CN111566916B - 定子构造以及旋转变压器 - Google Patents

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Abstract

实施方式的定子构造(1)具备定子铁芯(10)，上述定子铁芯(10)具有环状的主体部(11)和沿主体部(11)的径向延伸并沿着主体部(11)的周向排列的多个齿(12)。主体部(11)具有：多个长孔(13)，其形成为沿着这样的主体部(11)的周向的圆弧状，并沿着主体部(11)的周向排列；和多个孔部(14)，其在主体部(11)的径向上的多个齿(12)与多个长孔(13)之间沿着主体部(11)的周向排列。孔部(14)的至少一个配置于在邻接的长孔(13)彼此之间设置的梁部(15)与接近这样的梁部(15)的齿(12)之间。

Description

定子构造以及旋转变压器
技术领域
本发明涉及定子构造以及旋转变压器。
背景技术
以往，公知有对马达、发电机等旋转电机的旋转角进行检测的旋转变压器。这样的旋转变压器例如具备：定子铁芯，其具备从以环状形成的主体部的内周侧朝向中心延伸的多个齿；和转子，其在这样的定子铁芯的内侧与齿对置配置。在齿经由绝缘体而卷绕有绕组，这样的绕组由从外部被供给励磁电流的励磁绕组和根据转子的旋转角度而输出两相的信号的两个输出绕组构成。
另一方面，当在旋转变压器的旋转角检测对象亦即旋转电机的绕组流动有电流的情况下，有时来自旋转电机的绕组的漏磁通会进入定子构造的输出绕组。由此，漏磁通作为噪声成分与从这样的输出绕组输出的信号的波形重叠，存在旋转变压器的角度检测精度降低的担忧。因此，在专利文献1中，提出一种旋转变压器，其构成为，多个弧状开口沿着周向形成于定子铁芯的主体部，通过弧状开口使定子铁芯的外缘的磁阻变高，因此漏磁通不易到达定子铁芯的内侧，从而能够防止磁对卷绕于作为齿的突出磁极的绕组的影响。
专利文献1：日本特开2014-150703号公报
然而，在专利文献1所述的旋转变压器中，漏磁通经由设置于邻接的弧状开口彼此之间的间隙亦即梁部而侵入定子铁芯的内侧区域，对在接近这样的梁部存在的齿亦即突出磁极卷绕的输出绕组带来的影响变大。另一方面，对在远离梁部存在的突出磁极卷绕的输出绕组带来的影响变小。因此，根据突出磁极的位置，对卷绕于突出磁极的输出绕组带来的影响产生差异，作为其结果，在每个突出磁极产生噪声成分的差别，因此存在旋转变压器的角度检测精度降低的担忧。
发明内容
本发明是鉴于上述内容而完成的，目的在于提供能够使从定子构造的外周侧侵入内周侧的磁通对卷绕于齿的绕组带来的影响的差别变小而抑制以外部的磁通为起因的角度检测精度的降低的定子构造以及旋转变压器。
为了解决上述的课题，为了实现目的，本发明的一方式所涉及的定子构造具备定子铁芯，上述定子铁芯具有环状的主体部和沿上述主体部的径向延伸并沿着上述主体部的周向排列的多个齿。上述主体部具有：多个长孔，其形成为沿着该主体部的周向的圆弧状，并沿着上述主体部的周向排列；和多个孔部，其在上述主体部的径向上的上述多个齿与上述多个长孔之间沿着上述主体部的周向排列。上述孔部的至少一个配置于在邻接的上述长孔彼此之间设置的梁部与接近该梁部的上述齿之间。
根据本发明的一方式，能够抑制由从定子构造的外周侧侵入内周侧的磁通引起的角度检测精度的降低。
附图说明
图1是表示实施方式所涉及的定子构造的结构的俯视图。
图2是表示实施方式所涉及的旋转变压器向旋转电机的安装状态的剖视图。
图3是表示实施方式所涉及的定子铁芯的俯视图。
图4是用于对从外周侧向内周侧侵入实施方式所涉及的定子铁芯的漏磁通的流动进行说明的图。
图5是表示实施方式的变形例所涉及的定子铁芯的俯视图。
