JP2013081351A - Rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば車両用の電動機や発電機として使用される回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine used as, for example, an electric motor or generator for a vehicle.
従来の回転電機として、周方向に配列された複数対の磁極を有する回転子と、周方向に配列された複数のスロットを有し前記回転子と径方向に対向配置された固定子鉄心、及び、前記スロットに挿入されて前記固定子鉄心に巻装された複数の相巻線よりなる固定子巻線を有する固定子と、を備えた回転電機が知られている。このような回転電機においては、高出力化の要請から、固定子鉄心は、同一相の相巻線が収容される同相スロットを磁極ごとに周方向に連続して複数個ずつ有するように構成されている。 As a conventional rotating electrical machine, a rotor having a plurality of pairs of magnetic poles arranged in the circumferential direction, a stator core having a plurality of slots arranged in the circumferential direction and arranged to face the rotor in the radial direction, and There is known a rotating electrical machine including a stator having a stator winding formed of a plurality of phase windings inserted into the slot and wound around the stator core. In such a rotating electrical machine, due to a demand for higher output, the stator core is configured to have a plurality of in-phase slots that are continuous in the circumferential direction for each magnetic pole, in which phase windings of the same phase are accommodated. ing.
そして、特許文献1には、各相2倍スロット(同相スロットが2個の場合)の固定子において波巻きにて巻装された三相の固定子巻線が開示されている。この固定子巻線を構成する各相巻線(U相、V相、W相)は、図19(a)に示すように、延伸方向一端側の出力端子から他端側の中性点までを4個に分割されて、出力端子側から順に配置された第1〜第4部分巻線(a)〜(d)により構成されている。この場合の各相巻線は、図19(b)に示すように、第1部分巻線(a)と第4部分巻線(d)が同じ同相スロットU1に収容され、第2部分巻線(b)と第3部分巻線(c)が同じ同相スロットU2に収容されるように接続されている。なお、図19(b)には、代表としてU相の2個の同相スロットU1、U2が示されている。 Patent Document 1 discloses a three-phase stator winding wound by wave winding in a stator of each phase double slot (when there are two in-phase slots). Each phase winding (U phase, V phase, W phase) constituting this stator winding is, as shown in FIG. 19 (a), from the output terminal on one end side in the extending direction to the neutral point on the other end side. Is divided into four parts, and is composed of first to fourth partial windings (a) to (d) arranged in order from the output terminal side. As shown in FIG. 19B, each phase winding in this case has a first partial winding (a) and a fourth partial winding (d) accommodated in the same in-phase slot U1, and the second partial winding. (B) and the third partial winding (c) are connected so as to be accommodated in the same in-phase slot U2. FIG. 19B shows two U-phase slots U1 and U2 as representatives.
また、特許文献2には、各相3倍スロット(同相スロットが3個の場合)で各スロットに固定子巻線の導体が径方向に6層存在する固定子において、重ね巻きと波巻きを混合した巻線方式について開示されており、内周側の4層を重ね巻きでスロットを充填した後、外周側の2層を波巻きにて充填している。この場合には、各相巻線の第1部分巻線と第6部分巻線が同じ同相スロットに収容されるように接続されることになる。
Further,
このように最先端の部分巻線と最後端の部分巻線が同じ同相スロットに収容される理由として、コイルエンドが高くなることを防ぐこと、コイルエンド上を径方向に横切る渡り線の形状を出来るだけ統一し造り易くすることが挙げられる。 As described above, the reason why the most advanced partial winding and the last partial winding are accommodated in the same in-phase slot is to prevent the coil end from becoming higher, and the shape of the crossover wire that crosses the coil end in the radial direction. The most common is to make it as easy as possible.
なお、コイルエンドを出来るだけ低く抑えるためには、各相出力線と中性点の位置を固定子鉄心の外径側に揃えることが有効であり、これを達成するように渡り線を配置すると、コイルエンド上を径方向に横切る渡り線の本数は偶数本に限られる。各相2倍スロットの回転電機の場合には0本又は各相2本の計6本となる。 In order to keep the coil end as low as possible, it is effective to align the position of each phase output line and the neutral point to the outer diameter side of the stator core. The number of crossovers that cross the coil end in the radial direction is limited to an even number. In the case of a rotating electrical machine having a double slot for each phase, the number is 0 or 2 for each phase.
コイルエンド上を横切る渡り線の本数が0本の場合、各部分巻線のスロット挿入位置に関わらず、コイルエンド上で巻線は6重に重なる。また、渡り線の形状パターンも9種類で同じである。ここで図20(a)には、第1部分巻線と第4部分巻線が同一スロットに挿入される場合の、図20(b)には、第1部分巻線と第2部分巻線が同一スロットに挿入される場合の渡り線の重なりをそれぞれ示した。各図で、スロットよりも内径側に渡り線を示すが、実際にはこの渡り線は内周側→コイルエンド上→内周側の経路で内径側を避ける様にスロット間をつないでいる。この時、第1部分巻線と第3部分巻線が同一スロットに挿入されることは、コイルエンド上を横切る渡り線が0本である限り有り得ない。 When the number of crossovers crossing over the coil end is zero, the windings are superimposed six times on the coil end regardless of the slot insertion position of each partial winding. The shape of the crossover line is the same for nine types. Here, FIG. 20A shows the case where the first partial winding and the fourth partial winding are inserted into the same slot. FIG. 20B shows the first partial winding and the second partial winding. The crossovers of the crossover lines in the case where is inserted in the same slot are shown. In each figure, a connecting wire is shown on the inner diameter side of the slot. Actually, this connecting wire is connected between the slots so as to avoid the inner diameter side in the path from the inner periphery side to the coil end to the inner periphery side. At this time, it is impossible that the first partial winding and the third partial winding are inserted into the same slot as long as the number of crossovers across the coil end is zero.
一方、コイルエンド上を横切る渡り線の本数が計6本の場合、第1部分巻線と第2部分巻線および第3部分巻線と第4部分巻線がそれぞれ同じスロットに挿入される場合は、図21(c)に示すように、コイルエンド上で巻線は6重に重なり、渡り線の形状パターンが8種類となる。また、第1部分巻線と第3部分巻線および第2部分巻線と第4部分巻線がそれぞれ同じスロットに挿入される場合は、図21(b)に示すように、コイルエンド上での巻線の重なりは4重であり、渡り線の形状パターンは5種類となる。また、第1部分巻線と第4部分巻線および第2部分巻線と第3部分巻線がそれぞれ同じスロットに挿入される場合は、図21(a)に示すように、コイルエンド上での巻線の重なりは4重であり、渡り線の形状パターンは4種類となる。 On the other hand, when the total number of crossovers across the coil end is six, the first partial winding and the second partial winding, and the third partial winding and the fourth partial winding are respectively inserted in the same slot. As shown in FIG. 21 (c), the windings overlap six times on the coil end, and there are eight types of crossover shape patterns. Further, when the first partial winding and the third partial winding, and the second partial winding and the fourth partial winding are respectively inserted in the same slot, as shown in FIG. There are four overlapping windings, and there are five types of crossover shape patterns. When the first partial winding and the fourth partial winding and the second partial winding and the third partial winding are respectively inserted in the same slot, as shown in FIG. There are four overlapping windings, and there are four types of crossover shape patterns.
従って、波巻きにおいて、最もコイルエンドが低く、造り易いのは第1部分巻線と第4部分巻線を同じスロットに挿入する構成であり、各相2倍スロットの回転電機では多くの場合この方式が用いられる。 Therefore, in the wave winding, the coil end is the lowest and easy to manufacture is a configuration in which the first partial winding and the fourth partial winding are inserted into the same slot. A method is used.
ところで、回転電機の固定子巻線には、電動機として作動させる場合に各相出力端子間に図22に示すような最大電圧V0なる方形波の電圧が印加されるが、実際に固定子巻線の相間に発生する最大の電圧は、図23に示す様にV0を超える。図24は、固定子巻線における、入力電圧に対する出力電圧の増幅率を周波数に対してプロットした例であるが、印加された方形波の高周波成分に対し、固定子巻線が共振周波数を持つことが電圧増幅の原因である。 By the way, a square wave voltage having a maximum voltage V 0 as shown in FIG. 22 is applied between the output terminals of each phase when the motor is operated as an electric motor. The maximum voltage generated between the line phases exceeds V 0 as shown in FIG. FIG. 24 is an example in which the amplification factor of the output voltage with respect to the input voltage in the stator winding is plotted with respect to the frequency. The stator winding has a resonance frequency with respect to the applied high frequency component of the square wave. This is the cause of voltage amplification.
このように最大相間電圧が大きくなると、相間の電流短絡を防ぐために固定子巻線の被膜を厚くする等相間距離を広げ、絶縁性能を向上させる必要性が生じる。 When the maximum interphase voltage is increased in this way, there is a need to increase the insulation distance by increasing the interphase distance by increasing the thickness of the stator winding film in order to prevent a current short circuit between phases.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、固定子巻線の相間における共振を低減させて、最大相間電圧を小さくし、絶縁のために必要な相間距離を短くし得るようにした回転電機を提供することを解決すべき課題とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to reduce resonance between phases of the stator winding, reduce the maximum interphase voltage, and shorten the interphase distance necessary for insulation. Providing a rotating electrical machine is a problem to be solved.
上記課題を解決するためになされた請求項1に記載の発明は、周方向に配列された複数対の磁極を有する回転子と、周方向に配列された複数のスロットを有し前記回転子と径方向に対向配置された固定子鉄心、及び、前記スロットに挿入されて前記固定子鉄心に巻装された複数の相巻線よりなる固定子巻線を有する固定子と、を備えた回転電機において、前記固定子鉄心は、同一相の前記相巻線が収容される同相スロットを前記磁極ごとに周方向に連続してn(nは2以上の自然数)個ずつ有し、各前記相巻線は、延伸方向一端から他端までをk(kは2以上の自然数)個に分割されて、前記延伸方向一端側から順に配置された第1部分巻線、・・・、第k部分巻線により構成され、前記第1部分巻線と前記第k部分巻線が前記固定子鉄心の異なる前記同相スロットに収容されていることを特徴とする。 The invention according to claim 1, which has been made to solve the above problems, includes a rotor having a plurality of pairs of magnetic poles arranged in the circumferential direction, and a plurality of slots arranged in the circumferential direction. A rotating electrical machine comprising: a stator core disposed radially opposite to the stator; and a stator having a stator winding formed of a plurality of phase windings inserted into the slot and wound around the stator core. The stator iron core has n (n is a natural number of 2 or more) continuous in the circumferential direction for each of the magnetic poles, and each phase winding has an in-phase slot in which the phase winding of the same phase is accommodated. The wire is divided into k (k is a natural number of 2 or more) from one end to the other end in the extending direction, and is arranged in order from one end side in the extending direction. The first partial winding and the kth partial winding are different from each other in the stator core. It is housed in the in-phase slot.
