JP2015177725A - rotary electric machine coil - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、周方向に沿って各相用のスロットが同数ずつ繰り返し形成されたコアに巻装されると共に、周方向に分散配置されたN個(Nは4の正の倍数を表す)の同心巻部を備えた複数相の相コイルが、スター結線されて構成される回転電機用コイルに関する。 In the present invention, N slots (N represents a positive multiple of 4) are wound around a core formed with the same number of slots for each phase along the circumferential direction and distributed in the circumferential direction. The present invention relates to a rotating electrical machine coil in which a plurality of phase coils having concentric windings are star-connected.
上記のような回転電機用コイルとして、特開2009−278845号公報(特許文献1)に記載されたものが知られている。特許文献1には、コイルエンド部において隣接する異相コイル間における最大電位差を小さく抑えるべく、周方向に隣接する互いに異なる相の第1コイルの周方向の間隔を、全て120度に設定する技術が記載されている。なお、第1コイルは、動力線(リード線)に接続される同心巻部である。
As a coil for a rotating electrical machine as described above, one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-278845 (Patent Document 1) is known.
ところで、コイルエンド部を形成する渡り部の形状を、周方向の一方側において周方向の同じ位置にある他相の渡り部に対して径方向の内側に配置されると共に、周方向の他方側において周方向の同じ位置にある他相の渡り部に対して径方向の外側に配置されるような形状とする技術が知られている。この場合、コイルエンド部の軸方向視での形状を渦巻状とすることで、コイルエンド部の小型化を図ることができる。このような渦巻状のコイルエンド部を形成する場合には、一般的に、複数相の相コイルをまとめてコアに巻装する必要がある。そのため、特許文献1のように各相の渡り部が相毎に設定された径方向の領域に分かれて配置される場合に比べて、渦巻状のコイルエンド部を形成する場合には第1コイルの周方向の配設位置についての製造上の制約が多くなりやすく、周方向に隣接する互いに異なる相の第1コイルの周方向の間隔を全て120度に設定することは現実的ではない場合がある。しかしながら、特許文献1では、この点について特段の認識がなされていなかった。
By the way, the shape of the transition portion forming the coil end portion is arranged on the inner side in the radial direction with respect to the transition portion of the other phase at the same position in the circumferential direction on one side in the circumferential direction, and on the other side in the circumferential direction. Is known to have a shape that is arranged on the outer side in the radial direction with respect to the transition part of the other phase at the same position in the circumferential direction. In this case, the coil end portion can be reduced in size by making the shape of the coil end portion viewed in the axial direction spiral. In order to form such a spiral coil end portion, it is generally necessary to wind a plurality of phase coils together around a core. Therefore, compared with the case where the transition part of each phase is divided and arranged in the radial region set for each phase as in
そこで、渦巻状のコイルエンド部を形成する場合に、コイルエンド部における異相コイル間の最大電位差を小さく抑えることが可能な回転電機用コイルの実現が望まれる。 Therefore, when a spiral coil end portion is formed, it is desired to realize a coil for a rotating electrical machine that can suppress a maximum potential difference between different-phase coils at the coil end portion.
本発明に係る、円筒状のコア基準面の周方向に沿って各相用のスロットが同数ずつ繰り返し形成されたコアに巻装されると共に、前記周方向に分散配置されたN個(Nは4の正の倍数を表す)の同心巻部を備えた複数相の相コイルが、スター結線されて構成される回転電機用コイルの特徴構成は、前記同心巻部は、前記スロット内に配置されるコイル辺部と、一対の前記コイル辺部を前記コア基準面の軸方向における前記コアの外側において接続する渡り部とを備え、前記渡り部は、前記周方向の一方側において前記周方向の同じ位置にある他相の前記渡り部に対して前記コア基準面の径方向の内側に配置されると共に、前記周方向の他方側において前記周方向の同じ位置にある他相の前記渡り部に対して前記径方向の外側に配置され、前記相コイルのそれぞれは、複数の前記同心巻部を互いに直列接続して構成されると共に一端が中性点に接続され他端が接続端子に接続される直列コイル部を、単数又は複数備え、前記直列コイル部が配置される複数の前記スロットのうちの最も前記接続端子側の前記コイル辺部が配置される前記スロットである対象スロットは、前記接続端子に接続可能な前記コイル辺部が配置される複数の前記スロットの中から設定され、前記対象スロットに巻回される前記同心巻部である対象同心巻部は、同相の他の前記対象同心巻部との前記周方向の間に、前記対象同心巻部ではない同相の前記同心巻部を含まないように配置され、複数相の前記対象スロットの配置パターンは、当該複数相の対象スロットの前記周方向における相の並び順が複数相の前記スロットの前記周方向における相の並び順と等しくなる複数の配置パターンの中で、前記周方向に隣接する互いに異なる相の前記対象同心巻部の前記周方向の間隔の分散が最も小さくなるパターンに設定されている点にある。 According to the present invention, the slots for each phase are wound around the core repeatedly formed along the circumferential direction of the cylindrical core reference surface, and N pieces (N is distributed) are arranged in the circumferential direction. (Representing a positive multiple of 4), a characteristic configuration of a coil for a rotating electrical machine in which a plurality of phase coils having a concentric winding portion are star-connected is such that the concentric winding portion is disposed in the slot. And a crossing portion connecting the pair of coil side portions on the outside of the core in the axial direction of the core reference plane, the crossing portion in the circumferential direction on one side of the circumferential direction. It is arranged on the inner side in the radial direction of the core reference surface with respect to the transition part of the other phase at the same position, and on the transition part of the other phase at the same position in the circumferential direction on the other side of the circumferential direction. Against the outside in the radial direction, Each of the coils includes a plurality of the concentric winding parts connected in series with each other, and includes one or more series coil parts having one end connected to a neutral point and the other end connected to a connection terminal. Among the plurality of slots in which the coil part is arranged, the target slot which is the slot in which the coil side part closest to the connection terminal is arranged has the coil side part connectable to the connection terminal. The target concentric winding part, which is the concentric winding part that is set from among the plurality of slots and is wound around the target slot, is disposed between the target and the other target concentric winding part in the circumferential direction. Arranged so as not to include the concentric winding portions of the same phase that are not concentric winding portions, the arrangement pattern of the target slots of a plurality of phases is the arrangement order of the phases in the circumferential direction of the target slots of the plurality of phases is the plurality of phases Among a plurality of arrangement patterns that are equal to the order of arrangement of the phases in the circumferential direction of the lot, a pattern in which the dispersion of the circumferential intervals of the target concentric winding portions of different phases adjacent to each other in the circumferential direction is the smallest It is in the set point.
