JP2011139588A - Rotary electric machine and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コイルエンドにワニスを塗布した回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine in which a varnish is applied to a coil end.
従来から、回転電機のコイルエンドにワニスを塗布して放熱性能を向上させるようにした回転電機が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a rotating electrical machine in which a varnish is applied to a coil end of a rotating electrical machine to improve heat dissipation performance is known.
コイルエンドのワニス塗布に際して、ワニス塗布量を確保するためにワニス供給量を増加させると、ワニス使用効率が低下するだけでなく、ワニス付着により固定子端面の平坦度が損なわれ、また周囲の治具等へのワニス飛散が生じる。 When applying the varnish to the coil end, increasing the amount of varnish supplied to ensure the amount of varnish applied not only reduces the varnish use efficiency but also damages the flatness of the stator end face due to varnish adhesion, and the surrounding treatment. The varnish splashes to the tool.
特許文献1の回転電機では、コイルエンドに塗布したワニスがコイルエンド外方に飛散しないように、コイルエンドの外周面にエポキシ樹脂などからなるシート状のワニス支持部材を設けている。
In the rotating electrical machine of
特許文献1の固定子巻線では、固定子巻線以外の部分へのワニス飛散は防止できるが、固定子巻線内でのワニス浸透は不充分であった。
In the stator winding of
(1)請求項1の発明による回転電機は、複数のスロットを有する固定子鉄心、および一つのスロット内に少なくもN本のコイル導体が径方向に並んで挿通されて固定子鉄心に捲回される固定子巻線を有する固定子と、前記固定子に対して回転する回転子とを備え、前記複数のスロット内のN本のコイル導体のそれぞれは、前記固定子鉄心の周方向に環状に並列されて第1〜第Nの環状列を構成し、前記第1〜第Nの環状列を構成するコイル導体が突出する少なくとも一方のコイルエンドにおいて、少なくともいずれか一対の環状列の間に、絶縁材料で製作されたワニス保持部材が介在し、前記コイルエンドにワニスが塗布されていることを特徴とする。
(2)請求項2の発明は、請求項1記載の回転電機において、前記ワニス保持部材は予め環状に製作されていることを特徴とする。
(3)請求項3の発明は、請求項1記載の回転電機において、前記ワニス保持部材は環状に巻き回された帯状部材で構成されていることを特徴とする。
(4)請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の回転電機において、前記環状のワニス保持部材は、その表裏方向に折れ曲がる蛇腹状に形成されていることを特徴とする。
(5)請求項5の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の回転電機において、前記ワニス保持部材には、ワニスを浸透させるための貫通孔が周方向に所定間隔で複数設けられていることを特徴とする。
(6)請求項6の発明は、請求項5記載の回転電機において、前記貫通孔は軸方向に延びるスリット、または円形であることを特徴とする。
(7)請求項7の発明は、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の回転電機において、前記Nを4としたとき、前記複数のスロット内の外径側の複数のコイル導体は固定子鉄心の周方向に環状に並列されて第1の環状列を構成し、前記複数のスロット内の外径側から2番目の複数のコイル導体は固定子鉄心の周方向に環状に並列されて第2の環状列を構成し、前記複数のスロット内の外径側から3番目の複数のコイル導体は固定子鉄心の周方向に環状に並列されて第3の環状列を構成し、前記複数のスロット内の外径側から4番目の複数のコイル導体は固定子鉄心の周方向に環状に並列されて第4の環状列を構成し、前記ワニス保持部材は、前記第1と第2の環状列の間、前記第2と第3の環状列の間、前記第3と第4の環状列の間のそれぞれに配設されていることを特徴とする。
(8)請求項8の発明は、請求項7に記載の回転電機において、前記第2と第3の環状列の間に配設されるワニス保持部材は、他のワニス保持部材よりも軸方向の幅を大きくして、他のワニス保持部材よりも軸端側に突出させたことを特徴とする。
(9)請求項9の発明は、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の回転電機において、前記固定子巻線は矩形断面の導線によって構成されていることを特徴とする。
(10)請求項10の発明は、請求項9に記載の回転電機において、前記導線は略U字形状のセグメント導体であり、一方のコイルエンド側から前記スロットを貫通して他方のコイルエンドに突出する複数のセグメント導体の隣接する端部同士が溶接され、前記固定子巻線として捲回されていることを特徴とする。
(11)請求項11の発明は、請求項10に記載の回転電機において、前記ワニス保持部材は耐熱性を有する素材で形成されていることを特徴とする。
(12)請求項12の発明は、請求項10または11に記載の回転電機において、前記ワニス保持部材は、前記一方のコイルエンドと前記他方のコイルエンドの双方に配設されていることを特徴とする。
(13)請求項13の発明は、請求項10乃至12のいずれか1項に記載の回転電機において、前記固定子と前記回転子はケースに収容され、前記回転子の回転軸は前記ケースに支承され、前記ケースには、冷却用冷媒を前記コイルエンドに滴下する吐出口が設けられ、前記吐出口は、前記ワニス保持部材と対向する位置に設けられていることを特徴とする。
(14)請求項14の発明は、請求項10乃至13のいずれか1項に記載の回転電機の製造方法において、前記セグメント導体を、一方のコイルエンド側から前記スロットを貫通して他方のコイルエンドに突出させる第1工程と、前記他方のコイルエンドに突出するセグメント導体の端部を折れ曲げる第2工程と、前記セグメント導体の折れ曲がった端部同士を溶接する第3工程と、前記ワニス保持部材を前記コイル導体の環状列の間に配設する第4工程とを備えることを特徴とする。
(15)請求項15の発明は、請求項14の回転電機の製造方法において、前記第4工程は前記第3工程の前に行われることを特徴とする。
(1) A rotating electrical machine according to the first aspect of the present invention includes a stator core having a plurality of slots, and at least N coil conductors arranged in a radial direction in one slot and wound around the stator core. Each of the N coil conductors in the plurality of slots is annular in the circumferential direction of the stator core. Are arranged in parallel to each other to form first to N-th annular rows, and at least one coil end from which the coil conductors constituting the first to N-th annular rows protrude, between at least one pair of annular rows A varnish holding member made of an insulating material is interposed, and the varnish is applied to the coil end.
