JP2013191308A - Coated lead wire and rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機のコイル用の被覆導線及び当該被覆導線を用いて構成された回転電機に関する。 The present invention relates to a coated conductor for a coil of a rotating electrical machine and a rotating electrical machine configured using the coated conductor.
電動機又は発電機としての回転電機に備えられるステータやロータは、複数のスロットを有するコアにコイルが取り付けられて構成される場合がある。例えば特開平09−009588号公報(特許文献1)には、ステータコアの周方向に分散配置された複数のスロットに、断面が円形の導体素線が多数回巻き付けられたコイルを備えたステータが記載されている。すなわち、特許文献1のステータは、断面が円形の導体素線が複数本集合して構成される被覆導線を備えている。 A stator or rotor provided in a rotating electrical machine as an electric motor or a generator may be configured by attaching a coil to a core having a plurality of slots. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-009588 (Patent Document 1) describes a stator including a coil in which a conductor wire having a circular cross section is wound around a plurality of slots distributed in the circumferential direction of the stator core. Has been. That is, the stator of Patent Document 1 includes a covered conductive wire configured by a plurality of conductor wires having a circular cross section.
上記のように、断面が円形の導体素線を用いて構成される被覆導線では、当該被覆導線がステータに取り付けられる際にスロット内において導体素線間に隙間が生じ易く、コイルの占積率を高めることが難しい。導体素線間の隙間を小さくして占積率を高めるためには、導体素線の径を小さくすることも有効である。しかし、導体素線の径を小さくする場合には、ステータコアに巻き付ける際に断線しないような工夫が必要となり、また、ステータコアへの巻き付け回数が多くなって巻き付け工程に長い時間を要する等の課題がある。一方、占積率を高めるためには、断面が矩形状の導体素線を用いてコイルを構成することも有効である。しかし、スロットの形状も導体素線の断面形状に対応するほぼ矩形状に限定され、スロット或いはティースの形状を必ずしも最適な形状とすることができないという課題がある。 As described above, in a coated conductor configured using a conductor wire having a circular cross section, a gap is easily generated between the conductor wires in the slot when the covered conductor is attached to the stator, and the coil space factor is increased. It is difficult to increase. In order to increase the space factor by reducing the gap between the conductor strands, it is also effective to reduce the diameter of the conductor strand. However, when reducing the diameter of the conductor wire, it is necessary to devise a technique so as not to break the wire when it is wound around the stator core, and the winding process takes a long time because the number of times of winding around the stator core increases. is there. On the other hand, in order to increase the space factor, it is also effective to form a coil using a conductor wire having a rectangular cross section. However, the shape of the slot is also limited to a substantially rectangular shape corresponding to the cross-sectional shape of the conductor wire, and there is a problem that the shape of the slot or the tooth cannot always be an optimum shape.
また、特開2011−091943号公報(特許文献2)には、複数の導線を束ねた導線束の外周に変形可能な絶縁体を設けた被覆導線を用いてコイルを構成することが記載されている。特許文献2では、導体束の形状(被覆導線の断面形状)を任意の形状に変化させることができ、被覆導線間の隙間を小さくして占積率を高めることができると謳われている。しかし、当該特許文献2の図5〜図9を参照すれば、被覆導線の断面形状を自由に変形可能とするためには、導線束の外周を覆う絶縁体を、比較的高い伸縮性を有する材料を用いて構成する必要があると言える。つまり、被覆導線を構成する絶縁体の材質次第では、必ずしも占積率を高めることができないという課題がある。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-091943 (Patent Document 2) describes that a coil is configured using a coated conductor provided with a deformable insulator on the outer periphery of a conductor bundle in which a plurality of conductors are bundled. Yes. In Patent Document 2, it is said that the shape of the conductor bundle (cross-sectional shape of the coated conductor) can be changed to an arbitrary shape, and the space factor between the coated conductors can be reduced to increase the space factor. However, referring to FIG. 5 to FIG. 9 of Patent Document 2, in order to freely deform the cross-sectional shape of the covered conductor, the insulator covering the outer periphery of the conductor bundle has a relatively high stretchability. It can be said that it is necessary to configure using materials. That is, there is a problem that the space factor cannot necessarily be increased depending on the material of the insulator constituting the coated conductor.
そこで、コアへの巻き付け工程を簡略化できると共に、構成部材の材質やスロット形状にかかわらずコイルの占積率を高めることができる被覆導線の実現が望まれる。 Therefore, it is desired to realize a coated conductor capable of simplifying the winding process around the core and increasing the coil space factor regardless of the material of the component and the slot shape.
本発明に係る、回転電機のコイル用の被覆導線の特徴構成は、複数本の導体素線を撚ってなる集合撚線を用い、複数本の前記集合撚線を、隣接する前記集合撚線どうしが互いに接する状態で、前記集合撚線の延在方向に直交する断面の重心が一列に並ぶように並列配置し、当該並列配置された複数本の前記集合撚線の周囲を、可撓性の絶縁被覆材で被覆して形成された点にある。 According to the present invention, the characteristic configuration of the coated conductor for the coil of the rotating electrical machine uses an aggregate stranded wire formed by twisting a plurality of conductor strands, and a plurality of the aggregate stranded wires are adjacent to each other. In a state where they are in contact with each other, they are arranged in parallel so that the center of gravity of the cross section perpendicular to the extending direction of the set strands is aligned, and the periphery of the plurality of set strands arranged in parallel is flexible. It is in the point formed by coating with an insulating coating material.
ここで、複数本の集合撚線の周囲とは、被覆導線の延在方向に直交する平面(延在直交平面)での断面の周囲のことである。また、「回転電機」は、モータ(電動機)、ジェネレータ(発電機)、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。 Here, the periphery of a plurality of aggregate strands is the periphery of a cross section in a plane (extended orthogonal plane) orthogonal to the extending direction of the coated conducting wire. The “rotary electric machine” is used as a concept including a motor (electric motor), a generator (generator), and a motor / generator that performs both functions of the motor and the generator as necessary.
この特徴構成によれば、複数本の導体素線を撚ってなる集合撚線を用いるので、絶縁被覆材による被覆前に導体素線がほぐれてしまうことを抑制しながら被覆導線を容易に形成することができる。また、互いに接する状態で一列に並ぶように並列配置される複数本の集合撚線の周囲を可撓性の絶縁被覆材で被覆したときに、延在直交平面での断面において長円状となる絶縁被覆材と概略円形状となるそれぞれの集合撚線との間に隙間を形成することができる。更に、延在直交平面での絶縁被覆材の断面形状を、被覆時の長円状からその後真円状に近づけることで、絶縁被覆材の内部空間の断面積を大きくして絶縁被覆材と集合撚線との間の隙間を更に拡大すると共に複数本の導体素線を事後的に適度にほぐれさせることができる。これにより、絶縁被覆材の径方向内側に導体素線どうしが相対移動可能な隙間(被覆内隙間)を生じさせることができる。この被覆内隙間の部分において導体素線どうしが相対移動可能となるので、絶縁被覆材が高い伸縮性を有していない場合であっても、延在直交平面での被覆導線の断面形状を比較的自由に変形させることができる。 According to this characteristic configuration, the use of the assembly stranded wire formed by twisting a plurality of conductor strands makes it easy to form a covered conductor while preventing the conductor strands from being loosened before being covered with the insulating coating material. can do. In addition, when a plurality of aggregate strands arranged in parallel so as to be aligned in a row in contact with each other are covered with a flexible insulating coating material, an elliptical shape is formed in a cross section of the extended orthogonal plane A gap can be formed between the insulating coating material and each of the collective stranded wires having a substantially circular shape. In addition, the cross-sectional shape of the insulating coating material on the extended orthogonal plane is made closer to the perfect circle shape from the oval shape at the time of coating, thereby increasing the cross-sectional area of the inner space of the insulating coating material and gathering with the insulating coating material. A gap between the stranded wires can be further expanded and a plurality of conductor strands can be loosened appropriately afterwards. Accordingly, a gap (in-coating gap) in which the conductor strands can move relative to each other in the radial direction of the insulating coating material can be generated. Since the conductor wires can move relative to each other in the gap in the coating, even if the insulating coating does not have high stretchability, the cross-sectional shapes of the coated conductors in the extended orthogonal plane are compared. Can be freely deformed.
