JP2016077129A - Armature - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電機子に関する。 The present invention relates to an armature.
下記特許文献1〜特許文献5には、電機子及び当該電機子を用いて構成された回転電機が開示されている。また、一般に電機子は、巻線をティース部により多く巻回するために、巻線をティース部においてスロット面積の大きい側に集中的に巻回している。すなわち、インナロータ型の回転電機では、ティース部におけるコアバック側において巻線を集中的に巻回しており、アウタロータ型の回転電機では、ティース部におけるティース先端側において巻線を集中的に巻回している。 The following Patent Documents 1 to 5 disclose an armature and a rotating electric machine configured using the armature. Further, in general, in order to wind more windings around the tooth portion, the armature is concentratedly wound around the teeth portion on the side having a larger slot area. That is, in the inner rotor type rotating electrical machine, the winding is intensively wound on the core back side in the tooth portion, and in the outer rotor type rotating electrical machine, the winding is intensively wound on the tooth tip side in the tooth portion. Yes.
ところで、巻線をティース部においてスロット面積の大きい側に集中的に巻回すると、巻線の巻崩れが生じることが考えられる。そこで、上記特許文献1〜特許文献5に記載された電機子では、巻線を係合させることによって巻線の位置ずれを防止するための鍔部をインシュレータ又はボビンに設けている。 By the way, if the winding is intensively wound on the side where the slot area is large in the tooth portion, it is considered that the winding collapses. Therefore, in the armature described in Patent Document 1 to Patent Document 5, the insulator or bobbin is provided with a flange portion for preventing displacement of the winding by engaging the winding.
しかしながら、上記鍔部を設けると、2層目の最後のターンと鍔部とが干渉し、巻線をティース部に高占積率で巻回することが難しくなる。また、1層目における巻線の巻き始めの端から鍔部までにおける巻線の占積率が低下する。 However, when the above-described collar portion is provided, the last turn of the second layer interferes with the collar portion, and it is difficult to wind the winding around the teeth portion with a high space factor. Further, the space factor of the winding from the winding start end to the heel portion in the first layer is lowered.
本発明は上記事実を考慮し、巻線をティース部に高占積率で巻回することができる電機子を得ることが目的である。 In view of the above facts, an object of the present invention is to obtain an armature capable of winding a winding around a tooth portion with a high space factor.
請求項1記載の電機子は、径方向に延在されたティース部を有する電機子コアと、導電性の巻線が前記ティース部の回りに複数層巻回されることによって形成されたコイルと、前記電機子コアと前記コイルとの間に介装され、前記ティース部を覆う絶縁部と、前記絶縁部から突設され、前記ティース部の径方向の中間部側の面が前記コイルを形成する前記巻線が当接する当接面とされていると共に突出方向の先端側の面が周方向一方側から周方向他方側に向かうにつれて傾斜された傾斜面とされた巻線保持部と、を有するインシュレータと、を備えている。 The armature according to claim 1 is an armature core having a tooth portion extending in a radial direction, and a coil formed by winding a plurality of layers of conductive winding around the tooth portion. And an insulating portion interposed between the armature core and the coil and covering the teeth portion, and projecting from the insulating portion, and a surface of the teeth portion on the radial side forming the coil A winding holding portion which is an abutting surface against which the winding abuts and an inclined surface which is inclined as the surface on the front end side in the protruding direction goes from one circumferential side to the other circumferential side, And an insulator having the same.
