JP2012095488A - Rotor for rotary electric machine and rotary electric machine using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機のステータに係り、特に、ステータコアのスロット内にコイルが挿入されて巻装される回転電機のステータに関する。 The present invention relates to a stator of a rotating electrical machine, and more particularly to a stator of a rotating electrical machine in which a coil is inserted and wound in a slot of a stator core.
従来、筒状鉄心であるステータコアの内周部に、複数相のステータコイルが巻装されているステータを備えた電動機または発電機等の回転電機が知られている。たとえば三相同期型回転電機では、U相、V相およびW相のステータコイルがステータに巻装されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a rotating electrical machine such as an electric motor or a generator including a stator in which a multi-phase stator coil is wound around an inner peripheral portion of a stator core that is a cylindrical iron core is known. For example, in a three-phase synchronous rotating electric machine, U-phase, V-phase, and W-phase stator coils are wound around a stator.
上記ステータコアは、その内周部に、径方向内側に向かって突出するティースが周方向に所定間隔で複数形成さており、周方向に隣り合うティース間には径方向内側および軸方向両側に開口するスロットが形成されている。そして、上記各相のステータコイルは、導線をステータコアのスロット内に挿入してティースの周囲に巻かれることによって構成されており、一端部が電力供給用リード線の接続点である入力点に接続され他端部が他相ステータコイルとの接続点である中性点に接続されている。 The stator core has a plurality of teeth projecting radially inward at predetermined intervals in the inner circumferential portion thereof, and opens between the teeth adjacent in the circumferential direction on both the radially inner side and the axially both sides. A slot is formed. The stator coil of each phase is configured by inserting a conducting wire into a slot of the stator core and winding it around the teeth, and one end is connected to an input point that is a connection point of the power supply lead wire The other end is connected to a neutral point which is a connection point with the other-phase stator coil.
上記ステータコイルを構成する導線は、通常、絶縁皮膜によって覆われているが、ステータコイルに高圧電力が印加されるとスロット内に挿入された導線部分とスロット内壁面との間で絶縁破壊や部分放電が生じることがある。そのような事態を回避するために、たとえば特開2004−236457号公報(特許文献1)に記載されるように、スロット内のコイルとスロット内壁面との間に絶縁紙を介在させて絶縁抵抗を高めることが行われている。 The conducting wire constituting the stator coil is usually covered with an insulating film. However, when high voltage power is applied to the stator coil, dielectric breakdown or part between the conducting wire portion inserted in the slot and the inner wall surface of the slot. Discharge may occur. In order to avoid such a situation, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-236457 (Patent Document 1), an insulating paper is interposed between the coil in the slot and the inner wall surface of the slot, thereby insulating resistance. Has been done to increase.
上記のようにステータコアの内周部に巻かれた導線からなるステータコイルの一端部から入力電圧が印加された場合、1本の巻線にかかる分担電圧は入力点からの線距離が比較的近い部分で高く、出力側である中性点に近くなるほど低くなることが知られている。したがって、ステータコイルの巻き方を工夫することによって絶縁紙を介在させなくてもステータコアとの間での部分放電を抑制できる可能性がある。 As described above, when an input voltage is applied from one end portion of the stator coil formed of the conductive wire wound around the inner peripheral portion of the stator core, the shared voltage applied to one winding has a relatively short line distance from the input point. It is known that the value is higher at the part and lower as it is closer to the neutral point on the output side. Therefore, by devising how to wind the stator coil, there is a possibility that partial discharge with the stator core can be suppressed without interposing insulating paper.
本発明の目的は、スロット内に配置されたステータコイルとステータコアとの間での部分放電を薄い絶縁材の使用を低減しつつ抑制することができる回転電機のステータを提供することにある。 The objective of this invention is providing the stator of the rotary electric machine which can suppress the partial discharge between the stator coil arrange | positioned in a slot and a stator core, reducing the use of a thin insulating material.
