JP5071067B2 - Armature - Google Patents
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Description
本発明は、電機子に関し、特に、相互に並列接続された複数の巻線を一つのティースに巻回された電機子に関する。 The present invention relates to an armature, and more particularly to an armature in which a plurality of windings connected in parallel to each other are wound around one tooth.
一般的に、電機子は、環状に配置された複数のティースと、ティースに巻回される巻線とを備える。巻線は、その線径が電機子の仕様に応じて適切に設計される。例えば、大きな動作電流が流れる場合などは線径が大きい値に設計される。しかしながら、線径が大きいと、ティースに巻線を巻回することが困難であり、占積率の低下を招く。 Generally, an armature includes a plurality of teeth arranged in an annular shape and a winding wound around the teeth. The wire diameter is appropriately designed according to the specifications of the armature. For example, when a large operating current flows, the wire diameter is designed to be a large value. However, if the wire diameter is large, it is difficult to wind the winding around the teeth, resulting in a decrease in the space factor.
このような問題を解決する方法として巻線を並列接続して、巻線の線径を低減する方法がある。例えば、三相電機子において9個のティースが設けられている場合に各相において2つの巻線を並列に接続させたい要求がある。このような要求を満たすべく、一つのティースに2つの巻線が巻回され、これらが相互に並列接続される。 As a method for solving such a problem, there is a method of reducing the wire diameter of the winding by connecting the winding in parallel. For example, when nine teeth are provided in a three-phase armature, there is a demand to connect two windings in parallel in each phase. In order to satisfy such a requirement, two windings are wound around one tooth, and these are connected in parallel to each other.
特許文献1には、一つのティースに例えば相互に並列接続された2つの巻線が巻回された電機子が記載されている。より具体的には、巻線の始点同士を結線し、巻線の終点同士を結線している。そして、巻線間には絶縁手段たるインシュレータが設けられている。
なお、本発明に関連する技術として、特許文献2,3が開示されている。
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、2つの巻線の相互間で接する導線において、電位差が大きいため、当該2つの巻線の相互間で絶縁手段を設ける必要があった。
However, in the technique described in
そこで、本発明は、巻線の相互間の絶縁手段を省略、若しくは簡略できる電機子を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an armature that can omit or simplify an insulating means between windings.
本発明に係る電機子の第1の態様は、所定の軸(P)に沿って延在する磁性体(1)と、それぞれ両端を有し、前記軸の周りで前記磁性体に巻回され、相互に並列接続された第1乃至第Nの巻線(2,3)とを備え、前記第k+1(kは1乃至N−1)の巻線は前記磁性体に対して反対側から前記第kの巻線に巻回されており、前記第k+1の巻線(3)の両端のうち、前記磁性体側に位置する一端である始点(31)は、前記第kの巻線(2)の両端のうち、前記磁性体側とは反対に位置する一端である終点(21)と接続され、前記磁性体(1)及び前記第1乃至前記第Nの巻線(2,3)の一組(10)は複数あって、所定の回転軸の周囲で環状に配置されており、前記複数の一組のうち、少なくとも隣接する何れか2つの組において、前記第Nの巻線(3)の終点(32)同士は中性点(N)に接続される。 A first aspect of the armature according to the present invention has a magnetic body (1) extending along a predetermined axis (P) and both ends, and is wound around the magnetic body around the axis. , The first to Nth windings (2, 3) connected in parallel to each other, and the k + 1th (k is 1 to N-1) windings from the opposite side to the magnetic body. A starting point (31) which is wound around the k-th winding and is one end located on the magnetic body side of both ends of the k + 1-th winding (3) is the k-th winding (2). Are connected to an end point (21), which is one end opposite to the magnetic material side, and a pair of the magnetic material (1) and the first to Nth windings (2, 3). There are a plurality of (10), which are annularly arranged around a predetermined rotation axis, and in at least any two adjacent sets among the plurality of sets. End point (32) between the windings of the N (3) is connected to the neutral point (N).
本発明に係る電機子の第2の態様は、所定の軸(P)に沿って延在する磁性体(1)と、
それぞれ両端を有し、前記軸の周りで前記磁性体に巻回され、相互に並列接続された第1乃至第Nの巻線(2,3)とを備え、前記第k+1(kは1乃至N−1)の巻線は前記磁性体に対して反対側から前記第kの巻線に巻回されており、前記第k+1の巻線(3)の両端のうち、前記磁性体側に位置する一端である始点(31)は、前記第kの巻線(2)の両端のうち、前記磁性体側とは反対に位置する一端である終点(21)と接続され、前記磁性体(1)及び前記第1乃至前記第Nの巻線(2,3)の一組(10)は複数あって、所定の回転軸の周囲で環状に配置されており、前記複数の一組のうち、少なくとも隣接する何れか2つの組において、前記第Nの巻線(3)の終点(32)同士は中性点(N)に接続されている。
A second aspect of the armature according to the present invention includes a magnetic body (1) extending along a predetermined axis (P),
The first to Nth windings (2, 3) each having both ends and wound around the magnetic body around the axis and connected in parallel to each other, the k + 1th (k being 1 to 1) The N-1) winding is wound around the k-th winding from the opposite side to the magnetic body, and is located on the magnetic body side of both ends of the k + 1-th winding (3). The start point (31) which is one end is connected to the end point (21) which is one end located opposite to the magnetic body side among both ends of the k-th winding (2), and the magnetic body (1) and There are a plurality of sets (10) of the first to Nth windings (2, 3), which are arranged in a ring around a predetermined rotation axis, and at least adjacent to each other among the plurality of sets. In any two sets, the end points (32) of the Nth winding (3) are connected to the neutral point (N).
