JP2006067674A - Segment conductor type armature - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セグメント導体型電機子の改良に関する。 The present invention relates to an improvement of a segment conductor type armature.
交流モータの一種に、固定子として機能する電機子の巻線が多数のU字形状のセグメント導体の一対の自由端を接合して成るものがある。電機子鉄心のスロットにU字形状のセグメント導体の一対の直線部(導体)を軸方向から挿入し、隣接するセグメント導体の自由端(接合端部)と接合して電機子巻線を作製する。U字状曲げ部及び接合側端部がそれぞれ電機子鉄心の一端及び他端から軸方向に突出している。電機子巻線がセグメント導体から成るセグメント導体型電機子(特許文献1参照)は、スロット内の線占積率を大きくできる。その結果、小型かつ軽量で、放熱性にも優れ、車両搭載用交流モータとして好適である。
例えばエンジンに搭載される補機用モータには、搭載性向上のため、更なる小型化が望まれている。しかし、従来のセグメント導体型電機子は、セグメント導体の接合端部を接合する巻線作製上の制約のため、接合側端部の軸方向長さ(突出量)を短くすることに限界があった。特に毎極毎相のスロット数が大きく(例えば2,3、・・)、一対の直線部間のピッチが長い場合、接合側端部の軸方向長さが長くなる。 For example, an auxiliary motor mounted on an engine is desired to be further miniaturized in order to improve mountability. However, the conventional segment conductor type armature has a limitation in shortening the axial length (protrusion amount) of the joint side end due to restrictions on the production of windings that join the joint ends of the segment conductor. It was. In particular, when the number of slots per phase is large (for example, 2, 3,...) And the pitch between the pair of straight portions is long, the axial length of the joining side end portion becomes long.
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、上記電機子巻線の基本構造の変更を極力抑えつつ、その接合側端部の突出長さを短縮でき、U字状曲げ部の突出長さも短縮可能できるセグメント導体型電機子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 while suppressing changes in the basic structure of the armature winding as much as possible, it is possible to shorten the protruding length of the joining side end, and to protrude the U-shaped bent portion. An object of the present invention is to provide a segment conductor armature that can be shortened in length.
本願の発明者は、接合側端部の先端同士が接合されるセグメント導体の一対の直線部(導体部)のピッチを磁極ピッチよりも小さく選定することを着想して、本発明を完成した。 The inventor of the present application has conceived that the pitch of the pair of linear portions (conductor portions) of the segment conductor to which the tips of the joining side end portions are joined is selected to be smaller than the magnetic pole pitch, and has completed the present invention.
本発明のセグメント導体型電機子は、請求項1に記載したように、毎極毎相n個(n=2,3,・・・)のスロットを持つ電機子鉄心と、前記スロット内に径方向内側から外側へ順に収容された第1層導体、第2層導体、第3層導体及び第4層導体を持つ多相巻線により構成される電機子巻線とから成る。各相巻線を構成する第1各相巻線と第2各相巻線とは直列接続又は並列接続され、それぞれ円周方向で交互に配置された複数の波巻部と複数の重ね巻部とを含む。 The segment conductor type armature according to the present invention includes an armature core having n slots (n = 2, 3,...) Per phase and a diameter in the slot. The armature winding is composed of a multi-phase winding having a first layer conductor, a second layer conductor, a third layer conductor, and a fourth layer conductor that are accommodated in order from the inner side to the outer side. A plurality of wave winding portions and a plurality of overlapping winding portions that are connected in series or in parallel with each other and each of the first phase windings and the second phase windings constituting each phase winding, and are alternately arranged in the circumferential direction. Including.
波巻部は互いに第1ピッチW1離れた第1層導体及び第4層導体と、第1層導体及び第4層導体の各一端を連結するU字状曲げ部と、第1層導体及び第4層導体の各他端から延び円周方向で遠ざかるように屈曲した一対の接合側端部とを含む。重ね巻部は互いに第2ピッチW2離れた第2層導体及び第3層導体と、第2層導体及び第3層導体の各一端を連結するU字状曲げ部と、第2層導体及び第3層導体その各他端から延び円周方向で近づくように屈曲した一対の接合側端部とを含む。互いに第3ピッチW3離れた第1層導体及び第2層導体からそれぞれ延びた接合側端部の先端同士が互いに接合され、互いに第4ピッチW4離れた第3層導体及び第4層導体からそれぞれ延びた接合側端部の先端同士が互いに接合されている。 The wave winding portion includes a first layer conductor and a fourth layer conductor separated from each other by a first pitch W1, a U-shaped bent portion connecting each end of the first layer conductor and the fourth layer conductor, a first layer conductor, and a first layer conductor. A pair of joint-side ends that extend from each other end of the four-layer conductor and are bent away from each other in the circumferential direction. The lap winding portion includes a second layer conductor and a third layer conductor separated from each other by a second pitch W2, a U-shaped bent portion connecting each end of the second layer conductor and the third layer conductor, a second layer conductor and a second layer conductor. The three-layer conductor includes a pair of joint-side end portions that extend from the respective other ends and are bent so as to approach in the circumferential direction. The ends of the joint-side ends extending from the first layer conductor and the second layer conductor separated from each other by the third pitch W3 are joined to each other, and from the third layer conductor and the fourth layer conductor separated from each other by the fourth pitch W4, respectively. The tips of the extended joining side end portions are joined to each other.