上記の特徴構成によれば、複数相の対象スロットの配置パターンが、当該複数相の対象スロットの周方向における相の並び順が複数相のスロットの周方向における相の並び順と等しくなる複数の配置パターンの中で、周方向に隣接する互いに異なる相の対象同心巻部の周方向の間隔の分散が最も小さくなるパターンに設定されるため、周方向に隣接する互いに異なる相の対象同心巻部の周方向の間隔の全てを大きく確保することが可能となる。よって、直列コイル部における最も接続端子側の同心巻部である対象同心巻部に対して周方向の配置領域が重複する他相の同心巻部を、直列コイル部における中性点に近い側の同心巻部とすることができ、互いに異なる2つの相コイル同士がコイルエンド部において接触或いは近接して配置される部分における当該相コイル同士の最大電位差を小さく抑えることができる。この結果、渦巻状のコイルエンド部を形成する場合に、コイルエンド部における異相コイル間の最大電位差を小さく抑えることが可能な回転電機用コイルを実現することができる。
なお、上記の特徴構成によれば、コイルエンド部における異相コイル間の最大電位差を小さく抑えることができるため、例えば、相間絶縁部材に要求される絶縁性能を低下させることや、相間絶縁部材を備えることなしに線状導体を構成する導体線の表面に形成された絶縁皮膜のみで各相の相コイル間の電気的絶縁性を確保することが可能となり、回転電機の製造コストの低減やコイルエンド部の小型化を図ることが可能となる。
According to the above characteristic configuration, the arrangement pattern of the target slots of the plurality of phases has a plurality of phases in which the order of phases in the circumferential direction of the target slots of the plurality of phases is equal to the order of phases in the circumferential direction of the slots of the plurality of phases. In the arrangement pattern, since the dispersion of the circumferential spacing of the adjacent concentric winding portions of different phases adjacent in the circumferential direction is set to be the smallest, the adjacent concentric winding portions of different phases adjacent in the circumferential direction It is possible to ensure a large overall circumferential interval. Therefore, the concentric winding part of the other phase in which the circumferential arrangement region overlaps the target concentric winding part that is the concentric winding part on the most connected terminal side in the series coil part is arranged on the side close to the neutral point in the series coil part. It can be set as a concentric winding part, and the maximum electric potential difference of the said phase coil in the part by which two mutually different phase coils are arrange | positioned or contacted in the coil end part can be restrained small. As a result, when the spiral coil end portion is formed, a rotating electrical machine coil that can suppress the maximum potential difference between the different-phase coils in the coil end portion can be realized.
In addition, according to said characteristic structure, since the maximum electric potential difference between the different phase coils in a coil end part can be restrained small, for example, the insulation performance requested | required of an interphase insulating member is reduced, or an interphase insulating member is provided. It is possible to ensure the electrical insulation between the phase coils of each phase with only the insulating film formed on the surface of the conductor wire constituting the linear conductor, which reduces the manufacturing cost of the rotating electrical machine and reduces the coil end. It is possible to reduce the size of the part.
ここで、前記直列コイル部のそれぞれは、連続する線状導体を複数箇所で巻回して形成された複数の前記同心巻部を有するコイルユニットを、複数直列接続して構成され、前記周方向の同じ領域に配置される複数相の前記コイルユニットが、前記コアに配置される際の配置単位、又は、前記コアに配置する前の準備としてコイル保持器に配置される際の配置単位であり、前記コイルユニットが備える複数の前記コイル辺部のうちの最も当該コイルユニットの端部側に配置される2つの前記コイル辺部のそれぞれが、前記接続端子に接続可能な前記コイル辺部であると好適である。 Here, each of the series coil portions is configured by connecting a plurality of coil units having a plurality of concentric winding portions formed by winding a continuous linear conductor at a plurality of locations, and in the circumferential direction. The coil units of a plurality of phases arranged in the same region are arranged units when arranged in the core, or arranged units when arranged in a coil holder as preparation before arranging in the core, Each of the two coil side portions arranged on the most end side of the coil unit among the plurality of coil side portions included in the coil unit is the coil side portion connectable to the connection terminal. Is preferred.
この構成によれば、接続端子に接続可能なコイル辺部が特定のコイル辺部に限定されるが、このような場合でも、上記のように、複数相の対象スロットの配置パターンを、当該複数相の対象スロットの周方向における相の並び順が複数相のスロットの周方向における相の並び順と等しくなる複数の配置パターンの中で、周方向に隣接する互いに異なる相の対象同心巻部の周方向の間隔の分散が最も小さくなるパターンに設定することで、コイルエンド部における異相コイル間の最大電位差を小さく抑えることができる。また、上記の構成によれば、コイルユニットにおける同心巻部同士を接続する接続導線を切断することなく、相コイルのそれぞれを接続端子に接続することができるため、回転電機の製造工程の簡素化を図ることもできる。 According to this configuration, the coil side that can be connected to the connection terminal is limited to the specific coil side, but even in such a case, as described above, the arrangement pattern of the target slots of the plurality of phases Among the plurality of arrangement patterns in which the phase arrangement order in the circumferential direction of the phase target slots is the same as the phase arrangement order in the circumferential direction of the plurality of phase slots, the target concentric windings of different phases adjacent in the circumferential direction are arranged. By setting the pattern in which the dispersion in the circumferential interval is the smallest, the maximum potential difference between the different-phase coils in the coil end portion can be kept small. Moreover, according to said structure, since each of a phase coil can be connected to a connection terminal, without cutting | disconnecting the connection conducting wire which connects the concentric winding parts in a coil unit, the manufacturing process of a rotary electric machine is simplified. Can also be planned.
本発明に係る回転電機用コイルの実施形態について、図面を参照して説明する。ここでは、本発明に係る回転電機用コイルを、図1に示すように、回転電機用のステータ10のコア11(ステータコア)に巻装されるコイル1に適用した場合を例として説明する。なお、「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。
An embodiment of a coil for a rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, the case where the coil for rotating electrical machines according to the present invention is applied to a
以下の説明では、特に区別して明記している場合を除き、「軸方向L」、「周方向C」、及び「径方向R」は、円筒状のコア基準面Sを基準として、言い換えれば、コア基準面Sの軸心Aを基準として定義している(図1及び図3参照)。「軸第一方向L1」は、軸方向Lにおける一方側へ向かう方向を表し、「軸第二方向L2」は、軸方向Lにおける他方側へ向かう方向(軸第一方向L1とは反対方向)を表す。「周第一方向C1」は、周方向Cにおける一方側へ向かう方向を表し、「周第二方向C2」は、周方向Cにおける他方側へ向かう方向(周第一方向C1とは反対方向)を表す。図1に示すように、本実施形態では、軸第一方向L1側から軸方向Lに沿って見た場合の時計回り方向を、周第一方向C1に設定している。また、本明細書では、寸法、配置方向、配置位置等に関する用語(例えば、平行や直交等)は、誤差(製造上許容され得る程度の誤差)による差異を有する状態も含む概念として用いている。 In the following description, unless otherwise specified, the “axial direction L”, “circumferential direction C”, and “radial direction R” are based on the cylindrical core reference plane S, in other words, The axis A of the core reference plane S is defined as a reference (see FIGS. 1 and 3). “Axial first direction L1” represents a direction toward one side in the axial direction L, and “Axial second direction L2” represents a direction toward the other side in the axial direction L (a direction opposite to the axial first direction L1). Represents. The “circumferential first direction C1” represents a direction toward one side in the circumferential direction C, and the “circumferential second direction C2” represents a direction toward the other side in the circumferential direction C (a direction opposite to the circumferential first direction C1). Represents. As shown in FIG. 1, in this embodiment, the clockwise direction when viewed along the axial direction L from the first axial direction L1 side is set to the first circumferential direction C1. Further, in this specification, terms relating to dimensions, arrangement direction, arrangement position, etc. (for example, parallel or orthogonal) are used as a concept including a state having a difference due to an error (an error that is acceptable in manufacturing). .
