JP3667680B2 - 固定子コイルの並列結線方法とその固定子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、３相電動機の固定子鉄心の６極の磁極歯に巻線された３相星形結線の固定子コイルの並列結線方法及びその並列結線方法により結線されたコイルを有する固定子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、３相電動機の多くは星形結線が用いられている。この場合、大きなパワーを要求される大電流の電動機では、固定子の各相を互いに並列接続された複数極のコイルで構成する必要がある。
図１０は、従来の固定子コイルの結線図を示すものである。３相６極の固定子１０は、固定子鉄心１１の内周部に等間隔に配置された６極の磁極歯１２ａ〜１２ｆを有し、これらの磁極歯１２ａ〜１２ｆには、複数の端子部を有する絶縁枠（図示しない）を介して、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相毎にそれぞれ一対ずつの並列に結線された固定子コイル（以下単に「コイル」という）Ｕ１，Ｕ２；Ｖ１，Ｖ２；Ｗ１，Ｗ２が相対向する磁極歯に巻線されている。そして、これらの６極のコイルＵ１，Ｕ２；Ｖ１，Ｖ２；Ｗ１，Ｗ２の巻き終わりの中性線（リード線）１ｕ，２ｕ；１ｖ，２ｖ；１ｗ，２ｗを上記の絶縁枠の各端子部に預けた後、溶接又は半田付け等により互いに接続することにより、３相星形結線の中性点を形成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の固定子コイルの並列結線方法とその固定子にあっては、例えば３相６極の固定子で並列結線を行う場合、６本の中性線の接続とＵ相，Ｖ相，Ｗ相毎にそれぞれ２本ずつの電源線の接続とが必要となり、直列結線の場合と比較して２倍の端子と接続工数が必要であった。このとき、各相Ｕ，Ｖ，Ｗの電源線は互いに接触することが好ましくないため、中性線の接続と電源線の接続とを絶縁枠の同一面で行うことが難しく、絶縁枠の両面にそれぞれ端子を設けた上、別途に回路基板等を必要とし、結線の自動化が著しく困難になると同時に生産コストが上昇するという問題点があった。
この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、従来より少ないリード線同志の接続で各相毎に相対向する磁極歯に巻線される固定子コイルの並列結線が可能で、自動化に最適な固定子コイルの並列結線方法及びその固定子を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の目的を達成するため、３相６極の固定子における固定子鉄心の６極の磁極歯に絶縁枠を介して巻線する３相星形結線の固定子コイルの並列結線方法であって、上記６極の磁極歯のうち、３組の相対向する２極ずつの磁極歯のそれぞれ一方の磁極歯に巻線する第１のコイルをそれぞれ中性線から３相同時に巻き始め、それぞれ他方の磁極歯に巻線する第２のコイルへの渡り線を３相の各相の電源線に個別に接続するとともに、３相の上記第１のコイルの各巻き始めの中性線と上記第２のコイルの各巻き終わりの中性線のすべてを互いに接続する固定子コイルの並列結線方法を提供するものである。
そして、上記の固定子コイルの並列結線方法において、３相のそれぞれ上記第１のコイルから第２のコイルへの渡り線をそれぞれ上記絶縁枠と一体の端子を介してそれぞれ３相の各相の電源線に個別に接続するのがよい。
また、３相のそれぞれ上記第１のコイルから第２のコイルへの渡り線を上記絶縁枠の端子に預けた後、この端子側の面と反対側の面に導いて上記絶縁枠に設けたガイドに沿って相対向する巻線スロットへ渡らせるようにするとさらによい。
【０００５】
