JP4972170B2 - 回転電機の固定子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
この結線部材に関しては、たとえば特開2002−153003号公報(特許文献1)に集結部として開示されている。
以下、この発明の実施の形態1を図に基づいて説明する。
図1は、本発明による回転電機の一例として、12スロットのモータの固定子を示す図である。図1において、1は固定子、2は固定子コアのティース部に装着されたコイルボビン、3はコイルボビン2を介して固定子コアの磁極部に巻線されたコイル、4は隣接する磁極部に巻線されたコイル間の渡り線、5は渡り線4と直接電気的に接続される導電性コイル結線用端子、6は導電性コイル結線用端子5同士を電気的に接続する導電性の接続部材、7はコアで、ここでは分割コアを示す(以下同じ。)。ここでコイルボビン2は図5に示す形状を有する絶縁物で、ティースとこれに巻き回すコイル3との間に装着し、両者間を絶縁するためのものである。コイル3はエナメルなどの絶縁物で被覆された導線である。なお、複数の渡り線4間を電気的に接続するための導体を結線部材10(図1では明示していない。)と呼ぶこととする。例えば、上記導電性コイル結線用端子5を2個と、これらを直接電気的に接続する導電性の接続部材6とは、この結線部材10の具体的構成の一例である。何箇所の渡り線間を接続したいのかにより結線部材10を構成する導電性コイル結線用端子5と導電性の接続部材6の数が異なる。また、導電性コイル結線用端子5と導電性の接続部材6とを一体の物として構成してもよい。
図において21はこの上にコイル3が巻線される部分でコイル巻線部、22、23はいずれも渡り線4配置用のガイド溝で、コイルボビン2の背面、すなわちコアの外周近傍に配置されている。22はコイルを巻き始めるときに渡り線4を通すためのガイド溝、23はコイルを巻き終わったときに隣の磁極部へ渡り線4を通すためのガイド溝で、組み立て後には同一円周上に配置されている。24はガイド溝22、23の間に設けられた渡り線4の通過孔である。コイルボビン2はティース71とこれに巻線されたコイル3との間を絶縁するためのもので、絶縁物で作られており、ティース71に装着された状態で、コイル巻線部21の上からコイル3が巻線される。隣接ティース71からの渡り線4は、関節部を持ち連結されているコア7における回転中心上に装着可能なようにガイド溝が作られている。そのため分割コア7のティース71へのコイル3巻線後に、分割コア7を、上記関節部を中心に回転させて再組み立てを行っても渡り線4は緩むという心配がない。このガイド溝22と23の間には固定子内径側にコイル巻線部21の表面までガイド溝の渡り線通過孔24を設けている。渡り線4のうち巻き始めの渡り線4はまずガイド溝22に入り、上記ガイド溝の渡り線通過孔24を通ってコイルボビン2のコイル巻線部21に行き巻線が開始される。巻線が終了したらコイル巻線部21から再びガイド溝の渡り線通過孔24を通り、今度はガイド溝23を通り渡り線として他方の隣接ティース71のコイルボビン2のガイド溝22に行き同様の処理がなされる。なお、巻き順によってはガイド溝22、23の役割が逆になる。
図4では右端のイがコイル巻き始めの部分である。最初のコイル(1)はまずaに対応するところから時計回りにコイルを巻き、巻き終わりがbである。次の隣接するコイル(2)ではコイル通電方向がコイル(1)に対して逆向きでなければならないからコイル(2)へのコイルの巻き方向は反時計回りとする。そのため巻き始めの位置がコイル(1)の場合に対して逆になっている。なおコイル(1)とコイル(2)のそれぞれのbと記載した部分を結ぶ線が渡り線となる。以下同様である。すなわち、ティース71に巻き回すコイルは、コイル(1)からコイル(12)まで各相の電流の向きに対応して時計回り、又は反時計回りと巻き方向を変えて順次連続して巻線することができることを図4は示している。しかし、これだけでは図3のコイル結線仕様を満たしてはいない。そこで、以上のコイル巻線に加えて、所定の渡り線4間を結線することにより図3に示すコイル結線仕様を満たすことができることを説明する。
既に説明したとおり、導電性コイル結線用端子5と導電性接続部材6とを一の導体で構成してもよい。以上より、図4に示すコイル結線構造により図3に示すデルタ結線のコイル結線仕様を実現できていることがわかる。
ステップ51は接続対象となる渡り線4と、導電性コイル結線用端子5の湾曲部51との電気的接続である。既に説明したとおり、まず、湾曲部51の開口部をコア端面側に向け、開口部を渡り線4にかぶせるようにして湾曲部51を移動させ、開口部に渡り線4を挿入する。次に渡り線4と湾曲部51との電気的接続を図る。このとき併せて両者間が相互に固定される。ステップ52ではステップ51の作業を、接続が必要な渡り線4すべてについて行ったかどうかを判定し、完了するまでこの接続作業を実施する。次に、ステップ53では、渡り線4間の接続が必要なものについて、渡り線4に接続されている導電性コイル結線用端子5の湾曲部52間を導電性接続部材6で電気的に接続する。具体的には、湾曲部52のコア軸方向に開口した開口部に導電性接続部材6の屈曲部62を挿入し、渡り線4と湾曲部51との接続の場合と同様の方法で両者を接続する。ステップ54ではステップ53の作業を、接続が必要な渡り線4すべてについて行ったかどうかを判定し、完了するまでこの接続作業を実施する。