1.ステータの全体構成
ステータ10は、回転電機用のステータであり、図1に示すように、コア11と、コア11に巻装されるコイル1とを備えている。図1では、簡略化のためコイル1の一部のみを示している。コア11は、磁性材料を用いて形成される。例えば、複数枚の磁性体板(例えば、ケイ素鋼板等の電磁鋼板)を積層してコア11が形成され、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コア11が形成される。ステータ10は、回転界磁型の回転電機用のステータであり、電機子として機能する。ステータ10から発生する磁界により、永久磁石や電磁石等を備えた界磁としてのロータ(図示せず)が回転する。ロータは、コア11に対して径方向Rの内側に配置される。
1. Overall Structure of Stator The
コア11は、周方向Cに分散配置された複数のスロット12を有する。複数のスロット12は、周方向Cに沿って一定間隔で配置されている。スロット12のそれぞれは、軸方向L及び径方向Rに延びるように形成されている。本実施形態では、スロット12のそれぞれは、軸方向Lの両側に開口部を有すると共に、径方向Rの内側に開口部を有する。周方向Cに隣接するスロット12の間にはティース13が形成され、複数のティース13のそれぞれの径方向Rの内側の端面を含む円筒状の仮想面により、コア11の内周面が形成される。本実施形態では、コア11の内周面をコア基準面Sとしている。コア11の径方向Rの外側の面(外周面)等をコア基準面Sとしても良い。
The
コイル1は複数相のコイルであり、コア11には周方向Cに沿って各相用のスロット12が同数ずつ繰り返し形成されている。本実施形態では、コイル1は、三相コイルであり、U相コイル2U、V相コイル2V、及びW相コイル2Wの3つの相コイル2を備えている。これに対応して、コア11には、U相用、V相用、及びW相用のスロット12が、周方向Cに沿って同数ずつ繰り返し形成されている。本実施形態では、周方向Cに沿って繰り返し形成される複数相のスロット12の周方向Cにおける相の並び順は、U相を起点とすると、周第一方向C1側に向かって、U相、V相、W相の順である。本実施形態では、毎極毎相あたりのスロット数が“2”であり、コア11には、各相用のスロット12が周方向Cに沿って2つずつ繰り返し現れるように配置されている。また、本実施形態では、毎相あたりの磁極数が“16”(磁極対数が“8”)であり、コア11には合計で96(=2×16×3)個のスロット12が配置されている。
The
2.コイルの構成
次に、本発明の要部であるコイル1の構成について説明する。コイル1は線状の導体である線状導体3(図5参照)を用いて構成されている。線状導体3は、銅やアルミニウム等の導電性を有する材料により構成される。線状導体3は、1本の導体線により構成され、或いは複数本の導体線の束により構成される。このような導体線として、例えば、延在方向に直交する断面の形状が円形状の導体線を用いることができる。導体線の表面には、樹脂等の電気的絶縁性を有する材料からなる絶縁皮膜が形成されている。
2. Next, the configuration of the
図2に示すように、コイル1は、複数相の相コイル2(本例では、U相コイル2U、V相コイル2V、及びW相コイル2W)がスター結線されて構成されている。すなわち、相コイル2のそれぞれの一端部は、各相毎に設定された接続端子90に接続され、相コイル2のそれぞれの他端部は、中性点91にて互いに接続されている。接続端子90は、ステータ10との間で電力の授受を行う装置(例えば、インバータ等)に対してコイル1を接続するための端子である。すなわち、接続端子90には、リード線(動力線)が接続される。回転電機の力行時には、接続端子90に対して当該装置側から電力が入力される。本実施形態では、接続端子90として、三相のそれぞれに対応するU相接続端子90U、V相接続端子90V、及びW相接続端子90Wが設けられている。本実施形態では、複数相の接続端子90のそれぞれが、コア11に対して軸第一方向L1側に配置されている。
As shown in FIG. 2, the
図2に示すように、相コイル2は、複数の同心巻部40を備えている。同心巻部40は、一対又は複数対のスロット12間に、線状導体3(図5参照)を巻回してなるコイル部(重ね巻部)である。本実施形態では、同心巻部40は、一対のスロット12間(本例では、互いにスロットピッチ(スロット12の配設ピッチ)の5倍だけ離れた一対のスロット12間)に、線状導体3を複数回巻回して構成されている。同心巻部40は、スロット12内に配置されるコイル辺部60(図1参照)と、一対のコイル辺部60を軸方向Lにおけるコア11の外側において接続する渡り部61とを備える。図3や後に参照する図4では、発明の理解を容易にすべく、各相の渡り部61に対して互いに異なるハッチングを施している。具体的には、W相コイル2Wの渡り部61及びU相コイル2Uの渡り部61のみにハッチングを施すと共に、W相コイル2Wの渡り部61よりもU相コイル2Uの渡り部61に対して濃いハッチングを施している。各相の渡り部61の集合によって、図1に示すように、コア11から軸方向Lに突出するコイル1の部分であるコイルエンド部62が形成される。
As shown in FIG. 2, the
相コイル2のそれぞれは、複数の同心巻部40を互いに直列接続して構成される直列コイル部20を、単数又は複数備える。直列コイル部20の一端は中性点91に接続され、直列コイル部20の他端は接続端子90に接続される。ここで、直列コイル部20が備える同心巻部40の総数をXとし、直列コイル部20が備える複数の同心巻部40を、接続端子90側から順に第一コイル部、第二コイル部、・・・、第Xコイル部とする。本実施形態では、Xは“8”であり、直列コイル部20のそれぞれが、第一コイル部51、第二コイル部52、第三コイル部53、第四コイル部54、第五コイル部55、第六コイル部56、第七コイル部57、及び第八コイル部58を備えている。
Each of the phase coils 2 includes one or a plurality of
本実施形態では、相コイル2のそれぞれは、図2に示すように、互いに並列接続される複数の直列コイル部20を備えている。なお、図2では、V相コイル2V及びW相コイル2Wを簡略化して示しているが、V相コイル2V及びW相コイル2Wのそれぞれも、U相コイル2Uと同様に、互いに並列接続される複数の直列コイル部20を備えている。本実施形態では、互いに並列接続される直列コイル部20の数は“4”であり、相コイル2のそれぞれは、第一直列コイル部21、第二直列コイル部22、第三直列コイル部23、及び第四直列コイル部24の4つの直列コイル部20を備えている。
In the present embodiment, each of the phase coils 2 includes a plurality of
本実施形態では、直列コイル部20は、巻回方向が互いに逆方向の同心巻部40を1つずつ交互に直列接続して構成されている。なお、2つの同心巻部40の巻回方向が逆とは、相コイル2を構成する線状導体3の延在方向に沿って(言い換えれば、相コイル2を流れる電流の方向に沿って)相コイル2の一端部から他端部に向かう場合に、一方の同心巻部40が時計回り方向に巻回され、他方の同心巻部40が反時計回り方向に巻回されることを意味する。よって、巻回方向が互いに逆方向の同心巻部40は、コイル1への通電時に、互いに逆向きの磁極を形成する。
In the present embodiment, the
図3に示すように、相コイル2のそれぞれは、周方向Cに分散配置されたN個(Nは4の正の倍数を表す)の同心巻部40を備えている。Nは、毎相当たりの磁極数であり、本実施形態では“16”に設定されている。1つの相コイル2が備えるN個の同心巻部40は、周方向Cの配置領域が互いに重複しないように、周方向Cに沿って磁極ピッチ毎に配置されている。本実施形態では、磁極ピッチPは、スロットピッチの6倍である。周方向Cに分散配置されたN個の同心巻部40のセットを「コイルセット」とすると、各相のコイルセットは、径方向Rの同じ領域において、周方向Cに互いにずれた位置関係で配置されている。本実施形態では、相コイル2のそれぞれは、径方向Rの互いに異なる領域に配置される複数のコイルセットを備えている。具体的には、相コイル2のそれぞれは、コイル辺部60がスロット12の底部側(径方向Rの外側)の部分に配置される外側コイルセットと、コイル辺部60がスロット12の開口部側(径方向Rの内側)の部分に配置される内側コイルセットとの、2つのコイルセットを備えている。後の説明で参照する図4では、相コイル2のそれぞれの外側コイルセットの一部のみを示している。1つの相コイル2が備える外側コイルセットと内側コイルセットとは、径方向Rの配置位置を除いて同様に構成されている。
