JP2011147312A - Stator and motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステータコアのティース外周に導線が巻装されてなるコイルが形成された、ステータと、該ステータを備えたモータに関するものである。 The present invention relates to a stator in which a coil is formed by winding a conductive wire around the teeth of a stator core, and a motor including the stator.
モータ(電動機)を構成するステータは、円環状のヨークと、該ヨークから径方向内側に突出する複数のティースと、隣接するティース間に形成されるスロットとを備えた鋼板が積層されてなるステータコアから形成されており、導線がこのスロット内に挿入されながら、ティース間に巻装されることによってコイルを具備するステータが製造される。 A stator constituting a motor (electric motor) is a stator core formed by laminating steel plates each having an annular yoke, a plurality of teeth projecting radially inward from the yoke, and slots formed between adjacent teeth. The stator having the coil is manufactured by being wound between the teeth while the conductive wire is inserted into the slot.
ここで、コイル用の導線は一般に、断面円形であって、たとえば銅素材の導線とその周囲に形成された絶縁皮膜とから構成されている。そして、その巻装形態として集中巻き方式と分布巻き方式のいずれか一方が適用されており、集中巻き方式の場合には、ティースごとに導線が巻装されて1つのティース周りに一巻きのコイルが形成され、分布巻き方式の場合には、複数のティースに跨ってたとえばU相、V相、W相をなす異相コイルが形成される。いずれの巻き線方式においても、スロット壁面とコイルとの間の絶縁性を確保する観点からそれらの間にはスロット絶縁紙が介装され、分布巻き方式の場合にはさらに、コイルエンドにおける異相コイル間の絶縁のための相間絶縁紙が介装されており、導線を構成する絶縁皮膜と絶縁紙により、導線間の絶縁、スロット絶縁、相間絶縁が図られている。 Here, the lead wire for the coil is generally circular in cross section, and is composed of, for example, a copper lead wire and an insulating film formed around the lead wire. And either one of the concentrated winding method and the distributed winding method is applied as the winding form, and in the case of the concentrated winding method, a conductive wire is wound for each tooth, and a coil is wound around one tooth. In the case of the distributed winding method, a heterogeneous coil having, for example, a U phase, a V phase, and a W phase is formed across a plurality of teeth. In any winding method, slot insulating paper is interposed between them from the viewpoint of ensuring insulation between the slot wall surface and the coil. In the case of the distributed winding method, a different-phase coil at the coil end is further provided. Interphase insulating paper is interposed for insulation between the conductors, and insulation between the conductors, slot insulation, and interphase insulation are achieved by an insulating film and insulating paper constituting the conductors.
ところで、コイルの占積率を高めることを一つの目的として、たとえば特許文献1に開示の回転子を構成する断面円形の導線の代わりに、断面視が略矩形の導線である平角線を使用し、これをティース周りに整列配置してなるコイルも知られるところであり、この平角線(角形導線)からなるコイルを具備するステータが特許文献2に開示されている。 By the way, for the purpose of increasing the space factor of the coil, for example, a rectangular wire having a substantially rectangular cross-sectional view is used in place of the circular cross-sectional wire constituting the rotor disclosed in Patent Document 1. A coil formed by arranging the coils around the teeth is also known, and Patent Document 2 discloses a stator including a coil made of a rectangular wire (rectangular wire).
一方、モータ駆動時においては、コイルを形成する導線に生じる渦損の問題がある。これを、集中巻き形態のコイルを示す図5を参照して説明する。図示例のモータは、ティースTがヨークYから径方向に突出してなるステータSを有し、隣接するティースT,T間に画成されたスロットSL間およびティースT周りに上記する平角線Wが巻装され、コイルが形成されている。 On the other hand, when the motor is driven, there is a problem of eddy loss that occurs in the conducting wire forming the coil. This will be described with reference to FIG. 5 showing a coil of concentrated winding form. The motor of the illustrated example has a stator S in which teeth T protrude radially from a yoke Y, and the above-described rectangular wire W is formed between slots SL defined between adjacent teeth T and T and around the teeth T. It is wound and a coil is formed.
