JP4713219B2 - Stator assembly method - Google Patents
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本発明は、コイルが巻回される複数のティースと、周方向に分割され、前記各ティースに連結して環状に配設されるヨークとから構成されるステータの組立方法に関する。 The present invention relates to a method for assembling a stator including a plurality of teeth around which a coil is wound and a yoke that is divided in the circumferential direction and is connected to each of the teeth and arranged annularly.
近年、電動機の分野において、DCブラシレスモータが広汎に使用されている。図13は、従来の3相4極6スロットのDCブラシレスモータ2の概略構成を示す。
In recent years, DC brushless motors are widely used in the field of electric motors. FIG. 13 shows a schematic configuration of a conventional three-phase four-pole six-slot DC
DCブラシレスモータ2は、中心部に回転軸4を有し、外周部に4個の永久磁石6が固定されたロータ8と、ロータ8の外周部に配設され、コイル10が巻回された複数のティース12をヨーク14を介して周方向に一体的に連結したステータ16とを備える。なお、ステータ16は、回転軸4の方向に複数の電磁鋼板を積層して構成される。
The DC
このように構成されるDCブラシレスモータ2は、コイル10に三相交流電流を流してステータ16に交番磁界を発生させ、この交番磁界と永久磁石6の磁界とによって発生する反発力を利用してロータ8を回転させる。
The DC
ところで、前記のステータ16は、ティース12及びヨーク14が一体となった複雑な構造であるため、高い巻線占積率を確保してティース12にコイル10を高精度に巻回させることは困難である。しかも、各ティース12間で渡り線を切ることなくコイル10を連続的に巻回させることは構造上困難であることから、各ティース12に巻回されたコイル10同士を接合する作業が必要となる。この場合、コイル10の接合作業が煩雑になるだけでなく、接合部分において電気抵抗が増加し、DCブラシレスモータ2の効率が低下してしまう不具合が生じる。
Incidentally, since the
そこで、上記の不具合を解消するため、図14に示すように、磁性材料をプレス打ち抜きし、モータの相数に等しい数からなるティース18を一組とし、薄肉部20を介して連結した連結ステータ22を形成し、この連結ステータ22に導線を巻回させるようにした従来技術が開発されている(特許文献1参照)。
Therefore, in order to solve the above problems, as shown in FIG. 14, as shown in FIG. 14, a connecting stator in which a magnetic material is press-punched and a pair of
この場合、巻線機の複数のノズル24をティース18の回りに周回させ、導線を複数のティース18に同時に巻回させてコイル26が形成される。また、一組のティース18に対するコイル26の形成が終了すると、導線を切断することなく渡り線28を介してノズル24を隣接するティース18に移動させ、同様にして導線の巻回処理が行われる。そして、全てのティース18に対してコイル26を形成した後、図15に示すように、連結ステータ22を薄肉部20の部分で折曲して円環状とすることで、モータのステータが形成される。
In this case, the plurality of
ところで、上記の従来技術では、予め相互の配置関係が決められている複数の相のティース18に対して複数のノズル24により導線を同時に巻回させているため、例えば、図16に示すように、各コイル26に導入される各相の渡り線28と、各コイル26から導出される各相の渡り線28とがティース18の同一端部側で交差してしまう。この場合、形成されたステータの軸方向に対する厚みが渡り線28の交差部分で増大するため、モータの小型薄肉化が困難となる。
By the way, in said prior art, since the conducting wire is simultaneously wound by the some
また、ティース18間にノズル24を挿入し、ノズル24をティース18の回りに周回させてコイル26を形成しているため、ノズル24を挿入するスペースを確保しなければならない分、巻線占積率が低下してしまう。
Further, since the
さらに、ティース18の回りにノズル24を周回させて導線を巻回させようとすると、ノズル24から導出される各導線が捻れてしまう不具合が発生する。特に、1つのティース18に複数の導線を同時に巻回させてなるパラレル巻線を形成する場合には、各導線が捻れるだけでなく、導線同士が重なってしまうため、コイル26の整列性が悪化する問題も発生する。
Further, if the conductive wire is wound around the
本発明は、前記の不具合に鑑みてなされたもので、組立作業が容易であり、また、小型薄肉化を達成できるとともに、高い巻線占積率を得ることのできるステータの組立方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides a method for assembling a stator that is easy to assemble, can achieve a reduction in size and thickness, and can achieve a high winding space factor. For the purpose.
