JP2013102680A - コイル部材およびステータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数のコイル線が、内層から外層に亘って並列に巻回されたコイル部材20であって、少なくとも2層のコイル線を構成する第1コイル線10a、第2コイル線10bが、途中部位で切断された端部が接合されることで互いの層を交換されているコイル部材20である。第1コイル線10a、第2コイル線10bの抵抗値は互いにほぼ等しくなり、高周波電流に対する循環電流が抑制される。
【選択図】 図5
Description
さらに、特許文献1の構造において、共通の相に属するコイル線の抵抗率差を0とするためには、スロット数(分割ステータ数)が偶数でなければならない。
前記複数のコイル線のうち少なくとも2層のコイル線が、全てのコイル線の抵抗値が共通の値に近づくように、途中部位で切断された端部が接合されることで互いの層を交換されている。
この典型的な例は、2層巻きの場合である。この場合、内層コイル線、外層コイル線が、途中部位で、それぞれ外層コイル線、内層コイル線に変換される。
3層巻きの場合は、中間層コイル線は、途中部位で層が変更されず、ずっと中間層である。そして、内層コイル線、外層コイル線が、途中部位で、それぞれ外層コイル線、内層コイル線に変換される。
4層巻きの場合は、第1層、第4層が途中部位で互いの層を変更され、第2層、第3層が途中部位で互いの層を交換される。
5層巻きの場合は、第3層コイル線は、途中部位で層が変更されず、ずっと第3層である。そして、第1層、第5層が途中部位で互いの層を変更され、第2層、第4層が途中部位で互いの層を交換される。
−コイル部材およびステータの構造−
図1(a)、(b)は、実施の形態1に係るコイル部材20の形成手順を示す斜視図である。本実施の形態のコイル部材20は、第1、第2コイル線10a、10bを含む多重コイル線10をエッジワイズ状に巻回したものである。多重コイル線10は、第1コイル線10aと第2コイル線10bとの長辺同士を、同一平面上に並べたものである。
図1(b)には図示されていないが、コイル部材20は、コイル全体をモールドしているモールド樹脂を備えている。そして、モールド樹脂と、分割コア51のティース部51bとを嵌合させて、コイル部材20が分割コア51に取り付けられる。コイル部材20および分割コア51により、分割ステータが構成される。
そのとき、変換部10zは、モールド樹脂40内に埋設されているが、第1外部端子21、第2外部端子22は、モールド樹脂から露出している。
図2は、本実施の形態に係るモータのステータ50の概略的な構造を示す断面図である。図2においても、モールド樹脂の表示は省略されている。同図に示すように、ステータ50は、複数の分割コア51を環状に組み合わせた後、図示しないリング部材等を用いて外側から囲み込んで組み付けられる。本実施形態では、コアとして分割コア51を集合させたものを用いているが、コアが分割されずに一体化されたものであってもよい。
そして、分割コア51のティース部51bには、第1コイル線10aおよび第2コイル線10bを含む多重コイル線10が巻回されている。樹脂は図示されていないが、多重コイル線10は樹脂モールドされている。
図3は、本実施の形態のステータ50であって、3相交流モータのステータ50の平面図である。図4は、3相交流モータのステータ50の等価回路を示す図である。見やすくするために、図3においては、モールド樹脂40の図示を省略している。
図3および図4に示すように、分割コア51のコイル部材20は、U相電力が供給されるもの、V相電力が供給されるもの、およびW相電力が供給されるもの、に分かれて配置される。それぞれの相では、4個のコイル部材20が直列配置され、各コイル部材20の端子は、バスバー32U、32V、32Wによって電気的に接続されている。各相の最も中心側の端部に位置するコイル部材20の第1外部端子21は、各相共通に中性点(基準点)用バスバー33に接続されている。また、直列接続の最も外側に位置するコイル部材20の第2外部端子22は、電源側接続導体31U、31V、31Wに接続されて、インバータモジュール等から変換された交流電力の供給を受ける。
