JP2010081771A - ステータ - Google Patents

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Abstract

【課題】コイル導体の導体端部の接合を容易にすることができ、コイルエンド部を小型化することができるステータを提供すること。
【解決手段】ステータ1は、ステータコア2に分布巻き状態で3相のコイル3U、3V、3Wを配設してなる。U相のコイル3Uにおける第1コイル導体41Aと第2コイル導体41Bとの径方向Rの間には、他の2相であるV相及びW相のコイル3V、3Wにおけるターンを構成するコイル導体41Eが配置してある。U相のコイル3Uにおける第1コイル導体41Aの導体端部412は、他の2相であるV相及びW相のコイル3V、3Wにおけるコイルエンド導体部32同士の間に形成されたスペースS1を通って、U相のコイル3Uにおける第2コイル導体41Bの導体端部411と接合してある。
【選択図】図1

Description

本発明は、ステータコアにおける複数のスロットに、分布巻き状態でU相、V相及びW相の3相のコイル導体を配設してなるステータに関する。
回転電機に用いるステータにおいては、組付性、導体のスロット内における占有率等の向上を図るために、略四角形状の断面を有する角線導体を使用し、波巻形状に形成したU相、V相及びW相の3相のコイル導体をそれぞれステータコアのスロット内に分布巻き状態で配置することが行われている。
例えば、特許文献1の交流回転電機においては、固定子鉄心(ステータ)を2周以上周回するベルト状の巻線帯と、同相端部同士を接続する複数本の渡り導体部と、巻線帯の導体線に対して別体に形成されて巻線帯の端部に接合されるかあるいは巻線帯の導体線の一部により構成される同階層渡り部とを有するステータコイルを用いている。また、巻線帯は、それぞれ所定の電気角離れたスロットに順次収容されるとともに並列に配列された複数本の導体線により構成されている。
また、上記従来のステータにおいては、同相のコイル導体(巻線帯)の端部を接合する際には、別途準備した渡線導体を用いて接合している。コイル導体を、ステータコアを巡回する必要な巡回数連なった波巻形状に成形するよりも、渡線導体で接合した方が製造が容易であると考えられていたためである。
特開2008−113539号公報
しかしながら、渡線導体を別途用いると、部品点数が増加してしまう。さらに、渡線導体を接合する部分が多くなり、この接合に要する手間を減少させるためには十分でない。
また、渡線導体を用いてコイル導体の接合を行うと、コイル導体及び渡線導体によってステータコアの軸方向端面から突出して形成されたコイルエンド部が大きくなり、このコイルエンド部の小型化を図るためには十分ではない。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、コイル導体の導体端部の接合を容易にすることができ、コイルエンド部を小型化することができるステータを提供しようとするものである。
本発明は、ステータコアの軸方向に沿って形成した複数のスロットに、分布巻き状態でU相、V相及びW相の3相のコイルを配設してなるステータにおいて、
上記3相のコイルは、それぞれ上記ステータコアの周方向に巡回するコイル導体を上記ステータコアの径方向に重ねて配置してなり、
いずれかの相のコイルは、第1ターンを構成する第1コイル導体と、該第1コイル導体の径方向に位置して第2ターンを構成する第2コイル導体とを有しており、
上記いずれかの相のコイルにおける上記第1コイル導体と上記第2コイル導体との上記径方向の間には、他の2相のコイルにおけるターンを構成するコイル導体が配置してあり、
上記他の2相のコイルにおける上記コイル導体は、上記ステータコアの軸方向端面の外方に位置するコイルエンド導体部が上記周方向に並んで配置してあり、
上記いずれかの相のコイルにおける上記第1コイル導体の導体端部は、上記他の2相のコイルにおける上記コイルエンド導体部同士の間に形成されたスペースを通って、上記いずれかの相のコイルにおける上記第2コイル導体の導体端部と接合してあることを特徴とするステータにある(請求項1)。
本発明のステータは、分布巻き状態のU相、V相及びW相の3相のコイルを有しており、複数のターンのコイル導体(ステータコアの周方向を複数回巡回するコイル導体)を接合する際の工夫を行っている。
具体的には、分布巻き状態のステータにおいては、いずれかの相のコイルにおいて径方向に並ぶ各ターンを構成するコイル導体同士の間には、他の2相のコイルにおけるコイル導体が配置されている。そして、ステータコアの径方向に重ねて配置されたいずれかの相のコイルにおけるコイル導体同士は、他の2相のコイルにおけるコイルエンド導体部同士の間に形成されたスペースを通って接合してある。
なお、本発明では、ステータにおいて、第1ターンを構成するコイル導体を第1コイル導体、第2ターンを構成するコイル導体を第2コイル導体としている。
そのため、本発明のステータにおいては、渡線導体等を別途用いる必要がなく、部品点数を減少させることができる。また、渡線導体等を用いる場合には、渡線導体等の両端部においてコイル導体の導体端部と接合する必要があった。これに対し、本発明のようにコイル導体同士を直接接合することにより、接合箇所を略半減させることができる。これにより、ステータの生産性を向上させることができる。
また、3相のコイルの一部がステータコアの軸方向端面から突出してなるコイルエンド部においては、いずれかの相のコイルにおけるコイル導体同士を接合する導体端部が、軸方向の外側に突出する量を小さくすることができる。また、渡線導体等を別途用いないことにより、上記導体端部の軸方向の外側への突出量をさらに小さくすることができる。
これにより、ステータにおけるコイルエンド部を軸方向に小型化することができる。
それ故、本発明のステータによれば、コイル導体の導体端部の接合を容易にすることができ、コイルエンド部を小型化することができる。
