JP2001309594A - 分布巻きステータコイル及び回転電機 - Google Patents

分布巻きステータコイル及び回転電機

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JP2001309594A
JP2001309594A JP2000118239A JP2000118239A JP2001309594A JP 2001309594 A JP2001309594 A JP 2001309594A JP 2000118239 A JP2000118239 A JP 2000118239A JP 2000118239 A JP2000118239 A JP 2000118239A JP 2001309594 A JP2001309594 A JP 2001309594A
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coil
stator
slot
distributed winding
radial direction
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Takao Hirose
隆雄 広瀬
Toshiaki Yamamoto
俊彰 山本
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コイルエンド部の更なる小型化を行うことの
できる分布巻きステータコイルを提供する。また、前記
のような分布巻きステータコイルを使用した小型の回転
電機を提供する。 【解決手段】 スロット挿入部12から延びてコイルエ
ンド部16を形成するコイル素線12をステータの半径
方向に平板状に潰し成形し、ステータの半径方向に積層
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、分布巻きステータ
コイル及び回転電機、特に、回転電機のステータに取り
付けられるコンパクト化された分布巻きステータコイル
及びそれからなる回転電機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の分布巻きステータコイル
は、回転電機のステータに形成されたスロットの形状に
応じた一対のスロット挿入部を有する略鞍型形状を呈
し、一方のスロット挿入部が挿入されたスロットに対
し、他方のスロット挿入部を同相のスロットに挿入する
ために、コイルエンド部(スロットから突出配置される
渡り線部)が異相スロットを飛び越える構成になってい
る。このような構成の分割巻きステータコイルにおい
て、スロットを跨ぐコイルエンド部の小型化を行ってい
るものとして、例えば、特開平8−84448号公報に
記載されるような三相モータがある。この三相モータで
は、図8(a)に示すように、例えば、W相から出たコ
イルが次にW相に入るためにV相、U相を跨ぐ際にV相
やU相から出たコイルと交差しないようにするために、
コイルエンド部の捻れ部を形成しないようにしている。
また、コイルエンド部100の形成位置を図8(b)〜
(c)に示すようにずらすことにより、すなわち、図8
(b)に示すW相用コイル、図8(c)に示すV相用コ
イル、図8(d)に示すU相用コイルのように3段階に
ずらして形成することにより、コイルエンド部を組み合
わせた場合に、コンパクトにまとめると共に、その外径
がスロットの最大径内に納まるように構成している。そ
の結果、コイルの小型化に寄与し、さらに、それを用い
た回転電機の小型化を可能にしている。
【0003】ところで、一般に、回転電機の性能を向上
するためには、スロット内に挿入されるコイルの占積率
を増加することが好ましい。この場合、細線を多数束ね
て所望のコイルを形成することが考えられるが、束ねた
場合に発生する線材同士の隙間を完全に排除することが
困難であったり、線材毎の強度が十分に得られなかった
り、束ね加工が煩雑であったりする等の理由により、線
材の径の太い単線を用いてコイルを巻回形成する場合が
ある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、太い線材は、
必然的に硬くなるため、加工性が低下する。例えば、図
8(a)に示すように、コイルエンド部100をステー
タの軸方向に積み上げた状態で曲げ加工する場合、その
曲げ加工に大きな力を必要とすると共に、曲げる際の曲
率半径もそれほど小さくすることができない。回転電機
に小型化が要求される状況の中では、コイルエンド部1
00の高さHの更なる低減が望まれている。
