＷ相巻線１３０Ｗとなる電線を、上述したＵ相巻線１３０Ｕとなる電線と同様に巻回し、巻回部１３１Ｖおよび巻回部１３１Ｗを形成する。

つまり、巻回部１３１Ｕが形成された隣の位置では、Ｖ相巻線１３０Ｖとなる電線を、ガイド基部１１１の内周側から外周側に向けて巻始め案内溝１１２に嵌入させてから、この電線を、重ねて配置されたティース部１２２と径方向突出部１１４を巻き中心として、集中巻して巻回部１３１Ｖを形成する。このようにして巻回部１３１Ｖは、半径方向に関して、リング部１２１の外周面と突出先端部１１４ａ（ティース部１２２の径方向外側端面）との間に形成される。

また、巻回部１３１Ｖが形成された隣の位置では、Ｗ相巻線１３０Ｗとなる電線を、ガイド基部１１１の内周側から外周側に向けて巻始め案内溝１１２に嵌入させてから、この電線を、重ねて配置されたティース部１２２と径方向突出部１１４を巻き中心として、集中巻して巻回部１３１Ｗを形成する。このようにして巻回部１３１Ｗは、半径方向に関して、リング部１２１の外周面と突出先端部１１４ａ（ティース部１２２の径方向外側端面）との間に形成される。

巻回部１３１Ｕ，１３１Ｖ，１３１Ｗは、ティース部１２２と径方向突出部１１４を一緒にして巻き込んでいるため、径方向突出部１１４はティース部１２２に緊縛され、巻線ガイド１１０が固定子鉄心１２０に容易に固定される。

次に、図７において左端に位置している既に形成された巻回部１３１の巻終わり部分（電線）を、ガイド基部１１１の外周側から内周側に向けて巻終わり案内溝１１３に嵌入させてから、ガイド基部１１１の内周側に引き出す。

このようにしてガイド基部１１１の内周側に引き出された電線（Ｕ相巻線１３０Ｕとなる電線）を、ガイド基部１１１の内周面に沿い周方向に３ピッチずれた位置にまで引き回して、ガイド基部１１１の内周側から外周側に向けて巻始め案内溝１１２に嵌入させ、この電線を、重ねて配置されたティース部１２２と径方向突出部１１４を巻き中心として、集中巻して巻回部１３１Ｕを形成する。このようにすることにより、巻回部１３１Ｕは、半径方向に関して、リング部１２１の外周面と突出先端部１１４ａ（ティース部１２２の径方向外側端面）との間に形成される。

このとき、図９に示すように、ガイド基部１１１の内周側に引き出された電線（Ｕ相巻線１３０Ｕとなる電線）は、溝深さが浅い巻終わり案内溝１１３の位置から、ガイド基部１１１の内周面に沿い周方向に３ピッチずれた溝深さが深い巻始め溝１１２に向かって斜めに（ガイド基部１１１の周方向に対して傾斜して）配線される。

図８に示すように、巻回部１３１Ｖを形成した電線を、ガイド基部１１１の外周側から内周側に向けて巻終わり案内溝１１３に嵌入させてから、ガイド基部１１１の内周側に引き出す。同様に、巻回部１３１Ｗを形成した電線を、ガイド基部１１１の外周側から内周側に向けて巻終わり案内溝１１３に嵌入させてから、ガイド基部１１１の内周側に引き出す。

そして、図９に示すように、ガイド基部１１１の内周側に引き出された電線（Ｖ相巻線１３０Ｖとなる電線）は、溝深さが浅い巻終わり案内溝１１３の位置から、周方向に３ピッチずれた溝深さが深い巻始め溝１１２に向かって斜めに（ガイド基部１１１の周方向に対して傾斜して）配線される。同様に、ガイド基部１１１の内周側に引き出された電線（Ｗ相巻線１３０Ｗとなる電線）は、溝深さが浅い巻終わり案内溝１１３の位置から、周方向に３ピッチずれた溝深さが深い巻始め溝１１２に向かって斜めに（ガイド基部１１１の周方向に対して傾斜して）配線される。

このようにガイド基部１１１の内周側に引き出された電線（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線となる電線）を、それぞれ、リング部１２１の内周側において斜めに配線するため、Ｕ相巻線１３０Ｕの渡り線部１３２Ｕ、Ｖ相巻線１３０Ｖの渡り線部１３２Ｖ、Ｗ相巻線１３０Ｗの渡り線部１３２Ｗは、相互に重なることなく斜めに（ガイド基部１１１の周方向に対して傾斜して）配線される。

