JP2010004637A - Insulator, armature, and electric motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インシュレータ及び電機子に関し、モータに適用できる。 The present invention relates to an insulator and an armature and can be applied to a motor.
モータに適用される電機子コイルの温度保護を目的として、当該電機子コイルの近傍に温度センサを取付ける技術が下掲の特許文献1〜3に開示されている。 For the purpose of protecting the temperature of an armature coil applied to a motor, techniques for mounting a temperature sensor in the vicinity of the armature coil are disclosed in Patent Documents 1 to 3 listed below.
電機子コイルが分布巻方式で巻回される場合には、コイルエンド部に温度センサを取付けることは容易である。具体例を挙げれば、巻線加工の最終工程において、コイルエンドの一部をヘラ等で押し開けて変形させ、そこに温度センサを挿入できる。又は、コイルエンドの整形前に温度センサのダミーを固定子コアに外接させた状態で巻線加工を施し、巻線加工終了後にダミーの代わりに温度センサを挿入できる。 When the armature coil is wound by the distributed winding method, it is easy to attach a temperature sensor to the coil end portion. To give a specific example, in the final step of winding processing, a part of the coil end can be pushed open and deformed, and a temperature sensor can be inserted there. Alternatively, it is possible to perform winding processing in a state where the dummy of the temperature sensor is circumscribed to the stator core before shaping the coil end, and insert the temperature sensor instead of the dummy after the winding processing is completed.
しかしながら、電機子コイルが集中巻方式で巻回される場合には、コイルエンドが固定子コアに密着するために、上述のようにコイルエンドを変形させて温度センサを挿入することができない。また、ダミーを固定子コアに外接させた状態で集中巻方式で巻回するのは非効率的である。 However, when the armature coil is wound by the concentrated winding method, since the coil end is in close contact with the stator core, the temperature sensor cannot be inserted by deforming the coil end as described above. In addition, it is inefficient to wind the dummy by the concentrated winding method with the dummy circumscribed to the stator core.
そこで、集中巻方式を採用する場合には、巻回する電線表面に温度センサを接着剤等で貼り付けたり、巻線の周辺に温度センサを取付けて間接的に巻線温度を検出したりしていた。 Therefore, when the concentrated winding method is adopted, a temperature sensor is attached to the surface of the wire to be wound with an adhesive or the like, or a temperature sensor is attached around the winding to indirectly detect the winding temperature. It was.
しかしながら、電線表面に接着剤で温度センサを取付ける場合には、接着作業の如何によりその信頼性に不安がある。また、巻線周辺の温度から間接的に巻線温度を検出する場合には、急激な温度変化が起こったときに当該温度変化を検出するまでに時間が掛かり、しかも信頼性も低い。 However, when the temperature sensor is attached to the surface of the electric wire with an adhesive, the reliability is uncertain depending on the bonding operation. In addition, when the winding temperature is indirectly detected from the temperature around the winding, it takes time to detect the temperature change when a sudden temperature change occurs, and the reliability is low.
本発明は上記課題に鑑み、集中巻方式を採用する回転電機において電機子巻線温度検出の信頼性を高める技術を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a technique for increasing the reliability of armature winding temperature detection in a rotating electrical machine that employs a concentrated winding method.
上記課題を解決すべく、第1の発明は、周囲に電機子コイル(16)が設けられるティース(12)上に載置される第1部(22)と、前記第1部から略垂直で一方向に延在する第2部(24;24a,24b)を有するインシュレータ(20)であって、前記第2部は、その厚さ方向に貫通する孔(28)を呈し、前記第1部は、前記一方側に開口し、かつ前記孔と連通する溝(26)を呈する。 In order to solve the above-mentioned problem, the first invention includes a first part (22) mounted on a tooth (12) provided with an armature coil (16) around the first part (22), and substantially perpendicular to the first part. An insulator (20) having a second part (24; 24a, 24b) extending in one direction, wherein the second part exhibits a hole (28) penetrating in the thickness direction, and the first part Presents a groove (26) that opens on the one side and communicates with the hole.
第2の発明は、第1の発明であって、前記溝(26)は、前記一方向とは反対側にも開口する。 2nd invention is 1st invention, Comprising: The said groove | channel (26) is opened also on the opposite side to the said one direction.
第3の発明は、第2の発明であって、前記第2部(24;24a,24b)は、前記溝(26)の延在方向に沿って相互に対向して複数設けられ、前記複数の前記第2部のそれぞれが有する前記孔(28)は、前記溝を介して連通する。 3rd invention is 2nd invention, Comprising: The said 2nd part (24; 24a, 24b) is provided with two or more mutually facing along the extension direction of the said groove | channel (26), The said plurality The holes (28) of each of the second parts communicate with each other through the groove.
