JP7394396B2 - Stator and motor using it - Google Patents
Stator and motor using it Download PDFInfo
- Publication number
- JP7394396B2 JP7394396B2 JP2020559090A JP2020559090A JP7394396B2 JP 7394396 B2 JP7394396 B2 JP 7394396B2 JP 2020559090 A JP2020559090 A JP 2020559090A JP 2020559090 A JP2020559090 A JP 2020559090A JP 7394396 B2 JP7394396 B2 JP 7394396B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stator
- layer
- wound
- conductor
- conductive wire
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 116
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 103
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 79
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 110
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 7
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000006082 mold release agent Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
- H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
- H02K3/18—Windings for salient poles
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
- Windings For Motors And Generators (AREA)
Description
本発明は、ステータ、特に断面が矩形状の導線が巻回されるステータ及びそれを用いたモータに関する。 The present invention relates to a stator, and particularly to a stator in which a conductor wire having a rectangular cross section is wound, and a motor using the stator.
近年、産業、車載用途でモータの需要は高まっている。その中で、モータの効率向上が要望されており、ステータのスロット内に配置されるコイルの占積率向上がモータの効率向上のために有効であることが知られている。コイルの占積率を向上させることで、モータの駆動時に、コイルに流れる電流に起因する損失を抑制できる。 In recent years, demand for motors for industrial and automotive applications has been increasing. Among these, there is a desire to improve the efficiency of motors, and it is known that improving the space factor of coils arranged in slots of the stator is effective for improving motor efficiency. By improving the space factor of the coil, it is possible to suppress loss caused by current flowing through the coil when driving the motor.
従来、断面が矩形状の導線、いわゆる平角線を用いてコイルを構成したり、導線が巻回されるインシュレータの表面に導線を案内、保持ずる溝を設けたりすることで、スロット内でのコイルの占積率を向上する技術が知られている(例えば、特許文献1~5参照)。 Conventionally, coils have been constructed using conductor wires with a rectangular cross section, so-called flat wires, or by providing grooves for guiding and holding the conductor on the surface of the insulator around which the conductor is wound. Techniques for improving the space factor are known (for example, see Patent Documents 1 to 5).
ところで、モータの出力を高めるために、インシュレータの表面から順次積み上げるように導線を巻回してコイルが構成される、いわゆる多層巻きのコイルが多く用いられている。 Incidentally, in order to increase the output of the motor, so-called multi-layer coils are often used, in which the coil is constructed by winding conductive wires in a sequential manner starting from the surface of an insulator.
しかし、導線を多層巻きする場合、例えば、1層目の導線から2層目の導線への巻き替わり部分で膨らみが生じて導線の巻き乱れを起こしやすい。特に、平角線を用いて多層巻きのコイルを構成する場合、1層目の導線と2層目の導線とは平面同士が当接してインシュレータに巻回されるため、当接面で導線がすべりやすくなり、上記の巻き乱れがより起こりやすくなる。 However, when winding a conductive wire in multiple layers, for example, a bulge occurs at the part where the conductive wire in the first layer is re-wound to the conductive wire in the second layer, which tends to cause disorder in the winding of the conductive wire. In particular, when constructing a multilayer coil using rectangular wire, the first and second layer conductors are wound around the insulator with their flat surfaces in contact with each other, so the conductor may slip on the contact surface. This makes it easier for the above-mentioned winding disorder to occur.
このように、導線の巻き乱れが生じると、コイルの占積率が低下してしまい、モータの効率を十分に高めることができなかった。 As described above, when the winding disorder of the conductive wire occurs, the space factor of the coil decreases, making it impossible to sufficiently increase the efficiency of the motor.
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、導線の巻き替わり部分での巻き乱れを抑制し、コイルの占積率を高めたステータ及びそれを用いたモータを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a stator and a motor using the same, which suppress winding disorder at the rewinding portion of the conductive wire and increase the space factor of the coil. be.
上記目的を達成するために、本発明に係るステータは、環状のヨークと、前記ヨークの周方向に所定の間隔をあけて配設されるとともに、前記ヨークの内周から前記ヨークの径方向に延びる複数のティースと、複数のティースのそれぞれに装着される複数のインシュレータと、断面が矩形状の導線で構成され、複数のインシュレータのそれぞれに巻回される複数のコイルと、を備えたステータであって、前記インシュレータは、前記導線が巻回される筒状の導線巻回部と、前記導線巻回部の一端に設けられ、前記導線を前記導線巻回部に案内する導線案内溝を有する第1鍔部と、前記導線巻回部の他端に設けられた第2鍔部と、を有し、前記導線巻回部は、前記導線案内溝の底面に連続する第1端面及び前記第1端面と前記ステータの軸方向で互いに対向する第2端面と、前記第1端面の周方向端辺から前記第2端面の周方向端辺にかけて設けられ、前記周方向で互いに対向する第1側面及び第2側面と、前記導線巻回部のコーナー部に少なくとも設けられ、前記径方向と直交する方向に対して所定の角度をなすように前記導線を前記第1端面に巻回させるための複数の突起と、を有し、前記複数の突起は、前記径方向に互いに所定の間隔をあけて設けられ、前記突起は、前記第1鍔部に対向する第1面と前記第2鍔部に対向する第2面とを有し、前記第1面及び前記第2面の少なくとも一方は、凸状の曲面を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a stator according to the present invention includes an annular yoke, which is disposed at a predetermined interval in the circumferential direction of the yoke, and which extends from the inner circumference of the yoke in the radial direction of the yoke. A stator comprising a plurality of extending teeth, a plurality of insulators attached to each of the plurality of teeth, and a plurality of coils made of a conductive wire having a rectangular cross section and wound around each of the plurality of insulators. The insulator includes a cylindrical conductive wire winding portion around which the conductive wire is wound, and a conductive wire guide groove provided at one end of the conductive wire winding portion for guiding the conductive wire to the conductive wire winding portion. It has a first flange and a second flange provided at the other end of the conductor winding part, and the conductor winding part has a first end surface that is continuous with the bottom surface of the conductor guide groove and a second flange provided at the other end of the conductor winding part. a first end surface and a second end surface facing each other in the axial direction of the stator; and a first side surface provided from a circumferential end of the first end surface to a circumferential end of the second end surface and facing each other in the circumferential direction. and a second side surface and a plurality of coils provided at least at a corner of the conductive wire winding portion, for winding the conductive wire around the first end surface so as to form a predetermined angle with respect to a direction perpendicular to the radial direction. The plurality of protrusions are provided at predetermined intervals from each other in the radial direction, and the protrusions are arranged on a first surface facing the first flange and on a second flange. and a second surface facing each other, and at least one of the first surface and the second surface has a convex curved surface.
この構成によれば、断面が矩形状の導線をインシュレータに安定して整列巻きかつ多層巻きすることができる。 According to this configuration, a conducting wire having a rectangular cross section can be stably wound in an aligned manner and in multiple layers around the insulator.
また、本発明に係るモータは、前記ステータと、前記ステータと所定の間隔をあけて設けられたロータと、を少なくとも備えたことを特徴とする。 Moreover, the motor according to the present invention is characterized in that it includes at least the stator and a rotor provided at a predetermined distance from the stator.
この構成によれば、導線がインシュレータに整列巻きかつ多層巻きされることにより、コイルの占積率を高めることができ、高効率のモータを実現できる。 According to this configuration, the coil space factor can be increased by winding the conducting wires around the insulator in an aligned manner and in multiple layers, thereby realizing a highly efficient motor.
本発明のステータによれば、断面が矩形状の導線をインシュレータに安定して整列巻きかつ多層巻きすることができる。また、本発明のモータによれば、コイルの占積率を高めることができ、高効率のモータを実現できる。 According to the stator of the present invention, a conducting wire having a rectangular cross section can be stably wound in an aligned manner and in multiple layers around an insulator. Further, according to the motor of the present invention, the space factor of the coil can be increased, and a highly efficient motor can be realized.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings. The following description of preferred embodiments is merely exemplary in nature and is in no way intended to limit the invention, its applications, or its uses.