ここで、第1各相巻線及び第2各相巻線は、電機子鉄心の円周方向で互いに反対方向にn周回巻装され、波巻部及び重ね巻部は周回する毎に隣接スロットに移行して配置されている。また、波巻部の一対の接合側端部の先端は略2磁極ピッチに開かれ、重ね巻部の一対の接合側端部の先端は略零ピッチに閉じられている。更に、第3ピッチW3及び第4ピッチW4は等しく(W3=W4)、しかも第3ピッチ及び第4ピッチはともに磁極ピッチWmpより1スロットピッチ以上小さく(W3=W4≦Wmp−1)設定されている。 Here, the first phase winding and the second phase winding are wound n times in opposite directions in the circumferential direction of the armature core, and the wave winding portion and the lap winding portion are adjacent slots each time they circulate. Has been placed in the transition. Further, the tip ends of the pair of joining side end portions of the wave winding portion are opened at substantially two magnetic pole pitches, and the tip ends of the pair of joining side end portions of the overlapping winding portion are closed at substantially zero pitch. Further, the third pitch W3 and the fourth pitch W4 are equal (W3 = W4), and both the third pitch and the fourth pitch are set to be one slot pitch or more smaller than the magnetic pole pitch Wmp (W3 = W4 ≦ Wmp−1). Yes.
本発明のセグメント導体型電機子によれば、接合側端部の周方向ピッチである第3ピッチ及び第4ピッチは磁極ピッチより1スロットピッチ以上小さいので、接合側端部の突出長さを短縮できる。また、電機子巻線のコイル全長を短くでき、抵抗低減効果により効率も向上する。 According to the segment conductor type armature of the present invention, the third pitch and the fourth pitch, which are circumferential pitches of the joining side end, are smaller than the magnetic pole pitch by one slot pitch or more, so the protruding length of the joining side end is shortened. it can. Further, the overall length of the armature winding can be shortened, and the efficiency is improved by the resistance reduction effect.
請求項2及び3のセグメント導体型電機子によれば、重ね巻部のU字状曲げ部の軸方向突出長さを短くできる。請求項4のセグメント導体型電機子によれば、波巻部のU字状曲げ部の軸方向突出長さを全節巻と同等以下に抑えることができる。講求項5のセグメント導体型電機子によれば、波巻部及び重ね巻部のU字状曲げ部の先端間のデッドスペースが減り、軸方向突出長さを低減できる。
According to the segment conductor type armature of the second and third aspects, the axial protruding length of the U-shaped bent portion of the lap winding portion can be shortened. According to the segment conductor type armature of the fourth aspect, it is possible to suppress the protruding length in the axial direction of the U-shaped bent portion of the wave winding portion to be equal to or less than that of the full-pitch winding. According to the segment conductor armature of
(イ)全体
セグメント導体型電機子は電機子鉄心と電機子巻線とから成る。電機子巻線は電機子鉄心のスロットにセグメント導体セットを挿入しその自由端部(接合端部)を接合して成る。電機子鉄心の毎極毎相のスロット数nは複数(n=2、3、・・・)である。各スロット内に収容するセグメント導体の直線部(導体部)の本数は4本を1セットとし、1セット(4本)でも良いし、2セット(8本)でも良い。また、電機子鉄心に円周方向に形成する極の数(極数)は6極、8極、10極・・とできる。
(B) Overall The segment conductor type armature is composed of an armature core and an armature winding. The armature winding is formed by inserting a segment conductor set into a slot of an armature core and joining its free end (joint end). The number n of slots per phase of each pole of the armature core is plural (n = 2, 3,...). The number of straight portions (conductor portions) of the segment conductors accommodated in each slot is four, one set (4) or two sets (8). Also, the number of poles (number of poles) formed in the circumferential direction on the armature core can be 6, 8, 10, 10.
電機子巻線は多相(例えば三相)巻線から成り、各相巻線は直列接続又は並列接続された第1各相巻線及び第2各相巻線を含む。並列接続は低電圧(大電流)仕様に適している。第1各相巻線は複数の波巻部と複数の重ね巻部とが交互に接続されて成り、第2各相巻線も同様に構成されている。第1各相巻線及び第2各相巻線は、電機子鉄心の円周方向で一方向及び他方向にそれぞれn周巻装され、波巻部及び重ね巻部は周回する毎に隣接スロットに移行している。第1各相巻線及び第2各相巻線の作製時は、外周りセグメント導体と内周りセグメント導体とが1つの組になったセグメント導体セットを複数組準備し、その接合側端部を曲げた後、端部を接合すれば良い。 The armature winding includes multi-phase (for example, three-phase) windings, and each phase winding includes a first phase winding and a second phase winding connected in series or in parallel. Parallel connection is suitable for low voltage (large current) specifications. The first phase windings are formed by alternately connecting a plurality of wave winding portions and a plurality of lap winding portions, and the second phase windings are similarly configured. The first phase winding and the second phase winding are wound n times in one direction and the other direction in the circumferential direction of the armature core, and the wave winding portion and the lap winding portion are adjacent slots each time they circulate. Has moved to. When manufacturing the first phase winding and the second phase winding, prepare a plurality of sets of segment conductor sets in which the outer segment conductor and the inner segment conductor form one set, and connect the end portions on the joint side. What is necessary is just to join an edge part after bending.
