JP2011036092A - Rotary electric machine and vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステータコイルに平角線を使用した回転電機と、その回転電機を装備した車両に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine that uses a flat wire for a stator coil, and a vehicle equipped with the rotating electrical machine.
一般家電用、一般産業機器用、車両補機駆動用および車両駆動主機用の回転電機では小型高出力化が望まれているが、小型高出力化を行うにあたり回転電機の温度上昇が大きな問題になる。温度の上昇の原因は回転電機の損失による発熱であり、損失を小さくすることが必要になる。回転電機の損失にはステータコイルに通電することによって発生する銅損があり、銅損を抑えるには回転電機のステータコイルの高密度巻線化が必要である。
ステータコイルの巻線には断面が円形のいわゆる丸線からなる巻線と、断面が略長方形のいわゆる平角線からなる巻線とがある。ステータコイルの高密度巻線を実現するためには、巻乱れを防ぎ、隙間なくスロット内にコイルを配置し、占積率を高めることが有効である。占積率を高める一般的な高密度巻線の方法としては、丸線を俵状に整列巻線する方法があり、整列巻線を実現するために、特許文献1に開示されているように、ボビンとコイルが接する面にコイルの線径に合せた溝を設け、コイルの丸線を溝に配設して巻乱れを防ぐ方法がある。しかし、丸線は俵上に整列巻線を行っても隙間が生じるので占積率が低い。
そこで、ステータコイルの高密度巻線を実現するために、ステータコイルを丸線から平角線に代え、隙間なく整列巻線することによって丸線よりも占積率を高くし、高密度巻線を実現することができる。
Rotating electrical machines for general household appliances, general industrial equipment, vehicle accessory drives, and vehicle drive main machines are desired to have smaller and higher power output. Become. The cause of the temperature rise is heat generation due to the loss of the rotating electrical machine, and it is necessary to reduce the loss. The loss of the rotating electrical machine includes a copper loss caused by energizing the stator coil. To suppress the copper loss, the stator coil of the rotating electrical machine needs to have a high-density winding.
The winding of the stator coil includes a winding made of a so-called round wire having a circular cross section and a winding made of a so-called rectangular wire having a substantially rectangular cross section. In order to realize a high-density winding of the stator coil, it is effective to prevent winding disturbance, arrange the coil in the slot without a gap, and increase the space factor. As a general high-density winding method for increasing the space factor, there is a method in which round wires are aligned in a bowl shape, and as disclosed in Patent Document 1, in order to realize the aligned winding, There is a method in which a groove matching the wire diameter of the coil is provided on the surface where the bobbin and the coil are in contact, and a round wire of the coil is disposed in the groove to prevent winding disturbance. However, the round wire has a low space factor because a gap is generated even when aligned winding is performed on the ridge.
Therefore, in order to realize a high-density winding of the stator coil, the stator coil is changed from a round wire to a flat wire, and the winding is arranged with no gap, thereby increasing the space factor than the round wire, Can be realized.
しかしながら、平角線を整列巻した場合には、丸線のように線と線の間の凹凸が極端に小さいため、コイルが滑りやすく巻乱れを起こしやすい。また、平角線を保持するような溝をボビン側面に設けた場合、ボビン肉厚は溝の谷底に来る部分の厚みが最も薄くなるため、山の頂点は谷底との段差の分どうして高くなり、その結果、ボビンが厚くなってスロット内部の樹脂製ボビンの占める割合が多くなり、導体を大きくできなくなる。そこで、ステータコイルに平角線を用いて巻乱れなく整列巻線を行う必要がある。
巻乱れを防ぎながら巻線を行う方法としては、特許文献2に開示されているように、1巻ごとの巻線作業時に巻線機に取付けられた冶具でコイルの位置を強制しながら巻線する方法がある。しかし、この方法では巻線機が複雑になり、1ターンごと巻線位置の強制が必要なため、作業時間が長くなって量産に適さない。
However, when the rectangular wires are wound in an aligned manner, since the unevenness between the wires is extremely small like a round wire, the coil is slippery and is likely to be disturbed. Also, when a groove that holds a flat wire is provided on the side surface of the bobbin, the bobbin wall thickness is the thinnest part of the groove that comes to the bottom of the trough, so the top of the mountain becomes higher by the level difference from the bottom of the valley, As a result, the bobbin becomes thick and the proportion of the resin bobbin in the slot increases, and the conductor cannot be made large. Therefore, it is necessary to perform aligned winding using a rectangular wire for the stator coil without causing winding disturbance.
