JP5441846B2 - Concentrated winding coil of salient pole of electric motor and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、電気自動車に搭載される電動機のステータに巻回される突極集中巻きコイル及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a salient pole concentrated winding coil wound around a stator of an electric motor mounted on an electric vehicle and a method for manufacturing the same.
一般に、電動機のステータは、低損失化と小型化のため、コイルを収容する巻線スロットの占積率を高めることが望ましい。このような観点から、電動機のステータの巻線方法に関する従来の技術としては、例えば、半径方向に延びる複数のティースに対してコイルを直接巻回する巻線方法において、コイルの巻線を導出するノズルをティースの周囲に移動させて、巻線を順次巻回すると共に、この巻回の際のノズルの前後動を調節することによって、各ティースの半径方向の内側よりも外側の方が多くなるように巻線を行う技術が開示されている(特許文献1参照)。 Generally, it is desirable for the stator of an electric motor to increase the space factor of a winding slot that accommodates a coil in order to reduce loss and size. From this point of view, as a conventional technique related to a winding method for a stator of an electric motor, for example, in a winding method in which a coil is directly wound around a plurality of teeth extending in the radial direction, a coil winding is derived. By moving the nozzle around the teeth and winding the winding sequentially, adjusting the back and forth movement of the nozzle during this winding increases the outside of each tooth in the radial direction. Thus, a technique for winding is disclosed (see Patent Document 1).
従来の電動機のステータは、以上のように構成されており、このコイル部の一部を拡大して断面図で表せば図16のようになっている。図16に示すように、ステータコア101の円環状の支持部102から半径方向に延びるティース103にインシュレータ104を介して巻回されたコイル105は半径方向の内側よりも外側の方が多く巻回されている。
A conventional stator of an electric motor is configured as described above, and a part of this coil portion is enlarged and shown in a sectional view as shown in FIG. As shown in FIG. 16, the
このように従来の電動機のステータでは、多く巻回された箇所が隣のコイルと同じ箇所となっているため、隣同士のコイルが干渉してしまい、それ以上に高密度の巻線を行うことができないという問題点があった。 In this way, in the stator of the conventional motor, since the number of windings is the same as that of the adjacent coil, adjacent coils interfere with each other, and higher-density winding is performed. There was a problem that could not.
本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、スロットの断面積を有効に利用して隣り合うコイルの干渉を防ぎ高密度に巻線の巻回を行うことができる電動機の突極集中巻きコイル及びその製造方法を提供することを目的とすることにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can effectively wind the winding of the winding by preventing the interference between adjacent coils by effectively using the cross-sectional area of the slot. An object of the present invention is to provide a salient pole concentrated winding coil of an electric motor and a method of manufacturing the same.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、
周方向に所定の間隔で配置され放射状に突出する複数のティース(例えば、後述の実施形態におけるティース11b)に、巻線(例えば、後述の実施形態におけるパラ巻線14)をM層積層するように巻回することで構成される突極集中巻きコイル(例えば、後述の実施形態におけるコイル13)であって、
第M−1層(例えば、後述の実施形態に第2層)は、
前記巻線を前記ティースの周りにN回巻回することで構成され、
前記巻線が前記ステータコアの径方向外側から径方向内側に向かって1周目からN−2周目まで周回数が増えるように巻回され、さらにN周目の巻線がN−1周目の巻線より前記ステータコアの径方向外側に位置するように巻回されて構成され、
前記ティースの周方向一端側において、N周目の巻線とN−1周目の巻線とが近接しており、
前記ティースの周方向他端側において、N周目の巻線とN−1周目の巻線とが離間しており、
前記ティースの周方向一端側のN−1周目の巻線と前記ティースの周方向他端側のN−2周目の巻線をつなぐ第1移行部(例えば、後述の実施形態に周回移行部14Q)と、前記ティースの周方向一端側のN周目の巻線と前記ティースの周方向他端側のN−1周目の巻線をつなぐ第2移行部(例えば、後述の実施形態に周回移行部14R)とが、前記ステータの軸方向一端側において軸方向でオーバラップし、
第M層(例えば、後述の実施形態に第3層)は、
前記巻線を前記ステータコアの径方向内側から径方向外側に向かって周回数が増えるように巻き回され、前記巻線が前記第M−1層に比べて前記ステータの径方向外側に寄っていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
M layers of windings (for example, para-winding 14 in the embodiment described later) are stacked on a plurality of teeth (for example,
The M-1 layer (for example, the second layer in the embodiments described later) is
It is configured by winding the winding N times around the teeth,
The winding is wound so that the number of turns increases from the first turn to the (N-2) th turn from the radially outer side to the radially inner side of the stator core, and the Nth winding is the N-1th turn. Is wound so as to be positioned on the radially outer side of the stator core from the winding of
On the one end side in the circumferential direction of the teeth, the Nth winding and the N-1th winding are close to each other.