【0005】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、コイルエンド部の更なる小型化を行うことのでき
る分布巻きステータコイルを提供することを目的とす
る。また、前記のような分布巻きステータコイルを使用
した小型の回転電機を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、本発明は、回転電機のステータに取り付け
る分布巻きステータコイルであって、前記ステータに挿
入されるスロット挿入部から延びてコイルエンド部を形
成するコイル素線をステータの半径方向に平板状に潰し
成形し、前記平板状部分をステータの半径方向に積層し
たことを特徴とする。
【0007】ここで、スロット挿入部は関連する同相の
スロットに挿入され、コイルエンド部が例えば4つのス
ロットを跨ぐ。そして、コイルエンド部を形成するコイ
ル素線をステータの半径方向に平板状に潰し成形しステ
ータの半径方向に積層している。この構成によれば、ス
ロットから出る部分またはスロットに入る部分で曲げ方
向に対する厚みが薄くなるので、容易に曲げることが可
能になると共に、ステータの半径方向に積層すること
で、ステータの軸方向の高さを低減することができる。
【0008】上記のような目的を達成するために、本発
明は、上記構成において、前記素線は、太単線であるこ
とを特徴とする。
【0009】この構成によれば、スロットに挿入される
スロット挿入部における占積率を向上することができ
る。
【0010】上記のような目的を達成するために、本発
明は、上記構成において、一対のステータ挿入部から延
びるコイルエンド部の端部引き出し位置は互いにステー
タの半径方向にずれていることを特徴とする。
【0011】ここで、コイルエンド部の端部引き出し位
置の一方は、ステータのスロット半径方向内側に位置
し、他方は、スロットの半径方向外側に位置している。
この構成によれば、コイルエンド部がスロットの跨ぎ途
中で交差することなく、ステータコイルをステータの円
周に沿って配置することができる。
【0012】上記のような目的を達成するために、本発
明は、上記構成において、前記コイル素線は、潰し成形
後にコーティングされた絶縁皮膜を有することを特徴と
する。
【0013】この構成によれば、潰し成形後にコーティ
ングを行うことにより損傷のない絶縁皮膜を得ることが
できる。
【0014】上記のような目的を達成するために、本発
明は、上記構成の分布巻きステータコイルをステータに
取り付けてなる回転電機とする。
【0015】この構成によれば、回転電機の小型化を容
易に行うことができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
(以下、実施形態という)を図面に基づき説明する。
【0017】図1(a)〜(e)には、本発明の実施形
態に係るステータコイル10の展開上面図、断面図、側
面図等が示されている。ステータコイル10は、太い単
線(例えば、銅線等)で構成されるコイル素線12を図
1(a)の紙面鉛直方向に複数巻回した後、整形された
略鞍型形状を呈している。図1(a)は、ステータの中
心から見たステータコイル10の展開上面図(実際は、
図1(d)に示すように湾曲している)であり、一対の
スロット挿入部14と一対のコイルエンド部16で構成
されている。そして、コイルエンド部16はステータの
半径方向、すなわち紙面鉛直方向に平板状に潰し成形さ
れている。図1(b)には、ステータコイル10のA−
A断面図が示され、図1(c)には、ステータコイル1
0のB−B断面図が示されている。図1(b),(c)
から明らかなように、各コイル素線12は、スロット挿
入部14においては、平板状の潰し加工は行われず、ス
ロット挿入部14以外のコイルエンド部16(コイルエ
ンド部16への導入部も含む)のみがスロットの半径方
向に平板状に潰し加工が行われている。なお、スロット
が円筒形状のステータの内周に形成されるため外周に向
かって広がる断面略台形形状を呈している。従って、ス
ロット挿入部14は、スロット内におけるコイルの占積
率向上のため、図1(e)に示すように素線形状をスロ
ット形状に合わせて変形させている。
【0018】図1(b),(d)に示すように、潰され
たコイルエンド部16の一方側は、スロット半径方向に
内側(図1(b)では中程の矢印Mで示す位置)に集め
られ、他方は、図1(c)に示すように、スロット半径
方向の外側(図1(d)の矢印Nで示す位置)に集めら
れている。そして、図1(d)に示すように、コイルエ
ンド部16を所定形状に湾曲させることによりステータ
に円弧状に配列されたスロットに挿入可能な略鞍型形状
