JP2016015859A - Winding method of wire of dynamo-electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機の電線の巻回方法に関する。 The present invention relates to a method for winding an electric wire of a rotating electrical machine.
モータなどの回転電機には、インナーロータ型とアウターロータ型とがある。前者の場合、ステータは略円筒状であり、その内周面には、径方向内側に向かって突出した複数のティースが周方向に一定間隔で設けられている。ステータには、略リング状のステータカバーが組み付けられ、このステータカバー及びティースからなる磁極部に電線が巻回される。 Rotating electric machines such as motors include an inner rotor type and an outer rotor type. In the former case, the stator has a substantially cylindrical shape, and a plurality of teeth protruding radially inward are provided on the inner peripheral surface thereof at regular intervals in the circumferential direction. A substantially ring-shaped stator cover is assembled to the stator, and an electric wire is wound around a magnetic pole portion composed of the stator cover and the teeth.
回転電機の特性を決定する要因として、電線の導体断面積及びターン数が挙げられる。要求される電線の導体断面積によっては、電線が比較的太くなる場合がある。比較的太い電線は、巻回が難しく、また巻回できたとしても占積率が減少してしまう可能性がある。そのため、比較的太い電線1本と同じ断面積となるように、巻回がしやすい程度に細い電線を複数本束ねて同時に巻回することが行われている。 Factors that determine the characteristics of the rotating electrical machine include the conductor cross-sectional area and the number of turns of the electric wire. Depending on the required conductor cross-sectional area of the wire, the wire may be relatively thick. A relatively thick electric wire is difficult to wind, and even if it can be wound, the space factor may decrease. Therefore, a plurality of thin electric wires are bundled and wound at the same time so as to be easily wound so as to have the same cross-sectional area as one relatively thick electric wire.
その一例を、図10及び図11を参照して説明する。ステータ101は、略円筒状のステータコア102を備えている。ステータコア102の内周面には、周方向に一定間隔で径方向内側に向かって突出した複数のティース102aが設けられている。ステータコア102には、略リング状のステータカバー103が組み付けられている。ステータカバー103の内周面には、周方向に一定間隔で径方向内側に向かって突出した複数の突起部103aがティース102aと対応するように設けられている。各ティース102aと、該ティース102aの周囲にあるステータカバー103の突起部103aとにより、磁極部104がそれぞれ構成されている。
One example thereof will be described with reference to FIGS. The
そして、2本の電線106a及び106bを束ねて同時に繰り出すことのできる、巻線装置(不図示)のノズル105を用いて、2本の電線106a及び106bが各磁極部104に同時に巻回される。
Then, the two
このように2本の電線106a及び106bを束ねて巻回すると、巻回された2本の電線106a及び106bが交差部107として示すようにコイルエンドで交差してしまう。この交差部107は、1ターン毎に2箇所存在する。すると、コイルエンドの寸法が大きくなり、電線106a及び106bの位置が不安定になることで巻太りが生じ、占積率が低下する可能性がある。また、2本の電線106a及び106bが交差部107において互いに接触するため、電線の絶縁皮膜へのダメージが多くなり、品質が低下するおそれがある。
When the two
特許文献1には、複数本の電線を束ねて巻回する際に、電線どうしが互いに交差する部位が生じることを抑えるための巻線装置が記載されている。
特許文献1に記載の巻線装置は、交差が生じないようにするための専用の機構を備えているため、巻線装置そのものが比較的複雑かつ大型となり、かつ相対的に高価な設備となる蓋然性がある。
Since the winding apparatus described in
本発明は、かかる不都合を解消し、交差が生じないように複数本の電線を巻回するための、コストの比較的低い技術を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a technology with a relatively low cost for winding a plurality of electric wires so as to eliminate such inconvenience and prevent crossing.
