CN101873023B - 电枢 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于获得一种电枢，该电枢能够在2个线圈绕线部的邻接区域确定边界面的位置，通过切实地进行线圈的整齐卷绕，能够实现绕线的高密度化。本发明的电枢具有电枢铁心(2)、第1绕线部(3a)、卷绕在与第1绕线部相邻的位置的第2绕线部(3b)、及设于电枢铁心的端面(2c)的端部结构体，端部结构体在第1和第2卷绕面(4e)、(4f)卷绕第1和第2绕线部的各线材，在第1和第2卷绕面的最接近部，第2卷绕面(4f)配置在比第1卷绕面(4e)更从上述端面离开的位置。

Description

电枢

技术领域

本发明涉及用于旋转电机、线性电动机等的电枢。

背景技术

近年来，随着与使用了电动机的各种产品相关的新技术的发展，对于驱动用的旋转电机、线性电动机等也提高了省空间化、高性能化的要求。在增加流过线圈的电流的场合，一般可考虑增大线圈的线径的方法，但由于线圈的刚性增加，所以难以卷绕在铁心。为此，经常采用这样的方法，即，卷绕在铁心的线圈使用具有细线径的线材，增加了匝数。在这里，在设置了2个线圈绕线部的旋转电机的电枢中，为了实现高密度的线圈绕线，在2个线圈绕线部的邻接区域使上层侧的线材位于下层侧的线材间的谷间地进行绕线，这样，减少产生于两线圈绕线部间的无效绕组(デツドスペ一ス)，实现高密度绕线(例如专利文献1)。

专利文献1日本特开2008-92654(5～7页，图2)

以往的旋转电机的电枢，通过在从环状的磁轭部向半径方向内侧突出的多个磁极齿的周围卷绕线圈而构成。在对这样的磁极齿进行绕线的场合，使用自动绕线机，在磁极齿内配置作为该自动绕线机的线圈线材的供给部的管嘴，一边从管嘴前端送出线材，一边在磁轭部的中心轴方向及半径方向驱动管嘴，同时使磁轭部绕磁轭部的中心轴旋转，从而在各磁极齿上进行绕线。在如上述那样使上层侧的线材必须位于下层侧的线材间的谷间地进行绕线的场合，需要高精度地进行管嘴前端部的控制，但为了提高线圈绕线的生产率，必须提高管嘴头的移动速度，在该场合，未必能够充分地确保管嘴前端部的位置精度。

2个线圈绕线部的边界面由最初进行绕线的第1绕线部的最终层决定，但在以往的电枢中，仅由管嘴前端部的位置确定各线材的绕线位置，所以，由于上述原因，有时管嘴前端部的位置精度恶化使得各线材的绕线位置也变得不正确，边界面的位置也不能按良好的精度决定，不能形成为如图纸设计的那样的整齐的绕线，所以，现实上存在不能实现绕线的高密度化的问题。

发明内容

本发明就是为了解决上述问题而作出的，其目的在于获得一种电枢，该电枢能够在2个线圈绕线部的邻接区域确定边界面的位置，通过切实地进行线圈的整齐卷绕，能够实现绕线的高密度化。

本发明的电枢具有电枢铁心、第1绕线部、第2绕线部以及端部结构体；该电枢铁心具有规定的铁心长度，具有该铁心长度方向的端面和连接该端面之间的侧面；该第1绕线部通过在上述侧面和端面的周围卷绕线材而形成；该第2绕线部通过在形成上述第1绕线部后，在上述侧面的、与上述第1绕线部相邻的位置将线材卷绕在上述侧面和端面的周围而形成。

在这里，其特征在于：端部结构体设于上述端面，上述第1和第2绕线部的上述各线材在第1和第2卷绕面上卷绕，在上述第1和第2的卷绕面的最接近部，上述第2卷绕面配置在比上述第1卷绕面更从上述端面远离的位置，在上述最接近部形成有台阶部。

按照本发明的电枢，在端部结构体的第1和第2卷绕面的最接近部，上述第2卷绕面配置在比第1卷绕面更远离电枢铁心的端面的位置，在第1卷绕面与第2卷绕面之间形成台阶部。由于以最初进行绕线的第1绕线部接触在该台阶部的方式进行绕线，所以，即使在自动绕线机的管嘴前端位置的精度恶化了一些的场合，也能够在电枢的端部沿该台阶部将第1绕线部的边界面定位在规定位置。