請求項1に記載の発明によれば、各相巻線は、延伸方向一端から他端までをk個に分割されて、延伸方向一端側から順に配置された第1部分巻線、・・・、第k部分巻線により構成され、第1部分巻線と第k部分巻線が固定子鉄心の異なる同相スロットに収容されている。そのため、負の相互インダクタンスによるコイルインダクタンスの低減を抑えることができるので、共振周波数が低くなり且つ共振ピークが低くなる。これにより、固定子巻線の相間における共振を低減させることができる。その結果、最大相間電圧は小さくなり、絶縁のために必要な相間距離を短くすることができる。 According to the first aspect of the present invention, each phase winding is divided into k pieces from one end to the other end in the extending direction, and is arranged in order from one end side in the extending direction. The first partial winding and the kth partial winding are accommodated in different in-phase slots of the stator core. As a result, reduction of coil inductance due to negative mutual inductance can be suppressed, so that the resonance frequency is lowered and the resonance peak is lowered. Thereby, the resonance between the phases of the stator windings can be reduced. As a result, the maximum interphase voltage is reduced, and the interphase distance necessary for insulation can be shortened.
なお、相間電圧に影響を与える固定子巻線の共振周波数fnは、コイルインダクタンスをL、静電容量をCとした場合に、下記の式1により求められる。 The resonance frequency fn of the stator winding that affects the interphase voltage is obtained by the following equation 1 where L is the coil inductance and C is the capacitance.
fn=1/2π√LC ………式1
ここで、共振要素としてのコイルインダクタンスLは、単独のコイルにより発生する自己インダクタンスと、コイルの結合により発生する相互インダクタンスとで決まる。また、静電容量Cは、主に固定子巻線と固定子鉄心との間に発生する対地容量で決まる。本発明では、同相スロットに収容される各相巻線の部分巻線の収容位置を上記のように変更することで、互いに影響し合う負の相互インダクタンスを0に近づけることができる。これにより、共振周波数fnが低くなり且つ共振ピークが低くなるように、共振特性を変えることができる。
fn = 1 / 2π√LC ......... Formula 1
Here, the coil inductance L as a resonance element is determined by a self-inductance generated by a single coil and a mutual inductance generated by coupling of the coils. The capacitance C is determined mainly by the ground capacitance generated between the stator winding and the stator core. In the present invention, by changing the accommodation position of the partial winding of each phase winding accommodated in the in-phase slot as described above, negative mutual inductances that affect each other can be brought close to zero. Thereby, the resonance characteristics can be changed so that the resonance frequency fn is lowered and the resonance peak is lowered.
また、本発明において、各相巻線における部分巻線の分割数(kの値)は、2以上の自然数であれば、奇数であっても偶数であってもよい。 In the present invention, the division number (value of k) of the partial winding in each phase winding may be an odd number or an even number as long as it is a natural number of 2 or more.
請求項2に記載の発明は、各前記相巻線は、延伸方向一端から他端までを2n個に分割されて、前記延伸方向一端側から順に配置された第1部分巻線、第2部分巻線、・・・、第2n部分巻線により構成され、前記第1部分巻線と前記第2n部分巻線が前記固定子鉄心の異なる前記同相スロットに収容されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, each of the phase windings is divided into 2n pieces from one end to the other end in the extending direction and is arranged in order from one end side in the extending direction. .., 2n partial winding, wherein the first partial winding and the second n partial winding are accommodated in the in-phase slots of the stator core different from each other.
請求項2に記載の発明によれば、各相巻線は、延伸方向一端から他端までを2n個に分割されて、延伸方向一端側から順に配置された第1部分巻線、第2部分巻線、・・・、第2n部分巻線により構成され、第1部分巻線と第2n部分巻線が固定子鉄心の異なる同相スロットに収容されている。即ち、本発明によれば、各相巻線が偶数個の部分巻線に分割されている場合において、負の相互インダクタンスによるコイルインダクタンスの低減を抑えることができるので、共振周波数が低くなり且つ共振ピークが低くなる。これにより、固定子巻線の相間における共振を低減させることができる。その結果、最大相間電圧は小さくなり、絶縁のために必要な相間距離を短くすることができる。
According to the invention described in
請求項3に記載の発明は、各前記相巻線は、前記延伸方向一端側から偶数番目に位置する第2m(mは1≦m≦nを満たす全ての自然数)部分巻線と第(2m−1)部分巻線が前記固定子鉄心の同一の前記同相スロットに収容されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, each of the phase windings includes a second m (m is an all natural number satisfying 1 ≦ m ≦ n) partial winding and the (2m -1) The partial winding is housed in the same in-phase slot of the stator core.
請求項3に記載の発明によれば、各相巻線の延伸方向一端側から偶数番目に位置する第2m部分巻線と、その1つ前の奇数番目に位置する第(2m−1)部分巻線が、同一の同相スロットに収容されている。これにより、請求項1に記載の発明の効果と相俟って、固定子巻線の相間における共振を相乗的に低減させることができる。その結果、最大相間電圧は更に小さくなり、絶縁のために必要な相間距離を更に短くすることができる。
According to invention of
請求項4に記載の発明は、各前記相巻線は、各相端子から中性点までにおいてj列(jは2以上の自然数)に並んだ複数の並列巻線からなり、各前記並列巻線は、延伸方向一端から他端までをk個の部分巻線に分割されて、第1〜第k/2部分巻線と第(k/2+1)〜第k部分巻線が前記固定子鉄心の異なる前記同相スロットに収容されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, each of the phase windings includes a plurality of parallel windings arranged in j rows (j is a natural number of 2 or more) from each phase terminal to a neutral point. The wire is divided into k partial windings from one end to the other end in the extending direction, and the first to k / 2th partial windings and the (k / 2 + 1) th to kth partial windings are the stator core. Are housed in the different in-phase slots.
請求項4に記載の発明によれば、各相巻線は、各相端子から中性点までにおいてj列に並んだ複数の並列巻線からなり、各並列巻線は、第1〜第k/2部分巻線(前半側の部分巻線群)と第(k/2+1)〜第k部分巻線(後半側の部分巻線群)が固定子鉄心の異なる同相スロットに収容されている。そのため、第1〜第k/2部分巻線と第(k/2+1)〜第k部分巻線との間の磁気結合を弱め、負の相互インダクタンスによるコイルインダクタンスの低減を抑えることができるので、共振周波数が低くなり且つ共振ピークが低くなる。これにより、固定子巻線の相間における共振を低減させることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, each phase winding is composed of a plurality of parallel windings arranged in j rows from each phase terminal to the neutral point, and each parallel winding includes first to k-th windings. / 2 partial winding (first-half partial winding group) and (k / 2 + 1) to k-th partial winding (second-half partial winding group) are accommodated in different in-phase slots of the stator core. Therefore, it is possible to weaken the magnetic coupling between the first to k / 2th partial windings and the (k / 2 + 1) th to kth partial windings, and to suppress the reduction of coil inductance due to negative mutual inductance. The resonance frequency is lowered and the resonance peak is lowered. Thereby, the resonance between the phases of the stator windings can be reduced.
なお、本発明において、kの値が奇数の場合には、中央に位置する部分巻線は、前半側の部分巻線と同じ同相スロットに収容されていても、後半側の部分巻線と同じ同相スロットに収容されていてもどちらでもよい。例えばk=3の場合、各相巻線は、第1部分巻線(a)と第2部分巻線(b)と第3部分巻線(c)の3個に分割されている。この場合、中央に位置する第2部分巻線(b)は、前半側の第1部分巻線(a)と同じ同相スロットに収容されていてもよく、後半側の第3部分巻線(c)と同じ同相スロットに収容されていてもよい。 In the present invention, when the value of k is an odd number, the partial winding located in the center is the same as the partial winding on the second half side even if it is accommodated in the same in-phase slot as the partial winding on the first half side. Either may be accommodated in the in-phase slot. For example, when k = 3, each phase winding is divided into three parts: a first partial winding (a), a second partial winding (b), and a third partial winding (c). In this case, the second partial winding (b) located in the center may be accommodated in the same in-phase slot as the first partial winding (a) on the first half side, and the third partial winding (c) on the second half side. ) In the same in-phase slot.
請求項5に記載の発明は、回転子と、周方向に配列された複数のスロットを有し前記回転子と径方向に対向配置された固定子鉄心、及び、前記スロットに挿入されて前記固定子鉄心に巻装された複数の相巻線よりなる固定子巻線を有する固定子と、を備えた回転電機において、各前記相巻線は、延伸方向一端から他端までをk個の部分巻線に分割されて、各前記部分巻線が周方向に360°/k分巻く度に巻き進行方向の反転を所定回数繰り返すことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a rotor, a stator core having a plurality of slots arranged in the circumferential direction and arranged radially facing the rotor, and the stator core inserted into the slot. And a stator having a stator winding composed of a plurality of phase windings wound around a core, wherein each phase winding has k portions extending from one end to the other in the extending direction. Each of the partial windings is divided into windings, and each time the partial windings are wound by 360 ° / k in the circumferential direction, the reversal of the winding traveling direction is repeated a predetermined number of times.
請求項5に記載の発明によれば、各相巻線は、延伸方向一端から他端までをk個に分割された各部分巻線が周方向に360°/k分巻く度に巻き進行方向の反転を所定回数繰り返すようにされている。これにより、各部分巻線は、それぞれ同一のスロットに収容されるので、各部分巻線が同一のスロットに混在して収容されることを回避することができる。その結果、各部分巻線間の磁気結合を弱め、負の相互インダクタンスによるコイルインダクタンスの低減を抑えることができるので、共振周波数が低くなり且つ共振ピークが低くなる。そのため、固定子巻線の相間における共振を低減させることができる。その結果、最大相間電圧は小さくなり、絶縁のために必要な相間距離を短くすることができる。なお、本発明の場合にも、相間電圧に影響を与える固定子巻線の共振周波数fnは、請求項1に記載の発明と同様に、前記の式1により求められる。 According to the invention described in claim 5, each phase winding is wound in the winding direction each time each partial winding divided into k pieces from one end to the other in the extending direction is wound 360 ° / k in the circumferential direction. Is repeated a predetermined number of times. Thereby, since each partial winding is accommodated in the same slot, it can be avoided that the partial windings are mixedly accommodated in the same slot. As a result, the magnetic coupling between the partial windings can be weakened, and the reduction of the coil inductance due to the negative mutual inductance can be suppressed, so that the resonance frequency is lowered and the resonance peak is lowered. Therefore, resonance between the phases of the stator winding can be reduced. As a result, the maximum interphase voltage is reduced, and the interphase distance necessary for insulation can be shortened. In the case of the present invention as well, the resonance frequency fn of the stator winding that affects the interphase voltage can be obtained by the above-described equation 1 in the same manner as in the first aspect of the invention.