As a method of performing winding while preventing winding disturbance, as disclosed in Patent Document 2, winding is performed while forcing the position of the coil with a jig attached to the winding machine during winding operation for each winding. There is a way to do it. However, this method complicates the winding machine and requires the winding position to be forced every turn, so that the work time becomes long and is not suitable for mass production.
(1) 請求項1の発明は、ロータと、ステータコイルに平角線を用いたステータとを有する回転電機において、ステータコイルは、ステータコアのティース部に絶縁性ボビンを介して巻回されており、絶縁性ボビンの角部に平角線の断面の長辺が接する場合には、絶縁性ボビンの角部に平角線の断面の長辺の長さを幅とする溝を、平角線を巻回したステータコイルの一段置きに設け、また、絶縁性ボビンの角部に平角線の断面の短辺が接する場合には、絶縁性ボビンの角部に平角線の断面の短辺の長さを幅とする溝を、平角線を巻回したステータコイルの一段置きに設ける。
(2) 請求項2の発明は、請求項1に記載の回転電機において、溝の最大深さを、平角線の断面角R部の半径より大きく、かつ、平角線の断面の長辺の長さから平角線の断面角R部の半径を差し引いた値よりも小さくする。
(3) 請求項3の発明は、請求項1または請求項2に記載の回転電機において、ステータコアのティース部側面で、ステータコイルの各層における段の移動を行う。
(4) 請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転電機を備えた車両である。
(1) The invention of claim 1 is a rotating electrical machine having a rotor and a stator using a flat wire for the stator coil, and the stator coil is wound around the teeth portion of the stator core via an insulating bobbin. When the long side of the rectangular wire cross section is in contact with the corner of the insulating bobbin, the flat wire is wound around the corner of the insulating bobbin with the width of the long side of the flat wire cross section. When the short side of the flat section of the rectangular wire is in contact with the corner portion of the insulating bobbin, the length of the short side of the flat section of the rectangular wire is defined as the width. The groove to be provided is provided at every other stage of the stator coil wound with a flat wire.
(2) The invention of claim 2 is the rotating electrical machine according to claim 1, wherein the maximum depth of the groove is larger than the radius of the section angle R of the flat wire and the length of the long side of the cross section of the flat wire is long. It is made smaller than the value obtained by subtracting the radius of the cross section angle R portion of the flat wire.
(3) A third aspect of the present invention is the rotating electrical machine according to the first or second aspect, wherein the step in each layer of the stator coil is moved on the side surface of the teeth portion of the stator core.
(4) The invention of claim 4 is a vehicle including the rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3.
本発明によれば、作業性を損なうことなくステータコイルの占積率を向上でき、絶縁性ボビンに簡単な形状を付加するだけで平角線を用いたステータコイルの高密度整列巻線を可能にすることができる。 According to the present invention, the space factor of the stator coil can be improved without impairing workability, and a high-density aligned winding of a stator coil using a rectangular wire can be achieved by simply adding a simple shape to an insulating bobbin. can do.
以下、図1〜図15を用いて一実施形態の回転電機の構成を説明する。図1は、一実施の形態の回転電機RMの全体構成を示す断面図である。この一実施の形態では、ハイブリッド自動車駆動用の回転電機RMを例に挙げて説明するが、本発明の回転電機はハイブリッド自動車駆動用に限定されるものではない。回転電機RMは、エンジンと変速機の間もしくは変速機の中に搭載され、小型高出力が要求される。このため、温度上昇が問題になり、発熱の原因である回転電機の損失を低減する必要がある。 Hereinafter, the configuration of a rotating electrical machine according to an embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an overall configuration of a rotating electrical machine RM according to an embodiment. In this embodiment, a rotating electric machine RM for driving a hybrid vehicle will be described as an example, but the rotating electric machine of the present invention is not limited to driving a hybrid vehicle. The rotating electrical machine RM is mounted between the engine and the transmission or in the transmission, and requires a small high output. For this reason, the temperature rise becomes a problem, and it is necessary to reduce the loss of the rotating electrical machine that is the cause of heat generation.