ここで、モータ駆動時にロータRが回転した際に(Z方向)、ロータRとステータSの間で生じる磁界変動により、本来ティースTからロータR内の永久磁石Eに流れるべき磁束の一部が、漏れ磁束M1としてスロット開口部SKに臨む平角線Wに回り込むようにして流れてしまう。また、永久磁石EからティースTに流れる磁束の一部も、該ティースTに流れ込まずに、その一部が漏れ磁束M2として、スロット開口部SLに臨む平角線Wに流れてしまう。 Here, when the rotor R rotates at the time of driving the motor (Z direction), a part of the magnetic flux that should originally flow from the teeth T to the permanent magnet E in the rotor R is caused by the magnetic field fluctuation generated between the rotor R and the stator S. The leakage magnetic flux M1 flows so as to wrap around the rectangular wire W facing the slot opening SK. In addition, a part of the magnetic flux flowing from the permanent magnet E to the tooth T does not flow into the tooth T, but a part thereof flows as a leakage magnetic flux M2 to the rectangular wire W facing the slot opening SL.
このように、本来、ティースやロータの永久磁石に直接的に流れ込むべき磁束の一部が漏れ磁束としてスロット開口部に位置する導線に流れ込むことが往々にして起こり得るが、このような漏れ磁束はモータトルクに寄与できず、渦損の原因になっていることが分かっている(銅素材の導線が一般に使用されているが、導線自体に電流が流れた際のジュール熱の発生による銅損と区別するべく、銅渦損と称されることもある)。 In this way, a part of the magnetic flux that should flow directly into the permanent magnets of the teeth and the rotor can often flow into the conducting wire located in the slot opening as a leakage magnetic flux. It is known that it cannot contribute to the motor torque and causes eddy loss (copper conductors are generally used, but copper loss due to Joule heat generated when current flows through the conductor itself) To distinguish, it is sometimes called copper vortex loss).
そして、占積率を向上させるべく、上記する平角線を使用した場合には、スロット開口部に臨む(ロータに臨む)導線の面積、すなわち、漏れ磁束が交差する面積が広いために、相対的に小径の断面円形の導線に比して渦損が大きくなり易く、これに起因するモータトルク性能の低下が危惧されている。 In order to improve the space factor, when the above-described rectangular wire is used, the area of the conductive wire facing the slot opening (facing the rotor), that is, the area where the leakage magnetic flux intersects is large. In particular, the eddy loss is likely to be larger than that of a small-diameter cross-section conductor, and there is a concern that the motor torque performance may be reduced due to this.
上記する種々の課題より、ティース周りに巻装される導線の占積率の向上と、ティース先端やロータからの漏れ磁束に起因する銅損低減の双方を満足し、もって、トルク性能に優れたモータの開発が、当該分野において切望されている急務の課題となっている。 From the various problems described above, both the improvement of the space factor of the wire wound around the teeth and the reduction of copper loss caused by the leakage magnetic flux from the tip of the teeth and the rotor were satisfied, and the torque performance was excellent. The development of motors is an urgent issue that is eagerly desired in the field.
本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、コイルの占積率を高めることができ、しかも、スロット開口部に面した導線に生じ得る渦損を抑制でき、もってトルク性能に優れたモータ用のステータと、このステータを具備するモータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and can increase the space factor of the coil, and can suppress vortex loss that can occur in the conductive wire facing the slot opening, and thus has excellent torque performance. Another object is to provide a stator for a motor and a motor including the stator.
前記目的を達成すべく、本発明によるステータは、平面視が略環状もしくは弧状のヨークと、該ヨークから径方向内側に突出するティースと、からなる、ステータコアにおいて、該ティース外周に導線が巻装されてなるコイルが形成された、ステータであって、前記コイルは、断面寸法が相違する2種以上の分割導線同士が繋げられた一本ものの導線からなり、相対的に前記断面寸法の小さな分割導線がティースの径方向先端側に配されているものである。 In order to achieve the above object, a stator according to the present invention includes a substantially annular or arcuate yoke in plan view and a tooth projecting radially inward from the yoke. The coil is formed of a stator, and the coil is composed of a single conductor in which two or more types of segmented conductors having different cross-sectional dimensions are connected to each other, and has a relatively small sectional dimension. The conducting wire is disposed on the radial front end side of the teeth.
