三相电动机的制作方法

文档序号:11142733
三相电动机的制造方法与工艺

本发明涉及一种具备由不同的线材构成的线圈的三相电动机,特别涉及到线圈的位置关系。



背景技术:

以往,在三相电动机所具备的定子中,使用由一种线材构成的线圈。一般来说,线圈所使用的电线的代表性线材是铜线。

近年来,铜的价格高涨。因此,为了抑制线圈所使用的电线的成本并且谋求电动机的轻量化,使用与铜线不同的线材。例如,作为与铜线不同的线材,存在铝线。铝线与铜线相比重量轻,价格也便宜。

然而,铝线与铜线相比导电率低。因此,在将电动机中使用的全部铜线均替换为铝线的情况下,线圈的发热量会过于增加。因此,全部铜线均被替换为铝线的电动机具有电动机的温度过度上升这样的问题。

为了应对上述问题,提出了专利文献1所公开的方法。即,在专利文献1中公开了以下方法:在一个电动机中将不同线材的电线进行组合来使用。

使用图6A、图6B、图7来说明专利文献1所公开的方法的概要。

如图6A、图6B所示,专利文献1所公开的三相电动机所具备的定子13a的作为齿的齿部42上卷绕电线。卷绕于齿部42的电线形成作为绕组部的线圈。在形成线圈的电线中,作为一部分线材,使用铝线40,作为剩余的部分,使用铜线41。

如图7所示,铜线41通过连接部43而与铝线40串联连接。如图6A、图6B所示,铝线40缠绕在齿部42侧。铜线41缠绕在齿部42上缠绕的铝线40的上侧。

通过本结构,变为高温的铝线40所产生的热被传递到齿部42。因此,三相电动机抑制在整个三相电动机中发生的发热不均。

专利文献1:日本特开2010-183788号公报



技术实现要素:

本发明当作对象的三相电动机具备定子芯、外层线圈、内层线圈以及中层线圈。

定子芯包括多个齿、第一槽、第二槽以及第三槽。多个齿向中心轴延伸。第一槽、第二槽以及第三槽位于多个齿中的邻接的各个齿之间。定子芯沿着中心轴方向延伸。

外层线圈被插入到第一槽。

内层线圈位于在与中心轴正交的方向上比外层线圈靠中心轴侧的位置。内层线圈被插入到第二槽。

中层线圈位于在与中心轴正交的方向上外层线圈与内层线圈之间的位置。中层线圈被插入到第三槽。

特别是,外层线圈由机械强度比内层线圈和中层线圈的机械强度强的线材构成。

附图说明

图1A是本发明的实施方式1中的三相电动机所具备的定子的主视图。

图1B是本发明的实施方式1中的三相电动机所具备的定子的主要部分截面图。

图2A是表示本发明的实施方式1中的三相电动机所具备的定子中使用的绕组中的星型接线的模型图。

图2B是表示本发明的实施方式1中的三相电动机所具备的定子中使用的绕组中的三角接线的模型图。

图3是本实施方式1中的三相电动机所具备的定子中使用的定子芯的主视图。

图4A是本发明的实施方式2中的三相电动机所具备的定子的主视图。

图4B是本发明的实施方式2中的三相电动机所具备的定子的主要部分截 面图。

图5A是本发明的实施方式3中的三相电动机所具备的定子的主视图。

图5B是本发明的实施方式3中的三相电动机所具备的定子的主要部分截面图。

图6A是以往的三相电动机所具备的定子的主视图。

图6B是以往的三相电动机所具备的定子的主要部分截面图。

图7是表示以往的三相电动机所具备的定子中使用的绕组的接线的模型图。

具体实施方式

通过后述的结构,在本发明的实施方式中的三相电动机中,形成三相的线圈所使用的线材的材质、各个线圈的配置成为更理想的状态。因此,以取得了性能、成本、品质、轻量化的平衡的理想状态来提供本发明的实施方式中的三相电动机。

也就是说,以往的三相电动机中存在以下应该改进的方面。即,在以往的三相电动机中,形成各相的线圈的铝线与铜线是经由连接部来串联连接的。在制造三相电动机时,将铝线与铜线连接的工序会成为负担。

另外,在三相电动机的性能上,将铝线与铜线连接的电线会招致以下不良状况。

即,使用将铝线与铜线连接而成的电线来制作集中卷绕方式的三相电动机。在集中卷绕方式的三相电动机中,电线缠绕于定子的齿部。集中卷绕方式的三相电动机的绕组高次谐波变大。

接着,使用将铝线与铜线连接而成的电线来制作分布卷绕方式的三相电动机。分布卷绕方式的三相电动机预先通过卷取电线来形成线圈。所形成的线圈被插入到定子所包括的槽内。在分布卷绕方式的三相电动机中,电线跨越多个齿部,因此无法对定子中包括的齿部缠绕铝线。因此,分布卷绕方式的三相电动机在电动机的内部会大范围地发生发热不均。