本発明に係る回転電機のステータは、内周部に複数のティースが周方向に並んで突設されるとともに隣り合うティース間にスロットが形成されるステータコアと、前記スロット内に挿入されて前記ティースの周囲に巻装されるステータコイルとを備える回転電機のステータであって、
前記ステータコイルは、絶縁皮膜で覆われた導線を径方向にずらしながら前記ステータコアに巻かれて構成されるとともに、一端部が入力点に接続され他端部が出力点に接続されており、
1つのスロット内において、径方向に複数本並んで配置されている前記ステータコイルの導線のうち径方向外側寄りに前記入力点からの線距離が比較的短い導線部分が含まれ、径方向内側寄りには前記入力点からの線距離が比較的長い導線部分が含まれており、
前記1つのスロット内で径方向外側寄りにある導線とスロット内壁面との間に薄い絶縁材を介在させる一方で前記径方向内側寄りにある導線とスロット内壁面との間には前記絶縁材を介在させない絶縁材欠如部を設ける構成としたものである。
The stator of the rotating electrical machine according to the present invention includes a stator core in which a plurality of teeth protrude in the circumferential direction along an inner peripheral portion and a slot is formed between adjacent teeth, and the teeth inserted into the slot are inserted into the teeth. A stator coil of a rotating electrical machine comprising a stator coil wound around
The stator coil is configured to be wound around the stator core while radially shifting a conductive wire covered with an insulating film, one end is connected to the input point, and the other end is connected to the output point.
Within one slot, among the conductors of the stator coil that are arranged side by side in the radial direction, a conductor portion having a relatively short line distance from the input point is included on the radially outer side, closer to the radially inner side. Includes a conductor portion having a relatively long line distance from the input point,
Within the one slot, a thin insulating material is interposed between the lead wire on the radially outer side and the inner wall surface of the slot, while the insulating material is interposed between the lead wire on the radially inner side and the inner wall surface of the slot. In this configuration, an insulating material lacking portion that is not interposed is provided.
本発明に係る回転電機のステータにおいて、前記絶縁材欠如部に対応する導線の絶縁皮膜が前記径方向外側寄りにある導線の絶縁皮膜よりも低誘電率の材料で形成されていてもよい。 In the stator of the rotating electrical machine according to the present invention, the insulating film of the conductive wire corresponding to the insulating material lacking portion may be formed of a material having a lower dielectric constant than the insulating film of the conductive wire closer to the outer side in the radial direction.
また、本発明に係る回転電機のステータにおいて、前記絶縁材欠如部に対応する導線の絶縁皮膜を前記径方向外側にある導線部分の絶縁皮膜よりも厚く形成してもよい。 Moreover, in the stator of the rotating electrical machine according to the present invention, the insulating film of the conductor corresponding to the insulating material lacking portion may be formed thicker than the insulating film of the conductor portion on the radially outer side.
本発明に係る回転電機は、上記いずれかの構成のステータと、前記ステータ内に回転可能に設けられたロータとを備える。 A rotating electrical machine according to the present invention includes the stator having any one of the above-described configurations and a rotor provided rotatably in the stator.
本発明に係る回転電機のステータによれば、入力点からの線距離が比較的短い導線部分が含まれるスロットの径方向外側寄りのスロット内壁面と導線との間に絶縁材を設ける一方、入力点からの線距離が比較的長い導線部分が含まれる径方向内側寄りには絶縁材欠如部を設ける構成としたので、薄い絶縁材の使用量を減らしつつスロット内においてコイルとステータコアとの間での絶縁破壊および部分放電を抑制することができる。 According to the stator of the rotating electrical machine according to the present invention, the insulating material is provided between the inner wall surface of the slot near the radial outer side of the slot including the conductive wire portion having a relatively short line distance from the input point and the conductive wire. Since the insulating material lacking portion is provided on the radially inner side including the conductive wire portion where the wire distance from the point is relatively long, the amount of thin insulating material is reduced between the coil and the stator core in the slot. Insulation breakdown and partial discharge can be suppressed.
以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In this description, specific shapes, materials, numerical values, directions, and the like are examples for facilitating the understanding of the present invention, and can be appropriately changed according to the application, purpose, specification, and the like.