本発明のステータは、平面視が略環状のヨークから径方向内側へ複数のティースが突出してなるステータや、平面視が弧状のヨークからその径方向内側へ1つのティースが突出してなる分割コアを周方向に組み付け、たとえばその組み付け体の外周に筒体を嵌め込み、焼き嵌め処理等して形成される分割ステータ、の双方を対象とするものである。 The stator of the present invention includes a stator in which a plurality of teeth protrudes radially inward from a substantially annular yoke in plan view, and a split core in which one tooth protrudes radially inward from an arcuate yoke in plan view. For example, both of the divided stators that are assembled in the circumferential direction, for example, are formed by fitting a cylindrical body to the outer periphery of the assembled body and performing shrink fitting or the like.
また、このステータコアは、電磁鋼板等を積層してなる鋼板積層体から形成されるもののほかに、鉄、鉄−シリコン系合金、鉄−窒素系合金、鉄−ニッケル系合金、鉄−炭素系合金、鉄−ホウ素系合金、鉄−コバルト系合金、鉄−リン系合金、鉄−ニッケル−コバルト系合金および鉄−アルミニウム−シリコン系合金などの軟磁性金属粉末、もしくは軟磁性金属酸化物粉末がシリコーン樹脂等の樹脂バインダーで被覆された磁性粉末などからなる圧粉磁心、高密度圧粉磁心(HDMC)などから形成されるものをもその対象としている。 Further, this stator core is formed of a steel sheet laminate formed by laminating electromagnetic steel sheets and the like, as well as iron, iron-silicon alloy, iron-nitrogen alloy, iron-nickel alloy, iron-carbon alloy. , Iron-boron alloys, iron-cobalt alloys, iron-phosphorus alloys, iron-nickel-cobalt alloys and iron-aluminum-silicon alloys, or soft magnetic metal oxide powders are silicones. The object is also formed from a powder magnetic core made of magnetic powder coated with a resin binder such as resin, a high-density powder magnetic core (HDMC), or the like.
そして、断面寸法(横断面寸法)が相違する2種以上の分割導線同士が繋げられた一本ものの導線がティース外周に巻装されてコイルを形成しており、相対的に断面寸法の小さな分割導線がティースの径方向先端側に配されて、本発明のステータが形成されている。ここで、分割導線の断面形状は、円形、楕円形、矩形、正方形など、の中から適宜の断面形状を選定できる。また、接続される分割導線双方の断面寸法の比率も、小断面寸法/大断面寸法が、0.5,0,3、0.2など、任意の比率のものを選定できる。 A single wire in which two or more kinds of divided conductors having different cross-sectional dimensions (cross-sectional dimensions) are connected is wound around the outer periphery of the teeth to form a coil. The conductor of this invention is formed by arrange | positioning conducting wire to the radial direction front end side of teeth. Here, as the cross-sectional shape of the divided conducting wire, an appropriate cross-sectional shape can be selected from circular, elliptical, rectangular, square and the like. In addition, the ratio of the cross-sectional dimensions of both of the divided conducting wires to be connected can be selected as a small cross-sectional dimension / large cross-sectional dimension having an arbitrary ratio such as 0.5, 0, 3, 0.2.
たとえば、断面寸法の異なる2種類の導線が繋がれた導線が使用され、ティースのヨーク側には相対的に大断面の導線が配され、ティース先端側(ロータ側)には相対的に小断面の導線が配されたコイル形態や、断面寸法の異なる3種以上の導線が繋がれた導線が使用され、チィースのヨーク側から先端側に向かって、断面寸法が除々に小さくなっているコイル形態など、その形態は多様に存在する。 For example, a conductive wire in which two types of conductive wires having different cross-sectional dimensions are connected is used, a conductive wire having a relatively large cross section is disposed on the yoke side of the teeth, and a relatively small cross section is provided on the tooth tip side (rotor side). A coil configuration in which three conductors with different cross-sectional dimensions are connected, or a coil configuration in which the cross-sectional dimension gradually decreases from the tooth yoke side to the tip end side. There are various forms.
