JP2007181372A

JP2007181372A - 回転電機用固定子

Info

Publication number: JP2007181372A
Application number: JP2005379811A
Authority: JP
Inventors: Hirohide Konishi; 博英小西
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2007-07-12

Abstract

【課題】固定子の軸方向一端側のスペースを有効に利用して渡り線の配線処理を行うこと。
【解決手段】突極部１８ａ〜１８ｒを相ごとに相対向して二組に分け、一方の組の各相の突極部にコイル巻線１００、２００、３００をそれぞれ巻き付けたあと、渡り線１０２、２０２、３０２をステータ１４の軸方向一端側の上段用渡り線線路２６または下段用渡り線線路２８に沿って引き回し、各渡り線１０２、２０２、３０２が重ならないように配線し、その後、他方の組の各相の突極部にコイル巻線１００、２００、３００をそれぞれ巻き付ける。
【選択図】図４

Description

本発明は、回転電機用固定子に関し、特に、三相各相の突極部に取り付けられたコイルとコイルとを結ぶ渡り線の配線構造の改良に関する。

従来、回転電機のステータに各相のコイルを巻き付けるに際して、円環状のベースの外周に放射状に配置された複数の突極部に、巻線機により直にコイルを巻きつける場合、同相のコイルを途中で切らずに連続的に巻いて、結線作業を効率良く行うことが行われていた。同相のコイルを連続的に巻くためには、巻線冶具にピンなどを設け、各突極部に巻き付けられるコイルとコイルとを結ぶための渡り線をピンに絡め、同相のコイルを連続的に巻き付ける方法が採用されていた。

渡り線をピンに絡げた場合、その部分で巻線に機械的ストレスが作用してピンホールが発生する恐れがあるので、巻線作業を行ったあと、人手により渡り線に対する成形・絶縁・固定処理が行われているが、これらの作業を行うには熟練した作業者が必要になる。また、この作業中に誤って渡り線を傷つけたりすると、絶縁不良が発生することがある。

そこで、作業を簡略化するために、モータの巻線・コイルの上に別途配線板を設け、その配線板の上で渡り線の処理を行うことで、作業性の向上および絶縁性能の向上を図るようにしたものが提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。

また、人手による配線処理工程を削減するために、巻線機により自動で渡り線の配線処理を行うようにしたものが提案されている（特許文献３参照）。
特開平６−２２５４９２号公報特開２００２−２４７７９２号公報特許第２９４２１９４号公報

ステータ（固定）周りのスペースが限られた中で、渡り線の配線処理を自動化するに際して、ステータコアとして、電磁鋼鈑（ラミネーション）を積層したスタックでは、ステータコアがハウジングインナに固定されているため、ステータの内周側のスペースが制限される。さらに、スタックの軸方向一端面がハウジングインナから飛び出しているため、渡り線のスペースとして使用することができない。例えば、アウターロータ型のダイレクトドライブモータで中空のハウジングインナのものでは、そのようなスペースの制約が特に厳しく、まだ、軸方向の寸法も含めたさらなる小型化の要求もある。

本発明は、前記従来技術の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、固定子のスペースを有効に利用して渡り線の配線処理を行うことにある。

前記目的を達成するために、本発明は、略円環状に形成されたベースの外周に複数の突極部が放射状に配列され、前記各突極部には三相のうちいずれかの相のコイルが巻き付けられた回転電機用固定子において、前記各突極部は、各相偶数個で構成されて各相毎に相対向して２組に分けられ、前記一方の組の各相の突極部に巻き付けられたコイルと前記他方の組の各相の突極部に巻き付けられたコイルとを結ぶ各相の渡り線は前記ベースの軸方向一端側に配置されてなることを特徴とする回転電機用固定子を構成したものである。

前記した手段によれば、各相の配線処理を行うに際して、各相の渡り線を、ベースの軸方向一端側のスペースのみを有効に利用して配線するようにしているため、作業効率を高めることができるとともに、回転電機の小型化に寄与することができる。

前記回転機用固定子を構成するに際しては、前記ベースの軸方向一端側には上段用渡り線線路と下段用渡り線線路が形成され、前記三相の渡り線のうち１相目の渡り線は前記上段用渡り線線路に配置され、２相目の渡り線は前記上段用渡り線線路と前記下段用渡り線線路に配置され、３相目の渡り線は前記下段用渡り線線路に配置されてなるようにすることができる。

前記上段用渡り線線路は、前記ベースの外周側に前記各突極部に対応して前記ベースの軸方向に沿って上下二段に分かれて形成された上段用突起と下段用突起とを一要素として形成され、前記下段用渡り線線路は、前記ベースの内周側に前記ベースの軸方向に沿って形成された環状の内周壁と前記下段用突起との間の空間部を一要素として形成されてなる構成とすることができる。