上記の目的を達成するために、本発明に係る回転電機の略円筒状のステータの内周面から径方向内側に突出した複数の磁極部の各々に複数本の電線を巻回する方法は、巻線装置のノズルから第1本目の電線を繰り出しながら、第1磁極部の径方向外側端部と、径方向内側端部から径方向外側方向に所定間隔を置いた位置との間において前記径方向外側端部から前記ノズルを相対的に少なくとも一往復させることにより、前記第1本目の電線を所定のターン数巻回する第1巻回ステップと、前記ノズルから第2本目の電線を繰り出しながら、前記第1磁極部の径方向外側端部から径方向内側の方向に向けて前記ノズルを相対的に少なくとも一往復させることにより、前記第1巻回ステップにより巻回された前記第1本目の電線に重ねるようにして前記第2本目の電線を前記所定のターン数巻回する第2巻回ステップとを含む。 In order to achieve the above object, a method of winding a plurality of electric wires around each of a plurality of magnetic pole portions protruding radially inward from an inner peripheral surface of a substantially cylindrical stator of a rotating electrical machine according to the present invention, While feeding out the first electric wire from the nozzle of the winding device, the diameter is between the radially outer end of the first magnetic pole part and a position spaced apart from the radially inner end to the radially outer direction. A first winding step of winding the first wire by a predetermined number of turns by relatively reciprocating the nozzle from the outer end in the direction, while feeding the second wire from the nozzle The first winding wound in the first winding step by reciprocating the nozzle relatively at least once in a radial inner direction from a radially outer end of the first magnetic pole portion. So that it overlaps the wire Said second knots of the wire and a second spirally wound step of the predetermined number of turns spirally wound.
本発明によれば、交差が生じないように複数本の電線を巻回するための、コストの比較的低い技術が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique with comparatively low cost for winding a some electric wire so that a crossing does not arise is provided.
[第1の実施形態]
図1及び図2を参照して第1の実施形態を説明する。回転電機のステータ1は、略円筒状のステータコア2を有している。ステータコア2の内周面には、周方向に一定間隔で径方向内側に向かって突出した複数のティース2aが設けられている。ステータ1の軸方向端部には、略リング状のステータカバー3が組み付けられている。ステータカバー3の内周面には、周方向に一定間隔で径方向内側に向かって突出した複数の突起部3aがティース2aと対応するように設けられている。各ティース2aと、該ティース2aの周囲にあるステータカバー3の突起部3aとにより、磁極部4がそれぞれ構成されている。巻線装置(不図示)のノズル5は、一度に1本の電線6を繰り出すことができるように構成されている。
[First Embodiment]
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. A
各磁極部4に電線6を複数本巻回する方法について、図3〜図5を参照して説明する。これらの図は、磁極数が6であり、相の数が3であり、各磁極に巻回する電線の本数が2本であり、ターン数が21であることを前提としている。この2本の電線は同相である。以上の前提は一例に過ぎない。
A method of winding a plurality of
図4に示しているように、ステータの軸心Sを挟んで対向している磁極部4−1及び4−2が第1の相を構成している。同様に、対向している磁極部4−3及び4−4が第2の相を構成し、対向している磁極部4−5及び4−6が第3の相を構成している。 As shown in FIG. 4, the magnetic pole portions 4-1 and 4-2 that face each other across the stator shaft center S constitute a first phase. Similarly, the opposing magnetic pole portions 4-3 and 4-4 constitute a second phase, and the opposing magnetic pole portions 4-5 and 4-6 constitute a third phase.