回転電機RMは、永久磁石内蔵型の3相同期モータである。ステータコイルに大電流の3相交流が供給されると電動機として動作する。また、回転電機RMがエンジンによって駆動されると発電機として動作し、3相交流の発電電力を出力する。一実施の形態の回転電機RMは、回転軸方向の厚さが外径よりも小さな扁平型の回転電機である。 The rotating electrical machine RM is a three-phase synchronous motor with a built-in permanent magnet. When a three-phase alternating current with a large current is supplied to the stator coil, the stator coil operates. Further, when the rotating electrical machine RM is driven by the engine, it operates as a generator and outputs three-phase AC generated power. The rotating electrical machine RM according to the embodiment is a flat rotating electrical machine having a thickness in the rotation axis direction smaller than the outer diameter.
回転電機RMはロータ10、ステータ20およびハウジング50を備え、ロータ10はステータ20の内周側に隙間を介して配置されている。ロータ10はシャフト12に固定され、シャフト12の両端は軸受14A、14Bにより回転可能に支持されている。ステータ20の外周はハウジング50の内周に固定され、ハウジング50の外周はケース130の内周側に固定されている。
The rotating electrical machine RM includes a
図2は一実施形態の回転電機の構成を示す斜視図、図3は一実施形態の回転電機の構成を示す正面図である。図2および図3において、図1と同様な機器には同一の符号を付して説明する。図2に示すように、回転電機RMはロータ10、ステータ20およびハウジング50を備えている。ロータ10は、ロータコアに永久磁石が挿入された多極構造となっている。ステータ20のステータティースコアには、それぞれU相ステータコイル、V相ステータコイルおよびW相ステータコイルが集中巻きで巻回されている。各ステータコイルはそれぞれ複数個ある。この一実施の形態では各相のステータコイルが8個づつある。
FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the rotating electrical machine of the embodiment, and FIG. 3 is a front view showing the configuration of the rotating electrical machine of the embodiment. In FIG. 2 and FIG. 3, the same components as those in FIG. As shown in FIG. 2, the rotating electrical machine RM includes a
電源接続用端子29U,29V,29Wは各相ステータコイルに電力を供給するための端子であり、電力変換装置に接続される。電力変換装置で変換された3相交流が、電源接続用端子29U,29V,29Wに供給される。また、電源接続用端子29U,29V,29Wから出力する3相交流が電力変換装置に供給され、直流に変換される。電源接続用端子29U,29V,29Wと各ステータコイルの間には、電源接続用端子29U,29V,29Wから各ステータコイルに電力を供給するための配電部27が設けられている。
The
配電部27は、U相結線リング27Uと、V相結線リング27Vと、W相結線リング27Wと、中性点結線リング27Nと、ホルダ27Hとからなる。これらの結線リング27U、27V、27W、27Nは、それぞれ銅線を円弧状に曲げたものである。また、ホルダ27Hはリング状であり、樹脂製である。ホルダ27Hには、U相結線リング27U、V相結線リング27V、W相結線リング27Wおよび中性点結線リング27Nを挿入可能な溝が予め形成されている。結線リング27U、27V、27W、27Nはホルダ27Hの溝に挿入され、保持されている。
The
U相結線リング27Uには8個のU相ステータコイルの一方の端部が接続され、V相結線リング27Vには8個のV相ステータコイルの一方の端部が接続され、W相結線リング27Wには8個のW相ステータコイルの一方の端部が接続される。また、中性点結線リング27Nには8個のU相ステータコイルの他方の端部と、8個のV相ステータコイルの他方の端部と、8個のW相ステータコイルの他方の端部とが接続される。
One end of eight U-phase stator coils is connected to the
電源接続用端子29UはU相結線リング27Uに接続される。同様に、電源接続用端子29VはV相結線リング27Vに接続され、電源接続用端子29WはW相結線リング27Wに接続される。電源接続用端子29U,29V,29Wに入力した電力は、配電部27によりステータコイルに供給される。上述したように、回転電機RMは、エンジンと変速機の間もしくは変速機の中に搭載されるため、小型高出力が要求される。このため、温度上昇が問題になり、車両の主動力として使用される回転電機RMのステータコイルでの発熱を最小限に抑える必要がある。
The
一般に、ステータコアは、円環状のリング部と、このリング部から内径方向に突出したティース部とからなる。一実施の形態のステータコアは、図3に示すようにリング部とティース部とが一体に形成され、円周方向にティース部の数と等しい数で分割された複数のステータティースコアから構成されている。すなわち、一実施の形態のステータコアは、24個のステータティースコア22A、22B、22C、・・・、22V、22W、22Xから構成される。各ステータティースコアは、電磁鋼板を回転電機の軸方向に積層して形成される。 In general, the stator core includes an annular ring portion and a teeth portion protruding from the ring portion in the inner diameter direction. As shown in FIG. 3, the stator core of one embodiment is formed of a plurality of stator tea scores in which a ring portion and a tooth portion are integrally formed and divided in the circumferential direction by a number equal to the number of the tooth portions. Yes. That is, the stator core of one embodiment is composed of 24 stator tea scores 22A, 22B, 22C, ..., 22V, 22W, 22X. Each stator tea score is formed by laminating electromagnetic steel plates in the axial direction of the rotating electrical machine.