を形成する。この時、コイル素線12はスロット半径方
向に平板状に薄く(例えば、コイル素線12の1/3程
度)加工されているので、コイルエンド部16を形成す
るために集める(束ねる)ための曲げ加工(図1(b)
のP部、図1(c)のQ部等)を容易に行うことができ
る。また、図1(d)に示すように、コイルエンド部1
6の一端のMから他端のNへ斜めに変位させるために曲
げる場合も平板状の潰し方向に容易に変形させることが
できる。また、この場合、コイルエンド部16は、潰さ
れたコイル素線12がスロットの半径方向に積層される
ので、従来のようにスロットの軸方向に積層される場合
に比べて、高さ方向の縮小を行うことができる。
【0019】図2、図3は、図1(a)の形状にする前
段階のコイル素線12の巻回状態、潰し加工状態が示さ
れている。図2に示すように、まず、コイル素線12を
所定のコイルサイズ及びコイル性能を確保できるよう
に、所定回数巻回する。すなわち、所定のスロットピッ
チ(所定のスロットを跨ぐ長さ)及び引き回しができる
仮コイル形状に巻回する。続いて、図3に示すように、
コイルエンド部16を所定厚みまで、スロット半径方向
に潰し加工する。この時、図1(c)、図3に示すよう
に、コイルエンド部の端部Nをスロット半径方向のQ部
で外側に引き出すために順次距離を長くする必要があ
る。従って、図2において、コイル素線12を巻回する
場合に、Q部形成部が順次長くなるように巻回する。な
お、図1(a)は、巻回し湾曲したステータコイル10
を平らに展開した平面図である。
【0020】図4には、図2で巻回したコイル素線12
の潰し加工を行っている状態が潰し型18と共に示され
ている。なお。図4は、左半分が、潰し加工前の状態、
右半分が潰し加工後の状態を示している。図4におい
て、左側に示すように、潰し型18は、巻回され、スプ
リング状に隙間をあけて巻かれている各コイル素線12
を一本ずつ潰し溝に挟み込み、図4右側に示すように、
圧縮加工を施すことにより、図3に示す状態にする。続
いて、潰し加工したコイル素線12を図4に示す折り曲
げ型20により挟持し(図5左側の状態)、曲げ方向に
スライドさせることにより(図5右側の状態)、図1
(c)のような形状に加工する。同様に、別の折り曲げ
型を用いて他方端を図1(b)の形状に加工する。な
お、図4または図5で、型加工する時に、スロット挿入
部14を図1(e)で示すようにスロット形状に適合す
る形状に変形させることが望ましい。この時、コイル素
線12は太単線を使用しているので、スロット形状に変
形させた場合に、複数の細線を束ねた場合に比べて、空
間を排除することができるので、スロット内における占
積率を向上することができる。
【0021】潰し加工及び曲げ加工が終了した後、コイ
ル素線12に絶縁皮膜(例えばポリイミド)を塗布す
る。潰し加工及び曲げ加工が終了した後に絶縁皮膜を形
成することにより、加工による損傷の影響のない、完全
な絶縁皮膜を得ることができる。絶縁皮膜の形成後は、
スプリング状態に広がっているコイルを圧縮し、その状
態で硬化性樹脂等で固めることにより、図1(a)〜
(e)に示すようなステータコイル10を完成すること
ができる。
【0022】図6には、完成したステータコイル10の
組み合わせ状態とステータ22への組付け状態の一部を
示す部分説明図が示されている。ステータコイル10は
図6に示すように、円周状に仮組み合わせされる。この
時、コイルエンド部16の端部は、スロット半径方向内
側と外側に互いにずれているので、当該コイルエンド部
16がスロットの跨ぎ途中で交差することなく、ステー
タの円周に沿って配置することができる。ステータコイ
ル10の仮組み合わせが終了したら、電磁鋼板を積層し
て形成した分割ステータコアピース22aを仮組み合わ
せされたステータコイル10に順次挿入する。そして、
分割ステータコアピース22aを例えば、外側から接着
剤固定や溶接固定することによりステータコイル10が
装着された(ステータコイル10を挿入した)ステータ
22を完成することができる。
【0023】このように、コイルエンド部16を形成す
るコイル素線12をステータ22の半径方向に平板状に
潰し成形し、ステータ22の半径方向に積層することに
よりコイルエンド部16をコンパクトにすることが可能
になり、ステータコイル10の小型化が可能になる。そ
の結果、このステータコイル10を装着する回転電機
(不図示)も小型化することが可能になる。
【0024】なお、図1(d)に示すように、コイルエ
ンド部16の端部M,Nはステータの半径方向に対し
て、直交する方向に導いた後、他端側の位置に向かって
曲げ加工することによって、潰し部分と非潰し部分との