(2) According to a second aspect of the present invention, in the rotating electric machine according to the first aspect, the varnish holding member is manufactured in an annular shape in advance.
(3) A third aspect of the present invention is the rotating electrical machine according to the first aspect, wherein the varnish holding member is formed of a belt-shaped member wound in an annular shape.
(4) According to a fourth aspect of the present invention, in the rotating electric machine according to any one of the first to third aspects, the annular varnish holding member is formed in a bellows shape that is bent in the front and back direction. And
(5) According to a fifth aspect of the present invention, in the rotating electrical machine according to any one of the first to fourth aspects, the varnish holding member includes a plurality of through holes for allowing the varnish to permeate at predetermined intervals in the circumferential direction. It is provided.
(6) According to a sixth aspect of the present invention, in the rotating electrical machine according to the fifth aspect, the through hole is a slit extending in the axial direction or a circular shape.
(7) The invention of claim 7 is the rotating electrical machine according to any one of
(8) According to an eighth aspect of the present invention, in the rotating electrical machine according to the seventh aspect, the varnish holding member disposed between the second and third annular rows is more axial than the other varnish holding members. The width of the varnish is made larger so that it protrudes toward the shaft end side than the other varnish holding members.
(9) The invention according to claim 9 is the rotating electrical machine according to any one of
(10) The invention of claim 10 is the rotating electrical machine according to claim 9, wherein the conducting wire is a substantially U-shaped segment conductor, and penetrates the slot from one coil end side to the other coil end. Adjacent ends of the plurality of projecting segment conductors are welded and wound as the stator winding.
(11) According to an eleventh aspect of the present invention, in the rotating electrical machine according to the tenth aspect, the varnish holding member is formed of a heat-resistant material.
(12) According to a twelfth aspect of the present invention, in the rotating electrical machine according to the tenth or eleventh aspect, the varnish holding member is disposed on both the one coil end and the other coil end. And
(13) According to a thirteenth aspect of the present invention, in the rotating electrical machine according to any one of the tenth to twelfth aspects, the stator and the rotor are housed in a case, and the rotating shaft of the rotor is in the case. The case is provided with a discharge port through which the cooling refrigerant is dropped onto the coil end, and the discharge port is provided at a position facing the varnish holding member.
(14) According to a fourteenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a rotating electrical machine according to any one of the tenth to thirteenth aspects, the segment conductor is passed through the slot from one coil end side to the other coil. A first step of projecting to the end, a second step of bending the end portion of the segment conductor projecting to the other coil end, a third step of welding the bent end portions of the segment conductor, and the varnish holding And a fourth step of disposing a member between the annular rows of the coil conductors.
(15) The invention of claim 15 is the method of manufacturing a rotating electrical machine according to claim 14, wherein the fourth step is performed before the third step.
本発明によれば、固定子巻線内にワニスを広く浸透することができる。 According to the present invention, the varnish can be widely penetrated into the stator winding.