例えば、一つのステータティースコア22Aについて見ると、円弧部と、この円弧部の中央から突出したティース部とからなり、側面方向から見ると、T字形状をしている。隣接する24個の円弧部をつなぐとリングが形成される。各ステータティースコア22A、22B、22C、・・・、22V、22W、22Xにはそれぞれ、ステータコイル24A、24B、24C、・・・、24V、24W、24Xが集中巻きで巻回されている。 For example, when one stator tee score 22A is viewed, it is composed of an arc portion and a teeth portion protruding from the center of the arc portion, and has a T shape when viewed from the side. A ring is formed by connecting 24 arc portions adjacent to each other. Stator coils 24A, 24B, 24C,..., 24V, 24W, 24X are wound around the stator tea scores 22A, 22B, 22C,.
図4に分割されたステータティースコア22Aの拡大図を示す。なお、ここではステータティースコア22Aについて説明するが、他のステータティースコア22B〜22Xについても同様である。ステータティースコア22Aには軸方向で2分割された樹脂製ボビン26Aが取付けられている。樹脂製ボビン26Aの四隅の角部には、図5の断面図および図6の拡大図に示すような平角線からなるステータコイルの巻乱れを防ぐ溝26Zが設けられている。ここで、巻乱れを防ぐ溝26Zの最大深さをhbとする。最大深さhbをどの程度にするかについては後述する。
FIG. 4 shows an enlarged view of the
樹脂製ボビン26Aが取付けられたステータティースコア22Aに平角線からなるステータコイル24Aの1ターン目24A1を巻いた状態を図7に示す。図から明らかなように、平角線からなるステータコイル24Aは、樹脂製ボビン26Aの角R部で巻き乱れを防ぐ溝26Zに嵌り固定されている。なお、図7では、絶縁性ボビンの角部に平角線の断面の長辺が接する場合に、絶縁性ボビンの角部に平角線の断面の長辺の長さを幅とする溝を、平角線を巻回したステータコイルの一段置きに設けた例を示すが、絶縁性ボビンの角部に平角線の断面の短辺が接する場合には、絶縁性ボビンの角部に平角線の断面の短辺の長さを幅とする溝を、平角線を巻回したステータコイルの一段置きに設ける。
FIG. 7 shows a state in which the first turn 24A1 of the
さらに、平角線からなるステータコイル24Aの2ターン目24A2を巻いた状態を図8に示す。平角線からなるステータコイル24Aの2ターン目24A2は、平角線からなるステータコイル24Aの1ターン目24A1の上に乗り位置が決まる。さらに巻線を進め1層分巻線を行うと図9に示すようになり、溝に嵌るコイルとコイルどうしに挟まれるコイルが交互に並び、平角線からなるステータコイル24Aの巻き乱れを防止することが可能になり、巻線の角部には溝が形成される。この溝は樹脂製ボビン26Aの角R部に設けられた巻乱れを防ぐ溝26Zと同様の効果がある。
Further, FIG. 8 shows a state where the second turn 24A2 of the
平角線からなるステータコイル24Aの1層内における段の移動においては、図10(a)に示すように通常の丸線と同様にコイルエンドで移動させる方法が考えられる。2層目以降においても、図10(b)に示すように片側もしくは両側で移動させることが可能である。また、ステータティースコアの幅が十分に広くない場合には、図11(a)、(b)に示すようにステータティースコア側面で移動させることも可能である。つまり、平角線からなるステータコイル24Aの1層内における段の移動は、図11(a)に示すようにステータティースコア側面で移動させ、2層目以降も図11(b)に示すようにステータティースコア側面で移動させる。
In order to move the stage within one layer of the
図12は、一実施の形態の回転電機のステータティースコアに平角線からなるステータコイルを巻線した状態の斜視図である。また、図13は、一実施の形態の回転電機のステータティースコアに平角線からなるステータコイルを巻線した状態のコイルエンドの正面図(a)および断面図(b)である。さらに、図14は、一実施の形態の回転電機のステータティースコアに平角線からなるステータコイルを巻線した状態のステータティースコア側面の正面図(a)および断面図(b)である。 FIG. 12 is a perspective view of a state in which a stator coil made of a rectangular wire is wound around the stator tee score of the rotating electrical machine according to the embodiment. FIG. 13 is a front view (a) and a cross-sectional view (b) of the coil end in a state where a stator coil made of a rectangular wire is wound around the stator tee score of the rotating electrical machine according to the embodiment. Furthermore, FIG. 14 is a front view (a) and a sectional view (b) of the side surface of the stator tee score in a state in which a stator coil made of a rectangular wire is wound around the stator tee score of the rotating electrical machine of the embodiment.