另外，绕线在施加张力的状态下进行，所以，卷绕在电枢铁心的侧面部分的第1绕线部的边界面也能够沿上述台阶部定位在规定位置。第2绕线部沿第1绕线部的侧面部分的边界面进行绕线，所以，第2绕线部也能够在规定位置形成与第1绕线部的边界面地进行整齐的卷绕。

根据以上说明可以得知，第1绕线部、第2绕线部都能够如当初计划的那样进行整齐卷绕，所以，能够实现绕线的高密度化。

附图说明

图1为表示本发明实施方式1的电枢的外形的图。

图2为本发明实施方式1的电枢的图1中的A-A剖视图。

图3为本发明实施方式1的电枢的图1中的剖视详细图。

图4为表示本发明实施方式1的电枢铁心的外形的图。

图5为本发明实施方式1的电枢铁心的铁心长度方向的剖视图。

图6为本发明实施方式1的电枢铁心的在与铁心长度方向垂直的方向的剖视图。

图7为本发明实施方式1的电枢的、形成第1绕线部后的铁心长度方向的剖视图。

图8为本发明实施方式1的电枢的、形成第1绕线部后的与铁心长度垂直的方向的剖视图。

图9为表示本发明实施方式1的电枢的薄膜安装的图。

图10为表示本发明实施方式1的电枢的薄膜安装的图。

图11为本发明实施方式2的电枢的在与铁心长度方向垂直的方向的剖视图。

图12为表示本发明实施方式2的电枢的外形的图。

图13为本发明实施方式2的电枢铁心的铁心长度方向的剖视图。

图14为本发明实施方式2的电枢铁心的在与铁心长度方向垂直的方向的剖视图。

图15为本发明实施方式2的电枢的、形成第1绕线部后的铁心长度方向的剖视图。

图16为说明作用在本发明实施方式2的电枢的分隔壁的力的图。

图17为本发明实施方式2的电枢铁心的铁心长度方向的剖视图。

图18为表示本发明实施方式3的电枢的外形的图。

图19为本发明实施方式3的电枢的铁心长度方向的剖视图。

图20为表示本发明实施方式3的电枢的外形及组装方法的图。

图21为本发明实施方式4的电枢铁心的铁心长度方向的剖视图。

图22为表示本发明实施方式5的电枢的外形的图。

图23为本发明实施方式5的电枢的铁心长度方向的剖视图。

图24为表示将本发明的电枢用于内转子式旋转电机的定子的例子的图。

图25为表示将本发明的电枢用于外转子式旋转电机的转子的例子的图。

图26为表示将本发明的电枢用于线性电动机的电枢的例子的图。

具体实施方式

实施方式1

图1～图10表示将本发明实施方式1的电枢用作内转子式旋转电机的定子的场合的结构。图1表示从转子(图中未示出)的旋转轴方向对该电枢1进行投影的外形图(图1a)及从与其垂直的方向投影的外形图(图1b)，图2为图1的A-A剖视图。电枢1通过在圆周方向组合多个在电枢铁心2上卷绕了线圈的部分而构成，图3表示1个电枢1的详细结构。

电枢铁心2具有磁轭部2a和齿部2b，该磁轭部2a的外周侧在A-A剖面中具有圆弧形状，该齿部2b从该磁轭部2a向内径侧突出(参照图3)，其铁心长度为L(参照图1b)。线圈绕线部3通过在该铁心长度方向的端面2c(参照图1b)和齿部2b的侧面2d(参照图3)的周围卷绕线材而构成，具有在齿部2b的侧面2d配置在相互相邻的位置的第1绕线部(外径侧)3a和第2绕线部(内径侧)3b这2个部分。另外，在线圈绕线部3与电枢铁心2之间为了电绝缘而设有绝缘体4，将处于第1绕线部3a与电枢铁心2之间的绝缘体称为第1绝缘体4a，将处于第2绕线部3b与电枢铁心2之间的绝缘体称为第2绝缘体4b，另外，还具有设于第1绕线部3a的外径侧的绝缘体外径部4c和设于第2绕线部3b的内径侧的绝缘体内径部4d。