この説明において、筒状をなすステータの中心軸に沿う方向を軸方向といい、前記中心軸に直交する方向を径方向といい、前記中心軸上にある点を中心として直交平面上に描かれる円の円周に沿う方向を周方向という。 In this description, the direction along the central axis of the cylindrical stator is referred to as the axial direction, the direction orthogonal to the central axis is referred to as the radial direction, and is drawn on an orthogonal plane centering on a point on the central axis. The direction along the circumference of the circle is called the circumferential direction.
また、本実施形態では回転電機が三相交流モータであるものとして説明するが、これに限定されるものではなく、本発明は、単相または二相等の他の交流モータに適用されてもよいし、直流モータに適用されてもよいし、あるいは、発電機に適用されてもよい。 In the present embodiment, the rotary electric machine is described as a three-phase AC motor. However, the present invention is not limited to this, and the present invention may be applied to other AC motors such as a single-phase or two-phase motor. And it may be applied to a DC motor, or may be applied to a generator.
図1は、本実施形態のモータ10の軸方向端面を示す。なお、図1では、簡略化して理解を容易にするために、三相(U相、V相、W相)ステータコイルのうちU相ステータコイルだけが図示されている。また、図2は、三相ステータコイルを展開した状態で模式的に示す。さらに、図3は、ステータコイルを構成する角形の導線の断面図である。
FIG. 1 shows an axial end surface of the
モータ10は、筒状のステータ12と、ステータ12内に設けられたロータ14とを備える。ロータ14は、円柱状のロータコア16の外周面近傍の内部に複数の永久磁石18が周方向に均等配置で埋設されており、中心を貫通して固定されているロータシャフト20の両端部が図示しないモータケース上で回転可能に支持されている。
The
ステータ12は、ステータコア22とステータコイル30とを備える。ステータコア22は、円筒状の鉄心あり、円環状に打ち抜き加工された電磁鋼板を軸方向に多数積層して形成されることができる。ただし、ステータコア22は、磁性粉材を加圧成形して作られる圧粉磁心によって構成されてもよく、その場合、それぞれ圧粉磁心として形成された複数の分割コアが環状に配置および連結されてもよい。
The
ステータコア22の内周部には、複数のスロットSが形成されている。スロットSは、ステータコア22の軸方向両側において略長方形状に開口するとともに、ステータコア22の軸方向全長にわたって細長い長方形状に開口する溝である。すなわち、スロットSは、周方向の両側の内壁面(以下、周方向内壁面という)と、径方向外側にある内壁面(以下、径方向内壁面という)とによって規定されている。
A plurality of slots S are formed in the inner peripheral portion of the
本実施形態では、例えば8つのスロットSが周方向に均等配置で形成されている。ここでは特定のスロットに言及し易くするために、図1中で時計回り順に第1スロットS1〜第8スロットS8ということとする。 In the present embodiment, for example, eight slots S are formed in a uniform arrangement in the circumferential direction. Here, in order to make it easy to refer to a specific slot, the first slot S1 to the eighth slot S8 are shown in the clockwise order in FIG.
周方向に隣り合うスロットS間にはティースTが形成されている。ティースTは、スロットSと同数、すなわち本実施形態では8つ形成されている。各ティースTは、径方向内側に向かって略台形状に突出した形状を有する。本実施形態では、上記スロットSの場合と同様に、図1中で時計回り順に第1ティースT1〜第8ティースT8ということとする。 Teeth T are formed between the slots S adjacent in the circumferential direction. The same number of teeth T as slots S, that is, eight teeth T are formed in this embodiment. Each tooth T has a shape protruding in a substantially trapezoidal shape toward the inside in the radial direction. In the present embodiment, as in the case of the slot S, the first tooth T1 to the eighth tooth T8 are shown in the clockwise order in FIG.
なお、図1において各ティースは周方向に幅広に図示されているが、実際にはV相およびW相ステータコイルが配置されるスロットが形成されるために1つのティースの周方向幅の間に複数のティースが形成されることになる。 In FIG. 1, each tooth is shown wide in the circumferential direction. However, in actuality, a slot in which the V-phase and W-phase stator coils are arranged is formed, and therefore, between the circumferential widths of one tooth. A plurality of teeth are formed.