On the other circumferential side of the teeth, the Nth winding and the N-1th winding are separated from each other,
A first transition portion that connects the N-1th winding on one end of the teeth in the circumferential direction and the N-2th winding on the other end in the circumferential direction of the teeth (for example, a transition to the embodiment described later)
The Mth layer (for example, the third layer in the embodiments described later)
The winding is wound so that the number of turns increases from the radially inner side to the radially outer side of the stator core, and the winding is closer to the radially outer side of the stator than the M-1th layer. It is characterized by that.
請求項2に係る発明は、請求項1の構成に加えて、Mは3以上であって、前記第M−1層の内側にさらに第M−2層が存在することを特徴とする。
The invention according to
請求項3に係る発明は、請求項1又は2の構成に加えて、前記ティースの周方向他端側のN周目の巻線とN−1周目の巻線とは、周方向で隣り合うコイルの前記第M−1層の最内径部に位置する巻線との干渉を避けるように、1本の巻線分だけ離間していることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first or second aspect, the Nth winding and the N-1th winding on the other circumferential side of the teeth are adjacent in the circumferential direction. The coils are separated by one winding so as to avoid interference with the windings positioned at the innermost diameter portion of the M-1st layer of the matching coils.
請求項4に係る発明は、請求項1〜3のいずれかの構成に加えて、前記第M層には、前記ティースの周方向一端側の巻線間の一部に、周方向で隣り合うコイルの第M層の最内径部に位置する巻線との干渉を避けるように、1本の巻線分だけ離間していることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of any one of the first to third aspects, the M-th layer is adjacent to a part between the windings on one end side in the circumferential direction of the teeth in the circumferential direction. The coil is separated by one winding so as to avoid interference with the winding positioned at the innermost diameter portion of the Mth layer of the coil.
請求項5に係る発明は、
周方向に所定の間隔で配置され放射状に突出する複数のティース(例えば、後述の実施形態におけるティース11b)に、巻線(例えば、後述の実施形態におけるパラ巻線14)をM層積層するように巻回することで構成される突極集中巻きコイル(例えば、後述の実施形態におけるコイル13)の製造方法であって、
第M−1層(例えば、後述の実施形態に第2層)は、
前記巻線を前記ティースの周りにN回巻回することで構成され、
前記巻線が前記ステータコアの径方向外側から径方向内側に向かって1周目からN−2周目まで周回数が増えるように巻回され、さらにN周目の巻線がN−1周目の巻線より前記ステータコアの径方向外側に位置するように巻回されて構成され、
前記ティースの周方向一端側において、N周目の巻線とN−1周目の巻線とが近接しており、
前記ティースの周方向他端側において、N周目の巻線とN−1周目の巻線とが離間しており、
前記ティースの周方向一端側のN−1周目の巻線と前記ティースの周方向他端側のN−2周目の巻線をつなぐ第1移行部(例えば、後述の実施形態に周回移行部14Q)と、前記ティースの周方向一端側のN周目の巻線と前記ティースの周方向他端側のN−1周目の巻線をつなぐ第2移行部(例えば、後述の実施形態に周回移行部14R)とが、前記ステータの軸方向一端側において軸方向でオーバラップし、
第M層(例えば、後述の実施形態に第3層)は、
前記巻線を前記ステータコアの径方向内側から径方向外側に向かって周回数が増えるように巻き回され、前記巻線が前記第M−1層に比べて前記ステータの径方向外側に寄るように、前記巻線を巻回することを特徴とする。
The invention according to
M layers of windings (for example, para-winding 14 in the embodiment described later) are stacked on a plurality of teeth (for example,
The M-1 layer (for example, the second layer in the embodiments described later) is
It is configured by winding the winding N times around the teeth,
The winding is wound so that the number of turns increases from the first turn to the (N-2) th turn from the radially outer side to the radially inner side of the stator core, and the Nth winding is the N-1th turn. Is wound so as to be positioned on the radially outer side of the stator core from the winding of
On the one end side in the circumferential direction of the teeth, the Nth winding and the N-1th winding are close to each other.
On the other circumferential side of the teeth, the Nth winding and the N-1th winding are separated from each other,
A first transition portion that connects the N-1th winding on one end of the teeth in the circumferential direction and the N-2th winding on the other end in the circumferential direction of the teeth (for example, a transition to the embodiment described later)
The Mth layer (for example, the third layer in the embodiments described later)
The winding is wound so that the number of turns increases from the radially inner side to the radially outer side of the stator core so that the winding is closer to the radially outer side of the stator than the M-1th layer. The winding is wound.
請求項1及び5の発明によれば、隣り合うコイル同士の干渉を回避できるため、巻線の占積率を向上させることができる。また、第M−1層から第M層に巻線を移行させるときに移行部分に角度がつきにくいので、移行時に巻線が所望の位置に位置決めしやすくなる。
According to invention of
請求項2の発明によれば、第M−1層のコイルが第M−1層の内側に位置する第M−2層の巻線に支持されるため、第M−1層の巻線の位置決めがしやすくなる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、最小の隙間で隣り合うコイル同士の干渉を回避できるため、巻線の占積率をより向上させることができる。 According to the invention of claim 3, since interference between adjacent coils can be avoided with a minimum gap, the space factor of the windings can be further improved.