このため、被覆導線を回転電機のコイル用に用いてコアに取り付ける際に、スロット開口部の幅によらずにスロット内への被覆導線の挿入を容易に行なうことができる。また、被覆導線をなす集合撚線が複数本の導体素線を用いて構成されているので、細い導体素線を用いて占積率を高めつつコアへの巻き付け回数を少なく抑えることができ、被覆導線の巻き付け工程を効率化できる。更に、導体素線が絶縁被覆材により被覆されているので、スロット内への挿入の際に導体素線が損傷することを抑制できると共に電気的絶縁性を容易に確保できる。そして、スロット内への挿入後は、隣り合う被覆導線が互いに接するように配置することで複数本の被覆導線どうしの隙間を小さく抑えることができ、更にはスロット形状に合わせて被覆導線を変形させ、被覆導線とスロット内壁面との隙間も小さく抑えることができる。よって、占積率を高めることができる。従って、この特徴構成によれば、コアへの巻き付け工程を簡略化できると共に、構成部材(絶縁被覆材)の材質やスロット形状にかかわらずコイルの占積率を高めることが可能な被覆導線が実現できる。 For this reason, when the coated conductor is used for a coil of a rotating electrical machine and attached to the core, the coated conductor can be easily inserted into the slot regardless of the width of the slot opening. In addition, since the assembly stranded wire forming the coated conductor is configured using a plurality of conductor strands, the number of windings around the core can be reduced while increasing the space factor using a thin conductor strand, The winding process of the coated conductor can be made efficient. Furthermore, since the conductor wire is covered with the insulating coating material, the conductor wire can be prevented from being damaged when inserted into the slot, and the electrical insulation can be easily secured. After the insertion into the slot, the adjacent coated conductors are arranged so that they are in contact with each other, so that the gap between the plurality of coated conductors can be kept small, and the coated conductors can be deformed according to the slot shape. In addition, the gap between the coated conductor and the inner wall surface of the slot can be kept small. Therefore, the space factor can be increased. Therefore, according to this characteristic configuration, a coated conductor capable of simplifying the winding process around the core and increasing the coil space factor regardless of the material of the component (insulation coating material) and the slot shape is realized. it can.
ここで、前記被覆導線は、2本の前記集合撚線の周囲を前記絶縁被覆材で被覆して形成されていると好適である。 Here, it is preferable that the coated conductor is formed by coating the periphery of the two aggregated stranded wires with the insulating coating material.
この構成によれば、必要最小限の本数の集合撚線を用いて上記のような被覆導線を適切に形成することができ、被覆内隙間の大きさを有意かつ大き過ぎることのない適度な大きさとすることができる。よって、コアへの巻き付け工程の簡略化を担保しつつ、占積率の無用の低下を抑制することができる。 According to this configuration, the above-described covered conductor can be appropriately formed using the minimum number of aggregated strands, and the size of the gap in the sheath is significant and not excessively large. It can be. Therefore, unnecessary reduction of the space factor can be suppressed while ensuring simplification of the winding process around the core.
また、複数本の前記集合撚線の撚りピッチが、前記集合撚線のそれぞれにおける複数本の前記導体素線の撚りピッチよりも大きいと好適である。 In addition, it is preferable that the twist pitch of the plurality of aggregate strands is larger than the twist pitch of the plurality of conductor strands in each of the aggregate strands.
なお、撚りピッチとは、撚りの回転(捻り)に伴って当該撚り対象の導体(対象導体)が一回転する間に進む、対象導体の径を基準とする被覆導線の延在方向に沿った長さ(対象導体の径を基準とする倍数で表される長さ)のことである。より具体的には、集合撚線における複数本の導体素線の撚りピッチは、当該複数本の導体素線の撚りの回転に伴って集合撚線が一回転する間に進む、集合撚線の径を基準とする被覆導線の延在方向に沿った長さのことである。複数本の集合撚線の撚りピッチは、当該複数本の集合撚線の撚りの回転に伴ってこれらが一回転する間に進む、複数本の集合撚線全体での径を基準とする被覆導線の延在方向に沿った長さのことである。複数本の集合撚線が全く撚られていない場合には、これらの撚りピッチは無限大となる。 Note that the twist pitch is along the extending direction of the covered conductor with reference to the diameter of the target conductor, which advances while the target conductor (target conductor) rotates once with the rotation (twist) of the twist. It is the length (length expressed in multiples based on the diameter of the target conductor). More specifically, the twist pitch of the plurality of conductor strands in the assembly strand is that of the assembly strand that proceeds while the assembly strand rotates once with the rotation of the strands of the plurality of conductor strands. It is the length along the extending direction of the coated conductor with the diameter as a reference. The twisting pitch of the plurality of aggregate strands is a covered conductor based on the diameter of the entire plurality of aggregate strands, which advances while the strands of the plurality of aggregate strands rotate. It is the length along the extending direction. When a plurality of aggregate strands are not twisted at all, their twist pitches are infinite.
この構成によれば、それぞれの集合撚線における複数本の導体素線の撚りと比較して複数本の集合撚線の撚りが緩くなるので、絶縁被覆材の径方向内側でそれぞれの集合撚線を容易にほぐれさせることができる。その結果、複数本の導体素線を容易にほぐれさせ、絶縁被覆材の径方向内側に、被覆内隙間を適切に生じさせることができる。 According to this configuration, the twists of the plurality of collective strands are loosened as compared to the twists of the plurality of conductor strands in the respective collective strands. Can be easily loosened. As a result, a plurality of conductor strands can be easily loosened, and an in-coating gap can be appropriately generated on the radially inner side of the insulating coating material.
また、複数本の前記集合撚線が、実質的に撚りのない平行状態で並列配置されると好適である。 In addition, it is preferable that a plurality of the aggregate strands are arranged in parallel in a parallel state with substantially no twist.
この構成によれば、絶縁被覆材の径方向内側で複数本の導体素線を容易にほぐれさせ、被覆内隙間を適切に生じさせることができる。 According to this configuration, it is possible to easily loosen the plurality of conductor strands on the radially inner side of the insulating coating material and appropriately generate the in-coating gap.
また、前記導体素線は、裸線であると好適である。 The conductor wire is preferably a bare wire.
なお、「裸線」とは、表面が絶縁体により覆われていないむき出しの導体素線のことである。従って、樹脂等の電気的絶縁材料による被覆や被膜が表面に設けられた導体素線は、裸線には含まれない。一方、表面に酸化皮膜が形成された導体素線は、裸線に含まれる。 The “bare wire” is a bare conductor wire whose surface is not covered with an insulator. Therefore, a conductor wire having a coating or coating with an electrically insulating material such as resin on its surface is not included in the bare wire. On the other hand, a conductor wire having an oxide film formed on the surface is included in the bare wire.
この構成によれば、導体素線の表面に絶縁体の被膜や被覆等が設けられている場合と比較して、被覆導線全体の断面積に占める導体素線の導体部分の断面積の和を大きく確保することが容易になる。従って、スロット内での導体部分の密度を高くすることができ、コイルの占積率を高めることが容易になる。 According to this configuration, the sum of the cross-sectional area of the conductor portion of the conductor wire occupying the cross-sectional area of the entire coated conductor wire is compared with the case where the surface of the conductor wire is provided with an insulating film or coating. It becomes easy to ensure large. Accordingly, the density of the conductor portion in the slot can be increased, and the coil space factor can be easily increased.