As shown in FIG. 3, each of the phase coils 2 includes N concentric winding portions 40 (N represents a positive multiple of 4) distributed in the circumferential direction C. N is the number of magnetic poles per phase, and is set to “16” in this embodiment. The N concentric winding
図3に模式的に示すように、渡り部61は、周方向Cの一方側(本例では、周第一方向C1側)において周方向Cの同じ位置にある他相の渡り部61に対して径方向Rの内側に配置されると共に、周方向Cの他方側(本例では、周第二方向C2側)において周方向Cの同じ位置にある他相の渡り部61に対して径方向Rの外側に配置される。なお、このような各相の渡り部61の間の配置関係は、径方向Rの同じ領域に配置される各相のコイルセットの間で成立する。すなわち、本実施形態では、相コイル2のそれぞれは、外側コイルセットと内側コイルセットとを備えるため、外側コイルセットの渡り部61は、周方向Cの一方側において周方向Cの同じ位置にある他相の外側コイルセットの渡り部61に対して径方向Rの内側に配置されると共に、周方向Cの他方側において周方向Cの同じ位置にある他相の外側コイルセットの渡り部61に対して径方向Rの外側に配置される。また、内側コイルセットの渡り部61は、周方向Cの一方側において周方向Cの同じ位置にある他相の内側コイルセットの渡り部61に対して径方向Rの内側に配置されると共に、周方向Cの他方側において周方向Cの同じ位置にある他相の内側コイルセットの渡り部61に対して径方向Rの外側に配置される。
As schematically shown in FIG. 3, the
各相の渡り部61が上記のように配置されるため、図3及び図4に模式的に示すように、渡り部61の軸方向L視での形状は、周第一方向C1側へ向かうに従って径方向Rの内側へ向かう形状とされる。すなわち、渡り部61の軸方向L視での形状は、軸心A側から径方向Rの外側へ向かって延びる渦巻線に沿う形状とされ、このような渡り部61の集合によって、全体として軸方向L視で渦巻状のコイルエンド部62が形成される。
Since the
次に、U相コイル2Uの構成について、図3を参照して具体的に説明する。なお、図3及び図4では、煩雑さを避けるために、同心巻部40を表す符号を付してないが、上述したように、第一コイル部51、第二コイル部52、第三コイル部53、第四コイル部54、第五コイル部55、第六コイル部56、第七コイル部57、及び第八コイル部58のそれぞれは、同心巻部40により構成される。図3に示すように、周方向Cに隣接して配置される4つの同心巻部40により、第一コイル部51、第二コイル部52、第三コイル部53、及び第四コイル部54が構成されると共に、当該4つの同心巻部40とは周方向Cに離間する位置において周方向Cに隣接して配置される4つの同心巻部40により、第五コイル部55、第六コイル部56、第七コイル部57、及び第八コイル部58が構成されている。これは、U相コイル2Uが備える全ての直列コイル部20(本例では、第一直列コイル部21、第二直列コイル部22、第三直列コイル部23、及び第四直列コイル部24)の間で共通の構成である。
Next, the configuration of the
具体的には、各直列コイル部20について、第一コイル部51、第二コイル部52、第三コイル部53、及び第四コイル部54の周方向Cの配置領域と、第五コイル部55、第六コイル部56、第七コイル部57、及び第八コイル部58の周方向Cの配置領域とは、径方向Rに互いに対向する(周方向Cの位置に関して互いに180度異なる)ように設定されている。これにより、ロータがステータ10に対して同心に配置された状態における基準逆起電圧からの、逆起電圧の変化の大きさや変化の方向が、同相の並列回路を構成する複数の直列コイル部20の間で不均一になることを、直列コイル部20を構成する全ての同心巻部40が周方向Cの一部の領域に集中して配置される場合に比べて抑制することができる。なお、直列コイル部20における逆起電圧は、ロータの回転に伴い発生する。この結果、組み付け誤差等に起因してロータがステータ10に対して偏心した状態で配置される場合であっても、同相の複数の直列コイル部20により形成される並列回路における循環電流の発生を抑制することができ、或いは、当該並列回路に循環電流が発生する場合であってもその大きさを低減することができる。
Specifically, for each
本実施形態では、1つの直列コイル部20に備えられる複数の同心巻部40は、電気的な接続順と同じ周方向Cの順序でコア11に配置される。そして、本実施形態では、複数の同心巻部40のそれぞれが、電気的接続関係において接続端子90側に隣接する他の同心巻部40に対して周第一方向C1側に配置される直列コイル部20を、第Y直列コイル部(Yは奇数を表す)とし、複数の同心巻部40のそれぞれが、電気的接続関係において接続端子90側に隣接する他の同心巻部40に対して周第二方向C2側に配置される直列コイル部20を、第Z直列コイル部(Zは偶数を表す)としている。
In this embodiment, the several concentric winding
本実施形態では、図3に示すように、第二直列コイル部22の第一コイル部51は、第一直列コイル部21の第一コイル部51を構成する同心巻部40に対して、周第二方向C2側に隣接して配置された同心巻部40により構成される。すなわち、第一直列コイル部21及び第二直列コイル部22のそれぞれの第一コイル部51は、周方向Cに隣接して配置される2つの同心巻部40により構成される。本実施形態では、同心巻部40の配置構成に関して、第一直列コイル部21と第三直列コイル部23とは、径方向Rの配置位置を除いて同様に構成されており、第二直列コイル部22と第四直列コイル部24とは、径方向Rの配置位置を除いて同様に構成されている。よって、本実施形態では、第四直列コイル部24の第一コイル部51は、第三直列コイル部23の第一コイル部51を構成する同心巻部40に対して、周第二方向C2側に隣接して配置された同心巻部40により構成される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the
本実施形態では、周第一方向C1側に向かって順に設定される第一領域、第二領域、第三領域、及び第四領域によって、周方向Cの一周分の領域が形成されている。ここで、第一領域は、第一直列コイル部21及び第三直列コイル部23のそれぞれの第一コイル部51、第二コイル部52、第三コイル部53、及び第四コイル部54が配置される領域である。第二領域は、第二直列コイル部22及び第四直列コイル部24のそれぞれの第五コイル部55、第六コイル部56、第七コイル部57、及び第八コイル部58が配置される領域である。第三領域は、第一直列コイル部21及び第三直列コイル部23のそれぞれの第五コイル部55、第六コイル部56、第七コイル部57、及び第八コイル部58が配置される領域である。第四領域は、第二直列コイル部22及び第四直列コイル部24のそれぞれの第一コイル部51、第二コイル部52、第三コイル部53、及び第四コイル部54が配置される領域である。
In this embodiment, the area | region for 1 round of the circumferential direction C is formed of the 1st area | region, 2nd area | region, 3rd area | region, and 4th area | region set in order toward the circumferential first direction C1 side. Here, the first region includes the
また、本実施形態では、第一領域においては、第一直列コイル部21を構成する同心巻部40が第三直列コイル部23を構成する同心巻部40よりも径方向Rの外側に配置されているのに対し、第三領域においては、第一直列コイル部21を構成する同心巻部40が第三直列コイル部23を構成する同心巻部40よりも径方向Rの内側に配置されている。すなわち、第一領域においては、第一直列コイル部21を構成する同心巻部40は外側コイルセットの同心巻部40であり、第三直列コイル部23を構成する同心巻部40は内側コイルセットの同心巻部40であるのに対し、第三領域においては、第一直列コイル部21を構成する同心巻部40は内側コイルセットの同心巻部40であり、第三直列コイル部23を構成する同心巻部40は外側コイルセットの同心巻部40である。また、第四領域においては、第二直列コイル部22を構成する同心巻部40が第四直列コイル部24を構成する同心巻部40よりも径方向Rの外側に配置されているのに対し、第二領域においては、第二直列コイル部22を構成する同心巻部40が第四直列コイル部24を構成する同心巻部40よりも径方向Rの内側に配置されている。すなわち、第四領域においては、第二直列コイル部22を構成する同心巻部40は外側コイルセットの同心巻部40であり、第四直列コイル部24を構成する同心巻部40は内側コイルセットの同心巻部40であるのに対し、第二領域においては、第二直列コイル部22を構成する同心巻部40は内側コイルセットの同心巻部40であり、第四直列コイル部24を構成する同心巻部40は外側コイルセットの同心巻部40である。このような配置構成を採用することで、第一直列コイル部21と第三直列コイル部23との間での電磁気的なバランスの確保を図ると共に、第二直列コイル部22と第四直列コイル部24との間での電磁気的なバランスの確保を図ることができる。
