CN109149831A - 三相马达的结线结构、结线方法及三相马达 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三相马达的线圈的结线结构、结线方法及三相马达，可减小用于中性点的短路端子的尺寸。所述结线结构是卷绕在具有U相、V相及W相各自的凸极的三相马达中的各凸极上的线圈的结线结构，利用单一的连续的第1导线来构成属于U相、V相及W相中的任意两个相的凸极的线圈，并利用单一的连续的第2导线来构成属于剩余的一个相的凸极的线圈。

Description

三相马达的结线结构、结线方法及三相马达

技术领域

本发明涉及一种三相马达的定子中的线圈的结线结构及结线方法、以及具有此种结线结构的三相马达。

背景技术

在包含感应马达、同步马达及无刷马达的三相马达中，在其定子中，在各相(U相、V相及W相)中将导线卷绕在例如包含铁芯的凸极的周围来形成线圈。通常，将各相的凸极数设为多个，在圆周方向上以变成等间隔的方式，如U相的凸极→V相的凸极→W相的凸极→…那样配置各相的凸极。卷绕在凸极上的线圈在各相中串联地电连接。作为各相的线圈的相互连接的方法，有Δ结线与Y结线(也称为星形结线)。当将三相马达用作伺服马达等时，常使用Y结线。

图4(a)是在各相中具有两个凸极的情况，即在各相中具有两个线圈的情况的Y结线的等效电路图。例如在U相中，两个凸极U1、U2的线圈串联地电连接，并且在此串联连接的一个端部设置有外部连接端子Us，另一个端部与中性点N连接。同样地在V相中，两个凸极V1、V2的线圈串联连接，在此串联连接的一端设置有外部连接端子Vs，另一端与中性点N连接，在W相中，两个凸极W1、W2的线圈也串联连接，在此串联连接的一端设置有外部连接端子Ws，另一端与中性点N连接。若为将定子作为一体芯(integral core)来构成的情况，则在各相中使用一根导线，并对多个凸极依次卷绕此导线。在依次卷绕时将不同的凸极的线圈间连接的连接线也由同一根导线形成。如此，通过在各相中使用一根导线，可减少导线相互的连接部位，并可提升形成线圈的生产性。再者，外部连接端子Us、外部连接端子Vs、外部连接端子Ws是用于将三相马达与外部的驱动电路等连接的端子。

中性点N是将U相的线圈与V相的线圈及W相的线圈相互电连接的位置，作为用以进行与各线圈的电连接的短路端子来构成。图4(b)表示在由图4(a)中所示的等效电路图所表示的三相马达中，如何将各相的线圈与作为短路端子而形成的中性点N连接。在图4(b)中，由粗线来连续地描绘的部分表示由单一的导线形成的部分。再者，专利文献1揭示在构成分裂芯(split core)的定子中，通过用于分裂芯的连结的连结构件来构成作为短路端子的中性点N，并将各相的线圈的端部连接在此短路端子上。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2016-178845号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

在Y结线的三相马达中，将U相、V相、W相的线圈各自的一端与用以构成中性点的短路端子连接。因此，在构成中性点的短路端子上，必须在三个部位进行连接作业，连接加工的工时增多。另外，构成中性点的短路端子与各相的外部连接端子不同，并非用于与外部电路的连接的端子，因此优选可构成得小，但当将线圈与三个相各个连接时形状变大。

本发明的课题在于提供一种可减小短路端子的尺寸的三相马达的结线结构、可减少连接加工的工时的线圈的结线方法、以及具备具有此种结线结构的定子的三相马达。

[解决问题的技术手段]

本发明的三相马达的结线结构是卷绕在具有第1相、第2相及第3相各自的凸极的三相马达中的各凸极上的线圈的结线结构，属于第1相、第2相及第3相中的任意两个相的凸极的线圈包含单一的连续的第1导线，属于第1相、第2相及第3相中的剩余的一个相的凸极的线圈包含单一的连续的第2导线。根据本发明，利用单一的连续的第1导线来构成两个相的凸极的线圈，因此进行连接加工的部位也减少，可减小短路端子的尺寸。

本发明的三相马达的结线方法是卷绕在具有第1相、第2相及第3相各自的凸极的三相马达中的各凸极上的线圈的结线方法，其具有：第1步骤，使用单一的第1导线，连续地卷绕属于第1相、第2相及第3相中的任意两个相的凸极的线圈；以及第2步骤，使用单一的第2导线，卷绕属于第1相、第2相及第3相中的剩余的一个相的凸极的线圈。在本发明中，只要不产生第1导线与第2导线之间的干扰，则第1步骤与第2步骤先实施哪一个均可。