なお、導電性接続部材6の両端屈曲部62は必ずしも固定子1の同一内径位置に配置する必要はない。すなわち、導電性接続部材6で直接接続する2個の導電性コイル結線用端子5の延長導体部53のうち、屈曲した位置から湾曲部52までの長さが同じである必要は必ずしもない。これが同じ場合は、弧状導体部61は固定子1の軸を中心にした円弧状に配置されることになるが、異なる場合はそのような配置にならない。他に干渉するものが少ない場合は、後者のような配置にしても特に問題とはならない。
本実施の形態に係る結線部材10を図12に示す。
図13に示す結線部材10は、導電性コイル結線用端子5と導電性接続部材6とで構成されていることは実施の形態1と同じであるが、それぞれの形態が実施の形態1とは異なっている。導電性コイル結線用端子5は屈曲部51と52及び両者を結ぶ延長導体部53で構成されている。延長導体部53は屈曲部51と52よりも低い位置、すなわち、よりコア端面に近い位置に配置されている。また、湾曲部52は、実施の形態1の場合と異なり、湾曲部51と同様にコア端面側に開口部を有している。次に、導電性接続部材6は弧状導体部61と、接続部63とで構成されており、接続部63は、実施の形態1の場合の屈曲部62の代わりに設けられており、湾曲部52との接触面積を大きくして、導電性コイル結線用端子5と導電性接続部材6との電気的接続を確実なものとするためのものである。従って、必須のものではなく、省略しても良い。
なお、導電性接続部材6は、通常、表面に絶縁処理を施したものにしてある。これは導電性接続部材6相互の接触による導通を防止するためである。しかし、このような導通を防止する他の手段を設けてあれば、導電性コイル結線用端子5、導電性接続部材6ともに絶縁処理を施さなくても良い。
まず、接続対象となる渡り線4を図13に従って例えば3箇所とする。該当する3箇所の渡り線4の周方向角度を覆う長さの弧状導体部61を有する導電性接続部材6を準備する。次に、導電性接続部材6をコア端面上の結線対象となる渡り線4の位置に対応した内径側所定の位置に配置する。次に、接続対象となる各渡り線4の位置にそれぞれ導電性コイル結線用端子5を配置する。この配置の際に、導電性コイル結線用端子5の湾曲部51は、その開口部を渡り線4にかぶせるようにしてその開口部に渡り線を挿入、固定し電気的に接続する。弧状導体部61と湾曲部52も同様に、その開口部を弧状導体部61にかぶせるようにしてその開口部に渡り線を挿入、固定し電気的に接続する。このような方法を採用することにより、実際の渡り線位置に併せて導電性コイル結線用端子5、及び導電性接続部材6の配置を調整しつつ渡り線間結線作業を行うことができるという利点がある。更に、弧状導体部61は単純な形状であるから製作も容易で、長さを適宜切断等により調整することで、汎用部品として扱うことが出来るという利点がある。
導電性接続部材6間の物理的干渉は、導電性接続部材6のコア内径方向位置を変えて配置する。この場合は、この配置位置に対応した長さの延長導体部53を有する導電性コイル結線用端子5を準備し、その湾曲部52の開口部にこの弧状導体部61を挿入し固定接続するとともに湾曲部51の開口部に、渡り線4を挿入、固定し、電気的に接続する。
導電性コイル結線用端子5と導電性接続部材6との間の物理的干渉は、次のようにして解消を図る。すなわち、導電性接続部材6の弧状導体部61は干渉する延長導体部53の上部を通すこととする。「延長導体部53の上部を通す」とは、渡り線4の配置されているコア端面を基準として、干渉する延長導体部53よりもコア端面から離れた位置に弧状導体部61を配置することを言う。本実施の形態で、湾曲部51、52に対して延長導体部53が低い位置に配置されている理由は上記の干渉防止のためである。なお、弧状導体部61と、他の結線部材10の弧状導体部61との接触や、弧状導体部61と他の結線部材10の導電性コイル結線用端子5との接触による導通防止には、たとえば、導電性接続部材6表面を絶縁処理すればよい。導電性接続部材6が、上記接触の起こらないような位置に配置され、その位置変動を制限する措置が講じられていれば上記導電性接続部材6表面の絶縁処理は必ずしも必要ではない。
本実施の形態に係る結線部材10の例を図14に示す。