まず、ノズル5から第1の相の第1本目の電線61を繰り出しながらノズル5を第1磁極部4−1の周囲を相対的に旋回させつつ、第1磁極部4−1の径方向外側端部4aと、径方向内側端部4bから径方向外側方向に所定間隔Lを置いた位置4cとの間において径方向外側端部4aからノズル5を相対的に一往復させる。この往復を矢印Y1により示している。これにより、第1本目の電線61を21ターン分巻回する。具体的には、ノズル5を径方向外側端部4aから位置4cに向けて相対的に移動させながら11ターン分を巻回する。続いて、ノズル5を位置4cから径方向外側端部4aに向けて相対的に移動させながら残りの10ターン分を巻回する。この残りの10ターン分は、既に巻回されている11ターン分の上に俵積み状に巻回される。
First, while feeding the first
次に、ノズル5から引き続き第1本目の電線61を繰り出しながら、第1磁極部4−1から、該第1磁極部と同じ相を構成する第2磁極部4−2に向けて、ステータ1の軸方向端部1aの周方向一方向Cに沿ってノズル5を相対的に移動させる。それにより、第1本目の電線61の渡り線部61aを形成する。
Next, while the first
第2磁極部4−2にも、第1磁極部4−1と同様に第1本目の電線61を巻回する。
Similarly to the first magnetic pole part 4-1, the first
続いて、ノズル5から第1の相の第2本目の電線62を繰り出しながらノズル5を第2磁極部4−2の周囲を相対的に旋回させつつ、第2磁極部4−2の径方向外側端部から径方向内側の方向に向けて前記ノズルを相対的に二往復させる。この二往復を矢印Y2により示している。これにより、既に巻回された第1本目の電線61に重ねるようにして第2本目の電線62を同じく21ターン分巻回する。具体的には、第1回目の往復においては、往路で7ターン分巻回し、復路で6ターン分巻回する。さらに、第2回目の往復においては、往路で4ターン分巻回し、復路で4ターン分巻回する。
Subsequently, while feeding the second
続いて、ノズル5から第2本目の電線62を繰り出しながら、第2磁極部4−2から第1磁極部4−1に向けて、前記周方向一方向Cに沿ってノズル5を相対的に移動させる。それにより、第2本目の電線62の渡り線部62aを形成する。
Subsequently, while feeding the second
第1磁極部4−1にも、第2磁極部4−2と同様にして第2本目の電線62を巻回する。
Similarly to the second magnetic pole part 4-2, the second
このようにして、第1の相を構成する第1の磁極部4−1及び第2の磁極部4−2の各々に2本の同相の電線61及び62が巻回される。第2の相を構成する磁極部4−3及び4−4と、第3の相を構成する磁極部4−5及び4−6とについても同様に2本の同相の電線がそれぞれ巻回され、渡り線部もそれぞれ形成される。
In this manner, two in-phase
以上のような形態によれば、複数本の同相の電線を束ねて同時に巻回するのではなく、一度に1本ずつ巻回するため、巻回された複数本の電線の各々が互いに交差してしまうことを防ぐことができる。そのため、より整列性の高い巻回が可能となる。その結果、電線の交差による電線の絶縁皮膜へのダメージを防ぐことができる。さらに、銅量を向上させることができる。 According to the above configuration, since the plurality of in-phase electric wires are not bundled and wound at the same time, but wound one by one at a time, the wound plurality of electric wires intersect each other. Can be prevented. Therefore, winding with higher alignment is possible. As a result, it is possible to prevent damage to the insulating film of the electric wire due to the crossing of the electric wires. Furthermore, the amount of copper can be improved.
複数本の電線を束ねて巻回する場合でも交差が生じないようにするための専用の機構を備えた巻線装置が開発されているが、巻線装置そのものが比較的複雑かつ大型となり、かつ相対的に高価な設備となる蓋然性がある。本発明によれば、交差が生じないようにするための専用の機構は不要であり、従来から使用されている比較的安価で単純な巻線装置を使用してステータを製作することができる。 Although a winding device has been developed with a dedicated mechanism to prevent crossing even when a plurality of wires are bundled and wound, the winding device itself is relatively complex and large, and There is a probability that it will be a relatively expensive facility. According to the present invention, there is no need for a dedicated mechanism for preventing crossing, and the stator can be manufactured using a relatively inexpensive and simple winding device that has been conventionally used.
