JP2004096820A

JP2004096820A - Coil winding structure of motor or generator

Info

Publication number: JP2004096820A
Application number: JP2002251314A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Ishida; 石田　久
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2022-08-29
Also published as: JP4109930B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the coil space factor of a motor or a generator, and to prevent coming off of a coil from a salient pole, using a simple structure. <P>SOLUTION: A salient pole provided to a stator core 1 of, for example, a three-phase SR motor comprises six poles as integral multiple of double the number of phases, and is provided with three integral salient poles 3u, 3v, and 3w integrally formed at the stator core as one body, and three post-fitted salient poles 4u, 4v, and 4w disposed by post-fitting among the integral salient poles, using dovetail 1a. Here, a post-fitting salient pole is attached, after a coil is provided to the integral salient pole. So, a coil which makes a tight contact with the post-fitting salient pole can be attached, and the space between salient poles is easily filled with the coil, for higher space factor of coil. A flange, provided to a protruding end of the post-fitting salient pole, can press the coil attached to the integral salient pole, and easily prevents coming off of the coil. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータまたは発電機のコイル巻線構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ステータコア及びそのステータコア内に受容されるロータコアにそれぞれ半径方向に突設された複数の突極部を有するＳＲモータ（スイッチトリラクタンスモータ）があり、その一例を図１６（ａ）に示す。図のＳＲモータにあっては、円筒状ステータコア２１の内周面に６個の半径方向内向き突極部２１ｕ・２１ｖ・２１ｗが周方向に等ピッチに配設され、それら突極部にはそれぞれコイル２２ｕ・２２ｖ・２２ｗが装着されている。ロータコア２３は、ステータコア２１内に同軸的に受容され、周方向に等ピッチに配設された４個の半径方向外向き突極部２３ａを有している。なお、図のＳＲモータにあっては、上記構成により３相・４極・６スロットのＳＲモータとなっている。
【０００３】
上記したようなＳＲモータのステータコア２１の各突極部２１ｕ・２１ｖ・２１ｗへのコイルの巻線にあっては、巻線機でワイヤを突極部２１ｕ・２１ｖ・２１ｗに巻いてコイル２２ｕ・２２ｖ・２２ｗを形成しようとすると、隣り合うコイル間に巻線機のノズルが巻線時に通過し通る隙間を残さなくてはならず、コイル占積率が低くなってしまう。そのため、例えば、図１３（ｂ）に示されるように、突極部２１ｕ（２１ｖ・２１ｗ）の形状に合わせてコイルを巻いた状態のコイルエレメント２２ｕ（２２ｖ・２２ｗ）を別工程で作製し、そのコイルエレメント２２ｕ（２２ｖ・２２ｗ）を図の矢印に示されるように突極部２１ｕ（２１ｖ・２１ｗ）に嵌装することにより、突極部２１ｕ・２１ｖ・２１ｗに巻線状態のコイル２２ｕ・２２ｖ・２２ｗを装着するようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ＳＲモータのコイル装着にあっては、図１７（ａ）に示されるように突極部２１ｕ（２１ｖ・２１ｗ）の高さに合わせて軸線方向に長いコイル形状とした場合には、隣り合うコイル同士が装着時に互いに干渉しないようにコイル嵌装用の開口幅ｂを設ける必要がある。したがって、各突極部の基端部（ステータコアの内周面側）間に本来存在する広いスペースＳ１を有効に活用していない（スペースＳ１をコイルで埋めることができない）ため、コイル占積率が低いという問題がある。
【０００５】
これは、各突極部の基端部間の広いスペースＳ１を有効に活用しようとして、例えば図１７（ｂ）に示されるように装着状態で上記スペースＳ１を埋めるように大径のコイル形状とした場合には、上記したように隣り合うコイル同士が装着時に互いに干渉しないようにコイル嵌装用の開口幅ｂを設けるためには、図に示されるように軸線方向に低いコイル形状となる。したがって、この場合には、突極部の突出部間にスペースＳ２ができてしまい、上記と同様にコイル占積率が低くなってしまう。なお、このようなコイル占積率低下の問題は、上記したノズルによる巻線においても、巻線時にノズルが通過するスペースを必要とすることから同様である。また、他の種類のモータ（ブラシレスモータやブラシＤＣモータなど）や、発電機においても同様である。
【０００６】
また、ステータコア２１の突極部２１ｕ・２１ｖ・２１ｗに巻線形状のコイルエレメント２２ｕ・２２ｖ・２２ｗを嵌装するため、しまり嵌め状態で装着するようにしてもコイルエレメントが突極部から抜け出る虞がある。そのため、何らかの抜け止め手段を設けなければならないため、製造工程が煩雑化するという問題もあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決して、コイル占積率を高めることができ、また突極部からのコイルの抜け防止を簡単に行い得ることを実現するために、本発明に於いては、モータまたは発電機のステータまたはロータに放射状に設けられた突極部が、前記モータの相数の倍の整数倍設けられ、かつ一体形成された複数の一体形成突極部と、前記一体形成突極部間に後付けにより配設された複数の後付け突極部とからなり、前記一体形成突極部に前記コイルを設けた後に前記後付け突極部が取り付けられているものとした。
【０００８】
これによれば、ステータに後付け突極部を取り付ける前にあっては、各一体形成突極部にコイルを装着する場合に一体形成突極部間に取り付けられる後付け突極部が邪魔にならないため、後付け突極部に密接するような大きさのコイルを装着することができ、その後、後付け突極部を取り付けることにより、所定数の突極部を有するモータを構成することができる。突極部間をコイルで埋め尽くすことができるため、コイル占積率が高く、全ての突極部にコイルが装着されていなくても、モータにおける発生トルクの低下や、発電機における出力性能が低下することがない。また、太線でコイルを形成することにより熱的に有利となる。
【０００９】
また、前記モータがＳＲモータ（スイッチトリラクタンスモータ）であり、前記後付け突極部の突出端部に前記コイルを抜け止めし得るつば部が設けられていることによれば、後付け突極部を取り付けることにより、一体形成突極部に取り付けたコイルをつば部で押さえることができ、コイルを容易に抜け止めすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面に示された具体例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明が適用されたＳＲモータのステータコア１およびロータ２を示す正面図である。図に示されるように、円環状ステータコア１内にロータ２が同軸的に受容されている。ステータコア１の内周面には、６個の突極部３ｕ・３ｖ・３ｗ・４ｕ・４ｖ・４ｗが半径方向内向きかつ周方向に等ピッチにて配設されている。それらの内の３個が、ステータコア１に一体に形成された一体形成突極部３ｕ・３ｖ・３ｗであり、残りの３個が後付けにより設けられた後付け突極部４ｕ・４ｖ・４ｗであり、それぞれ周方向に交互に配設されている。ステータコア１の内周面の各一体形成突極部３ｕ・３ｖ・３ｗ間の中間部には、後付け突極部４ｕ・４ｖ・４ｗを後付け可能にするあり溝１ａが設けられている。
【００１２】
なお、ロータ２には、各突極部３ｕ・３ｖ・３ｗ・４ｕ・４ｖ・４ｗに対向するように半径方向外向きに突設された４極の半径方向外向きの鉄極２ａが設けられている。こようにして、３相・４極・６スロットのＳＲモータが構成されている。
【００１３】
次に、上記ＳＲモータのステータコア１の製作要領について以下に示す。まず図２（ａ）に示されるように、ステータコア１に後付け突極部４ｕ・４ｖ・４ｗを取り付ける前に、一体形成突極部３ｕ・３ｖ・３ｗにコイルエレメント５を装着する。コイルエレメント５は、一体形成突極部３ｕ・３ｖ・３ｗに巻線した形状をなすように別工程で巻線されたものであり、ユニット化されている。そして、その巻線形状のコイルエレメント５を、例えば図の矢印に示されるように一体形成突極部３ｕ・３ｖ・３ｗに嵌装する。
【００１４】
これにより、図２（ｂ）に示されるように、各一体形成突極部３ｕ・３ｖ・３ｗにそれぞれコイルエレメント５が巻線された状態になる。なお、コイルエレメント５と一体形成突極部３ｕ・３ｖ・３ｗとの嵌装状態は、しまりばめ状態であっても良く、抜け落ちない程度のゆるみばめ状態であっても良い。
【００１５】