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記ステータは、回転電機としてのモータ、ジェネレータ、モータジェネレータに用いるものとすることができる。
また、上記3相のコイル導体を構成する角線導体は、それぞれ断面略四角形状を有する平角線、又は断面扁平形状を有する平角線等の電線とすることができる。また、角線導体は、銅等からなる導体部の全周に、絶縁樹脂等からなる絶縁被膜を形成した電線から構成することができる。
また、上記各相のコイル導体は、角線導体から構成してあり、上記いずれかの相のコイルにおける上記第1コイル導体の導体端部は、上記スペースを通って上記角線導体の略一本分の幅だけ上記径方向にオフセットすると共に、上記軸方向に2本重なって配置された上記他の2相のコイルにおける上記コイル導体に対して上記軸方向の外側にオフセットした状態で、上記いずれかの相のコイルにおける上記第2コイル導体の導体端部と接合してあることが好ましい(請求項2)。
この場合には、いずれかの相のコイルにおける第1コイル導体の導体端部を、必要な量だけ径方向及び軸方向にオフセットして、同相の第2コイル導体の導体端部と接合することができる。これにより、ステータにおけるコイルエンド部を、径方向及び軸方向にさらに小型化することができる。
なお、上記径方向にオフセットする角線導体の略一本分の幅とは、角線導体の径方向における略一本分の幅のことを意味する。
また、上記いずれかの相のコイルにおける上記第1コイル導体と上記第2コイル導体とは、同じ第1の上記スロットの上記径方向に並べて配置してあり、該第1のスロットの上記周方向に隣接する第2の上記スロットには、第3ターンを構成する第3コイル導体が配置してあり、上記ステータコアの軸方向端面の外方において、上記第1コイル導体の上記コイルエンド導体部と上記第3コイル導体の上記コイルエンド導体部とは上記軸方向に重ねて配置してあり、上記第3コイル導体の上記コイルエンド導体部は、上記スペースが形成された上記周方向の位置に対応して上記軸方向の外側へ突出する頂点部を有する山形状に形成してあり、上記第1コイル導体の導体端部は、上記第3コイル導体の上記山形状の一方の斜面部に対する上記軸方向の内側の位置で上記軸方向に重ねて配置されると共に、該軸方向に重なる状態から、上記スペースを通って上記角線導体の略一本分の幅だけ上記径方向にオフセットしていることが好ましい(請求項3)。
この場合には、いずれかの相のコイルにおいて、第1コイル導体のコイルエンド導体部と第3コイル導体のコイルエンド導体部とが軸方向に重ねて配置されるときに、第1コイル導体の導体端部を、第3コイル導体のコイルエンド導体部との干渉を避けて、容易に第2コイル導体の導体端部と接合することができる。これにより、ステータにおけるコイルエンド部を、径方向及び軸方向にさらに小型化することができる。
なお、上記径方向にオフセットする角線導体の略一本分の幅とは、角線導体の径方向における略一本分の幅のことを意味する。
また、上記第2のスロットには、上記第3コイル導体の上記径方向に並べて、第4ターンを構成する第4コイル導体が配置してあり、上記ステータコアの軸方向端面の外方において、上記第2コイル導体の上記コイルエンド導体部と上記第4コイル導体の上記コイルエンド導体部とは上記軸方向に重ねて配置してあり、上記第2コイル導体の導体端部は、上記第4コイル導体のコイルエンド導体部に対して上記軸方向の外側にオフセットしていることが好ましい(請求項4)。
この場合には、第1コイル導体のコイルエンド導体部及び第3コイル導体のコイルエンド導体部を整列して配置することができると共に、第2コイル導体のコイルエンド導体部及び第4コイル導体のコイルエンド導体部も整列して配列することができる。これにより、ステータにおけるコイルエンド部をさらに小型化することができる。
また、上記第1コイル導体は、該第1コイル導体を構成する上記角線導体の略四角形状における面方向に沿って屈曲してあることが好ましい(請求項5)。
この場合には、コイル導体を構成する角線導体を捻っていないため、角線導体の表面に設けられた絶縁被膜が破壊され難くすることができる。
また、上記各相のコイルは、上記周方向に隣接する2つのスロットに同相のコイルが配置されるように、上記周方向に二巡する波巻形状のコイル導体を上記径方向に複数重ねて配置してなることが好ましい(請求項6)。
この場合には、波巻形状のコイル導体を用いることにより、上記コイル導体の導体端部の接合の容易化、及びコイルエンド部の小型化による効果を顕著に得ることができる。
また、上記各相のコイル導体は、上記スロット内に配置するスロット導体部と、上記ステータコアの軸方向端面の外方に配置するコイルエンド導体部とを連結すると共に、上記スロット導体部の軸方向一方側と他方側とに交互に上記コイルエンド導体部を複数回連結して上記二巡波巻形状にそれぞれ形成してあり、上記ステータコアの軸方向一方側に位置するV相の上記コイルエンド導体部は、その周方向の中心部分において屈曲して、周方向一方側に位置すると共に径方向外周側に位置するV相外周側導体部分と、周方向他方側に位置すると共に径方向内周側に位置するV相内周側導体部分とを有する形状に形成してあり、上記ステータコアの軸方向一方側に位置するU相の上記コイルエンド導体部は、その周方向一方側導体部分を、上記V相内周側導体部分の外周側に重ねると共に、その周方向他方側導体部分を、上記V相内周側導体部分の周方向他方側に隣接するW相の上記コイルエンド導体部の周方向一方側導体部分の外周側に重ねて配置してあり、上記ステータコアの軸方向一方側に位置するW相の上記コイルエンド導体部は、その周方向他方側導体部分を、上記V相外周側導体部分の内周側に重ねると共に、その周方向一方側導体部分を、上記V相外周側導体部分の周方向一方側に隣接するU相の上記コイルエンド導体部の周方向他方側導体部分の内周側に重ねて配置してあり、上記第1コイル導体、上記第2コイル導体、上記第3コイル導体及び上記第4コイル導体を構成するコイルは、U相とW相のコイルであり、上記U相の少なくともいずれかの二巡波巻形状のコイル導体のコイルエンド導体部においては、上記V相内周側導体部分の周方向他方側の端部と、該周方向他方側の端部に隣接するW相の上記コイルエンド導体部の周方向一方側導体部分の端部との間のスペースにおいて、上記第1コイル導体を屈曲させて上記第2コイル導体側にオフセットしており、上記W相の少なくともいずれかの二巡波巻形状のコイル導体のコイルエンド導体部においては、上記V相内周側導体部分の周方向一方側の端部と、該周方向一方側の端部に隣接するU相の上記コイルエンド導体部の周方向他方側導体部分の端部との間のスペースにおいて、上記第1コイル導体を屈曲させて上記第2コイル導体側にオフセットしていることが好ましい(請求項7)。