また、上記の形態によれば、径方向内側端部4bから外側に向かって所定間隔Lにわたり、電線が巻回されない領域を意図的に設け、かつ、磁極部4の径方向外側から内側に向かって、積み重ねられる電線の層の数が減っていくように構成される。そのため、隣接する2個の磁極部の間の間隔が径方向内側から外側に向かうほど大きくなるというステータの構造上の特徴を生かし、ノズルが磁極部と干渉しないようにしつつ磁極部間の空間を効率的に利用して電線の巻回を行うことができる。
Further, according to the above embodiment, the region where the electric wire is not wound is intentionally provided over the predetermined interval L from the radially
さらに、上記の形態によれば、渡り線部の本数を均等にすることができる。具体的には、図4に示したように、渡り線部の本数は、ステータの軸方向端部の周全体にわたって3本であり、周全体で均等である。そのため、ステータの軸方向端部に設けられる、渡り線部を固定するピンなどの構造物(不図示)の強度(特に、巻回される電線には、渡り線部も含めて、テンションがかかっているため、前記構造物には一定の強度が必要となる。)も周全体にわたって均等にすることができる。前記構造物に求められる強度及び前記構造物が占める空間を減少させることができ、ステータの小型化を図ることができる。 Furthermore, according to said form, the number of a crossover part can be equalized. Specifically, as shown in FIG. 4, the number of crossover portions is three over the entire circumference of the axial end portion of the stator, and is uniform over the entire circumference. For this reason, the strength of the structure (not shown) such as a pin for fixing the connecting wire portion provided at the axial end of the stator (particularly, the wire to be wound includes the connecting wire portion). Therefore, the structure needs to have a certain strength.) Can also be made uniform over the entire circumference. The strength required for the structure and the space occupied by the structure can be reduced, and the stator can be downsized.
その一方で、2本の電線を束ねて同時に巻回した場合、図6に示しているように、ステータの軸方向端部の周全体にわたって渡り線部の本数が不均等となる。最も多い箇所で4本、最も少ない箇所で2本の渡り線部が設けられている。そのため、前記構造物の強度も周全体にわたって不均等となる。 On the other hand, when two electric wires are bundled and wound at the same time, as shown in FIG. 6, the number of crossover portions is not uniform over the entire circumference of the axial end portion of the stator. Four crossovers are provided at the most places and two at the least places. Therefore, the strength of the structure is not uniform over the entire circumference.
上記のような実施形態によれば、図6の例と比較して、前記構造物の強度も周全体にわたって均等にすることができる。 According to the above embodiment, the strength of the structure can be made uniform over the entire circumference as compared with the example of FIG.
図7は、磁極数が10であり、相の数が5である場合の、図4に類似した説明図である。ステータの軸心Sを挟んで対向している磁極部4−11及び4−12が第1の相を構成している。同様に、対向している磁極部4−13及び4−14が第2の相を構成し、対向している磁極部4−15及び4−16が第3の相を構成し、対向している磁極部4−17及び4−18が第4の相を構成し、対向している磁極部4−19及び4−20が第5の相を構成している。第1の相を構成している磁極部4−11及び4−12には、上述した方法と同様の方法により、同相の第1本目の電線63及び第2本目の電線64が巻回されている。また、第1本目の電線63の渡り線部63aと第2本目の電線64の渡り線部64aとが形成されている。その他の相を構成している磁極部にも同様に2本の電線が巻回され、渡り線部もそれぞれ形成されている。
FIG. 7 is an explanatory view similar to FIG. 4 when the number of magnetic poles is 10 and the number of phases is 5. FIG. The magnetic pole portions 4-11 and 4-12 facing each other across the stator shaft center S constitute a first phase. Similarly, the opposing magnetic pole parts 4-13 and 4-14 constitute a second phase, and the opposing magnetic pole parts 4-15 and 4-16 constitute a third phase, The magnetic pole parts 4-17 and 4-18 are included in the fourth phase, and the opposing magnetic pole parts 4-19 and 4-20 are included in the fifth phase. In the magnetic pole parts 4-11 and 4-12 constituting the first phase, the first
図示しているように、渡り線部の本数は、ステータの軸方向端部の周全体にわたって5本であり、周全体で均等である。その一方で、2本の電線を束ねて同時に巻回した場合は、図8に示しているように、ステータの軸方向端部の周全体にわたって渡り線部の本数が不均等となる。磁極数が10であり、相の数が5である場合も、前記構造物の強度も周全体にわたって均等にすることができる。また、ステータの軸方向の寸法を小さくすることができる。 As shown in the figure, the number of crossover portions is five over the entire circumference of the axial end portion of the stator, and is uniform over the entire circumference. On the other hand, when two electric wires are bundled and wound at the same time, as shown in FIG. 8, the number of crossover portions is not uniform over the entire circumference of the axial end portion of the stator. Even when the number of magnetic poles is 10 and the number of phases is 5, the strength of the structure can be made uniform over the entire circumference. Further, the axial dimension of the stator can be reduced.