また、内周部に等間隔に配置された６極の磁極歯を有する固定子鉄心に、絶縁枠を介して３相星形結線の固定子コイルを巻線した３相６極の固定子において、上記固定子コイルの各相が、上記６極の磁極歯のうち、３組の相対向する２極ずつの磁極歯のそれぞれ一方の磁極歯に巻線された第１のコイルと他方の磁極歯に巻線された第２のコイルとが、その第１，第２のコイル間の渡り線とともに連続して且つ並列に接続されて構成され、上記絶縁枠の一方の面に、上記各相の渡り線を預ける３個の電源線用端子と、該各相の上記第１のコイルの巻き始め線と上記第２のコイルの巻き終わり線のすべてを接続する中性線用端子とを設けた固定子も提供する。
さらに、上記絶縁枠は、上記各相の渡り線を預ける電源用端子を設けた面と反対側の面に、上記各相の渡り線をそれぞれ接触することなく渡らせるガイド部を設けるとよい。
【０００６】
この発明は上記のように構成することにより、その固定子コイルの並列結線方法においては、各相の電源線のコイル巻線後の線処理を省略することができ、従来より少ないリード線の処理で、各相同時に相対向する磁極歯にそれぞれ巻線した第１，第２コイルの並列結線を行うことができる。
また、上記のような並列結線方法で結線された固定子は、絶縁枠の一方の面に電源線用端子と中性線用端子とを設けることにより、結線の自動化を容易にするとともに、上記の各端子と反対側の面に各電源線の渡り線のガイド部を設けることにより、小さいスペースを有効に利用することができ、従来の並列結線で必要とされていた回路基板等を必要とせず、固定子の生産コスト引き下げが可能になる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は、この発明の一実施形態を示す結線図、図２は、図１を簡略化した模式的結線図、図３乃至図６は、コイルを巻線された固定子を示すもので、図３は、その平面図、図４は、その背面図、図５は、一部を図３のＡ−Ａ断面で示した側断面図、図６は、その電源線の渡り線を示す要部側面図である。なお、これらの図において図１０に対応する部分には同一の符号を付して示し、その説明は省略する。
この３相６極の固定子１０は、図３〜図５に示すように、内周部に中心から６０度間隔に配置された６極の磁極歯１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ（任意のものを示すときは「磁極歯１２」という）を有する固定子鉄心１１と、この固定子鉄心１１の各巻線スロット１３ａ〜１３ｆの内面を覆い、一端面に３個の単連端子１４ａ，１４ｂ，１４ｃと１個の３連端子１４ｄを突設し、他端面の外周部にそれぞれ渡り線のガイド部としての３条のガイド溝１４ｅ，１４ｆ，１４ｇを形成した絶縁枠１４とからなる。
【０００８】
このような構成からなる固定子１０の単連端子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ側の相隣る磁極歯１２ａ，１２ｂ，１２ｃに、例えばノズル直巻き巻線機により同時に巻線した３相の第１のコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１の各リード線ｕ，ｖ，ｗを図３に示す単連端子１４ａ，１４ｂ，１４ｃのスリットにそれぞれ預けた後、切断することなく図４に示す反対側の面へ導き、それぞれの相対向する磁極歯への渡り線を図５及び図６に示す外周部のガイド溝１４ｅ，１４ｆ，１４ｇにそれぞれ沿って相対向する巻線スロット１３ｄ，１３ｅ，１３ｆへ渡し、磁極歯１２ｄ，１２ｅ，１２ｆに連続して巻線を行って第２のコイルＵ２，Ｖ２，Ｗ２を形成する。
巻線後、図３及び図４に示すように、第１のコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１の巻き始めの中性線１ｕ，１ｖ，１ｗと第２のコイルＵ２，Ｖ２，Ｗ２の巻き終わりの中性線２ｕ，２ｖ，２ｗを後述する線処理ロボット等を用いて３連端子（または６連端子）１４ｄのスリットへ任意の２本（または１本）ずつ預け、絶縁枠１４の同一面に形成した３個の単連端子１４ａ，１４ｂ，１４ｃへＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各電源端子を接続するとともに、１個の３連端子１４ｄに圧接端子（図示しない）を挿入することにより、すべての中性線１ｕ，１ｖ，１ｗ，２ｕ，２ｖ，２ｗが接続されて中性点が形成されるようにする。