图6是用于对从外周侧向内周侧侵入实施方式的变形例所涉及的定子铁芯的漏磁通的流动进行说明的图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式所涉及的定子构造以及旋转变压器进行说明。此外，不是通过以下说明的实施方式来限定定子构造以及旋转变压器的用途。另外，附图是示意性的，需要注意各要素的尺寸的关系、各要素的比率等有时与现实不同。并且，有时在附图的相互之间也包含相互的尺寸的关系、比率不同的部分。
(定子构造以及旋转变压器的结构)
首先，参照图1以及图2对实施方式所涉及的定子构造1以及旋转变压器3的结构进行说明。图1是表示实施方式所涉及的定子构造1的结构的俯视图。
通过在图1所示的定子构造1的内侧设置转子2，从而得到实施方式所涉及的旋转变压器3。实施方式所涉及的旋转变压器3是VR(Variable Reluctance)型旋转变压器。例如，如图1所示，旋转变压器3是内转子型的旋转变压器，转子2配置于定子构造1的内侧。
图2是表示实施方式所涉及的旋转变压器3向旋转电机100的安装状态的剖视图。转子2固定于旋转电机100的输出轴101，并伴随着输出轴101的旋转而旋转。旋转电机100例如是交流电动机、交流发电机、交流电动发电机等，具备：输出轴101、固定于这样的输出轴101的转子102以及具有绕组103的定子构造104。
例如，在旋转电机100为交流电动机的情况下，定子构造104的绕组103是励磁绕组，通过在这样的励磁绕组流动有励磁电流，从而旋转电机100的转子102旋转，输出轴101伴随着转子102的旋转而旋转。
另外，定子构造1通过螺栓110而固定于旋转电机100的壳体105。螺栓110例如由铁材料形成。
返回图1的说明。转子2的外周面形成为在径向上凹凸的非圆形状。图1所示的转子2在外周面具有3个位置的凸部2a，示出转子2的轴倍角为3X的情况。此外，转子2的轴倍角也可以为1X、2X，也可以为4X以上。
转子2具有将多个对由软磁性材料构成的电磁钢板等钢板进行冲压加工而制作出的芯层叠而成的层叠构造。
定子构造1具备定子铁芯10、绝缘体20、绕组30、端子台部40以及导线保持部50。
定子铁芯10具有将多个电磁钢板等钢板层叠而成的层叠构造。定子铁芯10具有主体部11和多个齿12。主体部11是环状，在实施方式中为圆环状。多个齿12从主体部11的内周侧朝向主体部11的中心(即径向)延伸。
此外，以下，如图1以及图2所示，对定子铁芯10的径向、轴向以及周向进行规定并进行说明。此处，“径向”是与在定子铁芯10的内侧旋转的转子2的旋转轴正交的方向，“轴向”是与转子2的旋转轴的轴向一致的方向，“周向”是与转子2的旋转方向一致的方向。
另外，在定子铁芯10的主体部11形成有多个长孔13和多个孔部14。这样的多个长孔13和多个孔部14相互形成在同心圆上。对定子铁芯10的详细的结构将后述。
绝缘体20是绝缘性的部件，例如通过绝缘性树脂的注塑成型形成。绝缘体20例如通过定子铁芯10埋入内部那样的嵌件成型形成，并从轴向的两侧覆盖定子铁芯10。
绕组30具有导线和覆盖这样的导线的周围的绝缘性的被膜。这样的导线例如是铜线、铝线、黄铜线等金属线。绕组30经由绝缘体20而分别卷绕于多个齿12，形成多个线圈31。
这样的线圈31由励磁绕组和输出绕组构成。另外，线圈31的输出绕组由输出sin相的输出信号的sin相输出绕组和输出cos相的输出信号的cos相输出绕组构成。
端子台部40形成于绝缘体20，并从这样的绝缘体20向径向的外侧延伸。在端子台部40支承有多个(实施方式中6个)端子41。
端子41是金属等导电性的部件，在一端侧具有从端子台部40沿轴向突出立设的缠绕部41a。而且，相对于这样的缠绕部41a缠绕有构成对应的线圈31的绕组30的末端。
例如，在6个端子41的缠绕部41a分别缠绕有励磁绕组的卷绕开始处、励磁绕组的卷绕结束处、sin相输出绕组的卷绕开始处、sin相输出绕组的卷绕结束处、cos相输出绕组的卷绕开始处、cos相输出绕组的卷绕结束处。