請求項1記載の電機子によれば、巻線を巻線保持部に沿ってティース部の径方向一端側から他端側へ巻回して第1層目の巻線の巻回を行う。その後、巻線をティース部の他端側から一端側へ巻回して第2層目の巻線の巻回を行う。そして、ティース部の径方向の中間部において巻線を巻線保持部の当接面に当接させて、第2層目の巻線の巻回を終了する。その後、巻線をティース部の一端側から他端側へ巻回して第3層目以降の巻線の巻回を行う。ここで、本発明では、巻線保持部の突出方向の先端側の面が上記傾斜面とされている。すなわち、巻線保持部の突出方向への高さが、周方向一方側から他方側に向かうにつれて次第に低くなっている。これにより、第2層目の巻線の巻回作業終了時において、第2層目の巻線と巻線保持部の当接面との過干渉が防止される。このため、巻線の高占積化が、当該巻線が巻線保持部の当接面に当接することによって妨げられることを抑制することができる。すなわち、本発明の構成によれば、巻線をティース部に高占積率で巻回することが可能となる。 According to the armature of the first aspect, the winding of the first layer is wound by winding the winding from the one end side in the radial direction of the teeth portion along the winding holding portion. Thereafter, the winding is wound from the other end side to the one end side of the tooth portion to wind the second layer winding. Then, the winding is brought into contact with the contact surface of the winding holding portion at the radial intermediate portion of the tooth portion, and the winding of the second layer winding is completed. Thereafter, the winding is wound from one end side to the other end side of the tooth portion to wind the third and subsequent windings. Here, in the present invention, the surface on the tip side in the protruding direction of the winding holding portion is the inclined surface. That is, the height of the winding holding part in the protruding direction is gradually decreased from the one side in the circumferential direction toward the other side. This prevents excessive interference between the second layer winding and the contact surface of the winding holding portion at the end of the winding operation of the second layer winding. For this reason, it can suppress that the increase in volume of a coil | winding is prevented by the said coil | winding contacting the contact surface of a coil | winding holding | maintenance part. That is, according to the configuration of the present invention, the winding can be wound around the tooth portion with a high space factor.
請求項2記載の電機子は、請求項1記載の電機子において、前記傾斜面の周方向他方側の端の軸方向の位置が、前記絶縁部の軸方向の端面の位置と同位置に設定されている。 The armature according to a second aspect is the armature according to the first aspect, wherein the axial position of the end on the other circumferential side of the inclined surface is set at the same position as the axial end surface of the insulating portion. Has been.
請求項2記載の電機子によれば、傾斜面の周方向他方側の端の軸方向の位置が上記のように設定されていることにより、第2層目の巻線の巻回作業終了時における巻線と巻線保持部の当接面との干渉面積をより狭くすることができる。すなわち、第2層目の巻線と巻線保持部の当接面とが過干渉することをより一層抑制することができる。 According to the armature of the second aspect, when the axial position of the other end in the circumferential direction of the inclined surface is set as described above, at the end of the winding work of the second layer winding The interference area between the winding and the contact surface of the winding holding part can be made narrower. That is, it is possible to further suppress the excessive interference between the second layer winding and the contact surface of the winding holding portion.
請求項3記載の電機子は、請求項1又は請求項2記載の電機子において、前記巻線保持部には、前記巻線が係合することによって前記巻線の位置を規制する規制部が形成されている。 The armature according to a third aspect is the armature according to the first or second aspect, wherein the winding holding portion has a restricting portion that restricts a position of the winding by engaging the winding. Is formed.
請求項3記載の電機子によれば、第1層目の巻線を巻回する際に、当該巻線の配列が崩れることを抑制することができる。これにより、巻線の占積率の低下を抑制することができる。 According to the armature of the third aspect, when winding the first layer winding, it is possible to prevent the arrangement of the winding from collapsing. Thereby, the fall of the space factor of a coil | winding can be suppressed.
請求項4記載の電機子は、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の電機子において、前記巻線保持部の前記絶縁部に対する軸方向への高さが、前記コイルの前記絶縁部に対する軸方向への高さに比して低く設定されている。 The armature according to claim 4 is the armature according to any one of claims 1 to 3, wherein an axial height of the winding holding portion with respect to the insulating portion is the height of the coil. It is set lower than the height in the axial direction with respect to the insulating portion.
請求項4記載の電機子によれば、巻線保持部の絶縁部に対する高さを上記のように設定することにより、電機子が軸方向へ大型化することを抑制することができる。 According to the armature of the fourth aspect, the armature can be prevented from being enlarged in the axial direction by setting the height of the winding holding portion with respect to the insulating portion as described above.