根据本发明，使用单一的第1导线连续地卷绕两个相的凸极的线圈，因此可减少连接加工的工时。

本发明的三相马达具备具有本发明的结线结构的定子。由此，可减小短路端子的尺寸，并可谋求定子的轻量化。

在本发明中，也可以设为第1导线的一个端部与对应于两个相的一者的外部连接端子电连接，第1导线的另一个端部与对应于两个相的另一者的外部连接端子电连接，第1导线的中间点不切断第1导线而与中性点的短路端子电连接，第2导线的一个端部与对应于剩余的一个相的外部连接端子电连接，第2导线的另一个端部与短路端子电连接。根据此构成，可减少进行对于中性点的短路端子的连接加工的部位，并可减小短路端子的尺寸。进而在本发明中，可将各相的凸极的数量设为多个，由此，在凸极数多的三相马达中也可以减少进行连接加工的部位。在此情况下，在第1导线的一个端部与中间点之间的区间内，第1导线卷绕在对应于两个相的一者的多个凸极上，在中间点与第1导线的另一个端部之间的区间内，第1导线卷绕在对应于两个相的另一者的多个凸极上。

在本发明的结线方法中，当如此设置中性点的短路端子时，例如在第1步骤中设置：中性点抽出步骤，将第1导线的始端抽出至对应于两个相的一者的外部连接端子的位置上，其后，在保持始端的位置的状态下，将第1导线卷绕在对应于两个相的一者的凸极上并抽出至中性点的短路端子的位置上；以及下述步骤，在中性点抽出步骤后，保持被抽出至短路端子的位置上的状态，将第1导线卷绕在对应于两个相的另一者的凸极上，并将第1导线的终端配置在对应于两个相的另一者的外部连接端子的位置上；在第2步骤中，将第2导线的一个端部配置在对应于剩余的一个相的外部连接端子的位置上，将第2导线的另一个端部配置在短路端子的位置上，所述结线方法进而设置第3步骤，所述第3步骤将第1导线的始端与对应于两个相的一者的外部连接端子电连接，在短路端子的位置上将第1导线与短路端子电连接，将第1导线的终端与对应于两个相的另一者的外部连接端子电连接，将第2导线的一个端部与对应于剩余的一个相的外部连接端子电连接，将第2导线的另一个端部与短路端子电连接。

[发明的效果]

根据本发明的结线结构，利用单一的连续的第1导线来构成两个相的凸极的线圈，因此进行连接加工的部位也减少，可减小短路端子的尺寸。另外，根据本发明的结线方法，使用单一的第1导线连续地卷绕两个相的凸极的线圈，因此可减少连接加工的工时。

附图说明

图1是表示三相马达的定子的构成的一例的立体图。

图2是说明本发明的一实施方式的结线结构的图。

图3是对线圈的结线结构进行说明的定子的概略平面图。

图4(a)是表示Y结线的等效电路图，图4(b)是说明三相马达中的现有的结线结构的图。

[符号的说明]

10：定子

12：凸极

14：槽

16：切口部

18：连接部

21：第1导线

22：第2导线

N：中性点

U1、U2、V1、V2、W1、W2：凸极

Us、Vs、Ws：外部连接端子

具体实施方式

(三相马达的定子的结构)

参照附图对本发明的优选的实施方式进行说明。图1表示应用本发明的一实施方式的结线结构的三相马达的定子的构成的一例。图示的定子10用于具有图4(a)中所示的等效电路的内转子(inner rotor)型的三相马达，其形成为大致圆筒形。在圆筒内表面，由铁芯形成的六个凸极12沿着圆周方向等间隔地配置。当使用此定子10来组装马达时，将导线卷绕在各凸极12上来构成线圈，但为了说明，在图1中未表示导线。如图2及图3所示，六个凸极12包含关于U相的两个凸极U1、U2、关于V相的两个凸极V1、V2、以及关于W相的两个凸极W1、W2，并以凸极U1→凸极V1→凸极W1→凸极U2→凸极V2→凸极W2的顺序在圆周方向上等间隔地配置。

在定子10的上端面，分别对应于U相、V相及W相的金属制的三个外部连接端子Us、Vs、Ws与金属制的作为短路端子来形成的中性点N以从定子10的上端面朝上方延长的方式设置。外部连接端子Us、外部连接端子Vs、外部连接端子Ws用于与外部的驱动电路等的电连接，因此这些外部连接端子从定子10的上端面起的突出长度大，但中性点N不用于与外部电路的连接，因此突出长度小。在外部连接端子Us、外部连接端子Vs、外部连接端子Ws的每一个上，各形成有一个具有U字的剖面并可收纳导线的连接部18。在中性点N上形成有两个相同的连接部18。收纳成为线圈间的连接线部分的导线的多个槽14相互平行地设置在定子10的圆筒外侧面上。为了将配置在此槽14内的导线抽出至凸极12的位置上，在定子10的上端部形成有多个切口部16。