この場合には、コイルエンド導体部が略二本分の径方向の幅の範囲内で、3相のコイル導体を交互に配置することができ、3相のコイルエンド導体部から形成したコイルエンド部を径方向に小型化することができる。
なお、V相の二巡波巻形状のコイル導体におけるコイルエンド導体部については、V相外周側導体部分とV相内周側導体部分とが、コイルエンド導体部の略一本分の径方向の幅の間隔だけ径方向にオフセットして形成されている。そのため、V相のコイルにおいては、第1コイル導体をオフセットする構成にしなくても、少ない接合箇所で導体端部同士を接合することができる。
以下に、本発明のステータにかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
本例のステータ1は、図1〜図5に示すごとく、ステータコア2の軸方向Lに沿って形成した複数のスロット21に、分布巻き状態でU相、V相及びW相の3相のコイル3U、3V、3Wを配設してなる。
3相のコイル3U、3V、3Wは、それぞれステータコア2の周方向Cに巡回するコイル導体41をステータコア2の径方向Rに重ねて配置してなる。
図8、図12、図13に示すごとく、本例のU相のコイル3Uは、第1ターンを構成する第1コイル導体41Aと、第1コイル導体41Aの径方向Rに位置して第2ターンを構成する第2コイル導体41Bとを有している。U相のコイル3Uにおける第1コイル導体41Aと第2コイル導体41Bとの径方向Rの間には、他の2相であるV相及びW相のコイル3V、3Wにおけるターンを構成するコイル導体41Eが配置してある。
他の2相であるV相及びW相のコイル3V、3Wにおけるコイル導体41Eは、ステータコア2の軸方向端面201の外方に位置するコイルエンド導体部32が周方向Cに並んで配置してある。U相のコイル3Uにおける第1コイル導体41Aの導体端部(オフセット用導体端部)412は、他の2相であるV相及びW相のコイル3V、3Wにおけるコイルエンド導体部32同士の間に形成されたスペースS1を通って、U相のコイル3Uにおける第2コイル導体41Bの導体端部(接合用導体端部)411と接合してある。
ここで、図12は、第1コイル導体41Aのオフセット用導体端部412がスペースS1を通って第2コイル導体41Bが位置する周方向外周側R1へオフセットする状態を、ステータコア2の軸方向一方側L1から見た状態で模式的に示す図である。図13は、第1コイル導体41Aのオフセット用導体端部412がスペースS1を通って第2コイル導体41Bが位置する周方向外周側R1へオフセットする状態を、ステータコア2の径方向内周側R2から見た状態で模式的に示す図である。また同図においては、下側に最内周側の二巡波巻形状のコイル導体組4Cの配置位置を示し、上側に中間位置の二巡波巻形状のコイル導体組4Bの配置位置を示す。
また、本例のW相のコイル3Wも、第1ターンを構成する第1コイル導体41Aと、第1コイル導体41Aの径方向Rに位置して第2ターンを構成する第2コイル導体41Bとを有している。W相のコイル3Wにおける第1コイル導体41Aと第2コイル導体41Bとの径方向Rの間には、他の2相であるU相及びV相のコイル3U、3Vにおけるターンを構成するコイル導体41Eが配置してある。
他の2相であるU相及びV相のコイル3U、3Vにおける第1コイル導体41Aは、ステータコア2の軸方向端面201の外方に位置するコイルエンド導体部32が周方向Cに並んで配置してある。W相のコイル3Wにおける第1コイル導体41Aの導体端部(オフセット用導体端部)412は、他の2相であるU相及びV相のコイル3U、3Vにおけるコイルエンド導体部32同士の間に形成されたスペースS2を通って、W相のコイル3Wにおける第2コイル導体41Bの導体端部(接合用導体端部)411と接合してある。
以下に、本例のステータ1につき、図1〜図18を参照して詳説する。
本例のステータ1は、ハイブリッドカー又は電気自動車等の3相交流モータに用いるものである。
図6に示すごとく、本例の3相のコイル3U、3V、3Wの各コイル導体41を構成する角線導体301は、それぞれ断面略四角形状を有する平角線(電線)からなる。また、角線導体301は、銅からなる導体部の全周に、絶縁樹脂からなる絶縁被膜を形成した電線からなる。
各相のコイル3U、3V、3Wは、図6、図7に示すごとく、1本の角線導体301を連続して波巻形状に屈曲成形することにより、ステータコア2の周方向Cを一巡する一方のコイル導体41(第1コイル導体41A又は第3コイル導体41Cを構成する。)と、ステータコア2の周方向Cをさらに一巡する他方のコイル導体41(第2コイル導体41B又は第4コイル導体41Dを構成する。)とを有する二巡波巻形状のコイル導体組4U、4V、4Wを連結してそれぞれ構成してある。
各相のコイル導体組4U、4V、4Wは、スロット21内に配置するスロット導体部31と、ステータコア2の軸方向端面201の外方に配置するコイルエンド導体部32とを連結すると共に、スロット導体部31の軸方向一方側L1と軸方向他方側L2とに交互にコイルエンド導体部32を複数回連結して二巡波巻形状にそれぞれ形成してある。コイルエンド導体部32は、ステータコア2の周方向Cに沿って配置する部分と、スロット導体部31から連続してステータコア2の軸方向端面201から立ち上がる部分とから形成してある。