(実施形態1)
[モータの構成]
図1は、本実施形態に係るモータの断面図を示す。なお、以降の説明において、モータ1000及びステータ100の半径方向を「径方向」と、外周方向を「周方向」と、モータ1000の出力軸210の延びる方向(図1における紙面と垂直な方向)を「軸方向」とそれぞれ呼ぶことがある。また、出力軸210は、ステータ100の中心軸にほぼ一致するため、ステータ100の中心軸の延びる方向を「軸方向」と呼ぶことがある。また、径方向において、ステータ100の中心側を径方向内側と、外周側を径方向外側と呼ぶことがある。(Embodiment 1)
[Motor configuration]
FIG. 1 shows a sectional view of a motor according to this embodiment. In the following description, the radial direction of the
モータ1000は、ステータ100とロータ200とを有している。なお、モータ1000は、これら以外の構成部品、例えば、モータケースや出力軸210を軸支する軸受等の部品を有しているが、説明の便宜上、その図示及び説明を省略する。モータ1000は、いわゆるインナーロータ型のモータであるが特にこれに限定されず、アウターロータ型のモータであってもよい。
ステータ100は、円環状のヨーク20と、ヨーク20の内周に接続され、当該内周に沿って等間隔に設けられた複数のティース10と、複数のティース10のそれぞれに装着された複数のインシュレータ50(図2参照)と、周方向に隣り合うティース10の間の空間として構成される複数のスロット30と、複数のスロット30内にそれぞれ収容された複数のコイル40とを有しており、ロータ200の径方向外側に、ロータ200と一定の間隔をあけて配置されている。
The
なお、以降の説明において、単数であることを意味する場合はトゥース(Tooth)10と呼び、複数であることを意味する場合はティース(Teeth)10と呼ぶこととする。また、単数、複数いずれでもよい場合は、ティース10と呼ぶこととする。
In the following description, when it means a singular number, it will be called "Tooth" 10, and when it means a plurality, it will be called "Teeth" 10. In addition, if it can be used in either a singular or plural number, it will be referred to as
ティース10は、例えば、ケイ素等を含有した電磁鋼板を積層後に打ち抜き加工して形成される。ヨーク20は、複数の分割ヨーク21を周方向に接続してなる円環状の部材である。分割ヨーク21は、ティース10と同様に、電磁鋼板を積層後に打ち抜き加工して形成される。分割ヨーク21のそれぞれにトゥース10が配設されている。
The
コイル40は、断面が矩形状の導線41(図3参照)が巻回されてなる部品であり、コイル40は、インシュレータ50を挟んでトゥース10に装着されて、スロット30内に収容されている。インシュレータ50はトゥース10及び分割ヨーク21に装着された絶縁材料からなる部品であり、コイル40とティース10及びヨーク20とを電気的に分離している。インシュレータ50の構造については後で詳述する。なお、本実施形態では、コイル40に流れる電流の位相に応じて、コイル40をコイルU1~U4,V1~V4,W1~W4とそれぞれ呼ぶことがある。また、コイル40を構成する導線41はトゥース10に装着されたインシュレータ50に対して整列巻きかつ多層巻きされている(図3参照)。
The
ロータ200は、軸心に配置された出力軸210と、ステータ100に対向してN極、S極が出力軸210の外周方向に沿って交互に配置された磁石220とを有している。なお、磁石220の材料や形状や材質については、モータ1000の出力等に応じて適宜変更しうる。
The
コイルU1~U4,V1~V4,W1~W4はそれぞれ直列に接続されており、互いに電気角で120°の位相差を有するU,V,W相の3相の電流がそれぞれコイルU1~U4,V1~V4,W1~W4に供給されて励磁され、ステータ100に回転磁界が発生する。この回転磁界と、ロータ200に設けられた磁石220が発生する磁界とが相互作用して、ロータ200にトルクが発生し、出力軸210が図示しない軸受に支持されて回転する。
The coils U1 to U4, V1 to V4, and W1 to W4 are connected in series, and the three-phase currents of the U, V, and W phases, which have a phase difference of 120 degrees in electrical angle, are connected to the coils U1 to U4, respectively. It is supplied to V1 to V4 and W1 to W4 and is excited, and a rotating magnetic field is generated in the
[インシュレータの構成]
図2は、本実施形態に係るインシュレータの模式図を示す。なお、説明の便宜上、インシュレータ50の形状を簡略化して図示している。また、図2において、破線で囲まれた部分の拡大図をあわせて図示している。また、図2において、導線41が1層巻回された後の形状を一点鎖線で示している。[Insulator configuration]
FIG. 2 shows a schematic diagram of the insulator according to this embodiment. Note that for convenience of explanation, the shape of the
図2に示すように、インシュレータ50は、導線41が巻回される導線巻回部52と、導線巻回部52の径方向外側端部に設けられ、導線案内溝51aを有する第1鍔部51と、導線巻回部52の径方向内側端部に設けられた第2鍔部53とを有している。
As shown in FIG. 2, the
導線41は、導線案内溝51aを通って、導線巻回部52に案内される。なお、導線案内溝51aの形状は、図2に示す形状に限定されず、例えば、径方向に関して斜めに傾斜した形状(図4参照)であってもよい。後者の方が、導線41の案内角δ(図4参照)を小さくでき、導線41の巻き乱れを抑制しやすい。なお、第1鍔部51が分割ヨーク21の一部を覆うように、インシュレータ50がトゥース10に装着されている。
The
導線巻回部52は、断面視で角筒状であり、導線案内溝51aの底面に連続する第1端面52aと第1端面52aと軸方向で互いに対向する第2端面52bと、を有している。さらに、導線巻回部52は、第1端面52aの周方向一端辺から第2端面52bの周方向一端辺にかけて、軸方向に延びるように設けられた第1側面52cと、第1端面52aの周方向他端辺から第2端面52bの周方向他端辺にかけて、軸方向に延びるように設けられた第2側面52d(図3参照)とを有している。第1側面52c及び第2側面52dは周方向で互いに対向している。
The
また、導線巻回部52は、4つのコーナー部52e1~52e4を有している。4つのコーナー部52e1~52e4は、第1端面52aと第1側面52cとの間に位置する第1コーナー部52e1と、第1側面52cと第2端面52bとの間に位置する第2コーナー部52e2と、第2端面52bと第2側面52dとの間に位置する第3コーナー部52e3と、第2側面52dと第1端面52aとの間に位置する第4コーナー部52e4と、からなる。
Further, the conductive
また、4つのコーナー部52e1~52e4のそれぞれに複数の突起60が設けられている。突起60は各コーナー部52e1~52e4からそれぞれ隣接する面にかかるように延びて設けられている。例えば、第1コーナー部52e1に設けられた突起60は、第1端面52a及び第1側面52cにそれぞれかかるように設けられ、第3コーナー部52e3に設けられた突起60は、第2端面52b及び第2側面52dにそれぞれかかるように設けられている。また、各コーナー部52e1~52e4にそれぞれ設けられた複数の突起60は径方向に互いに間隔Zをあけて設けられている。
Further, a plurality of
突起60は、第1鍔部51に対向する第1面60aと、第2鍔部53に対向する第2面60bとを有しており、第1面60aがフラットな平面であるのに対し、第2面60bは径方向内側に向かって凸状の曲面となっている。
The
[ステータの要部の構成]
図3は、本実施形態に係るステータの要部の模式図を示し、(a)図は、軸方向上側から見た斜視図を、(b)図は、軸方向下側から見た斜視図をそれぞれ示している。図4は、軸方向上側から見たステータの要部の模式図を、図5は、図3のV-V線での断面図をそれぞれ示す。[Configuration of main parts of stator]
FIG. 3 shows schematic diagrams of main parts of the stator according to the present embodiment, in which (a) is a perspective view seen from the upper side in the axial direction, and (b) is a perspective view seen from the lower side in the axial direction. are shown respectively. FIG. 4 is a schematic diagram of the main parts of the stator viewed from the upper side in the axial direction, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG. 3.