請求項6に記載の発明は、回転子と、周方向に配列された複数のスロットを有し前記回転子と径方向に対向配置された固定子鉄心、及び、前記スロットに挿入されて前記固定子鉄心に巻装された複数の相巻線よりなる固定子巻線を有する固定子と、を備えた回転電機において、各前記相巻線は、各相端子から中性点までにおいてj列に並んだ複数の並列巻線からなり、各前記並列巻線は、延伸方向一端から他端までをk個の部分巻線に分割されて、各前記並列巻線の前記延伸方向一端側から数えて同一番目に位置する部分巻線が同一の前記スロットで互いに近接するように整列配置されていることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a rotor, a stator core having a plurality of slots arranged in the circumferential direction and arranged radially opposite to the rotor, and the stator core inserted into the slots. And a stator having a stator winding composed of a plurality of phase windings wound around a core of the stator, wherein each of the phase windings is arranged in j rows from each phase terminal to a neutral point. Each of the parallel windings is divided into k partial windings from one end to the other end in the extending direction, and counted from one end side in the extending direction of each parallel winding. The partial windings positioned at the same position are arranged in alignment so as to be close to each other in the same slot.
請求項6に記載の発明によれば、各相巻線は、各相端子から中性点までにおいてj列に並んだ複数の並列巻線からなり、各並列巻線は、延伸方向一端から他端までをk個の部分巻線に分割されて、各並列巻線の延伸方向一端側から数えて同一番目に位置する部分巻線が同一のスロットで互いに近接するように整列配置されている。そのため、例えば、各並列巻線が4個の部分巻線に分割されている場合(k=4の場合)、各並列巻線の第1部分巻線同士、第2部分巻線同士、第3部分巻線同士及び第4部分巻線同士が、それぞれスロット内で近接した状態に配置されることで部分巻線間の磁気結合が大きくなる。換言すれば、第1部分巻線と第4部分巻線といった各並列巻線の前半と後半の部分巻線が隔離することとなり、前半と後半の部分巻線の磁気結合が比較的弱くなる。そのため、負の相互インダクタンスによるコイルインダクタンスの低減を抑えることができるので、共振周波数が低くなり且つ共振ピークが低くなる。これにより、固定子巻線の相間における共振を低減させることができる。その結果、最大相間電圧は小さくなり、絶縁のために必要な相間距離を短くすることができる。 According to the sixth aspect of the present invention, each phase winding is composed of a plurality of parallel windings arranged in j rows from each phase terminal to the neutral point, and each parallel winding is connected from one end in the extending direction to the other. The end windings are divided into k partial windings, and the partial windings located at the same position as counted from one end side in the extending direction of the parallel windings are arranged so as to be close to each other in the same slot. Therefore, for example, when each parallel winding is divided into four partial windings (when k = 4), the first partial windings, the second partial windings of each parallel winding, the third By arranging the partial windings and the fourth partial windings close to each other in the slots, the magnetic coupling between the partial windings is increased. In other words, the first half winding and the second half partial winding of each parallel winding such as the first partial winding and the fourth partial winding are separated, and the magnetic coupling between the first half and the second half partial winding becomes relatively weak. As a result, reduction of coil inductance due to negative mutual inductance can be suppressed, so that the resonance frequency is lowered and the resonance peak is lowered. Thereby, the resonance between the phases of the stator windings can be reduced. As a result, the maximum interphase voltage is reduced, and the interphase distance necessary for insulation can be shortened.
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の発明において、各前記並列巻線は、第1〜第k/2部分巻線と第(k/2+1)〜第k部分巻線が前記固定子鉄心の異なる同相スロットに収容されていることを特徴とする。 The invention according to claim 7 is the invention according to claim 6, wherein each of the parallel windings includes the first to k / 2th partial windings and the (k / 2 + 1) th to kth partial windings. It is housed in different in-phase slots of the stator core.
請求項7に記載の発明によれば、各並列巻線は、第1〜第k/2部分巻線(前半側の部分巻線群)と第(k/2+1)〜第k部分巻線(後半側の部分巻線群)が固定子鉄心の異なる同相スロットに収容されていることから、第1〜第k/2部分巻線と第(k/2+1)〜第k部分巻線との間の磁気結合が弱められる。更に、各並列巻線は、延伸方向一端側から数えて同一番目に位置する部分巻線が同一のスロットで互いに近接するように整列配置されていることから、前半側及び後半側のそれぞれの部分巻線群の中においても、各部分巻線が隔離した状態で整列させられている。そのため、各部分巻線が同じ同相スロット内に混在される場合に比べて、各部分巻線間の磁気結合が弱くなるので、負の相互インダクタンスによるコイルインダクタンスの低減抑制効果を更に大きくすることができる。これにより、固定子巻線の相間における理想的な共振低減効果を得ることが可能となる。 According to the seventh aspect of the present invention, each of the parallel windings includes the first to k / 2th partial windings (first half side partial winding group) and the (k / 2 + 1) th to kth partial windings ( Since the second half winding group) is accommodated in different in-phase slots of the stator core, it is between the first to k / 2th windings and the (k / 2 + 1) th to kth windings. The magnetic coupling of is weakened. Furthermore, each parallel winding is aligned and arranged so that the same number of partial windings counted from one end side in the extending direction are close to each other in the same slot. In the winding group, the partial windings are aligned in an isolated state. Therefore, compared with the case where the partial windings are mixed in the same in-phase slot, the magnetic coupling between the partial windings is weakened, so that the effect of suppressing the reduction of the coil inductance due to the negative mutual inductance can be further increased. it can. As a result, an ideal resonance reduction effect between the phases of the stator windings can be obtained.
なお、本発明においてkの値が奇数の場合には、請求項4に記載の発明と同様に、中央に位置する部分巻線は、前半側の部分巻線と同じ同相スロット及び後半側の部分巻線と同じ同相スロットのうちどちらの同相スロットに収容されていてもよい。 In the present invention, when the value of k is an odd number, as in the fourth aspect of the invention, the partial winding located at the center has the same in-phase slot and the second half side portion as the first half side partial winding. It may be accommodated in any of the same in-phase slots as the winding.
請求項8に記載の発明は、前記第1〜第2n部分巻線の巻線方式は全て波巻きであることを特徴とする。 The invention described in claim 8 is characterized in that all of the winding methods of the first to second n partial windings are wave windings.
請求項8に記載の発明によれば、第1〜第2n部分巻線の巻線方式を全て波巻きにすることにより、固定子巻線を容易に形成することできる。また、固定子巻線の相間における共振の低減効果を確実に得ることができる。 According to invention of Claim 8, a stator winding | coil can be easily formed by making all the winding systems of the 1st-2nd n partial winding into a wave winding. Moreover, the effect of reducing resonance between the phases of the stator windings can be obtained with certainty.
請求項9に記載の発明は、前記固定子巻線は、前記スロットに軸方向に挿入配置された複数の導体セグメントが直列に接続されて前記固定子鉄心に巻装された複数の前記相巻線により構成され、前記固定子鉄心の軸方向一端側には、異なる前記スロットから延出した前記導体セグメントの端末部同士が互いに接合された接合部が周方向に周期的に且つ放射方向に配置されてなる第1コイルエンド群が形成され、前記固定子鉄心の軸方向他端側には、異なる前記スロットに収容されたスロット収容部同士を前記スロットの外部で連結する複数のターン部よりなる第2コイルエンド群が形成されていることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, the stator winding includes a plurality of phase windings in which a plurality of conductor segments inserted and arranged in the axial direction in the slots are connected in series and wound around the stator core. Consists of wires, and on one end side in the axial direction of the stator core, joint portions where the end portions of the conductor segments extending from different slots are joined to each other are arranged periodically and radially in the circumferential direction The first coil end group is formed, and the other end side in the axial direction of the stator core includes a plurality of turn portions that connect the slot accommodating portions accommodated in the different slots outside the slots. A second coil end group is formed.
請求項9に記載の発明によれば、固定子巻線を連続線で形成する場合に比べて、導体セグメント単体は、長さが非常に短く、ハンドリングが容易であるため、固定子巻線を容易に作製することができる。 According to the ninth aspect of the present invention, since the conductor segment alone is very short and easy to handle as compared with the case where the stator winding is formed of a continuous line, the stator winding is It can be easily manufactured.
請求項10に記載の発明は、前記固定子巻線を流れる交流電流は、各相出力端子間で最大電圧330V以上であることを特徴とする。
The invention according to
請求項10に記載の発明によれば、電位差を持つ2つの導体間に部分放電が生じる場合を考えると、図6に示すパッシェンの法則に従えば、大気圧にて約330V以上で部分放電が発生し得る。そのため、絶縁のための導体間の必要空間距離は、約330V以上の領域にて相間電圧と正の相関を持ち、最大相間電圧の低減により必要相間距離を直接低減させることができる。 According to the tenth aspect of the present invention, considering the case where partial discharge occurs between two conductors having a potential difference, according to Paschen's law shown in FIG. Can occur. Therefore, the required spatial distance between conductors for insulation has a positive correlation with the interphase voltage in the region of about 330 V or more, and the necessary interphase distance can be directly reduced by reducing the maximum interphase voltage.