図1〜図8を用いて本発明の実施形態に係る電機子及び回転電機について説明する。なお、図中に適宜示す矢印Z方向、矢印R方向及び矢印C方向は、電機子及び回転電機の軸方向、径方向及び周方向をそれぞれ示すものとする。また以下、単に軸方向、径方向、周方向を示す場合は、特に断りのない限り、電機子及び回転電機の軸方向、径方向、周方向を示すものとする。 The armature and the rotating electric machine according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the arrow Z direction, the arrow R direction, and the arrow C direction that are appropriately shown in the drawings indicate the axial direction, the radial direction, and the circumferential direction of the armature and the rotating electric machine, respectively. In addition, hereinafter, when only the axial direction, the radial direction, and the circumferential direction are indicated, the axial direction, radial direction, and circumferential direction of the armature and the rotating electric machine are indicated unless otherwise specified.
図1に示されるように、本実施形態の回転電機10は、所謂アウタロータ型のブラシレスモータであり、この回転電機10は、回転磁界を生じさせる電機子としての固定子12と、固定子12の回転磁界を受けて回転する回転子14と、を含んで構成されている。
As shown in FIG. 1, the rotating
回転子14は、中心軸16に回転自在に支持されたハウジング18と、ハウジング18に取付けられたマグネット20と、を含んで構成されている。ハウジング18は、固定子12の径方向外側において当該固定子12に沿って延びる筒状部18Aを備えている。また、筒状部18Aの径方向内側の面には、N極のマグネット20NとS極のマグネット20Sとが周方向に沿って配列された状態で固定されている。なお、本実施形態では、複数のN極のマグネット20N及びS極のマグネット20Sをハウジング18に固定することによって回転子14を構成したが、例えばN極とS極を周方向に交互に着磁させたリングマグネットをハウジング18に固定することによって回転子14を構成してもよい。
The
固定子12は、鋼材等の磁性材料を用いて形成された電機子コアとしての固定子コア42と、固定子コア42の各々のティース部50の回りに導電性の巻線22が巻回されることによって形成されたコイル24と、固定子コア42とコイル24との間に介装されたインシュレータ26と、を備えている。
In the
図2及び図3に示されるように、固定子コア42は、この固定子コア42の周方向に分割された6個の分割コア48によって構成されている。この複数の分割コア48は、径方向に延在するティース部50と、このティース部50の基端部に形成された継鉄構成部52と、ティース部50の先端部に形成されたティース先端部53と、をそれぞれ有している。複数の分割コア48が環状に配列された状態において、複数の継鉄構成部52は、環状の継鉄54(図1参照)を形成し、複数のティース部50は、継鉄54の周囲に放射状に配置される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
この複数の分割コア48の各々には、凸状の係合部56と、凹状の被係合部58がそれぞれ設けられている。係合部56は、継鉄構成部52における一方の側部に形成されており、被係合部58は、継鉄構成部52における他方の側部に形成されている。そして、この複数の分割コア48は、隣り合う係合部56及び被係合部58が係合されることにより環状に連結される。
Each of the plurality of
また、図3に示されるように、凸状の係合部56における基端部には、くびれ部60が形成されており、凹状の被係合部58における開口部には、くびれ部60の形状に対応するすぼみ部62が形成されている。このくびれ部60を有する係合部56と、すぼみ部62を有する被係合部58は、互いに遊嵌し得る寸法及び形状で形成されている。
Further, as shown in FIG. 3, a constricted
そして、上述の如く複数の分割コア48が環状に連結されることにより固定子コア42が構成されている状態で、図3の下図に示されるように、固定子コア42の内側にカラー90が圧入される。また、固定子コア42の内側にカラー90が圧入されると、互いに遊嵌する係合部56及び被係合部58が固定子コア42の周方向に引っ張られ、各々の分割コア48の周方向への移動が規制されている。
Then, in the state where the