本発明に係る電機子の第3の態様は、第1又は第2の態様に係る電機子であって、前記第k+1の巻線(3)の前記始点(31)を基点として、前記軸に沿った第1の方向から見た前記第k+1の巻線の巻回方向は、前記第kの巻線(2)の始点(21)を基点として、前記第1の方向から見た前記第kの巻線の巻回方向とは反対である。 A third aspect of the armature according to the present invention is the armature according to the first or second aspect, wherein the starting point (31) of the k + 1-th winding (3) is a base point and the axis is The winding direction of the (k + 1) th winding viewed from the first direction along the kth winding viewed from the first direction is based on the starting point (21) of the kth winding (2). This is opposite to the winding direction of the winding .
本発明に係る電機子の第4の態様は、第3の態様に係る電機子であって、前記第1乃至前記第N−1の巻線の各々は、少なくとも2層以上前記磁性体に巻回されており、前記第k+1の巻線(3)の前記始点(31)と、前記第kの巻線(2)の前記終点(22)とは、前記軸(P)に沿った方向において前記磁性体(1)に対して同じ側に位置する。 A fourth aspect of the armature according to the present invention is the armature according to the third aspect, wherein each of the first to N-1 windings is wound around the magnetic body by at least two layers. The starting point (31) of the k + 1 winding (3) and the end point (22) of the k winding (2) are in a direction along the axis (P). Located on the same side of the magnetic body (1) .
本発明に係る電機子の第5の態様は、第1乃至第4のいずれか一つの態様に係る電機子であって、少なくとも前記第1乃至前記第N−1の巻線(2,3)は、前記軸(P)に沿った方向における前記磁性体(1)の全長に渡って整列巻されている。 A fifth aspect of the armature according to the present invention is the armature according to any one of the first to fourth aspects, wherein at least the first to N-1th windings (2, 3). Are wound around the entire length of the magnetic body (1) in the direction along the axis (P) .
本発明に係る電機子の第6の態様は、第1乃至第5のいずれか一つの態様に係る電機子であって、前記第1乃至前記第Nの巻線(2,3)の始点(21,31)の全て及び前記第1乃至前記第Nの巻線の終点(22,32)の全ては、前記軸(P)に沿った方向について、前記磁性体(1)に対して同じ側に位置している。 A sixth aspect of the armature according to the present invention is the armature according to any one of the first to fifth aspects, wherein a starting point of the first to Nth windings (2, 3) ( 21 and 31) and the end points (22 and 32) of the first to Nth windings are on the same side with respect to the magnetic body (1) in the direction along the axis (P). Is located.
本発明に係る電機子の第7の態様は、第1乃至第6のいずれか一つの態様に係る電機子であって、前記第1乃至前記第Nの巻線(2,3)の始点(21,31)に繋がる各々の引き出し線、及び前記第1乃至前記第Nの終点(22,32)に繋がる各々の引き出し線は、前記第1乃至前記第Nの巻線を前記軸(P)沿った方向に投影した領域において、相互に交差されていない。 A seventh aspect of the armature according to the present invention is the armature according to any one of the first to sixth aspects, wherein a starting point of the first to Nth windings (2, 3) ( 21, 31) and each of the lead lines connected to the first to Nth end points (22, 32) connect the first to Nth windings to the axis (P). The areas projected in the direction along the line do not intersect each other.
本発明に係る電機子の第8の態様は、第1乃至第7のいずれか一つの態様に係る電機子であって、前記磁性体(1)及び前記第1乃至前記第Nの巻線(2,3)の一組(10)は複数あって、所定の回転軸の周囲で環状に配置されており、前記磁性体(1)は、前記第1乃至前記第Nの巻線(2,3)が巻回される本体(11)と、前記軸(P)に沿った方向における前記本体の一端において前記第1乃至前記第Nの巻線を前記軸(P)に沿った方向に投影した領域の一部を避けて設けられ、前記回転軸を中心とする周方向において前記本体より幅広の鍔部(12)とを有する。 An eighth aspect of the armature according to the present invention is the armature according to any one of the first to seventh aspects, wherein the magnetic body (1) and the first to Nth windings ( 2 and 3), there are a plurality of sets (10) arranged in a ring around a predetermined rotation axis, and the magnetic body (1) includes the first to Nth windings (2, 2). a body (11) 3) is wound, said shaft (projection of the winding of the at one end of said body in the direction along the P) first through said N-th in a direction along the axis (P) provided to avoid some of the regions have a wide collar portion (12) and from the main body in the circumferential direction around the rotation axis.