以下、本発明に係る回転電機の実施形態について図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, embodiments of a rotating electrical machine according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
〔実施形態1〕
図1は、実施形態に係る回転電機の構成を模式的に示す軸方向断面図である。本実施形態に係る回転電機1は、車両用電動機として使用されるものであって、図1に示すように、略有底筒状の一対のハウジング部材10a,10bが開口部同士で接合されてなるハウジング10と、ハウジング10に軸受け11,12を介して回転自在に支承される回転軸13に固定された回転子14と、ハウジング10内の回転子14を包囲する位置でハウジング10に固定された固定子20と、を備えている。
Embodiment 1
FIG. 1 is an axial cross-sectional view schematically showing the configuration of the rotating electrical machine according to the embodiment. The rotating electrical machine 1 according to the present embodiment is used as a vehicular electric motor. As shown in FIG. 1, a pair of substantially bottomed
回転子14は、固定子20の内周側と径方向に向き合う外周側に、周方向に所定距離を隔てて極性が交互に異なるように配置された複数の磁極を有する。これらの磁極は、回転子14の所定位置に埋設された複数の永久磁石により形成されている。回転子14の磁極の数は、回転電機により異なるため限定されるものではない。本実施形態においては、8極(N極:4、S極:4)の回転子が用いられている。
The
次に、図2〜図6を参照して固定子20について説明する。図2は、実施形態1に係る固定子の全体斜視図である。図3は、実施形態1において固定子鉄心のスロットに導体セグメントを挿入する状態を示す説明図である。図4は、実施形態1における各相巻線の巻線方式を示す説明図であって、(a)斜め上方から見た斜視図であり、(b)は軸方向から見た平面図であり、(c)は周方向に展開した展開図である。図5(a)は、実施形態1に係る固定子巻線を構成する各相巻線の結線図であり、(b)は実施形態1に係る固定子鉄心のU相の2個の同相スロット31内に収容されたU相部分巻線の収容位置を示す模式図である。
Next, the
固定子20は、図2に示すように、周方向に複数のスロット31を有する円環状の固定子鉄心30と、スロット31に挿通配置された略U字形状の複数の導体セグメント50の開放端部の端末部同士が固定子鉄心30の軸方向一方側で溶接により接続されて固定子鉄心30に巻装された三相(U相、V相、W相)の固定子巻線40と、を備えている。
As shown in FIG. 2, the
固定子鉄心30は、複数枚のコアシート(鋼板)を軸方向に積層して構成されている。固定子鉄心30の内周面には、固定子巻線40を収容できるように、固定子鉄心30を軸方向に貫通し断面略矩形状の複数のスロット31が周方向に等ピッチに、また、径方向に放射状に設けられている。固定子鉄心30に形成されたスロット31の数は、回転子14の磁極数(8磁極)に対し、固定子巻線40の1相あたり2個の割合で形成されており、スロット倍数n(nは2以上の自然数)が2とされている。即ち、固定子鉄心30には、同一相の相巻線41が収容される同相スロット31を前記磁極ごとに周方向に連続して2個ずつ設けられている。よって、本実施形態では、8×3×2=48より、スロット数は48個とされている。
The
固定子鉄心30のスロット31に巻装された固定子巻線40は、略U字形状をなす複数の導体セグメント50の開放端側の端部同士を溶接で互いに接合することにより構成されている。この導体セグメント50は、外周に絶縁被膜(図示せず)が被覆された平角導体をU字形状に折り曲げることにより形成されている。なお、導体セグメント50両端部の溶接で接合される接合部56には、絶縁被膜が剥離されることにより導体露出部(図示せず)が形成されている。
The stator winding 40 wound around the
略U字形状に形成された導体セグメント50は、図3に示すように、互いに平行な一対の直線部51、51と、一対の直線部51、51の一端を互いに連結するターン部52とからなる。ターン部52の中央部には、固定子鉄心30の端面30aに沿って延びる頭頂段部53が設けられており、頭頂段部53の両側には、固定子鉄心30の端面30aに対して所定の角度で傾斜した傾斜部が設けられている。なお、符号24は、固定子鉄心30と固定子巻線40との間を電気絶縁するインシュレータである。
As shown in FIG. 3, the
図3には、同一相の隣接する2個のスロット31A、31Bに挿入配置される2個で一組の導体セグメント50A、50Bが示されている。この場合、2個の導体セグメント50A、50Bは、それらの一対の直線部51、51が、同一のスロット31ではなく、隣接した2個のスロット31A、31Bに別々に軸方向一端側から挿入される。即ち、図3の右側にある2個の導体セグメント50A、50Bにおいて、一方の導体セグメント50Aは、一方の直線部51が一のスロット31Aの最外層(第6層)に挿入され、他方の直線部51が固定子鉄心30の反時計回り方向に向けて1磁極ピッチ(NS磁極ピッチ)離れた他のスロット(図示せず)の第5層に挿入される。
FIG. 3 shows a pair of
そして、他方の導体セグメント50Bは、一方の直線部51がスロット31Aと隣接したスロット31Bの最外層(第6層)に挿入され、他方の直線部51が固定子鉄心30の反時計回り方向に向けて1磁極ピッチ(NS磁極ピッチ)離れた他のスロット(図示せず)の第5層に挿入される。即ち、2個の導体セグメント50A、50Bは、周方向に1スロットピッチずれた状態に配置される。このようにして、全スロット31に対して偶数本の導体セグメント50の直線部51が挿入配置される。本実施形態の場合には、各スロット31内に、合計6本の直線部51が径方向1列に積層配置されている。
In the
スロット31から軸方向他端側へ延出した一対の直線部51、51の開放端部は、固定子鉄心30の端面30aに対して所定の角度をもって斜めに斜行するように互いに周方向反対側へ捻られて、略半磁極ピッチ分の長さの捻り部54(図2及び図4参照)が形成されている。そして、固定子鉄心30の軸方向他端側において、導体セグメント50の所定の捻り部54の先端部同士が溶接により接合されて所定のパターンで電気的に接続される。即ち、所定の導体セグメント50が直列に接続されることにより、固定子鉄心30のスロット31に沿って周方向に渦巻き状に波巻きで巻回された3本の相巻線41(U相、V相、W相)を有する固定子巻線40が形成される。
The open ends of the pair of
なお、固定子巻線40の各相について、基本となるU字形状の導体セグメント50により、固定子鉄心30の周りを6周する巻線(コイル)が形成される。しかし、固定子巻線40の各相について、出力用引き出し線及び中性点用引き出し線を一体に有するセグメント、並びに1周目と2周目とを接続するターン部を有するセグメントは、基本となる導体セグメント50とは異なる異形セグメント(図示せず)で構成される。これら異形セグメントを用いて、図5(a)に示すように、固定子巻線40の各相の巻線端が星型結線により結線される。
For each phase of the stator winding 40, a winding (coil) that makes six turns around the
固定子巻線40を構成する3本の相巻線41(U相、V相、W相)は、図5(a)に示すように、延伸方向一端側の出力端子から他端側の中性点までを2n個(本実施形態ではn=2から4個)に分割されて、延伸方向一端側から順に配置された第1部分巻線(a)、第2部分巻線(b)、第3部分巻線(c)、第4部分巻線(d)により構成されている。これら第1〜第4部分巻線(a)〜(d)の巻線方式は、全て波巻きである。 As shown in FIG. 5 (a), the three phase windings 41 (U phase, V phase, W phase) constituting the stator winding 40 are formed in the other end side from the output terminal on one end side in the extending direction. The first partial winding (a), the second partial winding (b), which are divided into 2n pieces (n = 2 to 4 in the present embodiment) up to the sex point and are arranged in order from one end side in the extending direction, The third partial winding (c) and the fourth partial winding (d) are included. The winding methods of the first to fourth partial windings (a) to (d) are all wave winding.
なお、本実施形態では、固定子巻線40を構成する3本の各相巻線41は、延伸方向一端から他端までを2n個(n=2から4個)の部分巻線に分割されているが、各相巻線41は、延伸方向一端から他端までを2以上の任意の個数k(kは2以上の自然数)の部分巻線に分割してもよい。
In this embodiment, each of the three
本実施形態では、各相巻線41は、図5(b)に示すように、第1部分巻線(a)と第4部分巻線(d)が固定子鉄心30の異なる同相スロット31に収容されている。なお、図5(b)には、代表としてU相の2個の同相スロットU1、U2が示されており、V相及びW相の場合も、U相と同様である。
In this embodiment, as shown in FIG. 5B, each phase winding 41 has a first partial winding (a) and a fourth partial winding (d) in different in-
また、各相巻線41は、出力端子側から偶数番目に位置する第2m(mは1≦m≦nを満たす全ての自然数)部分巻線と、第2m部分巻線の1つ前の奇数番目に位置する第(2m−1)部分巻線が、固定子鉄心30の同一の同相スロット31に収容されている。即ち、本実施形態では、mは1及び2となるので、図5(b)に示すように、U相の相巻線41の第2部分巻線(b)と第1部分巻線(a)が同一の同相スロットU1に収容されていると共に、第4部分巻線(d)と第3部分巻線(c)が同一の同相スロットU2に収容されている。
In addition, each phase winding 41 includes a second m (m is a natural number satisfying 1 ≦ m ≦ n) partial winding positioned evenly from the output terminal side, and an odd number one before the second m partial winding. The (2m-1) th partial winding located in the second position is accommodated in the same in-
なお、上記のように構成された固定子巻線40の軸方向一端側には、図2に示すように、固定子鉄心30の一端面から突出した導体セグメント50の複数のターン部52が固定子鉄心30の径方向に積層されてなる第1コイルエンド群47が形成されている。また、固定子巻線40の軸方向他端側には、固定子鉄心30の他端面から突出した導体セグメント50の複数の斜行部55及び溶接による接合部56が固定子鉄心30の径方向に積層されてなる第2コイルエンド群48が形成されている。
A plurality of
また、本実施形態の回転電機1は、パッシェンの法則に従い、固定子巻線40を流れる交流電流が各相出力端子間で最大電圧330V以上となるように設定されている。 In addition, the rotating electrical machine 1 of the present embodiment is set so that the alternating current flowing through the stator winding 40 becomes a maximum voltage of 330 V or more between the phase output terminals according to Paschen's law.