图4为在实施方式中实施绕线之前的电枢的透视图，图5为其铁心长度方向的剖面，图6为与铁心长度方向垂直的方向的剖视图。在本实施方式中，在电枢铁心2的铁心长度(L)方向的两端面2c中，第1绝缘体4a、第2绝缘体4b、绝缘体外径部4c、绝缘体内径部4d构成端部结构体。另外，如图5所示，在端部，第2绝缘体4b比第1绝缘体4a厚，第2绝缘体4b中的、第2绕线部3b的卷绕面(第2卷绕面)4f，配置在比第1绝缘体4a中的、第1绕线部3a的卷绕面(第1卷绕面)4e更从端面2c远离的位置，在两卷绕面之间形成台阶部4g。

图7、图8表示形成第1绕线部3a之后的铁心长度方向的剖视图、和与铁心长度垂直的方向上的剖视图。槽4h(参照图4)为用于配置线圈绕线部3的引线的通道，线圈线材从形成于绝缘体外径部4c的该槽4h向第1绝缘体4a一方导入。如图7所示，第1绕线部3a在形成于绝缘体外径部4c与台阶部4g之间的凹部内从最内层依次整齐地卷绕，但是在与第2绕线部3b的边界面3c沿形成于端部结构体的台阶部4g被施加张力地卷绕，所以，即使如图8所示那样在齿部2b的侧面2d处，也能够将该边界面3c定位在规定位置。另一方面，第2绕线部3b能够在形成于第1绕线部3a的边界面3c与绝缘体内径部4d之间的凹部内从最内层依次整齐地卷绕。

如以上那样，按照本实施方式的电枢1，在端部结构体的第1卷绕面4e和第2卷绕面4f的最接近部，上述第2卷绕面4f配置在比第1卷绕面4e更从电枢铁心2的端面2c离开的位置，在第1卷绕面4e与第2卷绕面4f之间形成台阶部4g。最初进行绕线的第1绕线部3a以接触在该台阶部4g的方式进行绕线，所以，即使在自动绕线机的管嘴前端位置的精度恶化了一些的场合，也能够在电枢1的端部沿该台阶部4g将第1绕线部3a的边界面3c定位在规定位置。

另外，由于绕线是在施加张力的状态下进行的，所以，卷绕在电枢铁心2的侧面部分2d上的第1绕线部3a的边界面3c，也能够沿上述台阶部4g定位在规定位置。由于第2绕线部3b沿第1绕线部3a的侧面部分的边界面3c进行绕线，所以，第2绕线部3b也能够将与第1绕线部3a的边界面形成于规定位置地进行整齐的卷绕。

由以上说明可知，第1绕线部3a、第2绕线部3b都能够如当初计划的那样进行整齐的卷绕，所以，能够实现绕线的高密度化。

另外，也可如图9、10所示那样在第1绕线部3a与第2绕线部3b之间以及在线圈绕线部3与绝缘体4之间安装薄膜5。这样，能够进一步提高第1绕线部3a与第2绕线部3b之间及线圈绕线部3与电枢铁心2之间的绝缘性。

实施方式2

图11为本发明实施方式2的电枢1在与铁心长度方向垂直的方向的剖视图，图12为在本实施方式中实施绕线之前的电枢的透视图，图13为图12的铁心长度方向的剖面，图14为图12的在与铁心长度方向垂直的方向的剖视图。与实施方式1的不同点在于，在第1绕线部3a与第2绕线部3b之间设置连接在端部结构体的台阶部4g上的分隔壁4i。其它点与实施方式1同样，所以，省略说明。

按照本实施方式的电枢1，如图15所示那样，在端部结构体的第1卷绕面4e和第2卷绕面4f的最接近部，将上述第2卷绕面4f配置在比第1卷绕面4e更远离电枢铁心2的端面2c的位置，端部结构体在第1卷绕面4e与第2卷绕面4f之间形成台阶部4g，所以，至少在端部最初进行绕线的第1绕线部3a，以能够接触在该台阶部4g的方式进行整齐的卷绕。

另外，在电枢铁心2的侧面2d部分，还在第1绕线部3a与第2绕线部3b之间具有连接在台阶部4g上的分隔壁4i。因此，即使在绕线时施加在第1绕线部3a的张力不充分，在电枢铁心2的侧面2d部分处不能在规定位置形成边界面3c的场合，在形成于分隔壁4i与绝缘体内径部4d之间的凹部内，第2绕线部3b也能够从最内层依次进行整齐的卷绕，所以，具有能够实现绕线的高密度化的优点。

