JP2015186292A - Coil for rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、円筒状のコア基準面の周方向に分散配置された複数のスロットを有するコアに巻装されると共に、複数の相のそれぞれに対応する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。 The present invention is a structure in which a core having a plurality of slots distributed in the circumferential direction of a cylindrical core reference surface is wound and a phase coil corresponding to each of a plurality of phases is star-connected. The present invention relates to an electric coil.
上記のような回転電機用コイルとして、特許第4665595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、相コイルが互いに並列接続される2つの直列コイル部(当該文献の図5に示される直列コイルA及び直列コイルB)を備える構成において、当該2つの直列コイル部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ための技術が記載されている。特許第4617992号公報(特許文献2)にも同様の技術が記載されている。
As a coil for a rotating electrical machine as described above, one described in Japanese Patent No. 4665595 (Patent Document 1) is known. In
ところで、回転電機用コイルが、例えば、車両用駆動装置における車輪の駆動力源としての回転電機に用いられる場合には、互いに異なる相の相コイルの間での電位差が比較的大きくなるために、コイルエンド部に相間絶縁部材を設けることが一般的である。このような相間絶縁部材を設けた場合、部品費や組み付け費などに応じて回転電機の製造コストが増加すると共に、相間絶縁部材の配置スペースに応じてコイルエンド部が大型化しやすくなる。しかしながら、特許文献1や特許文献2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, when the rotating electrical machine coil is used in, for example, a rotating electrical machine as a wheel driving force source in a vehicle drive device, a potential difference between phase coils of different phases becomes relatively large. It is common to provide an interphase insulating member at the coil end. When such an interphase insulating member is provided, the manufacturing cost of the rotating electrical machine increases according to the part cost, the assembly cost, and the like, and the coil end portion is likely to be enlarged according to the arrangement space of the interphase insulating member. However, in
そこで、回転電機の製造コストの低減及びコイルエンド部の小型化の双方を図ることが可能な回転電機用コイルの実現が望まれる。 Thus, it is desired to realize a coil for a rotating electrical machine that can reduce both the manufacturing cost of the rotating electrical machine and the size of the coil end portion.
本発明に係る、円筒状のコア基準面の周方向に分散配置された複数のスロットを有するコアに巻装されると共に、複数の相のそれぞれに対応する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、前記相コイルのそれぞれは、複数の同心巻部を互いに直列接続して構成される直列コイル部を備え、前記直列コイル部を構成する複数の前記同心巻部のうちの、中性点とは反対側の端部側から連続する少なくとも1個の前記同心巻部を端部側同心巻部として、前記端部側同心巻部のそれぞれの前記周方向の配置領域が、他相の前記端部側同心巻部の前記周方向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点にある。 It is wound around a core having a plurality of slots distributed in the circumferential direction of a cylindrical core reference surface according to the present invention, and phase coils corresponding to each of a plurality of phases are configured by star connection. A characteristic configuration of the coil for a rotating electrical machine is that each of the phase coils includes a series coil portion configured by connecting a plurality of concentric winding portions in series with each other, and the plurality of concentric winding portions constituting the series coil portion. Of these, at least one concentric winding part continuous from the end side opposite to the neutral point is defined as an end side concentric winding part, and each of the end side concentric winding parts is disposed in the circumferential direction. However, it exists in the point set so that it may not have a part which overlaps with the said arrangement | positioning area | region of the said circumferential direction of the said edge part side concentric winding part of another phase.