【０００９】
図１及び図２は、上記の固定子の結線図を示すものである。この結線図から分かるように、この実施形態では、従来はＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各電源線から巻き始めていたコイル巻線をそれぞれ中性線から巻き始めるようにし、相対向する第１，第２のコイルＵ１，Ｕ２；Ｖ１，Ｖ２；Ｗ１，Ｗ２の渡り線を絶縁枠に設けた３個の単連端子に仲介させ、それぞれの単連端子にＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電源線を接続することにより、巻線後の各コイル毎の電源線の線処理を省略することができる。
また、同時に巻線された第１のコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１のリード線を電源線接続用端子のスリットに預けた後、反対側の面へ導き、中性線と分離して電源線の渡りを行うようにしたので、小さなスペース内で各電源線の接触が防止され、中性線の接続と電源線の接続を回路基板等を用いることなく固定子の一方の面だけで行うことができ、絶縁枠の構成が簡単になって既成のものを使用することが可能になるとともに結線の自動化が容易になる。なお、絶縁枠の端子側にスペースがある場合には、電源線の渡り線を反対側へ導くことは必ずしも必要とするものではない。
【００１０】
図７は、前述の線処理ロボットの概略を示す正面図、図８は、その要部のみを示す平面図である。この線処理ロボット２０は、左右，前後，上下及び旋回自在で各コイルのリード線３０を把持及び釈放可能なハンド２１と、ハンド２１に把持されたリード線３０を各端子例えば３連端子１４ｄのスリットに押し込むワイヤプッシャー２２と、押し込まれたリード線の余り線を切断するニッパ２３と、これらにより各リード線を各端子のスリットに預けるときの案内をする線預けガイド２４（図８）とを有している。
このような構成で、固定子１０を予め定めた線処理位置にセットし、線預けガイド２４を図８に仮想線で示す位置から実線で示す位置に前進させるとともに、ハンド２１が処理しようとするリード線、例えば各相の第１のコイルの巻き始めの中性線１ｕ，１ｖ，１ｗと第２のコイルの巻き終わりの中性線２ｕ，２ｖ，２ｗをそれぞれ把持する。次に、線処理ロボット２０を作動させて各リード線を預けようとする端子、例えば３連端子１４ｄまで搬送し、ワイヤプッシャー２２によりそれぞれ任意の２本ずつを３個のスリットへそれぞれ押し込み、余り線をニッパ２３により切断する。
【００１１】
以上の実施形態においては３相６極の固定子の場合について説明したが、図９は、この発明を３相９極の固定子に応用した場合の例を示す結線図である。なお、この図９においては図を分かりやすくするためにＵ相のコイルのみを図示しているが、実際にはその他にＶ相及びＷ相の２組（全部で３組）の同様に結線されたコイルが存在する。
この固定子４０は、内周部に中心から４０度間隔に配置された９極の磁極歯４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅ，４２ｆ，４２ｇ，４２ｈ，４２ｉを有する固定鉄心４１と、同一面側に前述した実施形態と同様な３個の単連端子（図９ではそのうちの１個の端子４４ａのみを示す）と１個の多連端子を有する絶縁枠（いずれも図示しない）を有している。そして、上記の磁極歯４２ａ，４２ｄ，４２ｇにそれぞれＵ相の第１，第２，第３のコイルＵ１，Ｕ２，Ｕ３を、磁極歯４２ｂ，４２ｅ，４２ｈにそれぞれＶ相の第１，第２，第３のコイルＶ１，Ｖ２,Ｖ３を、磁極歯４２ｃ，４２ｆ，４２ｉにそれぞれＷ相の第１，第２，第３のコイルＷ１，Ｗ２，Ｗ３を巻線して、各相のコイルを並列に接続している。
【００１２】