(ロ)波巻部
波巻部は外回りセグメント導体から成り、互いに第1ピッチW1離れた第1層導体及び第4層導体と、第1層導体及び第4層導体の各一端を連結するU字状曲げ部と、第1層導体及び第4層導体の各他端から延び円周方向で遠ざかるように屈曲した一対の接合側端部とを含む。波巻部の一対の接合側端部の先端は略2磁極ピッチに開かれている。
(B) Wave winding portion The wave winding portion is composed of an outer segment conductor, and connects the first layer conductor and the fourth layer conductor separated from each other by the first pitch W1, and each end of the first layer conductor and the fourth layer conductor. And a pair of joint-side ends that extend from the other ends of the first layer conductor and the fourth layer conductor and are bent away from each other in the circumferential direction. The tips of the pair of joining side end portions of the wave winding portion are opened at approximately two magnetic pole pitches.
(ハ)重ね巻部
重ね巻部は内回りセグメント導体から成り、互いに第2ピッチ離れた第2層導体及び第3層導体と、第2層導体及び第3層導体の各一端を連結するU字状曲げ部と、第2層導体及び第3層導体その各他端から延び円周方向で近づくように屈曲した一対の接合側端部とを含む。第2ピッチW2は磁極ピッチWmpより1スロットピッチ以上小さく(W2≦Wmp−1)設定され、第1ピッチより2スロットピッチ以上小さく(W2≦W1−2)設定されている。重ね巻部の一対の接合側端部の先端は略零ピッチに閉じられている。
(C) Overlap portion The overwrap portion is composed of inner segment conductors, and connects the second layer conductor and the third layer conductor separated from each other by a second pitch, and each end of the second layer conductor and the third layer conductor. And a pair of joint-side end portions that extend from the other ends of the second layer conductor and the third layer conductor and are bent so as to approach each other in the circumferential direction. The second pitch W2 is set to be one slot pitch or more smaller than the magnetic pole pitch Wmp (W2 ≦ Wmp−1), and is set to be two slot pitches smaller than the first pitch (W2 ≦ W1-2). The tip ends of the pair of joining side end portions of the lap winding portion are closed at substantially zero pitch.
(ニ)両者の関係
第1各相巻線の波巻部の内側に第2各相巻線の重ね巻部が位置し、第2各相巻線の波巻部の内側に第1各相巻線の重ね巻部が位置している。波巻部の第1層導体と重ね巻部の第2層導体とは同じ又は1つ離れたスロットに収容され、波巻部の第4層導体と重ね巻部の第3層導体とは同じ又は1つ離れたスロットに収容されている。
(D) Relationship between the two The winding portions of the second phase windings are located inside the wave winding portions of the first respective phase windings, and the first respective phases are located inside the wave winding portions of the second respective phase windings. The winding wrap is located. The first layer conductor of the wave winding part and the second layer conductor of the lap winding part are accommodated in the same or one slot apart, and the fourth layer conductor of the wave winding part and the third layer conductor of the lap winding part are the same. Or it is accommodated in the
第1各相巻線及び第2各相巻線において、第3ピッチW3離れた第1層導体及び第2層導体からそれぞれ延びた接合側端部の先端同士が互いに接合され、第4ピッチW4離れた第3層導体及び第4層導体からそれぞれ延びた接合側端部の先端同士が互いに接合されている。第3ピッチW3及び第4ピッチW4は等しく(W3=W4)、しかも第3ピッチ及び第4ピッチはともに磁極ピッチWmpより1スロットピッチ以上小さく(W3=W4≦Wmp−1)設定されている。第2ピッチW2は第3ピッチW3及び第4ピッチW4と等しく、又はこれより小さくできる。 In each of the first phase winding and the second phase winding, the tips of the joining side end portions respectively extending from the first layer conductor and the second layer conductor separated by the third pitch W3 are joined to each other, and the fourth pitch W4. The tips of the joining side end portions respectively extending from the separated third layer conductor and fourth layer conductor are joined to each other. The third pitch W3 and the fourth pitch W4 are equal (W3 = W4), and both the third pitch and the fourth pitch are set to be smaller than the magnetic pole pitch Wmp by one slot pitch or more (W3 = W4 ≦ Wmp−1). The second pitch W2 can be equal to or smaller than the third pitch W3 and the fourth pitch W4.
波巻部のU字状曲げ部の先端と重ね巻部の先端のU字状曲げ部の先端との間のすきまは、波巻部及び重ね巻部のU字状曲げ部の導体幅の半分以下である。 The clearance between the tip of the U-shaped bent portion of the wave winding portion and the tip of the U-shaped bent portion at the tip of the overlapping winding portion is half the conductor width of the U-shaped bending portion of the wave winding portion and the overlapping winding portion. It is as follows.
以下、本発明が交流機の電機子に適用された実施例を説明する。 Hereinafter, embodiments in which the present invention is applied to an armature of an AC machine will be described.