(结线结构)

图2是说明本实施方式的结线结构的图。此处，利用第1导线21及第2导线22这两根导线来构成用以构成定子10的线圈。第1导线21用于U相及W相的线圈，第2导线22用于V相的线圈。第1导线21是以U相用的外部连接端子Us为始点，将凸极U1的线圈、凸极U1与凸极U2之间的连接线、凸极U2的线圈、凸极U2与凸极W2之间的连接线、凸极W2的线圈、凸极W2与凸极W1之间的连接线、及凸极W1的线圈，按此顺序构成为连续的单一的导线，最后与W相用的外部连接端子Ws连接。尤其，第1导线21在凸极U2与凸极W2之间的连接线的区间内，作为导线不被切断，而与作为中性点N的短路端子电连接。与中性点N的连接的位置成为第1导线21中的中间点的位置。另一方面，第2导线22是以V相用的外部连接端子Vs为始点，将凸极V1的线圈、凸极V1与凸极V2之间的连接线、及凸极V2的线圈按此顺序构成为连续的单一的导线，最后与作为中性点N的短路端子连接。

在此结线结构中，与中性点N连接的是第1导线21的中间部与第2导线22的端部，在构成中性点N的短路端子中，只要在两个部位进行连接作业即可。因此，与使用图4(a)及图4(b)所说明的现有的结线结构相比，可减少进行连接加工的部位，也可以使构成中性点N的短路端子小型化。进而，在本形态的三相马达中，可减小构成中性点N的短路端子的尺寸，并可谋求定子10的轻量化。

(结线方法)

继而，使用图3来说明针对各凸极的线圈的形成顺序。图3是从上方观察定子10的平面图。在图3中，由粗实线表示第1导线21，由粗虚线表示第2导线22。另外，在各凸极中，导线通常卷绕多层，但此处为了说明，以卷绕一层来表示导线。在成为连接线的部分，第1导线21、第2导线22实际上被收容在定子10的圆筒外侧面上所形成的槽14中，但为了使第1导线21、第2导线22的配置状况变得明确，在图3中，在定子10的外侧的位置上表示第1导线21、第2导线22。

首先，使用卷线机来配置第2导线22。将从卷线机中抽出的第2导线22的始端插入至外部连接端子Vs的U字剖面的连接部18中，保持此状态，将第2导线22卷绕在凸极V1的周围来形成凸极V1的线圈，继而，经由切口部16而朝定子10的外周侧抽出第2导线22，并敷设在槽14内。其后，从其他切口部16朝定子10的内侧拉入第2导线22，并卷绕在凸极V2的周围来形成凸极V2的线圈。而且，将第2导线22插入至中性点N的一个连接部18中，并在卷线机侧的位置切断第2导线22。由此，以V相用的外部连接端子Vs为始点，经过凸极V1的线圈、凸极V1与凸极V2之间的连接线、及凸极V2的线圈而到达中性点N为止由一根第2导线22形成。

继而，同样地使用卷线机来配置第1导线21。将从卷线机中抽出的第1导线21的始端插入至外部连接端子Us的U字剖面的连接部18中，并将第1导线21卷绕在凸极U1的周围来形成凸极U1的线圈，且将第1导线21敷设在定子10的圆筒外侧面的槽14内。继而形成凸极U2的线圈。在形成凸极U2的线圈后，将第1导线21夹入至中性点N的另一个连接部18中，进而将第1导线21敷设在槽14内直至对应于凸极W2的位置为止。其后，与U相的情况同样地形成凸极W2的线圈，继而形成凸极W1的线圈。由于中性点N的连接部18呈U字剖面的槽状的形状，因此从此槽状的连接部18的一端侧朝另一端侧将第1导线21配置在连接部18上。其后，将第1导线21塞入连接部18内，由此可不切断第1导线21，而以从连接部18的一端侧朝另一端侧穿过的方式将第1导线21夹入至连接部18中。在由第1导线21形成凸极W1的线圈后，将第1导线21插入至外部连接端子Ws的连接部18中，并在卷线机侧的位置切断第2导线22。由此，以U相用的外部连接端子Us为始点，经过凸极U1的线圈、凸极U1与凸极U2之间的连接线、凸极U2的线圈、中性点N、中性点N与凸极W2之间的连接线、凸极W2的线圈、凸极W2与凸极W1的连接线、及凸极W1的线圈而到达W相用的外部连接端子Ws为止由一根第1导线21形成。