上記のように、複数の相のそれぞれに対応する相コイルがスター結線されて回転電機用コイルが構成される場合には、端部側同心巻部のそれぞれが、互いに異なる2つの相の相コイルが中性点を介して互いに直列接続されてなる直列回路の端部側に配置される。そのため、互いに異なる2つの相の相コイル同士の電位差は、当該2つの相のそれぞれの端部側同心巻部の間で大きくなりやすい。上記の特徴構成によれば、端部側同心巻部のそれぞれの周方向の配置領域が、当該端部側同心巻部との間の電位差が大きくなりやすい他相の端部側同心巻部の周方向の配置領域と重複する部分を有さないように設定される。よって、端部側同心巻部のそれぞれの周方向の配置領域が他相の端部側同心巻部の周方向の配置領域と重複する部分を有する場合に比べて、互いに異なる相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、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コイル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及びコイルエンド部の小型化の双方を図ることができる。 As described above, when the rotating electrical machine coil is configured by star connection of the phase coils corresponding to each of the plurality of phases, each of the end side concentric winding portions has two different phase coils. Are arranged on the end side of a series circuit connected in series with each other through a neutral point. Therefore, the potential difference between the phase coils of two different phases is likely to increase between the respective end side concentric windings of the two phases. According to said characteristic structure, the arrangement | positioning area | region of each circumferential direction of the edge part side concentric winding part of the edge side concentric winding part of the other phase where the electric potential difference between the said edge part side concentric winding parts tends to become large easily It is set so as not to have a portion overlapping with the circumferential arrangement region. Therefore, compared with the case where each circumferential arrangement region of the end side concentric winding part has a portion overlapping with the circumferential arrangement region of the end side concentric winding part of the other phase, the phase coils of the phases different from each other However, the maximum potential difference between the phase coils in the portion arranged in contact with or close to the coil end portion can be suppressed. As a result, for example, the insulation performance required for the interphase insulating member is reduced, or the electrical insulation between the phase coils of each phase is achieved only by the insulating film formed on the surface of the coil without providing the interphase insulating member. Therefore, it is possible to reduce both the manufacturing cost of the rotating electrical machine and the size of the coil end portion.
ここで、前記相コイルは、互いに並列接続される複数の前記直列コイル部を備え、前記直列コイル部において互いに直列接続される2つの前記同心巻部を接続する接続導線が、同相の他の前記直列コイル部を構成する前記同心巻部である対象同心巻部に対して、同心状に巻回される巻回部を備え、前記対象同心巻部の巻回数は、前記対象同心巻部ではない前記同心巻部に比べて、前記巻回部の巻回数だけ少なく設定され、前記対象同心巻部は、前記端部側同心巻部以外の前記同心巻部に設定されていると好適である。 Here, the phase coil includes a plurality of the series coil parts connected in parallel to each other, and the connecting conductors connecting the two concentric winding parts connected in series to each other in the series coil part are in the other phases. A winding part wound concentrically with respect to the target concentric winding part that is the concentric winding part constituting the series coil part is provided, and the number of turns of the target concentric winding part is not the target concentric winding part It is preferable that the number of turns of the winding portion is set to be smaller than that of the concentric winding portion, and the target concentric winding portion is set to the concentric winding portion other than the end side concentric winding portion.
この構成によれば、対象同心巻部が端部側同心巻部以外の同心巻部に設定されるため、上記の最大電位差の増加を抑制しつつ、巻回部を接続導線に設けることができる。補足説明すると、対象同心巻部を、端部側同心巻部を構成する同心巻部に設定した場合には、端部側同心巻部に対して中性点側に接続される同心巻部である隣接同心巻部と、中性点との間の電位差が、対象同心巻部の巻回数が巻回部の巻回数だけ少なく設定される分だけ大きくなる。そして、本発明では、端部側同心巻部のそれぞれの周方向の配置領域が、他相の端部側同心巻部の周方向の配置領域と重複する部分を有さないように設定されるため、隣接同心巻部と、他相の相コイルの一部(例えば、端部側同心巻部)との間の電位差が、上記の最大電位差を決定する要素となり得る。この点に関し、上記の構成によれば、対象同心巻部が端部側同心巻部以外の同心巻部に設定されるため、上記の最大電位差を大きくし得る、隣接同心巻部と中性点との間の電位差の増大を抑制しつつ、巻回部を接続導線に設けることができる。
更に、上記の構成によれば、対象同心巻部の巻回数が、対象同心巻部ではない同心巻部に比べて巻回部の巻回数だけ少なく設定されるため、コアの各スロット内の巻回数を一定にすることができると共に、接続導線の一部がスロットに巻回される分だけコアに対して軸方向の外側に配置されるコイルの体積を減少させることが可能となる。
よって、上記の構成によれば、コアに対して軸方向の外側に配置されるコイルの体積を減少させることを可能とする巻回部を、上記の最大電位差の増加を抑制しつつ接続導線に設けることができる。よって、コイルエンド部の小型化をより一層図ることができる。