本発明は、コイルが巻回される複数のティースと、周方向に分割され、前記各ティースに連結して環状に配設されるヨークとから構成されるステータの組立方法において、
巻治具を軸線の回りに回転させることで連続する導線を前記巻治具に所定の間隔で巻回し、渡り線により連結される複数のコイル体を形成するステップと、
形成された複数の前記コイル体から前記巻治具を取り外した後、隣接する前記コイル体を連結する前記渡り線が前記ステータの内周側及び外周側に交互に導出されるように前記各コイル体を配置するステップと、
前記各コイル体を環状に配置するステップと、
からなり、前記各コイル体に前記ティースを装着するとともに、前記各ティースを前記ヨークによって連結することを特徴とする。
The present invention relates to a stator assembling method comprising a plurality of teeth around which a coil is wound, and a yoke that is divided in the circumferential direction and is connected to each of the teeth and arranged in an annular shape.
Winding a continuous wire around the axis by rotating the winding jig around an axis, and forming a plurality of coil bodies connected by a crossover;
After removing the winding jig from the plurality of formed coil bodies, each of the coils so that the connecting wire connecting the adjacent coil bodies is alternately led out to the inner peripheral side and the outer peripheral side of the stator. Placing the body,
Arranging the coil bodies in an annular shape;
The teeth are attached to the coil bodies, and the teeth are connected by the yoke.
この場合、電動機の相数に応じた複数のコイル群を形成し、各コイル群を構成するコイル体を交互に配置することにより、多相回転電機を構成するステータを組み立てることができる。 In this case, the stator which comprises a multiphase rotating electrical machine can be assembled by forming the several coil group according to the number of phases of an electric motor, and arrange | positioning the coil body which comprises each coil group alternately.
本発明のステータの組立方法では、複数のコイル体が渡り線により連結されているため、コイル体間の接合作業が不要であり、接合による電気抵抗の低下が生じることがなく、ステータを容易に組み立てることができる。 In the stator assembling method of the present invention, since the plurality of coil bodies are connected by the jumper wires, the joining work between the coil bodies is unnecessary, and the electric resistance is not lowered by the joining, and the stator can be easily manufactured. Can be assembled.
また、隣接するコイル体を連結する渡り線がステータの内周側及び外周側に交互に配設されるため、ステータの径方向の一方側にのみ渡り線を配設した場合に比較すると、渡り線の重なりが半減する。この結果、ステータの小型薄肉化を達成することができる。 Further, since the connecting wires connecting adjacent coil bodies are alternately arranged on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the stator, the connecting wires are compared with the case where the connecting wires are provided only on one side in the radial direction of the stator. Line overlap is halved. As a result, the stator can be reduced in size and thickness.
さらに、巻治具を軸線の回りに回転させて導線を巻回させコイル体を形成した後、各コイル体を環状に配置することにより、各コイル体間の空間を有効に利用して巻線占積率を向上させることができる。 Further, the coil is formed by rotating the winding jig around the axis to form a coil body, and then winding each coil body in an annular shape, thereby effectively utilizing the space between the coil bodies. The space factor can be improved.