在整齐地进行绕线的场合，上层的线材配置在下层线材的谷间，所以，通过在绕线时施加的张力，使上层的线材要挤进下层线材之间，为此，作用要使匝间扩展的力。在没有本实施方式那样的端部结构体而仅有分隔壁4i的场合，在形成了第1绕线部3a的时刻，如图16(a)所示那样仅在分隔壁4i上作用该力，从而使成形为薄壁的分隔壁4i较大地弯曲变形，有时整齐卷绕变得困难。在本实施方式的场合，如图16(b)所示那样，作用于分隔壁4i的力能够由形成于端部结构体的台阶部4g承受，还具有分隔壁4i不变形、能够确实地进行整齐卷绕的优点。

另外，在以将上层线材配置于下层线材的谷间的方式进行绕线的整齐卷绕中，各凹部的绝缘体外径部4c与分隔壁4i之间以及绝缘体内径部4d与分隔壁4i之间的间隔，大多考虑线材的直径而决定为正好收容2层量的尺寸。若按图11所示那样使最下层侧的开始卷绕的匝例如与绝缘体外径部4c接触，则在最下层的卷绕结束的匝与分隔壁4i之间必然产生间隙。通过以埋入该间隙的方式在分隔壁4i的根部设置角接部(隅肉部)4j(参照图14)，能够进一步提高分隔壁4i的强度，能够抑制变形，同时，能够使分隔壁4i变得更薄，所以，能够进一步提高线圈绕线的高密度化。

另外，也可如图17所示那样朝齿部2b的前端使第2绝缘体4b的厚度变薄，即随着从第1卷绕面4e和第2卷绕面4f的最接近部离开、以使第2卷绕面4f接近电枢铁心2的端面2c的方式设置斜度，从而也可形成端部结构体的台阶部4g。即使为这样的形状的端部结构体，由于形成台阶部4g，所以，除了实现与上述同样的高密度的绕线外，与图13所示的场合相比还能够缩短第2绕线部3b的线圈长度，减小线圈电阻，所以，具有能够减小第2绕线部3b的铜损、获得高效率的电枢1的优点。

实施方式3

本实施方式如图18、19所示那样，相对于实施方式2的电枢在端部追加了块6，此外的构成与实施方式2相同，所以，省略说明。块6具有嵌合部6a和槽6b，在形成第2绕线部3b之前，在图18中，图中上侧的块6配置在第1绕线部3a的上侧，图中下侧的块6配置在第1绕线部3a的下侧，即，相对于第1绕线部3a配置在远离电枢铁心2的端面2c的位置，以收容嵌合部6a的方式插入电枢1端部的规定位置。第2绕线部3b的引线通过设于块6的槽6b导入，绕线结束后的线材也能够通过别的槽6b拉出。

在图18、19中，块6为绝缘体4之外的部件，但也可如图20所示那样用薄壁与分隔壁4i的一部分连接，以该薄壁部为旋转中心使块6旋转，从而将其收容在规定位置。通过这样将块6与分隔壁4i一体化，能够减少部件数量和降低制造成本。

如以上那样按照本实施方式的电枢1，除了具有实施方式2的电枢1所产生的效果之外，通过插入块6，当形成第2绕线部3b时，还能够在端部从背面侧(第1绕线部3a侧)支承分隔壁4i，所以，能够抑制第2绕线部3b形成时的分隔壁4i的变形、确实地进行整齐卷绕，具有能够进一步实现高密度的线圈绕线的效果。

另外，通过在该块6和绝缘体4上形成作为用于配置第2绕线部3b的引线的通道的槽6b，第1绕线部3a与第2绕线部3b之间能够由分隔壁4i和块6完全地隔开，所以，即使在事故时等在两绕线部间产生高电压差的情况下，也能够减少绕线部之间短路的危险性，能够提高电枢1的可靠性。

实施方式4

图21表示本实施方式的电枢1的剖视图，本实施方式的端部结构体的特征在于具有由磁性体7构成的部分。一般从电枢铁心的端部2c产生漏磁场，该漏磁通在磁阻高的空气中流动，所以，存在由漏磁场对周围的电气设备产生电磁噪声等不良影响的问题。