図14に示す結線部材10は、その構成は実施の形態2の場合と基本的には同じであるが、導電性接続部材6の弧状導体部61が屈折部64を有し、この屈折部64を挟んで弧状導体部61の曲率半径が異なるという点で、実施の形態2と異なる。実施の形態2では、導電性接続部材6のコア内径方向位置は異なる組の結線部材10の弧状導体部61でなければコア端面内径方向位置が異なることはなかったが、本実施の形態では同じ組の結線部材10であっても弧状導体部61のコア内径方向位置を変えることができる。これにより、異なる組の結線部材10の相互間の物理的干渉を避けることが更に容易になる。
本実施の形態に係る結線部材10は最初から一体の物として作られたものである。実施の形態2に対応させた例を図15に示す。図15は3箇所の渡り線4間を結線する場合の例で、図13に対応したものである。図において101は結線部材10の屈曲部、102は結線部材10の延長導体部、103は結線部材10の弧状導体部である。屈曲部101、延長導体部102、弧状導体部103は、それぞれ、実施の形態2、3の屈曲部51、延長導体部53、弧状導体部61に対応している。接続対象となる渡り線の数は3箇所に限定されるものではない。
本実施の形態は、実施の形態2に示す結線部材10を例にとり、内径方向位置の異なる導電性接続部材6相互間の接触防止、及び導電性接続部材6と、他の組の結線部材10の
導電性コイル結線用端子5との接触を防止するために結線部材10の位置を制限する手段を講じるための溝付絶縁部材を配置したというものである。図16にコア端面の平面図を、図16に示したA−A’線での断面図を図17に示す。図17において、実施の形態1から4までに記載された番号と同じ番号が付されたものは同じものを意味する。11は溝付絶縁部材、111は溝付絶縁部材11をコイルボビン2に取り付けて、全体を支持する取り付け支持部、112は溝付絶縁部材11に形成された複数の溝部、113は溝付絶縁部材11の溝部112間を隔てるための絶縁物で出来た隔壁、114は溝付絶縁部材11の底部である。図17に示されている通り、溝付絶縁部材11はコア端面から渡り線4よりもより離れた位置に上記底部114が配置されるようにコイルボビン2に取り付けられている。
Claims (5)
- 複数の磁極部を有するコアと、前記複数の磁極部それぞれに巻線されたコイルと、隣接する前記コイル間を前記隣接するコイルと一体の線により電気的に接続する渡り線と、異なる位置の渡り線間を電気的に接続する結線部材とを備え、
前記結線部材は、前記コア端面側が開口した導体からなる開口部を有する導電性コイル結線用端子複数個と、前記複数個の導電性コイル結線用端子間を電気的に接続する導電性接続部材とを備え、
前記複数個の導電性コイル結線用端子は、それぞれ、前記開口部に加え、前記開口部よりも前記コア内径側に位置し、前記導電性接続部材と接続する導体で構成された部位である接続部と、前記開口部と前記接続部との間を連結する導体部とを備え、
前記導電性接続部材は、前記複数の導電性コイル結線用端子の前記接続部のそれぞれに電気的に接続し、前記接続部間を連結する略円弧状の導体である弧状導体部とを備え、
前記開口部は前記コア端面側に向けられて、前記開口部に前記渡り線を挿入、固定し、電気的に接続した回転電機の固定子。 - 少なくとも1個の前記導電性コイル結線用端子について、各接続部の内径方向位置が全て同じであることを特徴とする請求項1に記載の回転電機の固定子。
- 少なくとも1個の前記導電性コイル結線用端子について、各接続部の内径方向位置が一部異なったもので、前記導電性接続部材は複数の前記弧状導体部をつないで構成されたものであることを特徴とする請求項1に記載の回転電機の固定子。
- 前記磁極部は、それぞれに絶縁部材であるコイルボビンを装着し、前記磁極部へのコイルの巻き線は、前記コイルボビンを介して巻線されたものであり、前記磁極部に装着された前記コイルボビンは、当該磁極部に対応する固定子外周近傍に、隣接磁極部からの渡り線である当該コイルの巻き始めの導線をガイドするガイド溝1と、隣接磁極部への渡り線である巻き終わりの導線をガイドするガイド溝2と、前記ガイド溝1および2の間に設けられた通過孔とを備え、前記各磁極部に巻線されたコイルの巻き始めの導線、及び巻き終わりの導線が、いずれも前記通過孔を通り前記ガイド溝1および2へ導かれている請求項1乃至3のいずれか1項に記載の回転電機の固定子。
- コイル結線仕様に従ってコア周方向に配置された複数の磁極部のそれぞれにコイルが巻線されるコイル巻線工程を備えた回転電機の固定子製造方法であって、前記磁極部のコイル巻線工程は、前記各磁極部での各コイル巻線工程間に巻線コイルと一体の線を渡り線として、前記磁極部と他の磁極部との間に配設する渡り線配設工程を備え、前記巻線工程終了後は、一方向に開口した導体からなる複数の開口部と、前記各開口部間を連結する導体である連結導体とを備えた結線部材を、前記コイル結線仕様に基づき、前記開口部を前記コア端面側に向けて、前記開口部に前記渡り線を通して固定し、電気的に接続することにより、前記連結導体を介して、前記複数の渡り線間を電気的に接続する渡り線間接続工程を備えた回転電機の固定子製造方法。
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