以上のように構成された本実施形態の回転電機1によれば、固定子巻線40を構成する各相巻線41は、2n個(本実施形態では4個)に分割されて、延伸方向一端側から順に配置された第1部分巻線(a)、第2部分巻線(b)、第3部分巻線(c)、第4部分巻線(d)により構成され、第1部分巻線(a)と第4部分巻線(d)が固定子鉄心30の異なる同相スロット31に収容されている。そのため、負の相互インダクタンスを0に近づけることができるので、図7に示すように、従来の巻線配置に比べて、共振周波数が低くなり且つ共振ピークが低くなる。これにより、固定子巻線40の相間における共振を低減させることができる。その結果、最大相間電圧は小さくなり、絶縁のために必要な相間距離を短くすることができる。
According to the rotating electrical machine 1 of the present embodiment configured as described above, each phase winding 41 constituting the stator winding 40 is divided into 2n pieces (four in this embodiment), and the extending direction The first partial winding is composed of a first partial winding (a), a second partial winding (b), a third partial winding (c), and a fourth partial winding (d) arranged in order from one end side. The wire (a) and the fourth partial winding (d) are accommodated in different in-
また、本実施形態では、各相巻線41の延伸方向一端側から偶数番目に位置する第2m部分巻線と、その1つ前の奇数番目に位置する第(2m−1)部分巻線が、同一の同相スロット31に収容されている。即ち、各相巻線41の第2部分巻線(b)と第1部分巻線(a)が同一の同相スロット31に収容されていると共に、第4部分巻線(d)と第3部分巻線(c)が同一の同相スロット31に収容されている。これにより、上記の、第1部分巻線(a)と第4部分巻線(d)が固定子鉄心30の異なる同相スロット31に収容されていることと相俟って、固定子巻線40の相間における共振を相乗的に低減させることができる。その結果、最大相間電圧は更に小さくなり、絶縁のために必要な相間距離を更に短くすることができる。
In the present embodiment, the second m partial windings that are even-numbered from one end side in the extending direction of each phase winding 41 and the odd (2m-1) partial windings that are odd-numbered before the second m partial winding are provided. Are accommodated in the same in-
また、本実施形態の回転電機1は、パッシェンの法則に従い、固定子巻線40を流れる交流電流が各相出力端子間で最大電圧330V以上となるように設定されている。そのため、絶縁のための導体間の必要空間距離は、約330V以上の領域にて相間電圧と正の相関を持ち、最大相間電圧の低減により必要相間距離を直接低減させることができる。 In addition, the rotating electrical machine 1 of the present embodiment is set so that the alternating current flowing through the stator winding 40 becomes a maximum voltage of 330 V or more between the phase output terminals according to Paschen's law. Therefore, the required spatial distance between conductors for insulation has a positive correlation with the interphase voltage in the region of about 330 V or more, and the necessary interphase distance can be directly reduced by reducing the maximum interphase voltage.
〔試験〕
本発明の奏する最大電圧低減効果を確認するため、各相2倍スロットで12層の波巻き仕様の回転電機にて、各部分巻線間の結線部のみを操作し、部分巻線のスロット挿入順をふった場合の相間電圧を測定する試験を行った。相間電圧の測定は、図8に示すように、相巻線41間で共振が高くなる部位(例えば、相巻線41の延伸方向において出力端子側から約1/4の位置)で行った。その実測値を図9に示す。
〔test〕
In order to confirm the maximum voltage reduction effect achieved by the present invention, in a rotating electric machine with 12 layers of wave winding specifications in each phase double slot, only the connection part between the partial windings is operated, and the slot insertion of the partial windings is performed. A test was conducted to measure the interphase voltage when the order was changed. As shown in FIG. 8, the phase voltage was measured at a portion where resonance between the
図9に示すように、a→c→d→bで示すプロット線(従来1)とa→d→c→bで示すプロット線(従来2)は、特許文献1と同様に第1部分巻線(a)と第4部分巻線(d)が同じスロットに収容されている場合である。そして、a→b→c→dで示すプロット線(本発明)は、図8(b)に示すように、第1部分巻線(a)と第4部分巻線(d)が異なる同相スロットU1、U2に収容されており、本発明の条件を満たす結線方式である。 As shown in FIG. 9, the plot line indicated by a → c → d → b (conventional 1) and the plot line indicated by a → d → c → b (conventional 2) This is a case where the wire (a) and the fourth partial winding (d) are accommodated in the same slot. A plot line (invention) indicated by a → b → c → d shows in-phase slots in which the first partial winding (a) and the fourth partial winding (d) are different, as shown in FIG. 8 (b). The connection system is accommodated in U1 and U2 and satisfies the conditions of the present invention.
本発明による結線方式では、共振による電圧波形の揺らぎが顕著に低減されることが図9のグラフより明らかである。また、従来1及び2の結線方式の場合には、最大電圧が入力電圧よりも増大しているのに対して、本発明の結線方式の場合には、入力電圧に対して約18%の最大電圧の低減を達成している。
It is clear from the graph of FIG. 9 that the fluctuation of the voltage waveform due to resonance is significantly reduced in the connection system according to the present invention. In the case of the
〔変形例1〕
図10は、変形例1における各相巻線の巻線方式を示す説明図であって、(a)斜め上方から見た斜視図であり、(b)は軸方向から見た平面図である。
[Modification 1]
10A and 10B are explanatory views showing a winding method of each phase winding in Modification Example 1. FIG. 10A is a perspective view seen from obliquely above, and FIG. 10B is a plan view seen from the axial direction. .
変形例1は、固定子巻線40を構成する各相巻線41が、実施形態1のように、複数の導体セグメント50を接続して形成されたものではなく、それぞれの相巻線41が1本の連続線60により形成されたものである。この場合、各相巻線41の連続線60は、固定子鉄心30のスロット31に収容される直線状の複数(12本)のスロット収容部(図示せず)と、隣り合ったスロット収容部同士をスロット収容部の一端側と他端側とで交互に接続する複数(11個)のターン部62とを有する。この連続線60は、延伸方向の最も一端側に位置する第1スロット収容部が固定子鉄心30のスロット31の最内層(第1層)に収容され、延伸方向の最も他端側に位置する第12スロット収容部が固定子鉄心30のスロット31の最外層(第6層)に収容されて、固定子鉄心30を周方向に11/8周するように波巻により巻装されている。
In the first modification, each phase winding 41 constituting the stator winding 40 is not formed by connecting a plurality of
なお、変形例1の場合にも、固定子巻線40を構成する3本の相巻線41(U相、V相、W相)は、実施形態1と同様に、延伸方向一端側の出力端子から他端側の中性点までを2n個(n=2から4個)に分割されて、延伸方向一端側から順に配置された第1部分巻線(a)、第2部分巻線(b)、第3部分巻線(c)、第4部分巻線(d)により構成され、第1部分巻線(a)と第4部分巻線(d)が固定子鉄心30の異なる同相スロットに収容されている(図5(a)(b)参照)。これら第1〜第4部分巻線(a)〜(d)の巻線方式は、全て波巻きである。
Also in the case of the first modification, the three phase windings 41 (U phase, V phase, W phase) constituting the stator winding 40 are output on one end side in the extending direction, as in the first embodiment. The first partial winding (a) and the second partial winding (2) are divided into 2n pieces (n = 2 to 4 pieces) from the terminal to the neutral point on the other end side and arranged in order from one end side in the extending direction. b), a third partial winding (c), a fourth partial winding (d), and the first partial winding (a) and the fourth partial winding (d) are different in-phase slots of the
また、各相巻線41は、実施形態1と同様に、第2部分巻線(b)と第1部分巻線(a)が同一の同相スロットに収容されていると共に、第4部分巻線(d)と第3部分巻線(c)が同一の同相スロットに収容されている(図5(b)参照)。 Similarly to the first embodiment, each phase winding 41 includes a second partial winding (b) and a first partial winding (a) housed in the same in-phase slot, and a fourth partial winding. (D) and the 3rd partial coil | winding (c) are accommodated in the same in-phase slot (refer FIG.5 (b)).
以上のように構成された変形例1の場合も、実施形態1と同様に、共振周波数を低くして共振ピークを低くすることができるので、固定子巻線40の相間における共振を低減させることができる。その結果、最大相間電圧を小さくし、絶縁のために必要な相間距離を短くすることができる。 Also in the case of the modified example 1 configured as described above, similarly to the first embodiment, the resonance frequency can be lowered and the resonance peak can be lowered, so that the resonance between the phases of the stator winding 40 can be reduced. Can do. As a result, the maximum interphase voltage can be reduced and the interphase distance required for insulation can be shortened.
〔変形例2〕
図11は、変形例2における各相巻線の巻線方式を示す説明図であって、(a)斜め上方から見た斜視図であり、(b)は軸方向から見た平面図であり、(c)は周方向に展開した展開図である。
[Modification 2]
FIG. 11 is an explanatory view showing a winding method of each phase winding in
変形例2は、固定子巻線40を構成する各相巻線41が、実施形態1と同様に、U字形状の複数の導体セグメント50を溶接により接続して形成されたものであるが、実施形態1の各相巻線41が波巻きで形成されているのに対して、変形例2の各相巻線41は重ね巻きで形成されている点でのみ実施形態1と異なる。
In the second modification, each phase winding 41 constituting the stator winding 40 is formed by connecting a plurality of
この場合、各相巻線41は、図11に示すように、2本のスロット収容部が同一の同相スロット31に収容されて、それぞれの同相スロットで2層ずつ重ねられるようにして固定子鉄心30に巻装されている。
In this case, as shown in FIG. 11, each phase winding 41 has two slot accommodating portions accommodated in the same in-
なお、変形例2の場合にも、固定子巻線40を構成する3本の相巻線41(U相、V相、W相)は、実施形態1と同様に、延伸方向一端側の出力端子から他端側の中性点までを2n個(n=2から4個)に分割されて、延伸方向一端側から順に配置された第1部分巻線(a)、第2部分巻線(b)、第3部分巻線(c)、第4部分巻線(d)により構成され、第1部分巻線(a)と第4部分巻線(d)が固定子鉄心30の異なる同相スロットに収容されている(図5(a)(b)参照)。
Also in the case of the second modification, the three phase windings 41 (U phase, V phase, W phase) constituting the stator winding 40 are output on one end side in the extending direction, as in the first embodiment. The first partial winding (a) and the second partial winding (2) are divided into 2n pieces (n = 2 to 4 pieces) from the terminal to the neutral point on the other end side and arranged in order from one end side in the extending direction. b), a third partial winding (c), a fourth partial winding (d), and the first partial winding (a) and the fourth partial winding (d) are different in-phase slots of the
また、各相巻線41は、実施形態1と同様に、第2部分巻線(b)と第1部分巻線(a)が同一の同相スロットに収容されていると共に、第4部分巻線(d)と第3部分巻線(c)が同一の同相スロットに収容されている(図5(b)参照)。 Similarly to the first embodiment, each phase winding 41 includes a second partial winding (b) and a first partial winding (a) housed in the same in-phase slot, and a fourth partial winding. (D) and the 3rd partial coil | winding (c) are accommodated in the same in-phase slot (refer FIG.5 (b)).
以上のように構成された変形例2の場合も、実施形態1と同様に、共振周波数を低くして共振ピークを低くすることができるので、固定子巻線40の相間における共振を低減させることができる。その結果、最大相間電圧を小さくし、絶縁のために必要な相間距離を短くすることができる。 In the case of the modified example 2 configured as described above, similarly to the first embodiment, the resonance frequency can be lowered and the resonance peak can be lowered, so that the resonance between the phases of the stator winding 40 can be reduced. Can do. As a result, the maximum interphase voltage can be reduced and the interphase distance required for insulation can be shortened.