請求項4の発明によれば、径方向外側でも隣り合うコイル同士の干渉を回避できるため、巻線の占積率をより向上させることができる。 According to the invention of claim 4, interference between adjacent coils can be avoided even on the radially outer side, so that the space factor of the winding can be further improved.
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.
図1は本発明のコイルが適用されるアウターロータ型電動機の縦断面図である。図1に示すように、本実施形態の電動機は、3相8極のアウターロータ型電動機1であり、モータハウジング2にボルト3により固定されたステータ10と、ステータ10の外周側に僅かな隙間を介して配置される円環状のロータ4とを備える。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an outer rotor type electric motor to which a coil of the present invention is applied. As shown in FIG. 1, the electric motor of the present embodiment is a three-phase, eight-pole outer rotor type
ロータ4は、電磁鋼板が積層されてなるロータコア6aに磁石6bが埋め込まれた円環状のロータヨーク6が、縁付円盤状の支持部材5の縁部内周面5aに固定されており、モータハウジング2に内嵌する玉軸受7、7によって回転自在に支持された回転軸8に一体回転可能に固定されている。ロータ4は、ステータ10に発生させる回転磁界によって回転駆動される。支持部材5の基部5bとステータ10の間には、回転軸8の回転速度を検出するレゾルバ9が配設されている。
In the rotor 4, an
ステータ10は、図2および図3に示すように、ステータコア11と、複数(本実施形態では24個)のコイル13(13u、13v、13w)とを備える。ステータコア11は、複数の電磁鋼板がステータ10の軸方向、即ち、図3において紙面と垂直方向に積層されて構成され、円環状の支持部11aから半径方向外側に向かって放射状に突出形成され、周方向に並ぶ複数(24個)のティース11bを有する。コイル13は、所定本数の導線からなる巻線(本実施形態では、2本の導線からなる束線であり、以下パラ巻線と呼ぶ。)14を、絶縁特性を有する合成樹脂などで形成されたインシュレータ12を介してステータコア11のそれぞれのティース11bの周囲に突極集中巻きによって巻回することで形成される。
2 and 3, the
コイル13は、それぞれ8個ずつのU相、V相及びW相の3相のコイルからなり、U相コイル13u、V相コイル13v、及びW相コイル13wが、時計方向にこの順で配置されてティース11bに巻回されている。即ち、他相のコイル13(例えば、V相コイル13v、及びW相コイル13w)を挟んで配置される同相のコイル13(例えば、U相コイル13u)同士は、他相のコイル13を跨いで配索される渡り部14Tにより接続されている。
Each of the
各相8個ずつのコイル13(U相、V相及びW相コイル13u、13v、13w)は、1つのコイル群18(U相、V相及びW相コイル群18u、18v、18w)を構成し、各コイル群18(U相、V相及びW相コイル群18u、18v、18w)に属する8個のコイル13(U相、V相及びW相コイル13u、13v、13w)は、同一のパラ巻線14(U相、V相及びW相パラ巻線14u、14v、14w)によって連続して巻回されている。
Each of the eight coils 13 (U-phase, V-phase and W-
U相コイル群18uのU相パラ巻線14uの一方の端部がU相接続端子15uに接続され、V相コイル群18vのV相パラ巻線14vの一方の端部がV相接続端子15vに接続され、W相コイル群18wのW相パラ巻線14wの一方の端部がW相接続端子15wに接続されている。また、各コイル群18(U相、V相及びW相コイル群18u、18v、18w)のパラ巻線14(U相、V相及びW相パラ巻線14u、14u、14v)の他方の端部は、中点端子16に接続されている。
One end of the U-phase para winding 14u of the
ステータコア11の支持部11aの内周側には、ボルト穴17をそれぞれ有する複数(本実施形態では6個)の凸部11cが形成されている。このボルト穴17に挿通されるボルト3によりステータ10がモータハウジング2に固定される(図1参照)。
A plurality (six in this embodiment) of
図4から図7に示すように、インシュレータ12は、パラ巻線14が巻回される胴部24と、該胴部24の径方向両端部に設けられた外周側鍔部25及び内周側鍔部26と、を有する。胴部24は、ステータ10の軸方向に向いて対向する壁20,21及びステータ10の周方向に向いて対向する壁22、23によって、径方向に貫通する角穴24aを有して断面矩形の筒状に形成される。角穴24aの大きさは、ステータコア11のティース11bより僅かに大きく、ティース11bが挿通可能である。壁22、23には、パラ巻線14を巻回する際、パラ巻線14を位置決めするための複数の凹溝27が、角穴24aの軸芯に対して直交する方向に設けられている。
As shown in FIGS. 4 to 7, the
外周側鍔部25の壁20側の端部には、径方向外側に延出する外側隔壁28が形成されている。外側壁部28の周方向一端面(図5中、左端面)28aと径方向内側面28bとの隅部には、軸方向において胴部24と反対側の軸方向一端側に突出する外側巻線支持部30が形成される。外側巻線支持部30は、外側隔壁28の周方向一端面28aの径方向中間部分と、径方向内側面28bの周方向一端から略1/3中心寄りの部分とを結ぶ一辺C、外側隔壁28の周方向一端面28aの内側寄り部分、及び、径方向内側面28bの周方向一端寄り部分を軸方向に延出することで略三角柱状に形成され、該一辺Cを軸方向に延出することで形成される径方向外向き傾斜面30cと、外側隔壁28の周方向一端面28aを軸方向に延出した端面30dとの頂部は曲面状に形成された湾曲面30bを構成している。