また、前記絶縁被覆材が、フッ素樹脂を用いて形成されていると好適である。 In addition, it is preferable that the insulating coating material is formed using a fluororesin.
この構成によれば、耐熱性、耐薬品性、機械的強度、電気的絶縁性、非粘着性等に優れるフッ素樹脂の特性を利用して、回転電機のコイルのために適した被覆導線を形成することができる。すなわち、フッ素樹脂製の絶縁被覆材を用いることで、高温条件下や潤滑油等の存在下であっても機械的強度及び電気的絶縁性を高く維持することが可能な被覆導線が実現できる。また、例えば熱溶融成形により複数本の集合撚線の周囲に絶縁被覆材を形成する場合であっても、その後、各集合撚線を構成する導体素線と絶縁被覆材とを容易に剥離させて非接着状態とすることができる。よって、絶縁被覆材の径方向内側において移動可能な導体素線をより多く確保し、延在直交平面での被覆導線の断面形状の変形自由度を高く確保することができる。 According to this configuration, a coated conductor suitable for a coil of a rotating electrical machine is formed by utilizing the properties of a fluororesin excellent in heat resistance, chemical resistance, mechanical strength, electrical insulation, non-adhesiveness, etc. can do. That is, by using an insulating coating material made of a fluororesin, a coated conductor capable of maintaining high mechanical strength and electrical insulation even under high temperature conditions or in the presence of lubricating oil can be realized. In addition, even when an insulation coating material is formed around a plurality of aggregate strands by, for example, hot melt molding, the conductor strands and the insulation coating material constituting each aggregate strand are then easily separated. In a non-adhesive state. Therefore, it is possible to secure more conductor wires that can move on the radially inner side of the insulating coating material, and to ensure a high degree of freedom of deformation of the cross-sectional shape of the coated conductor in the extending orthogonal plane.
本発明に係る、複数のスロットを有するコアと、前記スロット内に配置されて前記コアに取り付けられたコイルと、を備える回転電機の特徴構成は、前記コイルを構成する被覆導線が、複数本の導体素線を撚ってなる集合撚線を用い、複数本の前記集合撚線を、隣接する前記集合撚線どうしが互いに接する状態で、前記集合撚線の延在方向に直交する断面の重心が一列に並ぶように並列配置し、当該並列配置された複数本の前記集合撚線の周囲を、可撓性の絶縁被覆材で被覆して形成されている点にある。 According to the present invention, a characteristic configuration of a rotating electrical machine including a core having a plurality of slots and a coil disposed in the slot and attached to the core includes a plurality of coated conductors constituting the coil. A center of gravity of a cross-section orthogonal to the extending direction of the aggregated strands in a state where adjacent aggregated strands are in contact with each other using the aggregated strands formed by twisting conductor strands. Are arranged in parallel so that they are arranged in a line, and the periphery of the plurality of the stranded wires arranged in parallel is covered with a flexible insulating coating material.
この特徴構成によれば、コアに取り付けられるコイルを構成するために複数本の導体素線を撚ってなる集合撚線を用いるので、絶縁被覆材による被覆前に導体素線がほぐれてしまうことを抑制しながら被覆導線を容易に形成することができる。また、互いに接する状態で一列に並ぶように並列配置される複数本の集合撚線の周囲を可撓性の絶縁被覆材で被覆したときに、延在直交平面での断面において長円状となる絶縁被覆材と概略円形状となるそれぞれの集合撚線との間に隙間を形成することができる。更に、延在直交平面での絶縁被覆材の断面形状を、被覆時の長円状からその後真円状に近づけることで、絶縁被覆材の内部空間の断面積を大きくして絶縁被覆材と集合撚線との間の隙間を更に拡大すると共に複数本の導体素線を事後的に適度にほぐれさせることができる。これにより、絶縁被覆材の径方向内側に導体素線どうしが相対移動可能な隙間(被覆内隙間)を生じさせることができる。この被覆内隙間の部分において導体素線どうしが相対移動可能となるので、絶縁被覆材が高い伸縮性を有していない場合であっても、延在直交平面での被覆導線の断面形状を比較的自由に変形させることができる。 According to this characteristic configuration, since a collective stranded wire formed by twisting a plurality of conductor strands is used to form a coil attached to the core, the conductor strands are loosened before being covered with the insulating coating material. The coated conductor can be easily formed while suppressing the above. In addition, when a plurality of aggregate strands arranged in parallel so as to be aligned in a row in contact with each other are covered with a flexible insulating coating material, an elliptical shape is formed in a cross section of the extended orthogonal plane A gap can be formed between the insulating coating material and each of the collective stranded wires having a substantially circular shape. In addition, the cross-sectional shape of the insulating coating material on the extended orthogonal plane is made closer to the perfect circle shape from the oval shape at the time of coating, thereby increasing the cross-sectional area of the inner space of the insulating coating material and gathering with the insulating coating material. A gap between the stranded wires can be further expanded and a plurality of conductor strands can be loosened appropriately afterwards. Accordingly, a gap (in-coating gap) in which the conductor strands can move relative to each other in the radial direction of the insulating coating material can be generated. Since the conductor wires can move relative to each other in the gap in the coating, even if the insulating coating does not have high stretchability, the cross-sectional shapes of the coated conductors in the extended orthogonal plane are compared. Can be freely deformed.
このため、コイルを構成する被覆導線をコアに取り付けて回転電機を製造する際に、スロット開口部の幅によらずにスロット内への被覆導線の挿入を容易に行なうことができる。また、被覆導線をなす集合撚線が複数本の導体素線を用いて構成されているので、細い導体素線を用いて占積率を高めつつコアへの巻き付け回数を少なく抑えることができ、被覆導線の巻き付け工程を効率化できる。更に、導体素線が絶縁被覆材により被覆されているので、スロット内への挿入の際に導体素線が損傷することを抑制できると共に電気的絶縁性を容易に確保できる。そして、スロット内への挿入後は、隣り合う被覆導線が互いに接するように配置することで複数本の被覆導線どうしの隙間を小さく抑えることができ、更にはスロット形状に合わせて被覆導線を変形させ、被覆導線とスロット内壁面との隙間も小さく抑えることができる。よって、占積率を高めることができる。従って、この特徴構成によれば、コアへのコイルの巻き付け工程を簡略化できると共に、構成部材(絶縁被覆材)の材質やスロット形状にかかわらずコイルの占積率を高めることが可能な回転電機が実現できる。 For this reason, when manufacturing the rotating electrical machine by attaching the coated conductor constituting the coil to the core, it is possible to easily insert the coated conductor into the slot regardless of the width of the slot opening. In addition, since the assembly stranded wire forming the coated conductor is configured using a plurality of conductor strands, the number of windings around the core can be reduced while increasing the space factor using a thin conductor strand, The winding process of the coated conductor can be made efficient. Furthermore, since the conductor wire is covered with the insulating coating material, the conductor wire can be prevented from being damaged when inserted into the slot, and the electrical insulation can be easily secured. After the insertion into the slot, the adjacent coated conductors are arranged so that they are in contact with each other, so that the gap between the plurality of coated conductors can be kept small, and the coated conductors can be deformed according to the slot shape. In addition, the gap between the coated conductor and the inner wall surface of the slot can be kept small. Therefore, the space factor can be increased. Therefore, according to this characteristic configuration, the winding process of the coil around the core can be simplified, and the rotating electrical machine capable of increasing the space factor of the coil regardless of the material of the constituent member (insulation coating material) and the slot shape. Can be realized.