而且，通过在缠绕有绕组30的末端的缠绕部41a实施例如TIG(Tungsten InertGas)焊接，从而能够将绕组30和缠绕部41a电连接。
另外，端子41的另一端收容于从端子台部40向径向的外侧延伸的导线保持部50。如图1所示，在这样的导线保持部50形成有多个槽状的插入部51，在这样的插入部51插入并保持从外部装置(未图示)延伸的导线(未图示)。
而且，在这样的插入部51露出设置端子41的另一端，因此通过将导线插入插入部51，从而能够将导线和端子41电连接。例如，通过对导线和端子41接触的部分实施电阻焊接，能够将导线与端子41电连接。
如图1所示，绕组30被引导部42引导，从线圈31朝向缠绕部41a以规定的路径延伸。引导部42例如是在端子台部40的规定的位置立设的销状的导销。另外，引导部42相对于缠绕于多个缠绕部41a的多个绕组30分别独立地设置。
在绕组30，为了减少由于温度变化而产生的热膨胀的影响，在线圈31与缠绕部41a之间形成有松弛部。这样的松弛部通过在形成于端子台部40的多个插入孔43插通有未图示的松弛销并将绕组30一边钩挂于这样的松弛销一边缠绕于缠绕部41a后从插入孔43拔出松弛销而形成。
(定子铁芯的详情)
接着，参照图3以及图4对实施方式所涉及的定子铁芯10的详情进行说明。图3是表示实施方式所涉及的定子铁芯10的俯视图。此外，在图3所示的例子中，齿12的数量为14个，圆弧状的长孔13的数量为7个，孔部14的数量为28个，但齿12、长孔13以及孔部14的数量分别不局限于上述的数量。
长孔13能够用作插通孔，上述插通孔用于供用于将旋转变压器3固定于旋转电机100的壳体105的螺栓110插通。长孔13在轴向上贯通，并形成为沿着主体部11的周向的圆弧状。多个长孔13相对于主体部11的中心相互旋转对称地形成，并沿着主体部11的周向排列。
例如，如图3所示，多个长孔13沿着主体部11的周向以相等的角度间隔配置。此外，多个长孔13也可以不必以相等的角度间隔配置。
另外，在主体部11且在邻接的长孔13彼此之间设置有将主体部11的内周部与外周部之间连接的梁部15。
多个齿12在主体部11的内侧沿着周向排列。多个齿12具有：接近梁部15存在的第1齿12a和远离梁部15存在并接近长孔13的第2齿12b。在实施方式中，这样的第1齿12a和第2齿12b交替排列配置。另外，在邻接的齿12彼此之间形成有作为空隙的插口16。
此处，当在图2所示的旋转电机100的绕组103流动有励磁电流的情况下，有时来自旋转电机100的绕组103的漏磁通从旋转变压器3中的定子构造1的外周侧向内周侧侵入。
在实施方式中，如图3所示，多个孔部14在轴向上贯通，并以圆状形成。而且，多个孔部14在多个齿12的外周侧且在多个齿12与多个长孔13之间沿着主体部11的周向以相等的角度间隔配置。此外，多个孔部14也可以不必以相等的角度间隔配置。
而且，多个孔部14具有：配置于第1齿12a与梁部15之间的第1孔部14a、配置于第2齿12b与长孔13之间的第2孔部14b以及配置于插口16与长孔13之间的第3孔部14c。接着，参照图4对基于多个孔部14的效果进行说明。
图4是用于对从实施方式所涉及的定子铁芯10的外周侧向内周侧侵入的漏磁通M1、M2的流动进行说明的图。如上述那样，由于作为空隙的长孔13的磁阻高，所以能够抑制从外周侧侵入的漏磁通M1、M2中的侵入长孔13的漏磁通M1向长孔13侵入。另一方面，侵入梁部15的漏磁通M2没有被梁部15隔断，因此侵入至形成有多个孔部14的区域。
而且，在实施方式中，如图4所示，在第1齿12a与梁部15之间配置有第1孔部14a，因此漏磁通M2躲开这样的第1孔部14a而侵入，朝向与第1齿12a以及第1齿12a邻接的第2齿12b流动。