なお、説明の便宜上、図3において、導線41は導線巻回部52に3層目の途中まで巻回された状態を、図4において、導線41は導線巻回部52に1層目の途中まで巻回された状態をそれぞれ示している。さらに、説明の便宜上、図4において、軸方向から見て、導線案内溝51aを、径方向と直交する方向に対して案内角δで傾斜した形状としている。
For convenience of explanation, in FIG. 3, the
また、図5において、突起60の図示を省略している。なお、突起60も含めた断面形状は、後述する図10Bに示している。また、図5に示す矢印は導線41の各層における巻回順を示している。例えば、1層目の導線411は、第1鍔部51から第2鍔部53に向かって巻回され、2層目の配線412は、第2鍔部53から第1鍔部51に向かって巻回されている。
Further, in FIG. 5, illustration of the
なお、以降の説明において、導線41が導線巻回部52にn層巻き(nは2以上の整数)されている場合、(i-1)層目(iは2以上の整数で、かつi≦n)の導線41からi層目の導線41に巻き替わる部分をクロス部4i(クロス部42,43,・・・,4i)と呼ぶことがある。また、本実施形態において、第1端面52a上にクロス部4iが位置するように導線41は巻回される。また、導線41は、インシュレータ50の導線巻回部52に整列巻きかつ多層巻きされている。
In the following description, when the
図3の(a)図及び図4に示すように、導線案内溝51aから第1端面52aに案内された1層目の導線411は、径方向と直交する方向に対して所定のクロス角ε(図4参照)をなすように第1端面52aに巻回されている。また、導線巻回部52の径方向内側端部で1層目の導線411から巻き替わった2層目の導線412は、クロス角εと異なる角度で第1端面52aに巻回されている。さらに、導線巻回部52の径方向外側端部で2層目の導線412から巻き替わった3層目の導線413は、クロス角εとほぼ同じ角度で第1端面52aに巻回されている。
As shown in FIG. 3(a) and FIG. 4, the
一方、図3の(b)図に示すように、第2端面52bと第1側面52cと第2側面52dとにおいて、1層目~3層目の導線411~413ともに、第1鍔部51の径方向内側に位置する端面(以下、第1鍔部51の内面51bという)と互いに平行となるように導線巻回部52に巻回されている。
On the other hand, as shown in FIG. 3B, at the
また、1層目の導線411は、各コーナー部52e1~52e4に設けられた複数の突起60によって位置決めされて、導線巻回部52の表面に保持されている(図10A,10B参照)。また、1層目の導線411は、径方向に対して所定の角度θをなすように、導線巻回部52の表面、つまり、第1端面52a、第2端面52b、第1側面52c、第2側面52dのそれぞれに対して傾斜して巻回されている。
Further, the first layer
一方、図5に示すように、2層目以降の導線41は、その直下の層の導線41における端面41bに支持されて整列巻きされている。2層目以降の導線41も1層目の導線411と同様に、径方向に対して所定の角度θをなすように傾斜して、直下の層の導線41に巻回されている。なお、図5において、径方向と角度θをなす導線41の面を平面41aと、平面41aと直交する導線41の面を端面41bと呼び、以降の説明においても同様に呼ぶこととする。
On the other hand, as shown in FIG. 5, the
図3~図5に示すように、導線41を導線巻回部52に整列巻きかつ多層巻きとするためには、特に1層目の導線411での巻き乱れを防止する必要がある。
As shown in FIGS. 3 to 5, in order to wind the
このことについてさらに説明する。導線案内溝51aから第1端面52aに案内された1層目の導線411は、第1鍔部51の内面51bに押し付けられるように巻回される。このため、図4に示すように、導線案内溝51aの終端部分において、1層目の導線411に径方向内側に膨らむ湾曲部分が形成される。
This will be explained further. The first layer of
湾曲部分の曲率半径をRとするとき、曲率半径Rが小さくなると、導線案内溝51aの終端部分での1層目の導線411の変形量、つまり、径方向内側への膨らみ量が大きくなり、巻き乱れが生じやすくなる。したがって、曲率半径Rをできるだけ大きくする必要がある。
When the radius of curvature of the curved portion is R, as the radius of curvature R becomes smaller, the amount of deformation of the
このため、図4に示す案内角δとクロス角εとが以下の式(1)の関係を満たすように1層目の導線411の巻回角度を設定することで、曲率半径Rを大きくでき、導線41、特に1層目の導線411の巻き乱れを抑制できる。
Therefore, the radius of curvature R can be increased by setting the winding angle of the
ε≦δ ・・・(1) ε≦δ...(1)
図6は、径方向に対する導線の傾斜角及び径方向に隣接する導線間距離の関係を説明する模式図を示し、(a)図は径方向に隣接する導線同士が重なり合う場合の理論限界を、(b)図及び(c)図は径方向に隣接する導線の端面同士が一部重なり合う場合をそれぞれ示す。なお、(c)図において、導線41の角部は所定の半径を有する円弧状の断面となっている。
FIG. 6 shows a schematic diagram illustrating the relationship between the inclination angle of the conductor wires in the radial direction and the distance between the conductor wires adjacent in the radial direction. Figures (b) and (c) each show a case where the end surfaces of radially adjacent conductive wires partially overlap each other. In addition, in the figure (c), the corner portion of the
また、図7は、スロットの後退角と径方向に対する導線の傾斜角との関係を説明する模式図を示す。なお、説明の便宜上、図6,7において、インシュレータ50については図示を省略している。また、図7において、破線で囲まれた部分の拡大図をあわせて図示している。
Further, FIG. 7 shows a schematic diagram illustrating the relationship between the receding angle of the slot and the inclination angle of the conducting wire with respect to the radial direction. Note that for convenience of explanation, illustration of the
インシュレータ50に巻回された導線41が径方向で互いに接する場合、図6の(a)図に示すように、径方向に対する導線41の傾斜角θの最大値θmaxは式(2)で表わされる。なお、図6の(a)図~(c)図は、いずれも1層目の導線411を示している。
When the conducting
θmax=tan-1(Y/X) ・・・(2)θmax=tan -1 (Y/X)...(2)
ここで、Xは断面視における導線411の長辺、Yは断面視における導線411の短辺であり、Xは平面41aの一辺に、Yは端面41bの一辺にそれぞれ相当する。
Here, X is the long side of the
また、このとき、径方向に隣り合う導線411のピッチZの最大値Zmaxは以下の式(3)で表わされる。なお、このピッチZは、図2に示す突起60間の間隔Zに相当する。
Moreover, at this time, the maximum value Zmax of the pitch Z of the conducting
Zmax=X/cos(θmax) ・・・(3) Zmax=X/cos(θmax)...(3)
一方、図6の(b)、(c)図に示すように、導線411が互いの短辺同士が所定の長さで重なるように接する場合は、上記の傾斜角θは以下の式(4)で表わされ、ピッチZは式(5)で表わされる。
On the other hand, as shown in FIGS. 6(b) and 6(c), when the
θ=θmax×α=tan-1(Y/X)(100-α) ・・・(4)
Z=Zmax×β=(X/cosθ)×(β/100) ・・・(5)θ=θmax×α=tan -1 (Y/X) (100-α) ... (4)
Z=Zmax×β=(X/cosθ)×(β/100) ...(5)
ここで、変数αは導線41の短辺同士の重なり度合い(%)であり、変数βはピッチZの裕度(%)である。変数α、βは、それぞれ導線41の断面形状や、導線41における図示しない表面絶縁皮膜の材質、状態等により適宜変更されうる。また、変数α、βはそれぞれ、式(6)、(7)で表わされる範囲で変化しうる。
Here, the variable α is the degree of overlap (%) between the short sides of the conducting
0<α(%)<100 ・・・(6)
β(%)>100 ・・・(7)0<α(%)<100...(6)
β(%)>100...(7)
なお、互いの短辺同士が互いに重なるように導線41が接する場合、導線41が安定して導線巻回部52に保持されるためには、変数αは20%程度かそれ以上であるのが好ましい。同様に、変数βは103%程度であるのが好ましい。
In addition, when the conducting