図1は、本実施形態に係るステータ30の構成図である。ステータ30は、スロット32を介して円周状に配設される複数のティース34と、ティース34を連結して環状に配設される複数の分割されたヨーク36とから構成される。ティース34及びヨーク36は、電動機の軸線方向に積層されてステータ30となる。積層された各ティース34には、後述するようにしてコイルが巻装される。
FIG. 1 is a configuration diagram of a
ティース34は、一端部に鍔状部42が形成され、コイルが巻回される中間部44が略平行に延在した後、ステータ30の径方向外方に向かって徐々に幅狭となる直線状の接合部46が形成され、他端部にステータ30の周方向両側に突出する係合部48が形成される。なお、鍔状部42は、隣接して配設されるティース34間に所定の磁気ギャップ50を形成する。一方、ヨーク36は、ティース34の接合部46に接合する接合部52と、ティース34の係合部48に係合する係合部54とが両端部に形成される。
The
ティース34及びヨーク36は、図2に示すように、電磁鋼板56を矢印方向に圧延した後、圧延方向に対して長手方向を一致させた状態でプレス打ち抜きにより形成される。なお、電磁鋼板56に形成された孔部58は、ティース34及びヨーク36を打ち抜く際の位置決め孔である。
As shown in FIG. 2, the
この場合、電磁鋼板56の比透磁率は、圧延方向に大きくなる傾向がある。そのため、矢印方向に圧延された電磁鋼板56から得られるティース34及びヨーク36により構成されるステータ30は、図1の矢印で示すように、比透磁率が大きくなる方向に沿って磁気回路が形成され、ティース34及びヨーク36の磁気抵抗及び鉄損を小さくすることができる。また、ティース34及びヨーク36は、いずれも長尺な形状からなるため、これらを長手方向に沿って電磁鋼板56に配置して打ち抜くことにより、電磁鋼板56を有効に活用し、高い歩留まりでティース34及びヨーク36を量産することができる。
In this case, the relative permeability of the electromagnetic steel sheet 56 tends to increase in the rolling direction. Therefore, the
次に、ステータ30の組立方法について説明する。なお、ステータ30は、3相18スロットであり、ティース34に巻装されるコイルは、パラレル巻線とする。
Next, a method for assembling the
先ず、図3に示すように、長尺な直線状の巻治具60を準備する。なお、巻治具60の断面形状は、積層状態のティース34の中間部44の断面形状に対応している。
First, as shown in FIG. 3, a long linear winding jig 60 is prepared. In addition, the cross-sectional shape of the winding jig 60 corresponds to the cross-sectional shape of the
巻治具60には、所定間隔で12本の位置決めピン62が植設されている。各位置決めピン62に2本の導線64を図3に示すように係合させた後、巻治具60を矢印方向に回転させることにより、4組のコイル66a、66c、66d、66fを形成し、次いで、巻治具60を逆方向に回転させることにより、2組のコイル66b、66eを形成する。この場合、各コイル66a〜66fは、巻治具60の長手方向に沿って、ステータ30の外周側及び内周側の配置が交互に配設されるように形成する。また、各コイル66a〜66fは、連続する導線64からなる渡り線68a〜68eによって連結される。このように、巻治具60を回転させてコイル66a〜66fを形成することにより、特にパラレル巻線を行う際、導線64同士の捩れの発生を回避することができる。
Twelve
巻治具60上にコイル66a〜66fが形成された後、図4に示すように、各コイル66a〜66fを樹脂によってモールドし、あるいは、自己融着線からなるコイル66a〜66fを通電加熱してコイル体70a〜70fとし、硬化してから巻治具60を抜き取る。なお、このようにして形成されたコイル体70a〜70fを、U相のコイル群71Uとする。
After the
次に、隣接するコイル体70a〜70fを相互に反対方向に90゜回転させ、図5に示すように、ステータ30の外周側及び内周側がそれぞれ同じ側となるようにコイル体70a〜70fを配設する。この場合、コイル体70a、70bを連結する渡り線68a、コイル体70c、70dを連結する渡り線68c、及び、コイル体70e、70fを連結する渡り線68eは、ステータ30の内周側に配設され、コイル体70b、70cを連結する渡り線68b、及び、コイル体70d、70eを連結する渡り線68dは、ステータ30の外周側に配設される。
Next,
次いで、図6に示すように、コイル体70a〜70fをステータ30の形状に従った円環状に配置した後、各コイル体70a〜70fの巻治具60によって形成された中空部に積層状態とされたティース34を係合部48側から挿入する(図7)。
Next, as shown in FIG. 6, the
図3〜図7に示す処理を繰り返し、ステータ30を構成するU相、V相、W相の各コイル群71U、71V、71Wを形成した後、U相、V相、W相の順にコイル体70a〜70fが配置されるように、3組のコイル群71U、71V、71Wを上下方向に組み合わせる(図8)。
The process shown in FIGS. 3 to 7 is repeated to form the U-phase, V-phase, and W-
次いで、外周部からティース34間に積層状態のヨーク36を組み付け、係合部48、54間を溶接する。また、各コイル群71U、71V、71Wの渡り線68a、68c、68eをティース34の内周部側に沿わせるとともに、渡り線68b、68dをティース34の外周部側に沿わせることにより、図9に示すステータ72が完成する。
Next, the
この場合、コイル体70a〜70fを連結する渡り線68a、68c、68eがティース34の内周側に配設される一方、渡り線68b、68d、68fがティース34の外周側に配設されるため、図16に示す従来技術の場合に比較して、渡り線68a〜68e同士がステータ72の軸線方向に重なる頻度が半減し、その分、ステータ72を小型薄肉に構成することができる(図10参照)。
In this case, the connecting
また、本実施形態では、図3に示すように、巻治具60を回転させて2本の導線64を巻回させた後、図5に示すように、モールドされた各コイル体70a〜70fの配置を調整し、円環状に配設しているため、導線64の捩れが発生することがなく、特に、パラレル巻線からなるコイル66a〜66f自体を小型化し、且つ、巻線占積率を十分に確保することができる。