在没有设置有第1孔部14a的情况下，从定子铁芯10的外周侧经由梁部15而侵入的漏磁通M2对卷绕于第1齿12a的线圈31带来的影响变高，在与对卷绕于第2齿12b的线圈31带来的影响之间的差别变大。相对于此，在实施方式中，通过设置第1孔部14a，可减少对卷绕于第1齿12a的线圈31带来的影响，增加对卷绕于第2齿12b的线圈31带来的影响，由此对卷绕于第1齿12a的线圈31带来的影响与对卷绕于第2齿12b的线圈31带来的影响之间的差别变小。
即，在实施方式中，对从定子铁芯10的外周侧卷绕于第1齿12a的线圈31带来的影响变小，对从定子铁芯10的外周侧卷绕于第2齿12b的线圈31带来的影响变大，由此能够使对卷绕于第1齿12a的线圈31带来的影响与对卷绕于第2齿12b的线圈31带来的影响之间的差别变小。作为其结果，根据实施方式，能够抑制以从定子铁芯10的外周侧侵入的漏磁通M1、M2为起因的角度检测精度的降低。
在实施方式中，多个孔部14沿着主体部11的周向以相等的角度间隔排列较佳。由此，能够减少相对于沿内周整体排列配置的齿12从外周侧的整体侵入的漏磁通M1、M2对卷绕于齿12的线圈31带来的影响的差别。因此，根据实施方式，能够进一步抑制以从定子铁芯10的外周侧侵入的漏磁通M1、M2为起因的角度检测精度的降低。
另外，在实施方式中，多个孔部14全部为相同的形状较佳。由此，能够将孔部14活用为供上述的松弛销插入的插入孔43的一部分。因此，根据实施方式，能够容易形成为了在绕组30形成松弛部而使用的插入孔43。
(变形例)
接着，参照图5以及图6对实施方式的变形例进行说明。此外，在以下的说明中对与实施方式相同的部位标注相同的附图标记，有时省略针对重复的说明。
图5是表示实施方式的变形例所涉及的定子铁芯10的俯视图，图6是用于对从定子铁芯10的外周侧侵入实施方式的变形例所涉及的定子铁芯10的漏磁通M1、M2的流动进行说明的图。
如图5所示，在变形例中，在定子铁芯10的主体部11形成有与第2孔部14b以及第3孔部14c形状不同的第1孔部14a1。变形例的第1孔部14a1在轴向上贯通，并形成为沿着主体部11的周向的圆弧状的长孔。
即，变形例的第1孔部14a1在周向上以比实施方式的第1孔部14a大的角度形成，因此如图6所示，经由梁部15而侵入内周侧的漏磁通M2由第1孔部14a1隔断，因此能够更加减少对卷绕于第1齿12a的线圈31带来的影响。
由此，能够更加减少漏磁通M2对卷绕于第1齿12a的线圈31带来的影响，因此能够进一步减少对卷绕于第1齿12a的线圈31带来的影响与对卷绕于第2齿12b的线圈31带来的影响的差别。因此，根据实施方式，能够进一步抑制以从定子铁芯10的外周侧内周侧侵入的漏磁通M1、M2为起因的角度检测精度的降低。
此外，在变形例中，多个第1孔部14a1相对于主体部11的中心相互旋转对称地形成。另一方面，多个第1孔部14a1也可以不必相对于主体部11的中心相互旋转对称地形成。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式，只要不脱离其主旨就能够进行各种变更。例如，在实施方式中，示出第2孔部14b以及第3孔部14c以相等的形状形成的例子，但也可以使第2孔部14b和第3孔部14c以不同形状形成。
另外，在实施方式中，示出长孔13以圆弧状形成的例子，但也可以形成为沿着主体部11的周向的直线状，也可以为圆形状、四边形。另外，在实施方式中，示出孔部14以圆状形成的例子，但孔部14不局限于圆状，也可以是长孔状、四边形。
另外，在实施方式中，示出绝缘体20一体形成的例子，但也可以将绝缘体设置为沿轴向分割为两个而形成并由这样的两个绝缘体夹着定子铁芯10。并且，在实施方式中，示出在内转子型的旋转变压器3应用了本发明的情况，但也可以在外转子型的旋转变压器应用本发明。