本発明に係る電機子の第9の態様は、第1乃至第8のいずれか一つの態様に係る電機子はアキシャルギャップ型である。 According to a ninth aspect of the armature of the present invention, the armature according to any one of the first to eighth aspects is an axial gap type.
本発明に係る電機子の第10の態様は、第9の態様に係る電機子であって、前記磁性体(1)及び前記第1乃至前記第Nの巻線(2,3)の一組(10)は複数あって、所定の回転軸の周囲で環状に配置されており、前記第1乃至第Nの巻線(2,3)の始点(21,31)は、前記磁性体に対して前記回転軸とは反対側に位置している。 A tenth aspect of the armature according to the present invention is the armature according to the ninth aspect, and is a set of the magnetic body (1) and the first to Nth windings (2, 3). There are a plurality of (10), which are annularly arranged around a predetermined rotation axis, and the starting points (21, 31) of the first to N-th windings (2, 3) are located with respect to the magnetic body. And located on the opposite side of the rotating shaft.
本発明に係る電機子の第1の態様によれば、一つの磁性体に複数の巻線を相互に並列接続させた際に、隣り合う第1乃至第Nの巻線の相互間で隣接する導線の各々の間の電位差を小さくでき、以ってこれらの相互間に設けられる絶縁手段を省略、若しくは簡略化できる。さらに、当該2つの組の相互間において電位差を低減でき、以って当該相互間に設けられる絶縁手段を省略、若しくは簡易化できる。 According to the first aspect of the armature according to the present invention, when a plurality of windings are connected in parallel to one magnetic body, the adjacent first to Nth windings are adjacent to each other. The potential difference between each of the conducting wires can be reduced, so that the insulating means provided between them can be omitted or simplified. Furthermore, the potential difference between the two sets can be reduced, so that the insulating means provided between the two sets can be omitted or simplified.
本発明に係る電機子の第2の態様によれば、一つの磁性体に複数の巻線を相互に並列接続させた際に、隣り合う第1乃至第Nの巻線の相互間で隣接する導線の各々の間の電位差を小さくでき、以ってこれらの相互間に設けられる絶縁手段を省略、若しくは簡略化できる。さらに、磁性体を通じて隣接する第1の巻線同士の間の電位差を低減できるので、磁性体同士を磁気的に連結するヨークを採用しても、磁性体を介しての他の巻線への漏電が生じにくい。 According to the second aspect of the armature according to the present invention, when a plurality of windings are connected in parallel to one magnetic body, the adjacent first to Nth windings are adjacent to each other. The potential difference between each of the conducting wires can be reduced, so that the insulating means provided between them can be omitted or simplified. Furthermore, since the potential difference between the adjacent first windings can be reduced through the magnetic body, even if a yoke that magnetically couples the magnetic bodies is employed, it is possible to connect to other windings via the magnetic body. Electric leakage is less likely to occur .
本発明に係る電機子の第3の態様によれば、第1の方向から見て、第1乃至第Nの巻線を流れる電流の向きを相互に同じ方向とすることができる。 According to the third aspect of the armature according to the present invention, when viewed from the first direction , the directions of the currents flowing through the first to Nth windings can be the same direction .
本発明に係る電機子の第4の態様によれば、第1乃至第Nの巻線はそれぞれ2層以上巻回されているので、その各々において隣接する層の巻線同士は相互に交差して巻回される箇所が存在し、いわゆるクロスポイントが生じている。第k+1の巻線の終点と、第kの巻線の始点とが軸に沿った方向について同じ側に位置し、かつ第k+1の巻線の巻回方向と第kの巻線の巻回方向が相互に反対であるので、第kの巻線のうちで最も磁性体から離れた層の配線と交差することなく、これと接して第k+1の巻線を巻回することができる。従って、第kの巻線の第k+1の巻線側の層と、第k+1の巻線の第kの巻線側の層とは、軸の周りの全周でいわゆる俵積を実現でき、以って占積率を向上することができる。 According to the fourth aspect of the armature according to the present invention, since the first to Nth windings are wound in two or more layers, the windings in adjacent layers intersect each other. There is a portion that is wound around, and a so-called cross point is generated. The end point of the (k + 1) th winding and the starting point of the kth winding are located on the same side in the direction along the axis, and the winding direction of the (k + 1) th winding and the winding direction of the kth winding Since these are opposite to each other, the k + 1th winding can be wound in contact with the wiring of the kth winding without contacting the wiring of the layer farthest from the magnetic body. Therefore, the layer on the k + 1th winding side of the kth winding and the layer on the kth winding side of the k + 1th winding can realize a so-called volume on the entire circumference around the axis. Therefore, the space factor can be improved .
本発明に係る電機子の第5の態様によれば、占積率を向上することができる。 According to the fifth aspect of the armature of the present invention, the space factor can be improved.
本発明に係る電機子の第6の態様によれば、始点及び終点が同じ側にあるので、これらの接続を容易に行うことができる。 According to the sixth aspect of the armature according to the present invention, since the start point and the end point are on the same side, these connections can be easily performed.