図4に示すごとく、ステータコア2の軸方向一方側L1に位置するV相のコイルエンド導体部32Vである一方側コイルエンド導体部32Vは、その周方向Cの中心部分において角線導体301の面方向に沿って屈曲して、周方向一方側C1に位置すると共に径方向外周側R1に位置するV相外周側導体部分321Vと、周方向他方側C2に位置すると共に径方向内周側R2に位置するV相内周側導体部分322Vとを有する形状に形成してある。
ステータコア2の軸方向一方側L1に位置するU相のコイルエンド導体部32Uである一方側コイルエンド導体部32Uは、その周方向一方側導体部分321Uを、V相内周側導体部分322Vの外周側R1に重ねると共に、その周方向他方側導体部分322Uを、V相内周側導体部分322Vの周方向他方側C2に隣接するW相のコイルエンド導体部32Wの周方向一方側導体部分321Wの外周側R1に重ねて配置してある。
ステータコア2の軸方向一方側L1に位置するW相のコイルエンド導体部32Wである一方側コイルエンド導体部32Wは、その周方向他方側導体部分322Wを、V相外周側導体部分321Vの内周側R2に重ねると共に、その周方向一方側導体部分321Wを、V相外周側導体部分321Vの周方向一方側C1に隣接するU相のコイルエンド導体部32Uの周方向他方側導体部分322Uの内周側R2に重ねて配置してある。
図1、図3、図12に示すごとく、U相のいくつかの二巡波巻形状のコイル導体組4Uの一方側コイルエンド導体部32Uにおいては、第1コイル導体41Aの導体端部(オフセット用導体端部という。)412を、第3コイル導体41Cのコイルエンド導体部32の一つである交錯用コイルエンド導体部32Aに対して、径方向外周側R1に交錯して配置して、当該二巡波巻形状のコイル導体組4Uの径方向外周側R1に重ねて配置した他の同相の二巡波巻形状のコイル導体組4Uにおける第2コイル導体41Bの接合用導体端部411と直接接合している。この各コイル導体41A、41Bの導体端部411、412の直接接合は、V相内周側導体部分322Vの周方向他方側C2の端部326Vと、周方向他方側C2の端部に隣接するW相のコイルエンド導体部32Wの周方向一方側導体部分321Wの端部325Wとの間のスペースS1において、第1コイル導体41Aを径方向外周側R1に屈曲させて第2コイル導体41B側にオフセットさせて行っている。
図13に示すごとく、U相のコイル3Uにおける第1コイル導体41Aの導体端部412は、スペースS1を通って角線導体301の略一本分の幅だけ径方向Rにオフセットすると共に、軸方向Lに2本重なって配置された他の2相であるV相及びW相のコイル3V、3Wにおけるコイル導体41Eに対して軸方向Lの外側にオフセットした状態で、U相のコイル3Uにおける第2コイル導体41Bの導体端部411と接合してある。
また、図14は、図3の一部を拡大して示す図であり、第1コイル導体41Aのオフセット用導体端部412がスペースS1を通って第2コイル導体41Bが位置する周方向外周側R1へオフセットする状態を拡大して、ステータコア2の軸方向一方側L1から見た状態で示す図である。図15は、図14におけるA−A線矢視断面を示す図であり、図16は、図14におけるB−B線矢視断面を示す図である。
また、図1、図3に示すごとく、W相のいくつかの二巡波巻形状のコイル導体組4Wの一方側コイルエンド導体部32Wにおいては、第1コイル導体41Aの導体端部(オフセット用導体端部という。)412を、第3コイル導体41Cのコイルエンド導体部32の一つである交錯用コイルエンド導体部32Aに対して、径方向外周側R1に交錯して配置して、当該二巡波巻形状のコイル導体組4Uの径方向外周側R1に重ねて配置した他の同相の二巡波巻形状のコイル導体組4Wにおける第2コイル導体41Bの接合用導体端部411と直接接合している。この各コイル導体41A、41Bの導体端部411、412の直接接合は、V相内周側導体部分322Vの周方向一方側C1の端部325Vと、周方向一方側C1の端部に隣接するU相のコイルエンド導体部32Uの周方向他方側導体部分322Uの端部326Uとの間のスペースS2において、第1コイル導体41Aを径方向外周側R1に屈曲させて第2コイル導体41B側にオフセットさせて行っている。
W相のコイル3Wにおける第1コイル導体41Aの導体端部412は、スペースS2を通って角線導体301の略一本分の幅だけ径方向Rにオフセットすると共に、軸方向Lに2本重なって配置された他の2相であるU相及びV相のコイル3U、3Vにおけるコイル導体41Eに対して軸方向Lの外側にオフセットした状態で、W相のコイル3Wにおける第2コイル導体41Bの導体端部411と接合してある。
図3、図4に示すごとく、ステータコア2における複数のスロット21は、U相のコイル3Uにおけるスロット導体部31Uを配置したU相のスロット21Uと、V相のコイル3Vにおけるスロット導体部31Vを配置したV相のスロット21Vと、W相のコイル3Wにおけるスロット導体部31Wを配置したW相のスロット21Wとが、2つずつステータコア2の周方向Cに隣接して設けてある。
図9に示すごとく、各相のコイル3U、3V、3Wのスロット導体部31をスロット21内に配置する前には、各スロット21内にスロット用絶縁紙51を配置しておくことができる。
図6、図7に示すごとく、各相のコイル3U、3V、3Wの各コイル導体41においては、コイルエンド導体部32は、ステータコア2の軸方向一方側L1及び他方側L2において、それぞれ4つ形成されている。また、各コイル導体41において、スロット導体部31は、それぞれ8つ形成されている。
図1、図6に示すごとく、各相の二巡波巻形状のコイル導体組4U、4V、4Wは、第1コイル導体41Aのスロット導体部31と第2コイル導体41Bのスロット導体部31とが、同相のスロット21内に配置され、第3コイル導体41Cのスロット導体部31と第4コイル導体41Dのスロット導体部31とが、上記スロットに隣接する同相のスロット21内にそれぞれ配置してある。