以下、本発明による回転電機の実施の形態を添付図面に従って詳細に説明する。
本発明による回転電機はハイブリッド自動車や電気自動車に用いて好適である。図1に示すように、ハイブリッド型自動車においては、例えば、エンジンENGに変速機TMを介して前輪FW、FWを連結し、エンジンENGおよび後輪RW、RWに、それぞれモータ(回転電機)100、100Mを連結する。エンジンENGと回転電機100が発生する駆動力は、変速機TMにより変速され、前輪側駆動輪FWに駆動力が伝えられる。また、後輪の駆動においては、後輪側に配置された回転電機100Mと後輪側駆動輪RWが機械的に接続され、駆動力が伝達される。
Embodiments of a rotating electrical machine according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
The rotating electrical machine according to the present invention is suitable for use in hybrid vehicles and electric vehicles. As shown in FIG. 1, in a hybrid vehicle, for example, front wheels FW and FW are connected to an engine ENG via a transmission TM, and a motor (rotary electric machine) 100 is connected to the engine ENG and the rear wheels RW and RW, respectively. Connect 100M. The driving force generated by the engine ENG and the rotating
回転電機100は、エンジンENGの始動を行い、また、車両の走行状態に応じて、駆動力を発生する力行運転と、車両減速時のエネルギーを回収する回生運転を行う。回転電機100の駆動,発電動作は、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(インバータ)PCにより制御される。回転電機100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100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
前輪側の駆動力源である回転電機100は、エンジンENGと変速機TMの間に配置されており、もしくは変速機TMの中に搭載される。なお、後輪側の駆動力源である回転電機100Mとしては、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。
The rotating
図2に示すように、回転電機100の周囲はケース130に囲まれる。回転電機100がエンジンと変速機の間に配置される場合、ケース130はエンジンのケースや変速機のケースによって構成される。また、回転電機100が変速機の中に搭載される場合には、ケース130は変速機のケースによって構成される。
As shown in FIG. 2, the periphery of the rotating
回転電機100は、永久磁石内蔵型の三相同期モータであり、小型高出力が要求される。回転電機100は、固定子20と回転子11とを備えている。固定子20は、固定子鉄心21と固定子巻線40とを備え、回転子11は、回転子鉄心12と回転軸13とを備えている。回転電機100は、固定子巻線40に三相交流電流が供給されることで、電動機として作動し、回転電機100がエンジンによって駆動されると、発電機として作動し、三相交流の発電電力を出力する。発電機として作動する場合、固定子巻線40から出力する電流は、電動機として作動する場合に比べて小さい(例えば100A)。上述の永久磁石内蔵型の三相同期モータのみならず、誘導電動機にも使用可能である。
The rotating
固定子鉄心21は、例えば厚さ0.05〜1mm程度の電磁鋼板を打ち抜き加工またはエッチング加工して固定子鉄心用積層板(図示省略)を成形し、固定子鉄心用積層板を積層して構成される。固定子鉄心用積層板の内周側には、その成形時に、周方向に等間隔の位置に、放射状の凹部と凸部とが形成され、固定子鉄心用積層板の積層時に、凹部を連続的に配置することによってスロット21Sが形成される。
The
回転子鉄心12は、珪素鋼板の薄板を積層して製作され、回転軸13に固定されている。回転子11は、永久磁石18を内蔵し、固定子20内の所定の位置で、固定子20に対向した位置で回転する。
The
固定子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の内周に固定される。回転軸13は、ケース130に取り付けられた軸受144、145により回転自在に支承されている。
The outer periphery of the
回転電機100は、絶縁油等の冷媒RFによって冷却される。そのため、ケース130の底部には、冷媒RFの溜まり部150が形成され、固定子20の下部は、溜まり部150に溜まった冷媒RFに浸されている。溜まり部150に溜まった冷媒RFは、ポンプ(図示省略)によって吸引され、冷媒通路153を経由して、ケース130の上部に形成された冷媒出口154、155から吐出される。回転電機100においては、固定子巻線40が主要な発熱部分であり、その発熱は、固定子鉄心21を介して、ケース130に伝熱され、ケース130内を流通する冷媒RFにより、放熱される。
The rotating
冷媒出口154、155は、固定子巻線40のコイルエンド61,62の上部において、固定子20の周方向に数箇所設けられている。冷媒出口154、155から吐出した冷媒RFは、固定子両端のコイルエンド61,62に直接吹きかけられる。
なお、冷媒出口154,155は、後述するワニス保持部材と対向した位置に設けられている。
Several
In addition, the refrigerant | coolant exits 154 and 155 are provided in the position facing the varnish holding member mentioned later.