Further, in the present embodiment, in the first region, the concentric winding
図3では、煩雑さを避けるために、V相コイル2VやW相コイル2Wについては、第一コイル部51、第二コイル部52、第三コイル部53、第四コイル部54、第五コイル部55、第六コイル部56、第七コイル部57、及び第八コイル部58を表す符合や、第一直列コイル部21、第二直列コイル部22、第三直列コイル部23、及び第四直列コイル部24を表す符合を付していないが、周方向Cの配設位置が異なる点を除いて、V相コイル2VやW相コイル2Wは、U相コイル2Uと同様に構成されている。具体的には、V相コイル2Vが備える各同心巻部40は、U相コイル2Uの対応する同心巻部40に対して周第一方向C1側に同じ量(本実施形態では、スロットピッチの26倍)だけずれた位置関係で配置されている。また、W相コイル2Wが備える各同心巻部40は、U相コイル2Uの対応する同心巻部40に対して周第一方向C1側に同じ量(本実施形態では、スロットピッチの52倍)だけずれた位置関係で配置されている。すなわち、対応する同心巻部40の周方向Cの配設位置に関して、W相コイル2WのU相コイル2Uに対する周第一方向C1側へのずれ量は、V相コイル2VのU相コイル2Uに対する周第一方向C1側へのずれ量の2倍に設定されている。なお、対応する同心巻部40は、同一の種別の直列コイル部20における同一の種別のコイル部を意味し、例えば、V相コイル2Vが備える第一直列コイル部21の第一コイル部51に対応するU相コイル2Uの同心巻部40は、U相コイル2Uが備える第一直列コイル部21の第一コイル部51である。
In FIG. 3, in order to avoid complexity, the
ここで、直列コイル部20が配置される複数のスロット12のうちの最も接続端子90側のコイル辺部60が配置されるスロット12を、対象スロット12aとする。対象スロット12aは、接続端子90に接続可能なコイル辺部60が配置される複数のスロット12の中から設定される。対象スロット12aに巻回される同心巻部40を、対象同心巻部40aとすると、本実施形態では、第一コイル部51を構成する同心巻部40が、対象同心巻部40aである。図3に示すように、対象同心巻部40aは、同相の他の対象同心巻部40aとの周方向Cの間に、対象同心巻部40aではない同相の同心巻部40を含まないように配置されている。そして、対象同心巻部40aのそれぞれの周方向Cの配置領域は、他相の対象同心巻部40aの周方向Cの配置領域と重複する部分を有さないように設定されている。
Here, the
本実施形態では、図2に示すように、直列コイル部20のそれぞれは、複数のコイルユニット4を直列接続して構成される。コイルユニット4は、図5に示すように、連続する線状導体3を複数箇所で巻回して形成された複数の同心巻部40を有する。ここで、線状導体3について連続とは、線状導体3を構成する導体線が、継ぎ目なく当該導体線の延在方向に一体に形成されていることを意味する。本実施形態では、直列コイル部20のそれぞれは、4つの同心巻部40を有するコイルユニット4を、2つ直列接続して構成されている。なお、図5は、ステータ10の製造過程において、巻枠6に巻回された状態のコイルユニット4を示している。図5及び後に参照する図6では、理解を容易にすべく、コア11に巻装された状態で同心巻部40を構成する環状導体部に対して、同心巻部40を表す符号を付している。本例では、コイルユニット4は、巻回方向が互いに逆方向の同心巻部40を1つずつ交互に直列接続して構成されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, each of the
そして、本実施形態では、コイルユニット4が備える複数のコイル辺部60のうちの最も当該コイルユニット4の端部4a側に配置される2つのコイル辺部60のそれぞれが、接続端子90に接続可能なコイル辺部60である。このように、接続端子90に接続可能なコイル辺部60を特定のコイル辺部60に限定しているのは、同心巻部40同士を接続する接続導線を切断することなく、コイル辺部60を接続端子90に接続することができ、製造工程の簡素化を図ることができるからである。本実施形態では、図3に示すように、接続端子90に接続可能なコイル辺部60が配置される複数のスロット12の中から、各相につき2つの対象スロット12aが設定されている。なお、接続端子90に接続可能なコイル辺部60であって、接続端子90に接続されないコイル辺部60は、他のコイルユニット4のコイル辺部60に接続され、或いは、中性点91に接続される。
And in this embodiment, each of the two
図3に示すように、複数相の対象スロット12aの配置パターンは、当該複数相の対象スロット12aの周方向Cにおける相の並び順が複数相のスロット12の周方向Cにおける相の並び順と等しくなる複数の配置パターンの中で、周方向Cに隣接する互いに異なる相の対象同心巻部40aの周方向Cの間隔の分散が最も小さくなるパターンに設定されている。なお、分散は、各値と平均値との差分を2乗した値についての、算術平均(相加平均)である。本実施形態では、複数相のスロット12の周方向Cにおける相の並び順は、U相を起点とすると、周第一方向C1側に向かって、U相、V相、W相の順である。これに対応して、本実施形態では、図3に示すように、複数相の対象スロット12aの周方向Cにおける相の並び順も、U相を起点として、周第一方向C1側に向かって、U相、V相、W相の順に設定されている。
As shown in FIG. 3, the arrangement pattern of the
また、本実施形態では、周方向Cに隣接する互いに異なる相の対象同心巻部40aの周方向Cの間隔を、各相の対象同心巻部40aの周方向Cの配置領域の中心位置同士の間隔としている。本実施形態では、1つの相コイル2には、周方向Cの隣接する位置に配置される複数の対象同心巻部40aが備えられているため、対象同心巻部40aの周方向Cの配置領域の中心位置は、当該複数の対象同心巻部40aが配置される周方向Cの領域の中心位置である。よって、本実施形態では、周方向Cに隣接する互いに異なる相の対象同心巻部40aの周方向Cの間隔は、図3に示すように、第一間隔D1、第二間隔D2、及び第三間隔D3で表され、第一間隔D1と第二間隔D2と第三間隔D3との平均値は、120度となる。そのため、本実施形態では、周方向Cに隣接する互いに異なる相の対象同心巻部40aの周方向Cの間隔の分散は、(D1−120)の2乗と、(D2−120)の2乗と、(D3−120)の2乗との和を、“3”で除算した値となる。なお、本実施形態では、周方向Cに隣接するU相及びV相のそれぞれの対象同心巻部40aの周方向Cの間隔である第一間隔D1と、周方向Cに隣接するV相及びW相のそれぞれの対象同心巻部40aの周方向Cの間隔である第二間隔D2とは、互いに等しい角度に設定されており、具体的には、90度にスロットピッチの2倍を加算した角度である97.5度に設定されている。また、図3に示す例では、各相の対象同心巻部40aの周方向Cの配置領域の中心位置は、各相の対象スロット12a(本例では、2つの対象スロット12a)の周方向Cの配置領域の中心位置と一致する。
Moreover, in this embodiment, the space | interval of the circumferential direction C of the object concentric winding
ところで、上記のように、本実施形態では、コイルユニット4が備える複数のコイル辺部60のうちの最も当該コイルユニット4の端部4a側に配置される2つのコイル辺部60のそれぞれが、接続端子90に接続可能なコイル辺部60である。そして、本実施形態では、各相のコイルユニット4は、予め定められた周方向Cの位置関係でコア11に配置される。そのため、本実施形態では、複数相の対象スロット12aの周方向Cにおける相の並び順が複数相のスロット12の周方向Cにおける相の並び順と等しくなる複数相の対象スロット12aの配置パターンの中で、周方向Cに隣接する互いに異なる相の対象同心巻部40aの周方向Cの間隔の分散が最も小さくなるパターンは、図3に示すパターンに特定される。このように、本実施形態では、各相のコイルユニット4が予め定められた周方向Cの位置関係でコア11に配置される理由について、以下説明する。