また、前記上段用渡り線線路は、前記ベースの外周側に前記各突極部に対応して前記ベースの軸方向に沿って形成されたコイル支持用突起のうちその頂部に形成された凹部を一要素として形成され、前記下段用渡り線線路は、前記ベースの内周側に前記ベースの軸方向に沿って形成された環状の内周壁と前記コイル支持用突起との間の空間部を一要素として形成されてなる構成とすることができる。

上記のように構成すると、各相の渡り線は上段用渡り線線路または下段用渡り線線路に分かれて配線されるため、各相の渡り線が重なることはなく、安全性を確実に確保することができる。

また、本発明は、略円環状に形成されたベースの外周に複数の突極部が放射状に配列され、前記各突極部には三相のうちいずれかの相のコイルが巻き付けられた回転電機用固定子のコイル巻き線方法において、前記各突極部を、各相偶数個で構成して各相毎に相対向して２組に分け、前記一方の組の各相の突極部に各相のコイルと巻き付けるとともに、前記各相のコイルに接続された各相の渡り線のうち１相目の渡り線を、前記ベースの軸方向一端側に形成された上段用渡り線線路と下段用渡り線線路のうち前記上段用渡り線線路に配線し、２相目の渡り線を前記上段用渡り線線路と前記下段用渡り線線路に配線し、３相目の渡り線を前記下段用渡り線線路に配線し、前記各相の渡り線に接続された各相のコイルを前記他方の組の各相の突極部に巻き付けることを特徴とする回転電機用固定子のコイル巻き線方法を採用したものである。

前記方法を採用すると、各相の渡り線は上段用渡り線線路または下段用渡り線線路に分かれて配線されるため、各相の渡り線が重なることはなく、安全性を確実に確保することができる。

本発明によれば、ステータの軸方向一端側のスペースを有効に利用して渡り線の配線処理を行うことができ、配線処理を効率的に行うことができる。また、各相の渡り線を上段用渡り線線路または下段用渡り線線路に分けて配線するようにしたため、各相の渡り線が接触するのを防止することができ、安全性を確実に確保することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施例を示す回転電機の平面図、図２は回転電機の斜視図である。

回転電機（モータ）１０は、円筒状のハウジングインナ１２と、ステータ（固定子）１４を備えて構成されており、ステータ１４の外周側には円環状のロータ（図示せず）が配置されるようになっている。

ステータ１４は、略円環状に形成されたベース１６と、ベース１６の外周に放射状に配置されてベース１６と一体的に形成された複数の突極部１８ａ〜１８ｒを備えており、各突極部にはコイル（図示せず）が巻き付けられるようになっている。ステータ１４のうち、突極部１８ａ〜１８ｒの先端部のロータと対向する面及びベース１６の内周面を除く必要部分は略全面を樹脂製のインシュレータで覆われている。このステータ１４は、三相モータの固定子として、１相当たりの磁極数が４以上の偶数であって、例えば、各相の磁極数は６に設定されている。そして複数の突極部１８ａ〜１８ｒは３個を一組として、各相ごとに相対向して二組に分けられている。具体的には、突極部１８ａ、１８ｂ、１８ｃと突極部１８ｊ、１８ｋ、１８ｌは、Ｕ相（Ｕ１相〜Ｕ６相）の突極部としてベース１６の軸心を基準に相対向して配置され、突極部１８ｄ、１８ｅ、１８ｆと突極部１８ｍ、１８ｎ、１８ｏは、Ｗ相（Ｗ１相〜Ｗ６相）の突極部としてベース１６の軸心を基準に相対向して配置され、突極部１８ｇ、１８ｈ、１８ｉと突極部１８ｐ、１８ｑ、１８ｒは、Ｖ相（Ｖ１相〜Ｖ６相）の突極部としてベース１６の軸心を基準に相対向して配置されている。

ベース１６の外周側には、図３に示すように、各突極部に対応して、ベース１６の軸方向に沿って上段用突起２０と下段用突起２２とが上下に分かれて形成されており、ベース１６の内周側には、円環状の内周壁２４が形成されている。上段用突起２０と下段用突起２２とは上段用渡り線線路２６の一要素として形成され、内周壁２４と下段用突起２２との間の空間部は下段用渡り線線路２８の一要素として形成されている。

下段用突起２２の高さは、各突極部に巻き付けられるコイルの最外周の軸方向高さ（コイルエンド）と同じかそれよりも高く設定されている。すなわち、下段用突起２２は、コイルの軸方向への倒れを防止する壁の機能を果たすようになっている。このコイル倒れ防止の強度を保つために、下段用突起２２の半径方向の厚さは１ｍｍ〜２ｍｍ程度とすることが望ましく、幅は各突極部の幅以下か各突極部の幅よりも２ｍｍ程度小さいことが望ましい。