図4及び図5に示されるように、インシュレータ26は、樹脂材料等の絶縁性の材料を用いて形成されており、このインシュレータ26は、軸方向に分割された第1インシュレータ構成部28及び第2インシュレータ構成部30と、を含んで構成されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
第1インシュレータ構成部28は、ティース部50を覆う絶縁部32と、絶縁部32から突設された巻線保持部としての巻線保持突起部34と、を備えている。
The first
図2、図4及び図5に示されるように、絶縁部32は、径方向の断面視で略U字状断面に形成されており、この絶縁部32は、ティース部50の軸方向一方側の面に沿って延在する基壁部32Aと、ティース部50の周方向一方側の面及び他方側の面に沿って延在する第1側壁部32B及び第2側壁部32Cと、を備えている。また、第1側壁部32B及び第2側壁部32Cの基壁部32A側には、それぞれ径方向に沿って所定の間隔を空けて配列された複数の規制突起部32Dがそれぞれ形成されている。なお、巻線22の一部が、一対の規制突起部32Dの間に配置されることによって、当該巻線22の一部の径方向への移動が規制されるようになっている。
As shown in FIGS. 2, 4, and 5, the insulating
巻線保持突起部34は、絶縁部32の基壁部32Aの径方向内側に設けられており、この巻線保持突起部34は、基壁部32Aに対してティース部50とは離間する方向に向けて(軸方向一方側に向けて)突出している。また、巻線保持突起部34の径方向外側の面は、ティース部50の径方向の中間部に位置しており、この面は、コイル24を形成する巻線22が当接する当接面34Aとされている。また、巻線保持突起部34の軸方向一方側の面は、周方向一方側から他方側に向かうにつれて次第に傾斜された傾斜面34Bとされており、これにより、巻線保持突起部34の基壁部32Aに対する軸方向一方側への高さが、周方向一方側から他方側に向かうにつれて次第に低くなっている。また、傾斜面34Bの周方向他方側の端の軸方向の位置が、絶縁部32の軸方向の端面の位置と同位置に設定されている。さらに、傾斜面34Bには、径方向に沿って配列された規制部としての複数の規制溝部34Cが形成されている。また、図2に示されるように、各々の規制溝部34Cは、軸方向視で周方向一方側から他方側に向かうにつれて径方向外側に傾斜されている。なお、巻線22の一部が、規制溝部34Cの間に配置されることによって、当該巻線22の一部の径方向への移動が規制されるようになっている。
The winding holding
第2インシュレータ構成部30は、巻線保持突起部34を有していないことを除いては上記第1インシュレータ構成部28の構成と同様の構成である。なお、第2インシュレータ構成部30において第1インシュレータ構成部28と対応する部分には、第1インシュレータ構成部28の各部と同一の符号を付している。
The
次に、インシュレータ26(第1インシュレータ構成部28及び第2インシュレータ構成部30)が取付けられた固定子コア42のティース部50の回りにコイル24を形成する工程について説明する。
Next, the process of forming the
図2に示されるように、巻線22は、ティース部50の径方向内側かつ周方向一方側から巻回される。なお、符号Sで示された位置が巻線22の巻き初め位置である。この巻き初め位置から、絶縁部32の第1側壁部32B、巻線保持突起部34、及び第2側壁部32Cに沿って巻線22をティース部50の径方向内側から外側に順次巻回してゆく。そして、巻線22が、ティース先端部53に到達した時点で第1層目の巻回作業が終了する。また、本実施形態では、第1層目の巻線22は、軸方向視で周方向一方側から他方側に向かうにつれて径方向外側に傾斜されるように巻回されている。
As shown in FIG. 2, the winding 22 is wound from the radially inner side and the circumferential one side of the
図6に示されるように、ティース先端部53に到達した巻線22は、折返されて径方向外側から内側に順次巻回される。すなわち、第2層目の巻回作業が行われる。そして、図7に示されるように、巻線22が、巻線保持突起部34の当接面34Aに当接した時点で第2層目の巻線22の巻回作業が終了する。また、本実施形態では、第2層目の巻線22は、軸方向視で周方向一方側から他方側に向かうにつれて径方向内側に傾斜されるように巻回されている。
As shown in FIG. 6, the winding 22 that has reached the
ここで、本実施形態では、巻線保持突起部34の基壁部32Aに対する軸方向一方側への高さが、周方向一方側から他方側に向かうにつれて次第に低くなっている。これにより、第2層目の巻線22の巻回作業終了時において、第2層目の巻線22と巻線保持突起部34の当接面34Aとの過干渉が防止される、すなわち、第2層目の巻線22と巻線保持突起部34の当接面34Aとの接触面積が小さくなっている。
Here, in the present embodiment, the height of the winding holding