本発明に係る電機子の第7の態様によれば、引き出し線が交互に交差していないので、軸に沿った方向において、第1乃至第Nの巻線が占める長さを低減することができ、引き出し線による占積率低下を防止できる。 According to the seventh aspect of the armature according to the present invention, since the lead wires do not cross each other alternately, the length occupied by the first to Nth windings in the direction along the axis can be reduced. It is possible to prevent a decrease in the space factor due to the lead line.
本発明に係る電機子の第8の態様によれば、鍔部によって巻線崩れを防止できる。また、第1乃至第Nの巻線の始点及び終点を、回転軸を中心とする径方向と交差する磁性体の面から引き出すことで、容易に引き出し線を引き出すことができる。 According to the eighth aspect of the armature of the present invention, the winding collapse can be prevented by the flange portion. Further, by drawing out the starting point and the ending point of the first to Nth windings from the surface of the magnetic body that intersects the radial direction around the rotation axis, it is possible to easily draw out the lead wire.
本発明に係る電機子の第9の態様によれば、整列巻が容易であるので、第1乃至第9の何れか一つの態様に係る電機子をアキシャルギャップ型の電機子に容易に適用できる。 According to the ninth aspect of the armature according to the present invention, since the aligned winding is easy, the armature according to any one of the first to ninth aspects can be easily applied to the axial gap type armature. .
本発明に係る電機子の第10の態様によれば、通常、始点の位置にクロスポイントが形成されるので、回転軸から見て磁性体の外周側にクロスポイントを形成することができる。外周側において周方向における磁性体の長さは、内周側に比べて長いので、容易にクロスポイントを形成できる。
According to the tenth aspect of the armature according to the present invention, since the cross point is normally formed at the position of the starting point, the cross point can be formed on the outer peripheral side of the magnetic body as viewed from the rotation axis. Since the length of the magnetic body in the circumferential direction on the outer peripheral side is longer than that on the inner peripheral side, a cross point can be easily formed.
実施の形態.
図1は、一例として、実施の形態に係る電機子の一部を示す概念的な分解斜視図である。本電機子は、ティース1と、巻線2,3とを備えている。なお、ティース1と巻線2,3とを所定の軸Pについて分離して示しているが、実際は後述するように、巻線2,3がティース1に巻回されている。また、本電機子をアキシャルギャップ型の電機子として説明するがこれに限らず、ラジアルギャップ型の電機子であってもよい。
Embodiment.
FIG. 1 is a conceptual exploded perspective view showing a part of an armature according to an embodiment as an example. The armature includes a
ティース1は例えば透磁率の高い磁性体(例えば鉄)により構成されており、本体部11と、鍔部12とを備えている。鍔部12は、所定の軸Pに沿った方向Dにおいて本体部11の一端に設けられている。鍔部12は、所定の軸Pに垂直な一方向において本体部11よりも広い幅を有している。
The
巻線2は両端を有し、所定の導線が所定の軸Pの周囲でティース1(より具体的には本体部11)に巻回されて構成されている。より具体的には、巻線2は、始点側引き出し線21(以下、始点21とも呼ぶ)からティース1に整列巻で巻回され、終点側引き出し線22(以下、終点22とも呼ぶ)へと引き出されている。
The winding 2 has both ends, and a predetermined conducting wire is wound around a predetermined axis P around the tooth 1 (more specifically, the main body 11). More specifically, the winding 2 is wound from the starting point side lead wire 21 (hereinafter also referred to as the start point 21) around the
巻線3は両端を有し、所定の導線が軸Pの周囲でティース1とは反対側から巻線2に巻回されて構成されている。より具体的には、巻線3は、始点側引き出し線31(以下、始点31とも呼ぶ)から巻線2に整列巻で巻回され、終点側引き出し線32(以下、終点32とも呼ぶ)へと引き出されている。また図1では、巻回された部分の電機子巻線は図面において纏めて描画している。但し、引き出し線は別途に示した。
The winding 3 has both ends, and a predetermined conducting wire is wound around the axis P around the
なお、図1においては、ティース1、巻線2,3の組の一つが例示されているが、実際にはこれらの組が所定の回転軸の周囲で環状に配置されている。また、ティース1、巻線2,3の一組が、後に参照する図面で示すように、例えばバックヨークに固定される。なお、巻回される巻線の数は2つに限らず、2つ以上あってもよい。ここでは主として、一つのティース1に巻線2,3が巻回される態様について説明する。
In FIG. 1, one of the sets of the
巻線2,3は相互に並列に接続されており、巻線2の終点22と巻線3の始点31が電気的に接続されている。図2は、巻線2,3の相互間の接続関係を示している。巻線2の終点22と巻線3の始点31とが例えば電源端子Vに接続されている。巻線2の始点21と巻線3の終点32とが例えば中性点端子Nに接続されている。このように、巻線2,3は相互に並列に接続されている。
The