By the way, in this embodiment, each of the two
本実施形態では、図4に示すように、周方向Cの同じ領域に配置される複数相のコイルユニット4の群であるコイルユニット群5を、コア11に配置する前の準備としてコイル保持器70に配置される際の配置単位としている。コイル保持器70は、図6に一例を示すように、棒状部材であるブレード71を複数備えている。なお、以下では、コイル保持器70がコア11と同軸に配置された状態を想定して、コイル保持器70についても軸方向L、周方向C、及び径方向Rの各方向を用いて説明する。図6では、一部のブレード71のみを示しているが、本例では、コア11のティース13と同数のブレード71が、スロットピッチと同一のピッチで、周方向Cに分散配置されている。そして、隣接するブレード71の間のそれぞれに、軸第一方向L1側の端部が開放された挿入隙間72が形成される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, a coil holder is provided as a preparation before the
図6に示すように、各同心巻部40は、挿入隙間72の周方向Cの配設ピッチの5倍だけ離れた2つの挿入隙間72のそれぞれに当該同心巻部40の挿入部分が挿入されるように、コイル保持器70に対して軸第一方向L1側から配置される。この際、渦巻状のコイルエンド部62(図1、図3参照)の形状に対応するように、U相コイル2Uの同心巻部40、V相コイル2Vの同心巻部40、及びW相コイル2Wの同心巻部40が、挿入隙間72の配設ピッチの2倍の間隔で、周方向Cに沿って順に配置される。すなわち、各相の同心巻部40は、傾斜した状態で互いに重なり合うようにコイル保持器70に対して配置される。図6では、一部の同心巻部40のみを示しているが、U相コイル2Uの同心巻部40、V相コイル2Vの同心巻部40、及びW相コイル2Wの同心巻部40が、周方向Cの全域に亘って、挿入隙間72の配設ピッチの2倍の間隔で1つずつ繰り返し配置される。
As shown in FIG. 6, each concentric winding
各相についての1つのコイルセットを構成する全ての同心巻部40がコイル保持器70に保持された状態で、ティース13がブレード71に対して径方向Rに対向するようにコア11を配置する。そして、コイル押出器(図示せず)を用いてコイル保持器70に保持された状態の各同心巻部40を軸第一方向L1側に押し上げると共に径方向Rの外側に押し出すことで、各同心巻部40の一部がスロット12に挿入されて、各相コイル2がコア11に巻装される。この際、三相分の相コイル2がまとめてコア11に巻装される。本実施形態では、各相の相コイル2は2つのコイルセット(外側コイルセット及び内側コイルセット)を備えるため、上記の各工程を2回繰り返すことで、各相についての外側コイルセットを構成する全ての同心巻部40をコア11に巻装した後に、各相についての内側コイルセットを構成する全ての同心巻部40がコア11に巻装される。このように、本実施形態では、コイル1はインサート法によりコア11に巻装される。
The
上記のように、本実施形態では、U相コイル2Uの同心巻部40、V相コイル2Vの同心巻部40、及びW相コイル2Wの同心巻部40のそれぞれが、傾斜した状態で互いに重なり合うようにコイル保持器70に対して配置される。これに対応して、本実施形態では、周方向Cの同じ領域に配置される複数相のコイルユニット4の群であるコイルユニット群5(図4参照)を、コア11に配置する前の準備としてコイル保持器70に配置される際の配置単位としている。これにより、例えば挿入隙間72に既に挿入されている挿入部分を挿入隙間72から抜き出すこと等の、コイル保持器70に対する各相コイル2の配置工程の複雑化を招き得る作業の必要性を最小限に抑えることができる。
As described above, in this embodiment, the concentric winding
以上の理由から、本実施形態では、周方向Cの同じ領域に配置される複数相のコイルユニット4の群であるコイルユニット群5を、コア11に配置する前の準備としてコイル保持器70に配置される際の配置単位としている。そして、本実施形態では、各相コイル2についての周方向Cに分散配置される同心巻部40の個数であるNが“16”であるのに対し、1つのコイルユニット4が備える同心巻部40の個数は“4”である。すなわち、本実施形態では、1つのコイルユニット4が備える同心巻部40の個数は、Nを“4”で除算した値に設定されている。そのため、本実施形態では、4つのコイルユニット群5を周方向Cに並べて配置することで、各相についての1つのコイルセットを構成する全ての同心巻部40がコイル保持器70に配置される。このように、本実施形態では、各相の1つのコイルセットは、周方向Cに並べて配置される4つのコイルユニット4により構成される。そのため、接続端子90に接続可能なコイル辺部60は、周方向Cの8箇所に分かれて配置される。そして、本実施形態では、接続端子90に接続可能な8つのコイル辺部60のうちの、周方向Cに隣接する2つのコイル辺部60のそれぞれに対して、接続端子90が接続される。
For the above reasons, in the present embodiment, the
上記のように、複数相の対象スロット12aの配置パターンを、当該複数相の対象スロット12aの周方向Cにおける相の並び順が複数相のスロット12の周方向Cにおける相の並び順と等しくなる複数の配置パターンの中で、周方向Cに隣接する互いに異なる相の対象同心巻部40aの周方向Cの間隔の分散が最も小さくなるパターン、すなわち、図3に示すパターンに設定することで、互いに異なる2つの相コイル2同士がコイルエンド部62において接触或いは近接して配置される部分における当該相コイル2同士の最大電位差を小さく抑えることができる。この理由について、本実施形態に係る図4と、比較例である図7とを参照して説明する。なお、図7は、本発明を適用しない場合の比較例を示す図であり、この比較例では、本発明とは異なり、複数相の対象スロット12aの配置パターンが、当該複数相の対象スロット12aの周方向Cにおける相の並び順が複数相のスロット12の周方向Cにおける相の並び順と等しくならない(すなわち逆順となる)パターンに設定されている。すなわち、図7に示す構成では、複数相の対象スロット12aの周方向Cにおける相の並び順が、U相を起点として、周第一方向C1側に向かって、U相、W相、V相の順に設定されている。図7に示す構成では、U相コイル2UやW相コイル2Wについては本実施形態と同様に構成され、V相コイル2Vの構成(周方向Cの配設位置)のみが本実施形態とは異なっている。なお、図7に示す構成は、本発明の実施例ではないが、理解を容易にすべく、図3及び図4等と同様の符号を付している。
As described above, in the arrangement pattern of the
図4は、図3における外側コイルセットの1つのコイルユニット群5のみを示す図である。図4に示すように、本実施形態では、U相コイル2Uが備える第一直列コイル部21の第一コイル部51は、V相コイル2Vが備える第二直列コイル部22の第四コイル部54に対して、周方向Cの配置領域が重複するように配置される。また、V相コイル2Vが備える第二直列コイル部22の第一コイル部51は、U相コイル2Uが備える第一直列コイル部21の第四コイル部54に対して、周方向Cの配置領域が重複するように配置される。これに対し、図7に示す比較例では、U相コイル2Uが備える第二直列コイル部22の第一コイル部51は、V相コイル2Vが備える第一直列コイル部21の第四コイル部54に加えて第三コイル部53に対して、周方向Cの配置領域が重複するように配置される。また、V相コイル2Vが備える第一直列コイル部21の第一コイル部51は、U相コイル2Uが備える第二直列コイル部22の第四コイル部54に加えて第三コイル部53に対して、周方向Cの配置領域が重複するように配置される。
FIG. 4 is a diagram showing only one