特别是,分布卷绕方式的三相电动机需要形成三相的外层线圈、中层线圈以及内层线圈这三种线圈。在分布卷绕方式的三相电动机中,所述线圈按外层线圈、中层线圈、内层线圈的顺序被插入到定子芯。

在制造分布卷绕方式的三相电动机的过程中,首先对被插入到定子芯的外层线圈存在以下方面的要求。即,外层线圈被大幅推向定子芯的外周侧,以使插入接下来要插入的中层线圈的工序顺利地进行。因此,要求外层线圈具有强的机械强度。

并且,在要求减小线圈端的尺寸的情况下,在制造定子的工序中,对外层线圈施加用于对线圈端进行整形的强压力。因此,要求外层线圈具有更强的机械强度。

另外,在温度上升大的电动机的情况下,作为电动机,要求将使电动机运转时所产生的热散发到电动机的外部。

并且,在三相电动机中,流过形成各相的线圈的电流间的平衡有时会变差。在所谓的三相间的电流不平衡大的情况下,作为三相电动机,要求在形成各相的线圈中减小各个线圈所具有的电阻值之差。

因此,通过设为后述的结构,在本发明的实施方式中的三相电动机中,形成三相的线圈所使用的线材的材质、各个线圈的配置成为更理想的状态。因此,以性能、成本、品质以及轻量化保持了更理想的平衡的状态来提供本发明的实施方式中的三相电动机。

下面,使用附图来说明本发明的实施方式。

此外,下面的实施方式是具体实现本发明的一个例子,并不限定本发明的保护范围。

(实施方式1)

图1A是本发明的实施方式1中的三相电动机所具备的定子的主视图。图1B是本发明的实施方式1中的三相电动机所具备的定子的主要部分截面图。图2A是表示本发明的实施方式1中的三相电动机所具备的定子中使用的绕组中的星型接线的模型图。图2B是表示本发明的实施方式1中的三相电动机所 具备的定子中使用的绕组中的三角接线的模型图。图3是本实施方式1中的三相电动机所具备的定子中使用的定子芯的主视图。

如图1A、图1B所示,本实施方式1中的三相电动机具备定子芯19、外层线圈10、内层线圈12以及中层线圈11。

如图3所示,定子芯19包括多个齿15、第一槽16、第二槽17以及第三槽18。多个齿15向中心轴20延伸。第一槽16、第二槽17以及第三槽18位于多个齿15中的邻接的各个齿15之间。定子芯19沿着中心轴20方向延伸。

如图1A、图1B、图3所示,外层线圈10被插入到第一槽16。

内层线圈12位于在与中心轴20正交的方向上比外层线圈10靠中心轴20侧的位置。内层线圈12被插入到第二槽17。

中层线圈11位于在与中心轴20正交的方向上外层线圈10与内层线圈12之间的位置。中层线圈11被插入到第三槽18。

特别是,外层线圈10由机械强度比内层线圈12和中层线圈11的机械强度强的线材构成。

另外,特别起到显著的作用、效果的方式如下。

即,外层线圈10由铜线构成。内层线圈12和中层线圈11由铝线构成。

使用附图来进一步详细地说明。

如图1A、图1B所示,形成三相的绕组的外层线圈10、中层线圈11以及内层线圈12被插入到在定子13的内周侧构成的槽的内部。在定子13的中心轴20方向上的端部形成有线圈端14。

安装于定子13的三相的绕组构成图2A所示的星型接线。或者,安装于定子13的三相的绕组构成图2B所示的三角接线。

如果设为本结构,则本实施方式1中的三相电动机成为以下形状。即,作为外层线圈10,能够使用机械强度比中层线圈11所使用的线材和内层线圈12所使用的线材的机械强度强的线材、例如铜线。由于外层线圈10的机械强度强,因此不容易对线圈造成损伤。

另外,作为中层线圈11和内层线圈12,能够使用机械强度比外层线圈10 所使用的线材的机械强度小、但价格便宜、比重小的线材、例如铝线。

本实施方式1中的三相电动机是分布绕组电动机。在上述的结构中,本实施方式1中的三相电动机首先将外层线圈10插入到定子芯19。之后,本实施方式1中的三相电动机将中层线圈11插入到定子芯19。

插入到定子芯19的外层线圈10被大幅推向定子芯19的外周侧,以不妨碍插入中层线圈11的作业。因此,对外层线圈10施加强的压力,因此要求外层线圈10具有强的机械强度。