終点22と始点31とが接続されているので、巻線2,3の相互間で隣接する導線において電位差を小さくでき、以って巻線2,3の相互間に設けられる絶縁手段を省略、若しくは簡略化できる。理解を深めるために、ティース1にN個の巻線が巻回されている場合についても説明する。例えばティース1に第1の巻線が巻回され、第2乃至第Nの巻線がティース1とは反対側からそれぞれ第1乃至第N−1の巻線に巻回されている場合、隣り合う第k+1(kは1乃至N−1)の巻線の始点と第kの巻線の終点が接続される。これにより、第1乃至第Nの巻線の相互間に設けられる絶縁手段を省略、若しくは簡略化できる。
Since the
また、図1を再び参照して、巻線2,3を流れる電流の向きに鑑みると、方向Dから見て巻線2の始点21を基点とした巻線2の巻回方向は、当該方向Dから見て巻線3の始点31を基点とした巻線3の巻回方向と相互に反対方向であることが望ましい。例えば図1においては、巻線2は方向Dから見て始点21を基点として、時計回りの方向に巻回されている。巻線3は方向Dから見て始点31を基点として、反時計方向に巻回されている。
Referring again to FIG. 1, in view of the direction of the current flowing through the
電流は電源端子Vから中性点端子Nへと流れるので、巻線2については終点22から始点21へと電流が流れる。他方、巻線3については始点31から終点32へと電流が流れる。よって、方向Dから見た巻線2を流れる電流の向きは反時計回りであり、同じく方向Dから見た巻線3を流れる電流の向きも反時計回りである。従って、巻線2,3によって生じる磁束の向きを相互に同一方向とすることができる。
Since the current flows from the power supply terminal V to the neutral point terminal N, the current flows from the
なお、図1においては、巻線2の始点21、終点22及び巻線3の始点31、終点32は、方向Dについてティース1に対して同じ側(より具体的には鍔部12側)に位置しているが、必ずしもこれに限らない。巻線2,3の始点及び終点がいずれの側にあってもよく、終点22と始点31とを接続しつつ巻線2,3を並列接続させ、方向Dから見た巻線2,3の巻回方向を相互に反対としていればよい。
In FIG. 1, the
但し、始点21,31及び終点22,32は方向Dについてティース1に対して同じ側に位置することが望ましい。始点及び終点の相互接続を容易にすることができるからである。
However, it is desirable that the start points 21 and 31 and the end points 22 and 32 are located on the same side with respect to the
図3は、図1において矢印Aから見た側面を概念的に示している。図4は、巻線が俵積みされた断面を模式的に示している。なお、図3においてはティース1が配置されるバックヨーク4も示し、巻線3のうちティース1から見て最も外側の層(以下、最上層と呼ぶ)の巻線3aと、最上層の巻線3aよりも1層分ティース1に近い層の巻線3bも示している。
FIG. 3 conceptually shows the side as viewed from the arrow A in FIG. FIG. 4 schematically shows a cross section in which the windings are stacked. 3 also shows the
巻線2,3はそれぞれ方向Dにおける本体部11の全長にわたって整列巻により2層以上巻回されている。そして、後述するクロスポイントが形成される面(図1において矢印Cから見た面)を除く面については、軸Pに直交する方向に巻線2,3が巻回されている(例えば図3における矢印Eをご参照)。また、異なる層同士の巻線(例えば巻線3a,3b)においては、一方の巻線(例えば巻線3b)間に形成される窪みに他方の巻線(例えば巻線3a)がはまり込んでいる。これにより、図4に示すような俵積みによって巻線2,3を巻回でき、占積率を向上できる。なお、図4においては、方向Dに沿って導線の中心を結んだ線同士の間を、この面における層間のピッチp1として示している。また、導線の線径をdとして、隣接する3つの導線の中心を実線で結んで示している。
The
図5は、図1において矢印Cから見た側面を概念的に示している。この面には始点21,31へと繋がる引き出し線があるために、この面における巻線2,3の両端の位置(図5中の斜線で示す部分を参照)が、軸Pに垂直な方向を基準として自身の線径dの分だけ方向Dにずれる。つまり巻線2,3は方向Dに対して傾斜している。そして、一般的には、この面における本体部11の端部において導線を軸Pに沿って折り返し、繰り返し本体部11に巻回することで複数の層の巻線(例えば巻線3a,3b)が形成される。つまり矢印Cから見たティース1の面には、異なる層同士の巻線が相互に交差するクロスポイントが形成されている。
FIG. 5 conceptually shows the side as viewed from the arrow C in FIG. Since there are lead lines connected to the
図6は、クロスポイントが形成される断面を模式的に示している。なお、図6においては、方向Dに沿って導線の中心を結んだ線同士の間を、この面における層間のピッチp2として示している。 FIG. 6 schematically shows a cross section where a cross point is formed. In FIG. 6, the space between the lines connecting the centers of the conductive wires along the direction D is shown as an interlayer pitch p <b> 2 on this surface.
クロスポイントが形成される面において、ピッチp2は、クロスポイントが形成されない面におけるピッチp1に比べて大きい。より具体的には、ピッチp2は線径dとほぼ同等である(図6参照)。他方、ピッチp1は√3/2・dである(図4参照)。よって、クロスポイントが形成される面の占積率は、クロスポイントが形成されない面(巻線が俵積みされる面)に比べて低い。よってクロスポイントが形成される面においても、占積率を向上させることが望まれる。 In the surface where the cross point is formed, the pitch p2 is larger than the pitch p1 in the surface where the cross point is not formed. More specifically, the pitch p2 is substantially equal to the wire diameter d (see FIG. 6). On the other hand, the pitch p1 is √3 / 2 · d (see FIG. 4). Therefore, the space factor of the surface where the cross point is formed is lower than the surface where the cross point is not formed (the surface on which the windings are stacked). Therefore, it is desired to improve the space factor also in the surface where the cross point is formed.