結局、巻始め案内溝１１２と巻終わり案内溝１１３の溝深さに差を設けた巻線ガイド１１０を用いたことで、渡り線部１３２Ｕ、渡り線部１３２Ｖ、渡り線部１３２Ｗは、相互に重なることなく斜めに（ガイド基部１１１の周方向に対して傾斜して）配線される。この結果、
（１）各巻線１３０Ｕ，１３０Ｖ，１３０Ｗの渡り線部１３２Ｕ，１３２Ｖ，１３２Ｗを干渉することなく配置することができ、渡り線部１３２Ｕ，１３２Ｖ，１３２Ｗにおける相互の絶縁距離を確保することができ、
（２）各渡り線部１３２Ｕ，１３２Ｖ，１３２Ｗ巻線の渡り線長さをほぼ等しくすることができ、各相の巻線１３０Ｕ，１３０Ｖ，１３０Ｗの相抵抗を均一化することができる。

本実施例においては、ガイド基部１１１の一部（一端側）をリング部１２１の内周側に嵌入することにより、巻線ガイド１１０を固定子鉄心１２０に対して位置決め（固定）した状態で、電線の配線を行うようにしている。もちろん、本発明は、本実施例に限定されず、例えば、治具等を用いて（または、作業者が目視して）巻線ガイドを固定子鉄心に対して位置決め（固定または仮止め）した状態で、電線の配線を行うようにしても良い。

〔実施例２〕
上記実施例１は、アウターロータ型電動機の固定子及びこの固定子に用いる巻線ガイドであったが、本発明はインナーロータ型電動機の固定子及びこの固定子に用いる巻線ガイドにも適用することができる。

１０ 固定子
２０ 固定子鉄心
２１ リング部
２２ ティース部
３０ 巻線
３０Ｕ Ｕ相巻線
３０Ｖ Ｖ相巻線
３０Ｗ Ｗ相巻線
３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗ 巻回部
３２Ｕ，３２Ｖ，３２Ｗ 渡り線部
３５ 絶縁スリーブ
１００ 固定子
１１０ 巻線ガイド
１１１ ガイド基部
１１２ 巻始め案内溝
１１３ 巻終わり案内溝
１１４ 径方向突出部
１１４ａ 突出先端部
１２０ 固定子鉄心
１２１ リング部
１２２ ティース部
１３０ 巻線
１３０Ｕ Ｕ相巻線
１３０Ｖ Ｖ相巻線
１３０Ｗ Ｗ相巻線
１３１Ｕ，１３１Ｖ，１３１Ｗ 巻回部
１３２Ｕ，１３２Ｖ，１３２Ｗ 渡り線部

Claims (5)

1. 円環状のリング部と、前記リング部の周面の周方向の複数箇所から径方向に伸びた複数のティース部とを有する固定子鉄心と、
   前記ティース部に集中巻きにより巻回された巻回部と、周方向に離れた前記巻回部の相互間に配線された渡り線部とを有する複数の巻線と、
   を備えた固定子に備える絶縁性の巻線ガイドであって、
   前記巻線ガイドは、
   円筒状を成し、前記固定子鉄心の一端面から前記固定子鉄心の軸方向に突出して設けられるガイド基部と、
   前記ガイド基部の一端面において、前記ティース部の配置数と同数だけ周方向の複数箇所に形成されており、前記巻線のうち前記巻回部の巻始め部分が嵌入する巻始め案内溝と、
   前記ガイド基部の一端面において、前記巻始め案内溝に対して周方向にずれた位置で且つ前記固定子鉄心の軸方向の高さを変えて、前記ティース部の配置数と同数だけ周方向の複数箇所に形成されており、前記巻線のうち前記巻回部の巻終わり部分が嵌入する巻終わり案内溝と、
   を有することを特徴とする巻線ガイド。
2. 請求項１において、
   前記巻線ガイドは、更に、
   前記ガイド基部の周方向の複数箇所において、前記ティース部の伸び方向と同方向に伸び、且つ、前記ティース部の配置ピッチと同じ配置ピッチで配置された複数の径方向突出部を有する
   ことを特徴とする巻線ガイド。
3. 請求項１または請求項２の巻線ガイドと、
   円環状のリング部と、前記リング部の周面の周方向の複数箇所から径方向に伸びた複数のティース部とを有する固定子鉄心と、
   前記ティース部に集中巻きにより巻回された巻回部と、周方向に離れた前記巻回部の相互間に配線された渡り線部とを有する複数の巻線と、
   を備え、
   前記巻線のうち前記巻回部の巻始め部分が、前記巻始め案内溝に嵌入しており、
   前記巻線のうち前記巻回部の巻終わり部分が、前記巻終わり案内溝に嵌入しており、
   前記巻線のうち前記渡り線部は、前記ガイド基部の周面に沿って、前記巻終わり案内溝から前記巻始め案内溝に向かって配置されている、
   ことを特徴とする固定子。
4. 請求項３において、
   前記巻回部は、前記ティース部と、前記ティース部の一端面に重ねて配置された前記径方向突出部とを、巻き中心として集中巻して形成されている、
   ことを特徴とする固定子。
5. 請求項３または請求項４において、
   前記ガイド基部は、その一部が前記リング部の周面のうち前記ティース部が形成されている側と反対側の周面に嵌入されている
   ことを特徴とする固定子。

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