An
また、外側巻線支持部30の径方向外向き傾斜面30cと、外側壁部28との間には、該1辺Cと平行な段部30aが設けられている。さらに、外側隔壁28の周方向中間部で、且つ径方向内側部分には、傾斜面30cの径方向内側部分と対向し、該一辺Cと略平行な側面を有するガイド突部31が形成されている。そして、外側巻線支持部30の傾斜面30cとガイド突部31の側面との間に溝部32を形成する。
Further, a
また、内周側鍔部26の軸方向一端側部分は、径方向から見て、周方向一端面側から他端面(図5中、右端面)側に向かって徐々に幅広に形成されており、また、軸方向から見て、周方向中間部から周方向他端面に向かって徐々に肉厚に形成されている。内周側鍔部26の周方向他端面と径方向外側面との隅部には、軸方向一端側に突出する略三角柱状の内側巻線支持部34が設けられている。また、内周側鍔部26の軸方向一端側部分には、周方向中間部から周方向他端面に向かうにつれて径方向内側に傾斜する傾斜面33が形成されており、この傾斜面33は、内側巻線支持部34の径方向内向き傾斜面34aと対向して溝部35を形成する。さらに、内周側鍔部26の軸方向一端側部分と、壁20との境界部分には、周方向他端面側から周方向一端面側へと壁20に沿って最初に巻回されるパラ巻線14を案内する、内周側鍔部26に対して傾斜した案内部36が形成されており、また、案内部36と内周側鍔部26との間には、溝部35から胴部24へ向かうパラ巻線14を軸方向に案内する段部36aが形成される。
Moreover, the axial direction one end side part of the inner peripheral
また、インシュレータ12の外側巻線支持部30と内側巻線支持部34とは、外側巻線支持部30と内側巻線支持部34を結ぶ仮想直線Mがインシュレータ12の周方向中間部を通過して径方向に延びる径方向中心線CLに対して傾斜して配置され、これにより、渡り部14Tの長さを短くすることができる。
Further, the outer winding
コイル13は、詳細は後述するが、図8に示すように、インシュレータ12の胴部24の周囲にパラ巻線14が複数回に亘って胴部24の内側から外側にM層(本実施形態では3層)形成されるように巻回されて構成される。そして、インシュレータ12の胴部24に巻回されたコイル13では、第1巻き端41が胴部24の径方向外側寄りに位置し、第2巻き端42が胴部24の径方向内側寄りに位置する。そして、第1巻き端41から渡り部14Tに向けて延びるパラ巻線14は、溝部32を通過し、パラ巻線14が径方向外向き傾斜面30cに軸方向に並ぶようにして傾斜面30cに沿って斜め上方に延び、さらに、外側巻線支持部30の湾曲面30bに沿って巻き掛けられて係止され、外側支持点Dで支持される。また、第2巻き端42から渡り部14Tに向けて延びるパラ巻線14は、パラ巻線14が径方向内向き傾斜面34aに軸方向に並ぶようにして溝部35を斜め下方に通過し、内側巻線支持部34に係止されて内側支持点Eで支持される。このとき、外側巻線支持部30が、内側巻線支持部34より径方向においてコイル13から離れており、コイル13の最外径部から外側巻線支持部30の最外径部までの距離H1は、コイル13の最内径部から内側巻線支持部34の最内径部までの距離H2より大きくなっている。これにより、スペースの狭い内径側でパラ巻線14が干渉するのが確実に防止される。
As will be described in detail later, the
図9はコイルの外側隔壁28付近を拡大して示す側面図であり、コイル13の軸方向一端側の側面13aよりも外側巻線支持部30と内側巻線支持部34が軸方向外側突出して配置される。巻回されたコイル13の側面13aから外側巻線支持部30の段部30aまでの距離Xは、パラ巻線14の幅dより長く設定されている。これにより、第1巻き端41側が外側巻線支持部30の外側支持点Dで支持され、第2巻き端42側が同相のコイル13の中で隣接するコイル13の内側巻線支持部34の内側支持点Eで支持される渡り部14Tは、異相コイル13を跨いで配置されても、各コイル13のパラ巻線14から軸方向外側に離間して位置しているので、接触が確実に防止される。
FIG. 9 is an enlarged side view showing the vicinity of the
図10はインシュレータにパラ巻線を巻回する状態を示す説明図であり、複数(本実施形態では8個)のインシュレータ12が、保持具50に外側隔壁28を下にして所定の間隔で保持される。パラ巻線14は、インシュレータ12の周囲を回転、且つ上下移動可能な巻線装置のノズル51によって吐出され、複数のインシュレータ12に順次巻回される。
FIG. 10 is an explanatory view showing a state in which the para-winding is wound around the insulator, and a plurality of (in this embodiment, eight)
具体的に、第1のインシュレータ12Aにパラ巻線14の第1巻き端41を巻き終わったノズル51は、外側巻線支持部30の形状に沿って斜め下方に移動してパラ巻線14を溝部32に挿通させるとともに湾曲面30bに巻掛けられ、張力を付与しながら斜め上方に移動して、パラ巻線14を外側巻線支持部30の外側支持点Dで支持させる。そして、第2のインシュレータ12Bに移動し、パラ巻線14を内側巻線支持部34の溝部35に挿通して内側支持点Eで支持し、張力を付与しながらノズル51からパラ巻線14を導出して第2のインシュレータ12Bに巻回する。以後同様にして、第3〜第8のインシュレータ12に連続して同一のパラ巻線14を巻回する。
Specifically, the