次に、図３に示されるように、後付け突極部４ｕ・４ｖ・４ｗをステータコア１に取り付ける。なお、後付け突極部４ｕ・４ｖ・４ｗには、上記あり溝１ａに係合する補完的形状のあり６が形成されている。あり６とあり溝１ａとを整合させて、後付け突極部４ｕ・４ｖ・４ｗを図３の矢印に示されるようにステータコア１の軸線方向にスライドさせるようにして、あり６とあり溝１ａとを係合させる。これにより、図１に示されるように、ステータコア１に後付け突極部４ｕ・４ｖ・４ｗが取り付けられる。このようにして、一体形成突極部３ｕ・３ｖ・３ｗ間に後付け突極部４ｕ・４ｖ・４ｗが配設される。
【００１６】
コイルエレメント５は、例えば矩形環状をなし、一体形成突極部３ｕ・３ｖ・３ｗに巻線状態に取り付けられた状態で、後付け突極部４ｕ・４ｖ・４ｗを取り付け可能なスペースのみを残した大きさに巻線されている。これにより、後付け突極部４ｕ・４ｖ・４ｗを取り付けた後には、各突極部３ｕ・３ｖ・３ｗ・４ｕ・４ｖ・４ｗ間のスペースをコイルエレメント５の対応する部分により埋め尽くすことができる。
【００１７】
また、後付け突極部４ｕ・４ｖ・４ｗには、取り付け状態で突出端部から周方向に突出する左右一対のつば部７が形成されている。後付け突極部４ｕ・４ｖ・４ｗを取り付けることにより、つば部７が隣接するコイルエレメント５の縁部に係合し、コイルエレメント５が抜け止めされる。
【００１８】
従来例で示したように全て一体形成されている突極部に巻線またはコイルエレメントを装着するものにあっては、突極部間の扇形のスペースをコイルで埋め尽くすようにすることはできない。それに対して、本発明によれば、上記したように一体形成突極部３ｕ・３ｖ・３ｗに取り付けたコイルエレメント５により突極部間の扇形のスペースを埋め尽くすことができる。
【００１９】
本発明によれば、上記巻線構造により各突極部３ｕ・３ｖ・３ｗ・４ｕ・４ｖ・４ｗ間のスペースの無駄を無くすことができるが、突極部の１つ置きにコイルを巻線した構造になる。その場合の磁束の流れを次に示す。
【００２０】
図４（ａ）は、例えば一体形成突極部３ｗと対向する位置の後付け突極部４ｗとに、ロータ２の点対称位置にある一対の鉄極部２ａが整合している状態を示しており、その場合には一体形成突極部３ｗに巻いたＷ相のコイルエレメント５に電流が流れる。それにより、一体形成突極部３ｗに生じる磁束が、対向する位置の後付け突極部４ｗに図の矢印に示されるようにロータ２を介して流れ得る。なお、ロータ２の他の一対の鉄極部２ａと、他の突極部３ｕ・３ｖ・４ｕ・４ｖとが近接していることから、図の矢印に示されるようにそれらの間にも磁束が流れ得る。これらの磁束の流れにより、釣り合った状態になり、トルクは発生しない。
【００２１】
上記図４（ａ）の状態の時に通電をＷ相からＵ相に切り換える。すると、図４（ｂ）に示されるように一体形成突極部３ｕに生じる磁束が、隣接する鉄極部２ａに流れ、そこから図の矢印に示されるようにロータ２の他の鉄極部２ａと、他の突極部３ｖ・３ｗ・４ｕ・４ｖ・４ｗとの間に流れる。これにより、図の矢印ＣＷに示される向きにロータ２が回転する。
【００２２】
そして、図４（ｃ）に示されるように、一体形成突極部３ｕとそれに対向する位置の後付け突極部４ｕとに、ロータ２の点対称位置にある一対の鉄極部２ａが整合した状態に至る。この状態では、上記図４（ａ）と同様に釣り合った状態になり、トルクが発生しなくなる。したがって、この図４（ｃ）の状態の時に通電をＵ相からＶ相に切り換える。これにより、一体形成突極部３ｖに生じる磁束が、隣接する鉄極部２ａに流れ、上記図４（ｂ）と同様にロータ２の他の鉄極部２ａと、他の突極部３ｕ・３ｗ・４ｕ・４ｖ・４ｗとの間に流れる（図示せず）。これにより、図の矢印ＣＷに示される向きにロータ２が回転し続ける。このＶ相への通電は、一体形成突極部３ｗと対向する位置の後付け突極部４ｗとに、ロータ２の点対称位置にある一対の鉄極部２ａが整合するまで続けられ、図４（ａ）の状態になり、以下、上記通電制御を繰り返すことによりロータ２が回転し続ける。
【００２３】
このように磁束が流れてロータ２が回転し得ることから、全ての突極部３ｕ・３ｖ・３ｗ・４ｕ・４ｖ・４ｗにコイルを巻線しなくても良く、突極部の１つ置きにコイルを巻いた構造とすることができ、かつ上記したようにコイル各突極部３ｕ・３ｖ・３ｗ・４ｕ・４ｖ・４ｗ間のスペースをコイルで埋め尽くすことができる。これに対して、従来の全ての突極部にコイルを巻いた構造にあっては従来例で述べたようにコイル占積率が低く、高くすることは困難である。
【００２４】
図５に、コイル巻線構造以外のステータおよびロータの形状を同じとしたものにおける従来例と本発明との発生トルクを示す。図５（ａ）は任意の１相の突極部における静トルク分布であり、図５（ｂ）は電気角に対する発生トルクである。このように、本発明によれば、突極部の１つ置きにコイルを巻いた構造であっても、従来例と概ね同じという結果が得られた。さらに、本発明構造によれば、コイルの占積率を高くすることができるため、素線径の大きい太線を巻いたコイルを用いることができ、細径のコイルに比べて熱的に有利である。また、上記図示例のようにコイルエレメントとして取り扱うことにより、巻線や結線の時間を減らすことができる。
【００２５】
本発明構造は、上記ＳＲモータに限定されるものではなく、種々のモータ（発電機）に適用可能である。
【００２６】
例えば３相・４極・６スロットのブラシレスモータについて図６を参照して以下に示す。なお、上記図示例と同様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。このブラシレスモータにあっても、図６（ａ）に示されるように突極部として上記ＳＲモータの各突極部３ｕ・３ｖ・３ｗ・４ｕ・４ｖ・４ｗと同様の一体形成ティース８ｕ・８ｖ・８ｗと後付けティース９ｕ・９ｖ・９ｗとが円環状ステータコア１の内周面に周方向に交互に配設されている。なお、ロータ２には、４極を構成する円弧状マグネット１０がＮ・Ｓ極を交互にして配設されている。
【００２７】
また、ブラシレスモータにおける各ティース８ｕ・８ｖ・８ｗ・９ｕ・９ｖ・９ｗには、図６（ａ）に示されるように取り付け状態で突出端部から周方向に突出する左右一対のつば部７が形成されている。このような形状では、上記ＳＲモータのように予めコイルをコイルエレメントとして製作しておき、そのコイルエレメントを突極部に嵌装して取り付けるということができない。
【００２８】
本ブラシレスモータにあっては、図６（ｂ）に示されるように、ステータコア１に、予め３個の一体形成ティース８ｕ・８ｖ・８ｗを形成しておくと共に、各一体形成ティース８ｕ・８ｖ・８ｗ間には後付けティース９ｕ・９ｖ・９ｗを取り付けるための各あり溝１ａを形成しておく。
【００２９】
後付けティース９ｕ・９ｖ・９ｗを取り付ける前のステータコア１に、図６（ｃ）に示されるように巻線機のノズル１１により各一体形成ティース８ｕ・８ｖ・８ｗに対してワイヤを巻線してコイル１２を形成する。この時、上記したように後付けティース９ｕ・９ｖ・９ｗが取り付けられていないことから、ノズル１１による巻線作業を何ら問題なく行うことができる。
【００３０】
このようにして、つば部７を有する形状の一体形成ティース８ｕ・８ｖ・８ｗに巻線によるコイル形成を行うことができる。そして、後付けティース９ｕ・９ｖ・９ｗを上記図示例の図３と同様にしてステータコア１に取り付ける。これにより、図６（ａ）に示されるように６個のティース８ｕ・８ｖ・８ｗ・９ｕ・９ｖ・９ｗを有する３相・４極・６スロットのブラシレスモータが形成される。
【００３１】
ブラシレスモータにおいて全て一体形成されているティースに巻線するものにあっては、各ティース間にノズルの先端部が通過し得るスペースを確保する必要があり、各ティース間の扇形のスペースをコイルで埋め尽くすように巻線することはできない。それに対して、本ブラシレスモータによれば、上記したように一体形成ティース８ｕ・８ｖ・８ｗに巻線したコイル１２により各ティース間の扇形のスペースを埋め尽くすことができる。
【００３２】
本ブラシレスモータによれば、上記巻線構造により各ティース８ｕ・８ｖ・８ｗ・９ｕ・９ｖ・９ｗ間のスペースの無駄を無くすことができるが、ティースの１つ置きにコイルを巻線した構造になる。図７（ａ）にスター結線構造を示す。図の各端子Ｕ・Ｖ・Ｗに電気角に応じて通電し、モータを回転させる。その通電パターンを図７（ｂ）に示す。このように、電気角６０度おきに１２０度の正負の通電を交互に各相に流すことで良く、通常のブラシレスモータの通電制御である。
【００３３】
次に、上記通電パターンに応じた磁束の流れについて図８を参照して示す。図８（ａ）は、例えば図７（ｂ）に示される通電切り換えタイミングＴ１に至る時の状態であり、この状態になるまでは図７（ｂ）に示されるように、Ｕ相からＶ相への通電を行っている。このタイミングＴ１の時には、Ｕ相コイル１２の一体形成ティース８ｕに対してＳ極マグネット１０が位置し、Ｖ相コイル１２の一体形成ティース８ｗに対してＮ極マグネット１０が位置していると共に、一体形成ティース８ｖと後付けティース９ｖとにＮ・Ｓ極のマグネット１０の境目が整合している。この状態での上記通電パターンでは、図８（ａ）の実線の矢印に示されるように、一体形成ティース８ｕからロータ２を介して一体形成ティース８ｗに向かう磁束の流れが生じる。これに伴って、後付けティース９ｕ・９ｗとの間及びそれらの間にもロータ２を介して図の実線の矢印に示される磁束の流れが生じる。これらの磁束の流れにより、釣り合った状態になり、トルクは発生しない。
【００３４】
上記図８（ａ）の状態の時にＵ相からＷ相への通電に切り換える。すると、図８（ｂ）に示されるように、Ｕ相コイル１２の一体形成ティース８ｕはＮ極のままで、Ｗ相コイル１２の一体形成ティース８ｖにＳ極が発生する。これにより、ティース８ｕがさらにマグネット１０のＳ極を引きつけ、ティース８ｖがマグネット１０のＮ極を引きつけるようになり、ロータ２が図の矢印ＣＷに示される向きに回転する。
【００３５】
そして、図９（ａ）に示されるように、一対のＳ極マグネット１０が一体形成ティース８ｕと後付けティース９ｕとに対して位置していると共に、一体形成ティース８ｗと後付けティース９ｗとにＮ・Ｓ極のマグネット１０の境目が整合した状態に至る。この状態では、上記図８（ａ）と同様に釣り合った状態になり、トルクが発生しなくなる。したがって、この図９（ａ）の状態の時（図７（ｂ）のタイミングＴ２の時）にＶ相からＷ相への通電に切り換える。
【００３６】
これにより、図９（ｂ）に示されるように、Ｗ相コイル１２の一体形成ティース８ｖはＳ極のままで、Ｖ相コイル１２の一体形成ティース８ｗにはＮ極が発生する。ティース８ｖがさらにマグネット１０のＮ極を引きつけ、ティース８ｗがマグネット１０のＳ極を引きつけるように、図の矢印ＣＷに示される向きにロータ２が回転し続ける。このＶ相からＷ相への通電は、一対のＳ極マグネット１０が一体形成ティース８ｗと後付けティース９ｗとに対して位置すると共に、一体形成ティース８ｕと後付けティース９ｕとにＮ・Ｓ極のマグネット１０の境目が整合した状態（図１０（ａ））に至るまで行われる。