<第1実施例>
(全体構成)
図1に示す三相交流モータ(永久磁石同期モータ)はハウジング10、電機子30及び回転子25等から成る。ハウジング10はそれぞれ一端が開口した左方ハウジング11及び右方ハウジング16を含み、左方ハウジング11内に電機子(固定子)30及び回転子25が配置され、右方ハウジング16がこれらを覆っている。即ち、左方ハウジング11の端壁及び右方ハウジング16の端壁に軸受12及び17を介して回転軸20が回転可能に支持されている。回転軸20の中間部に、回転子鉄心26と、これに埋設された複数の永久磁石27とを含む回転子25が取り付けられ、左方の端壁から突出した軸部分に負荷(不図示)が接続されている。
<First embodiment>
(overall structure)
A three-phase AC motor (permanent magnet synchronous motor) shown in FIG. 1 includes a
電機子30は電機子鉄心32と、そのスロット34に挿入された電機子巻線(三相電機子巻線)54とを有し、回転子25に対向している。
The
(電機子)
次に、電機子について図2から図10を参照しつつ詳述する。図2及び図3に示すように、電機子鉄心32の内周面に、所定幅及び所定深さを持つ複数(54個)のスロット34が所定ピッチで形成されている。図4に示すように、電機子巻線40はU相巻線40U、V相巻線40V及びW相巻線40Wがスター結線を構成しており、U相巻線40Uは第1U相巻線90と第2U相巻線100とから成る。V相巻線40V及びW相巻線40Wについても同様である。各相巻線は、図5に示すセグメント導体セット70を図2,図3に示すように電機子鉄心32に設けられた複数のスロット34に、絶縁紙36を介して一端面側から挿通し、他端面で径方向に隣接する先端同士を順次接続して成る。
(Armature)
Next, the armature will be described in detail with reference to FIGS. As shown in FIGS. 2 and 3, a plurality (54) of
(セグメント導体セット、スロット内での配置)
セグメント導体セット70を図5をもとに説明する。セグメント導体セット70は外回りセグメント導体72と、内回りセグメント導体82とから成る。外回りセグメント導体72は、直線状に伸びた一対のスロット導体部73a及び73bと、その一端同士を連結するU字状曲げ部75と、両スロット導体部73a及び73bの他端から伸びた一対の接合側端部77a及び77bとを有する。
(Segment conductor set, placement in slot)
The segment conductor set 70 will be described with reference to FIG. The segment conductor set 70 includes an
図5に示すように、一方のスロット導体部73aは電機子鉄心32のスロット34内で第1層を成すので第1層導体と呼び、他方スロット導体部73bは同じく第4層を成すので第4層導体と呼ぶ。接合側端部77a及び77bは円周方向で互いに開く(離れる)ように屈曲しており、その先端78a及び78bが他のセグメント導体の先端と接合される。
As shown in FIG. 5, one
内回りセグメント導体82は、直線状に伸びた一対のスロット導体部83a及び83bと、その一端同士を連結するU字状曲げ部85と、両スロット導体部83a及び83bの他端から伸びた一対の接合側端部87a及び87bとを有する。図3に示すように、一方スロット導体部83aは電機子鉄心32のスロット34内で第2層を成すので、第2層導体と呼び、他方スロット導体部83bは同じく第3層を成すので第3層導体と呼ぶ。内回りセグメント導体82のU字状曲げ部85は外回りセグメント導体72のU字状曲げ部75に囲まれている。接合側端部87a及び87bは円周方向で閉じる(近づく)ように屈曲しており、その先端88a及び88bが他のセグメント導体の先端と接合される。
The
なお、図5において破線で示したのは、不図示の外回りセグメント導体又は内回りセグメント導体の対応部分である。 In addition, what was shown with the broken line in FIG. 5 is a corresponding | compatible part of the outer periphery segment conductor or inner periphery segment conductor not shown.
(三相電機子巻線)
図6に、上記セグメント導体セット70の接合により構成された三相巻線のうちU相巻線の展開図を示す。セグメント導体セット70の外回りセグメント導体72と、内回りセグメント導体82とが交互に接合されて第1U相巻線90を形成している(図7参照)。また、セグメント導体セット70の内回りセグメント導体82と、外回りセグメント導体72とが交互に接合されて第2U相巻線100を形成している(図8参照)。
(Three-phase armature winding)
FIG. 6 shows a development view of the U-phase winding among the three-phase windings formed by joining the segment conductor sets 70. As shown in FIG. The
図3に示すように、第1U相巻線90と第2U相巻線100とは第1層導体73aと第2層導体83aが1スロットずれたスロットに収容されており、第3層導体83bと第4層導体73bとについても同様である。以下、接合された外回りセグメント導体72は「波巻部」と呼び、接合された内周りセグメント導体82は「重ね巻部」と呼ぶ。
As shown in FIG. 3, the first U-phase winding 90 and the second U-phase winding 100 are accommodated in a slot in which the
図3,図6,図7及び図8において、スロット34内の第1層(径方向最内側)に収容される第1層導体73a及びそれに連なるU字状曲げ部75の半分及び接合側端部77aは破線で示されている。同様に、第2層導体83aは実線で示され、第3層導体83bは一点鎖線で示され、第4層導体73bは二点鎖線で、それぞれ示されている。