各コイルの巻線に際しては、前述した実施形態と同様に、磁極歯４２ａ，４２ｂ，４２ｃに同時に３相の第１のコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１をいずれも中性線から巻き始める。以後はＵ相のみについて説明するが、第１のコイルＵ１を所定のターン数巻線した後、巻き終わり線を巻き始めの中性線１ｕと反対側の面を時計方向に渡らせて中性線１ｕ側に設けた単連端子４４ａのスリットを跨がせ、磁極歯４２ｄに第２のコイルＵ２を巻線し、その端末線２ｕを中性線側へ所定の長さ引き出して切断する。
次いで、上記の単連端子４４ａのスリットへ新たなワイヤからなる第３のコイルの巻き始め線３ｕを預けた後、その単連端子４４ａが設けられた面と反対側の面を時計方向に渡らせて磁極歯４２ｇに第３のコイルＵ３を所定のターン数巻線し、その巻き終わりの端末線３ｕ´を中性線側へ所定の長さ引き出して切断する。
【００１３】
同様に、Ｖ相，Ｗ相の第１のコイルＶ１，Ｗ１の巻き終わり線を、図示しない図１と同様な第２，第３の単連端子のスリットを跨いで磁極歯４２ｄ，４２ｆにそれぞれ第２のコイルＶ２，Ｗ２を巻線し、その巻き終わりの端末線をそれぞれ所定の長さを引き出して切断する。さらに、新たなワイヤからなる第３のコイルＶ３，Ｗ３の巻き始め線を第２，第３の単連端子に預けた後、磁極歯４２ｈ，４２ｉにそれぞれＶ相，Ｗ相の第３のコイルＶ３，Ｗ３を巻線し、その巻線後の端末線を所定の長さ引き出して切断する。
最後に、第１，第２，第３の単連端子にＵ相，Ｖ相，Ｗ相の各電源端子を接続するとともに、上記の単連端子と同一面側に設けた多連端子に第１のコイルＵ１，Ｖ１，Ｗ１の巻き始め線と第２，第３のコイルＵ２，Ｖ２；Ｕ３，Ｗ３の巻き終わり線を複数本ずつ預け、上記多連端子に圧接端子を挿入することにより、すべての中性線を接続する。したがって、この応用例では第３のコイルＵ３，Ｖ３，Ｗ３だけは電源線から巻き始めることになる。
なお、３相１２極の固定子の場合は、前述の３相６極の巻線パターンを３０度回転方向にずらせて重ね合わせ、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相それぞれ２箇所ずつ電源端子を設け、これらの２箇所ずつの電源端子を電源線の接続によって短絡することにより４コイルを並列接続することが可能になる。
【００１４】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、以下に記載する効果を奏する。
請求項１記載の固定子コイルの並列結線方法によれば、固定子鉄心の３組の相対向する２極ずつの磁極歯のそれぞれ一方の磁極歯に巻線する第１のコイルをそれぞれ中性線から３相同時に巻き始め、それぞれ他方の磁極歯に巻線する第２のコイルへの渡り線を３相の各相の電源線に個別に接続したので、巻線後の各相のコイル毎の電源線の線処理を省くことができ、少ないリード線の処理で、各相同時に相対向する磁極歯にそれぞれ巻線した第１のコイルと第２のコイルの並列結線を行うことが可能になる。
請求項２記載の固定子コイルの並列結線方法によれば、各相の第１のコイルから第２のコイルへの渡り線をそれぞれ絶縁枠の端子を介して３相の各相の電源線に個別に接続するようにしたので、電源線への接続を大幅に簡略化することができる。
請求項３記載の固定子コイルの並列結線方法によれば、第１，第２のコイル間の電源線の渡り線を、上記絶縁枠の端子側の面と反対側の面に導いてそこに設けられたガイドに沿って渡らせるようにしたので、各中性線と錯綜して電源線同志が互いに接触するおそれがなくなる。
【００１５】
請求項４記載の固定子によれば、絶縁枠の一方の面に第１，第２のコイル間の渡り線を預ける電源線用端子を設けたので、これらの電源線用端子に３相の電源線をワンタッチで接続することが可能になり、その絶縁枠の電源用端子を設けた面と同一面に中性線用端子を設けたので、各リード線の接続を固定子の一方の面側だけで行うことができ、線処理ロボット等による線処理の自動化が容易になる。