【００３７】
図１０（ａ）の状態では、上記図８（ａ）と同様に釣り合った状態になり、トルクが発生しなくなる。したがって、この図１０（ａ）の状態の時（図７（ｂ）のタイミングＴ３の時）にＶ相からＵ相への通電に切り換える。これにより、図１０（ｂ）に示されるように、Ｖ相コイル１２の一体形成ティース８ｗはＮ極のままで、Ｕ相コイル１２の一体形成ティース８ｕにはＳ極が発生する。ティース８ｗがさらにマグネット１０のＳ極を引きつけ、ティース８ｕがマグネット１０のＮ極を引きつけるように、図の矢印ＣＷに示される向きにロータ２が回転し続ける。
【００３８】
この後は、上記各図８・９・１０におけるＮ・Ｓ極を代えた状態となるため、その詳しい説明を省略する。このように、図７（ｂ）の通電パターンに応じて通電状態を順次変えることにより、ロータ２が回転する。
【００３９】
このようにして、ロータ２の位置に応じて各コイル１２に流す電流の向きを変えることによりロータ２を回転させることができるため、全てのティース８ｕ・８ｖ・８ｗ・９ｕ・９ｖ・９ｗにコイルを巻線しなくても良く、ティースの１つ置きにコイルを巻いた構造とすることができる。このブラシレスモータにあっても、各ティース８ｕ・８ｖ・８ｗ・９ｕ・９ｖ・９ｗ間のスペースをコイルで埋め尽くすことができる。この場合の効果も上記ＳＲモータの場合と同様である。また、上記の説明では一体形成側のティースに巻線したコイルを設けたものであるが、別体側のティースに巻線したコイルを予め設け、後に一体形成のコアに嵌装しても良い。
【００４０】
上記各図示例はロータ２を外囲するステータコア１の内周面に突極部（ティース）を設けたものにおける構造について示したが、本発明によれば上記各構造に限られるものではない。例えばインナロータ型のブラシＤＣモータにも適用可能であり、その例を次に示す。
【００４１】
例えば３相・４極・６スロットのブラシＤＣモータについて図１１を参照して以下に示す。なお、上記図示例と同様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。このブラシＤＣモータにあっては、突極部として上記ＳＲモータの各突極部３ｕ・３ｖ・３ｗ・４ｕ・４ｖ・４ｗやブラシレスモータの各ティース８ｕ・８ｖ・８ｗ・９ｕ・９ｖ・９ｗと同様のティース１３ｕ・１３ｖ・１３ｗ・１４ｕ・１４ｖ・１４ｗがロータ２に設けられている。
【００４２】
ロータ２の外周面には、図１１（ａ）に示されるように、予め３個の一体形成ティース１３ｕ・１３ｖ・１３ｗが放射状に形成されていると共に、各一体形成ティース１３ｕ・１３ｖ・１３ｗ間には後付けティース１４ｕ・１４ｖ・１４ｗを取り付けるための各あり溝１ａが形成されている。なお、ステータコア１の内周面には、４極を構成する円弧状マグネット１５が配設されている。
【００４３】
また、ブラシＤＣモータにおける各ティース１３ｕ・１３ｖ・１３ｗ・１４ｕ・１４ｖ・１４ｗには、図１１（ａ）に示されるように取り付け状態で突出端部から周方向に突出する左右一対のつば部７が形成されている。このような形状では、上記ＳＲモータのように予めコイルをコイルエレメントとして製作しておき、そのコイルエレメントを突極部に嵌装して取り付けるということができないため、上記ブラシレスモータと同様にワイヤを巻線してコイルを形成する。
【００４４】
本ブラシＤＣモータにあっては、図１１（ｂ）に示されるように、ロータ２に、予め３個の一体形成ティース１３ｕ・１３ｖ・１３ｗを形成しておくと共に、各一体形成ティース１３ｕ・１３ｖ・１３ｗ間には後付けティース１４ｕ・１４ｖ・１４ｗを取り付けるための各あり溝２ｂを形成しておく。
【００４５】
後付けティース１４ｕ・１４ｖ・１４ｗを取り付ける前のロータ２に、図１１（ｃ）に示されるように巻線機のノズル１１により各一体形成ティース１３ｕ・１３ｖ・１３ｗに対してワイヤを巻線してコイル１６ｕ・１６Ｖ・１６ｗを形成する。この時、上記したように後付けティース１４ｕ・１４ｖ・１４ｗが取り付けられていないことから、ノズル１１による巻線作業を何ら問題なく行うことができる。
【００４６】
このようにして、つば部７を有する形状の一体形成ティース１３ｕ・１３ｖ・１３ｗに巻線によるコイル形成を行うことができる。そして、後付けティース１４ｕ・１４ｖ・１４ｗを上記図示例の図３と同様にしてロータ２に取り付ける。これにより、図１１（ａ）に示されるように６個のティース１３ｕ・１３ｖ・１３ｗ・１４ｕ・１４ｖ・１４ｗを有する３相・４極・６スロットのブラシＤＣモータが形成される。
【００４７】
ブラシＤＣモータにおいてロータに全て一体形成されているティースに巻線するものにあっては、各ティース間にノズルの先端部が通過し得るスペースを確保する必要があり、各ティース間の扇形のスペースをコイルで埋め尽くすように巻線することはできない。それに対して、本ブラシＤＣモータによれば、上記したように一体形成ティース１３ｕ・１３ｖ・１３ｗに巻線したコイル１６ｕ・１６Ｖ・１６ｗにより各ティース間の扇形のスペースを埋め尽くすことができる。
【００４８】
本ブラシＤＣモータによれば、上記巻線構造により各ティース１３ｕ・１３ｖ・１３ｗ・１４ｕ・１４ｖ・１４ｗ間のスペースの無駄を無くすことができるが、ティースの１つ置きにコイルを巻線した構造になる。
【００４９】
なお、図１２に、ブラシ１７ａ・１７ｂとコンミテータ１８の各セグメントとの位置関係の例を示す。図に示されるようにコンミテータ１８の各セグメントを１番〜６番とすると、正側ブラシ１７ａがコンミテータの６番・１番間に位置し、負側ブラシ１７ｂがコンミテータの２番に位置する。また、コンミテータの１番にコイル１６ｕの一端が接続され、コンミテータの３番にコイル１６ｖの一端が接続され、コンミテータの５番にコイル１６ｗの一端が接続され、各コイル１６ｕ・１６ｖ・１６ｗの多端同士が互いに接続されている。コンミテータの１番・４番同士と、２番・５番同士と、３番・６番同士とがそれぞれ接続されている。
【００５０】
上記図１２の状態からの磁束の流れについて図１３を参照して次に示す。図１３（ａ）にはブラシ１７ａがコンミテータの６番から１番へ切り換わる直前の状態が示されており、その状態でブラシ１７ａ・１７ｂ間に電流を流すと、コンミテータの６番が正となり、コンミテータの２番が負となって、コイル１６ｖ・１６ｗに図に示される向きの電流が流れる。また、一体形成ティース１３ｕと後付けティース１４ｕとにＮ・Ｓ極のマグネット１５の境目が整合している。これにより、各一体形成ティース１３ｖ・１３ｗに生じる磁束が図の実線の矢印に示されるようにマグネット１５・ステータコア１を介して流れ、各後付けティース１４ｖ・１４ｗにも図の破線の矢印に示されるような磁束の流れが生じ得る。この状態では、コイル１６ｖ・１６ｗによる磁束とマグネット１５による磁束とが釣り合った状態になり、トルクは発生しない。
【００５１】
図１３（ａ）の状態でロータ２が矢印ＣＣＷの方向に少しでも回転すると、ブラシ１７ａがコンミテータの１番に切り替わり、コンミテータの１番が正となり、コンミテータの２番が負になっていることから、コイル１６ｕ・１６ｗに図に示される向きの電流が流れるようになる。これにより、図１３（ｂ）に示すように、一体形成ティース１３ｗがＮ極のままで、一体形成ティース１３ｕがＳ極になり、ティース１３ｗがさらにマグネット１５のＳ極に引き寄せられ、ティース１３ｕがマグネット１５のＮ極に引き寄せられ、図の矢印ＣＣＷに示される向きにロータ２が回転する。
【００５２】
図１３（ｂ）の状態からロータ２が回転し、ブラシ１７ｂがコンミテータの２番から３番に切り換わる直前の状態になったら、上記図１３（ａ）と同様にトルクが発生しなくなる（図１４（ａ））。そして、ブラシ１７ｂがコンミテータの３番に切り換わったら、コンミテータの３番が負になり、その時コンミテータの１番が正であり、コイル１６ｕ・１６ｖに図に示される向きの電流が流れるようになる。これにより、図１４（ｂ）に示すように、一体形成ティース１３ｕがＳ極のままで、一体形成ティース１３ｖがＮ極になり、ティース１３ｕがさらにマグネット１５のＮ極に引き寄せられ、ティース１３ｖがマグネット１５のＳ極に引き寄せられ、図の矢印ＣＣＷに示される向きにロータ２が回転し続ける。
【００５３】
回転により、ブラシ１７ａがコンミテータの１番から２番に切り換わる直前の状態に至り（図１５（ａ））、その状態では上記図１３（ａ）と同様にトルクが発生しなくなる。さらに図の矢印ＣＣＷに示される向きに回転して、ブラシ１７ａがコンミテータの２番に切り換わったら、コンミテータの２番が正になり、その時コンミテータの３番が負であり、コイル１６ｖ・１６ｗに図に示される向きの電流が流れるようになる。これにより、図１５（ｂ）に示すように、一体形成ティース１３ｖがＮ極のままで、一体形成ティース１３ｗがＳ極になり、ティース１３ｖがさらにマグネット１５のＳ極に引き寄せられ、ティース１３ｗがマグネット１５のＮ極に引き寄せられ、図の矢印ＣＣＷに示される向きにロータ２が回転し続ける。
【００５４】
このようにして、ブラシ１７ａ・１７ｂとコンミテータとの接触状態の切り換わりにより、各コイル１６ｕ・１６ｖ・１６ｗへの通電状態が切り換わり、それに伴って各ティース１３ｕ・１３ｖ・１３ｗ１４ｕ・１４ｖ・１４ｗに流れる磁束の変化によりロータ２を回転させることができる。そのため、全てのティース１３ｕ・１３ｖ・１３ｗ１４ｕ・１４ｖ・１４ｗにコイルを巻線しなくても良く、ティースの１つ置きにコイルを巻いた構造とすることができる。このブラシＤＣモータにあっても、各ティース１３ｕ・１３ｖ・１３ｗ１４ｕ・１４ｖ・１４ｗ間のスペースをコイルで埋め尽くすことができる。この場合の効果も上記ＳＲモータの場合と同様である。
【００５５】
このように、種々のモータ構造のものに本発明による巻線構造を適用し得る。また、発電機に対しても同様に適用し得る。
【００５６】
【発明の効果】
このように本発明によれば、各一体形成突極部にコイルを装着する場合に、後付け突極部に密接するような大きさのコイルを装着することができ、その後、後付け突極部を取り付けることにより、簡単に突極部間のスペースをコイルにより埋め尽くしてコイル占積率を高くすることができるため、コイル占積率が高く、全ての突極部にコイルが装着されていなくても、モータにおける発生トルクの低下や、発電機における出力性能が低下することがない。また、太線でコイルを形成することにより熱的に有利となる。
【００５７】
また、ＳＲモータに適用する場合に、後付け突極部の突出端部にコイルを抜け止めし得るつば部を設けることにより、後付け突極部を取り付けて、一体形成突極部に取り付けたコイルをつば部で押さえることができ、コイルを容易に抜け止めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたＳＲモータのステータコアおよびロータを示す正面図。