3, 6, 7, and 8, the
図3及び図5に示すように、波巻部72の第1層導体73aが電機子鉄心32のスロット(2)内で第1層を成し、第4層導体73bがスロット(12)内で第4層を成している。重ね巻部82の第2層導体83aがスロット(3)内で第2層を成し、第3層導体83bがスロット(11)内で第3層を成している。
As shown in FIGS. 3 and 5, the
図3及び図5に示すように、左方に位置する波巻部(不図示)の先端78aと図3に示した重ね巻部82の先端88aとが接合(溶接)され、右方に位置する波巻部(不図示)の先端78bと図3に示した重ね巻き82の先端88bとが接合(溶接)されている。その結果、U字状曲げ部75及び85が電機子鉄心32の一端面35a側で全体的にリング状の第1のコイルエンド36を構成し、接合側端部77a、77b、87a及び87bが他端面35b側で全体的にリング状の第2のコイルエンド37を構成している。
As shown in FIGS. 3 and 5, the
(U相巻線)
図6に示すU相巻線40Uは、図7に示す第1U相巻線部90と、図8に示す第2U相巻線部100とで構成されている。そのうち、第1U相巻線部90は図9に示すように、波巻部72と重ね巻部82とを交互に接合して構成され、一対の波巻部72の接合端ピッチと重巻き部82の接合端ピッチとの合計は2磁極ピッチに等しい(Wa+Wb=2Wmp=18)。
(U phase winding)
A U-phase winding 40U shown in FIG. 6 includes a first U-phase winding
波巻部72の第1層導体73aがスロット(11)の第1層を成し、第4層導体73bが21スロット(21)の第4層を成し、両者は第1ピッチW1(10スロットピッチ)離れている。円周方向で遠ざかるように屈曲した接合側端部77aの先端78aと接合側端部77bの先端78bとは接合端ピッチWa(18スロットピッチ)離れている。ここで、磁極ピッチWmpを9スロットピッチとすると、接合端ピッチWaは磁極ピッチの2倍(18スロットピッチ)に等しい。
The
一方、重ね巻部82の第2層導体83aがスロット(3)の第2層を成し、第3層導体83bがスロット(11)の第3層を成し、両者は第2ピッチW2(8スロットピッチ)離れている。円周方向で近づくように屈曲した接合側端部87aの先端88aと接合端部87bの先端88bとは接合端ピッチWb(零スロットピッチ)離れている。
On the other hand, the
なお、図8に示す第2U相巻線部100は第1U相巻線部90と同様の構成を持つので、詳しい説明は割愛する。第2U相巻線100の波巻部は第1U相巻線90の重ね巻部82と、重ね巻部は第1U相巻線90の波巻部72と、それぞれ組み合わされている。
Since the second U-phase winding
(巻線の周回移行部)
毎極毎相のスロット数nは3であり(以下、「3倍スロット」と呼ぶ)、電機子鉄心32に第1U相巻線部90が左回りに3周巻装され、第2U相巻線部100が右回りに3周巻装され、互いに直列接続されている。即ち、第1U相巻線部90は、図7に示す端子接続線41Uから第39スロット内の第4層導体73bにつながり、電機子鉄心32を左回りに巻装される第1左周回巻線91と、9スロットピッチの波巻部からなる周回移行部94で第1左周回巻線91と接続され同方向に進行する第2左周回巻線92と、周回移行部94で第2左周回巻線92と接続され同方向に進行し最終端96を持つ第3左周回巻線93とで構成される。3つの左周回巻線91から93は1スロットピッチずつずれたスロットに挿入されている。
(Coil winding transition)
The number of slots n per phase is 3 (hereinafter referred to as “triple slot”), and the first U-phase winding
第2U相巻線部100は、図8に示すように、第1U相巻線部90の最終端96から巻き始まり、電機子鉄心32を右回りに巻装される第1右周回巻線101と、9スロットピッチの波巻部からなる周回移行部104で第1右周回巻線101と接続され同方向に進行する第2右周回巻線102と、周回移行部104で第2右周回巻線102と接続され同方向に進行しその巻終りが中性点Nにつながっている第3右周回巻線103とで構成される。3つの左周回巻線101から103は1スロットピッチずつずれたスロットに挿入されている。
As shown in FIG. 8, the second U-phase winding
(直列接続部)
第1U相巻線部90の最終端96と、第2U相巻線部100の巻始めとの電気的接続は、一続きのセグメント導体を用いている。ここでは、第27スロット内の第1層導体と第36スロット内の第3層導体とが、9スロットピッチの異形セグメント導体107で直列接続されている(図6参照)。
(Series connection)
A continuous segment conductor is used for electrical connection between the
なお、V相巻線(不図示)及びW相巻線(不図示)はU相巻線と同じ構成を持ち、V相巻線はU相巻線から円周方向に6スロット分シフトしたスロットに収容され、W相巻線はV相巻線から円周方向に更に6スロット分シフトしたスロットに収容されている。 The V-phase winding (not shown) and the W-phase winding (not shown) have the same configuration as the U-phase winding, and the V-phase winding is a slot shifted from the U-phase winding by 6 slots in the circumferential direction. The W-phase winding is housed in a slot that is further shifted by 6 slots in the circumferential direction from the V-phase winding.