図11は、パラ巻線14がインシュレータ12に複数層に亘って巻回される工程を示す軸直交方向の断面図であり、(a)は第1層目を形成する工程を説明する図であり、(b)は第2層目を形成する工程を説明する図であり、(c)は第3層目を形成する工程を説明する図であり、図12は第2層目を形成する工程を具体的に説明する軸直交方向の断面図である。なお、図11及び図12は、簡単のため図10と上下を逆にして記載し、さらにハッチングを省略している。
FIG. 11 is a cross-sectional view in the direction perpendicular to the axis showing a step in which the para-winding 14 is wound around the
パラ巻線14の各インシュレータ12への巻回は、先ず、図11(a)に示すように、ステータコア11の径方向内側から径方向外側に周回数が増えるようにインシュレータ12の胴部24上に第1層巻線141が形成される。
First, as shown in FIG. 11A, the winding of the para-winding 14 around each
第1層巻線141が外周側鍔部25に達すると、続いて第2層巻線142が、図11(b)に示すように、第1層巻線141の略半分の位置を越えて略3/4程度まで径方向外側から径方向内側に向かって第1層巻線141の上に巻回される。第2層巻線142は、パラ巻線14をN回巻回することで構成され、一周は、インシュレータ12の周りを周方向一端側(図中左側)から軸方向他端側(紙面裏側)を通って周方向他端側(図中右側)に至り、さらに軸方向一端側(紙面表側)を通って完了する。
When the first layer winding 141 reaches the outer
ここで、第2層巻線142は、径方向外側から径方向内側に向かって1周目からN−2周目まで1周目、2周目、・・、N−3周目、N−2周目と周回数が増えるよう巻回される。そして、N−1周目のパラ巻線14は、周方向一端側においてN−2周目のパラ巻線14から径方向内側にパラ巻線14の導線数n(本実施形態では2本)だけ間隔をあけて巻き始められ(図12(a))、周方向他端側においてN−2周目のパラ巻線14から径方向内側にパラ巻線14の導線数n+1(本実施形態では3本)だけ間隔をあけて巻回される(図12(b))。従って、軸方向一端側においはN−2周目のパラ巻線14とN−1周目のパラ巻線14との間に隙間T1が形成され、軸方向他端側においてはN−2周目のパラ巻線14とN−1周目のパラ巻線14との間に隙間T2が形成される。
Here, the second layer winding 142 has a first turn, a second turn,..., A N-3 turn, a N− turn from the first turn to the N-2 turn from the radially outer side to the radially inner side. It is wound to increase the number of laps in the second lap. The number N of the para-windings 14 of the para-winding 14 is radially inward from the para-winding 14 of the N-th round on the one end side in the circumferential direction. Winding is started only at intervals (FIG. 12A), and the number n + 1 of conductors of the para-winding 14 is radially inward from the N-
続いて、N周目のパラ巻線14は、周方向他端側のN−1周目と周方向一端側のN周目をつなぐパラ巻線14の周回移行部14Rが、周方向一端側のN−1周目と周方向他端側のN−2周目のパラ巻線14をつなぐ周回移行部14Qと交差するように、径方向外側に巻かれ、軸方向一端側においてN−2周目のパラ巻線14とN−1周目のパラ巻線14との間の隙間T1に配置される(図12(c))。隙間T1を埋めるように配置されたN周目のパラ巻線14は、軸方向他端側を通って、周方向他端側においてN−2周目のパラ巻線14とN−1周目のパラ巻線14との間に形成された隙間T2に、N−2周目のパラ巻線14と接するように配置される(図12(d))。
Subsequently, the N-th para winding 14 has a
従って、周方向一端側においては、N周目のパラ巻線14とN−1周目のパラ巻線14とが近接し、周方向他端側においては、N周目のパラ巻線14とN−1周目とのパラ巻線14との間に1本の導線分の隙間T3が残ることとなる。また、軸方向一端側においては、周方向一端側のN−1周目のパラ巻線14と周方向他端側のN−2周目のパラ巻線14をつなぐ周回移行部14Qと、周方向一端側のN周目のパラ巻線14と周方向他端側のN−1周目のパラ巻線14をつなぐ周回移行部14Rとが、軸方向一端側において軸方向でオーバラップする。
Therefore, the N-th para winding 14 and the (N-1) -th para winding 14 are close to each other on one circumferential side, and the N-th para winding 14 is on the other circumferential side. A gap T3 for one conducting wire remains between the N-1th winding and the para-winding 14. In addition, on one end side in the axial direction, a