〔実施形態2〕
図12は、実施形態2に係る固定子巻線を構成する各相巻線の結線図である。図13は、実施形態2に係る固定子巻線の各相巻線を構成する第1〜第4部分巻線のスロット内での収容位置を示す説明図である。
[Embodiment 2]
FIG. 12 is a connection diagram of each phase winding constituting the stator winding according to the second embodiment. FIG. 13 is an explanatory view showing the accommodation positions in the slots of the first to fourth partial windings constituting the phase windings of the stator winding according to the second embodiment.
実施形態2に係る回転電機は、固定子巻線40を構成する各相巻線41が、各相端子43から中性点44までにおいてj列(jは2以上の自然数)に並んだ複数の並列巻線42からなり、各並列巻線42は、延伸方向一端から他端までをk個の部分巻線に分割されて、第1〜第k/2部分巻線と第(k/2+1)〜第k部分巻線が固定子鉄心30の異なる同相スロット31に収容されている点で実施形態1と異なる。よって、実施形態1と共通する部材や構成については詳しい説明を省略し、以下、実施形態1と異なる点及び重要な点について説明する。なお、実施形態1と共通する部材については同じ符号を用いる。
In the rotating electrical machine according to the second embodiment, each phase winding 41 constituting the stator winding 40 has a plurality of j rows (j is a natural number of 2 or more) arranged from each
実施形態2の固定子巻線40を構成する各相巻線41は、実施形態2ではj=2とされているので、図12に示すように、各相端子43から中性点44までにおいて2列に並んだ2本の第1及び第2並列巻線42−1,42−2により構成されている。そして、第1及び第2並列巻線42−1,42−2は、延伸方向一端から他端までをそれぞれ4個(実施形態2ではk=4)の部分巻線に分割されている。即ち、第1並列巻線42−1は、各相端子43側から順に配置された第1部分巻線(1a)、第2部分巻線(1b)、第3部分巻線(1c)及び第4部分巻線(1d)により構成されている。また、第2並列巻線42−2は、各相端子43側から順に配置された第1部分巻線(2a)、第2部分巻線(2b)、第3部分巻線(2c)及び第4部分巻線(2d)により構成されている。
Since each phase winding 41 constituting the stator winding 40 of the second embodiment is set to j = 2 in the second embodiment, as shown in FIG. 12, from each
実施形態2ではk=4とされているので、第1及び第2並列巻線42−1,42−2は、図13に示すように、前半側の第1及び第2部分巻線(1a,2a)(1b,2b)と後半側の第3及び第4部分巻線(1c,2c)(1d,2d)が、固定子鉄心30の異なる同相スロット31に収容されている。即ち、実施形態2の場合にも、実施形態1と同様に、第1部分巻線(1a,2a)と第4部分巻線(1d,2d)が、固定子鉄心30の異なる同相スロット31に収容されている。なお、図13には、代表としてU相の相巻線41の2本の第1及び第2並列巻線42−1,42−2の同相スロット31内での収容位置が示されており、V相及びW相の場合も、U相と同様である。
Since k = 4 in the second embodiment, the first and second parallel windings 42-1 and 42-2 are, as shown in FIG. 13, the first and second partial windings (1a) on the first half side. , 2 a) (1 b, 2 b) and the third and fourth partial windings (1 c, 2 c) (1 d, 2 d) on the rear half side are accommodated in different in-
以上のように構成された実施形態2の回転電機によれば、固定子巻線40を構成する各相巻線41が上記のように構成されている。そのため、第1及び第2部分巻線(1a,2a)(1b,2b)と第3及び第4部分巻線(1c,2c)(1d,2d)間の磁気結合を弱め、負の相互インダクタンスによるコイルインダクタンスの低減を抑えることができるので、共振周波数が低くなり且つ共振ピークが低くなる。これにより、固定子巻線40の相間における共振を低減させることができ、絶縁のために必要な相間距離を短くすることができるなど、実施形態1と同様の作用効果を奏する。 According to the rotating electrical machine of the second embodiment configured as described above, each phase winding 41 constituting the stator winding 40 is configured as described above. Therefore, the magnetic coupling between the first and second partial windings (1a, 2a) (1b, 2b) and the third and fourth partial windings (1c, 2c) (1d, 2d) is weakened and negative mutual inductance is obtained. Therefore, the resonance frequency is lowered and the resonance peak is lowered. Thereby, the resonance between the phases of the stator winding 40 can be reduced, and the interphase distance necessary for insulation can be shortened.
なお、実施形態2ではk=4とされているが、kの値が奇数の場合には、中央に位置する部分巻線は、前半側の部分巻線と同じ同相スロット31に収容されていても、後半側の部分巻線と同じ同相スロット31に収容されていてもどちらでもよい。
In the second embodiment, k = 4, but when the value of k is an odd number, the partial winding located in the center is accommodated in the same in-
〔実施形態3〕
図14は、実施形態3に係る固定子巻線を構成する各相巻線の結線図である。図15は、実施形態3に係る固定子巻線を構成する各相巻線の巻線方式を示す周方向展開図である。
[Embodiment 3]
FIG. 14 is a connection diagram of each phase winding constituting the stator winding according to the third embodiment. FIG. 15 is a development in the circumferential direction showing a winding method of each phase winding constituting the stator winding according to the third embodiment.
実施形態3に係る回転電機は、固定子巻線40を構成する各相巻線41が、延伸方向一端から他端までをk個の部分巻線に分割されて、各部分巻線41が周方向に360°/k分巻く度に巻き進行方向の反転を所定回数繰り返すように構成されている点で実施形態1と異なる。よって、実施形態1と共通する部材や構成については詳しい説明を省略し、以下、実施形態1と異なる点及び重要な点について説明する。なお、実施形態1と共通する部材については同じ符号を用いる。 In the rotating electrical machine according to the third embodiment, each phase winding 41 constituting the stator winding 40 is divided into k partial windings from one end to the other end in the extending direction, and each partial winding 41 is surrounded by This embodiment is different from the first embodiment in that it is configured to repeat the reversal of the winding traveling direction a predetermined number of times each time it is wound in the direction by 360 ° / k. Therefore, detailed description of members and configurations common to the first embodiment will be omitted, and differences and important points from the first embodiment will be described below. In addition, the same code | symbol is used about the member which is common in Embodiment 1. FIG.
実施形態3の固定子巻線40を構成する各相巻線41は、実施形態3ではk=2とされているので、図14に示すように、延伸方向一端側の各相端子43から他端側の中性点44までを2個の第1及び第2部分巻線(a)(b)に分割されている。そして、各相巻線41は、第1及び第2部分巻線(a)(b)のそれぞれが、周方向に180度分巻かれた後、巻き進行方向を反転するようにして固定子鉄心30に巻装されている。
Since each phase winding 41 constituting the stator winding 40 of the third embodiment is k = 2 in the third embodiment, as shown in FIG. Up to the
この場合、図15に示すように、各相巻線41の第1部分巻線(a)は、各相端子43側の基準(0°)となるスロット(図示せず)から時計回り方向(図15の右側)へ180°進んだ位置付近にあるスロット(図示せず)までの間を2層重ね巻きで1往復するように巻回されている。即ち、第1部分巻線(a)の前半部分(a1、図15に実線で示す)と後半部分(a2、図15に破線で示す)の巻線導体が、上記の180°範囲内にある全スロット内において2層ずつ重なり合った状態で収容されている。
In this case, as shown in FIG. 15, the first partial winding (a) of each phase winding 41 is rotated in a clockwise direction (not shown) from a slot (not shown) serving as a reference (0 °) on each
また、各相巻線41の第2部分巻線(b)は、各相端子43側の基準(0°)となるスロット31から反時計回り方向(図15の左側)へ180°進んだ位置付近にあるスロット31までの間を2層重ね巻きで1往復するように巻回されている。即ち、第2部分巻線(b)の前半部分(b1、図15に破線で示す)と後半部分(b2、図15に実線で示す)の巻線導体が、上記の180°範囲内にある全スロット内において2層ずつ重なり合った状態で収容されている。
Further, the second partial winding (b) of each phase winding 41 is a position advanced 180 ° counterclockwise (left side in FIG. 15) from the
なお、実施形態3では、第1及び第2部分巻線(a)(b)のそれぞれが180°範囲内で巻き進行方向の反転を1回行う(1往復する)ように巻回されているが、巻き進行方向の反転回数(往復回数)を2以上の複数回にしてもよい。 In the third embodiment, each of the first and second partial windings (a) and (b) is wound so as to reverse the winding traveling direction once (reciprocate once) within a 180 ° range. However, the number of reversals in the winding direction (number of reciprocations) may be two or more.
以上のように構成された実施形態3の回転電機によれば、各相巻線41の2個に分割された第1及び第2部分巻線(a)(b)のそれぞれが周方向に180度分巻く度に巻き進行方向の反転を所定回数繰り返すようにされている。これにより、第1及び第2部分巻線(a)(b)は、それぞれ同一のスロット31に収容されるので、第1部分巻線(a)と第2部分巻線(b)が同一のスロット31に混在して収容されることを回避することができる。その結果、第1部分巻線(a)と第2部分巻線(b)間の磁気結合を弱め、負の相互インダクタンスによるコイルインダクタンスの低減を抑えることができるので、共振周波数が低くなり且つ共振ピークが低くなる。そのため、固定子巻線40の相間における共振を低減させることができ、絶縁のために必要な相間距離を短くすることができるなど、実施形態1と同様の作用効果を奏する。
According to the rotating electrical machine of
〔比較例1〕
図16は、比較例1に係る固定子巻線を構成する各相巻線の巻線方式を示す周方向展開図である。
[Comparative Example 1]
FIG. 16 is a circumferential development view showing a winding method of each phase winding constituting the stator winding according to Comparative Example 1.