第1U相巻線部90と第2U相巻線部100は、並列接続として低電圧(大電流)仕様とすることも可能である。そのためには、第1U相巻線部90の最終端を中性点Nにつなぎ、第2U相巻線部100の巻始めを端子接続線41Uにつなぐだけの変更でよい。
The first U-phase winding
(効果)
第1実施例によれば、以下の効果が得られる。第1に、セグメント導体セット70の接合側端部77a、77b、87a及び87bの軸方向寸法が短くできる。詳しくは、図9において、先端78a及び88a同士が互いに接合された波巻部72の第1層導体73aはスロット(11)に挿入され、重ね巻部82の第2層導体83aはスロット(3)に挿入され、両者は第3ピッチW3(8スロットピッチ)離れている。同様に、先端78b及び88b同士が互いに接合された重ね巻部82の第3層導体83bはスロット(11)に挿入され、波巻部72の第4層導体73bはスロット(3)に挿入され、両者は第4ピッチW4(8スロットピッチ)離れている。
(effect)
According to the first embodiment, the following effects can be obtained. 1stly, the axial direction dimension of the joining
このように、第3ピッチW3と第4ピッチW4とは等しく、しかも磁極ピッチWmp(9スロットピッチ)より1スロットピッチだけ小さい。そのため、第3ピッチW3及び第4ピッチがW4が磁極ピッチWmpに等しい場合に対し、接合側端部77a、77b、87a及び87bの軸方向長さを短縮でき、電機子鉄心32の他端面35b側のコイルエンド37の長さを短くできる。つまり、一対の接合側端部77a及び77bと電機子鉄心32の他端面35bとで形成される三角形及び一対の接合側端部87a及び87bと電機子鉄心32の他端面35bとで形成され上記三角形と、これらと相似な三角形とを考えた場合、三角形の底辺が短くなれば高さは低くなる。
Thus, the third pitch W3 and the fourth pitch W4 are equal, and are smaller by one slot pitch than the magnetic pole pitch Wmp (9 slot pitch). Therefore, the axial lengths of the joining
第2に、セグメント導体セット70の内周側に位置する重ね巻部82のU字状曲げ部85の軸方向寸法が短くできる。即ち、図10から分かるように、U字状曲げ部85により連結された第2層導体83aと第3層導体83bとの間の第2ピッチW2(8スロットピッチ)が、U字状曲げ部75により連結された波巻部72の第1層導体73aと第4層導体73bとの間の第1ピッチW1(10スロットピッチ)より2スロットピッチだけ小さく、しかも磁極ピッチWmp(9スロットピッチ)よりも1スロットピッチだけ小さい。従って、接合側端部78a及び78b等について上述した理由により、U字状曲げ部85の突出長さを短くできる。なお、必要に応じて、U字状曲げ部85の先端角部85aを円弧状に丸めることができる。
Second, the axial dimension of the U-shaped
次に、波巻部72のU字状曲げ部75の突出長さの抑制について説明する。波巻部72の第1層導体73aは第38スロットS38に挿入され、第4層導体73bは第48スロットS48に挿入され、両者間の第1ピッチW1(10スロットピッチ)は磁極ピッチWmpよりも大きい。よって、その∪字状曲げ部75の先端角部75aとU字状曲げ部85の先端角部85aとの間には隙間が生じ易い。
Next, suppression of the protruding length of the U-shaped
但し、U字状曲げ部75の先端角部75aを円弧状に丸める等の曲げ部形状の最適化により、先端角部75aをU字状曲げ部85の先端角部85aに近づけており、軸方向寸法の増加を抑えている。具体的には、図10に示すように、U字状曲げ部75の先端角部75aの形状を最適化して円弧部75a1とした。その結果、U字状曲げ部75、85間のすきまが、Lbだけ減少し、すきまWgになった。すきまWgの大きさはU字状曲げ部85の導体幅の半分程度である。こうして、コイルエンド36の突出長さは第1ピッチW1が磁極ピッチの場合と同レベルまで短くできる。
However, by optimizing the bent portion shape such as rounding the
第3に、この三相巻線は、8/9短節巻(短節巻係数kp=0.984)による効果と、3倍スロット分布巻(分布巻係数kd=0.96)による効果とを併せ持っており(巻線係数k=kp・kd=0.945)、高調波起電力を低減する効果も有する。 Third, this three-phase winding has the effect of 8/9 short-pitch winding (short-pitch coefficient kp = 0.984) and the effect of triple slot distributed winding (distributed winding coefficient kd = 0.96). (Winding coefficient k = kp · kd = 0.945) and also has the effect of reducing harmonic electromotive force.
<第2実施例>
図11から図15をもとに、本発明の第2実施例を説明する。この第2実施例は、U字状曲げ部の突出長さを更に短縮するため、第1ピッチW1を磁極ピッチ(Wmp)と同じに選定し、第2ピッチW2を第3ピッチW3及び第4ピッチW4よりも小さく選定している。以下、第1実施例と異なる部分を中心に説明する。
<Second embodiment>
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, in order to further shorten the protruding length of the U-shaped bent portion, the first pitch W1 is selected to be the same as the magnetic pole pitch (Wmp), and the second pitch W2 is set to the third pitch W3 and the fourth pitch. It is selected smaller than the pitch W4. In the following, the description will focus on the differences from the first embodiment.