V相の二巡波巻形状のコイル導体組4Vは、すべてのコイルエンド導体部32Vが、ステータコア2の軸方向Lに重なって配置してある。U相及びW相の二巡波巻形状のコイル導体組4U、4Wは、オフセット用導体端部412を構成するコイルエンド導体部32Vと交錯用コイルエンド導体部32Aとを除く、残りのコイルエンド導体部32U、32Wが、ステータコア2の軸方向Lに重なって配置してある。
なお、U相及びW相のコイル3U、3Wにおいて、交錯用コイルエンド導体部32Aは、ステータコア2における軸方向一方側L1において形成されており、ステータコア2における軸方向他方側L2においては形成されていない。
図6、図7に示すごとく、本例のステータ1においては、各相のコイル3U、3V、3Wは、二巡波巻形状のコイル導体組4U、4V、4Wを3つ連結して形成してあり、合計6ターン(6つのターン構成部)を有している。各相のコイル3U、3V、3Wのコイル導体41の導体端部411、412同士の接合は、溶接等の種々の方法によって行うことができる。
図10に示すごとく、各相のコイル3U、3V、3Wにおいて、ステータコア2の最も外周側R1に配置される1ターン目(1T)と2ターン目(2T)を形成する最外周側の二巡波巻形状のコイル導体組4Aは、上記交錯用コイルエンド導体部32Aを有しておらず、2ターン目(2T)を構成するコイル導体41の接合用導体端部411は、他のコイルエンド導体部32よりも軸方向Lの外側に、コイルエンド導体部32の略一本分の軸方向Lの幅の間隔だけオフセットした軸方向Lの外側位置に配置してある(図1、図2参照)。
図6、図11に示すごとく、各相のコイル3U、3V、3Wにおいて、最外周側の二巡波巻形状のコイル導体組4Aの内周側R2に配置される3ターン目(3T)と4ターン目(4T)を形成する中間位置の二巡波巻形状のコイル導体組4Bは、一方のコイル導体41の4つ(周方向Cの4箇所)の一方側コイルエンド導体部32のうちの1つが上記交錯用コイルエンド導体部32Aとして形成されている。
そして、図7、図8に示すごとく、中間位置の二巡波巻形状のコイル導体組4Bにおいて3ターン目(3T)を構成するコイル導体41のオフセット用導体端部412は、4ターン目(4T)を構成するコイル導体41の交錯用コイルエンド導体部32Aと交錯して配置され、最外周側の二巡波巻形状のコイル導体組4Aにおいて2ターン目(2T)を構成するコイル導体41の接合用導体端部411と接合されている。
また、図7、図8に示すごとく、各相のコイル3U、3V、3Wにおいて、中間位置の二巡波巻形状のコイル導体組4Bの内周側R2に配置される5ターン目(5T)と6ターン目(6T)を形成する最内周側の二巡波巻形状のコイル導体組4Cは、一方のコイル導体41の4つ(周方向Cの4箇所)の一方側コイルエンド導体部32のうちの1つが上記交錯用コイルエンド導体部32Aとして形成されている。
そして、最内周側の二巡波巻形状のコイル導体組4Cにおいて5ターン目(5T)を構成するコイル導体41のオフセット用導体端部412は、6ターン目(6T)を構成するコイル導体41の交錯用コイルエンド導体部32Aと交錯して配置され、中間位置の二巡波巻形状のコイル導体組4Bにおいて4ターン目(4T)を構成するコイル導体41の接合用導体端部411と接合されている(図2参照)。
図1、図2、図13に示すごとく、U相の二巡波巻形状のコイル導体組4Uにおけるコイル導体41のオフセット用導体端部412と、当該二巡波巻形状のコイル導体組4Uの径方向Rに重ねて配置した他の同相の二巡波巻形状のコイル導体組4Uにおける一方のコイル導体41の接合用導体端部411とは、V相のコイル導体4Vにおけるコイルエンド導体部32Vよりも、コイルエンド導体部32の略一本分の軸方向Lの幅の間隔だけオフセットした軸方向Lの外側位置において直接接合してある。
また、W相の二巡波巻形状のコイル導体組4Wにおけるコイル導体41のオフセット用導体端部412と、当該二巡波巻形状のコイル導体組4Wの径方向Rに重ねて配置した他の同相の二巡波巻形状のコイル導体組4Wにおけるコイル導体41の接合用導体端部411とは、V相のコイル導体4Vにおけるコイルエンド導体部32Vよりも、コイルエンド導体部32の略一本分の軸方向Lの幅の間隔だけオフセットした軸方向Lの外側位置において直接接合してある。
図6〜図8、図13に示すごとく、U相及びW相の3、4ターン目(3T、4T)を構成する中間位置の二巡波巻形状のコイル導体組4Bにおいては、4ターン目(4T)を構成するコイル導体41の交錯用コイルエンド導体部32Aは、スペースS1、S2に対応してステータコア2の軸方向Lの外側へ突出する頂点部323を有する山形状に形成してある。そして、3ターン目(3T)を構成するコイル導体41のオフセット用導体端部412は、山形状の一方の斜面部324に対する軸方向Lの内側の位置に重ねて配置し、頂点部323に対する軸方向Lの内側の位置において頂点部323に対して交錯して径方向外周側R1に屈曲させ、径方向外周側R1へコイルエンド導体部32の略一本分の径方向Rの幅の間隔だけオフセットして周方向Cに沿って配置してある。
図6〜図8、図13に示すごとく、U相及びW相の5、6ターン目(5T、6T)を構成する最内周側の二巡波巻形状のコイル導体組4Cにおいては、6ターン目(6T)を構成するコイル導体41の交錯用コイルエンド導体部32Aは、スペースS1、S2に対応してステータコア2の軸方向Lの外側へ突出する頂点部323を有する山形状に形成してある。そして、5ターン目(5T)を構成するコイル導体41のオフセット用導体端部412は、山形状の一方の斜面部324に対する軸方向Lの内側の位置に重ねて配置し、頂点部323に対する軸方向Lの内側の位置において頂点部323に対して交錯して径方向外周側R1に屈曲させ、径方向外周側R1へコイルエンド導体部32の略一本分の径方向Rの幅の間隔だけオフセットして周方向Cに沿って配置してある。