本発明に係る被覆導線及び回転電機の実施形態について、図面を参照して説明する。ここでは、本発明に係る被覆導線を、インナーロータ型の回転電機100のステータ1のコイル3に適用した場合を例として説明する。コイル3用の被覆導線4は、図5に示すように、導体素線41を複数本集合させてなる導体素線束44と、導体素線束44の周囲を被覆する可撓性の絶縁被覆材46とを備えている。すなわち被覆導線4は、導体素線41を複数本集合させてなる導体素線束44の周囲を、可撓性を有する絶縁被覆材46により被覆した構造を有している。本実施形態に係る被覆導線4は、その製造方法に基づく内部構造に特徴を有しており、回転電機100はそのような被覆導線4を用いた点に特徴を有している。以下、回転電機100の全体構成、被覆導線4の構成、回転電機100のステータ1の製造方法の順に詳細に説明する。
Embodiments of a coated conductor and a rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, a case where the coated conductor according to the present invention is applied to the
なお、以下の説明では、特に断らない限り、「軸方向L」、「周方向C」、「径方向R」は、後述するステータコア2の円筒状のコア基準面21(例えばステータコア2の内周面)の軸心を基準として定義している。
In the following description, unless otherwise specified, the “axial direction L”, “circumferential direction C”, and “radial direction R” are the cylindrical
1.回転電機の全体構成
本実施形態に係る回転電機100の全体構成について、図1及び図2を参照して説明する。図1に示すように、回転電機100は、ステータ1と、このステータ1の径方向Rの内側に回転可能に設けられたロータ6とを備えている。ステータ1は、ステータコア2と、このステータコア2に取り付けられたコイル3とを備え、コイル3は被覆導線4をステータコア2に巻き付けて構成されている。なお、図1では、煩雑さを避けるために、ステータコア2から軸方向Lに突出するコイル3の部分であるコイルエンド部については、一対のスロット22から突出する部分のみを示し、他の部分の図示を省略している。図1では、残りのスロット22の軸方向Lの端部には、コイル3を構成する複数本の被覆導線4の断面が表れている。また、図1では、ロータ6の一部を透視的に描いている。
1. Overall configuration of rotating electrical machine The overall configuration of the rotating
ステータコア2は、磁性材料を用いて形成されている。ステータコア2は、例えば、円環板状の電磁鋼板を複数枚積層した積層構造体とし、或いは磁性材料の粉体を加圧成形してなる圧粉材を主な構成要素として形成することができる。ステータコア2は、コイル3を巻き付け可能とすべく、複数のスロット22を有する。本実施形態では、ステータコア2が本発明における「コア」に相当する。ここでは、スロット22は、ステータコア2の円筒状のコア基準面21の軸方向Lに延びると共に、当該コア基準面21の周方向Cに複数分散配置されている。また、複数のスロット22は、ステータコア2の軸心から放射状に径方向Rに延びるように形成されている。なお、「円筒状のコア基準面21」とは、スロット22の配置や構成に関して基準となる仮想的な面である。本実施形態では、図1に示すように、隣接する2つのスロット22の間に形成される複数のティース23の径方向Rの内側の端面を含む仮想的な円筒状の面であるコア内周面を、コア基準面21としている。なお、円筒状のコア内周面と同心であって、軸方向L視(軸方向Lに沿って見た場合)における断面形状が当該コア内周面の軸方向L視における断面形状と相似の関係にある円筒状の面(仮想面を含む)も、本発明における「円筒状のコア基準面21」になり得る。本実施形態では、図1に示すように、ステータコア2は円筒状に形成されているため、例えば、ステータコア2の外周面を「円筒状のコア基準面21」とすることもできる。
The stator core 2 is formed using a magnetic material. The stator core 2 can be formed, for example, as a laminated structure in which a plurality of annular plate-shaped electromagnetic steel plates are laminated, or a powdered material formed by pressing a magnetic material powder as a main component. . The stator core 2 has a plurality of
ステータコア2は、周方向Cに沿って一定間隔で分散配置された複数のスロット22を有している。そして、これら複数のスロット22は互いに同じ形状とされている。また、ステータコア2は、隣接する2つのスロット22の間に形成される複数のティース23を有する。本実施形態では、スロット22は、軸方向L及び径方向Rに延びると共に周方向Cに所定の幅を有する溝状に形成されている。本実施形態では、図2に示すように、各ティース23の周方向Cを向く2つの側面23aが互いに平行な平行ティースとしているため、各スロット22は、周方向Cの幅が径方向Rの外側へ向かうに従って次第に広くなるように形成されている。従って、各スロット22の内壁面22aは、周方向Cに互いに対向すると共に径方向Rの外側へ向かうに従って互いの間隔が広くなるように形成された2つの平面と、当該2つの平面よりも径方向Rの外側に形成されて軸方向Lに延びる断面円弧状の面とを有している。また、各スロット22は径方向Rの内側に開口(ステータコア2の内周面に開口)する径方向開口部22bを有すると共にステータコア2の軸方向Lの両側(軸方向両端面)に開口する軸方向開口部22cを有するように形成されている。スロット22の内壁面22aには、スロット絶縁部24が設けられている。本実施形態では、内壁面22aの全体に絶縁粉体塗装が施されており、この絶縁粉体塗装の塗膜によってスロット絶縁部24が形成されている。
The stator core 2 has a plurality of
ステータコア2における周方向Cに互いに隣接する2つのスロット22間に、各ティース23が形成されている。本実施形態では、各ティース23は、当該ティース23における周方向Cを向く2つの側面23a(以下、単に「ティース側面23a」という。)が互いに平行となるように形成されている。すなわち、本実施形態におけるステータコア2は、平行ティースを備えている。ここでは、各ティース23の先端部には、ティース側面23aの他の部分に対して周方向Cに突出する周方向突出部23bが形成されている。これにより、2つのティース側面23aにおける周方向突出部23bを形成するための段差部を除いた大部分が、互いに平行となるように形成されている。図2から明らかなように、これらの2つのティース側面23aは、径方向Rに平行に配置されている。
Each
上記のように、各ティース23が先端部に周方向突出部23bを備えることにより、各スロット22の径方向開口部22bの開口幅W2は、それよりスロット22の奥側(径方向Rの外側)の部分に比べて狭くなっている。ここで、径方向開口部22bの開口幅W2は、径方向開口部22bにおける周方向Cの幅、すなわち径方向Rに直交する方向の幅である。この開口幅W2は、図2の断面に示されるように、ステータ1の軸方向Lに直交する面内における径方向開口部22bの幅である。そして、各スロット22は、径方向開口部22bの開口幅W2が、コイル3が配置される部分における周方向Cの幅よりも狭くなっている。このように、本実施形態に係るステータコア2は、セミオープン型のスロット22を有する。
As described above, each
本実施形態では、回転電機100は三相交流(U相、V相、W相)で駆動される三相交流電動機又は三相交流発電機である。従って、ステータ1のコイル3は、三相(U相、V相、W相)のそれぞれに対応して、U相コイル、V相コイル、W相コイルに分けられている。そのため、ステータコア2には、U相用、V相用及びW相用のスロット22が、周方向Cに沿って繰り返し現れるように配置されている。本例では、ステータコア2には、毎極毎相あたりのスロット数が「2」となるように、U相コイルが挿入される2つのU相用スロットと、V相コイルが挿入される2つのV相用スロットと、W相コイルが挿入される2つのW相用スロットとが、記載の順に周方向Cに沿って繰り返し現れるように配置されている。なお、毎極毎相あたりのスロット数は適宜変更可能であり、例えば「1」や「3」等とすることができる。また、回転電機100を駆動する交流電源の相数も適宜変更可能であり、例えば「1」、「2」、「4」等とすることができる。