并且,作为定子13,有时会要求减小线圈端14的尺寸。此时,对外层线圈10进一步施加用于对线圈端14进行整形的强的压力。因此,在本实施方式1中的三相电动机中,当在外层线圈10中使用机械强度强的线材时,不容易对外层线圈10造成损伤。因而,本实施方式1中的三相电动机能够防止因线圈损伤而导致品质降低。

而且,在本实施方式1中的三相电动机中,在对线圈端14进行整形时,施加于形成外层线圈10以外的线圈的中层线圈11和内层线圈12的压力比较小。因此,作为中层线圈11和内层线圈12,能够使用虽然机械强度弱但是价格便宜、比重小的线材。因而,能够以取得了成本、品质、轻量化的平衡的理想状态来提供本实施方式1中的三相电动机。

(实施方式2)

图4A是本发明的实施方式2中的三相电动机所具备的定子的主视图。图4B是本发明的实施方式2中的三相电动机所具备的定子的主要部分截面图。

此外,对与本实施方式1中的三相电动机相同的结构标注相同标记,引用说明。

如图4A、图4B所示,本发明的实施方式2中的三相电动机具备定子芯19、外层线圈10a、内层线圈12a以及中层线圈11a。

如图3所示,定子芯19包括多个齿15、第一槽16、第二槽17以及第三槽18。多个齿15向中心轴20延伸。第一槽16、第二槽17以及第三槽18位于多个齿15中的邻接的各个齿15之间。定子芯19沿着中心轴20方向延伸。

如图4A、图4B、图3所示,外层线圈10a被插入到第一槽16。

内层线圈12a位于在与中心轴20正交的方向上比外层线圈10a靠中心轴20侧的位置。内层线圈12a被插入到第二槽17。

中层线圈11a位于在与中心轴20正交的方向上外层线圈10a与内层线圈12a之间的位置。中层线圈11a被插入到第三槽18。

特别是,外层线圈10a和内层线圈12a由导热率比中层线圈11a的导热率高的线材构成。

另外,特别起到显著的作用、效果的方式如下。

即,外层线圈10a和内层线圈12a由铜线构成。中层线圈11a由铝线构成。

使用附图来进一步详细地说明。

如图4A、图4B所示,形成三相的绕组的外层线圈10a、中层线圈11a以及内层线圈12a被插入到在定子13的内周侧构成的槽的内部。在定子13的中心轴20方向上的端部形成有线圈端14。

如果设为本结构,则本实施方式2中的三相电动机成为以下形状。即,作为外层线圈10a和内层线圈12a,能够使用导热率比中层线圈11a所使用的线材的导热率高的线材、例如铜线。

另外,作为中层线圈11a,能够使用导热率比外层线圈10a所使用的线材和内层线圈12a所使用的线材的导热率低、但价格便宜、比重小的线材、例如铝线。

本实施方式2中的三相电动机是分布绕组电动机。本实施方式2中的三相电动机有时会在三相电动机的内部温度的上升大的环境下被驱动。

此时,如果设为上述的结构,则本实施方式2中的三相电动机的外层线圈10a和内层线圈12a位于与存在于三相电动机的外部的空气等接触的机会多的场所。换言之,在本实施方式2中的三相电动机中,相比于中层线圈11a,外层线圈10a和内层线圈12a与存在于三相电动机的外部的空气等接触的表面积多。因此,外层线圈10a和内层线圈12a使用导热率比中层线圈11a的导热率高的线材。

因此,三相电动机的内部所产生的热容易经由由导热率高的线材形成的外层线圈10a和内层线圈12a而放出到三相电动机的外部。因而,本实施方式2中的三相电动机能够抑制三相电动机的内部温度的上升。

另一方面,在本实施方式2中的三相电动机中,中层线圈11a与存在于三相电动机的外部的空气等接触的机会少。换言之,在本实施方式2中的三相电动机中,相比于外层线圈10a和内层线圈12a,中层线圈11a与存在于三相电动机的外部的空气等接触的表面积少。因此,作为中层线圈11a,能够使用虽然导热率比外层线圈10a和内层线圈12a的导热率低、但是价格便宜、比重小的线材。因而,能够以取得了电动机内部所产生的热的散热性、成本、轻量化的平衡的理想状态来提供本实施方式2中的三相电动机。

(实施方式3)

图5A是本发明的实施方式3中的三相电动机所具备的定子的主视图。图5B是本发明的实施方式3中的三相电动机所具备的定子的主要部分截面图。

此外,对与本实施方式1、2中的三相电动机相同的结构标注相同标记,引用说明。

如图5A、图5B所示,本发明的实施方式3中的三相电动机具备定子芯19、外层线圈10b、内层线圈12b以及中层线圈11b。

如图3所示,定子芯19包括多个齿15、第一槽16、第二槽17以及第三槽18。多个齿15向中心轴20延伸。第一槽16、第二槽17以及第三槽18位于多个齿15中的邻接的各个齿15之间。定子芯19沿着中心轴20方向延伸。