第4の発明は、ティース(12)と、前記ティースの周囲に設けられる電機子コイル(16)と、前記ティース上に載置される第1部(22)と、前記第1部から略垂直で一方向に延在する第2部(24;24a,24b)を有するインシュレータ(20)とを備える電機子(10)であって、前記第2部は、その厚さ方向に貫通する孔(28)を呈し、前記第1部は、前記一方側に開口し、かつ前記孔と連通する溝(26)を呈し、前記溝及び前記孔に収容する温度センサ(52)を更に備える。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a tooth (12), an armature coil (16) provided around the tooth, a first part (22) placed on the tooth, and substantially perpendicular to the first part. And an insulator (20) having a second part (24; 24a, 24b) extending in one direction, wherein the second part has a hole (through the thickness direction) ( 28), and the first part further includes a temperature sensor (52) that opens on the one side and has a groove (26) communicating with the hole, and is housed in the groove and the hole.
第5の発明は、第4の発明であって、前記溝(26)は、前記温度センサ(52)の外径と整合する形状を呈する。 5th invention is 4th invention, Comprising: The said groove | channel (26) exhibits the shape matched with the outer diameter of the said temperature sensor (52).
第6の発明は、第4又は第5の発明であって、前記溝(26)は、前記一方向とは反対側にも開口する。 6th invention is 4th or 5th invention, Comprising: The said groove | channel (26) is opened also on the opposite side to the said one direction.
第7の発明は、第6の発明であって、前記第2部(24;24a,24b)は、前記溝(26)の延在方向に沿って相互に対向して複数設けられ、前記複数の前記第2部のそれぞれが有する前記孔(28)は、前記溝を介して連通する。 7th invention is 6th invention, Comprising: The said 2nd part (24; 24a, 24b) is provided with two or more mutually facing along the extension direction of the said groove | channel (26), The said plurality The holes (28) of each of the second parts communicate with each other through the groove.
第8の発明は、第4ないし第7のいずれかの発明を備える、モータ(100)である。 The eighth invention is a motor (100) comprising any one of the fourth to seventh inventions.
第1の発明によれば、ティースを有する電機子が構成するモータの回転軸方向におけるティースの端部において、第2部をティースと反対側に配置しつつ第1部をティースに載置し、第1部を介してティースに電機子コイルを設けることによって、ティースの回転軸方向の端部における電機子コイルとティースとの間を効果的に絶縁する。 According to the first invention, at the end portion of the tooth in the rotation axis direction of the motor formed by the armature having the teeth, the first portion is placed on the teeth while the second portion is disposed on the side opposite to the teeth. By providing the armature coil on the tooth through the first part, the armature coil and the tooth are effectively insulated at the end in the rotation axis direction of the tooth.
溝には、電機子コイルを設ける前に、例えば温度センサを配設することができる。しかも電機子コイルを集中巻によってインシュレータを介してティースに巻回すれば、コイルのテンションによって当該温度センサを溝へ向けて付勢して固定できる。このとき、温度センサに付勢されることにより温度センサと第1部との間に発生する力は、溝において分散されるため、温度センサの破損を免れやすい。また、当該温度センサの一部を当該コイルに接触させることができるので、温度検出能力の向上に資する。 For example, a temperature sensor can be provided in the groove before the armature coil is provided. Moreover, if the armature coil is wound around the teeth via the insulator by concentrated winding, the temperature sensor can be urged toward the groove by the coil tension and fixed. At this time, the force generated between the temperature sensor and the first part by being urged by the temperature sensor is dispersed in the groove, so that it is easy to avoid damage to the temperature sensor. In addition, since a part of the temperature sensor can be brought into contact with the coil, it contributes to an improvement in temperature detection capability.
第2の発明によれば、溝に例えば温度センサを配設した場合に、コイル又はティースの温度のうちいずれか高温となっている部位の温度を計測できる。 According to the second invention, for example, when a temperature sensor is disposed in the groove, it is possible to measure the temperature of the part of the coil or teeth that is at a higher temperature.
第3の発明によれば、孔が溝の両端に設けられているので、当該インシュレータを採用した電機子をラジアルギャップ型モータに採用した場合、一の孔はロータ側に開口することになるので、ロータの温度、ひいてはロータに配設された磁石の温度を間接的に検出できる。 According to the third invention, since the holes are provided at both ends of the groove, when the armature adopting the insulator is adopted for the radial gap type motor, one hole is opened to the rotor side. The temperature of the rotor, and thus the temperature of the magnet disposed on the rotor can be detected indirectly.