図8に示すごとく、U相の二巡波巻形状のコイル導体組4Uにおけるコイル導体41のオフセット用導体端部412は、このオフセット用導体端部412を構成する角線導体301の略四角形状における各面方向に沿って屈曲してある。このオフセット用導体端部412は、ステータコア2の径方向R及び周方向Cに向けて屈曲することによって形成してある。また、コイルエンド導体部32を構成する角線導体301は、径方向Rの幅(厚み)が軸方向Lの幅(厚み)よりも小さくなっており、導体端部412は幅が薄い方に曲げるフラットワイズ曲げを行うことができる。
また、W相の二巡波巻形状のコイル導体組4Wにおけるコイル導体41のオフセット用導体端部412も、U相のものと同様に、オフセット用導体端部412を構成する角線導体301の略四角形状における各面方向に沿って屈曲してある。
図4に示すごとく、本例のステータコア2の軸方向一方側L1又は軸方向他方側L2において、3相のコイルエンド導体部32U、32V、32Wを配列して形成したコイルエンド部30A、30Bにおいては、V相のコイルエンド導体部32Vは、周方向Cの中心部分において屈曲して、V相外周側導体部分321VとV相内周側導体部分322Vとを有する形状に形成してある。また、U相のコイルエンド導体部32Uは、その周方向一方側導体部分321UがV相内周側導体部分322Vの外周側R1に重ねて配置され、その周方向他方側導体部分322Uが、W相のコイルエンド導体部32Wの周方向一方側導体部分321Wの外周側R1に重ねて配置されている。また、W相のコイルエンド導体部32Wは、その周方向他方側導体部分322WがV相外周側導体部分321Vの内周側R2に重ねて配置され、その周方向一方側導体部分321Wが、U相のコイルエンド導体部32Uの周方向他方側導体部分322Uの内周側R2に重ねて配置されている。
なお、本例の各図においては、軸方向一方側L1の一方側コイルエンド部を30Aで示し、軸方向他方側L2の他方側コイルエンド部を30Bで示す。
これにより、本例のステータ1においては、コイルエンド導体部32が略二本分の径方向Rの幅の範囲内で、3相のコイル導体組4U、4V、4Wを交互に配置することができ(図3、図4参照)、3相のコイルエンド導体部32U、32V、32Wから形成したコイルエンド部30Aを径方向Rに小型化することができる。
そして、本例においては、U相及びW相の二巡波巻形状のコイル導体組4U、4Wにおいては、渡線導体等の別途導体を用いることなく、他の同相の二巡波巻形状のコイル導体組4U、4Wと直接接合するための工夫を行っている。すなわち、本例のU相及びW相の中間位置の二巡波巻形状のコイル導体組4Bにおいては、3ターン目(3T)を構成するコイル導体41のオフセット用導体端部412を、4ターン目(4T)を構成するコイル導体41の交錯用コイルエンド導体部32Aに対して、径方向外周側R1にオフセットして配置している。これにより、3ターン目(3T)を構成するコイル導体41のオフセット用導体端部412を、コイルエンド導体部32の略一本分の径方向Rの幅の間隔だけ径方向外周側R1にオフセットして、同相の最外周側の二巡波巻形状のコイル導体組4Aにおける2ターン目(2T)を構成するコイル導体41の接合用導体端部411と直接接合することができる。
また、本例のU相及びW相の最内周側の二巡波巻形状のコイル導体組4Cにおいては、5ターン目(5T)を構成するコイル導体41のオフセット用導体端部412を、6ターン目(6T)を構成するコイル導体41の交錯用コイルエンド導体部32Aに対して、径方向外周側R1にオフセットして配置している。これにより、5ターン目(5T)を構成するコイル導体41のオフセット用導体端部412を、コイルエンド導体部32の略一本分の径方向Rの幅の間隔だけ径方向外周側R1にオフセットして、同相の中間位置の二巡波巻形状のコイル導体組4Bにおける4ターン目(4T)を構成するコイル導体41の接合用導体端部411と直接接合することができる。
そのため、本例のステータ1においては、渡線導体等を別途用いる必要がなく、部品点数を減少させることができる。また、渡線導体等を用いる場合には、渡線導体等の両端部においてコイル導体4の導体端部と接合する必要があった。これに対し、本例においては、オフセット用導体端部412を接合用導体端部411と直接接合することにより、接合箇所を略半減させることができる。これにより、ステータ1の生産性を向上させることができる。
なお、V相の二巡波巻形状のコイル導体組4Vにおけるコイルエンド導体部32Vについては、V相外周側導体部分321VとV相内周側導体部分322Vとが、コイルエンド導体部32の略一本分の径方向Rの幅の間隔だけ径方向Rにオフセットして形成されている。そのため、各コイル導体41の導体端部412の径方向外周側R1へのオフセット配置を行わなくても、渡線導体等を用いることなく、少ない接合箇所で導体端部411、412同士を接合することができる。
また、U相の最内周側の二巡波巻形状のコイル導体組4Cにおいて、U相のコイル3Uの第1コイル導体(5ターン目(5T)を構成するコイル導体)41Aのオフセット用導体端部412は、U相のコイル3Uの第3コイル導体(6ターン目(6T)を構成するコイル導体)41Cの交錯用コイルエンド導体部32Aに対して交錯し、V相のコイル3VのV相内周側導体部分322Vの周方向他方側C2の端部326Vと、これに隣接するW相のコイル3WのW相のコイルエンド導体部32Wの周方向一方側導体部分321Wの端部325Wとの間に形成されたスペースS1を通って、U相のコイル3Uの第2コイル導体(4ターン目(4T)を構成するコイル導体)41Bの接合用導体端部411と接合してある。
また、W相の最内周側の二巡波巻形状のコイル導体組4Cにおいて、W相のコイル3Wの第1コイル導体(5ターン目(5T)を構成するコイル導体)41Aのオフセット用導体端部412は、W相のコイル3Wの第3コイル導体(6ターン目(6T)を構成するコイル導体)41Cの交錯用コイルエンド導体部32Aに対して交錯し、V相のコイル3VのV相内周側導体部分322Vの周方向一方側C1の端部325Vと、これに隣接するU相のコイル3UのU相のコイルエンド導体部32Uの周方向他方側導体部分322Uの端部326Uとの間のスペースS2を通って、W相のコイル3Wの第2コイル導体(4ターン目(4T)を構成するコイル導体)41Bの接合用導体端部411と接合してある。