なお、図6では、1層目の導線411が径方向で接する場合を示したが、式(2)~(7)に示す関係は、それ以外の場合、例えば、1層目の導線411と2層目の導線412とが互いの短辺同士が一部重なり合うように径方向で接している場合や、2層目の導線412と3層目の導線413とが互いの短辺同士が一部重なり合うように径方向で接している場合にも、当然に成立する。
Although FIG. 6 shows the case where the first-
また、図7中に一点鎖線で示しているのは、従来の巻回手順で巻回された導線41の配置であり、傾斜角θを付けず導線巻回部52に導線41が巻回された場合に相当する。この場合は、コイル40の最上層で導線41が配置されない非有効空間の体積が増加するか、あるいは導線41がスロット30からはみ出してしまうおそれがある。
In addition, the one-dot chain line in FIG. 7 shows the arrangement of the
一方、図7に示すように、径方向に対して上記の傾斜角θを付けて導線を巻回することで、上記の非有効空間の体積を低減できる。また、傾斜角θはスロット30の後退角θcore以下であるのが好ましい。ここで、θcoreは、トゥース10の径方向内側端部に設けられ、周方向に張り出した張り出し部10aの側面と、分割ヨーク21の側面とを通る仮想平面と、導線巻回部52の第1側面52cまたは第2側面52dとがなす角に相当する。例えば、第2側面52dを基準として、傾斜角θが後退角θcoreより小さければ、インシュレータ50に多層巻きされた導線41のうち最上層の導線41が、周方向にはみ出すことなく、対応するスロット30内に収容されるため、コイル40の占積率を高く維持できる。ただし、クロス角εや突起60間の間隔Z等も考慮した場合、傾斜角θは後退角θcore以下であればよい。
On the other hand, as shown in FIG. 7, by winding the conducting wire at the above-mentioned inclination angle θ with respect to the radial direction, the volume of the above-mentioned ineffective space can be reduced. Further, it is preferable that the inclination angle θ is less than or equal to the receding angle θcore of the
[導線の巻回方法]
図8は、導線の巻線設備の構成を、図9は、導線がインシュレータに巻回される過程の工程説明図をそれぞれ示す。なお、説明の便宜上、図8において、巻回設備は要部のみを簡略化して図示している。また、インシュレータ50に設けられた突起60は図示を省略する。また、図9において、巻線設備の図示を省略している。[How to wind the conductor wire]
FIG. 8 shows the configuration of the winding equipment for the conducting wire, and FIG. 9 shows a step explanatory diagram of the process of winding the conducting wire around the insulator. For convenience of explanation, in FIG. 8, only the main parts of the winding equipment are shown in a simplified manner. Further, the
図8に示すように、本実施形態に示す導線41は、通常のワーク回転方式でインシュレータ50に巻回することができる。つまり、インシュレータ50が装着されたトゥース10を保持台2100にセットするとともに、導線案内溝51aから導線41を導線巻回部52に案内し、導線41の先端をノズル2200で把持する。なお、保持台2100は図示しない回転軸を有しており、この回転軸とインシュレータ50の径方向中心線とが一致するようにする。
As shown in FIG. 8, the
この状態で、保持台2100をその回転軸の回りに回転させるとともに、ノズル2200を保持台2100に対して相対的に移動させることで、導線41がインシュレータ50に巻回される。なお、ノズル2200は、1層目の導線411が突起60に保持されてクロス角εで第1端面52aに巻回されるように、導線41の先端を移動させる。さらに、第2端面52bと第1及び第2側面52c,52dでは、1層目の導線411が第1鍔部51の内面51bと互いに平行となるように、導線41の先端を移動させる。さらに、2層目の導線412以降では、ノズル2200は、図9に示す巻回形状となるように導線41の先端を移動させる。
In this state, the
このように導線41がインシュレータ50に巻回されることで、図9の(a)図に示すように、1層目の導線411が導線巻回部52に整列巻きされる。次に、クロス部42で1層目の導線411から2層目の導線412に巻き替わるとともに、2層目の導線412は、径方向に関して1層目の導線411とほぼ対称をなすように第1端面52aに巻回される(図9の(b)図)。さらに、2層目の導線412は、導線巻回部52の径方向外側端部まで巻回され(図9の(c)図)、クロス部43で3層目の導線413に巻き替わる(図9の(d)図)。3層目の導線413は、クロス角εとほぼ同じ角度で第1端面52aに巻回される。
By winding the
また、図示しないが、図9の(c)図において、導線巻回部52の各コーナー部52e1~52e4に設けられた複数の突起60に支持されて、1層目の導線411は、径方向に対して傾斜角θをなすように、導線巻回部52の表面に対して傾斜して巻回されている。2層目の導線412は、1層目の導線411における端面41bに支持されて、径方向に対して傾斜角θをなすように、1層目の導線411に巻回されている。同様に、3層目の導線413は、2層目の導線412における端面41bに支持されて、径方向に対して傾斜角θをなすように、2層目の導線412に巻回されている。
Although not shown, in FIG. 9(c), the
なお、本実施形態においては、ノズルを用いた巻線工法を一例に記しているが、ノズルに替えて導線41を案内するローラー、フック又はカム等を用いる巻線工法を採用してもよい。また、前述したように、ワーク回転方式が非円形の断面形状を有する導線41の巻装に適しているが、導線41がよじれて変形する等の不具合を解消できれば、ワーク固定方式で導線41を巻装してもよい。
In this embodiment, a winding method using a nozzle is described as an example, but a winding method using a roller, hook, cam, etc. for guiding the
[効果等]
以上説明したように、本実施形態に係るステータ100は、環状のヨーク20と、ヨーク20の周方向に所定の間隔をあけて配設されるとともに、ヨーク20の内周からヨーク20の径方向に延びる複数のティース10と、複数のティース10のそれぞれに装着される複数のインシュレータ50と、断面が矩形状の導線41で構成され、複数のインシュレータ50のそれぞれに巻回される複数のコイル40と、を備えている。[Effects etc.]
As described above, the
インシュレータ50は、導線41が巻回される筒状の導線巻回部52と、導線巻回部52の径方向外側端部に設けられ、導線41を導線巻回部52に案内する導線案内溝51aを有する第1鍔部51と、導線巻回部52の径方向内側端部に設けられた第2鍔部53と、を有している。
The
導線巻回部52は、導線案内溝51aの底面に連続する第1端面52a及び第1端面52aとステータ100の軸方向で互いに対向する第2端面52bと、第1端面52aの周方向端辺から第2端面52bの周方向端辺にかけて設けられ、周方向で互いに対向する第1側面52c及び第2側面52dと、を有している。また、導線巻回部52は、そのコーナー部52e1~52e4に設けられ、径方向と直交する方向に対して所定のクロス角εをなすように導線41を第1端面52aに巻回させるための複数の突起60を有している。
The
複数の突起60は、径方向に互いに間隔Zをあけて設けられ、第1鍔部51に対向する第1面60aと第2鍔部53に対向する第2面60bとを有している。第1面60aがフラットな平面であるのに対し、第2面60bは径方向内側に向かって凸状の曲面となっている。
The plurality of
ステータ100をこのように構成することで、断面が矩形状の、いわゆる平角線の導線41をインシュレータ50に安定して整列巻きかつ多層巻きすることができる。このことについて、図面を用いてさらに説明する。
By configuring the
図10Aは、突起を設けない場合の導線巻回部上の導線の配置を示す模式図であり、図10Bは、突起を設けた場合の導線巻回部上の導線の配置を示す模式図である。なお、図10A,10Bにおいて、破線で囲まれた部分の拡大図をあわせて図示している。また、図10A,10Bにおいて、導線41のうち1層目の導線411のみを示している。また、一点鎖線は導線41の実際の位置を、点線は導線41が本来巻回されるべき位置をそれぞれ示している。
FIG. 10A is a schematic diagram showing the arrangement of the conducting wire on the conducting wire winding part when no protrusion is provided, and FIG. 10B is a schematic diagram showing the arrangement of the conducting wire on the conducting wire winding part when the protrusion is provided. be. Note that in FIGS. 10A and 10B, enlarged views of the portions surrounded by broken lines are also shown. Moreover, in FIGS. 10A and 10B, only the first-layer