断面寸法が異なる分割導線同士の接合に関し、たとえば双方の分割導線がともに、銅素材の導線本体とその周りに形成されたエナメル絶縁皮膜からなる場合において、双方の端部領域の絶縁皮膜の一部を取り除くことで内部導線の露出部を形成し、双方の分割導線の導線露出部同士を当接させ、熱圧着等することで、断面寸法が途中から変化する連続したコイル用の導線を形成することができる。 Regarding the joining of segmented conductors with different cross-sectional dimensions, for example, when both segmented conductors are composed of a copper-based conductor body and an enamel insulating film formed therearound, part of the insulating film on both end regions The exposed portion of the internal conductor is formed by removing the wire, the exposed portions of the two divided conductors are brought into contact with each other, and the conductor for the continuous coil whose cross-sectional dimension changes from the middle is formed by thermocompression bonding or the like. be able to.
本発明によるステータによれば、ティースのヨーク側には相対的に大断面の導線が配されることでその占積率を高め、ティース先端側には相対的に小断面の導線が配されることで、既述する漏れ磁束の通過面積を可及的に小さくし、発生し得る銅損(銅渦損)を抑制することができるものであり、これらの作用が相俟って、トルク性能に優れたモータを構成するステータとなるものである。 According to the stator of the present invention, a relatively large cross-section conducting wire is arranged on the yoke side of the teeth, thereby increasing the space factor, and a relatively small cross-sectional conducting wire is arranged on the tooth tip side. Therefore, the passage area of the leakage magnetic flux described above can be reduced as much as possible, and the copper loss (copper vortex loss) that can be generated can be suppressed. It is a stator that constitutes an excellent motor.
上記する分割導線の組み合わせとして、たとえば、ティースのヨーク側に巻装される分割導線は平角線からなり、ティースの径方向先端側の分割導線は断面円形の導線からなるものを挙げることができる。 As a combination of the above-described divided conducting wires, for example, the divided conducting wire wound around the yoke side of the teeth can be a flat wire, and the divided conducting wire on the distal end side in the radial direction of the teeth can be a conducting wire having a circular cross section.
この形態は、ティースのヨーク側に配された分割導線に平角線を用いることで、コイル全体の占積率を高めることができ、さらには、ティース先端側に従来一般の断面円形(平角線に比して相対的に小断面である)の分割導線を用いることで、この部位に平角線を適用した場合に比して漏れ磁束の交差する面積を格段に小面積とでき、銅損を最小限に抑制できるものである。しかも、双方の分割導線はともに従来一般の導線であり、たとえば2種の導線の端部領域を繋ぐ加工が追加されるのみであることから、その製造コストが高騰する虞はない。 This configuration can increase the space factor of the entire coil by using a flat wire for the divided conductor arranged on the yoke side of the tooth. Compared to the case where a rectangular wire is applied to this part, the area where the leakage flux intersects can be made much smaller and the copper loss is minimized. It can be suppressed to the limit. In addition, both of the divided conductors are conventional ordinary conductors. For example, since only processing for connecting the end regions of the two kinds of conductors is added, there is no possibility that the manufacturing cost will increase.
また、本発明によるステータの好ましい実施の形態において、双方の端部が導電性部材を介して突き合わされ、該端部および該導電性部材の周囲に圧着端子が配され、該圧着端子が潰された姿勢で、前記分割導線同士が繋がれている、ものである。 Further, in a preferred embodiment of the stator according to the present invention, both ends are abutted via a conductive member, a crimp terminal is disposed around the end and the conductive member, and the crimp terminal is crushed. The split conducting wires are connected to each other in a different posture.
この形態は、導電性部材を介して分割導線の端部同士を突き合わせることにより、たとえばコイルエンドでこの接合部が配される場合において、当該コイルエンドの高さ増を可及的に抑制できるステータである。 This form can suppress the height increase of the said coil end as much as possible, when this junction part is arranged by a coil end, for example by abutting the edge parts of a split conducting wire through a conductive member It is a stator.