以上のように、本実施形態では、U相コイル2Uの第一コイル部51やV相コイル2Vの第一コイル部51が、他相の第四コイル部54やそれより中性点91側の同心巻部40に対してのみ周方向Cの配置領域が重複するように配置される。説明は省略するが、W相コイル2Wの第一コイル部51についても同様である。これに対し、図7に示す比較例では、U相コイル2Uの第一コイル部51やV相コイル2Vの第一コイル部51が、他相の第三コイル部53に対しても周方向Cの配置領域が重複するように配置される。説明は省略するが、W相コイル2Wの第一コイル部51についても同様である。なお、図示は省略するが、別の比較例として、複数相の対象スロット12aの配置パターンを、当該複数相の対象スロット12aの周方向Cにおける相の並び順が複数相のスロット12の周方向Cにおける相の並び順と等しくなる配置パターンの中で、周方向Cに隣接する互いに異なる相の対象同心巻部40aの周方向Cの間隔の分散が最も小さくならないパターンに設定される構成も考えられる。この場合、図7に示されるW相コイル2Wの第五コイル部55、第六コイル部56、第七コイル部57、及び第八コイル部58が、W相コイル2Wの第一コイル部51、第二コイル部52、第三コイル部53、及び第四コイル部54にそれぞれ置き換わった構成となる。そして、この別の比較例では、V相コイル2Vの第一コイル部51は、他相の第四コイル部54やそれより中性点91側の同心巻部40に対してのみ周方向Cの配置領域が重複するように配置されるものの、U相コイル2Uの第一コイル部51やW相コイル2Wの第一コイル部51は、他相の第三コイル部53に対しても周方向Cの配置領域が重複するように配置される。
As described above, in the present embodiment, the
ここで、第一コイル部51は、直列コイル部20における最も接続端子90側の同心巻部40(対象同心巻部40a)であるため、互いに異なる相の相コイル2同士がコイルエンド部62において接触或いは近接して配置される部分における当該相コイル2同士の最大電位差を小さく抑えるためには、第一コイル部51に対して周方向Cの配置領域が重複する同心巻部40を、中性点91にできるだけ近い同心巻部40とする必要がある。この点に関して、本実施形態では、各相コイル2の第一コイル部51を、他相の第三コイル部53及びそれより接続端子90側の同心巻部40に対して周方向Cの配置領域が重複しないように配置することができるため、図7に示す比較例や上記の別の比較例に比べて、上記の最大電位差を小さく抑えることができる。この結果、例えば、相間絶縁部材に要求される絶縁性能を低下させることや、相間絶縁部材を備えることなしに線状導体3を構成する導体線の表面に形成された絶縁皮膜のみで各相の相コイル2間の電気的絶縁性を確保することが可能となり、ステータ10の製造コストの低減やコイルエンド部62の小型化を図ることができる。なお、相間絶縁部材は、電気的絶縁性を有する部材で形成される部材(例えば、シート状部材)であり、互いに異なる相の相コイル2の間での電気的絶縁性を確保するために用いられる。
Here, since the
3.その他の実施形態
最後に、本発明に係る回転電機用コイルの、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。
3. Other Embodiments Finally, other embodiments of the coil for rotating electrical machines 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、毎相あたりの磁極数が“16”であり、コア11に合計で96個のスロット12が配置されている場合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。例えば、図8に示す例のように、毎相あたりの磁極数が“8”であり、コア11に合計で48個のスロット12が形成されている構成や、図9に示す例のように、毎相あたりの磁極数が“12”であり、コア11に合計で72個のスロット12が形成されている構成とすることもできる。図8や図9に示す例では、上記の実施形態と同様に、1つのコイルユニット4が備える同心巻部40の個数は、毎相あたりの磁極数を表すNを“4”で除算した値に設定されている。すなわち、図8及び図9のそれぞれにおいて1つのコイルユニット群5を破線で囲んで示すように、図8に示す例では、1つのコイルユニット4が備える同心巻部40の個数は“2”であり、図9に示す例では、1つのコイルユニット4が備える同心巻部40の個数は“3”である。詳細な説明は省略するが、図8や図9に示す例でも、複数相の対象スロット12aの配置パターンは、当該複数相の対象スロット12aの周方向Cにおける相の並び順が複数相のスロット12の周方向Cにおける相の並び順と等しくなる複数の配置パターンの中で、周方向Cに隣接する互いに異なる相の対象同心巻部40aの周方向Cの間隔の分散が最も小さくなるパターンに設定されている。そして、図8や図9に示す例でも、上記の実施形態と同様に、第一間隔D1及び第二間隔D2は、90度にスロットピッチの2倍を加算した角度(図8に示す例では105度、図9に示す例では100度)に設定されている。
(1) In the above embodiment, the case where the number of magnetic poles per phase is “16” and a total of 96
(2)上記の実施形態では、相コイル2のそれぞれが、径方向Rの互いに異なる領域に配置される複数のコイルセットを備える場合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ず、上記の図8や図9に示す例のように、相コイル2のそれぞれが、単数のコイルセットを備える構成とすることもできる。
(2) In the above embodiment, the case where each of the phase coils 2 includes a plurality of coil sets arranged in different regions in the radial direction R has been described as an example. However, the embodiment of the present invention is not limited to this, and each
(3)上記の実施形態では、相コイル2のそれぞれが、複数の直列コイル部20を備える場合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ず、相コイル2のそれぞれが、単数の直列コイル部20を備える構成とすることもできる。この場合、対象同心巻部40aには、同相の他の対象同心巻部40aは存在しない。また、この場合、各相につき1つの対象スロット12aが設定される。
(3) In the above embodiment, the case where each of the phase coils 2 includes a plurality of
(4)上記の実施形態では、周方向Cの同じ領域に配置される複数相のコイルユニット4の群であるコイルユニット群5が、コア11に配置する前の準備としてコイル保持器70に配置される際の配置単位である場合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ず、ステータ10の製造方法によっては、周方向Cの同じ領域に配置される複数相のコイルユニット4が、コア11に配置される際の配置単位、言い換えれば、スロット12に挿入される際の挿入単位である構成とすることも可能である。
(4) In the above embodiment, the
(5)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、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。従って、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。 (5) Regarding other configurations, it should be understood that the embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and that the scope of the present invention is not limited thereby. Those skilled in the art will readily understand that modifications can be made as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Accordingly, other embodiments modified without departing from the spirit of the present invention are naturally included in the scope of the present invention.
