JP6257488B2 - 回転電機の固定子 - Google Patents
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Description
また、分割鉄心に巻線する際に渡り線を切断せずに連続的に巻線することで端子などの部品点数や接続作業を減らす技術が提案されてきた。例えば、回転電機の固定子を構成する場合に、1つのティース単位で分割された鉄心を固定子の外径よりも大きい環状に、周方向に離間した状態に配置しておいて各ティースに巻線し、インシュレータの軸方向の一端側に渡り線案内部を設け、コイル上部に複数の渡り線を配置することで、渡り線とコイルの接触を防ぐ固定子の製造方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
なお、渡り線とコイルを絶縁した状態に配置する手段として、インシュレータの外周側に設けた複数の溝それぞれに全ての渡り線を配置する方法も提案されている(例えば特許文献2)。
さらに、巻線後に分割コアを縮径する工程を含むため、縮径時に離間渡り線が弛んでしまうという課題があり、この弛みを考慮して渡り線保持ホルダを設計しなければならず、部品サイズが大きくなり、ひいては固定子のサイズが増加してしまうという課題があった。
バックヨーク部と前記バックヨーク部から径方向内側に突出するティース部を有する分割鉄心を複数個環状に連結した固定子鉄心と、
前記分割鉄心にインシュレータを介して巻線されたコイルを、隣合わない他の前記分割鉄心の前記コイルに連続して接続する離間渡り線を有する回転電機の固定子において、
前記インシュレータは、前記分割鉄心の軸方向の一端面のバックヨーク部の内周側縁上から軸方向上方に立設する第一外壁と、前記一端面のティース部の内周先端部の軸方向の縁上から前記第一外壁と同じ方向に立設する第一内壁と、前記第一外壁と前記第一内壁に接続され、前記ティース部の外周面の所定の範囲を覆う第一コイル絶縁部とを備える第一インシュレータ、及び、
前記分割鉄心の軸方向の他端面の前記バックヨーク部の内周側縁上から軸方向上方に立設する第二外壁と、前記ティース部の内周側先端の前記他端面のティース部の内周先端部の軸方向の縁上から前記第二外壁と同じ方向に立設する第二内壁と、前記第二外壁と前記第二内壁に接続され、前記ティース部の外周の、前記第一コイル絶縁部が覆う範囲以外の範囲を覆う第二コイル絶縁部とを備える第二インシュレータからなり、
前記第一内壁の軸方向端面の周方向の両端部には、軸方向上方に立設して前記離間渡り線を案内する内側端部ワイヤガイドを有し、
前記第一内壁の軸方向端面の周方向の中央には、軸方向上方に立設して前記離間渡り線を案内する、内側中央ワイヤガイドを有し、
前記内側端部ワイヤガイドと、前記内側中央ワイヤガイドは、前記内側端部ワイヤガイドの最内周部が、前記内側中央ワイヤガイドの最外周部より径方向外側になるように配置され、
前記離間渡り線は、前記第一インシュレータの前記第一外壁または前記第一内壁に配設され、前記コイルの巻始め線、巻き終わり線、隣合うコイル同士を連続して結合する隣接渡り線は、前記インシュレータの前記第二外壁または前記第二内壁に配設されているものである。
前記内側端部ワイヤガイドと、前記内側中央ワイヤガイドは、前記内側端部ワイヤガイドの最内周部が、前記内側中央ワイヤガイドの最外周部より径方向外側になるように配置されているので、離間渡り線を収納する際に渡り線にくせがつきにくいという効果を奏する。
以下、本発明の実施の形態1に係る回転電機の固定子について図を用いて説明する。
本明細書で、特に断り無く「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「内周側」、「外周側」、「内周面」、「外周面」、というときは、それぞれ、固定子の「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「内周側」、「外周側」、「内周面」、「外周面」をいうものとする。また、この明細書で、特に断り無く「上」、「下」と言うときは、基準となる場所において、軸方向に垂直な面を想定し、その面を境界として固定子の中心点が含まれる側を「下」、その反対を「上」とする。また、高さの高低を比較する場合は、固定子の中心からの距離が長い方を「高い」とする。また、以下の説明では、分割積層鉄心を用いて説明するが、一体型の分割鉄心を用いてもよい。
図1は、固定子100の構成を示す斜視図である。
図2(a)は、固定子100の上面図(一部断面図を含む)である。丸E部分は、固定子100を軸方向に垂直に切断した断面図である。
図2(b)は、図2(a)の固定子100のA−A線での断面図である。