分割導線の端部間には、たとえば導線と同素材の導電性部材が配されることで、双方の端部を直接的に突き合わせた際に生じ得る突き合わせ不良を解消しながら、連続した導線を形成することができる。さらに、その突き合わせ領域をその外周の圧着端子で包囲し、さらにこの圧着端子を潰すことで、接続姿勢の確保とその強度確保を図ることができる。なお、この導電性部材は、相対的に大断面寸法の導線と同程度の断面寸法を有し、導線と同様の素材から形成されるのがよい(導線が銅素材の場合は銅素材の導電性部材)。 For example, a conductive member made of the same material as that of the conducting wire is arranged between the ends of the divided conducting wires, so that the continuous conducting wires can be connected while eliminating the abutting failure that may occur when both ends are directly matched. Can be formed. Further, by enclosing the butted region with the crimp terminal on the outer periphery and further crushing the crimp terminal, it is possible to secure the connection posture and secure its strength. In addition, this conductive member has a cross-sectional dimension comparable to that of a conductive wire having a relatively large cross-sectional dimension, and is preferably formed from the same material as that of the conductive wire (when the conductive wire is a copper material, the conductive material of the copper material is used). Sex member).
また、より好ましい実施の形態として、前記分割導線のうち、前記導電性部材と突き合わされる端部が凹凸面を呈しているのがよい。 Moreover, as a more preferable embodiment, it is preferable that an end portion of the divided conducting wire that is abutted with the conductive member has an uneven surface.
この形態によれば、接続される双方の分割導線の端部を導電性部材に確実に噛み合いさせ、分割導線端部と当該導電性部材との接続(当接)をより確実に保障することができる。 According to this aspect, the end portions of both divided conductors to be connected can be reliably engaged with the conductive member, and the connection (contact) between the divided conductor end portions and the conductive member can be more reliably ensured. it can.
また、本発明者等によれば、本発明のステータを具備するモータでは、従来構造のステータを具備するモータに比して、上記する銅渦損を5%程度も低減できること、さらに、分割導線の端部同士を導電性部材を介して突き合わせた形態においては、コイルエンドの高さ増を10%程度に抑制できること、が実証されている。 Further, according to the present inventors, in the motor including the stator of the present invention, the copper vortex loss can be reduced by about 5% as compared with the motor including the stator having the conventional structure. In the form in which the end portions of each other are abutted through the conductive member, it has been demonstrated that the increase in the height of the coil end can be suppressed to about 10%.
本発明のステータを備えたモータ(電動機)を製作することで、コイル占積率を可及的に高め、かつ、ティースやロータからの漏れ磁束に起因する銅渦損を可及的に抑制でき、もって、トルク性能に優れたモータが得られる。したがって、本発明のステータを具備するモータは、近時その量産が盛んになっており、かつ高い出力性能が期待されるハイブリッド自動車や電気自動車の駆動用モータに好適である。 By producing a motor (electric motor) equipped with the stator of the present invention, the coil space factor can be increased as much as possible, and copper vortex loss caused by magnetic flux leakage from the teeth and rotor can be suppressed as much as possible. Thus, a motor having excellent torque performance can be obtained. Therefore, the motor having the stator of the present invention is suitable for a drive motor of a hybrid vehicle or an electric vehicle, which has recently been mass-produced and is expected to have high output performance.