こうして、上記スペースS1、S2を通して各ターン間のコイル導体41の接合を行うことにより、3相のコイル3U、3V、3Wの一部がステータコア2の軸方向端面201から突出してなるコイルエンド部30Aにおいては、U相及びW相のコイル3U、3Wにおけるコイル導体41同士を接合する導体端部411、412が、軸方向Lの外側に突出する量を小さくすることができる。また、渡線導体等を別途用いないことにより、上記導体端部411、412の軸方向Lの外側への突出量をさらに小さくすることができる。
そのため、ステータ1におけるコイルエンド部30Aを軸方向Lに小型化することができる。
本例のU相(W相)のコイル導体組4Uの第1コイル導体41Aのオフセット用導体端部412と、U相(W相)の他のコイル導体組4Uの第2コイル導体4Bの接合用導体端部411との接合は、各導体端部412、411が周方向Cに沿って配置された状態で、径方向Rに対面させて行うことができる。これにより、コイルエンド導体部32がステータコア2の軸方向Lの外側へ突出する量を極力小さくすることができる。
また、本例においては、溶接治具等によって導体端部411、412をチャックする際には、このチャック部分をステータコア2の軸方向端面201の位置に近づけることができる。なお、図19には、従来のコイル導体9を示す。同図において、91、92は各ターン構成部を示し、931、932はそれぞれスロット導体部及びコイルエンド導体部を示し、95は渡線導体を示す。同図に示すごとく、渡線導体95を用いる場合には、ステータ1におけるコイルエンド部30Aが軸方向Lに大きくなり、溶接治具等によるチャック位置もスタータコア2の軸方向端面201からより離れた位置になり、コイルエンド部30Aの小型化が困難である。
また、各導体端部412、411の接合スペースを大きくするためには、図17に示すごとく、各導体端部412、411を軸方向Lの外側に斜めに傾斜して突出させた状態で、径方向Rに対面させて接合することもできる。
また、図18に示すごとく、各導体端部412、411を径方向Rの外側に突出させた状態で、周方向Cに対面させて接合することもできる。
それ故、本例のステータ1によれば、コイル導体4の導体端部411、412の接合を容易にすることができ、コイルエンド部30Aを小型化することができる。
実施例における、ステータの軸方向一方側のコイルエンド部の周辺を拡大して示す斜視図。 実施例における、二巡波巻形状のコイル導体組を連結して形成した3相のコイルを備えたステータを拡大して示す斜視図。 実施例における、ステータの軸方向一方側のコイルエンド部において、交錯用コイルエンド導体部の周辺を拡大して示す平面図。 実施例における、ステータの軸方向一方側のコイルエンド部において、通常のコイルエンド導体部の周辺を拡大して示す平面図。 実施例における、ステータの軸方向一方側のコイルエンド部を示す平面図。 実施例における、U相又はW相のコイル導体を示す斜視図。 実施例における、U相又はW相のコイル導体を連結して形成したU相又はW相のコイルを示す斜視図。 実施例における、交錯用コイルエンド導体部の周辺を拡大して示す斜視図。 実施例における、ステータコアを示す斜視図。 実施例における、ステータコアに最外周側の二巡波巻形状のコイル導体組を配置した状態を示す斜視図。 実施例における、ステータコアに最外周側及び中間位置の二巡波巻形状のコイル導体組を配置した状態を示す斜視図。 実施例における、第1コイル導体のオフセット用導体端部が、第2コイル導体が位置する周方向外周側へオフセットする状態を、ステータコアの軸方向一方側から見た状態で模式的に示す平面説明図。 実施例における、第1コイル導体のオフセット用導体端部が、第2コイル導体が位置する周方向外周側へオフセットする状態を、ステータコアの径方向内周側から見た状態で模式的に示す正面説明図。 実施例における、第1コイル導体のオフセット用導体端部が、第2コイル導体が位置する周方向外周側へオフセットする状態を拡大して、ステータコアの軸方向一方側から見た状態で示す平面図。 実施例における、第1コイル導体のオフセット用導体端部の周辺を示す図で、図14におけるA−A線矢視断面図。 実施例における、第1コイル導体のオフセット用導体端部の周辺を示す図で、図14におけるB−B線矢視断面図。 実施例における、二巡波巻形状のコイル導体組を連結して形成した3相のコイルを備えた他のステータを拡大して示す斜視図。 実施例における、二巡波巻形状のコイル導体組を連結して形成した3相のコイルを備えた他のステータを拡大して示す斜視図。 従来例における、各相のコイル導体を示す斜視図。
符号の説明
1 ステータ
2 ステータコア
201 軸方向端面
21 スロット
3U、3V、3W 3相のコイル
30A、30B コイルエンド部
301 角線導体
31 スロット導体部
32 コイルエンド導体部
32A 交錯用コイルエンド導体部
321U 周方向一方側導体部分
322U 周方向他方側導体部分
321V V相外周側導体部分
322V V相内周側導体部分
321W 周方向一方側導体部分
322W 周方向他方側導体部分
323 頂点部
324 斜面部
4A、B、C 二巡波巻形状のコイル導体組
4U、4V、4W 3相のコイル導体組
41 コイル導体部
41A 第1コイル導体部
41B 第2コイル導体部
41C 第3コイル導体部
41D 第4コイル導体部
411 接合用導体端部
412 オフセット用導体端部
S1、S2 スペース
L 軸方向
L1 軸方向一方側
L2 軸方向他方側
R 径方向
R1 径方向外周側
R2 径方向内周側
C 周方向
C1 周方向一方側
C2 周方向他方側

Claims (7)

  1. ステータコアの軸方向に沿って形成した複数のスロットに、分布巻き状態でU相、V相及びW相の3相のコイルを配設してなるステータにおいて、