一方、第2コイル線10bは、第1コイル線10aの外層では抵抗値r2を、第2コイル線10bの内層では抵抗値r1を有している。
つまり、第1コイル線10a、第2コイル線10b共に、全体の抵抗値は、r1+r2である。つまり、製造時の巻き径のばらつきや、変換部10zの位置のばらつき等を無視すると、第1、第2コイル線10a、10bの抵抗値はほぼ等しい。このように、第1、第2コイル線10a、10bは、変換部10zにおいて、抵抗値が近づくように(等しくなるように)、互いに層を変換されている。
本実施形態のコイル部材20またはステータ50によると、以下の作用効果が得られる。コイル部材20は、第1コイル線10aおよび第2コイル線10bを内層と外層とにして並列に巻回した構造を有している。そして、第1コイル線10aと第2コイル線10bとは、変換部10zにおいて、互いに層を変換されている。
それに対し、本実施の形態では、コイル部材20の個数に拘わらず、コイル部材20内における第1、第2コイル線10a、10bの抵抗値差がほぼ0になる。よって、モータ等の種類や構造に応じた最適な数のスロット数に設計することができる。すなわち、分割ステータの構造を有するものでは、最適な分割ステータ数(コイル部材数)に、設計することができる。
図5(a)〜(b)は、実施の形態2におけるコイル部材20の形成手順を示す斜視図である。図5(a)〜(b)において、実施の形態1と同じ部材については、同じ符号を付して説明を省略する。
まず、図5(a)に示すように、第1コイル線10aを内層に、第2コイル線10bを外層にした第1巻回部20aを準備する。また、第1コイル線10aを外層に、第2コイル線10bを内層にした第2巻回部20bを準備する。ただし、この段階では、第1コイル線10aと第2コイル線10bとは、互いに同じ構造を有している。
図6は、実施の形態3における分割ステータの断面図である。同図においては、モールド樹脂の図示が省略されている。図6において、実施の形態1と同じ部材については、同じ符号を付して、説明を省略する。
本実施の形態では、第1コイル線10aと第2コイル線10bとは、フラットワイズ状に巻回されている。
図6においては、理解を容易にするために、この断面には存在しない変換部10zが表示されている。
なお、図示されていないが、各コイル線10a、10bは、両端の外部端子(21、22)において、互いに導通している。
本実施の形態においても、モータのステータ50の概略的な構造は、図2に示すとおりである。また、ステータ50の平面構造および等価回路は、図3および図4に示すとおりである。
図7は、実施の形態3における分割ステータの断面図である。同図においては、モールド樹脂の図示が省略されている。図7において、実施の形態1と同じ部材については、同じ符号を付して説明を省略する。
なお、図示されていないが、各コイル線10a〜10cは、両端の外部端子(21、22)において、互いに導通している。
第1コイル線10aの抵抗値:r1+r2
第2コイル線10bの抵抗値:r1+r2
第3コイル線10cの抵抗値:2×r3
上記各実施の形態では、コア50を多数の分割コア51に分割した構造を採用したが、複数の分割コア51が一体化されたものであってもよい。
10a 第2コイル線
10b 第1コイル線
10c 第3コイル線
10z 変換部
12 銅線
13 被覆膜
20 コイル部材
20a 第1巻回部
20b 第2巻回部
21 第1外部端子
22 第2外部端子
31U、31V、31W 電源側接続導体
32U、32V、32W バスバー
33 中性点用バスバー
50 ステータ
51 分割コア
51a ヨーク部
51b ティース部
Claims (3)
- 複数のコイル線が、内層から外層に亘って並列に巻回されたコイル部材であって、
前記複数のコイル線のうち少なくとも2層のコイル線が、全てのコイル線の抵抗値が共通の値に近づくように、途中部位で切断された端部が接合されることで互いの層を交換されている、コイル部材。 - 前記少なくとも2層のコイル線は、コイルエンド部において互いの層を交換されている、請求項1に記載のコイル部材。
- 請求項1又は2に記載のコイル部材と、
前記コイル部材が装着されるコアと、
を備えているステータ。
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