(三相電機子巻線)
図11に、上記セグメント導体セット70(図5参照)の接合により構成された三相巻線のうちU相巻線40Uの展開図を示す。U相巻線40Uは、図12に示す第1U相巻線部150と、図13に示す第2U相巻線部160とで構成されている。セグメント導体セット70の外回りセグメント導体72と、内回りセグメント導体82とが交互に接合されて第1U相巻線150を形成している。また、セグメント導体セット70の内回りセグメント導体72と、外回りセグメント導体82とが交互に接合されて第2U相巻線160を形成している。第1U相巻線部150と第2U相巻線部160とは第1層導体73aと第2層導体83aとが1スロットずれたスロットに収容されており、第3層導体83bと第4層導体73bとについても同様である。
(Three-phase armature winding)
FIG. 11 shows a developed view of the U-phase winding 40U among the three-phase windings formed by joining the segment conductor sets 70 (see FIG. 5). U-phase winding 40U includes first U-phase winding
図12に示すように、第1U相巻線150は波巻部72の第1層導体73aが電機子鉄心32のスロット(11)内で第1層を成し、第4層導体73bがスロット(20)内で第4層を成している。重ね巻部82の第2層導体83aがスロット(3)内で第2層を成し、第3層導体83bがスロット(10)内で第3層を成している。第1実施例(図3、図5)で説明したのと同様に、波巻部72の接合側端部77aの先端78aと重ね巻部82の接合側端部87aの先端88aとが接合され、波巻部72の接合側端部77bの先端78bと重ね巻部82の接合側端部87bの先端88bとが接合されている。図13に示す第2U相巻線160は上記第1U相巻線150と同じ構成を持つので、詳しい説明は割愛する。
As shown in FIG. 12, in the first U-phase winding 150, the
(U相巻線)
その主要部(1極対)を示す図14から分かるように、U相巻線のうち第1U相巻線部150は波巻部72と重ね巻部82とを交互に接合して構成され、一対の波巻部72の接合端ピッチWaと重ね巻部82の接合端ピッチWbとの合計は2磁極ピッチに等しい(Wa+Wb=2Wmp=18)。
(U phase winding)
As can be seen from FIG. 14 showing the main part (one pole pair), the first U-phase winding
波巻部72の第1層導体73aがスロット(11)の第1層を成し、第4層導体73bがスロット(20)の第4層を成し、両者は第1ピッチW1(9スロットピッチ)離れている。円周方向で遠ざかる接合側端部77aの先端78aと接合側端部77bの先端78bとは接合端ピッチWa(17スロットピッチ)離れている。磁極ピッチWmpを9スロットピッチとすると、接合端ピッチWaは2磁極ピッチの2倍(18スロットピッチ)より1スロットだけ少ない。
The
一方、重ね巻部82の第2層導体83aがスロット(3)の第2層を成し、第3層導体83bがスロット(10)の第3層を成し、両者は第2ピッチW2(7スロットピッチ)離れている。円周方向で近づくように屈曲した接合側端部87aの先端88aと接合端部87bの先端88bとは接合端ピッチWb(1スロットピッチ)離れている。なお、第2U相巻線部160は、第1U相巻線部150と同様の構成を持つので、説明は割愛する。
On the other hand, the
(巻線の周回移行部)
3倍スロット(n=3)なので、電機子鉄心32に第1U相巻線部150が3周巻装され、これと逆向きに第2U相巻線部160が3周巻装され、互いに直列接続されている。即ち、図12において、第1U相巻線部150は、U相端子151aを持ち電機子鉄心32を左回りに巻装される第1左周回巻線151と、8スロットピッチの波巻部からなる周回移行部154で第1左周回巻線151と接続され同方向に進行する第2左周回巻線152と、周回移行部154で第2左周回巻線152と接続され同方向に進行し最終端153aを持つ第3左周回巻線153とで構成される。
(Coil winding transition)
Since the slot is three times (n = 3), the first U-phase winding
第2U相巻線部160は、図13に示すように、電機子鉄心32を右回りに巻装される第1右周回巻線161と、8スロットピッチの波巻部からなる周回移行部164で第1右周回巻線161と接続され同方向に進行する第2右周回巻線162と、周回移行部164で第2右周回巻線162と接続され同方向に進行しその巻終りが中性点Nにつながっている第3右周回巻線163とで構成される。
As shown in FIG. 13, the second U-phase winding
(直列接続部)
第1U相巻線部150の最終端153aと、第2U相巻線部160の巻始め161aとは、第27スロット内の第1層導体73aと第35スロット内の第3層導体83bとが、8スロットピッチの異形セグメント導体167で直列接続されている。なお、第1実施例で説明したのと同様に、第1U相巻線部150と第2U相巻線部160とは並列接続しても良い。
(Series connection)
The
(効果)
第2実施例によれば、第1実施例の効果に加えて、重ね巻部82のU字状曲げ部85の突出長さ及び波巻部72のU字状曲げ部75の突出長さをさらに短くできる。即ち、図15から分かるように、重ね巻部82の第2層導体83aが挿入されたスロット(39)と、第3層導体83bが挿入されたスロット(46)とは7スロットだけ離れており、これは磁極ピッチより2スロットだけ小さい。第2層導体83aと第3層導体83bとの間の距離が短いので、U字状曲げ部85の突出長さも低くできる。
(effect)
According to the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the protruding length of the U-shaped
また、波巻部72の第1層導体73aが挿入されたスロット(38)と、第4層導体73bが挿入されたスロット(47)とは9スロットだけ離れており、これは磁極ピッチと等しい。よって、磁極ピッチより大きい場合に比べて、U字状曲げ部75の突出長さを低くできる。しかも、U字状曲げ部75の先端角部75aを丸めて円弧部75a1とすれば、突出長さを抑制できる。その結果、コイルエンド36の突出長さは第1ピッチW1が磁極ピッチよりも小さいレベルまで短くできる。
Further, the slot (38) in which the
更に、U相巻線40は、7.5/9短節巻(短節巻係数kp=0.97で、この値は5/6短節巻に相当)による効果と、3倍スロット分布巻(分布巻係数kd=0.96)による効果を併せ持っており(巻線係数k=kp・kd=0.93)、高調波起電カを低減し、モータのトルクリップル等を抑える効果も有する。 Further, the U-phase winding 40 has an effect of 7.5 / 9 short winding (short winding coefficient kp = 0.97, which corresponds to 5/6 short winding), and triple slot distribution winding. (Distributed winding coefficient kd = 0.96) has an effect (winding coefficient k = kp · kd = 0.93), and also has the effect of reducing the harmonic electromotive force and suppressing the torque ripple of the motor. .