According to this configuration, the target concentric winding portion is set to a concentric winding portion other than the end-side concentric winding portion, so that the winding portion can be provided on the connecting wire while suppressing an increase in the maximum potential difference. . Supplementally, when the target concentric winding part is set to the concentric winding part that constitutes the end side concentric winding part, the concentric winding part connected to the neutral point side with respect to the end side concentric winding part is used. The potential difference between a certain adjacent concentric winding portion and the neutral point is increased by the amount that the number of turns of the target concentric winding portion is set to be reduced by the number of turns of the winding portion. And in this invention, it sets so that each circumferential arrangement | positioning area | region of the edge part side concentric winding part may not have a part which overlaps with the circumferential arrangement | positioning area | region of the edge part side concentric winding part of another phase. Therefore, the potential difference between the adjacent concentric winding part and a part of the phase coil of the other phase (for example, the end side concentric winding part) can be an element that determines the maximum potential difference. In this regard, according to the above configuration, since the target concentric winding portion is set to a concentric winding portion other than the end side concentric winding portion, the adjacent concentric winding portion and the neutral point can increase the maximum potential difference. The winding portion can be provided on the connecting wire while suppressing an increase in potential difference between the first and second wires.
Furthermore, according to the above configuration, the number of windings of the target concentric winding part is set to be smaller by the number of windings of the winding part than that of the concentric winding part that is not the target concentric winding part. It is possible to make the number of times constant, and to reduce the volume of the coil disposed on the outer side in the axial direction with respect to the core by the amount that a part of the connecting wire is wound in the slot.
Therefore, according to said structure, the winding part which makes it possible to reduce the volume of the coil arrange | positioned on the outer side of an axial direction with respect to a core is made into a connection conducting wire, suppressing the increase in said maximum potential difference. Can be provided. Therefore, it is possible to further reduce the size of the coil end portion.
上記のように前記接続導線が前記巻回部を備える構成において、前記直列コイル部は、巻回方向が互いに逆方向の前記同心巻部である第一同心巻部と第二同心巻部とを、前記第一同心巻部と前記第二同心巻部とが1つずつ交互となるように直列接続して構成され、前記巻回部の巻回方向が、当該巻回部の両端から延びる前記接続導線の2本の延在部の前記周方向の配置領域が互いに重複しない巻回方向となるように、前記第一同心巻部及び前記第二同心巻部のいずれかから前記対象同心巻部が設定されていると好適である。 As described above, in the configuration in which the connection conductor includes the winding portion, the series coil portion includes a first concentric winding portion and a second concentric winding portion that are the concentric winding portions whose winding directions are opposite to each other. The first concentric winding portion and the second concentric winding portion are connected in series so as to alternate one by one, and the winding direction of the winding portion extends from both ends of the winding portion. The target concentric winding portion from either the first concentric winding portion or the second concentric winding portion so that the circumferentially arranged regions of the two extending portions of the connecting conductors are in a winding direction that does not overlap each other. Is preferably set.
この構成によれば、コアに対して軸方向の外側に配置されるコイルの体積が減少するように巻回部を接続導線に設けることが容易となり、コイルエンド部の小型化をより一層図ることができる。また、上記の構成によれば、巻回方向が互いに逆方向の第一同心巻部と第二同心巻部とを1つずつ交互に直列接続して直列コイル部が構成されるため、フライヤ方式の巻線装置を用いることができる等、巻線装置についての制約を緩和することも可能である。 According to this configuration, it is easy to provide the winding portion on the connecting wire so that the volume of the coil disposed on the outer side in the axial direction with respect to the core is reduced, and the coil end portion can be further reduced in size. Can do. Further, according to the above configuration, the first concentric winding portion and the second concentric winding portion whose winding directions are opposite to each other are alternately connected in series one by one, so that the series coil portion is configured. It is also possible to relax the restrictions on the winding device, such as using a winding device.