    上記3相のコイルは、それぞれ上記ステータコアの周方向に巡回するコイル導体を上記ステータコアの径方向に重ねて配置してなり、
    いずれかの相のコイルは、第1ターンを構成する第1コイル導体と、該第1コイル導体の径方向に位置して第2ターンを構成する第2コイル導体とを有しており、
    上記いずれかの相のコイルにおける上記第1コイル導体と上記第2コイル導体との上記径方向の間には、他の2相のコイルにおけるターンを構成するコイル導体が配置してあり、
    上記他の2相のコイルにおける上記コイル導体は、上記ステータコアの軸方向端面の外方に位置するコイルエンド導体部が上記周方向に並んで配置してあり、
    上記いずれかの相のコイルにおける上記第1コイル導体の導体端部は、上記他の2相のコイルにおける上記コイルエンド導体部同士の間に形成されたスペースを通って、上記いずれかの相のコイルにおける上記第2コイル導体の導体端部と接合してあることを特徴とするステータ。
  2. 請求項1において、上記各相のコイル導体は、角線導体から構成してあり、
    上記いずれかの相のコイルにおける上記第1コイル導体の導体端部は、上記スペースを通って上記角線導体の略一本分の幅だけ上記径方向にオフセットすると共に、上記軸方向に2本重なって配置された上記他の2相のコイルにおける上記コイル導体に対して上記軸方向の外側にオフセットした状態で、上記いずれかの相のコイルにおける上記第2コイル導体の導体端部と接合してあることを特徴とするステータ。
  3. 請求項2において、上記いずれかの相のコイルにおける上記第1コイル導体と上記第2コイル導体とは、同じ第1の上記スロットの上記径方向に並べて配置してあり、該第1のスロットの上記周方向に隣接する第2の上記スロットには、第3ターンを構成する第3コイル導体が配置してあり、
    上記ステータコアの軸方向端面の外方において、上記第1コイル導体の上記コイルエンド導体部と上記第3コイル導体の上記コイルエンド導体部とは上記軸方向に重ねて配置してあり、
    上記第3コイル導体の上記コイルエンド導体部は、上記スペースが形成された上記周方向の位置に対応して上記軸方向の外側へ突出する頂点部を有する山形状に形成してあり、
    上記第1コイル導体の導体端部は、上記第3コイル導体の上記山形状の一方の斜面部に対する上記軸方向の内側の位置で上記軸方向に重ねて配置されると共に、該軸方向に重なる状態から、上記スペースを通って上記角線導体の略一本分の幅だけ上記径方向にオフセットしていることを特徴とするステータ。
  4. 請求項3において、上記第2のスロットには、上記第3コイル導体の上記径方向に並べて、第4ターンを構成する第4コイル導体が配置してあり、
    上記ステータコアの軸方向端面の外方において、上記第2コイル導体の上記コイルエンド導体部と上記第4コイル導体の上記コイルエンド導体部とは上記軸方向に重ねて配置してあり、
    上記第2コイル導体の導体端部は、上記第4コイル導体のコイルエンド導体部に対して上記軸方向の外側にオフセットしていることを特徴するステータ。
  5. 請求項2〜4のいずれか一項において、上記第1コイル導体は、該第1コイル導体を構成する上記角線導体の略四角形状における面方向に沿って屈曲してあることを特徴とするステータ。
  6. 請求項1〜5のいずれか一項において、上記各相のコイルは、上記周方向に隣接する2つのスロットに同相のコイルが配設されるように、上記周方向に二巡する波巻形状のコイル導体を上記径方向に複数重ねて配置してなることを特徴とするステータ。
  7. 請求項4において、上記各相のコイル導体は、上記スロット内に配置するスロット導体部と、上記ステータコアの軸方向端面の外方に配置するコイルエンド導体部とを連結すると共に、上記スロット導体部の軸方向一方側と他方側とに交互に上記コイルエンド導体部を複数回連結して上記二巡波巻形状にそれぞれ形成してあり、
    上記ステータコアの軸方向一方側に位置するV相の上記コイルエンド導体部は、その周方向の中心部分において屈曲して、周方向一方側に位置すると共に径方向外周側に位置するV相外周側導体部分と、周方向他方側に位置すると共に径方向内周側に位置するV相内周側導体部分とを有する形状に形成してあり、
    上記ステータコアの軸方向一方側に位置するU相の上記コイルエンド導体部は、その周方向一方側導体部分を、上記V相内周側導体部分の外周側に重ねると共に、その周方向他方側導体部分を、上記V相内周側導体部分の周方向他方側に隣接するW相の上記コイルエンド導体部の周方向一方側導体部分の外周側に重ねて配置してあり、
    上記ステータコアの軸方向一方側に位置するW相の上記コイルエンド導体部は、その周方向他方側導体部分を、上記V相外周側導体部分の内周側に重ねると共に、その周方向一方側導体部分を、上記V相外周側導体部分の周方向一方側に隣接するU相の上記コイルエンド導体部の周方向他方側導体部分の内周側に重ねて配置してあり、
    上記第1コイル導体、上記第2コイル導体、上記第3コイル導体及び上記第4コイル導体を構成するコイルは、U相とW相のコイルであり、
    上記U相の少なくともいずれかの二巡波巻形状のコイル導体のコイルエンド導体部においては、上記V相内周側導体部分の周方向他方側の端部と、該周方向他方側の端部に隣接するW相の上記コイルエンド導体部の周方向一方側導体部分の端部との間のスペースにおいて、上記第1コイル導体を屈曲させて上記第2コイル導体側にオフセットしており、
    上記W相の少なくともいずれかの二巡波巻形状のコイル導体のコイルエンド導体部においては、上記V相内周側導体部分の周方向一方側の端部と、該周方向一方側の端部に隣接するU相の上記コイルエンド導体部の周方向他方側導体部分の端部との間のスペースにおいて、上記第1コイル導体を屈曲させて上記第2コイル導体側にオフセットしていることを特徴とするステータ。
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