25:回転子 30:電機子(固定子)
32:電機子鉄心 34:スロット
40:電機子巻線 40U:U相巻線
70:セグメント導体セット 72:波巻部
73a:第1層導体 73b:第4層導体
75:U字状曲げ部 77a、77b:接合側端部
78a、78b:先端 82:重ね巻部
83a:第2層導体 83b:第3層導体
90:第1U相巻線 100:第2U相巻線
25: Rotor 30: Armature (stator)
32: Armature core 34: Slot 40: Armature winding 40U: U-phase winding 70: Segment conductor set 72:
Claims (7)
該波巻部は互いに第1ピッチ離れた前記第1層導体及び第4層導体と、該第1層導体及び第4層導体の各一端を連結するU字状曲げ部(75)と、該第1層導体及び第4層導体の各他端から延び円周方向で遠ざかるように屈曲した一対の接合側端部(77a及び77b)とを含み、該重ね巻部は互いに第2ピッチ離れた前記第2層導体及び第3層導体と、該第2層導体及び第3層導体の各一端を連結するU字状曲げ部(85)と、該第2層導体及び第3層導体の各他端から延び円周方向で近づくように屈曲した一対の接合側端部(87a及び87b)とを含み、
互いに第3ピッチ離れた前記第1層導体及び前記第2層導体からそれぞれ延びた接合側端部の先端同士(78a,88a)が互いに接合され、互いに第4ピッチ離れた前記第3層導体及び前記第4層導体からそれぞれ延びた先端同士(88b、78b)が互いに接合されているセグメント導体型電機子であって、
前記第1各相巻線及び前記第2各相巻線は前記電機子鉄心の円周方向で互いに反対方向にn周回巻装され、前記波巻部及び前記重ね巻部は前記電機子鉄心を周回する毎に隣接スロットに移行して配置され、前記波巻部の一対の前記接合側端部の先端は略2磁極ピッチに開かれ、前記重ね巻部の一対の前記接合側端部の先端は略零ピッチに閉じられ、前記第3ピッチ及び第4ピッチは等しくしかも磁極ピッチより1スロットピッチ以上小さく設定されていることを特徴とするセグメント導体型電機子。 Armature core (32) having n (n = 2, 3,...) Slots (34) per pole and phase, and a first layer conductor housed in the slots in order from the radially inner side to the outer side (73a), a second layer conductor (83a), a third layer conductor (83b) and an armature winding (40) composed of a multiphase winding having a fourth layer conductor (73b), and each phase The first phase winding (90) and the second phase winding (100) constituting the winding (40U, 40V and 40W) are connected in series or in parallel, and the first phase winding and the second Each phase winding includes a plurality of wave winding portions (72) and a plurality of overlapping winding portions (82) alternately arranged in the circumferential direction,
The wave winding portion includes the first layer conductor and the fourth layer conductor separated from each other by a first pitch, a U-shaped bent portion (75) connecting each end of the first layer conductor and the fourth layer conductor, A pair of joint-side ends (77a and 77b) extending from the other ends of the first layer conductor and the fourth layer conductor and bent away from each other in the circumferential direction, and the lap winding portions are separated from each other by a second pitch. Each of the second layer conductor and the third layer conductor, a U-shaped bent portion (85) connecting each end of the second layer conductor and the third layer conductor, and each of the second layer conductor and the third layer conductor Including a pair of joint side end portions (87a and 87b) extending from the other end and bent so as to approach in the circumferential direction,
The tips (78a, 88a) of the joining side end portions respectively extending from the first layer conductor and the second layer conductor separated from each other by a third pitch are joined together, and the third layer conductor and the fourth layer separated from each other by a fourth pitch A segment conductor type armature in which tips (88b, 78b) extending from the fourth layer conductor are joined to each other,
The first phase winding and the second phase winding are wound n times in opposite directions in the circumferential direction of the armature core, and the wave winding portion and the lap winding portion are wound around the armature core. Each time it goes around, it is shifted to an adjacent slot, and the tips of the pair of joint-side end portions of the wave winding portion are opened at approximately two magnetic pole pitches, and the tips of the pair of joint-side end portions of the lap winding portion Is closed to a substantially zero pitch, and the third pitch and the fourth pitch are set to be equal and smaller than the magnetic pole pitch by one slot pitch or more.
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