また、上記のように前記接続導線が前記巻回部を備える構成において、前記対象同心巻部は、前記接続導線により接続される2つの前記同心巻部の前記周方向の間に配置される複数の前記同心巻部の中から、予め定められた選択条件に基づき設定され、前記接続導線は、前記巻回部の一端から一方の接続対象の前記同心巻部まで延びる第一延在部と、前記巻回部の他端から他方の接続対象の前記同心巻部まで延びる第二延在部とを有し、前記選択条件を満たす前記同心巻部が複数存在する場合には、前記接続導線による接続対象の2つの前記同心巻部の前記周方向の間における前記第一延在部及び前記第二延在部のそれぞれの前記周方向の延在長さの差が、最も小さくなる前記同心巻部を、前記対象同心巻部として設定すると好適である。 In addition, in the configuration in which the connection conductor includes the winding part as described above, the target concentric winding part is a plurality arranged between the circumferential directions of the two concentric winding parts connected by the connection conductor. The concentric winding part is set based on a predetermined selection condition, and the connection conductor extends from one end of the winding part to the one concentric winding part to be connected; A second extending portion extending from the other end of the winding portion to the other concentric winding portion to be connected, and when there are a plurality of the concentric winding portions satisfying the selection condition, The concentric winding in which the difference in the extending length in the circumferential direction between the first extending portion and the second extending portion between the circumferential directions of the two concentric winding portions to be connected is the smallest. It is preferable that the part is set as the target concentric winding part.
この構成によれば、回転電機の製造品質を適切に確保しつつ、巻回部を接続導線に設けることができる。補足説明すると、回転電機の製造時に対象同心巻部を保持する治具を利用して巻回部を保持する場合には、回転電機の製造品質を確保すべく、第一延在部や第二延在部の他相の相コイルとの接触を回避することや、当該接触の程度を低く抑えることが要求される。この点に関し、上記の構成によれば、第一延在部及び第二延在部の一方の周方向の延在長さが長くなり過ぎることを回避して、回転電機の製造品質を適切に確保することができる。 According to this configuration, the winding portion can be provided on the connecting wire while appropriately ensuring the manufacturing quality of the rotating electrical machine. In supplementary explanation, when the winding part is held using a jig for holding the target concentric winding part at the time of manufacturing the rotating electrical machine, the first extension part and the second extending part are secured in order to ensure the manufacturing quality of the rotating electrical machine. It is required to avoid contact with the phase coil of the other phase of the extending portion and to suppress the degree of the contact to be low. In this regard, according to the above-described configuration, it is possible to appropriately increase the manufacturing quality of the rotating electrical machine by avoiding that the extension length of one of the first extension portion and the second extension portion is excessively long. Can be secured.
上記の各構成の回転電機用コイルにおいて、前記中性点とは反対側の端部側から連続するN個(Nは1以上の整数を表す)の前記同心巻部を前記端部側同心巻部とし、前記コアに形成される前記スロットの数をJとし、1つの前記同心巻部の前記周方向の配置領域と重複する前記スロットの数をKとし、1つの前記相コイルが備える前記直列コイル部の数をLとし、相の数をMとした場合の、{J/(K×L×M)}の整数部分の値がNであると好適である。 In the coil for a rotating electrical machine having each configuration described above, N pieces of concentric winding portions (N represents an integer of 1 or more) continuous from the end portion side opposite to the neutral point are connected to the end portion side concentric winding. And the number of the slots formed in the core is J, the number of the slots overlapping the circumferential arrangement region of one concentric winding is K, and the series included in one phase coil When the number of coil portions is L and the number of phases is M, the value of the integer part of {J / (K × L × M)} is preferably N.
この構成によれば、端部側同心巻部のそれぞれの周方向の配置領域を、他相の端部側同心巻部の周方向の配置領域と重複する部分を有さないように設定できる範囲内で、端部側同心巻部を構成する同心巻部の個数を大きく設定することができる。よって、上記の最大電位差を適切に低減することができる。 According to this structure, the range which can set the circumferential arrangement area | region of each edge part side concentric winding part so that it may not have a part which overlaps with the circumferential arrangement area | region of the edge part concentric winding part of another phase The number of concentric winding portions constituting the end side concentric winding portion can be set large. Therefore, the maximum potential difference can be appropriately reduced.