図10Aに示すように、導線案内溝51aから案内された1層目の導線411が導線巻回部52に巻回される過程において、1層目の導線411は径方向に隣り合う1層目の導線411から径方向内側に向かう力を受ける。導線巻回部52に突起60を設けていない場合、1層目の導線411を径方向で支持する機構が無いため、1層目の導線411は本来の位置からずれて導線巻回部52に巻回される。このため、巻き乱れが生じて、1層目の導線411は導線巻回部52に整列巻きされなくなる。また、1層目の導線411に巻き乱れが生じると、その上に順次巻回される2層目以降の導線41も整列して巻回されなくなり、結果としてコイル40の占積率が低下してしまう。
As shown in FIG. 10A, in the process in which the
一方、図10Bに示すように、本実施形態によれば、導線巻回部52の各コーナー部52e1~52e4にそれぞれ複数の突起60を設けることにより、1層目の導線411を径方向で支持できる。また、複数の突起60は径方向に互いに間隔Zをあけて設けられているため、1層目の導線411は整列巻きされた状態で導線巻回部52の表面に保持される。さらに、図10Bでは図示していないが、2層目の導線412は、1層目の導線411の端面41bに支持されることで、1層目の導線411の上に整列巻きされ、3層目以降の導線41も同様にインシュレータ50に整列巻きされ、整列巻きかつ多層巻きされたコイル40を安定して実現できる。
On the other hand, as shown in FIG. 10B, according to the present embodiment, a plurality of
また、図10Bに示すように、突起60の第1面60aがフラットな平面であるのに対し、第2面60bは、径方向内側に向かって凸状の曲面である。突起60をこのように構成することで、1層目の導線411の端面41bが第1面60aに安定して保持される。さらに、導線41の厚さ、この場合、断面視における1層目の導線411の長辺Xや短辺Yが設計値からばらついて傾斜角θが変動するような場合にも、第2面60bが曲面であるため、1層目の導線411を第2面60bに確実に当接させることができる。このことにより、1層目の導線411が所定の位置に位置決めされた状態で導線巻回部52の表面に保持されて整列巻きされる。
Further, as shown in FIG. 10B, the
また、第2面60bを凸状の曲面とすることで、インシュレータ50を図示しない金型で一体成形する場合に、金型から突起60を外すのが容易となる。このことにより、突起60を外しやすくするための特別な離型剤を用いたり、金型から突起60を外す際に、突起60が欠けてインシュレータ50の不良品が生じたりして、インシュレータ50の製造コストが増加するのを抑制できる。
Moreover, by making the
また、導線巻回部52に巻回される1層目の導線411は、複数の突起60に支持されることで、第1端面52aにクロス角εで巻回されるとともに、径方向と傾斜角θをなすように導線巻回部52の表面に傾斜して巻回されている。
Furthermore, the first layer of
また、導線41は導線巻回部52にn層巻き(nは2以上の整数)されており、i層目(iは2以上の整数で、かつi≦n)の導線41は、第1端面52aにおいて(i-1)層目の導線41から巻き替わり、かつ(i-1)層目の導線41の上にクロス角εと異なる角度で巻回されている。i層目の導線41は、(i-1)層目の導線41の端面41bに支持されることで、径方向と傾斜角θをなすように(i-1)層目の導線の上に巻回されている。
Further, the
このように導線41を導線巻回部52に巻回することで、複数の突起60に保持され、径方向と傾斜角θをなして整列巻きされた1層目の導線411の端面41bを支持部として2層目の導線412がクロス部42で巻き乱れることなく1層目の導線411の上に整列巻きされる。同様に、整列巻きされた(i-1)層目の導線41の端面41bを支持部としてi層目の導線41がクロス部4iで巻き乱れることなく(i-1)層目の導線41の上に整列巻きされる。以上のように、インシュレータ50に整列巻きかつ多層巻きされたコイル40を安定して実現できる。
By winding the
第1端面52aと第1側面52cとのコーナー部52e1に設けられた突起60と、第1側面52cと第2端面52bとのコーナー部52e2に設けられた突起60とは、それぞれに設けられた凸状の曲面である第2面60bが互いに同じ方向、この場合は径方向内側を向いている。
The
このようにすることで、クロス部4iの位置を確実に第1端面52aの上に定めることができる。
By doing so, the position of the cross portion 4i can be reliably determined on the
本実施形態に係るモータ1000は、ステータ100と、ステータ100と所定の間隔をあけて設けられたロータ200と、を少なくとも備え、導線41はインシュレータ50に整列巻きかつ多層巻きされている。
The
本実施形態によれば、導線巻回部52に設けられた複数の突起60によって、導線41がインシュレータ50に整列巻きかつ多層巻きされている。このことにより、スロット30内でのコイル40の占積率を高めることができ、高効率のモータ1000を実現できる。
According to this embodiment, the
なお、本実施形態において、突起60は各コーナー部52e1~52e4からそれぞれ隣接する面にかかるように延びて設けられているが、特にこれに限られず、例えば、図11に示すように、突起60は各コーナー部52e1~52e4のみに設けられるようにしてもよい。この場合も、1層目の導線411は、第1端面52aに対してクロス角εで傾斜して巻回されるとともに、突起60の第1面60aに支持されて導線巻回部52の表面に整列巻きされる。
Note that in this embodiment, the
<変形例>
図12~図15は、本変形例に係る第1~第4のインシュレータの模式図を示す。なお、各図において、(a)図は軸方向上側から見た斜視図を、(b)図は軸方向下側から見た斜視図を示している。また、図12~図15において、実施形態1と同様の箇所は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。<Modified example>
12 to 15 show schematic diagrams of first to fourth insulators according to this modification. In each figure, (a) is a perspective view seen from the upper side in the axial direction, and (b) is a perspective view seen from the lower side in the axial direction. In addition, in FIGS. 12 to 15, parts similar to those in Embodiment 1 are given the same reference numerals, and detailed explanations are omitted.
実施形態1に示す構成では、突起60が各コーナー部52e1~52e4に設けられていたのに対し、本変形例に示す構成では、それ以外の箇所、例えば、第1側面52cや第2側面52d等にも突起61が設けられている点で異なる。
In the configuration shown in Embodiment 1, the
例えば、図12に示すように、第1側面52c及び第2側面52dには、複数の突起61が、径方向に互いに間隔Zをあけて、かつ第1鍔部51の内面51bと互いに平行になるように設けられていてもよい。具体的には、コーナー部52e1からコーナー部52e2にかけて直線的に延びるように複数の突起61が第1側面52cに設けられていてもよい。また、コーナー部52e3からコーナー部52e4にかけて直線的に延びるように複数の突起61が第2側面52dに設けられていてもよい。
For example, as shown in FIG. 12, a plurality of
また、図13に示すように、図12に示す構成に加えて、第2端面52bに、複数の突起62が径方向に互いに間隔Zをあけて、かつ第1鍔部51の内面51bと互いに平行になるように設けられていてもよい。具体的には、コーナー部52e2からコーナー部52e3にかけて直線的に延びるように複数の突起62が第2端面52bに設けられていてもよい。図13に示す構成では、コーナー部52e1からコーナー部52e3にかけて連続して延びるように突起62が設けられている。
Further, as shown in FIG. 13, in addition to the configuration shown in FIG. 12, a plurality of
さらに、図14に示すように、図13に示す構成に加えて、第1端面52aに、複数の突起63が径方向に互いに間隔Zをあけて設けられていてもよい。具体的には、コーナー部52e4からコーナー部52e1にかけて直線的に延びるように突起63が第1端面52aに設けられていてもよい。また、図14に示す構成において、第1端面52aに設けられた複数の突起63は、径方向と直交する方向に対してクロス角εで傾斜するように、かつ径方向に互いに間隔Zをあけてそれぞれ設けられている。
Furthermore, as shown in FIG. 14, in addition to the configuration shown in FIG. 13, a plurality of
図12~図14に示すインシュレータ50をステータ100に適用することで、実施形態1と同様の効果を奏することができる。また、コーナー部52e1~52e4以外の導線巻回部52の表面に連続して延びる複数の突起61~63を設けることで、導線41の巻回位置を確実に定めることができ、導線41を安定して整列巻きにすることができる。
By applying the
なお、図14に示す構成に代えて、図15に示すように、第1及び第2端面52a,52bと第1及び第2側面52c,52dとに設けられた突起64をそれぞれ延在方向に関して不連続となるように構成してもよい。 Note that instead of the configuration shown in FIG. 14, as shown in FIG. It may be configured to be discontinuous.