図2に模式的に示すように、ステータコイル30は、U相コイル、V相コイルおよびW相コイルによって構成される。各相コイルの一端部は、それぞれ、図示しない電力ラインによって電力が入力される入力端子32(32U,32V,32W)に電気的に接続され、各相コイルの他端部は中性点(出力点)34において互いに電気的に接続されている。各相コイルは、互いに同様に構成されるため、以下においてはU相コイルを例にステータコイル30を説明することとする。
As schematically shown in FIG. 2,
本実施形態では、ステータコイル30は、1本の導線36が山部と谷部が交互に繰り返されるクランク形状に曲げられて形成されている。すなわち、各相コイルを構成する導線36は、ティースTの周囲に何周か巻かれてから次のティースTへと向かうのではなく、1つのスロットSの軸方向一方側開口部から入って軸方向他方側開口部から出た導線36はすぐに別のスロットSへと向かうように形成されている。ステータコイル30の巻き方の具体例については後述する。
In the present embodiment, the
なお、本実施形態ではステータコイル30の他端側が中性点に接続されるものとして説明するが、他のモータにおいてステータコイルの他端部がアース線の接続点(出力点)に接続されてもよい。
In the present embodiment, the other end of the
ステータコイル30は、図3に示すように、角形の導線36によって形成される。この導線36は、断面が角形の銅線38の周囲に樹脂製の絶縁皮膜40で覆われている。図3において、導線36の幅w、高さh、絶縁皮膜40の厚みtが示されている。ここでは導線36を長方形状の断面として示すが、略正方形断面等の他の断面形状を有する導線が用いられてもよい。
The
図1を再び参照すると、ステータコイル30は、スロットS内における導線36の径方向位置をずらしながらステータコア22のティースTに巻かれている。図1では、ステータコイル30を構成するクランク状に曲げられた導線36が径方向内側へずれながら巻かれている例が示されている。ここで、図1中おいて、入力端子32に接続された部分が導線36の巻き始めとしたとき、スロット内を導線36が手前から奥側へ進む状態を黒点丸印で、ステータコア22の裏側から表側へ進む状態をX丸印で示す。また、導線36のうち実線部分はステータコア22の手前側(紙面の表側)の軸方向端面でティース上を通って次のスロットへと渡る部分を示し、導線36の点線部分はステータコア22の奥側(紙面の裏側)の軸方向端面でティース上を通って次のスロットへと渡る部分を示している。
Referring again to FIG. 1, the
図1に示す例では、入力端子32から延びる導線36は、まず、第1スロットS1に入って奥側へ進み、ステータコア22の奥側で次の第2スロットS2内を手前側に進む。このとき、導線36は、スロットS1,S2内おいて最も外周側に挿入されて配置される。
In the example shown in FIG. 1, the
次に、導線36が第2スロットS2から第3スロットS36へと渡るとき、径方向内側へ少しずれて進み、次の第3スロットS3内に入る。そして、導線36は、同じようにしてステータコア22の奥側で次の第4スロットS4へと渡り、第4スロットS4内では第3スロットS3内と同じ径方向位置を通ってステータコア22の手前側に出てくる。
Next, when the
続いて、同様にして導線36は、第5スロットS5〜第8スロットS8へと進んで第8スロットS8から手前側に出る。そして、導線36は、第8スロットS8を出たときと同じ径方向内周寄りの位置で、ステータコア22を時計回り方向に1周した位置である第1スロットS1へと入る。このようにしてステータコイル30は、径方向内側へずれながらステータコア22の内周部に巻かれることになる。2周目以降についての巻き方の例については、図4,5を参照して次に説明する。
Subsequently, in the same manner, the
図4は、ステータコア22に対するステータコイルの巻き方の一例を示す図である。図4において、上図はクランク状の導線36が各スロットS1〜S8に挿入される様子を示し、実線はステータコア22の内周を図1と同様に時計回り方向に巻かれていく部分であり、逆に、一点鎖線はステータコア22の内周を反時計回り方向に巻かれていく部分である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of how to wind the stator coil around the
また、図4の下図は、各スロットS1〜S8にそれぞれ6本の導線36が挿入されて径方向に並んで配置される様子を示しており、上方がスロット内での外周側であり下方がスロット内での内周側である。ここでも同様に実線の長方形と一点鎖線の長方形はどの方向に巻かれて配置された導線36かを示しており、導線36の長方形内に付されている番号は巻き順を示したものである。すなわち、この番号が大きくなるほど入力端子32からの導線距離が長くなり、その部分に掛かることとなる分担電圧が低くなることを意味する。
4 shows a state in which six