回転電機100の組立に際しては、予め、固定子20をハウジング50の内側に挿入してその内周壁に取付けておき、その後、固定子20内に回転子11を挿入する。次に、回転子11に装着された回転軸13を、軸受144、145に嵌合しつつ冷媒ジャケット130に組付ける。
When the rotary
固定子20の斜視図である図3に示すように、固定子鉄心21には、U相、V相、W相の三相の固定子巻線40が分布巻きで捲回されている。固定子鉄心21の内周には、その中心軸に平行に延在する例えば72個のスロット21Sが、周方向に等間隔に形成され、U相、V相、W相の三相の固定子巻線40は、絶縁紙(スロットライナー)200で絶縁されつつスロット21S内に挿入されている。スロットライナー200は、固定子巻線40と固定子鉄心21とが接近して短絡することを防止するため、固定子巻線40を包み込むように配置されている。
As shown in FIG. 3, which is a perspective view of the
なお、図2に示す回転電機100は例えば三相交流を二系統備えた2Yモータであり、後述する図4のようなU相、V相、W相の巻線が計6個設けられている。図3に示すように、固定子巻線40における一方のコイルエンド61,62には、UVW三相それぞれ二系統の入出力用コイル導体42U、42V、42Wが各相2系統の6つのコイル巻き初め端部から6本引き出されている。また、各相2系統の6つのコイル巻き終わり端部から中性点結線用導体41(図4参照)が6本引き出されている。
Note that the rotating
また、固定子巻線40にはワニスが塗布されて、相間絶縁、導体間絶縁およびセグメント導体28と固定子鉄心21間の絶縁が施されている。図3において、符号202,203,204はワニス保持部材である。ワニス保持部材202〜204はコイルエンド62に設けられ、ワニス保持部材204はコイルエンド61に設けられる。ワニス保持部材については後述する。
The stator winding 40 is coated with varnish to provide interphase insulation, interconductor insulation, and insulation between the
図4および5を参照して、固定子巻線40についてさらに詳細に説明する。本実施の形態では三相の固定子巻線が設けられているが、図4においては、理解を容易にするために、一相の一系統のみの固定子巻線40を示し、固定子鉄心21やスロットライナー200を省略して表示している。
With reference to FIGS. 4 and 5, the stator winding 40 will be described in more detail. In the present embodiment, a three-phase stator winding is provided. However, in order to facilitate understanding, FIG. 4 shows a single-phase single-system stator winding 40 and a stator core. 21 and the
図4はU相の固定子巻線40を説明する図である。固定子巻線40は、図5(a)に示すように略U字形状に形成したセグメント導体28を複数用い、端部28Eを溶接して構成される。固定子巻線40は次のようにして捲回される。U相に割り当てられた24個のスロット21Sにセグメント導体28を固定子鉄心21の一端面側から挿入する。セグメント導体28は、隣り合うスロットではなく、所定数のスロットおきに挿入する。図5(b)に示すように、セグメント導体28の端部28Eを交互に折り曲げ、隣り合うセグメント導体28の端部28E同士を溶接する。これにより、図4のU相の固定子巻線40が固定子鉄心21に捲回されることになる。この実施形態の回転電機100は2Yモータであり、UVW相全体で6系統の巻線が固定子鉄心21に密着して装着されている。
FIG. 4 is a diagram for explaining the U-phase stator winding 40. As shown in FIG. 5A, the stator winding 40 is formed by using a plurality of
セグメント導体28は、例えば、絶縁被膜で覆われた断面が長方形形状の平角線を用いて製作される。平角線は、各スロット21S内でセグメント導体の長方形断面が固定子鉄心21の周方向について長く、固定子鉄心21の径方向について短くなるように捲回される。本実施形態では、図5(c)に符号D1、D2、D3,D4で示すように、各スロット21Sにおいて4本のセグメント導体28が挿入されている。したがって、固定子巻線40は、円周方向に並ぶセグメント導体28の列が、半径方向に4列構成されている。これらの各列を外径側から順に第1導体列28R1、第2導体列28R2,第3導体列28R3、第4導体列28R4と呼ぶ。
The
図6を参照して、この実施形態の特徴であるワニス保持部材について説明する。図6は、一方のコイルエンド62の拡大斜視図であり、各スロット21Sからコイルエンド62側に突設して端部が溶接された固定子巻線40を示す
With reference to FIG. 6, the varnish holding member which is the characteristic of this embodiment is demonstrated. FIG. 6 is an enlarged perspective view of one
図6(b)において、符号D11〜D13で示す3本のセグメント導体28により上述した第1の導体列28R1が構成される。3本のセグメント導体28はそれぞれ異なるスロットから突設される。D21〜D23で示す3本のセグメント導体28により第2の導体列28R2が構成される。3本のセグメント導体28はそれぞれ異なるスロットから突設される。D31〜D33で示す3本のセグメント導体28は第3の導体列28R3を構成する。3本のセグメント導体28はそれぞれ異なるスロットから突設される。D41〜D43で示す3本のセグメント導体28は第4の導体列28R4を構成する。3本のセグメント導体28はそれぞれ異なるスロットから突設される。
In FIG. 6B, the above-described first conductor row 28R1 is constituted by the three
図6に示されるように、第1の導体列28R1と第2の導体列28R2との間には絶縁材で成型されたワニス保持部材201が設けられている。第2の導体列28R2と第3の導体列28R3との間には絶縁材で成型されたワニス保持部材202が設けられている。第3の導体列28R3と第4の導体列28R4との間には絶縁材で成型されたワニス保持部材203が設けられている。ワニス保持部材201,202,203は、後述するワニス塗布時に、その表面でワニスを保持し、かつ表面に沿って案内して流動させることによって、固定子巻線40内でワニスを広く浸透させる機能も有している。
As shown in FIG. 6, a
ワニス保持部材201、203の一例を図7に示す。ワニス保持部材201、202、203は、例えば厚さ0.1mm〜0.3mmのシート状の耐熱ポリアミドの素材を用いて環状に形成される。ワニス保持部材201,203にはスリット状の貫通孔210が周方向に所定間隔であけられている。ワニス保持部材の周長は、挿入すべきコイル間の径に依存して決定される。ワニス保持部材201は、第1の導体列28R1と第2の導体列28R2との間の絶縁性を担保している。ワニス保持部材203は、第3の導体列28R3と第4の導体列28R4との間の絶縁性を担保している。
An example of the
図6の一例では、コイル導体D11はU相、D12、D13はそれぞれW相、コイル導体D21はU相、D22、D23はそれぞれV相、コイル導体D31,D32はそれぞれV相、D33はW相、コイル導体D41,D42はそれぞれV相、D43はW相である。 In the example of FIG. 6, the coil conductor D11 is the U phase, D12 and D13 are each the W phase, the coil conductor D21 is the U phase, D22 and D23 are each the V phase, the coil conductors D31 and D32 are each the V phase, and D33 is the W phase. The coil conductors D41 and D42 are V phase, and D43 is W phase.