以上の説明から理解できるように、本発明のステータによれば、断面寸法が相違する2種以上の分割導線同士が繋げられた一本ものの導線がティース外周に巻装されてコイルを形成し、相対的に断面寸法の小さな分割導線がティースの径方向先端側に配されてステータが形成されていることにより、断面寸法の相対的に大きな分割導線によってコイルの占積率を高めることができ、断面寸法の相対的に小さな分割導線によって漏れ磁束の交差面積を可及的に小さくでき、双方の作用により、トルク性能に優れたモータを構成することができる。 As can be understood from the above description, according to the stator of the present invention, a single conductive wire in which two or more types of divided conductive wires having different cross-sectional dimensions are connected is wound around the outer periphery of the tooth to form a coil, By forming a split conducting wire having a relatively small cross-sectional dimension on the distal end side in the radial direction of the teeth, the space factor of the coil can be increased by the split conducting wire having a relatively large cross-sectional dimension, The crossing area of the leakage magnetic flux can be made as small as possible by the split conducting wire having a relatively small cross-sectional dimension, and a motor excellent in torque performance can be configured by both actions.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、図示例は、断面寸法が異なる2種類の分割導線から一本ものの導線が形成されている形態であるが、3種以上の異なる断面寸法の分割導線を相互に接続してなる一本ものの導線を適用してもよいことは勿論のことである。また、図示例は導線が集中巻きされてなるステータであるが、導線が分布巻きされてなるステータであってもよいことは勿論のことである。さらに、図示するステータ以外にも、分割ステータコアが周方向に組み付けられてなる分割ステータであってもよいことは勿論のことである。なお、ティース側面やスロット面に介層されるスロット絶縁紙、コイルを巻装してティースに嵌め込まれるボビンなどの図示は省略している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the illustrated example, a single conductor is formed from two types of divided conductors having different cross-sectional dimensions. However, a single conductor formed by mutually connecting three or more types of divided conductors having different cross-sectional dimensions is used. Of course, a conducting wire may be applied. In addition, the illustrated example is a stator in which conductive wires are concentratedly wound, but it goes without saying that a stator in which conductive wires are distributedly wound may be used. Furthermore, it goes without saying that a divided stator in which the divided stator core is assembled in the circumferential direction may be used in addition to the illustrated stator. In addition, illustration of the slot insulation paper intervening on the side surface of the teeth or the slot surface, the bobbin wound around the coil and fitted into the teeth is omitted.
図1は、本発明のステータの一部を取り出した横断面図である。まず、このステータコア10は、電磁鋼板をはじめ、冷延鋼板(SPCC)や熱延鋼板(SPHC)、炭素鋼(S45C)などの鋼板を積層してなる鋼板積層体や、軟磁性金属粉末または軟磁性金属酸化物粉末がシリコーン樹脂やシリカ等の樹脂バインダーで被覆された磁性粉末を加圧成形してなる圧粉磁心から形成されるものである。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a part of the stator according to the present invention. First, the
そして、このステータコア10は、略円環状のヨーク12と、このヨーク12から径方向内側に突出する複数のティース11,…と、からなり、このティース11,…の内側に、たとえば複数の永久磁石を埋設してなる不図示のロータが配されて、モータ(IPMモータなど)が構成されるものである。
The
そして、各ティース11周りには、平角線21(平角導線)と、該平角線21に比して断面寸法が格段に小さな円形断面導線22が繋がれてなるコイル用導線20が巻装されてコイルが形成され、ステータ100が構成される。
A
この巻装形態に関してより詳細に説明すると、コイル用導線20は、ティース11のヨーク12側に相対的に大断面寸法の平角線21が多段に配され、次いで、ティース11の途中から該ティース11の先端に向かって、相対的に小断面寸法の円形断面導線22が多段に配されており、これらが隣接するティース11,11間で画成されたスロット13内を閉塞している。
The
このように、平角線21がスロット13のヨーク側の領域を閉塞することで、コイル占積率を可及的に高めることができる。
In this way, the
図1からも明らかなように、スロット開口部13に臨んでいる導線が、相対的に小断面寸法の円形断面導線22であることより、不図示のロータ側からの漏れ磁束やティース11先端からの漏れ磁束がこのスロット開口部13aに入り込んできた際に、これが交差する導線面積を可及的に小さくすることができる。このことは、漏れ磁束に起因して導線内で生じ得る銅渦損の低減に繋がるものであり、たとえば、スロット開口部に平角線が臨んでいる場合に比して、格段に小さな渦損量に抑制できるものである。
As is clear from FIG. 1, since the lead wire facing the
なお、図示例では、円形断面導線22が多段(図では3段)に巻装されているが、スロット開口部13aに臨む1段のみの円形断面導線22を有する形態であってもよい。この形態では、コイル占積率を最大限に高めながら、スロット開口部13aに臨む導線の面積のみを小さくすることができる。
In the illustrated example, the
図2〜4は、コイル用導線20を構成する2つの断面寸法の異なる導線同士の接続構造を説明したものである。
2 to 4 illustrate a connection structure between two conductive wires having different cross-sectional dimensions that constitute the coil
まず、図2に関し、図2aは、分割導線の接続構造の一実施の形態の断面図であり、図2bは、図2aのb−b矢視図である。 First, regarding FIG. 2, FIG. 2a is sectional drawing of one Embodiment of the connection structure of a division | segmentation conducting wire, FIG. 2b is a bb arrow line view of FIG. 2a.