第4の発明によれば、温度センサを破損させることなく配設することができ、しかも当該温度センサをコイルのテンションによって固定できる。また、当該温度センサの一部を当該コイルに接触させることができるので、温度検出能力の向上に資する。 According to the fourth invention, the temperature sensor can be disposed without being damaged, and the temperature sensor can be fixed by the tension of the coil. In addition, since a part of the temperature sensor can be brought into contact with the coil, it contributes to an improvement in temperature detection capability.
第5の発明によれば、温度センサに対して、過剰な機械的ストレスが加えられることを回避又は抑制できる。 According to the fifth aspect, it is possible to avoid or suppress the application of excessive mechanical stress to the temperature sensor.
第6の発明によれば、コイル又はティースの温度のうちいずれか高温となっている部位の温度を計測できる。 According to the sixth aspect of the invention, it is possible to measure the temperature of the part of the coil or teeth that is at a higher temperature.
第7の発明によれば、孔が溝の両端に設けられているので、当該電機子をラジアルギャップ型モータに採用した場合、一の孔はロータ側に開口することになるので、ロータの温度、ひいてはロータに配設された磁石の温度を間接的に検出できる。 According to the seventh aspect, since the holes are provided at both ends of the groove, when the armature is employed in the radial gap type motor, since one hole is opened to the rotor side, the temperature of the rotor As a result, the temperature of the magnet disposed on the rotor can be indirectly detected.
第8の発明によれば、上記と同様の効果を得ることができる。 According to the eighth aspect, the same effect as described above can be obtained.
以下、本発明の好適な態様について図面を参照しながら説明する。なお、図2を初めとする以下の図には、本発明に関係する要素のみを示す。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings including FIG. 2, only elements related to the present invention are shown.
〈第1実施形態〉
図1は本発明の第1実施形態に係るインシュレータ20を搭載した回転電機100の平面図であり、回転軸Q方向から俯瞰した図を示している。また、図2は回転電機100が備えるティース12の一部とインシュレータ20とを示す斜視図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a plan view of a rotating
図1に示す如く回転電機100は、回転電機100の回転軸Qを中心に回転する回転子30と、回転軸Qを中心とする径方向RにエアギャップAGを介して回転子30と対向する電機子10とを備えている。
As shown in FIG. 1, the rotating
回転子30は略円柱形を呈しており、その内部で磁石32が磁極面32N,32Sを径方向Rに向けて磁極を交番させながら環状に埋設されている。ここで、磁石32の磁極面32N,32Sの中心は径方向Rと直交する。
The
電機子10は回転子30と同心環状を呈するヨーク18の内壁から回転子30へと向けて径方向Rと略平行に突出する複数のティース12を備えている。本実施形態では、一のヨーク18と一のティース12とが一対で形成され、これらを環状に並べて電機子10を形成している。また、本実施形態では、ヨーク18とティース12とは、回転軸Q方向を法線とする面内に延在する鋼板を打抜いて回転軸Q方向に積層して形成する。つまり、ヨーク18とティース12とは一対一で一体に成形されていると把握できる。
The
電機子10はまたインシュレータ20と電機子コイル16とを備えている。
The
図2に示す如く、インシュレータ20は複数のティース12のそれぞれに対して、回転軸Q方向の端面上に設けられる。なお、図2ではティース12及びヨーク18の回転軸Q方向の高さの一方側の端面からしか図示していないが、他方側の端面にもインシュレータ20を備えている。
As shown in FIG. 2, the
インシュレータ20はティース12上に載置されるコイル絶縁部(課題を解決する手段の第1部)22と、コイル絶縁部22の径方向R端部から略垂直に屹立するコイル押さえ部24(課題を解決する手段の第2部)とに分けて把握できる。コイル押さえ部24は径方向R外側で電機子コイル16を押さえるコイル押さえ部24aと、径方向R内側で電機子コイル16を押さえるコイル押さえ部24bとを有している。
The
図3は電機子10の部分拡大図であり、回転軸Qから径方向Rに見た図を示している。なお、径方向R内側のコイル押さえ部24bは想像線(二点鎖線)で示している。
FIG. 3 is a partially enlarged view of the
図3に示す如く、コイル絶縁部22は径方向Rの断面視で略半楕円形を呈しており、当該半楕円の弦がティース12の端面と接していることが望ましい。コイル絶縁部22の表面のうち、ティース12と接していない表面が滑らかに連続していることによって電機子コイル16のテンションはコイル絶縁部22全体に均一に掛かる。
As shown in FIG. 3, the