In this embodiment, the rotating
コイル3は、被覆導線4をステータコア2に巻き付けて構成される。この際のステータコア2への被覆導線4の巻き方としては、公知の各種方法を用いることができる。例えば、重ね巻及び波巻のいずれか一方と集中巻及び分布巻のいずれか一方との組み合わせにより被覆導線4をステータコア2に巻き付けて、コイル3を構成することができる。
The
電機子としてのステータ1(ステータコア2)の径方向Rの内側には、永久磁石や電磁石を備えた界磁としてのロータ6が、ステータ1に対して相対回転可能に配置される。そして、ステータ1から発生する回転磁界によりロータ6が回転する。すなわち、本実施形態に係る回転電機100は、インナーロータ型で回転界磁型の回転電機となっている。
On the inner side in the radial direction R of the stator 1 (stator core 2) as an armature, a
2.被覆導線の構成
次に、コイル3を構成する被覆導線4について説明する。被覆導線4は、各相のコイル3を構成する導体であり、この被覆導線4をステータコア2に巻き付けることにより、コイル3が構成される。図5に示すように、この被覆導線4は、導体素線41を複数本集合させてなる導体素線束44と、当該導体素線束44の周囲を被覆する可撓性の絶縁被覆材46とを有する。
2. Next, the covered
導体素線41は、例えば銅やアルミニウム等により構成された線状の導体である。図6に示すように、本実施形態では、各導体素線41は、被覆導線4の延在方向Aに直交する平面である延在直交平面P(図5を参照)での断面形状が円形状であり、比較的小径のものが用いられる。例えば、直径(素線径D3)が0.2mm以下の導体素線41が好適に用いられる。また、本実施形態では、導体素線41として、裸線を用いている。すなわち、この裸線でなる導体素線41は、銅やアルミニウム等の導体の表面が絶縁体によって覆われておらず、導体表面がむき出しになっている。ところで、導体の表面が酸化してできる酸化皮膜は弱い電気的絶縁性を有する場合があるが、このような酸化皮膜はここでいう絶縁体には含まれない。従って、導体の表面に酸化皮膜が形成されたものも、この裸線でなる導体素線41に含まれる。なお、導体素線41の表面に、樹脂(例えばポリアミドイミド樹脂やポリイミド樹脂等)等の電気的絶縁材料からなる絶縁皮膜が形成されていても好適である。この絶縁皮膜は、後述する絶縁被覆材46とは異なり、各導体素線41の表面を覆う皮膜として形成される。
The
本実施形態では、被覆導線4を構成する複数本の導体素線41は、複数本の導体素線41を撚ってなる集合撚線42の形態で提供される(図3を参照)。
In the present embodiment, the plurality of
ここで、複数本の導体素線41の撚りの回転に伴って集合撚線42が一回転する間に進む、当該集合撚線42の径(最大径)を基準とする被覆導線4の延在方向Aに沿った長さとして、集合撚線42における複数本の導体素線41の撚りピッチT1を定義する。すると、集合撚線42における撚りピッチT1は、集合撚線42の径の例えば25倍〜450倍とすることができる。25倍以上とすることで、導体素線41の事後的なほぐれがより容易となる。また、450倍以下とすることで、絶縁被覆材46による被覆前の導体素線41のほぐれがほとんど生じなくなり、作業性を向上させることができる。
Here, the extension of the covered
本実施形態では、そのような集合撚線42を複数本用いて被覆導線4が形成される。これら複数本の集合撚線42は、隣接する集合撚線42どうしが互いに接する状態で、延在直交平面Pでの断面の重心が一列に並ぶように並列配置した状態で提供される。ここで、「重心が一列に並ぶ」とは、各集合撚線42の重心を結ぶ仮想線分が全体として直線状(多少の折れ・曲がり等を含む概念)となっていることを表す。従って、例えば複数本の集合撚線42が全体としてまとまって、最外周側に位置する各集合撚線42の重心を結ぶ仮想線分が多角形状となるような形態は、重心が一列に並ぶ形態には含まれない。
In the present embodiment, the
また本例では、2本の集合撚線42だけを用い、それぞれの集合撚線42を構成する導体素線41が互いに接する状態で並列配置した状態で提供される。このとき、本実施形態では、図3に示すように、2本の集合撚線42が、実質的に撚りのない平行状態で並列配置した状態で提供される。ここで、複数(本例では2本)の集合撚線42の撚りの回転に伴ってこれらが一回転する間に進む、複数本の集合撚線42全体での径(最大径)を基準とする被覆導線4の延在方向Aに沿った長さとして、複数本の集合撚線42の撚りピッチT3を定義する。すると、複数本の集合撚線42の撚りピッチT3は、実質的に無限大となる。この場合、複数本の集合撚線42の撚りピッチT3は、集合撚線42のそれぞれにおける複数本の導体素線41の撚りピッチT1よりも大きい。
Moreover, in this example, only the two set | twisted
なお、集合撚線42を構成する導体素線41の本数は、最終的な被覆導線4の太さ(断面積)と、各導体素線41の太さ(断面積)及び形状とに応じて決定される。本実施形態では、図2に示すように、各スロット22内の空間を6本の被覆導線4によって満たすように、各被覆導線4の太さ(断面積)が設定されており、それに合わせて集合撚線42の太さ(断面積)、並びに導体素線41の本数及び太さ(断面積)等が設定されている。
Note that the number of
そして、実質的に撚りのない平行状態で並列配置された複数(2本)の集合撚線42の周囲を、図4に示すように絶縁被覆材46で被覆して、被覆導線4が形成される。なお、図4ではそれぞれの集合撚線42の外形を模式的に示している。絶縁被覆材46は、可撓性を有する電気的絶縁部材であり、複数本の集合撚線42の周囲を絶縁被覆するように設けられている。ここで、複数本の集合撚線42の周囲とは、延在直交平面Pでの複数本の集合撚線42の断面の周囲(外周)のことであり、複数本の集合撚線42の延在方向Aの端部は含まれない。すなわち、絶縁被覆材46は、複数本の集合撚線42の周囲の全周を覆うと共に、複数本の集合撚線42の延在方向Aの端部に設けられた接続部を除いて延在方向Aに沿った全域を覆うように設けられている。ここで、接続部は、1つの被覆導線4を他の被覆導線4又は他の導体に電気的に接続するための部分である。なお、複数本の集合撚線42の全体としての延在方向は、被覆導線4の延在方向Aと等しいため、ここでは同じ符号「A」を付して表している。
And the circumference | surroundings of the several (2) assembly | twisting
絶縁被覆材46としては、可撓性を有すると共に電気的絶縁性を有する材質が用いられる。ここで、「可撓性」とは、曲げたり撓ませたりすることができる性質のことである。「電気的絶縁性」とは、電気を極めて流れにくくする性質のことである。また、本実施形態に係る絶縁被覆材46は、被覆導線4を曲げたり撓ませたりしてステータコア2に巻き付けるために必要十分な伸縮性を有しておれば良く、伸縮性はあまり高くなくても良い。ここで、「伸縮性」とは、伸びたり縮んだりすることができる性質のことである。ここでは特に、絶縁被覆材46の径方向における伸縮性は特に要求されない。例えば、外力が作用していない状態での真円状態における周長を基準とする伸長後の周長が130%以下、その中でも120%以下、更には110%以下に抑えられるような材料を用いて、絶縁被覆材46を構成することができる。
As the insulating
本実施形態では、可撓性及び電気的絶縁性に加えて更に、耐熱性、耐薬品性、機械的強度、非粘着性等にも優れるフッ素樹脂を用いて、絶縁被覆材46が形成されている。このようなフッ素樹脂としては、例えばFEP(テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体)や、PFA(テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体)等を好適に用いることができる。フッ素樹脂の中でも特に熱溶融成形に適したこれらの材料を用いることで、溶融した樹脂材料を複数本の集合撚線42の周囲に適量供給しつつ複数本の集合撚線42を延在方向Aに移動させることにより、複数本の集合撚線42の周囲に絶縁被覆材46を容易に形成することができる。