如以上那样，实施方式以及变形例所涉及的定子构造1具备定子铁芯10，上述定子铁芯10具有环状的主体部11和沿主体部11的径向延伸并沿着主体部11的周向排列的多个齿12。主体部11具有：多个长孔13，其形成为沿着这样的主体部11的周向的圆弧状，并沿着主体部11的周向排列；和多个孔部14，其在主体部11的径向上的多个齿12与多个长孔13之间沿着主体部11的周向排列。孔部14的至少一个(第1孔部14a(14a1))配置于在邻接的长孔13彼此之间设置的梁部15与接近这样的梁部15的齿12之间。由此，能够抑制以从外周侧侵入的漏磁通M1、M2为起因的角度检测精度的降低。
另外，在实施方式以及变形例所涉及的定子构造1中，多个孔部14沿着主体部11的周向以相等的角度间隔排列。由此，能够进一步抑制以从外周侧侵入的漏磁通M1、M2为起因的角度检测精度的降低。
另外，在实施方式所涉及的定子构造1中，多个孔部14全部为相同的形状。由此，能够容易形成为了定子铁芯10的制作的容易性以及用于在绕组30形成松弛部的插入孔43。
另外，在变形例所涉及的定子构造1中，配置于梁部15与接近这样的梁部15的齿(第1齿12a)之间的孔部(第1孔部14a1)比没有配置于梁部15与接近这样的梁部15的齿(第1齿12a)之间的孔部(第2孔部14b、第3孔部14c)大。由此，能够进一步抑制以从定子铁芯10的外周侧侵入的漏磁通M1、M2为起因的角度检测精度的降低。
另外，形成于第1孔部14a与第2孔部14b之间的第3孔部14c的数量不限定于一个，其数量能够考虑从定子铁芯10的梁部15向定子铁芯10的内周侧侵入的漏磁通的影响来决定。
另外，不是通过上述实施方式来限定本发明。将上述的各构成素适当地组合而构成的方式也包含于本发明。另外，进一步的效果、变形例能够容易地由本领域技术人员导出。因此，本发明的更广泛的方式没有限定于上述的实施方式，能够进行各种变更。
附图标记说明
1...定子构造；2...转子；3...旋转变压器；10...定子铁芯；11...主体部；12...齿；12a...第1齿；12b...第2齿；13...长孔；14...孔部；14a、14a1...第1孔部；14b...第2孔部；14c...第3孔部；15...梁部；16...插口；20...绝缘体；30...绕组；31...线圈；40...端子台部；50...导线保持部；100...旋转电机；M1、M2...漏磁通。

Claims (5)

1.一种定子构造，其特征在于，
具备定子铁芯，所述定子铁芯具有环状的主体部和沿所述主体部的径向延伸并沿着所述主体部的周向排列的多个齿，
所述主体部具有：
多个长孔，其形成为沿着该主体部的周向的圆弧状，并沿着所述主体部的周向排列；和
多个孔部，其在所述主体部的径向上的所述多个齿与所述多个长孔之间沿着所述主体部的周向排列，
所述多个齿具有：接近在邻接的所述长孔彼此之间设置的梁部存在的第1齿和远离所述梁部存在并接近所述长孔的第2齿，
在邻接的所述齿彼此之间形成有插口，
所述多个孔部具有：配置于所述第1齿与所述梁部之间的第1孔部、配置于所述第2齿与所述长孔之间的第2孔部以及配置于所述插口与所述长孔之间的第3孔部。
2.根据权利要求1所述的定子构造，其特征在于，
所述多个孔部沿着所述主体部的周向以相等的角度间隔排列。
3.根据权利要求1或2所述的定子构造，其特征在于，
所述多个孔部全部为相同的形状。
4.根据权利要求1或2所述的定子构造，其特征在于，
配置于所述梁部与接近该梁部的所述齿之间的所述第1孔部比没有配置于所述梁部与接近该梁部的所述齿之间的所述第2孔部、所述第3孔部大。
5.一种旋转变压器，其特征在于，具备：
转子和权利要求1～4中任一项所述的定子构造。
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