また、当該弦の長さとティース12の端面の幅(回転軸Q及び径方向Rのいずれにも直交する方向の長さ)とは略等しいことが望ましい。当該弦の長さがティース12の端面の幅よりも大きい場合には、ティース12と電機子コイル16とを効率的に絶縁するのが困難になる。また、当該弦の長さがティース12の端面の幅よりも小さい場合には、電機子コイル16に掛かるテンションが不均一になり、破損の原因となる。
Further, it is desirable that the length of the string and the width of the end face of the tooth 12 (length in a direction orthogonal to both the rotation axis Q and the radial direction R) are substantially equal. When the length of the string is larger than the width of the end face of the
コイル絶縁部22は、径方向Rに沿って当該楕円弧から当該弦へと向けて凹んだ溝26を呈している。また、径方向外側のコイル押さえ部24aは、溝26の延在方向に沿って滑らかに溝26と連通し、径方向外側に開口する孔28を呈している。
The
換言すれば、径方向外側のコイル押さえ部24aは、その厚み方向たる径方向Rに貫通する孔28を呈し、コイル絶縁部22は、回転軸Q方向のティース12とは反対側で開口し、かつ孔28と連通する溝26を呈する。
In other words, the
電機子コイル16は、ティース12及びインシュレータ20の周囲で径方向Rを巻回軸として導線14を集中巻方式で巻回して整形される。
The
回転軸Q方向におけるティース12の端部において、コイル絶縁部22をティース12上に載置しつつコイル押さえ部24aをティース12と反対側に配置する。コイル絶縁部22を介してティース12に電機子コイル16が設けられることによって、電機子コイル16とティース12との間を効果的に絶縁する。
At the end of the
溝26には、導線14を巻回して電機子コイル16を設ける前に、例えば温度センサ52(図1,図3参照)を配設することができる。しかも電機子コイル16を集中巻によってインシュレータ20を介してティース12に巻回すれば、電機子コイル16のテンションによって温度センサ52を溝26へ向けて付勢して固定できる。いま、コイル絶縁部22の表面のうちティース12と接していない表面は滑らかに連続している(具体的には略半楕円形を呈している)ので、溝26に配設される温度センサ52を確実に溝26へ向けて付勢できる。温度センサ52が付勢されることによって温度センサ52とコイル絶縁部22との間に発生する力は、溝26において分散されるため、温度センサ52の破損を免れやすい。また、温度センサ52の一部を電機子コイル16に接触させることができるので、温度検出能力の向上に資する。したがって、溝26は温度センサ52の外形と整合する形状を呈していることが望ましい。
For example, a temperature sensor 52 (see FIGS. 1 and 3) can be disposed in the
なお、図1では一の回転電機100に温度センサ52を1つしか配設していないが、各ティース12に配設しても良い。
In FIG. 1, only one
温度センサ52を配設するには例えば以下のような手法が有効である。すなわち、溝26に温度センサ52を載置し、その後にティース12及びインシュレータ20の周囲に導線14を巻回して電機子コイル16を整形する。このような手法を採用することによって、温度センサ52を破損させることなく配設することができる。
For example, the following method is effective for disposing the
このように、溝26に温度センサ52を設ける場合、すなわち、電機子10の温度を検出したい場合には、例えば以下のようにしても良い。
Thus, when the
〈第2実施形態〉
図4は本発明の第2実施形態に係るインシュレータ20Aを搭載した電機子の部分拡大図であり、回転軸Qから径方向Rに見た図を示している。なお、径方向R内側のコイル押さえ部24bは想像線(二点鎖線)で示している。なお、上記実施形態と同様の機能を有する構成については同一符号を付してその説明を省略する。
Second Embodiment
FIG. 4 is a partially enlarged view of an armature on which an
溝26Aはティース12と反対側だけでなく、ティース12側にも開口している。溝26Aがティース12側にも開口することによって、温度センサ52は電機子コイル16を構成する導線14及びティース12の双方に接することができるので、いずれか高温となっている部位の温度を計測でき、電機子コイル16の温度保護に資する。
The groove 26A is opened not only on the side opposite to the
〈第3実施形態〉
図5は本発明の第3実施形態に係るインシュレータ20Bとティース12の一部とを示す斜視図である。
<Third Embodiment>
FIG. 5 is a perspective view showing an
インシュレータ20Bには上記第1実施形態で示した溝26が径方向R全体に亘って延在する溝26Bが形成されている。また、径方向R内側のコイル押さえ部24bは溝26Bと連通して径方向Rに貫通する孔28Bを呈している。
The
このように孔28,28Bがコイル押さえ部24a,24bの双方に設けられ、両孔28,28B同士の間に溝26Bが延在していれば、孔28Bは回転子30側に開口することになるので、回転子30の温度、ひいては回転子30に埋設されている磁石32の温度を間接的に検出できる。
Thus, if the
以上、本発明の好適な態様について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記第2実施形態と上記第3実施形態とを組合せて、溝26が回転軸Q方向のいずれにも開口していて、かつ2つのコイル押さえ部24a,24bの双方が溝26に連通して貫通する孔を呈していても良い。
As mentioned above, although the suitable aspect of this invention was demonstrated, this invention is not limited to this. For example, by combining the second embodiment and the third embodiment, the
100 回転電機
10 電機子
12 ティース
14 導線
16 電機子コイル
18 ヨーク
20,20A,20B インシュレータ
22,22A,22B コイル絶縁部
24,24a,24b コイル押さえ部