【図２】（ａ）は一体形成突極部へのコイルエレメントの装着要領を示す要部拡大図であり、（ｂ）は一体形成突極部へコイルエレメントを装着した状態を示す正面図。
【図３】後付け突極部の取り付け要領を示す要部拡大斜視図。
【図４】（ａ）は一体形成突極部３ｗのコイルに電流を流して釣り合った状態のステータコアおよびロータを示す正面図であり、（ｂ）は一体形成突極部３ｕのコイルに電流を流してトルクが発生した状態を示す同様の図であり、（ｃ）は一体形成突極部３ｗのコイルに電流を流して釣り合った状態を示す同様の図。
【図５】（ａ）は従来例と本発明との静トルク分布を示す図であり、（ｂ）は電気角に対する発生トルクを示す図。
【図６】（ａ）はブラシレスモータに適用した例を示す図１に対応する図であり、（ｂ）はそのステータコアを示す図であり、（ｃ）は巻線要領を示す図。
【図７】（ａ）はブラシレスモータにおけるコイルの結線を示す図であり、（ｂ）は通電パターンを示す図。
【図８】（ａ）はブラシレスモータにおけるＵ相からＶ相へ通電して釣り合った状態のステータコアおよびロータを示す正面図であり、（ｂ）はＵ相からＷ相へ通電を切り換えてトルクが発生した状態を示す同様の図。
【図９】（ａ）はＵ相からＷ相へ通電して釣り合った状態のステータコアおよびロータを示す正面図であり、（ｂ）はＶ相からＷ相へ通電を切り換えてトルクが発生した状態を示す同様の図。
【図１０】（ａ）はＶ相からＷ相へ通電して釣り合った状態のステータコアおよびロータを示す正面図であり、（ｂ）はＶ相からＵ相へ通電を切り換えてトルクが発生した状態を示す同様の図。
【図１１】（ａ）はブラシＤＣモータに適用した例を示す図１に対応する図であり、（ｂ）はそのロータコアを示す図であり、（ｃ）は巻線要領を示す図。
【図１２】ブラシＤＣモータにおけるブラシとコンミテータとの位置関係及びコイルの配線を示す模式図。
【図１３】（ａ）はブラシＤＣモータにおけるＶ相・Ｗ相に通電して磁束が釣り合った状態を示す図であり、（ｂ）はＵ相・Ｗ相に通電して回転した状態を示す図。
【図１４】（ａ）は図１３（ｂ）から回転して磁束が釣り合った状態を示す図であり、（ｂ）はＵ相・Ｖ相に通電して回転した状態を示す図。
【図１５】（ａ）は図１４（ｂ）から回転して磁束が釣り合った状態を示す図であり、（ｂ）はＶ相・Ｗ相に通電して回転した状態を示す図。
【図１６】（ａ）は従来のＳＲモータの巻線構造を示す正面図であり、（ｂ）はコイルエレメントによるコイル装着要領を示す部分拡大図。
【図１７】（ａ）は従来のコイル嵌装状態の一例を示す要部拡大図であり、（ｂ）はコイル嵌装状態の他の例を示す要部拡大図。
【符号の説明】
１　ステータコア、１ａ　あり溝
２　ロータ
３ｕ・３ｖ・３ｗ　一体形成突極部
４ｕ・４ｖ・４ｗ　後付け突極部
５　コイルエレメント
６　あり
７　つば部
８ｕ・８ｖ・８ｗ　一体形成ティース
９ｕ・９ｖ・９ｗ　後付けティース
１０　マグネット
１１　ノズル
１２　コイル
１３ｕ・１３ｖ・１３ｗ　一体形成ティース
１４ｕ・１４ｖ・１４ｗ　後付けティース
１５　マグネット
１６ｕ・１６Ｖ・１６ｗ　コイル
１７ａ・１７ｂ　ブラシ
１８　コンミテータ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a coil winding structure of a motor or a generator.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there is an SR motor (switch reluctance motor) having a plurality of salient pole portions projecting radially from a stator core and a rotor core received in the stator core, and an example thereof is shown in FIG. In the SR motor shown in the figure, six radially inward salient pole portions 21u, 21v, and 21w are arranged on the inner peripheral surface of the cylindrical stator core 21 at equal pitches in the circumferential direction. The coils 22u, 22v, 22w are respectively mounted. The rotor core 23 has four radially outward salient pole portions 23a coaxially received in the stator core 21 and arranged at a constant pitch in the circumferential direction. The SR motor shown in the figure is a three-phase, four-pole, six-slot SR motor with the above configuration.
[0003]
In the winding of the coils around the salient poles 21u, 21v, 21w of the stator core 21 of the SR motor as described above, the wire is wound around the salient poles 21u, 21v, 21w by a winding machine, and the coil 22u, In order to form 22v and 22w, it is necessary to leave a gap between adjacent coils through which the nozzle of the winding machine passes at the time of winding, and the coil space factor becomes low. Therefore, for example, as shown in FIG. 13B, a coil element 22u (22v / 22w) in a state where a coil is wound in accordance with the shape of the salient pole portion 21u (21v / 21w) is manufactured in a separate step. By fitting the coil element 22u (22v / 22w) to the salient pole portion 21u (21v / 21w) as shown by the arrow in the figure, the coil 22u / wound in the salient pole portion 21u / 21v / 21w. 22v and 22w were attached.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the coil of the SR motor is mounted, as shown in FIG. 17A, when the coil shape is long in the axial direction in accordance with the height of the salient poles 21u (21v and 21w), It is necessary to provide an opening width b for coil fitting so that adjacent coils do not interfere with each other at the time of mounting. Therefore, the wide space S1 originally existing between the base ends of the salient pole portions (the inner peripheral surface side of the stator core) is not effectively utilized (the space S1 cannot be filled with the coil), and thus the coil space factor Is low.
[0005]
In order to effectively utilize the wide space S1 between the base ends of the salient pole portions, for example, as shown in FIG. 17B, a large-diameter coil shape is used to fill the space S1 in the mounted state. In this case, in order to provide the opening width b for coil fitting so that adjacent coils do not interfere with each other at the time of mounting as described above, a coil shape that is low in the axial direction as shown in the drawing is used. Therefore, in this case, a space S2 is formed between the protruding portions of the salient pole portions, and the coil occupying ratio decreases as in the case described above. In addition, the problem of such a decrease in the coil space factor is the same as in the above-described winding using the nozzle, since a space is required for the nozzle to pass during winding. The same applies to other types of motors (such as brushless motors and brush DC motors) and generators.