図15は、一実施の形態の回転電機のステータティースコアの角R部の断面図である。なお、ここではステータティースコア22Aについて説明するが、他のステータティースコア22B〜22Xについても同様である。図5において上述したように、樹脂製ボビン26Aの四隅の角部には、平角線からなるステーターコイル24Aの巻乱れを防ぐための溝26Zが設けられており、その最大深さはhbである。この最大深さhbは、平角線の断面の角R部の半径Rcより大きく、平角線の断面の短辺の幅Wcから平角線の断面の角R部の半径Rcを差し引いた値(Wc−Rc)よりも小さくするのが望ましい。
Rc<hb<(Wc−Rc) ・・・(1)
これにより、平角線の断面の矩形形状の大きさがどのように変わっても、1層目では平角線の断面の短辺が溝26Zの側面に当接し、2層目以降では平角線の断面の短辺どうしが当接することになり、巻乱れを確実に防止できる。
FIG. 15 is a cross-sectional view of a corner R portion of the stator tea score of the rotating electrical machine according to the embodiment. Here, the
Rc <hb <(Wc−Rc) (1)
Thereby, no matter how the size of the rectangular shape of the cross section of the flat wire changes, the short side of the cross section of the flat wire comes into contact with the side surface of the
次に、図16および図17を用いて、一実施の形態の回転電機RMを搭載する車両の構成について説明する。図16、図17はハイブリッド自動車を前提としたパワートレインを示している。図16は一実施形態の回転電機RMを搭載する車両の第1の構成を示すブロック図であり、図17は一実施形態の回転電機RMを搭載する車両の第2の構成を示すブロック図である。 Next, the configuration of the vehicle on which the rotating electrical machine RM according to the embodiment is mounted will be described with reference to FIGS. 16 and 17. 16 and 17 show a power train on the premise of a hybrid vehicle. FIG. 16 is a block diagram illustrating a first configuration of a vehicle on which the rotating electrical machine RM according to the embodiment is mounted. FIG. 17 is a block diagram illustrating a second configuration of the vehicle on which the rotating electrical machine RM according to the embodiment is mounted. is there.
図16に示す第1の構成は、四輪駆動のハイブリッド自動車のパワートレインである。前輪側の主動力として、エンジンENGと回転電機RMを有する。エンジンENGと回転電機RMが発生する動力は、変速機TMにより変速され、前輪側駆動輪FWに伝達される。一方、後輪の駆動においては、後輪側に配置された回転電機RM’と後輪側駆動輪RWが機械的に接続され、回転電機RM’で発生する動力が後輪側駆動輪RWに直接伝達される。 The first configuration shown in FIG. 16 is a power train of a four-wheel drive hybrid vehicle. An engine ENG and a rotating electrical machine RM are provided as main power on the front wheel side. The power generated by the engine ENG and the rotating electrical machine RM is shifted by the transmission TM and transmitted to the front wheel drive wheels FW. On the other hand, in driving the rear wheel, the rotating electric machine RM ′ and the rear wheel side driving wheel RW arranged on the rear wheel side are mechanically connected, and the power generated by the rotating electric machine RM ′ is transmitted to the rear wheel side driving wheel RW. Directly transmitted.