本発明は、周方向に沿って各相用のスロットが同数ずつ繰り返し形成されたコアに巻装されると共に、周方向に分散配置されたN個(Nは4の正の倍数を表す)の同心巻部を備えた複数相の相コイルが、スター結線されて構成される回転電機用コイルに利用することができる。 In the present invention, N slots (N represents a positive multiple of 4) are wound around a core formed with the same number of slots for each phase along the circumferential direction and distributed in the circumferential direction. A plurality of phase coils provided with concentric windings can be used for a rotating electrical machine coil configured by star connection.
1:コイル(回転電機用コイル)
2:相コイル
3:線状導体
4:コイルユニット
4a:端部
11:コア
12:スロット
12a:対象スロット
20:直列コイル部
40:同心巻部
40a:対象同心巻部
60:コイル辺部
61:渡り部
70:コイル保持器
90:接続端子
91:中性点
C:周方向
L:軸方向
R:径方向
S:コア基準面
1: Coil (coil for rotating electrical machines)
2: Phase coil 3: Linear conductor 4:
Claims (2)
前記同心巻部は、前記スロット内に配置されるコイル辺部と、一対の前記コイル辺部を前記コア基準面の軸方向における前記コアの外側において接続する渡り部とを備え、
前記渡り部は、前記周方向の一方側において前記周方向の同じ位置にある他相の前記渡り部に対して前記コア基準面の径方向の内側に配置されると共に、前記周方向の他方側において前記周方向の同じ位置にある他相の前記渡り部に対して前記径方向の外側に配置され、
前記相コイルのそれぞれは、複数の前記同心巻部を互いに直列接続して構成されると共に一端が中性点に接続され他端が接続端子に接続される直列コイル部を、単数又は複数備え、
前記直列コイル部が配置される複数の前記スロットのうちの最も前記接続端子側の前記コイル辺部が配置される前記スロットである対象スロットは、前記接続端子に接続可能な前記コイル辺部が配置される複数の前記スロットの中から設定され、
前記対象スロットに巻回される前記同心巻部である対象同心巻部は、同相の他の前記対象同心巻部との前記周方向の間に、前記対象同心巻部ではない同相の前記同心巻部を含まないように配置され、
複数相の前記対象スロットの配置パターンは、当該複数相の対象スロットの前記周方向における相の並び順が複数相の前記スロットの前記周方向における相の並び順と等しくなる複数の配置パターンの中で、前記周方向に隣接する互いに異なる相の前記対象同心巻部の前記周方向の間隔の分散が最も小さくなるパターンに設定されている回転電機用コイル。 N slots (N is a positive multiple of 4) are wound around a core in which the same number of slots for each phase are repeatedly formed along the circumferential direction of the cylindrical core reference surface and distributed in the circumferential direction. A coil for a rotating electrical machine in which a plurality of phase coils having concentric windings are star-connected,
The concentric winding part includes a coil side part disposed in the slot, and a crossing part that connects the pair of coil side parts outside the core in the axial direction of the core reference plane,
The crossover portion is disposed on the radially inner side of the core reference surface with respect to the crossover portion of the other phase at the same position in the circumferential direction on one side in the circumferential direction, and on the other side in the circumferential direction In the radial direction with respect to the transition portion of the other phase at the same position in the circumferential direction,
Each of the phase coils includes a plurality of the concentric winding parts connected in series with each other, and one or more series coil parts having one end connected to a neutral point and the other end connected to a connection terminal,
Among the plurality of slots in which the series coil part is arranged, the target slot which is the slot in which the coil side part closest to the connection terminal is arranged is the coil side part that can be connected to the connection terminal. Is set from a plurality of the slots,
The target concentric winding part, which is the concentric winding part wound around the target slot, has the same phase concentric winding that is not the target concentric winding part between the circumferential direction of the target concentric winding part and another target concentric winding part. Parts are not included,
The arrangement pattern of the target slots of a plurality of phases is a plurality of arrangement patterns in which the arrangement order of the phases in the circumferential direction of the target slots of the plurality of phases is equal to the arrangement order of phases in the circumferential direction of the slots of the plurality of phases. Thus, the coil for a rotating electrical machine is set to a pattern in which the dispersion of the circumferential spacing of the target concentric windings of mutually different phases adjacent to each other in the circumferential direction is minimized.
前記周方向の同じ領域に配置される複数相の前記コイルユニットが、前記コアに配置される際の配置単位、又は、前記コアに配置する前の準備としてコイル保持器に配置される際の配置単位であり、
前記コイルユニットが備える複数の前記コイル辺部のうちの最も当該コイルユニットの端部側に配置される2つの前記コイル辺部のそれぞれが、前記接続端子に接続可能な前記コイル辺部である請求項1に記載の回転電機用コイル。 Each of the series coil portions is configured by connecting a plurality of coil units having a plurality of concentric winding portions formed by winding a continuous linear conductor at a plurality of locations,
Arrangement unit when the coil units of a plurality of phases arranged in the same region in the circumferential direction are arranged in the core, or arrangement when arranged in the coil holder as preparation before arranging in the core Unit,
Each of the two coil side portions arranged closest to the end side of the coil unit among the plurality of coil side portions included in the coil unit is the coil side portion connectable to the connection terminal. Item 2. A coil for a rotating electrical machine according to Item 1.
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