なお、導線36は、時計周り方向および反時計回り方向のいずれにも1周を超えて巻かれるために第8スロットS8内で隣合う例えば8,9番等の2本の導線36や、第1スロットS1で隣合う16,17番等の2本の導線36は直ちに連続して同スロット内に挿入されるものではないが、入力端子32からの導線距離が長い導線部分の順番ということでは相当するため便宜上連番としている。
In addition, since the
図4に示す例では、まず、入力端子32から巻き始められた導線36が、時計周り方向(すなわち下図の左側から右側、図5でも同様)に各スロットS1〜S8に順次に挿入されて径方向最も外周寄り位置に配置される。次に、導線36が反時計周り方向(すなわち下図の右側から左側、図5でも同様)に巻かれてきたとき第8スロットS8から第1スロットS1へと順次に挿入されて各スロット内で2番目に径方向外側寄りの位置に配置される。同様にして、導線36の巻き方向が時計回り方向および反時計周り方向で交互に反転しつつ各スロットS1〜S8内にそれぞれ6本ずつの導線36が挿入されて配置されることになる。このとき、1つのスロット内に挿入された6本の導線36は互いに略又は完全に接触して配置される。そして、最後に第1スロットS1に挿入された導線部分である48番の導線部分が中性点34へと接続してステータコイル(すなわちU相コイル)の巻き付けが完了する。
In the example shown in FIG. 4, first, the
図4から明らかなように、この例では、1つのスロット内に導線36が径方向外側から内側へと順次に挿入されるため、入力端子32からの導線距離が短い導線部分ほど径方向外側寄りに配置される。換言すれば、入力端子32からの導線距離が長い導線部分ほど径方向内側寄りに配置されている。したがって、1つのスロット内で径方向外側寄りに入力端子32からの導線距離が比較的短い導線部分が含まれ、径方向内側寄りに入力端子32からの導線距離が比較的長い導線部分が含まれているといえる。
As is clear from FIG. 4, in this example, the
次に、図5を参照してステータコア22に対するステータコイル30の巻き方の別の例について説明する。図5の上図および下図は、図4のものと略同様であり、下図における導線挿入順を示す番号だけが相違する。
Next, another example of how to wind the
図5を参照すると、入力端子32から巻き始めた導線36は、入力端子32から巻き始められた導線36が、時計周り方向に各スロットS1〜S8に順次に挿入されて径方向最も外周寄り位置に配置される。次に、導線36は、巻き方向を変えることなく時計回り方向に引き続き巻かれていくが、このとき各スロットS1〜S8では最外周位置に挿入済みの導線部分との間に導線36の高さhに略相当する間隔を置いた径方向外周寄り位置に導線部分が配置される。図5の下図では9番〜16番の導線部分がこれに相当する。これと同様にして、同じ巻き方向に連続して径方向内側寄りの17番〜24番の導線部分が各スロットS1〜S8に順次に挿入されて配置される。
Referring to FIG. 5, the
このようにして各スロット内に3本の導線部分が配置されると、続いて、導線36の巻き方向を反転して、第8スロットS8内の2番目に径方向外側寄りの位置、すなわち8番導線部分と16番導線部分との間に導線36をまず挿入して配置する。そして、そこから反時計周り方向に第8スロットS8から第1スロットS1へと順次に導線36を挿入して、同じく2番目に径方向外側寄りの位置に配置する。このようなスロット内への導線の挿入および配置は、巻線機から繰り出される1本の導線を連続的に巻いていくことでは対応できない。したがって、このような場合のステータコイルは、巻き型等を用いて所定のコイル形状にそれぞれ巻回された複数のコイル部分の端部同士を直接に又は渡り部材を介して溶接等で接続することによって形成すればよい。あるいは、短い導線を略U字状に曲げた導体セグメントを径方向に複数配列した状態で2つの脚部を2つのスロットに軸方向一方側から挿入し、軸方向他方側のスロット開口部から外側に伸び出た上記2つの脚部の一方を隣接する導体セグメントの他方脚部と溶接等で順次に接続していくことによりコイルを形成するセグメント型のステータコイルによって実現されてもよい。
When three conductor portions are arranged in each slot in this manner, the winding direction of the
以後、同様にして引き続き反時計回り方向への巻き付けを継続して、第8スロットS8〜第1スロットS1内の導線部分間の隙間に33番〜40番の導線部分を挿入して配置し、そして、径方向最内周寄り位置に41番〜48番の導線部分を挿入および配置し、第1スロットS1に挿入された最後の48番導線部分が中性点34に接続してステータコイル(すなわちU相コイル)の巻き付けが完了する。
Thereafter, the winding in the counterclockwise direction is continued in the same manner, and the 33rd to 40th conductor portions are inserted and arranged in the gaps between the conductor portions in the eighth slot S8 to the first slot S1, And the 41st-48th conductor part is inserted and arrange | positioned in the radial direction innermost peripheral position, the last 48th conductor part inserted in 1st slot S1 is connected to the