回転電機RMは、エンジンENGの始動を行うとともに、車両の走行状態に応じて、走行駆動力の発生と、車両減速時のエネルギーを電気エネルギーとして回収する発電力の発生とを切り換える。回転電機RMの駆動と発電の動作は車両の運転状況に合わせ、トルクおよび回転数が最適になるように電力変換装置PCにより制御される。回転電機RMの駆動に必要な電力は、電力変換装置PCを介してバッテリBAから供給される。また、回転電機RMが発電動作のときは、電力変換装置PCを介してバッテリBAに電気エネルギーが充電される。 The rotating electrical machine RM starts the engine ENG and switches between generation of driving force for driving and generation of electric power for recovering energy at the time of vehicle deceleration as electric energy according to the traveling state of the vehicle. The operation of the rotating electrical machine RM and the operation of power generation are controlled by the power converter PC so that the torque and the rotational speed are optimized in accordance with the driving situation of the vehicle. Electric power necessary for driving the rotating electrical machine RM is supplied from the battery BA via the power converter PC. Further, when the rotating electrical machine RM is in the power generation operation, the battery BA is charged with electric energy via the power converter PC.
ここで、エンジンENGとともに前輪の駆動源となる回転電機RMは、エンジンENGと変速機TMの間に配置されており、図1〜図15にて説明した構成を有するものである。後輪側の動力源である回転電機RM’としては、前輪側の回転電機RMと同様のものを用いることもできるし、他の一般的な構成の回転電機を用いることもできる。なお、図16に示す第1の構成において、後輪駆動側回転電機RM’を取付けずに後輪を駆動輪としなければ、前輪駆動ハイブリッド自動車の構成となる。 Here, the rotating electrical machine RM serving as a driving source for the front wheels together with the engine ENG is disposed between the engine ENG and the transmission TM and has the configuration described with reference to FIGS. As the rotating electrical machine RM 'that is the power source on the rear wheel side, the same rotating electrical machine RM as the front wheel side can be used, or a rotating electrical machine having another general configuration can be used. In the first configuration shown in FIG. 16, if the rear wheels are not used as drive wheels without attaching the rear wheel drive side rotating electrical machine RM ', the configuration is a front wheel drive hybrid vehicle.
図17は後輪駆動のハイブリッド自動車のパワートレインを示す。前輪FW側に主動力としてエンジンENGと回転電機RMを有し、エンジンENGと回転電機RMが発生する動力を変速機TMを用いて変速し、後輪側駆動輪RWに動力を伝える。 FIG. 17 shows the powertrain of a rear-wheel drive hybrid vehicle. The engine ENG and the rotating electrical machine RM are provided as main powers on the front wheel FW side, and the power generated by the engine ENG and the rotating electrical machine RM is shifted using the transmission TM, and the power is transmitted to the rear wheel drive wheels RW.
回転電機RMは、エンジンENGの始動を行うとともに、車両の走行状態に応じて、駆動力の発生と、車両減速時のエネルギーを電気エネルギーとして回収する発電力の発生とを切り換える。回転電機RMの駆動と発電の動作は、車両の運転状況に合わせ、トルクおよび回転数が最適になるように電力変換装置PCにより制御される。回転電機RMの駆動に必要な電力は、電力変換装置PCを介してバッテリBAから供給される。また、回転電機RMが発電動作のときは、電力変換装置PCを介してバッテリBAに電気エネルギーが充電される。 The rotating electrical machine RM starts the engine ENG and switches between generation of driving force and generation of electric power for recovering energy at the time of vehicle deceleration as electric energy according to the traveling state of the vehicle. The driving of the rotating electrical machine RM and the operation of power generation are controlled by the power converter PC so that the torque and the rotational speed are optimized in accordance with the driving situation of the vehicle. Electric power necessary for driving the rotating electrical machine RM is supplied from the battery BA via the power converter PC. Further, when the rotating electrical machine RM is in the power generation operation, the battery BA is charged with electric energy via the power converter PC.
ここで、エンジンENGとともに後輪の駆動源となる回転電機RMは、エンジンENGと変速機TMの間に配置されており、図1〜図15にて説明した構成を有するものである。なお、通常の自動車のように、変速機の出力部から前輪に動力を伝達する機構を追加することによって、四輪駆動車の構成となる。 Here, the rotating electrical machine RM that serves as a drive source for the rear wheels together with the engine ENG is disposed between the engine ENG and the transmission TM, and has the configuration described with reference to FIGS. In addition, it becomes a structure of a four-wheel drive vehicle by adding the mechanism which transmits motive power to the front wheel from the output part of a transmission like a normal motor vehicle.
次に、図18および図19により、一実施の形態の回転電機を搭載するハイブリッド自動車におけるエンジンENG、回転電機RM、変速機TMの配置について説明する。 Next, with reference to FIGS. 18 and 19, the arrangement of the engine ENG, the rotating electrical machine RM, and the transmission TM in a hybrid vehicle equipped with the rotating electrical machine of the embodiment will be described.