なお、図6に示すワニス保持部材201と203の間のワニス保持部材202は、ワニス保持部材201,203の幅よりも大きな幅のものが使用され、貫通孔210は軸方向に2段あけられている。このワニス保持部材202は、第2の導体列28R2と第3の導体列28R3との間の絶縁性を担保している。ワニス保持部材202は、ワニス保持部材201、203に比べて軸方向の幅が大きくされ、コイルエンド62の軸方向外側に突出している。これによって、絶縁材としての沿面距離を確保している。
The
ワニス保持部材201、202、203は、セグメント導体28をスロット21Sに挿入する際に上記導体列間に配設され、その後、セグメント導体28の端部28Eが溶接されて固定子巻線40が製作される。これにより、ワニス保持部材が固定子巻線40から脱落することが防止される。ワニス保持部材201、202、203は耐熱性材料で形成されているため、溶接による熱で焼損するおそれもない。
The
上述した回転電機の製造方法について説明する。この製造方法は、セグメント導体28を、一方のコイルエンド61側からスロット21Sを貫通して他方のコイルエンド62側に突出させる第1工程と、他方のコイルエンド62側に突出するセグメント導体28の端部28Eを折れ曲げる第2工程と、セグメント導体28の折れ曲がった端部28E同士を溶接する第3工程と、ワニス保持部材201〜203をコイル導体28の環状列28R1〜28R4の間に配設する第4工程とを備える。第4工程は第3工程に先立って行う工程である。
A method for manufacturing the above-described rotating electrical machine will be described. In this manufacturing method, the
より具体的には、コイルエンド61側からスロット21Sに略U字形状のセグメント導体28を挿入する。コイルエンド62側に突出したセグメント導体28の端部28E同士を溶接する前に、導体列28R1と28R2の間にワニス保持部材201を配設し、導体列28R2と28R3の間にワニス保持部材202を配設し、導体列28R3と28R4の間にワニス保持部材203を配設する。その後、セグメント導体28の端部28Eを溶接する。
More specifically, a substantially
図8に示すように、固定子巻線40に対するワニス塗布は、固定子20を回転させつつ、例えば、4台のワニス滴下装置120によって実施する。
固定子20の内部に、回転軸となる芯金(不図示)を挿入し、芯金が水平になるように、芯金の両端部を、軸受(不図示)によって回転可能に支承する。芯金は、モータ等(不図示)の駆動源によって回転駆動される。ワニス滴下装置120はワニス300を滴下するノズル500を備え、各ワニス滴下装置120は、それぞれコイルエンド61、62の内外周にワニス300を滴下する。
As shown in FIG. 8, varnish application to the stator winding 40 is performed by, for example, four
A cored bar (not shown) serving as a rotating shaft is inserted into the
ワニス塗布開始前に、固定子巻線40は、ワニスのゲル化温度である125度よりも高温である150度まで加熱された上で、軸受110、111上に載置される。滴下開始後、浸透・拡散したワニス300は、粘度が高くなり、ゲル化され、固定子巻線40の表面に付着する。
Before starting the varnish application, the stator winding 40 is placed on the bearings 110 and 111 after being heated to 150 degrees, which is higher than the varnish gelation temperature of 125 degrees. After the start of dripping, the
その後も、ワニス滴下装置120によるワニス300の滴下は継続され、ワニス300は、ワニス保持部材201、203、203によって保持、案内されつつ、次第に、固定子20のスロット21Sの奥まで浸透するとともに、ワニス保持部材を介して遠心力によってワニスが均一に拡散する。
After that, dripping of the
また、ワニスは貫通孔210を通ってワニス保持部材201、202、203の表裏に浸透する。これによって、半径方向に隣接する周方向導体列にワニスが浸透し、表面に沿った流動の効果と相俟って、固定子巻線40全体にワニスが浸透し、固定子巻線40全体を均一にワニスで被覆される。
The varnish penetrates through the through-
時間の経過とともに、固定子の温度は次第に低下するため、ワニス300がゲル化する割合は少なくなるが、固定子巻線40の表面のゲル化したワニス300の上に液状ワニスが付着する。
Since the temperature of the stator gradually decreases with the passage of time, the rate of gelation of the
ワニス300は、固定子巻線40の表面の絶縁被膜に直接付着する場合よりも、ゲル状ワニスに対して付着しやすいため、ゲル化したワニスの上に液状ワニスが付着する割合は、固定子巻線40の表面に、直接液状のワニスを滴下した場合よりも多くなる。
Since the
すなわち、固定子巻線40表面には充分な厚さのワニス層が形成され、絶縁性能、熱伝達性能が高められる。また、ワニス300によってコイルエンド61、62は強固に一体化され、耐振動性能、機械強度が高められる。
That is, a varnish layer having a sufficient thickness is formed on the surface of the stator winding 40, and insulation performance and heat transfer performance are improved. Further, the coil ends 61 and 62 are firmly integrated by the
以上説明した第1の実施の形態の回転電機によれば次のような作用効果を奏することができる。
(1)従来の円形断面の銅線の固定子巻線では、銅線間の毛管現象によって、ワニスは比較的浸透し易かったが、四辺形断面のセグメント導体、いわゆる平角線のコイル導体では、導体間の隙間が大きいため、ワニス塗布量が不充分な部分が生じる。しかし、ワニス保持部材201、202、203の作用により、ワニスを均一に付着させることができる。
According to the rotary electric machine of 1st Embodiment demonstrated above, there can exist the following effects.