連続点に作用する応力を低減しているが、図7に示すよ
うに、コイルエンド部16の端部M,Nである潰し部分
と非潰し部分との連続点から直接曲げるようにしてもよ
い。この場合、曲げ加工工程を一部簡略化することがで
きる。
【0025】上述した実施形態において、ステータコイ
ル10の曲げ形状や組付け形状等は一例であり、コイル
エンド部16を形成するコイル素線12をステータ22
の半径方向に平板状に潰し成形し、ステータ22の半径
方向に積層する構成であれば、本実施形態と同様に、コ
イルエンド部16のコンパクト化が可能であり、同様な
効果を得ることができる。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、コイルエンド部を形成
するコイル素線をステータの半径方向に平板状に潰し成
形し、ステータの半径方向に積層することにより、コイ
ルエンド部の小型化が可能なステータコイルを得ること
ができる。また、このステータコイルを回転電機に用い
ることにより回転電機の小型化も可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態に係るステータコイルの形
状を説明する説明図である。
【図2】 本発明の実施形態に係るステータコイルのコ
イル素線を巻回した状態を説明する説明図である。
【図3】 本発明の実施形態に係るステータコイルのコ
イル素線の潰し加工後の状態を説明する説明図である。
【図4】 本発明の実施形態に係るステータコイルのコ
イル素線を潰し加工する潰し型とその潰し加工状態を説
明する説明図である。
【図5】 本発明の実施形態に係るステータコイルのコ
イル素線の潰し加工後の曲げ加工を行う折り曲げ型とそ
の曲げ加工状態を説明する説明図である。
【図6】 本発明の実施形態に係るステータコイルの仮
組み合わせ状態と分割ステータコアピースとの組み付け
状態を説明する説明図である。
【図7】 本発明の実施形態に係るステータコイルのコ
イルエンド端部の他の曲げ形状を示す説明図である。
【図8】 従来のステータコイルの形状を説明する説明
図である。
【符号の説明】
10 ステータコイル、12 コイル素線、14 スロ
ット挿入部、16 コイルエンド部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H603 AA09 BB01 BB07 BB12 CA01 CB02 CB03 CB22 CC03 CC17 CD21 CD22 CE01 CE13 5H604 BB01 BB08 BB14 CC01 CC05 CC13 DA21 PB04 PE06 5H615 AA01 BB01 BB05 PP01 PP13 PP14 QQ02 QQ19 SS03 SS04 SS05 SS11 SS16 SS18 SS33 TT03 TT14 TT35

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転電機のステータに取り付ける分布巻
    きステータコイルであって、 前記ステータに挿入されるスロット挿入部から延びてコ
    イルエンド部を形成するコイル素線をステータの半径方
    向に平板状に潰し成形し、前記平板状部分をステータの
    半径方向に積層したことを特徴とする分布巻きステータ
    コイル。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のコイルにおいて、 前記素線は、太単線であることを特徴とする分布巻きス
    テータコイル。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2記載のコイルに
    おいて、 一対のステータ挿入部から延びるコイルエンド部の端部
    引き出し位置は互いにステータの半径方向にずれている
    ことを特徴とする分布巻きステータコイル。
  4. 【請求項4】 請求項1から請求項3のいずれかに記載
    のコイルにおいて、 前記コイル素線は、潰し成形後にコーティングされた絶
    縁皮膜を有することを特徴とする分布巻きステータコイ
    ル。
  5. 【請求項5】 請求項1から請求項4のいずれかに記載
    の分布巻きステータコイルをステータに取り付けてなる
    回転電機。
JP2000118239A 2000-04-19 2000-04-19 分布巻きステータコイル及び回転電機 Withdrawn JP2001309594A (ja)

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