このように第2層巻線142が形成された後、第3層巻線143が、図11(c)に示すように、第2層巻線142の略中央の位置を始点として径方向内側から径方向外側に向かって第2層巻線142の上に巻回される。第3層巻線143は、軸方向一端側において1周目のパラ巻線14と2周目のパラ巻線14との間に1本の導線分の隙間T4が形成される。その後、順次径方向内側から径方向外側に周回数を増やすように巻回することにより、第3層巻線143が第2層巻線142に比べて径方向外側に寄るように巻回され、インシュレータ12にコイル13が形成される。
After the second layer winding 142 is thus formed, the third layer winding 143 is radially inward starting from the approximate center position of the second layer winding 142, as shown in FIG. Is wound on the second layer winding 142 in the radially outward direction. In the third layer winding 143, a gap T <b> 4 for one conducting wire is formed between the first winding
そして、同一のパラ巻線14を順次、複数(8個)のインシュレータ12に連続して巻回することにより、同一のパラ巻線14によって連続して巻回された複数のコイル13を有するコイル群18が形成される。
A coil having a plurality of
図10において、インシュレータ12Aの外側支持点Dと、インシュレータ12Bの内側支持点Eとの間のパラ巻線14は、渡り部14T(図2参照)となる部分であり、その長さLは、所定の長さに設定された状態で巻回される。換言すれば、保持具50は、隣接するインシュレータ12の外側支持点Dと内側支持点Eとの距離が、所定の長さLとなるようにインシュレータ12を保持して、パラ巻線14を巻回する。
In FIG. 10, the para-winding 14 between the outer support point D of the
次に、ステータ10の組み付けについて図13を参照して説明する。同一のパラ巻線14で連続して巻回された複数(8個)のコイル13からなるU相、V相、及びW相の各コイル群18u,18v,18wのU相、V相、及びW相コイル13u,13v,13wは、図12に示すように、それぞれ2つおきにステータコア11のティース11bに対応して径方向外側に円環状に配置される。そして、全コイル13を、縮径する方向(矢印方向)に同時に移動させて、インシュレータ12の角穴24aをステータコア11のティース11bに挿入する。
Next, assembly of the
ここで、インシュレータ12が、ステータコア11のティース11bに挿入されて径方向外側に向かう放射状に配置されたとき、隣接するインシュレータ12間の空間は径方向外側に向かうに従って次第に大きくなる。しかしながら、上述したように、インシュレータ12に巻回されたコイル13は、径方向内側より径方向外側に巻かれる層数を多くし、径方向外側部分が周方向に膨らむように形成したので、該空間は無駄なくパラ巻線14で埋められ、占積率を向上することができる。
Here, when the
ステータコア11の径方向外側に円環状に配置されたコイル13が縮径方向に移動すると、周方向長さが短くなる分、渡り部14Tに弛みが生じるが、インシュレータ12の角穴24aにステータコア11のティース11bを挿入した後、渡り部14Tを外側巻線支持部30の外側支持点Dと内側巻線支持部34の内側支持点Eに係止した状態で、図2に示すように、渡り部14Tを略S字状に折り曲げ成形することにより、この弛みを吸収して渡り部14Tに張力が付与される。
When the
次いで、ステータコア11に配置されたU相コイル群18uのU相パラ巻線14uの一方の端部をU相接続端子15uに接続し、同様に、V相コイル群18vのV相パラ巻線14vの一方の端部をV相接続端子15vに接続し、更にW相コイル群18wのW相パラ巻線14wの一方の端部をW相接続端子15wに接続する。そして、各パラ巻線14(U相、V相、及びW相パラ巻線14u、14v、14w)の他方の端部を中点端子16に接続する(図2参照)。
Next, one end of the U-phase para-coil 14u of the
これにより、各コイル13は、第1巻き端41が同相のコイル13の中で隣接するコイル13の第2巻き端42に、異相のコイル13を跨いで、渡り部14Tを介して繋がり、3相スター結線されたステータ10が組み付けられる。
As a result, each
図14は、周方向で隣り合うコイルの関係を示す軸直交方向の断面図である。
図14において、周方向一端側(図中左側)のコイルをU相コイル13u、周方向他端側(図中右側)のコイルをV相コイル13vとすると、U相コイル13uの第2層巻線142の周方向他端側に形成された隙間T3に隣り合うV相コイル13vの第2層巻線142の周方向一端側の最内径部(N−1周目のパラ巻線14のうち径方向内側の導線)のパラ巻線14が位置し、V相コイル13vの第3層巻線143の周方向一端側に形成された隙間T4に隣り合うU相コイル13uの第3層巻線143の周方向他端側の最内径部(1周目のパラ巻線14のうち径方向内側の導線)のパラ巻線14が位置する。これにより、組み付け時においても組み付け後においてもU相コイル13uとV相コイル13vの干渉が防止される。なお、図14では、U相コイル13uとV相コイル13vを例に説明したが、図2に示すように、全てのコイル13(13u、13v、13w)で干渉が防止される。
FIG. 14 is a cross-sectional view in the direction perpendicular to the axis showing the relationship between coils adjacent in the circumferential direction.