請求項５記載の固定子によれば、第１，第２のコイル間の渡り線を上記絶縁枠の電源用端子を設けた面と反対側の面に設けたガイド部を渡らせるようにしたので、各相の電源線同志が接触するおそれがなく、回路基板等を必要とせず固定子の小型化と生産コストの低減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施形態を示す結線図である。
【図２】 図１を簡略化した模式的結線図である。
【図３】 この発明による固定子を固定子コイルと共に示す平面図である。
【図４】 同じくその背面図である。
【図５】 同じくその一部を図３のＡ−Ａ断面で示した側断面図である。
【図６】 同じくその電源線の渡り線を示す要部側面図である。
【図７】 この発明の並列結線に用いられる線処理ロボットの概略を示す正面図である。
【図８】 同じくその要部のみを示す平面図である。
【図９】 この発明の応用例をＵ相のコイルのみを巻線した状態で示す結線図である。
【図１０】 従来の固定子コイルの並列結線の結線図である。
【符号の説明】
１ｕ，１ｖ，１ｗ：第１のコイルの巻き始め線（中性線）
２ｕ，２ｖ，２ｗ：第２のコイルの巻き終わり線（中性線）
３ｕ：第３のコイルの巻き始め線
３ｕ´：第３のコイルの巻き終わり線
１０，４０：固定子 １１，４１：固定子鉄心
１２，１２ａ〜１２ｆ，４２ａ〜４２ｉ：磁極歯
１３ａ〜１３ｆ：巻線スロット
１４：絶縁枠
１４ａ〜１４ｃ，４４ａ：単連端子 １４ｄ：３連端子
１４ｅ〜１４ｇ：ガイド溝
２０：線処理ロボット ２１：ハンド
２２：ワイヤプッシャー ２３：ニッパ
３０：リード線
Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１：第１のコイル
Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２：第２のコイル
Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３：第３のコイル

Claims (5)

1. ３相６極の固定子における固定子鉄心の６極の磁極歯に絶縁枠を介して巻線する３相星形結線の固定子コイルの並列結線方法であって、
   前記６極の磁極歯のうち、３組の相対向する２極ずつの磁極歯のそれぞれ一方の磁極歯に巻線する第１のコイルをそれぞれ中性線から３相同時に巻き始め、それぞれ他方の磁極歯に巻線する第２のコイルへの渡り線を３相の各相の電源線に個別に接続するとともに、３相の前記第１のコイルの各巻き始めの中性線と前記第２のコイルの各巻き終わりの中性線のすべてを互いに接続することを特徴とする固定子コイルの並列結線方法。
2. ３相のそれぞれ前記第１のコイルから前記第２のコイルへの渡り線をそれぞれ前記絶縁枠と一体の端子を介して３相の各相の電源線に個別に接続することを特徴とする請求項１記載の固定子コイルの並列結線方法。
3. ３相のそれぞれ前記第１のコイルから前記第２のコイルへの渡り線をそれぞれ前記絶縁枠の前記端子に預けた後、該端子側の面と反対側の面に導いて前記絶縁枠に設けたガイドに沿って相対向する巻線スロットへ渡らせることを特徴とする請求項２記載の固定子コイルの並列結線方法。
4. 内周部に等間隔に配置された６極の磁極歯を有する固定子鉄心に、絶縁枠を介して３相星形結線の固定子コイルを巻線した３相６極の固定子において、
   前記固定子コイルの各相が、前記６極の磁極歯のうち、３組の相対向する２極ずつの磁極歯のそれぞれ一方の磁極歯に巻線された第１のコイルと他方の磁極歯に巻線された第２のコイルとが、該第１，第２のコイル間の渡り線とともに連続して且つ並列に接続されて構成され、
   前記絶縁枠の一方の面に、前記各相の渡り線を預ける３個の電源線用端子と、該各相の前記第１のコイルの巻き始め線と前記第２のコイルの巻き終わり線のすべてを互いに接続する中性線用端子とを設けたことを特徴とする固定子。
5. 前記絶縁枠は、前記各相の渡り線を預ける電源線用端子を設けた面と反対側の面に、前記各相の渡り線をそれぞれ接触することなく渡らせるガイド部を設けたことを特徴とする請求項４記載の固定子。

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