[他の形態]
上記の形態とは異なり、渡り線部を形成せずにプリント基板を用いることもできる。例えば、磁極数が10個で、相の数が5の場合、まず、図3に示したような方法で、磁極部4−11に2本の電線を1本ずつ巻回する。その後、渡り線部を形成せずに、磁極部4−12に別の2本の電線を1本ずつ巻回する。そして、第1磁極部4−11に巻回された2本の電線と、第2磁極部4−12に巻回された2本の電線とを、ステータ1の軸方向端部に設けたリング状のプリント基板7(図9)に接続する。これにより、プリント基板7上のプリントパターンを介して、第1磁極部4−11に巻回された2本の電線と、第2磁極部4−12に巻回された2本の電線とをそれぞれ接続することもできる。他の相についても同様である。
[Other forms]
Unlike the above embodiment, a printed circuit board can be used without forming a crossover portion. For example, when the number of magnetic poles is 10 and the number of phases is 5, first, two wires are wound around the magnetic pole portion 4-11 one by one by the method shown in FIG. Then, another two electric wires are wound around the magnetic pole part 4-12 one by one without forming the crossover part. And the ring which provided the two electric wires wound by the 1st magnetic pole part 4-11 and the two electric wires wound by the 2nd magnetic pole part 4-12 at the axial direction edge part of the
上記において、複数本の電線を巻回する特定の実施形態について具体的に説明した。しかし、本発明は、このような実施形態に限定されず、当業者にとって明らかな変更、修正は、全て本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、電線の本数は2本に限られず、3本以上であってもよい。第3本目の電線は、既に巻回されている第2本目の電線に重ねるようにして巻回される。第4本目以降の電線も同様にして巻回される。また、任意の磁極数及び相の数を有するステータに本発明を適用することができる。さらに、回転電機の仕様に応じて、各電線を巻回する際のノズルの往復の回数を任意に変更することができる。 In the above, specific embodiments in which a plurality of electric wires are wound have been specifically described. However, the present invention is not limited to such an embodiment, and all changes and modifications apparent to those skilled in the art are included in the technical scope of the present invention. For example, the number of electric wires is not limited to two and may be three or more. The third electric wire is wound so as to overlap the already wound second electric wire. The fourth and subsequent wires are wound in the same manner. Further, the present invention can be applied to a stator having any number of magnetic poles and phases. Furthermore, the number of reciprocations of the nozzle when winding each electric wire can be arbitrarily changed according to the specifications of the rotating electrical machine.