つまり、第1側面52c及び第2側面52dには、複数の突起64が、径方向及び軸方向にそれぞれ互いに間隔をあけて設けられている。また、第2端面52bには、複数の突起64が、径方向及び周方向にそれぞれ互いに間隔をあけて設けられている。第1端面52aには、複数の突起64が、径方向及び周方向にそれぞれ互いに間隔をあけて設けられている。なお、各面52a~52dにそれぞれ設けられた突起64の径方向の間隔は上記の間隔Zである。
That is, a plurality of protrusions 64 are provided on the
図15に示すインシュレータ50をステータ100に適用する場合も、実施形態1と同様の効果を奏することができる。また、図示しないが、図12及び図13に示す構成に図15に示す突起64の形状を適用するようにしてもよい。
Even when the
(実施形態2)
図16は、本実施形態に係るインシュレータの模式図を示し、図17は、軸方向上側から見たステータの要部の模式図を示す。なお、図16において、破線で囲まれた部分の拡大図をあわせて図示している。また、図16において、実施形態1と同様の箇所は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。また、図17において、導線41のうち1層目の導線411のみを図示している。(Embodiment 2)
FIG. 16 shows a schematic diagram of the insulator according to this embodiment, and FIG. 17 shows a schematic diagram of the main parts of the stator viewed from the upper side in the axial direction. Note that FIG. 16 also shows an enlarged view of the portion surrounded by broken lines. Further, in FIG. 16, the same parts as in Embodiment 1 are given the same reference numerals, and detailed explanations are omitted. Further, in FIG. 17, only the first layer
実施形態1に示す構成では、第1端面52aと第1側面52cとのコーナー部52e1に設けられた突起60と、第1側面52cと第2端面52bとのコーナー部52e2に設けられた突起60とは、それぞれに設けられた第2面60bがいずれも径方向内側を向いている。
In the configuration shown in the first embodiment, a
一方、図16に示す本実施形態の構成では、第1端面52aと第1側面52cとのコーナー部52e1に設けられた突起60は、第2面60bが径方向内側を向いているのに対し、第1側面52cと第2端面52bとのコーナー部52e2に設けられた突起60は、第2面60bが径方向外側を向いている。つまり、前者の突起60と後者の突起60とでは、それぞれに設けられた第2面60bが互いに反対の方向を向いている。
On the other hand, in the configuration of the present embodiment shown in FIG. 16, the
モータ1000の設計仕様によっては、クロス部4iを導線巻回部52の第1端面52aと異なる面上に設けることも要求される。しかし、実施形態1に示す構成では、クロス部4iを第1端面52a以外に設けることは難しかった。
Depending on the design specifications of the
一方、本実施形態によれば、クロス部4iを第1端面52aの上だけでなく第2端面52bの上にも設けることができる。つまり、導線41は、第2端面52bでもj層目(jは整数で、1≦j≦n-1)から(j+1)層目に巻き替わり、クロス部4iが第2端面52bの上にも設けられる。このことにより、ステータ100,ひいてはモータ1000の設計自由度が向上できる。なお、この場合、例えば、図17に示すように、第2端面52b上で1層目の導線411が径方向と直交する方向に対してクロス角εをなすように巻回されていてもよい。
On the other hand, according to this embodiment, the cross portion 4i can be provided not only on the
(実施形態3)
図18Aは、本実施形態に係るステータの要部の断面模式図を、図18Bは比較のためのステータの要部の断面模式図をそれぞれ示している。なお、説明の便宜上、図18A,18Bにおいて、突起60の図示を省略している。また、実施形態1と同様の箇所は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。(Embodiment 3)
FIG. 18A shows a schematic cross-sectional view of the main part of the stator according to this embodiment, and FIG. 18B shows a schematic cross-sectional view of the main part of the stator for comparison. Note that for convenience of explanation, illustration of the
図18Aに示す本実施形態の構成は、導線巻回部52の径方向内側端部に、1層目の導線411のk巻き目(kは1層目の導線411の巻回数)が配置される予定の部分に所定の高さの段差52fが設けられている点で図18Bに示す実施形態1の構成と異なる。なお、段差52fは導線巻回部52の表面に連続して、つまり第1及び第2端面52a,52bと第1及び第2側面52c,52dのいずれにも設けられている。また、段差52fには1層目の導線411が巻回されていない。
In the configuration of the present embodiment shown in FIG. 18A, the kth turn of the first-layer conducting wire 411 (k is the number of turns of the first-layer conducting wire 411) is arranged at the radially inner end of the conducting
本実施形態によれば、コイル40の内部を通過する磁束に起因して導線41に渦電流が流れ、モータ1000のエネルギーロスが生じるのを抑制できる。このことについてさらに説明する。
According to the present embodiment, it is possible to suppress energy loss of the
図18Bに示すように、導線41に電流が流れると、コイル40の内部、つまり、分割ヨーク21及びトゥース10の内部を通るように磁束が発生し、トゥース10の径方向内側端部では、磁束の一部が導線41に漏れ出すことがある。この漏れ磁束がトゥース10に近い側の導線41、例えば、1層目の導線411に渦電流を発生させエネルギーロスが生じる原因となる。
As shown in FIG. 18B, when a current flows through the
一方、本実施形態によれば、図18Aに示すように、漏れ磁束が通過する導線41、つまり、1層目の導線411のうち径方向内側に位置するk巻き目に相当する部分に所定の高さの段差52fを設けることで、当該部分に1層目の導線411が巻回されないようにする。このことにより、漏れ磁束が導線41を通過するのを防止して、渦電流の発生、ひいてはモータ1000のエネルギーロスが生じるのを抑制できる。
On the other hand, according to the present embodiment, as shown in FIG. 18A, a predetermined portion is placed on the
なお、段差52fは1層目の導線411の(k-1)巻き目とk巻き目とに跨がって設けられていてもよい。また、2層目の導線412の1巻き目が巻回される予定の部分にまで延びて段差52fが設けられていてもよい。段差52fの高さと径方向の長さとは、導線41に流れる渦電流の低減度合いとコイル40の占積率の低下との兼ね合いに応じて、適宜変更されうる。
Note that the step 52f may be provided across the (k-1)th turn and the kth turn of the first-
なお、分割ヨーク21に近い側での漏れ磁束の影響は小さいため、渦電流の発生を抑制するためには、導線41を第1鍔部51の内面51bに当接するように導線巻回部52に当接するのが好ましい。
Note that since the influence of leakage magnetic flux on the side near the
(実施形態4)
図19Aは、本実施形態に係るステータの要部の断面模式図を示し、図19Bは比較のためのステータの要部の断面模式図をそれぞれ示している。なお、説明の便宜上、図19A,19Bにおいて、突起60の図示を省略している。また、実施形態1と同様の箇所は同一の符号を付して詳細な説明を省略する。(Embodiment 4)
FIG. 19A shows a schematic cross-sectional view of the main part of the stator according to this embodiment, and FIG. 19B shows a schematic cross-sectional view of the main part of the stator for comparison. Note that for convenience of explanation, illustration of the
図19Bに示す構成では、周方向で互いに隣り合うインシュレータ50のうち、一方のインシュレータ50に巻回された導線41と、他方のインシュレータ50に巻回された導線41とで、その形状が対称となるようにそれぞれが巻回されている。
In the configuration shown in FIG. 19B, among the
一方、図19Aに示す本実施形態の構成では、周方向で互いに隣り合うインシュレータ50のうち、一方のインシュレータ50に巻回された導線41と、他方のインシュレータ50に巻回された導線41とで、その形状が非対称となるようにそれぞれが巻回されている。
On the other hand, in the configuration of the present embodiment shown in FIG. 19A, among the
各々の導線41を図19Aに示す巻回形状とすることで、コイル40の占積率を高めることができる。このことについてさらに説明する。
By forming each conducting
通常、複数のインシュレータ50に導線41をそれぞれ巻回するにあたって、巻回工程を標準化し、また、ステータ100の組立工程を簡素化するために、周方向に互いに隣り合うコイル40において、互いに対向する面が対称となるように導線41が巻回される。
Normally, when winding the
このように巻回された一組のコイル40において、コイル40同士の干渉を抑制するために、また,互いの絶縁距離を確保するために、周方向に互いに隣り合うコイル40及びこれらが装着されるティース10の間隔を所定値以上にあけて配置する必要がある。
In a set of
しかし、コイル40のサイズや導線41の巻回数によっては、当該間隔が大きくなりすぎてスロット30内で導線41に占有されない非有効空間が大きくなる場合があった。
However, depending on the size of the
一方、本実施形態によれば、周方向に互いに隣り合うインシュレータ50にそれぞれ巻回された導線41の巻回形状を非対称とすることで、周方向に互いに隣り合うコイル40の絶縁距離を確保しつつ、上記の非有効空間を低減して、コイル40の占積率を高めることができる。
On the other hand, according to the present embodiment, the insulation distance between the
なお、周方向に互いに隣り合うインシュレータ50にそれぞれ巻回された導線41において、それぞれの導線41のl巻き目(lは整数で、1≦l≦k;kは1層目の導線の巻回数)の巻回形状を非対称とすることで、非有効空間の低減度合いをより高められるとともに、コイル40の設計の自由度を向上できる。例えば、図18Aに示すように、紙面で左側に位置する導線41の3巻き目及び4巻き目をそれぞれ7層としているのに対し、紙面で右側に位置する導線41では3巻き目を6層、4巻き目を5層とすることで、非有効空間の低減度合いを高め、かつ2つのコイル40間の絶縁距離も確保している。ただし、導線41の巻回形状は特にこれに限定されず、コイル40のサイズや導線41の層数、巻回数等に応じて適宜変更されうる。
Note that among the
(その他の実施形態)
実施形態1~4において、インシュレータ50に巻回された導線41において、l巻き目と(l+1)巻き目との間や(i-1)層目やi層目との間、つまり周方向及び/または径方向で互いに隣り合う導線41の間に、図20に示すように、導線41で発生した熱を外部に放散するための放熱材70が充填されていてもよい。(Other embodiments)
In the first to fourth embodiments, in the
ステータ100をこのように構成することで、ステータ100の温度上昇が抑制され、モータ1000の効率を向上できる。
By configuring the
また、実施形態1において、導線41のインシュレータ50に巻回するにあたってワーク回転方式を用いるようにしたが、また、コイル7の巻回方法については特に限定されない。
Further, in the first embodiment, the work rotation method is used to wind the
例えば、保持台2100を固定して、保持台2100の回りをノズル2200が移動する、いわゆる導線回転方式で導線41をインシュレータ50に巻回させるようにしてもよい。この場合には、ヨーク20は分割ヨーク21を周方向で接続する構成でなくてもよく、電磁鋼板を円環状に打ち抜き加工し、かつ打ち抜き加工後の電磁鋼板を積層してヨーク20を構成してもよい。また、ヨーク20を円環状に形成した後に、複数のティース10をそれぞれヨーク20の内周に接続するようにしてもよい。
For example, the
また、インシュレータ50は、トゥース10の軸方向上下方向からそれぞれ装着される、いわゆる分割タイプのインシュレータであってもよいし、トゥース10の全外周面を覆う一体構造であってもよい。
Further, the
また、実施形態1~4におけるステータ100において、コイル40が1層巻きの導線41で構成されていてもよい。この場合においても、複数のインシュレータ50のそれぞれに、導線41が整列巻きで巻回される。
Further, in the
なお、導線41の断面形状は、図6の(a),(b)図に示すように四角形でもよいし、図6の(c)図に示すように、四隅が面取りされた四角形でもよい。また、導線41の断面形状は、図6に示す形状に特に限定されず、例えば、辺Xが辺Yよりも長くなるようにしてもよい。
The cross-sectional shape of the
また、トゥース10は、軸方向端部と軸方向中央部とで断面形状が異なっていてもよい。例えば、軸方向端部両端部、または上端部か下端部において、中央部よりも径方向と直交する方向の幅が狭くなるように、トゥース10の断面形状が連続的または段階的に変化していてもよい。インシュレータ50の導線巻回部52の内周面は、トゥース10の断面形状の変化に対応して変形されていてもよい。
Moreover, the
本発明のステータは、コイルの占積率を高めることができるため、高い効率が要求されるモータに適用する上で特に有用である。 Since the stator of the present invention can increase the space factor of the coil, it is particularly useful when applied to motors that require high efficiency.