この接続構造30は、一つの平角線21と、3本の円形断面導線22,22,22が、双方の端部領域で繋がれた構造である。より具体的には、銅線21aとその周囲のエナメル皮膜21bからなる平角線21において、その端部領域のエナメル皮膜21bの一部を取り除いて銅線21aの露出部21a’を形成し、同様に、銅線22aとその周囲のエナメル皮膜22bからなる円形断面導線22において、その端部領域のエナメル皮膜22bの一部を取り除いて銅線22aの露出部22a’を形成し、双方の露出部同士が当接され、熱圧着されて接続したものである。
This
なお、実際のコイル形成の際には、この接続構造30がコイルエンドにくるように調整されるのがよく、このようなコイル姿勢とすることで、スロット内にこの接続構造30が配された際の占積率の低減を抑止することができる。
In the actual coil formation, the
一方、図3には別途の接続構造を示しており、図3aは、その分割導線の接続構造の平面図を、図3bは、図3aのb−b矢視図をそれぞれ示している。 On the other hand, FIG. 3 shows a separate connection structure, FIG. 3a is a plan view of the connection structure of the divided conductors, and FIG. 3b is a view taken along the line bb of FIG. 3a.
この接続構造30Aにおいても、一つの平角線21と、3本の円形断面導線22,22,22が接続されるものであるが、これは、例えば銅素材で定型の導電性部材40を挟んで平角線21と円形断面導線22が間接的に接続され、これら導電性部材40、平角線21と円形断面導線22双方の端部の周囲に管状の圧着端子50が配され、これが潰されて接続構造30Aが形成されている。
Also in this
なお、圧着端子50は、多様な形態のものを使用することができるが、一般には、接続箇所を上下の絶縁性端子で挟み、これを押し潰して管状姿勢を形成することで、分割導線同士の接続を図るものであり、通常のカセット型の接続端子に比して、その体格が格段に小さく、この接続構造30Aがコイルエンドに形成される場合においては、そのコイルエンド高の増加を効果的に抑制できるものである。
In addition, although the thing of various forms can be used for the
また、図4には、さらに別途の接続構造を示している。この接続構造30Bは、平角線21の端面を凹凸面21’とし、円形断面導線22の端面も同様に凹凸面22’とし、これら凹凸面21’、22’が導電性部材40を挟み、圧着端子50がそれらの周囲に形成されたものである。
FIG. 4 shows a further connection structure. In this
この接続構造30Bによれば、接続される双方の分割導線の端部(凹凸面21’、22’)を導電性部材40に確実に噛み合いさせ、分割導線21,22双方の端部と当該導電性部材40との接続をより確実に保障することができる。
According to this
[本発明のステータを具備するモータ(実施例)と、従来構造のステータを具備するモータ(比較例)で、銅渦損とコイルエンドの高さを比較した解析とその結果]
本発明者等は、たとえば特許文献2で開示する従来構造のステータ(コイルが平角線からなるもの)を具備するモータ(比較例)と、図1で示す構造のステータであって、図2で示す分割導線の接続構造を有するステータを具備するモータ(実施例1)、図3で示す分割導線の接続構造を有するステータを具備するモータ(実施例2)、図4で示す分割導線の接続構造を有するステータを具備するモータ(実施例3)の各モデルをコンピュータ内で作成し、それぞれの銅渦損とコイルエンドの高さを比較する解析を実施した。
[Analysis and results comparing the copper vortex loss and the coil end height in the motor (Example) having the stator of the present invention and the motor (Comparative Example) having the stator of the conventional structure]
The inventors of the present invention are, for example, a motor (comparative example) including a stator having a conventional structure disclosed in Patent Document 2 (a coil having a rectangular wire) and a stator having a structure shown in FIG. A motor having a stator having a divided conductor connection structure shown (Example 1), a motor having a stator having a divided conductor connection structure shown in FIG. 3 (Example 2), and a divided conductor connection structure shown in FIG. Each model of a motor (Example 3) having a stator having the above was created in a computer, and an analysis was performed comparing the copper vortex loss and the height of the coil end.