In FIG. 14, if the coil on one circumferential side (left side in the figure) is a
以上説明したように、本実施形態に係る電動機の突極集中巻きコイル13によれば、第2層は、パラ巻線14をティース11bの周りにN回巻回することで構成され、パラ巻線14がステータコア11の径方向外側から径方向内側に向かって1周目からN−2周目まで周回数が増えるように巻回され、さらにN周目のパラ巻線14がN−1周目のパラ巻線14よりステータコア11の径方向外側に位置するように巻回されて構成される。また、ティース11bの周方向一端側において、N周目のパラ巻線14とN−1周目のパラ巻線14とが近接しており、ティース11bの周方向他端側において、N周目のパラ巻線14とN−1周目のパラ巻線14とが離間しており、ティース11bの周方向一端側のN−1周目のパラ巻線14とティース11bの周方向他端側のN−2周目のパラ巻線14をつなぐ周回移行部14Qと、ティース11bの周方向一端側のN周目のパラ巻線14とティース11bの周方向他端側のN−1周目のパラ巻線14をつなぐ周回移行部14Rとが、ステータ10の軸方向一端側において軸方向でオーバラップする。さらに、第3層は、パラ巻線14をステータコア11の径方向内側から径方向外側に向かって周回数が増えるように巻き回され、パラ巻線14が第2層に比べてステータ10の径方向外側に寄っている。これにより、隣り合うコイル13同士の干渉を回避できるため、占積率を向上させることができる。
As described above, according to the salient pole concentrated winding
ここで、本実施形態の比較例として、図15に、第2層のパラ巻線14をステータコア11の径方向外側から径方向内側に向かって1周目からN周目まで周回数が増えるように巻回した場合を示す。図15(a)に示すように、パラ巻線14をステータコア11の径方向外側から径方向内側に向かって1周目からN周目まで周回数が増えるように巻回した場合、第3層の1周目のパラ巻線14が、径方向内側から急角度で径方向外側に巻かれることとなる。このとき、パラ巻線14を巻回する角度が急すぎてパラ巻線14が外れる虞が生じてしまう。
Here, as a comparative example of the present embodiment, in FIG. 15, the number of turns of the
従って、本実施形態のように、パラ巻線14をステータコア11の径方向外側から径方向内側に向かって1周目からN−2周目まで周回数が増えるように巻回し、さらにN周目のパラ巻線14がN−1周目のパラ巻線14よりステータコア11の径方向外側に位置するように巻回することで、第2層から第3層にパラ巻線14を移行させるときに移行部分に角度がつきにくいので、パラ巻線14が所望の位置に位置決めしやすくなる。
Therefore, as in this embodiment, the para-winding 14 is wound so that the number of turns increases from the first turn to the N-2th turn from the radially outer side to the radially inner side of the
また、第1層が存在するので、第2層が第1層のパラ巻線14に支持され、第2層のパラ巻線14の位置決めがしやすくなる。
In addition, since the first layer exists, the second layer is supported by the
また、第2層に形成される隙間T3は、パラ巻線14を構成する導線1本分の隙間なので、最小の隙間で隣り合うコイル同士の干渉を回避できるため、占積率をより向上させることができる。 Further, since the gap T3 formed in the second layer is a gap for one conducting wire constituting the para-winding 14, it is possible to avoid interference between adjacent coils with the smallest gap, thereby further improving the space factor. be able to.
また、第3層にも隙間T4を形成することにより、径方向外側でも隣り合うコイル13同士の干渉を回避できるため、占積率をより向上させることができる。
Also, by forming the gap T4 in the third layer, interference between
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、本実施形態では、コイル13が3層構造の場合を例示したが、2層構造や3層以上の構造のものであっても本発明を適用でき、その場合最外層から1つ内側の層を本実施形態の第2層と同様に巻回し、最外層を本実施形態の第3層と同様に巻回すればよい。また、2本の導線からなるパラ巻線14を巻回する場合を例示したが、これに限定されず1本の巻線を巻回してもよく、3本以上の巻線を巻回してもよい。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably.