図2(c)は、図2(a)の固定子100の丸Eで囲んだ部分の拡大図である。
図3は、固定子100の電気的構成を示す模式図である。
図4は、固定子100の固定子鉄心10を構成する一対の分割積層鉄心1の斜視図である。
図5は、一対の分割積層鉄心1の分割積層鉄心1a、1bの間を折曲げる前の状態を示す上面図である。図5の状態から連結部13を中心として外周側に折り曲げたものが図4に示す一対の分割積層鉄心1である。
図2(a)に示すように、巻線されたU相分割固定子群10Uは、2個のティースU1、U2と、2個のティースU3、U4とが中心点0を挟んで対象の位置となるように配置され、残りのV相分割固定子群10V、W相分割固定子群10Wは、U相分割固定子群10Uから周方向にそれぞれ反対側に60°ずつ、ずらして円環状に配置される。
図7(a)は、第一インシュレータ3aの斜視図、図7(b)は、第一インシュレータ3aの上面図、(c)は図7(b)中、矢印B方向から見た第一インシュレータ3aの側面詳細図である。
図8(a)は、第二インシュレータ3bの斜視図、図8(b)は、第二インシュレータ3bの上面図である。図7(b)は、内側端部ワイヤガイド35a2の一部を切り欠いた断面として描いている。
分割積層鉄心1a、1bには、コイル8との間の絶縁を確保するために第一インシュレータ3aおよび第二インシュレータ3bが両側から装着されている。
図9は、一相の分割固定子群10X(Xは、U、V、Wの内のいずれかを示す)の巻線直後の状態を示す上面図である。
図10は、巻線直後の一相の分割固定子群10Xを固定子として組み立てるために折曲げた状態を示す斜視図である。
図11(a)は、図10に示す一相の分割固定子群10Xを下側から見た平面図である。
図11(b)は、図10に示す一相の分割固定子群10Xを図11(a)の矢印D側から見た正面図である。
固定子100の組み立ては、まず、巻線を終えたU相分割固定子群10U、V相分割固定子群10V、W相分割固定子群10Wを一体化させた後、V相分割固定子群10Vの離間渡り線41Vを、間に挟まれる他相の分割固定子群の積層バックヨーク部11a、11b側に這い回し、第一インシュレータ3aの第一外壁34aに設けた第一ステージ部37aと外側端部ワイヤガイド31a1、31a2の間(第一ステージ部37a上でも良い)に配置する。
図12は、固定子100の中性点の配線を示す展開図であり、固定子100を径方向外側から見た展開図である。V1〜U2の範囲のみを展開した図である。図2において見えている側が、図12では下側になっていることに注意を要する。
図14は、巻線装置50によりU相巻装部群1Uへのコイルの巻線が完了した状態を示す上面図である。
巻線装置50は、複数の分割積層鉄心1a、1b(ここでは、一対の分割積層鉄心1を2セット)に第一インシュレータ3a、第二インシュレータ3bを装着した巻装部UK1〜UK4を、各積層ティース部12a、12bの内周側の先端が外側を向くように円環状に配置する、チャック機構51を備える。チャック機構51は、各巻装部UK1〜UK4に設けられたアリ溝11a1、11b1を把持する可動爪522を備える。チャック機構51は位置制御できるサーボモータやステッピングモータに連結されており、回転駆動軸Cを中心として回転させることができる。
また、部品点数を抑え、高密度なコイル8を高速に巻線できるので、異なる相の離間渡り線41U〜41W、隣接渡り線43を干渉させることなく、高い絶縁耐力を有する固定子100を生産することができる。
また、本実施の形態では説明の都合上、巻始め線40U〜40Wを中性点側、巻終わり線45U〜45Wを入力端子側として述べたが、生産の都合に合わせて巻始めと巻終わりの順を逆転させても成立する。このような電気配線とすることで、ワイヤ6の接続箇所が少なく、離間渡り線41U〜41W、隣接渡り線43の接触のおそれがある箇所を極限まで減らすことができ、インシュレータの形状の複雑化および大型化、ひいては固定子100の大型化を抑制することができる。
以下、本発明の実施の形態2について、実施の形態1と異なる部分を中心に図を用いて説明する。
図15は、この発明の実施の形態2に係る固定子200の上面図である。
図16は、固定子200の固定子鉄心210を構成する分割積層鉄心201の斜視図である。
図17は、図16に示す分割積層鉄心201に実施の形態1と同じ第一インシュレータ3a、第二インシュレータ3bを装着した状態を示す斜視図である。
図18(a)は、一相の分割固定子群210Xの巻線直後の状態を示す上面図、図18(b)は、その斜視図である。
以下、本発明の実施の形態3について、実施の形態1と異なる部分を中心に図を用いて説明する。