この解析において、円形断面の導線はその径がφ1mmとし、平角線は1mm×1.5mmの矩形断面とし、銅線抵抗率を1.67μΩcmとし、キャリア周波数を5kHzとし、ロータ回転数を6000Hz定格トルク一定とした。解析結果を以下の表1に示す。
表1において、銅渦損、コイルエンドの高さ、および接続部抵抗ともに、比較例の解析結果を1に正規化し、実施例1〜3の結果はこの比較例に対する比率で示している。
表1より、銅渦損は、比較例に比して実施例1,2,3ともに、5%程度低下することが実証された。
In Table 1, the copper vortex loss, the coil end height, and the connection portion resistance are normalized to 1 for the analysis result of the comparative example, and the results of Examples 1 to 3 are shown as ratios relative to this comparative example.
From Table 1, it was proved that the copper vortex loss was reduced by about 5% in both Examples 1, 2, and 3 as compared with the comparative example.
これは、比較例におけるコイルの全体が大断面寸法の平角線から形成され、そのスロット開口部に臨む導線面積も大きいために、当該平角線で発生する銅渦損が各実施例に比して相対的に大きくなり、コイルの発熱による損失に繋がっていること、によるものである。 This is because the entire coil in the comparative example is formed from a rectangular wire having a large cross-sectional dimension, and the conductor area facing the slot opening is large, so that the copper vortex loss generated in the rectangular wire is smaller than in each example. This is due to the fact that it is relatively large and leads to loss due to heat generation of the coil.
また、コイル用銅線が既述する接続構造を呈することにより、この接続部がコイルエンドに配される場合の、コイルエンドの高さの増分をコンピュータモデル内で確認した。 Moreover, when the copper wire for coils exhibited the connection structure mentioned above, the increment of the height of a coil end when this connection part was distribute | arranged to the coil end was confirmed in the computer model.
表1より、図2で示す接続構造30を有するコイルを具備する実施例1は30%程度の高さ増となる一方で、図3で示す接続構造30A,図4で示す接続構造30Bを有するコイルを具備する実施例2,3では10%程度の高さ増となっており、実施例2,3ではコイルエンドの高さ増加が格段に抑制されている。
From Table 1, Example 1 including the coil having the
また、接続部抵抗比に関しては、実施例2の10%増に対して実施例3が5%増に留まっており、分割導線の端面を凹凸面にした効果が実証されている。 Further, with respect to the connection portion resistance ratio, Example 3 stayed at 5% increase compared to 10% increase of Example 2, and the effect of making the end face of the split conducting wire uneven was demonstrated.
以上の解析結果より、図示する接続構造と導線配置を備えたコイル用導線からなるコイルを具備するステータを用いることで、コイルエンドの体格増を可及的に抑制しながら、トルク性能に優れたモータを得ることができる。 From the above analysis results, the torque performance was excellent while suppressing the increase in the size of the coil end as much as possible by using a stator having a coil composed of a coil conductor having the connection structure and conductor arrangement shown in the figure. A motor can be obtained.
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention.
10…ステータコア、11…ティース、12…ヨーク、13…スロット、13a…スロット開口部、20…コイル用導線(一本ものの導線)、21…平角線(分割導線)、22…円形断面導線(分割導線)、21’、22’… 凹凸面、30,30A,30B…接続構造、40…導電性部材、50…圧着端子、100…ステータ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記コイルは、断面寸法が相違する2種以上の分割導線同士が繋げられた一本ものの導線からなり、相対的に前記断面寸法の小さな分割導線がティースの径方向先端側に配されている、ステータ。 A stator having a substantially annular or arcuate yoke in plan view and teeth projecting radially inward from the yoke, wherein a coil is formed by winding a conductor around the teeth. ,
The coil is composed of a single conducting wire in which two or more types of divided conducting wires having different cross-sectional dimensions are connected, and the divided conducting wire having a relatively small cross-sectional dimension is disposed on the radial front end side of the teeth. Stator.
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