10 ティース(トゥース)
20 ヨーク
21 分割ヨーク
30 スロット
40 コイル
41 導線
4i クロス部
50 インシュレータ
51 第1鍔部
51a 導線案内溝
51b 第1鍔部51の内面
52 導線巻回部
52a 第1端面
52b 第2端面
52c 第1側面
52d 第2側面
52e1~52e4 コーナー部
52f 段差
53 第2鍔部
60~64 突起
60a 第1面
60b 第2面
70 放熱材
100 ステータ
110 ステータコア
200 ロータ
210 出力軸
220 磁石
411 1層目の導線
412 2層目の導線
413 3層目の導線
1000 モータ
10 Teeth
20
53
Claims (12)
前記インシュレータは、
前記導線が巻回される筒状の導線巻回部と、
前記導線巻回部の一端に設けられ、前記導線を前記導線巻回部に案内する導線案内溝を有する第1鍔部と、
前記導線巻回部の他端に設けられた第2鍔部と、を有し、
前記導線巻回部は、
前記導線案内溝の底面に連続する第1端面及び前記第1端面と前記ステータの軸方向で互いに対向する第2端面と、
前記第1端面の周方向端辺から前記第2端面の周方向端辺にかけて設けられ、前記周方向で互いに対向する第1側面及び第2側面と、
前記導線巻回部のコーナー部に少なくとも設けられ、前記径方向と直交する方向に対して所定の角度をなすように前記導線を前記第1端面に巻回させるための複数の突起と、を有し、
前記複数の突起は、前記径方向に互いに所定の間隔をあけて設けられ、
前記突起は、前記第1鍔部に対向する第1面と前記第2鍔部に対向する第2面とを有し、
前記第1面及び前記第2面の少なくとも一方は、凸状の曲面を有することを特徴とするステータ。an annular yoke, a plurality of teeth arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the yoke and extending in a radial direction of the yoke from an inner periphery of the yoke, and attached to each of the plurality of teeth. A stator comprising a plurality of insulators and a plurality of coils each made of a conductive wire having a rectangular cross section and wound around each of the plurality of insulators,
The insulator is
a cylindrical conductive wire winding portion around which the conductive wire is wound;
a first flange portion having a conductor guide groove provided at one end of the conductor winding portion and guiding the conductor wire to the conductor wire winding portion;
a second flange provided at the other end of the conductive wire winding portion;
The conductor winding portion is
a first end surface that is continuous with the bottom surface of the conductor guide groove; and a second end surface that is opposite to the first end surface in the axial direction of the stator;
a first side surface and a second side surface provided from a circumferential edge of the first end surface to a circumferential edge of the second end surface and facing each other in the circumferential direction;
A plurality of protrusions are provided at least at the corners of the conductive wire winding portion and are used to wind the conductive wire around the first end surface so as to form a predetermined angle with respect to a direction perpendicular to the radial direction. death,
The plurality of protrusions are provided at predetermined intervals from each other in the radial direction,
The protrusion has a first surface facing the first flange and a second surface facing the second flange,
A stator, wherein at least one of the first surface and the second surface has a convex curved surface.
前記第1端面と前記第1側面とのコーナー部に設けられた前記突起と、前記第1側面と前記第2端面とのコーナー部に設けられた前記突起とは、それぞれに設けられた前記凸状の曲面が互いに同じ方向を向いていることを特徴とするステータ。The stator according to claim 1,
The projections provided at the corner portions of the first end surface and the first side surface and the projections provided at the corner portions of the first side surface and the second end surface are the projections provided at the respective corner portions. A stator characterized by curved surfaces facing in the same direction.
前記第1端面と前記第1側面とのコーナー部に設けられた前記突起と、前記第1側面と前記第2端面とのコーナー部に設けられた前記突起とは、それぞれに設けられた前記凸状の曲面が互いに反対の方向を向いていることを特徴とするステータ。The stator according to claim 1,
The projections provided at the corner portions of the first end surface and the first side surface and the projections provided at the corner portions of the first side surface and the second end surface are the projections provided at the respective corner portions. A stator characterized by shaped curved surfaces facing in opposite directions.
前記導線巻回部に巻回される1層目の導線は、前記複数の突起に支持されることで、少なくとも前記第1端面に前記所定の角度で巻回されるとともに、前記径方向と所定の傾斜角をなすように前記導線巻回部の表面に傾斜して巻回されていることを特徴とするステータ。The stator according to any one of claims 1 to 3,
The first layer of conductive wire wound in the conductive wire winding section is supported by the plurality of protrusions, so that it is wound at least at the first end surface at the predetermined angle, and at a predetermined angle with respect to the radial direction. A stator characterized in that the conductive wire is wound obliquely on the surface of the conductor winding portion so as to form an inclination angle of .
前記導線は前記導線巻回部にn層巻き(nは2以上の整数)されており、
i層目(iは2以上の整数で、かつi≦n)の導線は、前記第1端面において(i-1)層目の導線から巻き替わり、かつ前記(i-1)層目の導線の上に前記所定の角度と異なる角度で巻回されており、
前記i層目の導線は、前記(i-1)層目の導線の端面に支持されることで、前記径方向と前記所定の傾斜角をなすように前記(i-1)層目の導線の上に巻回されていることを特徴とするステータ。The stator according to claim 4,
The conductive wire is wound in n layers (n is an integer of 2 or more) in the conductive wire winding part,
The i-th layer (i is an integer greater than or equal to 2, and i≦n) conductor wire is re-wound from the (i-1) layer conductor wire at the first end surface, and is the (i-1) layer conductor wire. is wound at an angle different from the predetermined angle,
The i-th layer conductive wire is supported by the end face of the (i-1) layer conductive wire, so that the (i-1) layer conductive wire forms the predetermined inclination angle with the radial direction. A stator characterized in that it is wound on top of.
前記導線は、前記第2端面でj層目(jは整数で、1≦j≦n-1)から(j+1)層目に巻き替わることを特徴とするステータ。The stator according to claim 5,
The stator is characterized in that the conductive wire is wound from the jth layer (j is an integer, 1≦j≦n−1) to the (j+1)th layer on the second end surface.