巻線保持突起部34の当接面34Aに到達した巻線22は、図8に示されるように、折返されて径方向内側から外側に順次巻回される。すなわち、第3層目の巻回作業が行われる。そして、巻線22が、ティース先端部53に到達した時点で第3層目の巻回作業が終了する。また、本実施形態では、第3層目の巻線22は、軸方向視で周方向一方側から他方側に向かうにつれて径方向外側に傾斜されるように巻回されている。
As shown in FIG. 8, the winding 22 that has reached the
以上説明した工程を経て、図1に示されるように、ティース部50におけるティース先端部53側において巻線22が集中的に巻回されたコイル24が各々のティース部50の回りに形成されている。また、本実施形態では、巻線保持突起部34の絶縁部32に対する軸方向への高さが、ティース先端部53側におけるコイル24の絶縁部32に対する軸方向への高さに比して低く設定されている。
Through the steps described above, as shown in FIG. 1, coils 24 around which the
(本実施形態の作用並びに効果)
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
(Operation and effect of this embodiment)
Next, the operation and effect of this embodiment will be described.
図1に示されるように、本実施形態の回転電機10によれば、図示しない制御装置によって巻線22(コイル24)への通電が制御されると、回転磁界が固定子12に生じる。そして、当該回転磁界を受けて、回転子14が回転する。
As shown in FIG. 1, according to the rotating
ところで、図6〜図8に示されるように、本実施形態では、巻線22を巻線保持突起部34に沿ってティース部50の径方向内側から外側へ巻回して第1層目の巻線22の巻回を行う。その後、巻線22をティース部50の径方向外側から内側へ巻回して第2層目の巻線22の巻回を行う。そして、ティース部50の径方向の中間部において巻線22を巻線保持突起部34の当接面34Aに当接させて、第2層目の巻線の巻回を終了する。その後、巻線22をティース部50の径方向内側から外側へ巻回して第3層目以降の巻線22の巻回を行う。ここで、本実施形態では、巻線保持突起部34の突出方向の先端側の面が上記傾斜面34Bとされている。すなわち、巻線保持突起部34の突出方向への高さが、周方向一方側から他方側に向かうにつれて次第に低くなっている。これにより、第2層目の巻線22の巻回作業終了時において、第2層目の巻線22と巻線保持突起部34の当接面34Aとの過干渉が防止される。このため、巻線22の高占積化が、当該巻線22が巻線保持突起部34の当接面34Aに当接することによって妨げられることを抑制することができる。すなわち、本実施形態の構成によれば、巻線22をティース部50に高占積率で巻回することが可能となる。
By the way, as shown in FIGS. 6 to 8, in the present embodiment, the winding 22 is wound from the radially inner side to the outer side of the
また、本実施形態では、傾斜面34Bの周方向他方側の端の軸方向の位置が、絶縁部32の軸方向一方側の端面の位置と同位置に設定されている。これにより、第2層目の巻線22の巻回作業終了時における巻線22と巻線保持突起部34の当接面34Aとの干渉面積をより狭くすることができる。すなわち、第2層目の巻線22と巻線保持突起部34の当接面とが過干渉することをより一層抑制することができる。
In the present embodiment, the axial position of the other end in the circumferential direction of the
さらに、本実施形態では、巻線22の一部が、巻線保持突起部34の傾斜面34Bに形成された規制溝部34Cの間に配置されることによって、当該巻線22の一部の径方向への移動が規制される。これにより、第1層目の巻線22を巻回する際に、当該巻線22の配列が崩れることを抑制することができ、ひいては、巻線22の占積率の低下を抑制することができる。
Furthermore, in the present embodiment, a part of the winding 22 is disposed between the
また、本実施形態では、巻線保持突起部34の絶縁部32に対する軸方向への高さが、ティース先端部53側におけるコイル24の絶縁部32に対する軸方向への高さに比して低く設定されている。これにより、固定子12が軸方向へ大型化することを抑制することができ、ひいては、当該固定子12を含んで構成された回転電機10が軸方向へ大型化することを抑制することができる。
Further, in the present embodiment, the axial height of the winding holding