In the present embodiment, the insulating
その後、複数本の導体素線41からなる集合撚線42を最終的に絶縁被覆材46の中でほぐれさせることで、絶縁被覆材46の径方向内側に複数本の導体素線41からなる一束の導体素線束44が構成される。なお、熱溶融成形の際には、絶縁被覆材46の内周面46aは複数本の集合撚線42の周囲の形状に適合して導体素線41と密着するように形成されるが、フッ素樹脂の非粘着性(潤滑性)により、その後、導体素線41と絶縁被覆材46との間は容易に剥離され得る。また、チュービング押出成形又は中空押出成形と称される手法により、導体素線41との間に隙間を設けながら絶縁被覆材46を熱溶融形成することも可能である。
Thereafter, the aggregated stranded
このように、本実施形態では、複数本の導体素線41を撚ってなる集合撚線42を複数本用い、これらが互いに接する状態で一列に並ぶように並列配置し、当該複数本の集合撚線42の周囲を可撓性の絶縁被覆材46で被覆して被覆導線4が形成される。複数本の導体素線41を撚ってなる集合撚線42を用いるので、絶縁被覆材46による被覆前に導体素線41がほぐれてしまうことを抑制しながら被覆導線4を容易に形成することができる。また、並列配置される複数本の集合撚線42の周囲を絶縁被覆材46で被覆したときに、延在直交平面Pでの断面において長円状となる絶縁被覆材46と概略円形状となるそれぞれの集合撚線42との間に、隙間を形成することができる(図4を参照)。更に、延在直交平面Pでの絶縁被覆材46の断面形状を、被覆時の長円状からその後真円状に近づけることで(図6を参照)、絶縁被覆材46の内部空間の断面積を大きくして絶縁被覆材46と集合撚線42との間の隙間を更に拡大することができる。また、複数本の導体素線41を事後的に適度にほぐれさせることができる。
As described above, in the present embodiment, a plurality of
図6に示すように、絶縁被覆材46の径方向内側では、導体素線束44を構成する複数本の導体素線41は、完全には互いに密着し合うことなく集合している。これら複数本の導体素線41どうしの間には、被覆内隙間Gが形成される。このような被覆内隙間Gは、軸方向Lに延びる比較的大きい隙間として形成される。例えば、その周囲が互いに密接する複数(例えば3本)の導体素線41の外表面によって囲まれて軸方向Lに延びるように形成される隙間を「線間隙間」として定義すると、被覆内隙間Gはそのような線間隙間よりも大きい隙間として形成される。例えば被覆内隙間Gは、そのような線間隙間が、互いに所定間隔を空けて隣接する導体素線41の間を介して互いにつながったものとして形成される。また、本実施形態では、導体素線束44と絶縁被覆材46とが完全には接着されず、非接着状態とされる。そのため、導体素線41どうしの間だけでなく、導体素線41と絶縁被覆材46との間にも被覆内隙間Gが形成される。複数本の導体素線41は、被覆内隙間Gを介して互いに離間して配置されることで、大きな外力が作用しなくても容易に、互いに相対移動可能となっている。絶縁被覆材46の径方向内側の複数本の導体素線41は、それぞれの被覆導線4の径方向及び周方向の少なくとも一方に、互いに相対移動可能となっている。
As shown in FIG. 6, on the radially inner side of the insulating
このように、被覆内隙間Gは、絶縁被覆材46の径方向内側で導体素線41どうしが相対移動可能となるように絶縁被覆材46の内部に形成される隙間である。そのため、互いに密着し合って相対移動不可能な導体素線41どうしの間に形成される隙間(例えば、上記の線間隙間)は、被覆内隙間Gには含まれない。また、互いに密着し合って相対移動不可能な導体素線41と絶縁被覆材46との間に形成される隙間も、被覆内隙間Gには含まれない。
Thus, the in-coating gap G is a gap formed inside the insulating
ここで、延在直交平面Pでの断面において、互いに隣接する導体素線41どうしを接触させた状態で導体素線束44に外接する仮想外接円CCを想定する。図6に示すように、被覆導線4の通常状態では、仮想外接円CCの直径(外接円径D1)は絶縁被覆材46の真円状態での内径(真円内径D2)に合致する。すなわち、「D1=D2」の関係が成立する。一方、本実施形態に係る被覆導線4は絶縁被覆材46の径方向内側に被覆内隙間Gを有しており、複数本の導体素線41は互いに相対移動してその全体が中央部に密集することも可能である(図7を参照)。この場合、仮想外接円CCの外接円径D1は最小(最小外接円径D1n)となる。延在直交平面Pでの断面における、仮想外接円CCの最小外接円径D1nと絶縁被覆材46の真円内径D2とを比較すると、図7から明らかなように、仮想外接円CCの最小外接円径D1nは絶縁被覆材46の真円内径D2よりも小さい。すなわち、「D1n<D2」の関係が成立する。
Here, a virtual circumscribed circle CC circumscribing the
本実施形態では、仮想外接円CCの最小外接円径D1nと絶縁被覆材46の真円内径D2との差が、導体素線41の素線径D3以上とされている。すなわち、「D2−D1n≧D3」の関係が成立するように設定されている。図7の例では、仮想外接円CCの最小外接円半径(D1n/2)と絶縁被覆材46の真円半径(D2/2)との差が、導体素線41の素線径D3に合致している。従って本例では、仮想外接円CCの最小外接円径D1nと絶縁被覆材46の真円内径D2との差が、導体素線41の素線径D3の2倍程度とされている。このように、仮想外接円CCの最小外接円径D1nを、絶縁被覆材46の真円内径D2よりも導体素線41の素線径D3分を超えて小さくすることで、有意な大きさを有する被覆内隙間Gを適切かつ確実に形成することができる。なお、延在直交平面Pでの断面における、絶縁被覆材46内の断面積に対する被覆内隙間Gの断面積の割合(隙間割合)は、例えば5%〜35%、その中でも15%〜30%等とすることができる。
In the present embodiment, the difference between the minimum circumscribed circle diameter D1n of the virtual circumscribed circle CC and the true circle inner diameter D2 of the insulating
以上のように、本実施形態では、複数本の導体素線41を撚ってなる集合撚線42を複数本並列配置し、その周囲を絶縁被覆材46で被覆して被覆導線4が形成されるので、絶縁被覆材46の径方向内側に被覆内隙間Gを形成することができる。よって、この被覆内隙間Gの部分において、導体素線41どうしが被覆導線4の径方向及び周方向の少なくとも一方に相対移動可能となる。特に、絶縁被覆材46が真円状態である場合には、被覆内隙間Gが相対的に大きく、絶縁被覆材46の中で導体素線41どうしの相対移動が容易となる。これに加えて、絶縁被覆材46は可撓性を有しているため、当該絶縁被覆材46自体は容易に変形可能である。これにより、被覆導線4(導体素線束44及び絶縁被覆材46)は、延在直交平面Pでの断面形状を比較的自由に変形可能な構成となっている(図8を参照)。すなわち、絶縁被覆材46の変形に追従して、その内部の被覆内隙間Gの部分において導体素線41どうしが相対移動することで、被覆導線4の断面形状を容易に変形可能である。
As described above, in the present embodiment, a plurality of
3.ステータの製造方法
本実施形態に係るステータ1の製造方法について説明する。図8は、本実施形態に係るステータ1の製造工程を順に説明するための図である。なお、図8及びこれを用いた以下の説明では、ステータコア2が備える複数のスロット22の中の1つのみを対象とするが、他のスロット22についても同様の工程を実行することにより、ステータ1を製造することができる。
3. Method for Manufacturing Stator A method for manufacturing the stator 1 according to this embodiment will be described. FIG. 8 is a diagram for sequentially explaining the manufacturing process of the stator 1 according to the present embodiment. In FIG. 8 and the following description using this, only one of the plurality of