また、各突極部１８ａ〜１８ｒの根元部分に連なる下段用突起２２の半径方向外周側端面とベース１６の外周面とは、互いに同一平面に位置するようになっている。さらに、これらの面は、対応する突極部の柱に対して直交するようになっている。すなわち、下段用突起２２の半径方向外周側端面とベース１６の外周面とが、平面状の壁として機能することで、各突極部にコイルが巻き付けられたときに、コイルの整列性が乱れるのを防止し、良好な整列性を得ることができるようになっている。

なお、下段用突起２２としては、半径方向端面の向きについては、コイルの巻かれる方向に合わせて傾きを設けることもできる。その場合、半径方向における端面に、コイル巻き線の１相目やコイル巻き線の巻き始めを合わせることにより、コイル巻線の整列性を安定に保つことができる。

なお、内周壁２４の厚さは最小０．３ｍｍに設定されており、ハウジングインナ１２とコイルとの絶縁を保つようになっている。この内周壁２４は、ハウジングインナ１２の壁に接するように形成することで、内周壁２４自体の強度がない場合も、コイル巻線が内周壁２４に沿って巻き付けられたときに生じる内周壁２４の倒れや割れあるいは欠けを防止することができる。

また、各突極部の外周側にはコイル支持用突起３０が形成されており、このコイル支持用突起３０は、コイル巻線が各突極部よりはみ出るのを防止するための壁として機能するようになっている。このコイル支持用突起３０の高さは、最小でコイル巻き線の２層目程度であって、最大で、下段用突起２２の高さ以下となっている。コイル支持用突起３０の高さを下段用突起２２よりも高くすると、ハウジングインナ１２にコイル巻線を引き渡し処理する場合に、工程上邪魔になる。

また、コイル支持用突起３０の内周側は、各突極部の外周部の一部に傾きがある場合、この傾きに合わせて傾けるようにする必要がある。これにより、各突極部の傾きによっても、コイルの整列性を維持することができる。

次に、三相各相の突極部１８ａ〜１８ｒにコイル巻線を巻き付ける配線処理について説明する。この際、各相のコイル巻線をその巻き始め（スタートポイント）と巻き終わり（エンドポイント）よりも２０ｍｍ〜５０ｍｍ程度引き出しておく。

Ｕ相の配線処理を行うときには、図４に示すように、中性点に接続されたコイル巻線１００を、突極部１８ａのベース側のスタートポイントＳＰ１から突極部１８ａに根元から先端にかけ、先端から見て時計方向に巻き付け、そのあと突極部１８ｂに根元から先端にかけて、先端から見て、反時計方向に巻き付け、さらに突極部１８ｃに根元から先端にかけて、先端から見て、時計方向に巻き付ける。次に、コイル巻線１００に連続した渡り線１０２を下段用渡り線線路２８内に挿入して内周壁２４に沿って図４で反時計方向に突極部１８ｊのところまで引き回し、そのあと、渡り線１０２に連続したコイル巻線１００を突極部１８ｊ、１８ｋ、１８ｌにこの順で根元から先端にかけて、先端から見て、時計方向、反時計方向、時計方向に順次巻き付け、突極部１８ｌのベース側のエンドポイントＥＰ１まで引き出して、Ｕ相の配線処理を終了する。

次に、Ｖ相の巻線処理を行うに際しては、図５に示すように、中性点に接続されたコイル巻線２００を、突極部１８ｇのベース側のスタートポイントＳＰ２から突極部１８ｇ巻き付け、そのあと突極部１８ｈに巻き付け、さらに突極部１８ｉに連続して巻き付ける。次に、コイル巻線２００に連続した渡り線２０２を上段用渡り線線路２６に沿って約６０度引き回したあと、下段用渡り線線路２８に挿入して内周壁２４に沿って約８０度引き回す。この後、渡り線２０２に連続したコイル巻線２００を突極部１８ｐに巻き付けるとともに、突極部１８ｑ、１８ｒに連続して巻き付け、突極部１８ｒのベース側のエンドポイントＥＰ２まで引き出して、Ｖ相の配線処理を終了する。

次に、Ｗ相の巻線処理を行うに際しては、図６に示すように、中性点に接続されたコイル巻線３００を、突極部１８ｆのベース側のスタートポイントＳＰ３から突極部１８ｆに巻き付け、そのあと突極部１８ｅ、１８ｄに連続して巻き付ける。次に、コイル巻線３００に連続した渡り線３０２を上段用渡り線線路２６に沿って約１４０度引き回す。そのあと、渡り線３０２に連続したコイル巻線３００を突極部１８ｎに巻き付けるとともに、突極部１８ｏ、１８ｍに連続して巻き付け、突極部１８ｍのベース側のエンドポイントＥＰ３まで引き出して、Ｗ相の配線処理を終了する。