なお、本実施形態では、巻線保持突起部34の絶縁部32に対する軸方向への高さを、ティース先端部53側におけるコイル24の絶縁部32に対する軸方向への高さに比して低く設定した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。巻線保持突起部34の絶縁部32に対する軸方向への高さを、ティース先端部53側におけるコイル24の絶縁部32に対する軸方向への高さに比して低く設定するか否かについては、固定子12及び回転電機の寸法やコイル24のターン数等を考慮して適宜設定すればよい。
In the present embodiment, the axial height of the winding holding
また、本実施形態では、規制溝部34Cを巻線保持突起部34の傾斜面34Bに形成した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。規制溝部34Cを巻線保持突起部34の傾斜面34Bに形成するか否かについては、巻線22を巻回するフライヤや分割コア48を保持する冶具の構成等を考慮して適宜設定すればよい。
In the present embodiment, the example in which the
さらに、本実施形態では、傾斜面34Bの周方向他方側の端の軸方向の位置を、絶縁部32の軸方向一方側の端面の位置と同位置に設定した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。傾斜面34Bの周方向他方側の端の軸方向の位置を、絶縁部32の軸方向一方側の端面の位置と同位置に設定するか否かについては、巻線22と当接面34Aとの接触面積等を考慮して適宜設定すればよい。
Furthermore, in this embodiment, the example in which the axial position of the end on the other circumferential side of the
また、本実施形態では、アウタロータ型のブラシレスモータである回転電機10に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されず、図9に示されたインナロータ型のブラシレスモータである回転電機36に本発明を適用することもできる。
In the present embodiment, the present invention is applied to the rotating
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above, and various modifications other than the above can be implemented without departing from the spirit of the present invention. Of course.
12…固定子(電機子),22…巻線,24…コイル,26…インシュレータ,32…絶縁部,34…巻線保持突起部,34A…当接面,34B…傾斜面,34C…規制溝部(規制部),42…固定子コア(電機子コア),50…ティース部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
導電性の巻線が前記ティース部の回りに複数層巻回されることによって形成されたコイルと、
前記電機子コアと前記コイルとの間に介装され、前記ティース部を覆う絶縁部と、前記絶縁部から突設され、前記ティース部の径方向の中間部側の面が前記コイルを形成する前記巻線が当接する当接面とされていると共に突出方向の先端側の面が周方向一方側から周方向他方側に向かうにつれて傾斜された傾斜面とされた巻線保持部と、を有するインシュレータと、
を備えた電機子。 An armature core having a teeth portion extending in a radial direction;
A coil formed by winding a plurality of conductive windings around the teeth portion;
An insulating portion that is interposed between the armature core and the coil and covers the teeth portion, and protrudes from the insulating portion, and a surface on the radially intermediate portion side of the teeth portion forms the coil. A winding holding portion that is a contact surface with which the winding contacts, and a surface on the tip side in the protruding direction that is inclined from the one side in the circumferential direction toward the other side in the circumferential direction. An insulator,
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