図19は、図4に示す一対の分割積層鉄心1の分割積層鉄心1a、1bにインシュレータ303を一体成形した状態を示す斜視図である。
10V V相分割固定子群、10W W相分割固定子群、10X 分割固定子群、
0 中心点、1 一対の分割積層鉄心、1a,1b,201 分割積層鉄心、
1U U相巻装部群、1V V相巻装部群、1W W相巻装部群、
2,202 バックヨーク部、3,203 ティース部、3a 第一インシュレータ、
3b 第二インシュレータ、303 インシュレータ、5,205 鉄心片、
5N 中性点用端子、5U〜5W 入力端子、6 ワイヤ、8,8a,8b コイル、
R,Q 軸、11a,11b 積層バックヨーク部、11a1,11b1 アリ溝、
11at,11bt 端部、12a,12b 積層ティース部、13 連結部、
31a1,31a2 外側端部ワイヤガイド、31a3 外側中央ワイヤガイド、
31a11 底面、31a31 下面、31b 干渉防止突起、32b 端末線フック、33a1,33a2,33b1,33b2 第一ターン案内溝、34a 第一外壁、
34a3 第一中央部、34b 第二外壁、34b3 第二中央部、35a 第一内壁、35b 第二内壁、35a1,35a2 内側端部ワイヤガイド、
35a3 内側中央ワイヤガイド、35a21,35a22 最内周部、
35a31 最外周部、35au 上端面、36a 第一コイル絶縁部、
36b 第二コイル絶縁部、36a1,36b1 面取部、37a 第一ステージ部、
37b 第二ステージ部、40,40U,40V,40W 巻始め線、
38a 離間渡り線規制用突起、39b 端子挿入穴、
41,41U,41V,41W 離間渡り線、43 隣接渡り線、
45U,45V,45W 巻終わり線、50 巻線装置、51 チャック機構、
55 調整フック、58 フライヤ、B1,B2 直線、C1 回転駆動軸、
U1〜U4,V1〜V4,W1〜W4 ティース、522 可動爪、
UK1〜UK4 巻装部、Ma1,Ma2 内壁ワイヤ経路、
Ma3,Ma4 第一外壁ワイヤ経路、Ma5 第一外壁中央ワイヤ経路、
Mb3,Mb4 第二外壁ワイヤ経路、Mb5 ワイヤガイド溝、C 回転駆動軸、
O 固定子中心。
Claims (14)
- バックヨーク部と前記バックヨーク部から径方向内側に突出するティース部を有する分割鉄心を複数個環状に連結した固定子鉄心と、
前記分割鉄心にインシュレータを介して巻線されたコイルを、隣合わない他の前記分割鉄心の前記コイルに連続して接続する離間渡り線を有する回転電機の固定子において、
前記インシュレータは、前記分割鉄心の軸方向の一端面のバックヨーク部の内周側縁上から軸方向上方に立設する第一外壁と、前記一端面のティース部の内周先端部の軸方向の縁上から前記第一外壁と同じ方向に立設する第一内壁と、前記第一外壁と前記第一内壁に接続され、前記ティース部の外周面の所定の範囲を覆う第一コイル絶縁部とを備える第一インシュレータ、及び、
前記分割鉄心の軸方向の他端面の前記バックヨーク部の内周側縁上から軸方向上方に立設する第二外壁と、前記ティース部の内周側先端の前記他端面のティース部の内周先端部の軸方向の縁上から前記第二外壁と同じ方向に立設する第二内壁と、前記第二外壁と前記第二内壁に接続され、前記ティース部の外周の、前記第一コイル絶縁部が覆う範囲以外の範囲を覆う第二コイル絶縁部とを備える第二インシュレータからなり、
前記第一内壁の軸方向端面の周方向の両端部には、軸方向上方に立設して前記離間渡り線を案内する内側端部ワイヤガイドを有し、
前記第一内壁の軸方向端面の周方向の中央には、軸方向上方に立設して前記離間渡り線を案内する、内側中央ワイヤガイドを有し、
前記内側端部ワイヤガイドと、前記内側中央ワイヤガイドは、前記内側端部ワイヤガイドの最内周部が、前記内側中央ワイヤガイドの最外周部より径方向外側になるように配置され、
前記離間渡り線は、前記第一インシュレータの前記第一外壁または前記第一内壁に配設され、前記コイルの巻始め線、巻き終わり線、隣合うコイル同士を連続して結合する隣接渡り線は、前記インシュレータの前記第二外壁または前記第二内壁に配設されている回転電機の固定子。 - 前記第一外壁の外周面の周方向の両端部には、前記離間渡り線を支持する、外側端部ワイヤガイドを有し、
前記第一外壁の2つの前記外側端部ワイヤガイドの間には軸方向に延在して径方向に開口し、前記第一コイル絶縁部の周方向端面に連通する2つの第一外壁ワイヤ経路を有し、
2つの前記第一外壁ワイヤ経路に挟まれた、前記第一外壁の第一中央部の外周面上端部には、