このように図5に示す例では、1つのスロット内に配置された6本の導体部分はその番号が径方向外側から内側へいくほどに大きくなっていない点で図4の例とは異なるが、この例においても総じて見れば1つのスロット内で、径方向外側寄りの位置に入力端子32からの導線距離が短い導線部分が配置され、径方向内側寄りの位置に入力端子32からの導線距離が長い導線部分が配置されているといえる。
Thus, the example shown in FIG. 5 differs from the example of FIG. 4 in that the number of the six conductor portions arranged in one slot is not increased so as to increase from the radially outer side to the inner side. Also in this example as a whole, in one slot, a conductor portion having a short conductor distance from the
なお、図4,5では、1つのスロット内に6本の導線36を挿入および配置するものとして説明したが、その本数は少なくとも2本以上であれば適宜の本数であってもよい。また、ステータコイルの巻き方も、上述してものに限定されるものではなく、径方向に複数本並んで配置されているステータコイルの導線のうち径方向外側寄りに入力端子32からの導線距離が比較的短い導線部分が含まれ、径方向内側寄りには入力端子32点からの線距離が比較的長い導線部分が含まれていればどのように巻かれてもよい。例えば、ステータコイルを構成する導線は、径方向内側へのずれと径方向外側へのずれを周期的に繰り返しながらステータコアの円周方向に巻かれてもよい。
4 and 5, the description has been made assuming that the six
次に、図6〜9を参照して、スロットS内における薄い絶縁材の配置について説明する。本実施形態では、薄い絶縁材が絶縁紙であるものとして説明するが、これに限定されるものではなく、例えば絶縁シート等の他の薄い絶縁材であってもよい。また、図6〜9においては、導線36と絶縁紙との間、および絶縁紙とスロット内壁面との間に隙間が形成されているように示すが、実際にはこれらの間は略隙間無く接触しており、絶縁紙欠如部における導線とスロット内壁面と間は絶縁紙の厚み相当分程度の隙間が形成されるだけである。
Next, the arrangement of the thin insulating material in the slot S will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the thin insulating material is described as the insulating paper, but the present invention is not limited to this, and other thin insulating materials such as an insulating sheet may be used. In FIGS. 6 to 9, a gap is formed between the
図6は、1つのスロットS内に挿入されたコイル導線36と絶縁紙50の配置状態を示す断面図である。図7は、絶縁紙50の径方向内側端部が不揃いの状態でスロットS内に装着されている様子を示す、図6と同様の図である。図8は、径方向外側寄りに配置された複数の導線36の絶縁皮膜40が低誘電率材料で形成されていることを示す、図6と同様の図である。図9は、径方向外側寄りに配置された複数の導線の絶縁皮膜40が比較的厚く形成されている様子を示す、図6と同様の図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an arrangement state of the
図6に示すように、本実施形態のステータ12では、スロットS内に配置された6本の導線36のうち、径方向外側寄りにある3本の導線36とスロット径方向内壁面24およびスロット周方向内壁面26,28との間に絶縁紙50が介在させてあり、絶縁紙50の径方向内側両端部52,54が径方向外側から4本目の導線36の横に位置している。すなわち、スロットS内で径方向内側寄りの3本の導線36とスロット周方向内壁面26,28との間は絶縁紙が介在されていない絶縁紙欠如部56としてある。
As shown in FIG. 6, in the