まず、図8(a)に示すように、複数本の被覆導線4をスロット22内に挿入する。ここでは、複数本の被覆導線4を、1本ずつ順に径方向開口部22bから挿入する。これにより、被覆導線4は、径方向Rの内側から外側へ向かって径方向開口部22bを介してスロット22内へ挿入される。ところで、本実施形態では、延在直交平面Pでの被覆導線4の断面形状を真円状とした状態での外径(真円外径D4)は、スロット22の径方向開口部22bの周方向Cの開口幅W2よりも大きい。従って、被覆導線4を径方向開口部22bからスロット22内へ挿入する際には、被覆導線4の断面形状を変形させて当該被覆導線4の周方向Cの幅を開口幅W2以下とした状態で挿入する。
First, as shown in FIG. 8A, a plurality of covered conducting
具体的には、本実施形態では被覆導線4の径方向における所定の基準方向Sの両側から被覆導線4を押圧し、絶縁被覆材46及びその内側の導体素線束44の断面形状を変形(ここでは偏平化)させて長円状とする。本実施形態では、この長円状に変形された絶縁被覆材46の基準方向Sの幅W1が、スロット22の径方向開口部22bの開口幅W2以下となり得るように設計されている。これにより、図8(a)に示すように、被覆導線4に対する押圧方向である基準方向Sを径方向開口部22bの幅方向である周方向Cに合致させることで、径方向開口部22bに対して被覆導線4を通過可能とすることができる。よって、セミオープン型のスロット22であっても、そのスロット22内に被覆導線4を適切に挿入可能とすることができる。このようにして、スロット22内に複数(本例では6本)の被覆導線4を順次挿入する。
Specifically, in the present embodiment, the
その後、全ての被覆導線4が挿入されると、図8(b)に示すように、それら複数本の被覆導線4を、スロット22の径方向開口部22bから押圧する。ここでは、押圧ジグ8を径方向開口部22bから挿入して被覆導線4を径方向Rの外側へ向かって押圧する。これにより、スロット22内の複数本の被覆導線4を、当該スロット22の形状に合わせて変形させ、当該被覆導線4とスロット22の内壁面22aとの隙間及び複数本の被覆導線4どうしの隙間を小さくする。
After that, when all the covered conducting
最後に、図8(c)に示すように、閉塞部材25をスロット22の径方向開口部22bに挿入する。ここでは、スロット22内の複数本の被覆導線4における最も径方向開口部22b側(径方向Rの内側)の面とティース23の周方向突出部23bとの間に閉塞部材25を配置する。このような部材は、いわゆるウェッジと呼ばれるものである。例えば平板状の閉塞部材25を用い、これをスロット22の軸方向開口部22cから軸方向Lに沿って挿入することができる。この閉塞部材25は、ティース23の先端部に形成された周方向突出部23bの径方向Rの外側の面に当接することにより、被覆導線4を径方向Rの内側から支持する。これにより、スロット22内に配置された被覆導線4が径方向開口部22bから飛び出すことを抑制できる。そして、複数本の被覆導線4が、径方向開口部22b側から押圧された状態での形状を保って配置される。
Finally, as shown in FIG. 8C, the closing
以上のようにして製造されたステータ1において、ステータコア2の各スロット22に対する被覆導線4の配置構成は、以下のようになる。すなわち、図2及び図8(c)に示すように、各スロット22には複数本(本例では6本)の被覆導線4が配置され、これらは隣り合う被覆導線4どうしが互いに接するように配置されている。本実施形態では、各スロット22内の全ての被覆導線4が、周方向Cの同じ位置において径方向Rに沿って一列に並ぶように配置されている。従って、このステータ1は、被覆導線4が径方向Rに複数本配列された複数層巻構造(本例では6層巻構造)とされている。ここで、各スロット22内に配置された被覆導線4の本数は、各スロット22内に配置される部分のみに着目して数えるものとする。
In the stator 1 manufactured as described above, the arrangement configuration of the covered
また、延在直交平面Pでの断面形状が変形容易な被覆導線4は、各スロット22内において、当該スロット22の形状に適合するように変形している。そして、隣り合う被覆導線4どうしが、各スロット22内において互いに接した状態となっている。より具体的には、図2及び図8(c)に示すように、複数本の被覆導線4のそれぞれが、隣接する他の被覆導線4の接触面に沿った形状の接触面を有し、当該接触面において互いに面接触で接触している。また、各スロット22内に配置された複数本の被覆導線4の全てが、スロット22の内壁面22aに沿った形状の接触面を有し、当該接触面において内壁面22aに面接触で接触している。これにより、複数本の被覆導線4どうしの隙間、及び被覆導線4とスロット22の内壁面22aとの隙間が小さく抑えられ、コイル3の占積率の向上が図られている。
Further, the covered
上記の状態は、スロット22内において、複数の被覆導線4のそれぞれが、内壁面22a又は他の被覆導線4に押し付けられて変形することにより実現されている。本実施形態では、各スロット22内において、複数本の被覆導線4が、径方向開口部22b側から押圧された状態での形状を保って配置されている。すなわち、複数本の被覆導線4は、これらに外力が全く作用していない自然状態に比べて変形した状態となっている。この際、各被覆導線4の断面形状が内壁面22aの形状に追従して変形することにより、或いは、断面形状が変形容易な被覆導線4どうしが互いに押圧されることにより、複数本の被覆導線4のそれぞれの断面形状は様々に変形する。このため、図2及び図8(c)に示すように、同じスロット22の中に配置された複数本の被覆導線4は、断面形状がそれぞれ異なるものとなっている。そして、複数本の被覆導線4の断面形状を合わせた形状は、スロット22の軸方向Lに直交する断面の形状に適合している。
The above state is realized by deforming each of the plurality of covered conducting
本実施形態では、各スロット22の内壁面22aは、互いに平行でなく対向する2つの平面や軸方向Lに延びる断面円弧状の面を有している。このようなスロット22に、断面形状が固定された比較的太い線状導体を配置すると、当該線状導体とスロット22の内壁面22aとの間の隙間が大きくなり易い。しかし、本実施形態の構成によれば、各被覆導線4の断面形状がスロット22の内壁面22aの形状に追従して変形することにより、内壁面22aとの隙間を小さくすることが容易であり、コイル3の占積率を高めることが可能となっている。また、導体素線束44の周囲を絶縁被覆材46で被覆してなる被覆導線4を用いるので、ステータコア2への被覆導線4の巻き付け回数を少なく抑え、巻き付け工程を簡略化及び効率化することが可能となっている。
In the present embodiment, the
なお、その後、ステータ1に対して径方向Rの内側にロータ6を回転可能な状態で組み付けることにより、回転電機100を製造することができる。
After that, the rotating
4.その他の実施形態
最後に、本発明に係る被覆導線及び回転電機の、その他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。
4). Other Embodiments Finally, other embodiments of the coated conductor and the rotating electrical machine according to the present invention will be described. Note that the configurations disclosed in the following embodiments can be applied in combination with the configurations disclosed in other embodiments as long as no contradiction arises.