For example, in the present embodiment, the case where the
1 アウターロータ型電動機(電動機)
4 ロータ
10 ステータ(突極集中巻きステータ)
11 ステータコア
11b ティース
12 インシュレータ
13 コイル
13u U相コイル
13v V相コイル
13w W相コイル
14 パラ巻線(巻線)
14Q 周回移行部
14R 周回移行部
14u U相パラ巻線
14v V相パラ巻線
14w W相パラ巻線
1 Outer rotor type motor (motor)
4
11
14Q
Claims (5)
第M−1層は、
前記巻線を前記ティースの周りにN回巻回することで構成され、
前記巻線が前記ステータコアの径方向外側から径方向内側に向かって1周目からN−2周目まで周回数が増えるように巻回され、さらにN周目の巻線がN−1周目の巻線より前記ステータコアの径方向外側に位置するように巻回されて構成され、
前記ティースの周方向一端側において、N周目の巻線とN−1周目の巻線とが近接しており、
前記ティースの周方向他端側において、N周目の巻線とN−1周目の巻線とが離間しており、
前記ティースの周方向一端側のN−1周目の巻線と前記ティースの周方向他端側のN−2周目の巻線をつなぐ第1移行部と、前記ティースの周方向一端側のN周目の巻線と前記ティースの周方向他端側のN−1周目の巻線をつなぐ第2移行部とが、前記ステータの軸方向一端側において軸方向でオーバラップし、
第M層は、
前記巻線を前記ステータコアの径方向内側から径方向外側に向かって周回数が増えるように巻き回され、前記巻線が前記第M−1層に比べて前記ステータの径方向外側に寄っている
ことを特徴とする突極集中巻きコイル。 A salient pole concentrated winding coil configured by winding a plurality of teeth that are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction and project radially so that M layers are stacked,
The M-1 layer is
It is configured by winding the winding N times around the teeth,
The winding is wound so that the number of turns increases from the first turn to the (N-2) th turn from the radially outer side to the radially inner side of the stator core, and the Nth winding is the N-1th turn. Is wound so as to be positioned on the radially outer side of the stator core from the winding of
On the one end side in the circumferential direction of the teeth, the Nth winding and the N-1th winding are close to each other.
On the other circumferential side of the teeth, the Nth winding and the N-1th winding are separated from each other,
A first transition portion connecting the N-1th winding on one end side in the circumferential direction of the teeth and the N-2nd winding on the other end side in the circumferential direction of the teeth; A second transition portion connecting the Nth winding and the N-1th winding on the other circumferential end of the teeth overlaps in the axial direction at one axial end of the stator,
Layer M is
The winding is wound so that the number of turns increases from the radially inner side to the radially outer side of the stator core, and the winding is closer to the radially outer side of the stator than the M-1th layer. A salient pole concentrated winding coil characterized by that.
第M−1層は、
前記巻線を前記ティースの周りにN回巻回することで構成され、
前記巻線が前記ステータコアの径方向外側から径方向内側に向かって1周目からN−2周目まで周回数が増えるように巻回され、さらにN周目の巻線がN−1周目の巻線より前記ステータコアの径方向外側に位置するように巻回されて構成され、
前記ティースの周方向一端側において、N周目の巻線とN−1周目の巻線とが近接しており、
前記ティースの周方向他端側において、N周目の巻線とN−1周目の巻線とが離間しており、
前記ティースの周方向一端側のN−1周目の巻線と前記ティースの周方向他端側のN−2周目の巻線をつなぐ第1移行部と、前記ティースの周方向一端側のN周目の巻線と前記ティースの周方向他端側のN−1周目の巻線をつなぐ第2移行部とが、前記ステータの軸方向一端側において軸方向でオーバラップし、
第M層は、
前記巻線を前記ステータコアの径方向内側から径方向外側に向かって周回数が増えるように巻き回され、前記巻線が前記第M−1層に比べて前記ステータの径方向外側に寄るように、
前記巻線を巻回することを特徴とする突極集中巻きコイルの製造方法。 A method of manufacturing a salient pole concentrated winding coil configured by winding a plurality of teeth arranged in a circumferential direction at a predetermined interval and projecting radially so as to laminate M layers of windings,
The M-1 layer is
It is configured by winding the winding N times around the teeth,
The winding is wound so that the number of turns increases from the first turn to the (N-2) th turn from the radially outer side to the radially inner side of the stator core, and the Nth winding is the N-1th turn. Is wound so as to be positioned on the radially outer side of the stator core from the winding of
On the one end side in the circumferential direction of the teeth, the Nth winding and the N-1th winding are close to each other.
On the other circumferential side of the teeth, the Nth winding and the N-1th winding are separated from each other,
A first transition portion connecting the N-1th winding on one end side in the circumferential direction of the teeth and the N-2nd winding on the other end side in the circumferential direction of the teeth; A second transition portion connecting the Nth winding and the N-1th winding on the other circumferential end of the teeth overlaps in the axial direction at one axial end of the stator,
Layer M is
The winding is wound so that the number of turns increases from the radially inner side to the radially outer side of the stator core so that the winding is closer to the radially outer side of the stator than the M-1th layer. ,
A method of manufacturing a salient pole concentrated winding coil, wherein the winding is wound.
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