上述したように本実施形態のステータ12では、スロットS内に挿入および配置された6本の導線36は、径方向外側寄りに入力端子32からの導線距離が比較的短い導線部分が含まれ、径方向内側寄りには前記入力点からの線距離が比較的長い導線部分が含まれるように巻かれている。すなわち、径方向内側寄りに位置する3本の導線36については、入力端子32からの導線距離が長いために分担電圧が十分に低下しており、導線36の絶縁皮膜40だけでステータコア22との間での絶縁破壊および部分放電を抑制または防止することができる。したがって、上記絶縁紙欠如部56を設けることで、従来のようにスロット内壁面の略全体に絶縁紙を配置する場合に比べて、絶縁紙の使用量を低減することができ、その分、製造コストを削減にできる。
As described above, in the
また、上記絶縁紙欠如部56においてはスロット内壁面26,28との間に絶縁紙が存在しないことから、その分、導線36の銅線38を太くしてスロットS内に占める導線36の占積率を向上させることができる。この場合、径方向内側寄りの導線36が太くなることで銅損による発熱が低下し、ステータ12ひいてはモータ10の温度上昇も抑えられる。
Further, since there is no insulating paper between the slot inner wall surfaces 26 and 28 in the insulating
さらに、図7に示すように、絶縁紙50を短くして絶縁紙欠如部56が設けられるようになることで、絶縁紙50の端部52,54の位置が多少不揃いでも支障がないのでステータ12の組付けが容易になるという利点もある。
Further, as shown in FIG. 7, the insulating
なお、上記において本実施形態のステータ12およびこれを用いたモータ10について説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、種々の変更および改良が可能である。
Although the
例えば、上記では絶縁紙欠如部56における導線36とスロット内壁面26,28との間は導線36の絶縁皮膜40だけで足りるとして説明したが、図8に示すように、絶縁紙欠如部56に位置する導線36の絶縁皮膜40を、径方向外側寄りに位置する他の導線の絶縁皮膜よりも低誘電率の材料で形成してもよい。これにより、絶縁紙欠如部における絶縁破壊および部分放電を確実に防止することができる。
For example, in the above description, it has been described that only the insulating
また、図9に示すように、絶縁紙欠如部56に位置する導線36の絶縁皮膜40の厚みtを、径方向外側寄りに位置する他の導線36の絶縁皮膜40よりも厚く形成してもよい。これにより、絶縁紙欠如部における絶縁破壊および部分放電を確実に防止することができる。この場合、上記と同様に低誘電率の絶縁材料で絶縁皮膜を形成すれば、絶縁破壊および部分放電をより確実に防止することができる。
Further, as shown in FIG. 9, the thickness t of the insulating
さらに、上記においては絶縁紙50の長さが各スロットSで一様であるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、絶縁紙50の長さ、すなわち絶縁紙50が介在しない部分である絶縁紙欠如部56の径方向幅を複数のスロット間で異ならせてもよい。具体的には、入力端子からの導線距離が比較的近い導線部分のうちスロット内で最も内周寄りに位置する導線部分とスロット内壁面との間に絶縁紙が配置されるように絶縁紙の長さを設定し、前記導線部分よりも内周側に挿入および配置されている少なくとも1本の導線部分について絶縁紙欠如部としてもよい。この場合、各スロットのうち1つについて絶縁紙欠如部の径方向幅を最小とし、他のスロットについては絶縁紙欠如部の径方向幅を一様にしてもよいし、漸次大きくなるようにしてもよい。
Further, in the above description, the length of the insulating
さらにまた、絶縁紙50の厚みおよび誘電率を、ステータコアと導線部分間での放電開始電圧等をスロットごとに考慮して、異なるように設定してもよい。
Furthermore, the thickness and dielectric constant of the insulating
10 モータ、12 ステータ、14 ロータ、16 ロータコア、18 永久磁石、20 ロータシャフト、22 ステータコア、24 スロット径方向内壁面、26,28 スロット周方向内壁面、30 ステータコイル、32 入力端子(入力点)、34 中性点(出力点)、36 導線、38 銅線、40 絶縁皮膜、50 絶縁紙、52,54 径方向内側両端部、56 絶縁紙欠如部、S,S1〜S8 スロット、T,T1〜T8 ティース。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ステータコイルは、絶縁皮膜で覆われた導線を径方向にずらしながら前記ステータコアに巻かれて構成されるとともに、一端部が入力点に接続され他端部が出力点に接続されており、
1つのスロット内において、径方向に複数本並んで配置されている前記ステータコイルの導線のうち径方向外側寄りに前記入力点からの線距離が比較的短い導線部分が含まれ、径方向内側寄りには前記入力点からの線距離が比較的長い導線部分が含まれており、
前記1つのスロット内で径方向外側寄りにある導線とスロット内壁面との間に薄い絶縁材を介在させる一方で前記径方向内側寄りにある導線とスロット内壁面との間には前記絶縁材を介在させない絶縁材欠如部を設ける構成とした、