1 ステータ
1a 軸方向端部
2 ステータコア
2a ティース
3 ステータカバー
3a 突起部
4 磁極部
4a 径方向外側端部
4b 径方向内側端部
4c 位置
4−1 第1磁極部
4−2 第2磁極部
4−3〜4−6 磁極部
4−11〜4−20 磁極部
5 ノズル
6 電線
61 第1本目の電線
61a 渡り線部
62 第2本目の電線
62a 渡り線部
63 第1本目の電線
63a 渡り線部
64 第2本目の電線
64a 渡り線部
7 プリント基板
101 ステータ
102 ステータコア
102a ティース
103 ステータカバー
103a 突起部
104 磁極部
105 ノズル
106a 電線
106b 電線
107 交差部
O 径方向外側の方向
R 径方向内側の方向
L 所定間隔
C 周方向一方向
S 軸心
Y1 矢印
Y2 矢印
1 Stator 1a Axial end
2
3
4
5 nozzles
6
7 Printed circuit board
101
O Radially outer direction R Radially inner direction L Predetermined interval C One circumferential direction S Axis Y1 Arrow Y2 Arrow
Claims (3)
巻線装置のノズルから第1本目の電線を繰り出しながら、第1磁極部の径方向外側端部と、径方向内側端部から径方向外側方向に所定間隔を置いた位置との間において前記径方向外側端部から前記ノズルを相対的に少なくとも一往復させることにより、前記第1本目の電線を所定のターン数巻回する第1巻回ステップと、
前記ノズルから第2本目の電線を繰り出しながら、前記第1磁極部の径方向外側端部から径方向内側の方向に向けて前記ノズルを相対的に少なくとも一往復させることにより、前記第1巻回ステップにより巻回された前記第1本目の電線に重ねるようにして前記第2本目の電線を前記所定のターン数巻回する第2巻回ステップと
を含む、複数本の電線を巻回する方法。 In a method of winding a plurality of electric wires around each of a plurality of magnetic pole portions protruding radially inward from an inner peripheral surface of a substantially cylindrical stator of a rotating electrical machine,
While feeding out the first electric wire from the nozzle of the winding device, the diameter is between the radially outer end of the first magnetic pole part and a position spaced apart from the radially inner end to the radially outer direction. A first winding step of winding the first electric wire a predetermined number of turns by relatively reciprocating the nozzle from the outer end in the direction;
While the second electric wire is fed out from the nozzle, the nozzle is relatively reciprocated from the radially outer end of the first magnetic pole portion toward the radially inner direction, whereby the first winding A second winding step of winding the second electric wire for the predetermined number of turns so as to overlap the first electric wire wound in a step, and a method of winding a plurality of electric wires .
前記ノズルから引き続き前記第1本目の電線を繰り出しながら、前記第1磁極部から、該第1磁極部と同じ相を構成する第2磁極部に向けて、前記ステータの軸方向端部の周方向一方向に前記ノズルを相対的に移動させることにより、前記第1本目の電線の渡り線部を形成する第1渡り線部形成ステップと、
前記ノズルから前記第2本目の電線を繰り出しながら、前記第2磁極部から前記第1磁極部に向けて、前記周方向一方向に前記ノズルを相対的に移動させることにより、前記第2本目の電線の渡り線部を形成する第2渡り線部形成ステップと
をさらに含む請求項1に記載の複数本の電線を巻回する方法。 Between the first winding step and the second winding step,
The circumferential direction of the axial end portion of the stator from the first magnetic pole portion toward the second magnetic pole portion constituting the same phase as the first magnetic pole portion while continuously feeding the first electric wire from the nozzle A first connecting wire portion forming step for forming a connecting wire portion of the first electric wire by relatively moving the nozzle in one direction;
By moving the second wire in the circumferential direction from the second magnetic pole part toward the first magnetic pole part while feeding the second electric wire from the nozzle, the second electric wire is moved. The method for winding a plurality of electric wires according to claim 1, further comprising: a second connecting wire portion forming step of forming a connecting wire portion of the electric wires.
The stator by which the said electric wire is wound by the method of winding the several electric wire of Claim 1 or 2.
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