そこで、方向Dから見た巻線2,3の巻回方向を相互に反対方向としつつ、巻線2の終点22と巻線3の始点31を、方向Dにおいてティース1に対して同じ側に位置させる。なお、図1においては、終点22と始点31とがティース1に対して鍔部12側に位置している態様が例示されている。
Therefore, the
これにより、巻線2の最上層が軸Pに沿って巻回されてきた方向及び軸Pの回りで巻回されてきた方向と、それぞれ反対の方向について巻線3の最下層(巻線3のうちティース1から見て最も内側の層)を巻回でき、巻線2の最上層と巻線3の最下層との間ではクロスポイントが発生しない。しかも巻線2が軸P回りで巻回される方向と、巻線3が軸P回りで巻回される方向とが相違することにより、上述したように、磁束の発生方向を揃えることができる。 As a result, the lowermost layer (winding 3) in the direction opposite to the direction in which the uppermost layer of the winding 2 is wound along the axis P and the direction in which the uppermost layer is wound around the axis P, respectively. The innermost layer as viewed from the tooth 1) can be wound, and no cross point is generated between the uppermost layer of the winding 2 and the lowermost layer of the winding 3. In addition, since the direction in which the winding 2 is wound around the axis P and the direction in which the winding 3 is wound around the axis P are different, the generation direction of the magnetic flux can be made uniform as described above. .
より具体的な一例として、図7は図1において矢印Cから見た巻線2の最上層の側面図を概念的に示している。なお、巻線2の最上層より一層分ティース1に近い層を破線で示している。図8は、図1において矢印Cから見た巻線3の最下層の巻き始めの様子を示している。巻線3は方向Dから見て始点31を基点として巻線2とは反対方向に巻回される。従って、図8に示すように、巻線2の最上層の巻線2aの相互間の窪みに巻線3の最下層の巻線3cをはめ込むことができる。よって、巻線2の最上層よりもティース1側でクロスポイントが形成される面においても巻線2の最上層の巻線2aと巻線3の最下層の巻線3aを俵積みすることができる。
As a more specific example, FIG. 7 conceptually shows a side view of the uppermost layer of the winding 2 as viewed from the arrow C in FIG. A layer closer to the
図9は、図1におけるB−B断面を概念的に示している。図9においては、巻線2,3を区別するために巻線3を太線で示し、また巻線2,3の接続関係を破線で示している。クロスポイントが設けられる面以外の他の面においては図9に示すように、巻線2a,3cを含めて巻線2,3を俵積みで巻回できる(破線の太線で示す部分を参照)ので、巻線2の最上層の巻線2aと巻線3の最下層の巻線3cとを全周にわたって俵積みすることができ、以って占積率を向上することができる。
FIG. 9 conceptually shows a BB cross section in FIG. In FIG. 9, in order to distinguish the
図10は、方向Dから見た電機子の一部を概念的に示している。但し、鍔部12については図示を省略している。図10には、ティース1、巻線2,3の組の3つが示されているが、実際にはこれらの組の複数が回転軸Qを中心として周方向に配されている。そして、本電機子が例えば三相回転機に適用される場合、これらの複数の組がそれぞれU相、V相、W相の巻線を表す。また、上述した電源端子Vは、3つのU相電源端子VU、V相電源端子VV、W相電源端子VWを含み、それぞれがU相、V相、W相を表す巻線へと接続される。
FIG. 10 conceptually shows a part of the armature viewed from the direction D. However, the illustration of the
このような構成の電機子において、ティース1から見て最も外側に位置する巻線3の終点32が中性点端子Nに接続されていることが望ましい。これにより、回転軸Qを中心とした周方向において隣接する巻線3同士の間の電位差を低減できる。よって、これらの相互間に設けられる絶縁手段を省略若しくは簡略化することができる。
In the armature having such a configuration, it is desirable that the
また、ティース1から見て最も内側に位置する巻線2の始点21も中性点端子Nに接続されていることが望ましい。ティース1から見て最も内側に位置する巻線2の始点を中性点端子Nに接続することで、回転軸Qを中心とした周方向において、ティース1を通じて隣接する巻線2同士の間の電位差を低減できる。よって、ティース1と巻線2の間に設けられる絶縁手段を省略若しくは簡略化しても、ティース1、バックヨーク4を介して隣接する巻線2同士の間で漏電が生じにくい。
Further, it is desirable that the
なお、図10に示す態様であれば、一つのティース1に巻回される巻線の数が2つであるので、巻線2の始点21と巻線3の終点32が相互に接続される。よって、巻線3の終点32を中性点端子Nに接続することで、必然的に巻線2の始点21も中性点端子Nに接続される。しかしながら、例えばティース1に巻回される巻線の数が奇数である場合は、ティース1側を中心に見て最も外側に位置する巻線の終点と、ティース1に最も近い巻線の始点とは接続されない。
In the case shown in FIG. 10, since the number of windings wound around one