26,26A,26B 溝
28,28B 孔
52 温度センサ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第1部から略垂直で一方向に延在する第2部(24;24a,24b)を有するインシュレータ(20)であって、
前記第2部は、その厚さ方向に貫通する孔(28)を呈し、
前記第1部は、前記一方側に開口し、かつ前記孔と連通する溝(26)を呈する、インシュレータ。 A first part (22) placed on a tooth (12) around which an armature coil (16) is provided;
An insulator (20) having a second part (24; 24a, 24b) extending substantially vertically and in one direction from the first part,
The second part presents a hole (28) penetrating in its thickness direction,
The said 1st part is an insulator which exhibits the groove | channel (26) opened to the said one side, and connected with the said hole.
前記溝(26)は、前記一方向とは反対側にも開口する、インシュレータ。 An insulator (20) according to claim 1, comprising:
The said groove | channel (26) is an insulator opened also on the opposite side to the said one direction.
前記第2部(24;24a,24b)は、前記溝(26)の延在方向に沿って相互に対向して複数設けられ、
前記複数の前記第2部のそれぞれが有する前記孔(28)は、前記溝を介して連通する、インシュレータ。 An insulator (20) according to claim 2, comprising:
A plurality of the second parts (24; 24a, 24b) are provided facing each other along the extending direction of the groove (26),
The said hole (28) which each of these said 2nd parts has is an insulator connected via the said groove | channel.
前記ティースの周囲に設けられる電機子コイル(16)と、
前記ティース上に載置される第1部(22)と、前記第1部から略垂直で一方向に延在する第2部(24;24a,24b)を有するインシュレータ(20)と
を備える電機子(10)であって、
前記第2部は、その厚さ方向に貫通する孔(28)を呈し、
前記第1部は、前記一方側に開口し、かつ前記孔と連通する溝(26)を呈し、
前記溝及び前記孔に収容する温度センサ(52)を更に備える、電機子。 Teeth (12),
An armature coil (16) provided around the teeth;
An electric machine comprising: a first part (22) placed on the teeth; and an insulator (20) having a second part (24; 24a, 24b) that is substantially perpendicular to the first part and extends in one direction. Child (10)
The second part presents a hole (28) penetrating in its thickness direction,
The first part has a groove (26) that opens to the one side and communicates with the hole;
The armature further comprising a temperature sensor (52) received in the groove and the hole.
前記溝(26)は、前記温度センサ(52)の外径と整合する形状を呈する、電機子。 The armature (10) according to claim 4, wherein
The said groove | channel (26) is an armature which exhibits the shape matched with the outer diameter of the said temperature sensor (52).
前記溝(26)は、前記一方向とは反対側にも開口する、電機子。 An armature (10) according to claim 4 or claim 5, wherein
The said groove | channel (26) is an armature opened also on the opposite side to the said one direction.
前記第2部(24;24a,24b)は、前記溝(26)の延在方向に沿って相互に対向して複数設けられ、
前記複数の前記第2部のそれぞれが有する前記孔(28)は、前記溝を介して連通する、電機子。 An armature (10) according to claim 6,
A plurality of the second parts (24; 24a, 24b) are provided facing each other along the extending direction of the groove (26),
The hole (28) included in each of the plurality of second parts is an armature that communicates with the groove.
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JP2008160301A JP2010004637A (en) | 2008-06-19 | 2008-06-19 | Insulator, armature, and electric motor |
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