回転電機のステータ。 A stator core having a plurality of teeth projecting in the circumferential direction on the inner peripheral portion and having a slot formed between adjacent teeth; a stator coil inserted into the slot and wound around the teeth; A stator of a rotating electric machine comprising:
The stator coil is configured to be wound around the stator core while radially shifting a conductive wire covered with an insulating film, one end is connected to the input point, and the other end is connected to the output point.
Within one slot, among the conductors of the stator coil that are arranged side by side in the radial direction, a conductor portion having a relatively short line distance from the input point is included on the radially outer side, closer to the radially inner side. Includes a conductor portion having a relatively long line distance from the input point,
Within the one slot, a thin insulating material is interposed between the lead wire on the radially outer side and the inner wall surface of the slot, while the insulating material is interposed between the lead wire on the radially inner side and the inner wall surface of the slot. It was configured to provide an insulating material lacking part that does not intervene,
A stator for rotating electrical machines.
前記絶縁材欠如部に対応する導線の絶縁皮膜が前記径方向外側寄りにある導線の絶縁皮膜よりも低誘電率の材料で形成されていることを特徴とする回転電機のステータ。 In the stator of the rotating electrical machine according to claim 1,
A stator for a rotating electrical machine, wherein an insulating film of a conductive wire corresponding to the insulating material lacking portion is formed of a material having a lower dielectric constant than an insulating film of a conductive wire located on the outer side in the radial direction.
前記絶縁材欠如部に対応する導線の絶縁皮膜を前記径方向外側にある導線部分の絶縁皮膜よりも厚く形成したことを特徴とする回転電機のステータ。 In the stator of the rotating electrical machine according to claim 1 or 2,
A stator for a rotating electrical machine, wherein an insulating film of a conductive wire corresponding to the insulating material lacking portion is formed thicker than an insulating film of a conductive wire portion on the radially outer side.
前記ステータ内に回転可能に設けられたロータと、を備える回転電機。 The stator according to any one of claims 1 to 3,
A rotating electric machine comprising: a rotor rotatably provided in the stator.
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