図16に示す比較例1は、実施形態3の固定子巻線40と同じ結線構造(図14参照)を有する固定子巻線を、2層重ね巻きで1スロットあたりの巻線導体数を4として固定子鉄心30に巻装したときの一般的な巻線方式である。この場合、各相巻線41の第1部分巻線(a)(図16に実線で示す)は、各相端子43側の基準(0°)となる先頭のスロット(図示せず)から時計回り方向(図16の右側)へ360°進んだ位置付近にある最後尾のスロット(図示せず)までの間を2層重ね巻きで巻回されている。また、各相巻線41の第2部分巻線(b)(図16に破線で示す)は、前記最後尾のスロットに到達した第1部分巻線(a)が最後尾のスロットで折り返し、反時計回り方向(図16の左側)へ360°戻った位置付近にある前記先頭のスロットまでの間を2層重ね巻きで巻回されている。
In Comparative Example 1 shown in FIG. 16, the stator winding having the same connection structure as that of the stator winding 40 of the third embodiment (see FIG. 14) is formed by two-layer winding and the number of winding conductors per slot is four. Is a general winding method when wound around the
即ち、比較例1のように巻回された各相巻線41は、第1部分巻線(a)の前半部分(a1)と第2部分巻線(b)の後半部分(b2)の巻線導体が、所定の約180°範囲にある全スロット内において2層ずつ重なり合った状態で収容されている。また、第1部分巻線(a)の後半部分(a2)と第2部分巻線(b)の前半部分(b1)の巻線導体が、所定の約180°範囲にある全スロット内において2層ずつ重なり合った状態で収容されている。よって、各相巻線41の第1部分巻線(a)と第2部分巻線(b)は、固定子鉄心30を周方向に1周する約360°範囲にある全スロット内において2層ずつ重なり合った状態で収容されている。
That is, each phase winding 41 wound as in Comparative Example 1 is wound in the first half (a1) of the first partial winding (a) and the second half (b2) of the second partial winding (b). Line conductors are accommodated in a state where two layers overlap each other in all slots within a predetermined range of about 180 °. Further, the winding conductors of the second half (a2) of the first partial winding (a) and the first half (b1) of the second partial winding (b) are 2 in all slots within a predetermined range of about 180 °. It is housed in an overlapping state. Therefore, the first partial winding (a) and the second partial winding (b) of each phase winding 41 have two layers in all slots in a range of about 360 ° that makes one round of the
即ち、比較例1の場合には、第1部分巻線(a)と第2部分巻線(b)が同一のスロットに混在して収容されており、この点で上記の実施形態3と顕著に異なる。したがって、比較例1の場合には、上記実施形態3のように、固定子巻線の相間における共振を低減させる効果や、絶縁のために必要な相間距離を短くできるという効果を得ることは期待できない。 That is, in the case of the comparative example 1, the first partial winding (a) and the second partial winding (b) are mixedly accommodated in the same slot. Different. Therefore, in the case of the comparative example 1, it is expected to obtain the effect of reducing the resonance between the phases of the stator windings and the effect of shortening the interphase distance necessary for insulation as in the third embodiment. Can not.
〔実施形態4〕
図17は、実施形態4に係る固定子巻線の各並列巻線を構成する第1〜第4部分巻線のスロット内での収容位置を示す説明図である。
[Embodiment 4]
FIG. 17 is an explanatory view showing the accommodation positions in the slots of the first to fourth partial windings constituting the parallel windings of the stator winding according to the fourth embodiment.
実施形態4に係る回転電機は、固定子巻線40を構成する各相巻線41が、各相端子43から中性点44までにおいてj列(jは2以上の自然数)に並んだ複数の並列巻線42からなり、各並列巻線42は、延伸方向一端から他端までをk個の部分巻線に分割されて、各並列巻線42の延伸方向一端側から数えて同一番目に位置する部分巻線が同一のスロット31で互いに近接するように整列配置されている点で実施形態1と異なる。よって、実施形態1と共通する部材や構成については詳しい説明を省略し、以下、実施形態1と異なる点及び重要な点について説明する。なお、実施形態1と共通する部材については同じ符号を用いる。
In the rotating electrical machine according to the fourth embodiment, each phase winding 41 constituting the stator winding 40 includes a plurality of j rows (j is a natural number of 2 or more) arranged from each
実施形態4の固定子巻線40を構成する各相巻線41は、実施形態2と同様にj=2とされているので、各相端子43から中性点44までにおいて2列に並んだ2本の第1及び第2並列巻線42−1,42−2により構成されている(図12参照)。第1及び第2並列巻線42−1,42−2は、実施形態2と同様に、延伸方向一端から他端までをそれぞれ4個(k=4)の部分巻線に分割されている。即ち、第1並列巻線42−1は、各相端子43側から順に配置された第1部分巻線(1a)、第2部分巻線(1b)、第3部分巻線(1c)及び第4部分巻線(1d)により構成されている。また、第2並列巻線42−2は、各相端子43側から順に配置された第1部分巻線(2a)、第2部分巻線(2b)、第3部分巻線(2c)及び第4部分巻線(2d)により構成されている。
Since the
そして、実施形態4ではk=4とされているので、図17に示すように、各並列巻線42の第1部分巻線(1a,2a)同士、第2部分巻線(1b,2b)同士、第3部分巻線(1c,2c)同士及び第4部分巻線(1d,2d)同士が、それぞれスロット31内で近接した状態に配置されている。即ち、隣接する二つの同相スロット31内には、各並列巻線42の第1〜第4部分巻線(1a〜1d,2a〜2d)が、外周側から1a,2a,1b,2b,1c,2c,1d,2dの順に配置されている。これにより、各同相スロット31内において、各並列巻線42の先端部(前半部)と後端部(後半部)が径方向に遠ざかるようにされている。
Since k = 4 in the fourth embodiment, as shown in FIG. 17, the first partial windings (1a, 2a) of the parallel windings 42 and the second partial windings (1b, 2b) are provided. The third partial windings (1c, 2c) and the fourth partial windings (1d, 2d) are arranged close to each other in the
以上のように構成された実施形態4の回転電機によれば、各並列巻線42の延伸方向一端側から数えて同一番目に位置する部分巻線(1a〜1d,2a〜2d)が同一のスロット31で互いに近接するように整列配置されているため、第1〜第4部分巻線(1a〜1d,2a〜2d)間の磁気結合が大きくなる。換言すれば、各並列巻線42の前半の第1及び第2部分巻線(1a,1b,2a,2b)と後半の第3及び第4部分巻線(1c,1d,2c,2d)が隔離することとなり、前半の第1及び第2部分巻線(1a,1b,2a,2b)と後半の第3及び第4部分巻線(1c,1d,2c,2d)の磁気結合が比較的弱くなる。そのため、負の相互インダクタンスによるコイルインダクタンスの低減を抑えることができるので、共振周波数が低くなり且つ共振ピークが低くなる。これにより、固定子巻線40の相間における共振を低減させることができ、絶縁のために必要な相間距離を短くすることができるなど、実施形態1と同様の作用効果を奏する。
According to the rotating electrical machine of the fourth embodiment configured as described above, the partial windings (1a to 1d, 2a to 2d) positioned at the same position from the one end side in the extending direction of each parallel winding 42 are the same. Since the
なお、実施形態4では、各同相スロット31内において、各並列巻線42の部分巻線(1a〜1d,2a〜2d)が、外周側から1a,2a,1b,2b,1c,2c,1d,2dの順に配置されているが、これに限られない。例えば、各並列巻線42の部分巻線(1a〜1d,2a〜2d)を、外周側から1a,1b,2a,2b,1c,1d,2c,2dの順に配置するようにしてもよい。
In the fourth embodiment, in each in-
〔実施形態5〕
図18は、実施形態4に係る固定子巻線の各並列巻線を構成する第1〜第4部分巻線のスロット内での収容位置を示す説明図である。
[Embodiment 5]
FIG. 18 is an explanatory view showing the accommodation positions in the slots of the first to fourth partial windings constituting the parallel windings of the stator winding according to the fourth embodiment.
実施形態5に係る回転電機は、実施形態4に係る回転電機において、各並列巻線42が、延伸方向一端から他端までをk個の部分巻線に分割されて、第1〜第(k/2)部分巻線と第(k/2+1)〜第k部分巻線が固定子鉄心30の異なる同相スロット31に収容されている構成が付加されたものである。
The rotating electrical machine according to Embodiment 5 is the same as that of Embodiment 4, except that each parallel winding 42 is divided into k partial windings from one end to the other end in the extending direction. / 2) A configuration in which the partial winding and the (k / 2 + 1) to k-th partial windings are accommodated in different in-
具体的には、実施形態4ではk=4とされているので、図18に示すように、各並列巻線42の、前半側にある第1及び第2部分巻線(1a,1b,2a,2b)と後半側にある第3及び第4部分巻線(1c,1d,2c,2d)が固定子鉄心30の異なる同相スロット31に収容されている。即ち、一方の同相スロット31内には、各並列巻線42の第1及び第2部分巻線(1a,1b,2a,2b)が、外周側から1a,2a,1a,2a,1b,2b,1b,2bの順に配置されている。また、他方の同相スロット31内には、各並列巻線42の第3及び第4部分巻線(1c,1d,2c,2c)が、外周側から1c,2c,1c,2c,1d,2d,1d,2dの順に配置されている。
Specifically, since k = 4 in the fourth embodiment, as shown in FIG. 18, the first and second partial windings (1a, 1b, 2a on the first half side of each parallel winding 42 are provided. , 2 b) and the third and fourth partial windings (1 c, 1 d, 2 c, 2 d) on the rear half side are accommodated in different in-
なお、実施形態5においても、実施形態4と同様に、各並列巻線42の第1部分巻線(1a,2a)同士、第2部分巻線(1b,2b)同士、第3部分巻線(1c,2c)同士及び第4部分巻線(1d,2d)同士が、それぞれスロット31内で近接した状態に配置されている。
In the fifth embodiment, as in the fourth embodiment, the first partial windings (1a, 2a), the second partial windings (1b, 2b) of the parallel windings 42, the third partial windings are also provided. (1c, 2c) and the fourth partial windings (1d, 2d) are arranged close to each other in the
実施形態5に係る回転電機は、以上のように構成されており、上記以外の他の構成は実施形態4と同じであるので詳しい説明を省略する。 The rotating electrical machine according to the fifth embodiment is configured as described above, and the other configuration other than the above is the same as that of the fourth embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.