按照本实施方式的电枢1，使用磁性体7作为电枢铁心2的端部结构体的一部分，所以，能够减轻这样的漏磁场通过的路径的磁阻，获得高效率的电枢1，此外，该磁性体7作为磁场夹(フイ一ルドクランプ)起作用，所以，还具有能够减少漏磁场，减轻对周围的电气设备的不良影响的效果。

实施方式5

图22表示在本实施方式中实施绕线之前的电枢的透视图，图23表示绕线结束后的铁心长度方向的剖视图。其不同点在于，在实施方式1～4中，第1绕线部3a形成在齿部2b的外径侧，第2绕线部3b形成在内径侧，但在本实施方式中它们相反，第1绕线部3a形成在齿部的内径侧，第2绕线部3b形成在外径侧。因此，设于外径侧的第2绝缘体4b的厚度比设于内径侧的第1绝缘体4a厚。

线圈的绕线与此前相同地最初形成第1绕线部3a，但在绝缘体外径部4c和第2绝缘体4b上连续地形成槽4k，第1绕线部3a的引线从该槽4k导入。在形成第1绕线部3a后，形成第2绕线部3b，但第2绕线部卷绕在第2绝缘体4b上面，所以，不会与从槽4k导入的第1绕线部的引线接触。

如上述那样，按照本实施方式的电枢1，除了实施方式2所示的效果之外，由于第1绕线部与第2绕线部不接触，所以，还能够使得绕线的整齐排列更容易，同时，能够提高绝缘的可靠性。

另外，即使在本实施方式中，也能够以使第2绝缘体4b的厚度朝齿部2b的根部变薄的方式设置斜度(参照图17)，或在分隔壁4i的根部设置角接部4j(参照图14)，能够获得与各结构对应的效果。

以上，对将本发明的电枢1适用于图24所示那样的所谓内转子式的定子的场合进行了说明，但也可用作图25所示那样的外转子式的定子。另外，本发明的电枢1当然能够不区别电动机、发电机地用于旋转电机。

另外，本发明的电枢1也能够用作图26所示那样的线性电动机的电枢1。

Claims (6)

1.一种电枢，其特征在于：具有电枢铁心、第1绕线部、第2绕线部以及端部结构体；

该电枢铁心具有规定的铁心长度，具有该铁心长度方向的端面和连接该端面之间的侧面；

该第1绕线部通过在上述侧面和端面的周围卷绕线材而形成；

该第2绕线部通过在形成上述第1绕线部后，在上述侧面的、与上述第1绕线部相邻的位置将线材卷绕在上述侧面和端面的周围而形成；

该端部结构体设于上述端面，上述第1和第2绕线部的上述各线材在第1和第2卷绕面上卷绕，在上述第1和第2的卷绕面的最接近部，上述第2卷绕面配置在比上述第1卷绕面更从上述端面远离的位置，在上述最接近部形成有台阶部。

2.根据权利要求1所述的电枢，其特征在于：连接在端部结构体的台阶部上的分隔壁设在第1绕线部与第2绕线部之间。

3.根据权利要求1所述的电枢，其特征在于：端部结构体由电绝缘材料形成，形成有用于配置第1绕线部或第2绕线部的引线的通道。

4.根据权利要求1所述的电枢，其特征在于：端部结构体具有由磁性体形成的部分。

5.根据权利要求2所述的电枢，其特征在于：具有配置在相对于第1绕线部从电枢铁心的端面远离的位置、对分隔壁进行支承的块。

6.一种电枢，其特征在于：具有电枢铁心、第1绕线部、第2绕线部以及端部结构体；

该电枢铁心具有规定的铁心长度，具有该铁心长度方向的端面和连接该端面之间的侧面；

该第1绕线部通过在上述侧面和端面的周围卷绕线材而形成；

该第2绕线部通过在形成上述第1绕线部后，在上述侧面的、与上述第1绕线部相邻的位置将线材卷绕在上述侧面和端面的周围而形成；

该端部结构体设于上述端面，上述第1和第2绕线部的上述各线材在第1和第2卷绕面上卷绕，在上述第2卷绕面的至少一部分上设有朝向上述第1卷绕面和第2卷绕面的邻接侧立起的斜度地形成台阶部。

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