図18は、一実施形態の回転電機を搭載するハイブリッド自動車におけるエンジンENG、回転電機RM、変速機TMの第1の配置例を示すブロック図である。図19は、一実施形態の回転電機を搭載するハイブリッド自動車におけるエンジンENG、回転電機RM、変速機TMの第2の配置例を示すブロック図である。ハイブリッド自動車におけるエンジンENG、回転電機RM、変速機TMの配置は大きく分けて2通りある。 FIG. 18 is a block diagram illustrating a first arrangement example of the engine ENG, the rotating electrical machine RM, and the transmission TM in a hybrid vehicle equipped with the rotating electrical machine of one embodiment. FIG. 19 is a block diagram illustrating a second arrangement example of the engine ENG, the rotating electrical machine RM, and the transmission TM in a hybrid vehicle equipped with the rotating electrical machine of one embodiment. The arrangement of the engine ENG, the rotating electrical machine RM, and the transmission TM in the hybrid vehicle is roughly divided into two types.
まず図18に示す第1の配置例では、エンジンENG、回転電機RM、変速機TMのそれぞれが独立して構成され、エンジンENGと変速機TMの間に回転電機RMが機械的に接続されている構成であり、変速機TMの出力が駆動輪WHに伝達される。一方、図19に示す第2の配置例では、エンジンENG、変速機TMが独立して構成され、機械的に接続されており、変速機TMの内部に回転電機RMが搭載され、変速機TMと回転電機RMが機械的に接続されている。そして、変速機TMの出力が駆動輪WHに伝達される。以上の構成において、駆動輪WHの動力源である回転電機RMは、図1〜図15にて説明した構成を有するものである。 First, in the first arrangement example shown in FIG. 18, the engine ENG, the rotating electrical machine RM, and the transmission TM are each configured independently, and the rotating electrical machine RM is mechanically connected between the engine ENG and the transmission TM. The output of the transmission TM is transmitted to the drive wheels WH. On the other hand, in the second arrangement example shown in FIG. 19, the engine ENG and the transmission TM are independently configured and mechanically connected, and the rotating electrical machine RM is mounted inside the transmission TM, and the transmission TM And the rotating electrical machine RM are mechanically connected. Then, the output of the transmission TM is transmitted to the drive wheels WH. In the above configuration, the rotating electrical machine RM that is the power source of the drive wheels WH has the configuration described with reference to FIGS.
上述した実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。まず、ロータと、ステータコイルに平角線を用いたステータとを有する回転電機において、ステータコイルはステータコアのティース部に絶縁性ボビンを介して巻回されており、絶縁性ボビンの角部に平角線の断面の長辺が接する場合には、絶縁性ボビンの角部に平角線の断面の長辺の長さを幅とする溝を、平角線を巻回したステータコイルの一段置きに設け、また、絶縁性ボビンの角部に平角線の断面の短辺が接する場合には、絶縁性ボビンの角部に平角線の断面の短辺の長さを幅とする溝を、平角線を巻回したステータコイルの一段置きに設けたので、滑りやすく巻乱れを起こしやすい平角線を用いたステータコイルの巻乱れを防止でき、作業性を損なうことなくステータコイルの占積率を向上でき、絶縁性ボビンに簡単な形状を付加するだけで平角線を用いたステータコイルの高密度整列巻線を可能にすることができる。 According to embodiment mentioned above, there can exist the following effects. First, in a rotating electrical machine having a rotor and a stator using a flat wire as a stator coil, the stator coil is wound around the teeth portion of the stator core via an insulating bobbin, and the rectangular wire is formed at the corner portion of the insulating bobbin. When the long side of the cross section of the flat wire is in contact with each other, a groove having a width of the long side of the cross section of the flat wire is provided at every corner of the insulating bobbin at every other stage of the stator coil wound with the flat wire. When the short side of the flat section of the rectangular wire is in contact with the corner of the insulating bobbin, a groove having a width that is the length of the short side of the flat section of the rectangular wire is wound around the corner of the insulating bobbin. Since the stator coil is installed in every other stage, it is possible to prevent the winding of the stator coil using a flat wire that is slippery and prone to winding disturbance, improving the space factor of the stator coil without impairing workability, and insulating. Add a simple shape to the bobbin It may enable high-density alignment winding of the stator coil using a rectangular wire only.