(1)上記の実施形態では、並列配置された2本の集合撚線42の周囲を絶縁被覆材46で被覆して被覆導線4が形成される構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、3本、4本、或いは5本以上の集合撚線42の周囲を絶縁被覆材46で被覆して被覆導線4が形成された構成としても良い。これらいずれの場合においても、複数本の集合撚線42は、隣接する集合撚線42どうしが互いに接する状態で、延在直交平面Pでの断面の重心が一列に並ぶように並列配置される。
(1) In the above-described embodiment, the configuration in which the
(2)上記の実施形態で説明した集合撚線42における複数本の導体素線41の撚りピッチT1は、あくまで例示であってこれらに限定されない。よって、複数本の導体素線41の撚りピッチT1が25倍未満の集合撚線42、又は450倍より大きい集合撚線42を用いても良い。
(2) The twist pitch T1 of the plurality of
(3)上記の実施形態では、被覆導線4の製造段階で提供される複数本の集合撚線42が実質的に撚りのない平行状態で並列配置される構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、複数本の集合撚線42がある程度撚られた状態となっていても良い。この場合、複数本の集合撚線42の撚りピッチT3は、無限大でなく有限の値をとることになるが、集合撚線42における撚りピッチT1に対して十分に大きい値となるように設定されていることが好ましい。
(3) In the above-described embodiment, the configuration in which the plurality of
(4)上記の実施形態では、絶縁被覆材46を構成する樹脂材料として、FEPやPFA等のフッ素樹脂を例示して説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、フッ素樹脂として、上記以外にも、例えばPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、ETFE(テトラフルオロエチレンとエチレンとの共重合体)、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)、PCTFE(ポリクロロトリフルオロエチレン)等を用いても好適である。また、フッ素樹脂に限らず、例えばポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリフェニレンスルファイド等の各種合成樹脂を用いても良い。
(4) In the above embodiment, the resin material constituting the insulating
(5)上記の実施形態では、熱溶融成形により、複数本の集合撚線42の周囲に絶縁被覆材46を被覆させる構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、例えば筒状に形成された可撓性のシート状部材を用い、これを複数本の集合撚線42に外挿することにより、複数本の集合撚線42の周囲に絶縁被覆材46を被覆させる構成としても良い。
(5) In the above-described embodiment, the configuration in which the insulating
(6)上記の実施形態では、仮想外接円CCの最小外接円径D1nと絶縁被覆材46の真円内径D2との差が、導体素線41の直径(素線径D3)以上とされている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、少なくとも絶縁被覆材46の径方向内側で導体素線41どうしが相対移動可能であれば、仮想外接円CCの最小外接円径D1nと絶縁被覆材46の真円内径D2との差が導体素線41の素線径D3未満であっても良い。
(6) In the above embodiment, the difference between the minimum circumscribed circle diameter D1n of the virtual circumscribed circle CC and the true inner diameter D2 of the insulating
(7)上記の実施形態では、延在直交平面Pでの各導体素線41の断面形状が円形状である構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、延在直交平面Pでの各導体素線41の断面形状を、例えば、四角形状、三角形状、五角形状、六角形状、八角形状等の各種多角形状としても良い。
(7) In the above embodiment, the configuration in which the cross-sectional shape of each
(8)上記の実施形態では、隣り合う被覆導線4どうしの接触面が周方向Cに延びる状態で、全ての被覆導線4が各スロット22内で径方向Rに沿って一列に並ぶように配置されている構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、スロット22内での被覆導線4の断面形状や配列は、適宜決定することができる。例えば、隣り合う被覆導線4どうしの接触面が無作為に様々な方向を向く状態で、スロット22内に複数本の被覆導線4が配置された構成としても良い。或いは、各スロット22内に配置される複数本の被覆導線4が、径方向Rに沿った列を周方向Cに複数列有するように配置された構成としても良い。
(8) In the above embodiment, all the covered
(9)上記の実施形態では、セミオープン型のスロット22及び平行ティースを有するステータコア2を、被覆導線4による巻き付け対象とする例について説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、スロット形状やティース形状は適宜設定することができる。例えば、オープン型のスロット22を有するステータコア2を巻き付け対象としても良い。オープン型のスロット22とは、上記の実施形態で説明した周方向突出部23bを有さず、径方向開口部22bの幅がそれよりスロット奥側の部分と等しいスロット22である。また、平行スロットを有するステータコア2を巻き付け対象としても良い。平行スロットとは、周方向Cに対向する2つの内壁面22aが互いに平行となるように形成されたスロット22である。
(9) In the above-described embodiment, the example in which the stator core 2 having the
(10)上記の実施形態では、本発明に係る被覆導線を、インナーロータ型の回転電機100におけるステータ1のコイル3に適用した例について説明した。しかし、本発明の適用対象はこれに限定されない。すなわち、ステータ1に対して径方向Rの外側にロータが配置されるアウターロータ型の回転電機100におけるステータ1のコイル3を適用対象としても良い。或いは、ラジアルギャップ型の回転電機100に限らず、アキシャルギャップ型の回転電機100におけるステータ1のコイル3を適用対象とすることも可能である。更に、回転電機100のロータ6がコイルを備える場合において、当該ロータ6のコイルを適用対象とすることも可能である。
(10) In the above embodiment, the example in which the coated conductor according to the present invention is applied to the
(11)その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、本願の特許請求の範囲に記載されていない構成に関しては、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。 (11) Regarding other configurations as well, the embodiments disclosed herein are illustrative in all respects, and embodiments of the present invention are not limited thereto. In other words, configurations that are not described in the claims of the present application can be modified as appropriate without departing from the object of the present invention.
本発明は、回転電機のコイル用の被覆導線及び当該被覆導線を用いて構成された回転電機に好適に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be suitably used for a coated conductor for a coil of a rotating electrical machine and a rotating electrical machine configured using the coated conductor.
100 :回転電機
1 :ステータ
2 :ステータコア(コア)
3 :コイル
4 :被覆導線
22 :スロット
41 :導体素線
42 :集合撚線
46 :絶縁被覆材
A :延在方向
G :被覆内隙間
T1 :集合撚線における複数本の導体素線の撚りピッチ
T3 :複数の集合撚線の撚りピッチ
100: Rotating electric machine 1: Stator 2: Stator core (core)
3: Coil 4: Coated conductor 22: Slot 41: Conductor wire 42: Collected stranded wire 46: Insulation coating material A: Extension direction G: In-coating gap T1: Twisting pitch of a plurality of conductor strands in the assembled stranded wire T3: Twisting pitch of a plurality of aggregate strands
Claims (7)
複数本の導体素線を撚ってなる集合撚線を用い、複数本の前記集合撚線を、隣接する前記集合撚線どうしが互いに接する状態で、前記集合撚線の延在方向に直交する断面の重心が一列に並ぶように並列配置し、当該並列配置された複数本の前記集合撚線の周囲を、可撓性の絶縁被覆材で被覆して形成された被覆導線。 A coated conductor for a coil of a rotating electrical machine,
Using a set twisted wire formed by twisting a plurality of conductor strands, a plurality of the set twisted wires are orthogonal to the extending direction of the set twisted wires in a state where the adjacent set twisted wires are in contact with each other. A coated conductor formed by arranging in parallel so that the center of gravity of a cross section is aligned in a line, and covering a plurality of the arranged twisted wires arranged in parallel with a flexible insulating coating material.
前記コイルを構成する被覆導線が、複数本の導体素線を撚ってなる集合撚線を用い、複数本の前記集合撚線を、隣接する前記集合撚線どうしが互いに接する状態で、前記集合撚線の延在方向に直交する断面の重心が一列に並ぶように並列配置し、当該並列配置された複数本の前記集合撚線の周囲を、可撓性の絶縁被覆材で被覆して形成されている回転電機。
A rotating electrical machine comprising: a core having a plurality of slots; and a coil disposed in the slot and attached to the core,
The coated conductive wire constituting the coil is a set twisted wire formed by twisting a plurality of conductor strands, and a plurality of the set twisted wires in a state where the adjacent set twisted wires are in contact with each other. Arranged in parallel so that the center of gravity of the cross section perpendicular to the direction in which the stranded wires extend is aligned, and the periphery of the multiple stranded wires arranged in parallel is covered with a flexible insulating coating material Rotating electric machine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012054861A JP2013191308A (en) | 2012-03-12 | 2012-03-12 | Coated lead wire and rotary electric machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012054861A JP2013191308A (en) | 2012-03-12 | 2012-03-12 | Coated lead wire and rotary electric machine |
Publications (1)
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JP2013191308A true JP2013191308A (en) | 2013-09-26 |
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Family Applications (1)
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JP2012054861A Pending JP2013191308A (en) | 2012-03-12 | 2012-03-12 | Coated lead wire and rotary electric machine |
Country Status (1)
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2012
- 2012-03-12 JP JP2012054861A patent/JP2013191308A/en active Pending
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