以上のように構成された実施形態5の回転電機によれば、各並列巻線42は、前半側にある第1及び第2部分巻線(1a,1b,2a,2b)と後半側にある第3及び第4部分巻線(1c,1d,2c,2d)が固定子鉄心30の異なる同相スロット31に収容されているため、前半側の第1及び第2部分巻線(1a,1b,2a,2b)と後半側の第3及び第4部分巻線(1c,1d,2c,2d)との間の磁気結合が弱められる。
According to the rotating electric machine of the fifth embodiment configured as described above, each parallel winding 42 is on the first and second partial windings (1a, 1b, 2a, 2b) on the first half side and on the second half side. Since the third and fourth partial windings (1c, 1d, 2c, 2d) are accommodated in different in-
更に、各並列巻線42は、延伸方向一端側から数えて同一番目に位置する部分巻線(1a〜1d,2a〜2d)が同一のスロット31で互いに近接するように整列配置されているため、前半側及び後半側のそれぞれの部分巻線群の中においても、各部分巻線(1a〜1d,2a〜2d)が隔離した状態で整列させられている。そのため、各部分巻線(1a〜1d,2a〜2d)が同じ同相スロット31内に混在される場合に比べて、各部分巻線(1a〜1d,2a〜2d)間の磁気結合が弱くなるので、負の相互インダクタンスによるコイルインダクタンスの低減抑制効果を更に大きくすることができる。これにより、固定子巻線40の相間における理想的な共振低減効果を得ることが可能となる。
Furthermore, the parallel windings 42 are arranged so that the partial windings (1a to 1d, 2a to 2d) located at the same position from one end in the extending direction are close to each other in the
なお、実施形態5においても、kの値が奇数の場合には、実施形態2と同様に、中央に位置する部分巻線は、前半側の部分巻線と同じ同相スロット31及び後半側の部分巻線と同じ同相スロット31のうちどちらの同相スロット31に収容されていてもよい。
Also in the fifth embodiment, when the value of k is an odd number, as in the second embodiment, the partial winding located in the center has the same in-
〔他の実施形態〕
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、実施形態1では、固定子巻線40を構成する基本となる導体セグメント50として、U字形状のものが採用されているが、U字形状のものに代えてI字形状の導体セグメントを用いてもよい。
For example, in the first embodiment, the
また、実施形態1は、本発明に係る回転電機をモータ(電動機)に適用した例であるが、本発明は、車両に搭載される回転電機として、電動機あるいは発電機、さらには両者を選択的に使用しうる回転電機にも適用することができる。 Further, Embodiment 1 is an example in which the rotating electrical machine according to the present invention is applied to a motor (electric motor). However, the present invention selectively uses an electric motor or a generator as a rotating electrical machine mounted on a vehicle, and further both. The present invention can also be applied to a rotating electrical machine that can be used for the above.
1…回転電機、 10…ハウジング、 11、12…軸受け、 13…回転軸、 14…回転子、 20…固定子、 30…固定子鉄心、 31…スロット、 40…固定子巻線、 41…相巻線、 42…並列巻線、 42−1…第1並列巻線、 42−2…第2並列巻線、 a,1a,2a…第1部分巻線、 b,1b,2b…第2部分巻線、 c,1c,2c…第3部分巻線、 d,1d,2d…第4部分巻線、 43…各相端子、 44…中性点、 47…第1コイルエンド群、 48…第2コイルエンド群、 50…導体セグメント、 51…直状部、 52…ターン部、 53…頭頂段部、 54…傾斜部、 55…斜行部、 56…接合部、 57…スロット収容部、 60…連続線、 62…ターン部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotary electric machine, 10 ... Housing, 11, 12 ... Bearing, 13 ... Rotating shaft, 14 ... Rotor, 20 ... Stator, 30 ... Stator iron core, 31 ... Slot, 40 ... Stator winding, 41 ... Phase Winding, 42 ... Parallel winding, 42-1 ... First parallel winding, 42-2 ... Second parallel winding, a, 1a, 2a ... First partial winding, b, 1b, 2b ... Second part Winding, c, 1c, 2c ... third partial winding, d, 1d, 2d ... fourth partial winding, 43 ... each phase terminal, 44 ... neutral point, 47 ... first coil end group, 48 ... first 2 coil end groups, 50 ... conductor segment, 51 ... straight part, 52 ... turn part, 53 ... top step part, 54 ... inclined part, 55 ... skew part, 56 ... joint part, 57 ... slot accommodating part, 60 ... continuous line, 62 ... turn part.
Claims (10)
前記固定子鉄心は、同一相の前記相巻線が収容される同相スロットを前記磁極ごとに周方向に連続してn(nは2以上の自然数)個ずつ有し、
各前記相巻線は、延伸方向一端から他端までをk(kは2以上の自然数)個に分割されて、前記延伸方向一端側から順に配置された第1部分巻線、・・・、第k部分巻線により構成され、前記第1部分巻線と前記第k部分巻線が前記固定子鉄心の異なる前記同相スロットに収容されていることを特徴とする回転電機。 A rotor having a plurality of pairs of magnetic poles arranged in the circumferential direction, a stator core having a plurality of slots arranged in the circumferential direction and arranged radially opposite to the rotor, and inserted into the slots A rotating electric machine comprising: a stator having a stator winding composed of a plurality of phase windings wound around the stator core;
The stator iron core has n (n is a natural number of 2 or more) continuous in the circumferential direction for each of the magnetic poles in the same-phase slot in which the phase winding of the same phase is accommodated
Each of the phase windings is divided into k (k is a natural number of 2 or more) from one end to the other end in the extending direction, and is arranged in order from one end side in the extending direction,. A rotating electrical machine comprising a k-th partial winding, wherein the first partial winding and the k-th partial winding are housed in different in-phase slots of the stator core.
各前記相巻線は、延伸方向一端から他端までを2n個に分割されて、前記延伸方向一端側から順に配置された第1部分巻線、第2部分巻線、・・・、第2n部分巻線により構成され、前記第1部分巻線と前記第2n部分巻線が前記固定子鉄心の異なる前記同相スロットに収容されていることを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 1,
Each of the phase windings is divided into 2n pieces from one end to the other end in the extending direction, and the first partial winding, the second partial winding,. A rotating electrical machine comprising a partial winding, wherein the first partial winding and the second n partial winding are accommodated in different in-phase slots of the stator core.
各前記相巻線は、前記延伸方向一端側から偶数番目に位置する第2m(mは1≦m≦nを満たす全ての自然数)部分巻線と第(2m−1)部分巻線が前記固定子鉄心の同一の前記同相スロットに収容されていることを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 1 or 2,
Each of the phase windings includes a second m (m is a natural number satisfying 1 ≦ m ≦ n) partial winding and an (2m−1) partial winding that are evenly positioned from one end side in the extending direction. A rotating electrical machine characterized by being housed in the same in-phase slot of a core.
各前記相巻線は、各相端子から中性点までにおいてj列(jは2以上の自然数)に並んだ複数の並列巻線からなり、
各前記並列巻線は、延伸方向一端から他端までをk個の部分巻線に分割されて、第1〜第k/2部分巻線と第(k/2+1)〜第k部分巻線が前記固定子鉄心の異なる前記同相スロットに収容されていることを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 1,
Each of the phase windings includes a plurality of parallel windings arranged in j rows (j is a natural number of 2 or more) from each phase terminal to the neutral point,
Each of the parallel windings is divided into k partial windings from one end to the other end in the extending direction, and the first to k / 2th partial windings and the (k / 2 + 1) th to kth partial windings. The rotating electrical machine is housed in the in-phase slot having a different stator core.
各前記相巻線は、延伸方向一端から他端までをk個の部分巻線に分割されて、各前記部分巻線が周方向に360°/k分巻く度に巻き進行方向の反転を所定回数繰り返すことを特徴とする回転電機。 A rotor, a stator core having a plurality of slots arranged in the circumferential direction, and arranged radially opposite to the rotor; and a plurality of coils inserted into the slots and wound around the stator core In a rotating electrical machine comprising a stator having a stator winding made of phase windings,
Each of the phase windings is divided into k partial windings from one end to the other in the extending direction, and the reversal of the winding traveling direction is predetermined every time each partial winding is wound 360 ° / k in the circumferential direction. A rotating electric machine characterized by being repeated a number of times.
各前記相巻線は、各相端子から中性点までにおいてj列に並んだ複数の並列巻線からなり、
各前記並列巻線は、延伸方向一端から他端までをk個の部分巻線に分割されて、各前記並列巻線の前記延伸方向一端側から数えて同一番目に位置する部分巻線が同一の前記スロットで互いに近接するように整列配置されていることを特徴とする回転電機。 A rotor, a stator core having a plurality of slots arranged in the circumferential direction, and arranged radially opposite to the rotor; and a plurality of coils inserted into the slots and wound around the stator core In a rotating electrical machine comprising a stator having a stator winding made of phase windings,
Each of the phase windings comprises a plurality of parallel windings arranged in j rows from each phase terminal to the neutral point,
Each of the parallel windings is divided into k partial windings from one end to the other end in the extending direction, and the partial windings located at the same position from the one end side in the extending direction of the parallel windings are the same. The rotating electrical machine is arranged so as to be close to each other in the slots.
各前記並列巻線は、第1〜第k/2番目の部分巻線と第(k/2+1)〜第k番目の部分巻線が前記固定子鉄心の異なる同相スロットに収容されていることを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 6,
In each of the parallel windings, the first to k / 2th partial windings and the (k / 2 + 1) th to kth partial windings are accommodated in different in-phase slots of the stator core. A rotating electric machine that is characterized.
前記第1〜第k又は第2n部分巻線の巻線方式は全て波巻きであることを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 7,
A rotating electrical machine characterized in that all of the first to kth or second n partial windings are wave-wound.
前記固定子巻線は、前記スロットに軸方向に挿入配置された複数の導体セグメントが直列に接続されて前記固定子鉄心に巻装された複数の前記相巻線により構成され、前記固定子鉄心の軸方向一端側には、異なる前記スロットから延出した前記導体セグメントの端末部同士が互いに接合された接合部が周方向に周期的に且つ放射方向に配置されてなる第1コイルエンド群が形成され、前記固定子鉄心の軸方向他端側には、異なる前記スロットに収容されたスロット収容部同士を前記スロットの外部で連結する複数のターン部よりなる第2コイルエンド群が形成されていることを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 8,
The stator winding is composed of a plurality of phase windings wound around the stator core with a plurality of conductor segments inserted and arranged in the slot in the axial direction connected in series, and the stator core A first coil end group in which a joint portion in which terminal portions of the conductor segments extending from different slots are joined to each other in the axial direction is periodically arranged in the circumferential direction and in the radial direction. A second coil end group is formed on the other end side in the axial direction of the stator core. The second coil end group includes a plurality of turn portions that connect the slot accommodating portions accommodated in the different slots outside the slot. A rotating electric machine characterized by
前記固定子巻線を流れる交流電流は、各相出力端子間で最大電圧330V以上であることを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 9,
The alternating current flowing through the stator winding has a maximum voltage of 330 V or more between the output terminals of each phase.
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