(1) In a conventional copper wire stator winding with a circular cross section, the varnish was relatively easy to penetrate due to the capillary phenomenon between copper wires, but with a quadrilateral cross section segment conductor, so-called rectangular wire coil conductor, Since the gap between the conductors is large, a portion where the varnish coating amount is insufficient is generated. However, the varnish can be uniformly adhered by the action of the
(2)ワニス塗布工程において、ワニスはワニス保持部材201、202、203によって保持・案内されるため、塗布されたワニスが固定子巻線40から滴下することはなく、ワニス塗布装置の軸受等の治具に付着することもない。従って、ワニスの歩留まりが向上し、かつ治具の劣化を防止することができる。また、ワニスの充填量を多くすることができるので、電気的絶縁耐力を向上することができる。
(2) In the varnish application process, the varnish is held and guided by the
(3)ワニス保持部材に貫通孔210を設けたので、ワニス塗布時に、ワニスは貫通孔210を通って、ワニス保持部材201、202、203の表裏に浸透する。これによって、半径方向に隣接する周方向導体列にワニスが浸透し、表面に沿った流動の効果と相俟って、固定子巻線40全体にワニスが浸透し、固定子巻線40全体を均一にワニスで被覆することが可能となる。
(3) Since the through
(4)固定子巻線40で発生した熱は、ワニスを介して固定子鉄心へ伝導する。熱は、空気層よりワニス層の方が伝導し易いことから、ステータの冷却効率が高くなり、回転電機を小型化しても温度上昇が低く、性能の低下がなく、寿命の長い回転電機を得ることができる。 (4) Heat generated in the stator winding 40 is conducted to the stator core through the varnish. Since heat is more easily conducted in the varnish layer than in the air layer, the cooling efficiency of the stator is increased, and even if the rotary electric machine is downsized, the temperature rise is low, the performance is not reduced, and a long-life rotary electric machine is obtained. be able to.
以上説明した実施形態は次のように変形して実施することができる。
(1)ワニス保持部材201、202、203はコイルエンド62に配置されているが、図3に示したように、コイルエンド61においても、同様にワニス保持部材201、202、203を配置し、あるいは、コイルエンド61のみにワニス保持部材201、202、203を配置してもよい。
The embodiment described above can be implemented by being modified as follows.
(1) The
(2)ワニス保持部材201、202、203は、スロットライナー200と同一材料によって形成され、部品材料の共通化により製造原価が低減されている。但し、ワニス保持部材201、202、203とスロットライナー200とを異なる素材で製作されたものを使用してもよい。
(2) The
(3)ワニス保持部材201、202、203を予め環状としたが、帯状部材をコイルエンドにおいて環状に巻き付けてもよい。
(3) Although the
(4)シート状絶縁材を2〜3周巻回して環状に形成したワニス保持部材を使用してもよい。あるいは、帯状のワニス保持部材を2〜3周巻回することも可能である。これによって、ワニス保持部材201、202、203の半径方向厚さが増大し、配設されるコイル間において半径方向に圧縮され、ワニス保持部材の巻線からの離脱を防止することができる。
(4) You may use the varnish holding member formed circularly by winding a sheet-like insulating material 2-3 times. Or it is also possible to wind a belt-like varnish holding member 2-3 times. As a result, the radial thicknesses of the
(5)ワニス保持部材201、202、203には軸方向に延在するスリット状の貫通孔210を周方向に所定間隔で設けたが、円形その他の形状の貫通孔としてもよい。
(6)図9に示すように、ワニス保持部材201、202、203をその表裏に向けて折り曲げた蛇腹状に形成してもよい。コイル間において、半径方向の弾発力を持ってワニス保持部材201、202、203が保持されるので、保持部材の装着時に巻線から離脱しにくくなる。また、ワニス保持部材201、202、203を複数周巻回する等の厚さを確保する対策を講じる必要もない。
(5) Although the slit-like through
(6) As shown in FIG. 9, you may form the varnish holding member 201,202,203 in the shape of a bellows bent toward the front and back. Since the
(7)矩形断面のセグメント導体、いわゆる平角線を使用した固定子巻線について説明したが、円形断面のコイル導体を固定子鉄心に捲回した回転電機においても本発明を適用することができる。 (7) Although the stator winding using a rectangular cross-section segment conductor, so-called rectangular wire, has been described, the present invention can also be applied to a rotating electrical machine in which a circular cross-section coil conductor is wound around a stator core.