より具体的な一例として、図11は、ティース1に3つの巻線2,3,5が巻回されている電機子の一部を方向Dから見た模式的な構成を示している。図11においては、鍔部12は図示を省略している。図12は、巻線2,3,5の接続関係を電気回路として模式的に示している。この場合、一つのティース1において隣接する巻線2の終点22と巻線3の始点31とが接続され、同じく隣接する巻線3の終点32と巻線5の始点51とが接続される。これにより、巻線2,3,5の相互間に設けられる絶縁手段を省略、若しくは簡略化できる。
As a more specific example, FIG. 11 shows a schematic configuration in which a part of an armature in which three
そして、巻線2,3,5を相互に並列に接続すべく、巻線2の始点21が巻線3の終点32及び巻線5の始点51と接続され、巻線5の終点52が巻線2の終点22及び巻線3の始点31に接続される。
In order to connect the
以上のように、ティース1に巻回される巻線の数が奇数である場合には、ティース1側に最も近い巻線の始点(例えば巻線2の始点21)と、ティース1側から最も遠い巻線の終点(例えば巻線5の終点52)とは、相互に接続されない。他方、ティース1に巻回される巻線数が偶数である場合には、これらを中性点端子Nに接続できるので、回転軸Qを中心として周方向において隣り合うティース1同士の間の絶縁手段、及び一つのティース1において隣接する巻線の相互間の絶縁手段の両方を省略、若しくは簡略化できる。
As described above, when the number of windings wound around the
なお、本実施の形態においては、ティース1は鍔部12を備えているとして説明しているが、必ずしもこれに限らない。鍔部12は巻線2,3(5)の巻線崩れを防止する機能を果たすが、例えばインシュレータ等の絶縁手段によってこれを実現してもよい。但し、鍔部12を磁性体で構成すると、軸Pと平行な方向について、鍔部12側で、本電機子と所定のエアギャップを介して対面する界磁子を設けて、回転機を構成する場合に、当該界磁子が有する永久磁石のパーミアンス係数を向上することができる。
In the present embodiment, the
また、鍔部12(若しくはインシュレータ)は例えば巻線2,3を軸Pに沿った方向に投影した領域を避けて設けられることが望ましい。これにより、巻線2、3の始点21,31及び終点22,32を鍔部12に阻害されずに当該領域から容易に引き出すことができる。
Further, it is desirable that the flange portion 12 (or the insulator) is provided, for example, avoiding a region where the
また、始点21,31はティース1に対して回転軸Qとは反対側に位置していることが望ましい。通常、始点の位置にクロスポイントが形成されるので、回転軸Qから見てティース1の外周側にクロスポイントを形成することができる。外周側において周方向におけるティース1の長さは、内周側に比べて長いので、容易にクロスポイントを形成できる。
The starting
また、始点21,31及び終点22,32へと繋がるそれぞれの引き出し線は、巻線2,3を軸Pに沿った方向に投影した領域において、相互に交差していないことが望ましい。これにより、軸Pに沿った方向において巻線2,3が占める長さを低減でき、引き出し線による占積率の低下を防止できる。
In addition, it is desirable that the lead lines connected to the start points 21 and 31 and the end points 22 and 32 do not intersect each other in a region where the
なお、本実施の形態においてはアキシャルギャップ型の電機子として説明しているが、ラジアルギャップ型の電機子にも適用できる。但し、アキシャルギャップ型の電機子であれば、整列巻を容易に実現できるので、アキシャルギャップ型の電機子に適用しやすい。なお、巻線の形態は、空芯コイル(巻芯に巻回したあと、巻芯を抜いて磁性体にはめ込む)、ボビンに巻回、または、絶縁処理を施した磁性体に直接巻回のいずれであってもよく、巻回方法も、ワークを回転させて巻くスピンドル巻、ノズルを旋回させて固定したワークに巻回するノズル巻等、任意である。さらに、巻回しながら、または、巻回後に加熱して線同士を固着させる自己融着線を用いると好適である。また、巻回後に樹脂でモールドしても良い。 In this embodiment, the axial gap type armature is described. However, the present invention can also be applied to a radial gap type armature. However, an axial gap type armature can be easily applied to an axial gap type armature because it can easily realize aligned winding. In addition, the winding form is an air-core coil (after winding on the winding core, pulling out the winding core and fitting it into the magnetic body), winding on the bobbin, or winding directly on the magnetic body subjected to insulation treatment. Any winding method may be used, such as a spindle winding for rotating the workpiece and a nozzle winding for winding the nozzle around a fixed workpiece. Furthermore, it is preferable to use a self-bonding wire which is heated to be fixed after winding or while winding. Moreover, you may mold with resin after winding.