また、一実施の形態によれば、溝の最大深さを、平角線の断面角R部の半径より大きく、かつ、平角線の断面の長辺の長さから平角線の断面角R部の半径を差し引いた値よりも小さくしたので、平角線の断面の矩形形状の大きさがどのように変わっても、1層目では平角線の断面の短辺が溝の側面に当接し、2層目以降では平角線の断面の短辺どうしが当接することになり、巻乱れを確実に防止できる。 Further, according to one embodiment, the maximum depth of the groove is larger than the radius of the rectangular wire section angle R portion, and from the length of the long side of the rectangular wire cross section, the rectangular wire section angle R portion Since the radius is smaller than the value obtained by subtracting the radius, the short side of the flat section of the rectangular wire is in contact with the side surface of the groove in the first layer, no matter how the rectangular shape of the flat section changes. After the eyes, the short sides of the cross section of the flat wire come into contact with each other, and winding disturbance can be reliably prevented.
さらに、一実施の形態によれば、ステータコアのティース部側面で、ステータコイルの各層における段の移動を行うようにしたので、ステータコアのティース部の幅が狭く、コイルエンド部におけるステータコイルの各層における段の移動が困難な場合でも、平角線を用いてステータコイルの高密度整列巻線を可能にできる。 Furthermore, according to one embodiment, since the stage movement in each layer of the stator coil is performed on the side surface of the teeth portion of the stator core, the width of the teeth portion of the stator core is narrow and the stator coil in each layer of the stator coil in the coil end portion. Even when it is difficult to move the stage, a rectangular wire can be used to enable high-density aligned winding of the stator coil.
なお、一実施の形態の回転電機は、上述したハイブリッド自動車はもちろんのこと、一般の電気自動車や自動車の補機駆動にも用いることができ、車両の過酷な走行環境下において信頼性の高い駆動源を提供することができる。 The rotating electrical machine according to the embodiment can be used not only for the hybrid vehicle described above but also for driving an auxiliary machine for a general electric vehicle or a vehicle, and is highly reliable in a harsh driving environment of the vehicle. A source can be provided.
なお、上述した実施の形態とそれらの変形例において、実施の形態と変形例とのあらゆる組み合わせが可能である。 In the above-described embodiments and their modifications, all combinations of the embodiments and the modifications are possible.
10;ロータ、20;ステータ、22A〜22X;ステータティースコア、24A〜24X;ステータコイル、26A;ボビン、26Z;溝、RM;回転電機
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ステータコイルは、ステータコアのティース部に絶縁性ボビンを介して巻回されており、
前記絶縁性ボビンの角部に前記平角線の断面の長辺が接する場合には、前記絶縁性ボビンの角部に前記平角線の断面の長辺の長さを幅とする溝を、前記平角線を巻回した前記ステータコイルの一段置きに設け、また、前記絶縁性ボビンの角部に前記平角線の断面の短辺が接する場合には、前記絶縁性ボビンの角部に前記平角線の断面の短辺の長さを幅とする溝を、前記平角線を巻回した前記ステータコイルの一段置きに設けたことを特徴とする回転電機。 In a rotating electrical machine having a rotor and a stator using a rectangular wire as a stator coil,
The stator coil is wound around the teeth portion of the stator core via an insulating bobbin,
When the long side of the cross section of the rectangular wire is in contact with the corner of the insulating bobbin, a groove whose width is the length of the long side of the cross section of the flat wire is connected to the corner of the insulating bobbin. When the short side of the section of the rectangular wire is in contact with the corner of the insulating bobbin, the stator coil is wound around the corner of the rectangular bobbin. A rotating electrical machine, wherein a groove having a width of a short side of a cross section is provided in every other stage of the stator coil around which the rectangular wire is wound.
前記溝の最大深さを、前記平角線の断面角R部の半径より大きく、かつ、前記平角線の断面の長辺の長さから前記平角線の断面角R部の半径を差し引いた値よりも小さくすることを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 1,
The maximum depth of the groove is larger than the radius of the cross section angle R of the flat wire, and the value obtained by subtracting the radius of the cross section angle R of the flat wire from the length of the long side of the cross section of the flat wire. A rotating electrical machine characterized by a smaller size.
前記ステータコアのティース部側面で、前記ステータコイルの各層における段の移動を行うことを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 1 or 2,
A rotating electric machine characterized in that a step in each layer of the stator coil is moved on a side surface of a teeth portion of the stator core.
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