(8)図10に示すように、ワニス塗布機の回転軸を傾斜させてワニス塗布を行うことも可能である。これによって中心軸方向へのワニス流動が促進される。 (8) As shown in FIG. 10, it is also possible to apply the varnish by inclining the rotation axis of the varnish applicator. This promotes varnish flow in the direction of the central axis.
以上説明したように、上述した実施形態および変形例は一例であり、本発明はそれらに限定されない。すなわち、本発明は、次のような回転電機に適用可能である。回転電機は、複数のスロットを有する固定子鉄心、および一つのスロット内に少なくもN本のコイル導体が径方向に並んで挿通されて固定子鉄心に捲回される固定子巻線を有する固定子と、固定子に対して回転する回転子とを備える。複数のスロット内のN本のコイル導体のそれぞれが、固定子鉄心の周方向に環状に並列されて第1〜第Nの環状列を構成する。第1〜第Nの環状列を構成するコイル導体が突出する少なくとも一方のコイルエンドにおいて、少なくともいずれか一対の環状列の間に、絶縁材料で製作されたワニス保持部材が介在する。コイルエンドにワニスが塗布されている。 As described above, the above-described embodiments and modifications are examples, and the present invention is not limited to them. That is, the present invention can be applied to the following rotating electrical machines. The rotating electric machine has a stator core having a plurality of slots and a stator winding in which at least N coil conductors are inserted in one slot in the radial direction and wound around the stator core. A child and a rotor that rotates relative to the stator. Each of the N coil conductors in the plurality of slots is arranged in a ring in the circumferential direction of the stator core to form the first to Nth annular rows. In at least one of the coil ends from which the coil conductors constituting the first to N-th annular rows protrude, a varnish holding member made of an insulating material is interposed between at least one pair of the annular rows. Varnish is applied to the coil end.
100 回転電機 11 回転子
12 回転子鉄心 20 固定子
21 固定子鉄心 21S スロット
40 固定子巻線 61 コイルエンド
62 コイルエンド 200 スロットライナー
201、202、203 ワニス保持部材 210 貫通孔
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記固定子に対して回転する回転子とを備え、
前記複数のスロット内のN本のコイル導体のそれぞれは、前記固定子鉄心の周方向に環状に並列されて第1〜第Nの環状列を構成し、
前記第1〜第Nの環状列を構成するコイル導体が突出する少なくとも一方のコイルエンドにおいて、少なくともいずれか一対の環状列の間に、絶縁材料で製作されたワニス保持部材が介在し、前記コイルエンドにワニスが塗布されていることを特徴とする回転電機。 A stator core having a plurality of slots, and a stator having a stator winding in which at least N coil conductors are inserted in a radial direction in a single slot and wound around the stator core;
A rotor that rotates relative to the stator,
Each of the N coil conductors in the plurality of slots is arranged in a ring in the circumferential direction of the stator core to form first to Nth annular rows,
At least one of the coil ends from which the coil conductors constituting the first to N-th annular rows protrude, a varnish holding member made of an insulating material is interposed between at least one pair of the annular rows, and the coil A rotating electric machine characterized in that a varnish is applied to an end.
前記ワニス保持部材は予め環状に製作されていることを特徴とする回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 1, wherein
The rotary electric machine is characterized in that the varnish holding member is manufactured in an annular shape in advance.
前記ワニス保持部材は環状に巻き回された帯状部材で構成されていることを特徴とする回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 1, wherein
The rotary electric machine is characterized in that the varnish holding member is constituted by a belt-like member wound in an annular shape.
前記環状のワニス保持部材は、その表裏方向に折れ曲がる蛇腹状に形成されていることを特徴とする回転電機。 The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3,
The rotating electric machine is characterized in that the annular varnish holding member is formed in a bellows shape that bends in the front and back direction.
前記ワニス保持部材には、ワニスを浸透させるための貫通孔が周方向に所定間隔で複数設けられていることを特徴とする回転電機。 The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 4,
The rotating electric machine is characterized in that the varnish holding member is provided with a plurality of through holes for allowing the varnish to permeate at a predetermined interval in the circumferential direction.