如图5A、图5B、图3所示,外层线圈10b被插入到第一槽16。

内层线圈12b位于在与中心轴20正交的方向上比外层线圈10b靠中心轴20侧的位置。内层线圈12b被插入到第二槽17。

中层线圈11b位于在与中心轴20正交的方向上外层线圈10b与内层线圈12b之间的位置。中层线圈11b被插入到第三槽18。

特别是,外层线圈10b和中层线圈11b由电阻率比内层线圈12b的电阻率小的线材构成。

另外,特别起到显著的作用、效果的方式如下。

即,外层线圈10a和中层线圈11b由铜线构成。内层线圈12b由铝线构成。

使用附图来进一步详细地说明。

如图5A、图5B所示,形成三相的绕组的外层线圈10b、中层线圈11b以及内层线圈12b被插入到在定子13的内周侧构成的槽的内部。在定子13的中心轴20方向上的端部形成有线圈端14。

如果设为本结构,则本实施方式3中的三相电动机成为以下形状。即,作为外层线圈10b和中层线圈11b,能够使用电阻率比内层线圈12b所使用的线材的电阻率小的线材、例如铜线。

另外,作为内层线圈12b,能够使用电阻率比外层线圈10b所使用的线材和中层线圈11b所使用的线材的电阻率大、但价格便宜、比重小的线材、例如铝线。

本实施方式3中的三相电动机是分布绕组电动机。

一般来说,在驱动三相电动机时,有时会产生形成三相电动机所具有的各相的线圈之间的电流偏差、所谓的电流不平衡。在各线圈之间的电流不平衡大的情况下,形成各线圈的线材所具有的电阻值之差减小一点也是有效的。

另外,本实施方式3中的三相电动机在结构上,相比于内层线圈12b,外层线圈10b和中层线圈11b的周长更长。在使用相同线材的情况下,若周长长,则外层线圈10b和中层线圈11b所具有的电阻值大。

因此,在本实施方式3中的三相电动机中,作为外层线圈10b和中层线圈11b,使用电阻率比内层线圈12b的电阻率小的线材。

因此,形成三相的各相线圈之间的电阻值之差变小。因而,本实施方式3中的三相电动机能够抑制形成各相的线圈之间的电流不平衡。

另一方面,在本实施方式3中的三相电动机中,相比于外层线圈10b和中层线圈11b,内层线圈12b的周长短,因此内层线圈12b所具有的电阻值小。因此,内层线圈12b能够使用虽然电阻率比外层线圈10b和中层线圈11b的电 阻率大、但是价格便宜、比重小的线材。因而,能够以取得了各相线圈之间所产生的电流不平衡、成本、轻量化的平衡的理想状态来提供本实施方式3中的三相电动机。

根据以上的说明可以明确的是,本发明的实施方式中的三相电动机是分布绕组的三相电动机。本实施方式中的三相电动机的构成三相的各相的线圈具有以下特征。即,构成各相的线圈由单一线材形成。构成三相的线圈由多个线材形成。

这种三相电动机能够根据目的来适当选择形成各相线圈的线材。

也就是说,本发明的实施方式中的三相电动机主要为了防止在制造三相电动机时对外层线圈产生损伤,而成为以下结构。

即,相比于内层线圈和中层线圈所使用的线材,外层线圈所使用的线材的机械强度强。

另外,本发明的实施方式中的三相电动机主要为了提高三相电动机所产生的热的散热性,而成为以下结构。

即,相比于中层线圈所使用的线材,外层线圈和内层线圈所使用的线材的导热率高。

并且,本发明的实施方式中的三相电动机主要为了抑制在三相之间产生电流不平衡,而成为以下结构。

即,相比于内层线圈所使用的线材,外层线圈和中层线圈所使用的线材的电阻率小。

此外,上述的各实施方式中的三相电动机只要实施分布卷绕即可,也可以是三相感应电动机以外的三相电动机。上述的各实施方式中的三相电动机也可以是三相直流电动机。

并且,各相线圈所使用的线材也可以是铝线、铜线以外的线材。各相线圈所使用的线材也可以是在铝线的表面覆盖铜而得到的铜包线。

产业上的可利用性

关于本发明的三相电动机,能够提供在电动机性能、成本、品质、轻量 化的各指标中取得了平衡的三相电动机。本发明的三相电动机能够应用于三相感应电动机、三相直流电动机等。

附图标记说明

10、10a、10b:外层线圈;11、11a、11b:中层线圈;12、12a、12b:内层线圈;13、13a:定子;14:线圈端;15:齿;16:第一槽;17:第二槽;18:第三槽;19:定子芯;20:中心轴;40:铝线;41:铜线;42:齿部;43:连接部。

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