前記外側端部ワイヤガイドの上を引き回される前記離間渡り線が軸方向に離れないように面外規制する、軸方向上側に向かって内側に傾斜するテーパ形状をした外側中央ワイヤガイドを有する請求項1に記載の回転電機の固定子。 - 前記第一外壁の前記第一中央部の軸方向先端には、径方向に開口し、前記外側中央ワイヤガイドに隣接して前記離間渡り線を径方向に案内する第一外壁中央ワイヤ経路を有する請求項2に記載の回転電機の固定子。
- 前記第二外壁は、軸方向に延在して径方向に開口し、前記第二コイル絶縁部の周方向端面に連通する2つの第二外壁ワイヤ経路を有し、
2つの前記第二外壁ワイヤ経路に挟まれた、前記第二外壁の第二外壁中央部は、軸方向上端面に、周方向に延在し、前記コイルの前記巻始め線と前記隣接渡り線との接触を防止するワイヤガイド溝を有し、前記第二外壁中央部の上端面の高さが第二外壁の他の部分の上端面の高さより高い請求項2又は請求項3に記載の回転電機の固定子。 - 前記第二外壁中央部は、前記第二外壁中央部の外周面から径方向外側にせり出して、前記離間渡り線と、前記巻始め線との干渉を防止する干渉防止突起を有する請求項4に記載の回転電機の固定子。
- 前記第一外壁及び前記第二外壁は、それぞれ前記第一外壁及び前記第二外壁の根元の外周側に突出し、前記バックヨーク部の縁上に周方向に延在し、前記離間渡り線と前記バックヨーク部との接触を防止するステージ部を有する請求項2から請求項5のいずれか1項に記載の回転電機の固定子。
- 前記第二外壁の周方向の一端部かつ軸方向の先端の外周面に、径方向に外側にせり出す端末線フックを有する請求項2から請求項6のいずれか1項に記載の回転電機の固定子。
- 前記第一コイル絶縁部及び前記第二コイル絶縁部の少なくとも一方は、軸方向端面と径方向端面の境界部に面取部を有し、
前記第一コイル絶縁部が前記面取部を有する場合は、前記面取部と前記第一外壁との境界部に前記コイルの第一ターンを案内する第一ターン案内溝を有し、
前記第二コイル絶縁部が前記面取部を有する場合は、前記面取部と前記第二外壁との境界部に前記コイルの第一ターンを案内する第一ターン案内溝を有する請求項2から請求項7のいずれか1項に記載の回転電機の固定子。 - 前記外側端部ワイヤガイドは、前記離間渡り線が前記第一外壁の外周面から径方向外側に離れないように規制する面外規制形状部を有する請求項2から請求項8のいずれか1項に記載の回転電機の固定子。
- 前記内側端部ワイヤガイドは、前記離間渡り線が前記第一内壁の軸方向端面から軸方向上方に離れないように規制する面外規制形状部を有し、
前記面外規制形状部と、前記内側中央ワイヤガイドは、前記面外規制形状部の最内周部が、前記内側中央ワイヤガイドの最外周部より径方向内側になるように配置されている請求項2から請求項9のいずれか1項に記載の回転電機の固定子。 - 隣接する一対の前記分割鉄心は、前記バックヨーク部の周方向端部が薄肉連結されている請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の回転電機の固定子。
- 前記第一インシュレータと前記第二インシュレータは一体成形されている請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の回転電機の固定子。
- 前記固定子の前記コイルは、3相Y結線され、
同相のコイルが、隣接する一対の前記分割鉄心にそれぞれ逆向きに連続して巻線され、更に連続して、所定の長さの前記離間渡り線を介して別の隣接する一対の前記分割鉄心に互いに逆向きに巻線された分割固定子群を有し、
前記離間渡り線で繋がれた前記分割鉄心の間には、他の2相の分割固定子群を構成するそれぞれ一対の前記分割鉄心が挟まれている請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の回転電機の固定子。 - 前記分割鉄心は、鉄心片バックヨーク部と前記鉄心片バックヨーク部から径方向内側に突出する鉄心片ティース部を有する鉄心片を積層した分割積層鉄心である請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の回転電機の固定子。
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- 2014-09-26 JP JP2014196113A patent/JP6257488B2/ja active Active
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JP7480186B2 (ja) | 2020-01-14 | 2024-05-09 | 日精エー・エス・ビー機械株式会社 | 樹脂製容器の製造方法、製造装置および金型ユニット |
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