1 ティース
2,3,5 巻線
11 本体部
12 鍔部
21,31,51 始点
22,32,52 終点
N 中性点端子
1
Claims (10)
それぞれ両端を有し、前記軸の周りで前記磁性体に巻回され、相互に並列接続された第1乃至第Nの巻線(2,3)と
を備え、
前記第k+1(kは1乃至N−1)の巻線は前記磁性体に対して反対側から前記第kの巻線に巻回されており、
前記第k+1の巻線(3)の両端のうち、前記磁性体側に位置する一端である始点(31)は、前記第kの巻線(2)の両端のうち、前記磁性体側とは反対に位置する一端である終点(21)と接続され、
前記磁性体(1)及び前記第1乃至前記第Nの巻線(2,3)の一組(10)は複数あって、所定の回転軸の周囲で環状に配置されており、
前記複数の一組のうち、少なくとも隣接する何れか2つの組において、前記第Nの巻線(3)の終点(32)同士は中性点(N)に接続される、電機子。 A magnetic body (1) extending along a predetermined axis (P);
1st to Nth windings (2, 3) each having both ends, wound around the magnetic body around the axis, and connected in parallel to each other;
The k + 1th winding (k is 1 to N-1) is wound around the kth winding from the opposite side to the magnetic body,
Of the both ends of the k + 1 winding (3), the starting point (31), which is one end located on the magnetic body side, is opposite to the magnetic body side of the both ends of the k th winding (2). Connected to the end point (21) which is one end located ,
There are a plurality of sets (10) of the magnetic body (1) and the first to N-th windings (2, 3), and they are annularly arranged around a predetermined rotation axis.
The armature in which the end points (32) of the Nth winding (3) are connected to the neutral point (N) in at least any two adjacent sets among the plurality of sets .
それぞれ両端を有し、前記軸の周りで前記磁性体に巻回され、相互に並列接続された第1乃至第Nの巻線(2,3)と
を備え、
前記第k+1(kは1乃至N−1)の巻線は前記磁性体に対して反対側から前記第kの巻線に巻回されており、
前記第k+1の巻線(3)の両端のうち、前記磁性体側に位置する一端である始点(31)は、前記第kの巻線(2)の両端のうち、前記磁性体側とは反対に位置する一端である終点(21)と接続され、
前記磁性体(1)及び前記第1乃至前記第Nの巻線(2,3)の一組(10)は複数あって、所定の回転軸の周囲で環状に配置されており、
前記複数の一組のうち、少なくとも隣接する何れか2つの組において、前記第Nの巻線(3)の終点(32)同士は中性点(N)に接続されている、電機子。 A magnetic body (1) extending along a predetermined axis (P);
First to Nth windings (2, 3) each having both ends, wound around the magnetic body around the axis, and connected in parallel to each other;
With
The k + 1th winding (k is 1 to N-1) is wound around the kth winding from the opposite side to the magnetic body,
Of the both ends of the k + 1 winding (3), the starting point (31), which is one end located on the magnetic body side, is opposite to the magnetic body side of the both ends of the k th winding (2). Connected to the end point (21) which is one end located,
There are a plurality of sets (10) of the magnetic body (1) and the first to N-th windings (2, 3), and they are annularly arranged around a predetermined rotation axis.
The armature in which the end points (32) of the Nth winding (3) are connected to the neutral point (N) in at least any two adjacent groups among the plurality of sets .
前記第k+1の巻線(3)の前記始点(31)と、前記第kの巻線(2)の前記終点(22)とは、前記軸(P)に沿った方向において前記磁性体(1)に対して同じ側に位置する、請求項3に記載の電機子。 Each of the first to N-1th windings is wound around the magnetic body by at least two layers,
The starting point (31) of the k + 1-th winding (3) and the end point (22) of the k-th winding (2) are in the direction along the axis (P), and the magnetic body (1 The armature according to claim 3, which is located on the same side with respect to .
前記磁性体(1)は、
前記第1乃至前記第Nの巻線(2,3)が巻回される本体(11)と、
前記軸(P)に沿った方向における前記本体の一端において前記第1乃至前記第Nの巻線を前記軸(P)に沿った方向に投影した領域の一部を避けて設けられ、前記回転軸を中心とする周方向において前記本体より幅広の鍔部(12)と
を有する、請求項1乃至7の何れか一つに記載の電機子。 There are a plurality of sets (10) of the magnetic body (1) and the first to N-th windings (2, 3), and they are annularly arranged around a predetermined rotation axis.
The magnetic body (1)
A main body (11) around which the first to Nth windings (2, 3) are wound;
The first to Nth windings are provided at one end of the main body in a direction along the axis (P) so as to avoid a part of a region projected in the direction along the axis (P), and the rotation A collar portion (12) wider than the main body in the circumferential direction around the axis;
The a, armature according to any one of claims 1 to 7.
前記第1乃至第Nの巻線(2,3)の始点(21,31)は、前記磁性体に対して前記回転軸とは反対側に位置している、請求項9に記載の電機子。 There are a plurality of sets (10) of the magnetic body (1) and the first to N-th windings (2, 3), and they are annularly arranged around a predetermined rotation axis.
10. The armature according to claim 9, wherein start points (21, 31) of the first to N-th windings (2, 3) are located on a side opposite to the rotating shaft with respect to the magnetic body. .
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