Moreover, in this embodiment, as shown in FIG. 3, after rotating the winding jig 60 and winding the two conducting
さらに、パラレル巻線を構成する各コイル66a〜66fは、図11に示す回路構成となり、各コイル66a〜66fが渡り線68a〜68eによって連結されているため、導線64同士の接合個所は、中性点74の一個所だけでよい。従って、導線64の接合作業が軽減されるとともに、接合による電気抵抗の増加がなく、良好な特性からなるステータ72を得ることができる。
Furthermore, each
なお、上述した実施形態では、各相のコイル体70a〜70fを円環状に配設した後、3相を組み合わせてステータ72としているが、例えば、図12に示すように、直線状に形成された各相のコイル体70a〜70fを交互に組み合わせながら円環状に形成してステータ72とすることもできる。また、図示はしていないが、各コイル群71U、71V、71Wを直線状とし、各相のコイル体70a〜70fを交互に配置した後、円環状に形成してもよい。
In the above-described embodiment, the
30、72…ステータ 32…スロット
34…ティース 36…ヨーク
60…巻治具 64…導線
66a〜66f…コイル 68a〜68e…渡り線
70a〜70f…コイル体 71U、71V、71W…コイル群
74…中性点
30, 72 ...
Claims (4)
巻治具を軸線の回りに回転させることで連続する複数の導線を前記巻治具に所定の間隔で巻回し、渡り線により連結される複数のコイル体を形成するステップと、
形成された複数の前記コイル体から前記巻治具を取り外した後、隣接する前記コイル体を連結する前記渡り線が前記コイル体よりも内側で該コイル体の内周部に沿った内周側と前記コイル体よりも外側で該コイル体の外周部に沿った外周側に交互に導出されるように前記各コイル体を配置するステップと、
前記各コイル体を環状に配置するステップと、
からなり、前記各コイル体に前記ティースを装着するとともに、前記各ティースを前記ヨークによって連結することを特徴とするステータの組立方法。 In a method for assembling a stator comprising a plurality of teeth around which a coil is wound, and a yoke that is divided in the circumferential direction and connected to each of the teeth and arranged in an annular shape,
Winding a plurality of continuous conductors around the axis by rotating the winding jig around an axis, and forming a plurality of coil bodies connected by a jumper;
After removing the winding jig from the plurality of formed coil bodies, the connecting wire connecting the adjacent coil bodies is on the inner peripheral side along the inner peripheral portion of the coil body on the inner side of the coil bodies And arranging each of the coil bodies so as to be alternately led to the outer peripheral side along the outer peripheral portion of the coil body outside the coil body ;
Arranging the coil bodies in an annular shape;
A stator assembling method comprising: attaching the teeth to the coil bodies and connecting the teeth by the yoke.
前記渡り線により連結された複数の前記コイル体からなる複数のコイル群を形成するステップと、
複数の前記コイル群を構成する前記各コイル体を交互に配置するステップと、
からなることを特徴とするステータの組立方法。 The assembly method according to claim 1,
Forming a plurality of coil groups composed of a plurality of the coil bodies connected by the crossover;
Alternately arranging the coil bodies constituting a plurality of the coil groups;
A method of assembling a stator, comprising:
前記各コイル群を環状に形成するステップと、
環状に形成された前記各コイル群を構成する前記各コイル体を交互に配置するステップと、
からなることを特徴とするステータの組立方法。 The assembly method according to claim 2, wherein
Forming each coil group in an annular shape;
Alternately arranging the coil bodies constituting the coil groups formed in an annular shape;
A method of assembling a stator, comprising:
前記各コイル群を構成する前記各コイル体を交互に配置するステップと、
前記各コイル体が交互に配置された前記各コイル群を環状に形成するステップと、
からなることを特徴とするステータの組立方法。 The assembly method according to claim 2, wherein
Alternately arranging the coil bodies constituting the coil groups;
Forming each coil group in which the coil bodies are alternately arranged in an annular shape;
A method of assembling a stator, comprising:
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