[0006]
Moreover, since the coil-shaped coil elements 22u, 22v, and 22w are fitted to the salient pole portions 21u, 21v, and 21w of the stator core 21, the coil elements may fall out of the salient pole portions even when the coil elements are fitted in a tightly fitted state. There is. For this reason, there is a problem that the manufacturing process becomes complicated because some kind of retaining means must be provided.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, it is possible to increase the coil space factor and to easily prevent the coil from coming off from the salient pole portion. Salient pole portions radially provided on a stator or a rotor of a generator are provided with an integral multiple of the number of phases of the motor, and a plurality of integrally formed salient pole portions are integrally formed; It consists of a plurality of retrofitting salient pole portions disposed in between by retrofitting, and the retrofitting salient pole portion is attached after the coil is provided on the integrally formed salient pole portion.
[0008]
According to this, before the retrofitting salient pole portion is attached to the stator, the retrofitting salient pole portion attached between the integrally formed salient pole portions does not interfere with the mounting of the coil to each integrally formed salient pole portion. A motor having a predetermined number of salient poles can be configured by mounting a coil having a size such that the coil is in close contact with the retrofitted salient poles. Since the gap between the salient poles can be filled with coils, the coil space factor is high, and even if coils are not mounted on all salient poles, the torque generated in the motor decreases and the output performance of the generator decreases. It does not drop. Further, forming the coil with a thick line is thermally advantageous.
[0009]
In addition, according to the motor being an SR motor (switch reluctance motor) and a salient portion which can prevent the coil from being removed at the protruding end of the retrofitting salient pole portion, By attaching the coil, the coil attached to the integrally formed salient pole portion can be pressed by the collar portion, and the coil can be easily prevented from coming off.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on specific examples shown in the accompanying drawings.
[0011]
FIG. 1 is a front view showing a stator core 1 and a rotor 2 of an SR motor to which the present invention is applied. As shown in the figure, a rotor 2 is coaxially received in an annular stator core 1. Six salient pole portions 3u, 3v, 3w, 4u, 4v, 4w are arranged on the inner peripheral surface of the stator core 1 inward in the radial direction and at equal pitches in the circumferential direction. Three of them are integrally formed salient pole portions 3u, 3v, 3w formed integrally with the stator core 1, and the remaining three are retrofitted salient pole portions 4u, 4v, 4w provided by retrofitting. Are alternately arranged in the circumferential direction. An intermediate groove between the integrally formed salient pole portions 3u, 3v, and 3w on the inner peripheral surface of the stator core 1 is provided with a dovetail groove 1a that allows retrofitting the salient pole portions 4u, 4v, and 4w to be retrofitted.
[0012]
The rotor 2 is provided with four radially outward iron poles 2a projecting radially outward so as to face the salient pole portions 3u, 3v, 3w, 4u, 4v, 4w. ing. Thus, a three-phase, four-pole, six-slot SR motor is configured.
[0013]
Next, the procedure for manufacturing the stator core 1 of the SR motor will be described below. First, as shown in FIG. 2A, the coil element 5 is mounted on the integrally formed salient poles 3u, 3v, 3w before the retrofit salient poles 4u, 4v, 4w are attached to the stator core 1. The coil element 5 is wound in a separate process so as to form a shape wound around the integrally formed salient pole portions 3u, 3v, and 3w, and is unitized. Then, the coil element 5 having the winding shape is fitted to the integrally formed salient pole portions 3u, 3v, and 3w, for example, as indicated by arrows in the drawing.
[0014]
As a result, as shown in FIG. 2B, the coil elements 5 are wound around the integrally formed salient pole portions 3u, 3v, 3w, respectively. The fitted state of the coil element 5 and the integrally formed salient pole portions 3u, 3v, 3w may be an interference fit state, or may be a loose fit state that does not fall off.
[0015]
Next, as shown in FIG. 3, the retrofit salient pole portions 4u, 4v, 4w are attached to the stator core 1. In addition, the salient pole portions 4u, 4v, and 4w are provided with a dovetail 6 having a complementary shape to be engaged with the dovetail groove 1a. The dovetail 6 and the dovetail groove 1a are aligned, and the retrofit salient pole portions 4u, 4v, 4w are slid in the axial direction of the stator core 1 as shown by arrows in FIG. Is engaged. Thereby, as shown in FIG. 1, retrofit salient pole portions 4u, 4v, and 4w are attached to stator core 1. In this manner, the retrofit salient pole portions 4u, 4v, 4w are arranged between the integrally formed salient pole portions 3u, 3v, 3w.
[0016]
The coil element 5 has, for example, a rectangular annular shape and is left attached to the integrally formed salient pole portions 3u, 3v, 3w in a wound state, leaving only a space where the retrofit salient pole portions 4u, 4v, 4w can be attached. It is wound in size. Thereby, after attaching the retrofitting salient pole portions 4u, 4v, 4w, the space between the salient pole portions 3u, 3v, 3w, 4u, 4v, 4w can be filled with the corresponding portions of the coil element 5. .
[0017]
Further, a pair of left and right flange portions 7 that protrude in the circumferential direction from the protruding ends in the attached state are formed in the retrofit salient pole portions 4u, 4v, and 4w. By attaching the retrofit salient pole portions 4u, 4v, 4w, the flange portion 7 engages with the edge of the adjacent coil element 5, and the coil element 5 is prevented from coming off.
[0018]
In the case where the winding or the coil element is mounted on the salient pole portions which are all integrally formed as shown in the conventional example, the fan-shaped space between the salient pole portions cannot be filled with the coil. . On the other hand, according to the present invention, the fan-shaped space between the salient pole portions can be filled by the coil element 5 attached to the integrally formed salient pole portions 3u, 3v, 3w as described above.
[0019]
According to the present invention, the above-described winding structure can eliminate waste of space between the salient pole portions 3u, 3v, 3w, 4u, 4v, and 4w. Structure. The flow of the magnetic flux in that case is shown below.
[0020]
FIG. 4A shows a state in which, for example, a pair of iron pole portions 2a located at point symmetric positions of the rotor 2 are aligned with a retrofit salient pole portion 4w opposed to the integrally formed salient pole portion 3w. In this case, a current flows through the W-phase coil element 5 wound around the integrally formed salient pole portion 3w. Thereby, the magnetic flux generated in the integrally formed salient pole portion 3w may flow through the rotor 2 as shown by the arrow in the attached salient pole portion 4w at the opposing position. Since the other pair of iron pole portions 2a of the rotor 2 and the other salient pole portions 3u, 3v, 4u, and 4v are close to each other, the magnetic flux is also present between them as shown by the arrow in the figure. Can flow. Due to the flow of these magnetic fluxes, a balanced state is established, and no torque is generated.
[0021]
In the state shown in FIG. 4A, the energization is switched from the W phase to the U phase. Then, as shown in FIG. 4B, the magnetic flux generated in the integrally formed salient pole portion 3u flows to the adjacent iron pole portion 2a, from which the other magnetic pole portion of the rotor 2 as shown by the arrow in the drawing. It flows between 2a and the other salient pole portions 3v, 3w, 4u, 4v, and 4w. As a result, the rotor 2 rotates in the direction indicated by the arrow CW in the figure.
[0022]
Then, as shown in FIG. 4C, the pair of iron pole portions 2a at the point symmetrical positions of the rotor 2 are aligned with the integrally formed salient pole portion 3u and the retrofit salient pole portion 4u opposed thereto. To the state. In this state, the state is balanced as in FIG. 4A, and no torque is generated. Therefore, in the state of FIG. 4C, the energization is switched from the U phase to the V phase. Thereby, the magnetic flux generated in the integrally formed salient pole portion 3v flows to the adjacent iron pole portion 2a, and the other iron pole portion 2a of the rotor 2 and the other salient pole portions 3u. It flows between 3w, 4u, 4v, and 4w (not shown). Thus, the rotor 2 keeps rotating in the direction indicated by the arrow CW in the figure. The energization to the V-phase is continued until the pair of iron pole portions 2a at the point symmetric positions of the rotor 2 are aligned with the retrofit salient pole portions 4w opposed to the integrally formed salient pole portions 3w. The state of (a) is reached, and the rotor 2 continues to rotate by repeating the above-described energization control.
[0023]
Since the magnetic flux flows in this manner and the rotor 2 can rotate, it is not necessary to wind a coil on all the salient pole portions 3u, 3v, 3w, 4u, 4v, 4w, and every other salient pole portion is provided. The space between the salient pole portions 3u, 3v, 3w, 4u, 4v, and 4w can be filled with the coil as described above. On the other hand, in the conventional structure in which the coils are wound around all the salient pole portions, the coil space factor is low as described in the conventional example, and it is difficult to increase the space factor.
[0024]
FIG. 5 shows the torque generated in the conventional example and the present invention in the case where the shapes of the stator and the rotor other than the coil winding structure are the same. FIG. 5A shows a static torque distribution in an arbitrary one-phase salient pole portion, and FIG. 5B shows a generated torque with respect to an electrical angle. As described above, according to the present invention, even with a structure in which a coil is wound every other salient pole portion, a result that is substantially the same as the conventional example was obtained. Further, according to the structure of the present invention, since the space factor of the coil can be increased, a coil wound with a thick wire having a large element wire diameter can be used, which is thermally advantageous as compared with a small diameter coil. is there. Further, by treating the coil element as a coil element as in the above illustrated example, the time for winding and connection can be reduced.
[0025]
The structure of the present invention is not limited to the above SR motor, but can be applied to various motors (generators).
[0026]
For example, a three-phase, four-pole, six-slot brushless motor will be described below with reference to FIG. The same parts as those in the illustrated example are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Also in this brushless motor, as shown in FIG. 6A, integrally formed teeth 8u and 8v as salient poles 3u, 3v, 3w, 4u, 4v and 4w of the SR motor as salient poles. 8w and the additional teeth 9u, 9v, 9w are alternately arranged on the inner peripheral surface of the annular stator core 1 in the circumferential direction. Note that the rotor 2 is provided with arc-shaped magnets 10 constituting four poles alternately having N and S poles.
[0027]
As shown in FIG. 6 (a), each of the teeth 8u, 8v, 8w, 9u, 9v, 9w of the brushless motor has a pair of left and right flanges 7 projecting from the projecting end in the circumferential direction in the mounted state. Is formed. With such a shape, it is not possible to produce a coil as a coil element in advance like the SR motor, and then fit the coil element to the salient pole portion and attach it.
[0028]
In this brushless motor, as shown in FIG. 6B, three integrally formed teeth 8u, 8v, 8w are formed in advance on the stator core 1, and each integrally formed tooth 8u, 8v, 8v is formed. Each dovetail groove 1a for attaching the additional teeth 9u, 9v, 9w is formed between 8w.
[0029]
As shown in FIG. 6C, a wire is wound around the integrally formed teeth 8u, 8v, 8w by the nozzle 11 of the winding machine on the stator core 1 before the retrofit teeth 9u, 9v, 9w are attached. The coil 12 is formed. At this time, since the additional teeth 9u, 9v, and 9w are not attached as described above, the winding operation by the nozzle 11 can be performed without any problem.
[0030]
In this manner, coils can be formed by winding the integrally formed teeth 8u, 8v, and 8w having the brim portion 7. Then, the additional teeth 9u, 9v, and 9w are attached to the stator core 1 in the same manner as in FIG. As a result, a three-phase, four-pole, six-slot brushless motor having six teeth 8u, 8v, 8w, 9u, 9v, and 9w is formed as shown in FIG.
[0031]
In the case of a brushless motor that winds on teeth that are all integrally formed, it is necessary to secure a space through which the tip of the nozzle can pass between each tooth, and a fan-shaped space between each tooth with a coil. It cannot be wound to fill up. On the other hand, according to the present brushless motor, the fan-shaped space between the teeth can be filled up by the coil 12 wound around the integrally formed teeth 8u, 8v, 8w as described above.
[0032]
According to this brushless motor, it is possible to eliminate the waste of the space between the teeth 8u, 8v, 8w, 9u, 9v, and 9w by the above-described winding structure. However, the brushless motor has a structure in which a coil is wound every other tooth. Become. FIG. 7A shows a star connection structure. The terminals U, V, and W in the figure are energized according to the electrical angle to rotate the motor. FIG. 7B shows the energization pattern. In this manner, the positive and negative energizations of 120 degrees may be alternately applied to each phase every 60 electrical degrees, which is a normal energization control of a brushless motor.
[0033]
Next, the flow of magnetic flux according to the above-described energization pattern will be described with reference to FIG. FIG. 8A shows, for example, a state when the power supply switching timing T1 shown in FIG. 7B is reached. Until this state is reached, as shown in FIG. Is energized. At this timing T1, the S-pole magnet 10 is positioned with respect to the integrally formed tooth 8u of the U-phase coil 12, the N-pole magnet 10 is positioned with respect to the integrally formed tooth 8w of the V-phase coil 12, and The boundary of the N / S pole magnet 10 is aligned with the forming tooth 8v and the post-installing tooth 9v. In the above-described energization pattern in this state, a flow of magnetic flux from the integrally formed teeth 8u to the integrally formed teeth 8w via the rotor 2 is generated, as indicated by solid arrows in FIG. Along with this, a flow of magnetic flux indicated by a solid-line arrow in the drawing is generated between and between the additional teeth 9u and 9w via the rotor 2. Due to the flow of these magnetic fluxes, a balanced state is established, and no torque is generated.
[0034]
In the state of FIG. 8A, the current is switched from the U phase to the W phase. Then, as shown in FIG. 8B, the S-pole is generated in the integrally formed tooth 8v of the W-phase coil 12 while the integrally formed tooth 8u of the U-phase coil 12 remains the N pole. As a result, the teeth 8u further attract the south pole of the magnet 10, the teeth 8v attract the north pole of the magnet 10, and the rotor 2 rotates in the direction shown by the arrow CW in the figure.
[0035]
Then, as shown in FIG. 9A, a pair of S pole magnets 10 are positioned with respect to the integrally formed tooth 8u and the post-installed tooth 9u, and the N.sup. The boundary between the S pole magnets 10 is aligned. In this state, the state is balanced as in FIG. 8A, and no torque is generated. Therefore, in the state of FIG. 9A (at the timing T2 of FIG. 7B), the current is switched from the V phase to the W phase.
[0036]
As a result, as shown in FIG. 9B, the integrally formed tooth 8v of the W-phase coil 12 remains at the S pole, and an N pole is generated at the integrally formed tooth 8w of the V-phase coil 12. The rotor 2 continues to rotate in the direction shown by the arrow CW in the figure so that the teeth 8v further attract the north pole of the magnet 10 and the teeth 8w attract the south pole of the magnet 10. The energization from the V-phase to the W-phase is performed by a pair of S-pole magnets 10 positioned with respect to the integrally formed tooth 8w and the post-installed tooth 9w, and the N / S pole magnets being formed in the integrally formed tooth 8u and post-installation tooth 9u. The process is performed until the ten boundaries are aligned (FIG. 10A).
[0037]
In the state of FIG. 10A, the state is balanced as in FIG. 8A, and no torque is generated. Therefore, in the state of FIG. 10A (at the timing T3 of FIG. 7B), the current is switched from the V phase to the U phase. As a result, as shown in FIG. 10B, the integrally formed tooth 8w of the V-phase coil 12 remains at the N pole and the S-pole is generated at the integrally formed tooth 8u of the U-phase coil 12. The rotor 2 continues to rotate in the direction shown by the arrow CW in the figure such that the teeth 8w further attract the south pole of the magnet 10, and the teeth 8u attract the north pole of the magnet 10.
[0038]
Thereafter, the N and S poles in FIGS. 8, 9 and 10 are replaced with each other, and a detailed description thereof will be omitted. Thus, the rotor 2 is rotated by sequentially changing the energization state according to the energization pattern of FIG. 7B.
[0039]
In this way, the rotor 2 can be rotated by changing the direction of the current flowing through each coil 12 in accordance with the position of the rotor 2, so that all the teeth 8u, 8v, 8w, 9u, 9v, 9w Need not be wound, and a coil can be wound every other tooth. Even with this brushless motor, the space between the teeth 8u, 8v, 8w, 9u, 9v, and 9w can be filled with coils. The effect in this case is the same as in the case of the SR motor. Further, in the above description, the coil wound on the teeth on the integrally formed side is provided. However, the coil wound on the teeth on the separate side may be provided in advance, and then fitted on the integrally formed core later.
[0040]
Although each of the illustrated examples shows the structure in which salient pole portions (teeth) are provided on the inner peripheral surface of the stator core 1 surrounding the rotor 2, according to the present invention, the present invention is not limited to each of the above structures. For example, the present invention can be applied to an inner rotor type brush DC motor.
[0041]
For example, a three-phase, four-pole, six-slot brush DC motor will be described below with reference to FIG. The same parts as those in the illustrated example are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In this brush DC motor, the salient pole portions 3u, 3v, 3w, 4u, 4v, 4w of the SR motor and the teeth 8u, 8v, 8w, 9u, 9v, 9w of the brushless motor are used as salient pole portions. Similar teeth 13u, 13v, 13w, 14u, 14v, and 14w are provided on the rotor 2.
[0042]
As shown in FIG. 11A, three integrally formed teeth 13u, 13v, and 13w are radially formed in advance on the outer peripheral surface of the rotor 2, and between the integrally formed teeth 13u, 13v, and 13w. Are formed with respective dovetail grooves 1a for attaching the additional teeth 14u, 14v, 14w. An arc-shaped magnet 15 constituting four poles is arranged on the inner peripheral surface of the stator core 1.
[0043]
As shown in FIG. 11A, the teeth 13u, 13v, 13w, 14u, 14v, and 14w of the brush DC motor are provided with a pair of left and right flanges 7 that protrude in the circumferential direction from the protruding ends in the mounted state. Is formed. In such a shape, it is not possible to manufacture the coil as a coil element in advance like the SR motor and fit the coil element to the salient pole portion and attach it. Wind to form a coil.
[0044]
In the present brush DC motor, as shown in FIG. 11B, three integrally formed teeth 13u, 13v, and 13w are formed on the rotor 2 in advance, and the integrally formed teeth 13u and 13v are respectively formed. Each dovetail groove 2b for mounting the additional teeth 14u, 14v, 14w is formed between 13w.
[0045]
As shown in FIG. 11 (c), a wire is wound around the integrally formed teeth 13u, 13v, and 13w by the nozzle 11 of the winding machine on the rotor 2 before the retrofitting teeth 14u, 14v, and 14w are attached. The coils 16u, 16V, and 16w are formed. At this time, since the post-installed teeth 14u, 14v, and 14w are not attached as described above, the winding operation by the nozzle 11 can be performed without any problem.
[0046]
In this manner, coils can be formed by winding the integrally formed teeth 13u, 13v, and 13w having the flange 7. Then, the additional teeth 14u, 14v, and 14w are attached to the rotor 2 in the same manner as in FIG. As a result, a three-phase, four-pole, six-slot brush DC motor having six teeth 13u, 13v, 13w, 14u, 14v, and 14w is formed as shown in FIG.
[0047]
In the case of a brush DC motor that winds on teeth integrally formed on the rotor, it is necessary to secure a space between the teeth so that the tip of the nozzle can pass therethrough. Cannot be wound so as to be completely filled with coils. On the other hand, according to the brush DC motor, the fan-shaped space between the teeth can be filled by the coils 16u, 16V, and 16w wound around the integrally formed teeth 13u, 13v, and 13w as described above.
[0048]
According to this brush DC motor, the above-mentioned winding structure can eliminate waste of the space between the teeth 13u, 13v, 13w, 14u, 14v, and 14w, but a structure in which a coil is wound every other tooth. become.
[0049]
FIG. 12 shows an example of the positional relationship between the brushes 17a and 17b and the segments of the commutator 18. As shown in the figure, if the segments of the commutator 18 are No. 1 to No. 6, the positive brush 17a is located between No. 6 and No. 1 of the commutator, and the negative brush 17b is positioned No. 2 of the commutator. One end of the coil 16u is connected to the first of the commutator, one end of the coil 16v is connected to the third of the commutator, one end of the coil 16w is connected to the fifth of the commutator, and multiple ends of the coils 16u, 16v, and 16w are connected. Are connected to each other. The first and fourth commutators, the second and fifth commuters, and the third and sixth commutators are connected to each other.
[0050]
The flow of the magnetic flux from the state shown in FIG. 12 will be described below with reference to FIG. FIG. 13A shows a state immediately before the brush 17a switches from the commutator No. 6 to No. 1. When a current flows between the brushes 17a and 17b in this state, the commutator No. 6 becomes positive. , The commutator becomes negative, and a current flows in the coils 16v and 16w in the directions shown in the figure. Also, the boundary of the N / S pole magnet 15 is aligned with the integrally formed tooth 13u and the post-installed tooth 14u. As a result, magnetic fluxes generated in the integrally formed teeth 13v and 13w flow through the magnet 15 and the stator core 1 as indicated by solid arrows in the figure, and are also indicated by broken lines in the attached teeth 14v and 14w. Such a magnetic flux flow may occur. In this state, the magnetic flux by the coils 16v and 16w and the magnetic flux by the magnet 15 are in a state of being balanced, and no torque is generated.
[0051]
If the rotor 2 rotates at least a little in the direction of the arrow CCW in the state of FIG. 13A, the brush 17a is switched to the commutator No. 1, the commutator No. 1 is positive, and the commutator No. 2 is negative. As a result, current flows in the coils 16u and 16w in the directions shown in the figure. As a result, as shown in FIG. 13B, the integrally formed tooth 13w remains at the N pole, the integrally formed tooth 13u becomes the S pole, and the tooth 13w is further drawn to the S pole of the magnet 15, so that the tooth 13u is moved. The rotor 2 is rotated in the direction shown by the arrow CCW in the drawing by being attracted to the N pole of the magnet 15.
[0052]
When the rotor 2 is rotated from the state of FIG. 13B and the brush 17b is in a state immediately before the commutator is switched from the second to the third commutator, no torque is generated as in FIG. 14 (a)). Then, when the brush 17b is switched to the commutator No. 3, the commutator No. 3 becomes negative. At this time, the commutator No. 1 is positive, and a current in the direction shown in the figure flows through the coils 16u and 16v. . As a result, as shown in FIG. 14B, the integrally formed tooth 13u remains the S pole and the integrally formed tooth 13v becomes the N pole, and the tooth 13u is further drawn to the N pole of the magnet 15, and the tooth 13v is moved. The rotor 2 continues to rotate in the direction indicated by the arrow CCW in the drawing, being attracted to the S pole of the magnet 15.
[0053]
Due to the rotation, the brush 17a reaches a state immediately before the commutator is switched from No. 1 to No. 2 (FIG. 15A), in which state no torque is generated as in FIG. 13A. Further, when the brush 17a is rotated in the direction indicated by the arrow CCW in the figure and the brush 17a is switched to the commutator No. 2, the commutator No. 2 becomes positive, and at this time, the commutator No. 3 becomes negative and the coils 16v and 16w The current flows in the direction shown in the figure. As a result, as shown in FIG. 15B, the integrally formed tooth 13v remains at the N pole, the integrally formed tooth 13w becomes the S pole, and the tooth 13v is further drawn to the S pole of the magnet 15, so that the tooth 13w is moved. The rotor 2 is continuously attracted to the N pole of the magnet 15 and rotates in the direction indicated by the arrow CCW in the figure.
[0054]
In this manner, by switching the contact state between the brushes 17a and 17b and the commutator, the energization state to each coil 16u, 16v, and 16w is switched, and accordingly, each tooth 13u, 13v, 13w, 14u, 14v, and 14w is switched. The rotor 2 can be rotated by a change in the flowing magnetic flux. Therefore, it is not necessary to wind a coil on all the teeth 13u, 13v, 13w, 14u, 14v, and 14w, and a structure in which a coil is wound on every other tooth can be obtained. Even with this brush DC motor, the spaces between the teeth 13u, 13v, 13w, 14u, 14v, and 14w can be filled with coils. The effect in this case is the same as in the case of the SR motor.
[0055]
As described above, the winding structure according to the present invention can be applied to various motor structures. Further, the present invention can be similarly applied to a generator.
[0056]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when a coil is mounted on each integrally formed salient pole portion, a coil having a size so as to be in close contact with the retrofit salient pole portion can be mounted. By mounting, the space between salient poles can be easily filled with coils and the coil space factor can be increased, so that the coil space factor is high and coils are not mounted on all salient poles. Also, there is no reduction in the torque generated in the motor or the output performance in the generator. Further, forming the coil with a thick line is thermally advantageous.
[0057]
In addition, when the present invention is applied to an SR motor, the salient pole is provided at the protruding end of the retrofitting salient pole so that the coil can be prevented from being detached. The coil can be held down by the collar, and the coil can be easily prevented from coming off.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a stator core and a rotor of an SR motor to which the present invention is applied.
FIG. 2A is an enlarged view of a main part showing a procedure for mounting a coil element to an integrally formed salient pole, and FIG. 2B is a front view showing a state where the coil element is mounted on the integrally formed salient pole.
FIG. 3 is an enlarged perspective view of a main part showing how to attach a retrofit salient pole;
FIG. 4A is a front view showing a stator core and a rotor in a state where current flows through a coil of an integrally formed salient pole portion 3w and is balanced, and FIG. It is the same figure which shows the state where the torque was produced | generated by flowing, and (c) is the same figure which shows the state which supplied the electric current to the coil of the integrally formed salient pole part 3w, and was balanced.
FIG. 5A is a diagram showing a static torque distribution of a conventional example and the present invention, and FIG. 5B is a diagram showing a generated torque with respect to an electric angle.
6A is a diagram corresponding to FIG. 1 showing an example applied to a brushless motor, FIG. 6B is a diagram showing a stator core thereof, and FIG. 6C is a diagram showing a winding procedure.
7A is a diagram illustrating connection of coils in a brushless motor, and FIG. 7B is a diagram illustrating an energization pattern.
FIG. 8A is a front view showing a stator core and a rotor in a state where current is supplied from the U phase to the V phase and balanced in the brushless motor, and FIG. FIG.
FIG. 9A is a front view showing the stator core and the rotor in a balanced state by energizing from the U phase to the W phase, and FIG. 9B is a state in which energizing is switched from the V phase to the W phase to generate torque. FIG.
FIG. 10A is a front view showing the stator core and the rotor in a balanced state by energizing from the V phase to the W phase, and FIG. 10B is a state in which torque is generated by switching energizing from the V phase to the U phase; FIG.
11A is a diagram corresponding to FIG. 1 illustrating an example applied to a brush DC motor, FIG. 11B is a diagram illustrating a rotor core thereof, and FIG. 11C is a diagram illustrating a winding procedure.
FIG. 12 is a schematic diagram showing a positional relationship between a brush and a commutator and wiring of a coil in the brush DC motor.
13A is a diagram showing a state in which the magnetic flux is balanced by energizing the V and W phases in the brush DC motor, and FIG. 13B shows a state in which the U and W phases are energized and rotating. FIG.
14A is a diagram showing a state in which the magnetic flux is balanced by rotating from FIG. 13B, and FIG. 14B is a diagram showing a state in which U-phase and V-phases are energized and rotated.
15A is a diagram illustrating a state in which the magnetic flux is balanced by rotating from FIG. 14B, and FIG. 15B is a diagram illustrating a state in which the V-phase and the W-phase are rotated by being energized;
FIG. 16A is a front view showing a winding structure of a conventional SR motor, and FIG. 16B is a partially enlarged view showing a coil mounting procedure using a coil element.
FIG. 17A is an enlarged view of a main part showing an example of a conventional coil fitted state, and FIG. 17B is an enlarged view of a main part showing another example of a coil fitted state.
[Explanation of symbols]
1 stator core, 1a groove
2 rotor
3u / 3v / 3w integrally formed salient pole
4u ・ 4v ・ 4w Retrofit salient pole
5 Coil element
There are 6
7 brim
8u / 8v / 8w integrally formed teeth
9u ・ 9v ・ 9w Retrofit teeth
10 magnets
11 nozzles
12 coils
13u ・ 13v ・ 13w integrally formed teeth
14u ・ 14v ・ 14w Retrofit teeth
15 Magnet
16u ・ 16V ・ 16w coil
17a ・ 17b brush
18 commutator

Claims

A plurality of integrally formed salient pole portions provided radially on a stator or a rotor of a motor or a generator are provided as integral multiples of the number of phases of the motor, and are integrally formed with the plurality of integrally formed salient pole portions. It consists of a plurality of retrofitting salient poles that are retrofitted between poles,
A coil winding structure for a motor or a generator, wherein the retrofit salient pole portion is attached after the coil is provided on the integrally formed salient pole portion.

The coil of a motor or a generator according to claim 1, wherein the motor is an SR motor, and a flange that can prevent the coil from coming off is provided at a protruding end of the retrofitting salient pole. Line structure.