前記導線巻回部の径方向内側端部には、前記1層目の導線の少なくともk巻き目(kは1層目の導線の巻回数)が配置される予定の部分に所定の高さの段差が設けられており、
前記段差には少なくとも前記1層目の導線が巻回されていないことを特徴とするステータ。The stator according to any one of claims 4 to 6,
At the radially inner end of the conductor winding portion, a predetermined height is provided at a portion where at least the kth turn (k is the number of turns of the first layer conductor) of the first layer conductor is to be arranged. There are steps,
A stator characterized in that at least the first layer of conducting wire is not wound around the step.
一のインシュレータに巻回された導線と、前記一のインシュレータと前記周方向に互いに隣り合う別のインシュレータに巻回された導線とは、巻回形状が非対称であることを特徴とするステータ。The stator according to any one of claims 1 to 7,
A stator characterized in that a conducting wire wound around one insulator and a conducting wire wound around another insulator adjacent to the one insulator in the circumferential direction have asymmetrical winding shapes.
前記一のインシュレータに巻回された導線と、前記別のインシュレータに巻回された導線とは、それぞれのl巻き目(lは整数で、1≦l≦k;kは1層目の導線の巻回数)において巻回形状が非対称であることを特徴とするステータ。The stator according to claim 8,
The conducting wire wound around the one insulator and the conducting wire wound around the other insulator are the lth turn of the conducting wire (l is an integer, 1≦l≦k; k is the first layer of the conducting wire). A stator characterized in that the winding shape is asymmetrical in terms of the number of windings.
一のインシュレータに巻回され、前記周方向または前記径方向で互いに隣り合う導線の間には、前記導線で発生した熱を外部に放散するための放熱材が充填されていることを特徴とするステータ。The stator according to any one of claims 1 to 9,
A heat dissipating material for dissipating heat generated in the conductive wires to the outside is filled between conductive wires that are wound around one insulator and are adjacent to each other in the circumferential direction or the radial direction. stator.
前記ヨークは、複数の分割ヨークが前記周方向で互いに接続されることで構成されており、
前記ティースは前記複数の分割ヨークのそれぞれに配設されていることを特徴とするステータ。The stator according to any one of claims 1 to 10,
The yoke is configured by a plurality of divided yokes connected to each other in the circumferential direction,
A stator characterized in that the teeth are disposed on each of the plurality of divided yokes.
前記ステータと所定の間隔をあけて設けられたロータと、を少なくとも備え、
前記導線は前記インシュレータに整列巻きかつ多層巻きされていることを特徴とするモータ。A stator according to any one of claims 1 to 11,
At least a rotor provided at a predetermined distance from the stator,
A motor characterized in that the conductive wire is wound in alignment and in multiple layers around the insulator.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018233425 | 2018-12-13 | ||
JP2018233425 | 2018-12-13 | ||
PCT/JP2019/046253 WO2020121806A1 (en) | 2018-12-13 | 2019-11-26 | Stator, and motor using the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2020121806A1 JPWO2020121806A1 (en) | 2021-11-04 |
JP7394396B2 true JP7394396B2 (en) | 2023-12-08 |
Family
ID=71075480
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020559090A Active JP7394396B2 (en) | 2018-12-13 | 2019-11-26 | Stator and motor using it |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7394396B2 (en) |
CN (1) | CN113039704B (en) |
WO (1) | WO2020121806A1 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7194624B2 (en) | 2019-03-27 | 2022-12-22 | 株式会社山田製作所 | insulator |
CN113872347B (en) * | 2021-09-26 | 2024-02-02 | 河北新四达电机股份有限公司 | Stator single tooth structure and assembled stator |
WO2023162257A1 (en) * | 2022-02-28 | 2023-08-31 | 株式会社Ihi | Stator |
JP2023176458A (en) * | 2022-05-31 | 2023-12-13 | 株式会社デンソー | Stator and rotary electric machine |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006042574A (en) | 2004-07-30 | 2006-02-09 | Honda Motor Co Ltd | Coil of rotating electric machine |
JP2006115565A (en) | 2004-10-12 | 2006-04-27 | Asmo Co Ltd | Insulator, motor, and winding method of winding |
JP2012039742A (en) | 2010-08-06 | 2012-02-23 | Toyota Industries Corp | Stator of rotary electric machine |
JP2018038209A (en) | 2016-09-01 | 2018-03-08 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Stator of rotary electric machine and rotary electric machine including the same |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11273934A (en) * | 1998-03-19 | 1999-10-08 | Toyota Motor Corp | Sealing material comprising gradient structure in filler concentration, and method for molding the same |
JP2002209356A (en) * | 2001-01-10 | 2002-07-26 | Asmo Co Ltd | Brushless motor |
US7026739B2 (en) * | 2003-05-23 | 2006-04-11 | Honda Motor Co., Ltd | Stator and insulating bobbin and a manufacturing method of the stator |
JP2014014196A (en) * | 2010-12-29 | 2014-01-23 | Nippon Densan Corp | Armature, insulator, and motor |
JP5421396B2 (en) * | 2012-01-13 | 2014-02-19 | ファナック株式会社 | Electric motor having an iron core having primary teeth and secondary teeth |
JP5110212B1 (en) * | 2012-01-31 | 2012-12-26 | 株式会社富士通ゼネラル | Electric motor |
JP5943995B2 (en) * | 2012-04-16 | 2016-07-05 | 三菱電機株式会社 | Rotating machine armature |
US10498185B2 (en) * | 2015-08-10 | 2019-12-03 | Nidec Corporation | Stator and motor |
JP6537623B2 (en) * | 2015-11-04 | 2019-07-03 | 三菱電機株式会社 | Stator, motor, compressor, and refrigeration air conditioner |
-
2019
- 2019-11-26 JP JP2020559090A patent/JP7394396B2/en active Active
- 2019-11-26 WO PCT/JP2019/046253 patent/WO2020121806A1/en active Application Filing
- 2019-11-26 CN CN201980074791.3A patent/CN113039704B/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006042574A (en) | 2004-07-30 | 2006-02-09 | Honda Motor Co Ltd | Coil of rotating electric machine |
JP2006115565A (en) | 2004-10-12 | 2006-04-27 | Asmo Co Ltd | Insulator, motor, and winding method of winding |
JP2012039742A (en) | 2010-08-06 | 2012-02-23 | Toyota Industries Corp | Stator of rotary electric machine |
JP2018038209A (en) | 2016-09-01 | 2018-03-08 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Stator of rotary electric machine and rotary electric machine including the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2020121806A1 (en) | 2021-11-04 |
CN113039704A (en) | 2021-06-25 |
WO2020121806A1 (en) | 2020-06-18 |
CN113039704B (en) | 2024-05-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7394396B2 (en) | Stator and motor using it | |
KR100923463B1 (en) | Dynamoelectric machine stator and method for mounting prewound coils thereunto | |
EP3211772B1 (en) | Stator production method and coil | |
EP2648317A1 (en) | Stator for rotating electric machine | |
US10910898B2 (en) | Rotating electric machine | |
JP4583798B2 (en) | Coil for rotating electrical machine, rotating electrical machine, and method for manufacturing coil | |
US11404930B2 (en) | Insulator, and stator and motor comprising same | |
US9716414B2 (en) | Stator of rotating electric machine | |
JP6138360B2 (en) | Rotating electric machine and manufacturing method thereof | |
US20190245402A1 (en) | Method for manufacturing stator of rotary electric machine including cassette coil | |
JP2019088139A (en) | Stator and dynamoelectric machine | |
US11355984B2 (en) | Insulator, and stator and motor comprising same | |
JP5072502B2 (en) | Rotating motor | |
JP2018137836A (en) | Stator and rotary electric machine | |
JP6968215B2 (en) | Rotating machine | |
JP7347965B2 (en) | Stator used in rotating electrical machines | |
WO2022239561A1 (en) | Coil and rotary machine | |
JP2013005652A (en) | Rotary electric machine and concentrated winding coil | |
WO2022264588A1 (en) | Motor | |
WO2022254806A1 (en) | Rotating electric machine stator and rotating electric machine | |
WO2019146450A1 (en) | Insulator, stator provided with same, and motor | |
JP2023053644A (en) | Stator, motor with the same, and manufacturing method of stator | |
JP2023000668A (en) | motor | |
JP2023114221A (en) | Motor and aircraft | |
CN111566907A (en) | Insulator, stator including the same, and motor including the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210322 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220902 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230606 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231031 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231117 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7394396 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |