CN1992468A - 电动机 - Google Patents

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伊藤元哉
正木良三
大岩昭二
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Abstract

所要解决的问题是在具有爪形的T字的电动机中提供一种即使在线圈空间不是大致长方形形状那样的容易卷绕的结构的情况下、或在驱动电压低、导体的径变大、卷绕数少的电动机的情况下也能够提高占空系数的方法。本发明在爪形T字电动机的圆环线圈采用扁电线,将该扁电线卷绕、配置成与卷绕空间剖面大致相似的形状,由此可提供使线圈占空系数为最大的凸极式电动机。进而,将引出线部分的形状以扁线的状态成形引出部分,并通过压力机冲裁、切削加工、熔断、放电加工等方法将该端子部分加工成规定的连接器形状,且形成为被膜剥离的形状,由此能够大幅地降低处理末端连接部分的工时。

Description

电动机
技术领域
本发明涉及产业用、家电、汽车领域等使用的具有爪形的T字(tees)的电动机的电动机结构。
背景技术
电动机作为将产业用、家电、汽车领域的电能转换为机械输出的驱动用设备而使用。凸极式电动机由于结构连接且驱动电路简单等,因此使用于OA用设备、汽车设备等中,例如特开2005-20981号公报(以下,称为专利文献1)等公开了如此的结构。
通车,该种凸极式电动机如专利文献1所述通常是如下的结构:定子磁芯的材料是SPCC等轧制钢板,通过将铁板的一部分弯折构成爪磁极部分,用该磁芯夹住卷绕成圆筒状的线圈。
专利文献1:特开2005-20981号公报
在专利文献1所述的电动机中,卷绕成圆筒状的线圈使用圆形的漆包线,卷绕于线圈绕线管等上。此时,线圈的占空系数因圆线间的间隙或卷乱而成为50%以下。另外,线圈空间是大致长方形形状那样的容易配置线圈的形状时尚可,不过是复杂形状时,产生死空间(dead space),从而成为占空系数下降的原因。
进而,在驱动电压较低的电动的情况下,进行使导体的径变大、匝数变少的设计,不过有时因机体的径和线圈的空间而难以进行配置,进而占空系数不得不下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有线圈的占空系数高的爪形的T字的电动机。
本发明提供一种电动机,其特征在于,具备:定子,其具有在圆周上具有多个爪形的T字磁极的第一T字磁芯及第二T字磁芯、和由第一T字磁芯及第二T字磁芯夹住的环状的导体;转子,其配置于定子的内侧,导体的剖面形状是大致正方形、或大致长方形形状。本发明的其他特征将在用于实施发明的具体实施方式中说明。
附图说明
图1是表示本发明的实施例的电动机的定子磁芯相部分结构的立体图;
图2A是通过局部剖面图表示比较例的凸极式电动机结构的一例的立体图;
图2B是表示定子磁芯的成形方法的说明图;
图3A是表示凸极式电动机的定子线圈的线圈的通常配置例的剖面图;
图3B是表示电动机的规格是低电压规格时的定子线圈的线圈的配置例的剖面图;
图3C是表示扁线的定子线圈的线圈的配置例的剖面图;
图3D是表示图3C的线圈的配置例的末端线的卷绕开始侧的线的立体图;
图3E是表示用爪T字磁芯夹住的结构的剖面图;
图3F是表示卷绕成线圈的卷绕开始、卷绕结束的线均成为外径侧的配置例;
图3G是表示扁电线的一层边缘向外型线圈的配置例的立体图;
图3H是如图3G所示的配置例的剖面图;
图4A是表示将压粉磁芯用作磁芯的爪型T字电动机的定子线圈的一例的剖面图的图;
图4B是表示将压粉磁芯用作磁芯的爪型T字电动机的定子线圈的、利用了边缘向外型线圈的例的剖面图的图;
图5是表示线圈的两端引出部成为线圈外径侧的线圈的制作方法的图;
图6是表示线圈的各周的导体剖面积不同的线圈的制作方法的图;
图7是表示用扁导体卷绕的线圈的两端引出部接合圆剖面及其他剖面的导线的线圈形状的图;
图8A是说明将用扁导体卷绕的线圈的两端原封不动地引出时的引出部的形状的立体图;
图8B是说明用焊接等接合如图7所示的导线时的引出部的形状的立体图;
图8C是表示将如图8A所示的引出部的端子部分加工成连接器形状,加工成可以用导线与带有连接器的对方侧连接的形状的状态的立体图;
图9A是表示将圆剖面导体卷绕成环状的状态的立体图;
图9B是说明将如图9A所示的线圈在卷绕后压缩成形,由此提高占空系数的概念的图,是表示采用模具将剖面压缩成形的状态的剖面图;
图9C是如图9B所示的线圈的立体图;
图10是表示将扁电线卷绕成圆筒状的方法的图。
图中:1-上侧爪T字磁芯;2-下侧爪T字磁芯;3-线圈;4-绝缘物(绝缘绕线管);5-导体;6-蓄线环;7-线圈锭壳;8-卷框;9-轧辊;10-引出线(导线);11-连接器。
具体实施方式
本发明提供一种具有线圈的占空系数高的爪形的T字的电动机。
本发明中,通过用侧爪T字磁芯和下侧爪T字磁芯夹住1相部分的电动机定子块而构成。此时,为了提高线圈的占空系数,其特征为:安装了对剖面为大致长方形剖面的导体进行卷绕的线圈。
(实施例1)
图1表示本发明的爪T字电动机的1相部分的结构。下侧爪T字磁芯和上侧爪T字磁芯夹住线圈,由此构成1相部分的电动机定子块。此时,为了增大线圈的占空系数,采用剖面具有大致长方形剖面的导体,安装被卷绕的线圈。
图2通过立体图(局部剖面图)表示比较例的凸极式电动机结构的一例。通常作为2相步进电动机如图2(A)所示在轴向上以2级的磁芯构成,1级部分的定子磁芯的材料是SPCC等的轧制钢板,如图2(B)所示,首先,通过压力机冲裁作成形状,并通过弯折某部分构成爪磁极部分,并用该磁芯夹住卷绕成圆筒状的线圈。但是,该结构由于使用磁特性差的SPCC,因此存在在磁芯内产生的铁损变大的问题,另外,由于弯折SPCC,因此在磁芯的被弯折的部分产生残留应力,从而因应变而导致磁特性的进一步的劣化。由于该弯折部是磁通特别集中的部分,因此较大地产生铁损,从而电动机的效率差。作为用于提高该电动机的输出、效率的对策,可以降低铜损。如线圈的图1所示,通过在线圈的配置空间配置尽可能多的导体,能够降低线圈电阻值,能够降低作为电动机的铜损。专利文献1的线圈是扁平宽度,难以进行开始卷绕线圈的方法。在本实施例的凸极式电动机中,由于线圈的R均匀(一定),因此具有容易作为圆环线圈而制造的优点。槽式电动机的槽难以形成为大致长方形剖面,从而即使用扁线进行卷绕也难以提高占空系数。另一方面,在凸极式电动机中,由于配置线圈的剖面是大致长方形,因此可提高占空系数。
图3表示在线圈空间配置线圈时的配置例。与弯折了铁板的磁芯相对的线圈配置例是图3(A),通常是卷绕多条细线的结构。此时的占空系数因卷乱所产生的间隙而通常成为50%以下。接着,图3(B)表示电动机的规格是低电压规格时的例。若导体的径变大,则无法在该线圈空间内配置剖面积相同的导体,进而如图3(B)所示,占空系数下降。为了解决该问题,考虑作为即使一条导体剖面积变大时也可以配置的线圈,使用由扁线构成的线圈。但是,单单的扁线的配置如图3(C)所示,若观察剖面形状,则即使收容了线圈,其末端线的卷绕开始侧的线成为如图3(D)所示的状况,卷绕开始的线成为登上大致长方形的剖面外的形状,实际上如图3(E)所示在考虑了用爪T字磁芯夹住的结构时,因为具有用于此的间隙,因此无法提高占空系数。因此,如图3(F)所示,通过配置卷绕的线圈使得线圈的卷绕开始、卷绕结束的线都成为外径侧,能够提高占空系数。另外,由于是如图3(G)所示的扁电线的一层边缘向外型(edge wise)线圈,也能够在与线圈的剖面同一的剖面上处理卷绕开始和卷绕结束的线,因此如图3(H)所示,能够提高线圈占空系数。还有,所谓边缘向外型线圈是指以剖面长度方向为径向卷绕扁线而成的线圈。
在进一步提高爪T字电动机的效率时,也需要降低磁芯的铁损。此时,通过缓和磁芯的弯折部分的饱和或采用铁损低的材料,能够实现铁损降低。作为铁损低的材料,有用压粉磁芯构成磁芯的方法。该材料能够通过模具成形得到三维形状。还有,模具成形时的压缩荷重在成形体的阶段作为残留应力而残留,不过由于之后实施热处理,因此能够除去三维形状的磁芯整体的残留应力,实现高磁通密度及低铁损化。因此,通过设计成增大爪部分的剖面积从而能够覆盖到高磁通密度、或增大根部分的剖面积从而缓和饱和,能够构成输出密度大、高效率的电动机。于是在提高输出密度或高效率化时,为了减小电动机的损失,而减小线圈的电阻,降低铜损。为了降低铜损,如上所述,需要提高配置于线圈空间内的线圈的占空系数。图4表示用压粉磁芯构成凸极式电动机的磁芯时的占空系数可提高的线圈配置例。由于在压粉磁芯磁芯中较大地设计凸极的根部分的剖面积,因此不是容易配置线圈配置空间是长方形或正方形那样的线圈的形状。因而,为了高密度配置线圈,需要进行与其配置空间的形状一致的线圈配置。即使在配置扁线时,如图4(A)所示为凸极侧的级数是2级、整体是4级的配置,且如上所述线圈的末端线安装为双方均配置在线圈的外径侧,由此也能够提高占空系数。另外,在采用边缘向外型线圈时,由原材料的扁线的剖面积形状,通过轧制在各剖面成形为需要的剖面形状,进行卷绕,由此如图4(B)所示,能够实现具有与线圈安装空间大致相似的形状的线圈剖面的、高占空系数的线圈。
图5表示用图3(F)、图4(A)所示的扁线在线圈外周部配置两方的末端线部分的线圈的制造方法。首先,将扁线切断成最终的线圈所需要的规定长度。从该规定长度的扁线的两端分别将扁线卷附于蓄线环6a、6b上。最后从被卷附的蓄线环抽出线同时使卷框8沿左右相反方向旋转进行卷绕,由此可制作线圈的端部两端都配置于线圈的外径部的线圈。
图10表示将扁电线卷绕成圆筒状的方法。通常作为将不锈钢或钢琴线制造成线圈弹簧的方法,有使抽出的线与成形块接触而进行卷绕的方法。通过采用该方法,能够得到本发明的凸T字电动机的圆筒状高密度线圈。该方法可以进行如下的卷绕,即,通过将变更距如图10所示的成形块20的辊的距离d而制作的线圈的径从辊中抽出的速度,来决定间距。该方法作为高密度卷绕1层的线圈的方法是适用的,在凸T字电动机的线圈配置空间是大致长方形时是有效的。
图6表示用于得到如图4(B)所示的每周剖面不同的线圈的方法。若抽出扁线的线材,则在与卷绕成线圈形状的工序之间设置用轧辊9轧制的工序,在由原本的线材的剖面形状形成为减薄厚度扩宽宽度的形状之后,进行卷绕,由此能够制造具有每周不同的剖面积的线圈。通过这些方法,能够直角且紧凑地配置引出线。
图7是表示在卷绕扁线的线圈的末端线部分,用圆线作为引出线的例子。当将扁线直接引出的情况下,由于需要使弯曲度R小,因此通过在圆周状卷绕的线圈上通过焊接、铆接、软钎焊等方式进行接合,能以直角状紧凑式地配置引出线。
图8表示各引出线的形状。图8(A)表示将扁线原封不动地引出时的形状。另外,图8(B)表示用焊接等接合如图7所示的导线(圆线)时的形状。另外,图8(C)表示以扁线的状态成形引出部分,通过压力机冲裁、切削加工、熔断、放电加工等方法将其端子部分加工成规定的连接器形状,且形成为被膜剥离的形状的例。该被加工的引出线例如能够通过形成为可通过如图8(C)所示的导线与带有连接器的对方侧直接连接的形状,来削减导线连接工序。
接着表示用其他方法提高线圈占空系数的方法。将具有圆剖面的通常的漆包被膜导体卷绕成环状,如图9(B)所示进行直线对准卷绕。采用如图9(B)所示的模具将该被卷绕的线圈的剖面压缩成形。此时,由于线材遵循模具形状而变形,因此线圈的剖面如图9(C)所示成为模具剖面形状。可以知道,绝缘被膜可以容许某一定的伸长,因此不成问题。通过该方法,能够将线圈以高占空系数安装于由压粉磁芯构成的凸极式电动机的线圈配置空间。
根据上述实施例的爪形T字电动机,由于能够大幅地提高线圈占空系数,因此能够减少线圈电阻,由于能够减小电动机的铜损,因此能够实现高效率化。另外,由于能够增大导体间的接触面积,因此由线圈产生的热的热传导性也提高,从而具有变得容易散热的效果。

Claims (10)

1.一种电动机,其特征在于,具备:
定子,其具有在圆周上具有多个爪形的T字磁极的第一T字磁芯及第二T字磁芯、和由所述第一T字磁芯及所述第二T字磁芯夹住的环状的导体;转子,其配置于所述定子的内侧,
所述导体的剖面形状是大致正方形、或大致长方形形状。
2.如权利要求1所述的电动机,其特征在于,
所述定子线圈的末端部分的两端都配置于线圈外径侧。
3.如权利要求1所述的电动机,其特征在于,
所述定子线圈是配置为使所述导体的层数成为偶数,且从所述导体的内周部的内侧中央部分以导体的中央部分作为卷绕开始处而进行卷绕。
4.如权利要求1所述的电动机,其特征在于,
所述定子线圈由具有大致长方形形状的剖面的导体构成,并进行边缘向外型卷绕使得重叠所述导体的方向与大致长方形剖面的长度方向重叠。
5.如权利要求1所述的电动机,其特征在于,
所述第一T字磁芯及所述第二T字磁芯由压粉磁芯构成。
6.如权利要求1所述的电动机,其特征在于,
所述导体的剖面形状是大致长方形形状,将所述导体卷绕成边缘向外型而成的线圈的剖面具有每卷不同的剖面形状。
7.一种电动机,其特征在于,具备:
定子,其具有在圆周上具有多个爪形的T字磁极的第一T字磁芯及第二T字磁芯、和卷绕了由所述第一T字磁芯及所述第二T字磁芯夹住的环状的导体的线圈;转子,其配置于所述定子的内侧,
所述导体的剖面形状是大致长方形形状,将所述导体卷绕成边缘向外型而成的线圈的末端部分通过压力机冲裁、机械加工、放电加工、或激光加工而加工成嵌合于与末端部嵌合的连接器的形状。
8.如权利要求7所述的电动机,其特征在于,
所述第一T字磁芯及所述第二T字磁芯由压粉磁芯构成。
9.一种电动机,其特征在于,具备:
定子,其具有在圆周上具有多个爪形的T字磁极的第一T字磁芯及第二T字磁芯、和卷绕了由所述第一T字磁芯及所述第二T字磁芯夹住的环状的导体的线圈;转子,其配置于所述定子的内侧,
所述导体的剖面形状是大致长方形形状,所述导体由边缘向外型线圈卷绕,在所述线圈的末端部分具有另一剖面形状的导体通过焊接、粘接、压接、软钎焊、或硬钎焊而接合。
10.如权利要求9所述的电动机,其特征在于,
所述第一T字磁芯及所述第二T字磁芯由压粉磁芯构成。
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