なお、各コイル巻線１００、２００、３００を各突極部１８ａ〜１８ｒに巻き付けるに際しては、スタートポイントとエンドポイントの関係を逆にして、すなわち、逆方向から巻き線処理を行うこともできる。

本実施例においては、各相の配線（巻線）処理を行うに際して、渡り線１０２、２０２、３０２を、ステータ１４の軸方向一端側のスペースのみを有効に利用して配線するようにしているため、作業効率を高めることができるとともに、モータの小型化に寄与することができる。

また、各相の渡り線１０２、２０２、３０２は上段用渡り線線路２６または下段用渡り線線路２８に分かれて配線されるため、各渡り線が重なることはなく、安全性を確実に確保することができる。

また、上段用突起２０と下段用突起２２の代わりに、図７に示すように、ベース１６の外周側に、各突極部に対応して、ベース２６の軸方向に沿ってコイル支持用突起３２を形成し、コイル支持用突起３２の頂部に凹部３４を形成し、この凹部３４を上段用渡り線線路２６の一要素として構成し、コイル支持用突起３２と内周壁２４との間の空間部を下段用渡り線線路２８の一要素として構成することもできる。

本発明の一実施例を示す回転電機の平面図。回転電機の斜視図。回転電機の要部拡大斜視図。Ｕ相に対する配線処理を説明するための図。Ｖ相に対する配線処理方法を説明するための図。Ｗ相に対する配線処理方法を説明するための図。回転電機の他の実施例を示す要部拡大斜視図。

符号の説明

１０回転電機
１２ハウジングインナ
１４ステータ
１６ベース
１８ａ〜１８ｒ突極部
２０上段用突起
２２下段用突起
２４内周壁
２６上段用渡り線線路
２８下段用渡り線線路
３０、３２コイル支持用突起
３４凹部

Claims

略円環状に形成されたベースの外周に複数の突極部が放射状に配列され、前記各突極部には三相のうちいずれかの相のコイルが巻き付けられた回転電機用固定子において、前記各突極部は、各相偶数個で構成されて各相毎に相対向して２組に分けられ、前記一方の組の各相の突極部に巻き付けられたコイルと前記他方の組の各相の突極部に巻き付けられたコイルとを結ぶ各相の渡り線は前記ベースの軸方向一端側に配置されてなることを特徴とする回転電機用固定子。
前記ベースの軸方向一端側には上段用渡り線線路と下段用渡り線線路が形成され、前記三相の渡り線のうち１相目の渡り線は前記上段用渡り線線路に配置され、２相目の渡り線は前記上段用渡り線線路と前記下段用渡り線線路に配置され、３相目の渡り線は前記下段用渡り線線路に配置されてなることを特徴とする請求項１に記載の回転電機用固定子。
前記上段用渡り線線路は、前記ベースの外周側に前記各突極部に対応して前記ベースの軸方向に沿って上下二段に分かれて形成された上段用突起と下段用突起とを一要素として形成され、前記下段用渡り線線路は、前記ベースの内周側に前記ベースの軸方向に沿って形成された環状の内周壁と前記下段用突起との間の空間部を一要素として形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の回転電機用固定子。
前記上段用渡り線線路は、前記ベースの外周側に前記各突極部に対応して前記ベースの軸方向に沿って形成されたコイル支持用突起のうちその頂部に形成された凹部を一要素として形成され、前記下段用渡り線線路は、前記ベースの内周側に前記ベースの軸方向に沿って形成された環状の内周壁と前記コイル支持用突起との間の空間部を一要素として形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の回転電機用固定子。
略円環状に形成されたベースの外周に複数の突極部が放射状に配列され、前記各突極部には三相のうちいずれかの相のコイルが巻き付けられた回転電機用固定子のコイル巻き線方法において、前記各突極部を、各相偶数個で構成して各相毎に相対向して２組に分け、前記一方の組の各相の突極部に各相のコイルと巻き付けるとともに、前記各相のコイルに接続された各相の渡り線のうち１相目の渡り線を、前記ベースの軸方向一端側に形成された上段用渡り線線路と下段用渡り線線路のうち前記上段用渡り線線路に配線し、２相目の渡り線を前記上段用渡り線線路と前記下段用渡り線線路に配線し、３相目の渡り線を前記下段用渡り線線路に配線し、前記各相の渡り線に接続された各相のコイルを前記他方の組の各相の突極部に巻き付けることを特徴とする回転電機用固定子のコイル巻き線方法。