前記貫通孔は軸方向に延びるスリット、または円形であることを特徴とする回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 5,
The rotary electric machine is characterized in that the through hole is a slit extending in an axial direction or a circular shape.
前記Nを4としたとき、
前記複数のスロット内の最外径側の複数のコイル導体は固定子鉄心の周方向に環状に並列されて第1の環状列を構成し、
前記複数のスロット内の外径側から2番目の複数のコイル導体は固定子鉄心の周方向に環状に並列されて第2の環状列を構成し、
前記複数のスロット内の外径側から3番目の複数のコイル導体は固定子鉄心の周方向に環状に並列されて第3の環状列を構成し、
前記複数のスロット内の外径側から4番目の複数のコイル導体は固定子鉄心の周方向に環状に並列されて第4の環状列を構成し、
前記ワニス保持部材は、前記第1と第2の環状列の間、前記第2と第3の環状列の間、前記第3と第4の環状列の間のそれぞれに配設されていることを特徴とする回転電機。 The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 6,
When N is 4,
The plurality of coil conductors on the outermost diameter side in the plurality of slots are arranged in a ring in the circumferential direction of the stator core to form a first annular row,
The second plurality of coil conductors from the outer diameter side in the plurality of slots are arranged in parallel in the circumferential direction of the stator core to form a second annular row,
The third plurality of coil conductors from the outer diameter side in the plurality of slots are arranged in parallel in the circumferential direction of the stator core to form a third annular row,
The fourth plurality of coil conductors from the outer diameter side in the plurality of slots are arranged in parallel in the circumferential direction of the stator core to form a fourth annular row,
The varnish holding member is disposed between the first and second annular rows, between the second and third annular rows, and between the third and fourth annular rows, respectively. Rotating electric machine.
前記第2と第3の環状列の間に配設されるワニス保持部材は、他のワニス保持部材よりも軸方向の幅を大きくして、他のワニス保持部材よりも軸端側に突出させたことを特徴とする回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 7,
The varnish holding member disposed between the second and third annular rows has a larger width in the axial direction than the other varnish holding members and protrudes toward the shaft end side from the other varnish holding members. A rotating electric machine characterized by that.
前記固定子巻線は矩形断面の導線によって構成されていることを特徴とする回転電機。 The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 8,
The rotating electrical machine characterized in that the stator winding is constituted by a conducting wire having a rectangular cross section.
前記導線は略U字形状のセグメント導体であり、一方のコイルエンド側から前記スロットを貫通して他方のコイルエンドに突出する複数のセグメント導体の隣接する端部同士が溶接され、前記固定子巻線として捲回されていることを特徴とする回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 9,
The conducting wire is a substantially U-shaped segment conductor, and adjacent ends of a plurality of segment conductors that penetrate the slot from one coil end side and project to the other coil end are welded to each other, and the stator winding A rotating electric machine characterized by being wound as a wire.
前記ワニス保持部材は耐熱性を有する素材で形成されていることを特徴とする回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 10,
The rotating electric machine, wherein the varnish holding member is formed of a heat-resistant material.
前記ワニス保持部材は、前記一方のコイルエンドと前記他方のコイルエンドの双方に配設されていることを特徴とする回転電機。 The rotating electrical machine according to claim 10 or 11,
The rotating electric machine according to claim 1, wherein the varnish holding member is disposed on both the one coil end and the other coil end.
前記固定子と前記回転子はケースに収容され、
前記回転子の回転軸は前記ケースに支承され、
前記ケースには、冷却用冷媒を前記コイルエンドに滴下する吐出口が設けられ、
前記吐出口は、前記ワニス保持部材と対向する位置に設けられていることを特徴とする回転電機。 The rotating electrical machine according to any one of claims 10 to 12,
The stator and the rotor are accommodated in a case,
The rotating shaft of the rotor is supported by the case,
The case is provided with a discharge port for dripping cooling refrigerant onto the coil end,
The rotating electrical machine, wherein the discharge port is provided at a position facing the varnish holding member.
前記セグメント導体を、一方のコイルエンド側から前記スロットを貫通して他方のコイルエンドに突出させる第1工程と、
前記他方のコイルエンドに突出するセグメント導体の端部を折れ曲げる第2工程と、
前記セグメント導体の折れ曲がった端部同士を溶接する第3工程と、
前記ワニス保持部材を前記コイル導体の環状列の間に配設する第4工程とを備えることを特徴とする回転電機の製造方法。 In the manufacturing method of the rotary electric machine according to any one of claims 10 to 13,
A first step of projecting the segment conductor from one coil end side to the other coil end through the slot;
A second step of bending the end portion of the segment conductor protruding to the other coil end;
A third step of welding the bent ends of the segment conductors;
And a fourth step of disposing the varnish holding member between the annular rows of the coil conductors.
前記第4工程は前記第3工程の前に行われることを特徴とする回転電機の製造方法。 In the manufacturing method of the rotary electric machine of Claim 14,
The method of manufacturing a rotating electrical machine, wherein the fourth step is performed before the third step.
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