如上所述，在配置第1导线21及第2导线22后，通过熔融或焊接来将插入至连接部18中的第1导线21、第2导线22与此连接部18电连接。由此，第1导线21在其一端与外部连接端子Us电连接，在中间部分与中性点N的短路端子电连接，在另一端与外部连接端子Ws电连接。第2导线22在其一端与外部连接端子Vs电连接，在另一端与中性点N的短路端子电连接。因此，由图4(a)的等效电路图所表示的定子10通过两根导线(第1导线21、第2导线22)来完成。

(其他实施方式)

所述形态是本发明的适宜的形态的一例，但并不限定于此，可在不变更本发明的主旨的范围内实施各种变形。在以上的说明中，对各相的凸极数为两个的情况进行了说明，但本发明并不限定于此，各相的凸极的数量也可以为一个，也可以为三个以上。当各相的凸极的数量例如为n(n为3以上的整数)个时，只要使用一根导线，连续地卷绕U相的n个凸极的线圈，继而经由中性点牵引此导线，其后连续地卷绕W相的n个凸极的线圈即可。关于V相，只要使用另一根导线，连续地卷绕其n个凸极的线圈，其后将此导线与中性点连接即可。另外，在所述说明中，利用单一的第1导线21来构成U相与W相的凸极的线圈，但利用单一的第1导线来卷绕线圈的相的组合并不限定于U相与W相的组合，也可以是U相与V相的组合，也可以是V相与W相的组合。

Claims (7)

1.一种结线结构，其是卷绕在具有第1相、第2相及第3相各自的凸极的三相马达中的各凸极上的线圈的结线结构，其特征在于：

属于所述第1相、所述第2相及所述第3相中的任意两个相的凸极的线圈包含单一的连续的第1导线，

属于所述第1相、所述第2相及所述第3相中的剩余的一个相的凸极的线圈包含单一的连续的第2导线。

2.根据权利要求1所述的结线结构，其特征在于：所述第1导线的一个端部与对应于所述两个相的一者的外部连接端子电连接，所述第1导线的另一个端部与对应于所述两个相的另一者的外部连接端子电连接，所述第1导线的中间点不切断所述第1导线而与中性点的短路端子电连接，

所述第2导线的一个端部与对应于所述剩余的一个相的外部连接端子电连接，所述第2导线的另一个端部与所述短路端子电连接。

3.根据权利要求2所述的结线结构，其特征在于：各相的凸极的数量为多个，在所述第1导线的一个端部与所述中间点之间的区间内，所述第1导线卷绕在对应于所述两个相的一者的多个凸极上，在所述中间点与所述第1导线的另一个端部之间的区间内，所述第1导线卷绕在对应于所述两个相的另一者的多个凸极上。

4.一种结线方法，其是卷绕在具有第1相、第2相及第3相各自的凸极的三相马达中的各凸极上的线圈的结线方法，其特征在于，包括：

第1步骤，使用单一的第1导线，连续地卷绕属于所述第1相、所述第2相及所述第3相中的任意两个相的凸极的线圈；以及

第2步骤，使用单一的第2导线，卷绕属于所述第1相、所述第2相及所述第3相中的剩余的一个相的凸极的线圈。

5.根据权利要求4所述的结线方法，其特征在于：

所述第1步骤具有：

中性点抽出步骤，将所述第1导线的始端抽出至对应于所述两个相的一者的外部连接端子的位置上，其后，在保持所述始端的位置的状态下，将所述第1导线卷绕在对应于所述两个相的一者的凸极上并抽出至中性点的短路端子的位置上；以及

在所述中性点抽出步骤后，保持被抽出至所述短路端子的位置上的状态，将所述第1导线卷绕在对应于所述两个相的另一者的凸极上，并将所述第1导线的终端配置在对应于所述两个相的另一者的外部连接端子的位置上的步骤；

在所述第2步骤中，将所述第2导线的一个端部配置在对应于所述剩余的一个相的外部连接端子的位置上，将所述第2导线的另一个端部配置在所述短路端子的位置上，

所述结线方法进而具有：第3步骤，将所述第1导线的始端与对应于所述两个相的一者的外部连接端子电连接，在所述短路端子的位置上将所述第1导线与所述短路端子电连接，将所述第1导线的终端与对应于所述两个相的另一者的外部连接端子电连接，将所述第2导线的一个端部与对应于所述剩余的一个相的外部连接端子电连接，将所述第2导线的另一个端部与所述短路端子电连接。

6.根据权利要求5所述的结线方法，其特征在于：各相的凸极的数量为多个。

7.一种三相马达，其特征在于：包括具有根据权利要求1至3中任一项所述的结线结构的定子。