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」、「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1参照)。「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。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”, “circumferential direction C”, and “radial direction R” are based on the cylindrical core reference plane S, in other words, the core The axis A of the reference surface S is defined as a reference (see FIG. 1). 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. 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。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には各相用のスロット12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に沿って繰り返し現れるように配置されている。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(図示せず)を用いて構成されている。線状導体は、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。このような線状導体として、例えば、延在方向に直交する断面の形状が円形状の線状導体を用いることができる。線状導体の表面には、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1及び図2に示すように、相コイル2のそれぞれは、巻回方向が互いに逆方向の同心巻部である第一同心巻部41と第二同心巻部42とを、周方向Cに沿って磁極ピッチP毎に交互に備えている。すなわち、1つの相コイル2が備える複数の同心巻部は、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に並べて配置されている。本実施形態では、磁極ピッチPは、スロットピッチ(スロット12の配設ピッチ)の6倍である。図1及び後に参照する図3では、第一同心巻部41と第二同心巻部42との区別を容易にすべく、第一同心巻部41のみにハッチングを施している。なお、2つの同心巻部の巻回方向が逆とは、相コイル2を構成する線状導体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、一方の同心巻部が時計回り方向に巻回され、他方の同心巻部が反時計回り方向に巻回されることを意味する。よって、第一同心巻部41と第二同心巻部42とは、コイル1への通電時に、互いに逆向きの磁極を形成する。なお、同心巻部は、一対又は複数対のスロット12間に、線状導体或いは線状導体の束を複数回巻回してなるコイル部(重ね巻部)である。本実施形態では、第一同心巻部41及び第二同心巻部42のそれぞれは、一対のスロット12間(本例では、互いにスロットピッチの5倍だけ離れた一対のスロット12間)に、線状導体或いは線状導体の束を複数回巻回して構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, each of the phase coils 2 includes a first concentric winding
図2に示すように、コイル1は、複数の相のそれぞれに対応する相コイル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。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。図1では、理解を容易にすべく、同心巻部のそれぞれについて、相コイル2を構成する線状導体の延在方向に沿って接続端子90側から中性点91側に向かう場合を想定し、内部に“X”字状の記号が付された白抜き丸印によって紙面奥側に向かう部分を示すと共に、内部にドット状の記号が付された白抜き丸印によって紙面手前側に向かう部分を示している。本実施形態では、相コイル2を構成する線状導体の延在方向に沿って接続端子90側から中性点91側に向かう場合に、径方向Rの内側から見て時計回り方向に巻回される同心巻部を第一同心巻部41とし、径方向Rの内側から見て反時計回り方向に巻回される同心巻部を第二同心巻部42としている。
As shown in FIG. 2, the
相コイル2のそれぞれは、磁極対数(本例では8個)と同数の第一同心巻部41と、磁極対数と同数の第二同心巻部42とを備える。第一同心巻部41及び第二同心巻部42の周方向Cの配置状態に関して、U相コイル2U、V相コイル2V、及びW相コイル2Wは、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、図1に示すように、V相コイル2Vは、U相コイル2Uに対して周第一方向C1側にスロットピッチの4倍だけずれた位置関係で配置され、W相コイル2Wは、U相コイル2Uに対して周第二方向C2側にスロットピッチの4倍だけずれた位置関係で配置されている。また、相コイル2のそれぞれのターン部は、各相毎に設定された径方向Rの領域において周方向Cに延びるように配置される。ここで、ターン部は、コア11から軸方向に突出する同心巻部の部分である。本実施形態では、図1に模式的に示すように、径方向Rの外側から順に、U相コイル2Uのターン部、V相コイル2Vのターン部、及びW相コイル2Wのターン部が配置される。ターン部と後述する接続導線30(図2、図3参照)とによって、コア11から軸方向に突出するコイル1の部分であるコイルエンド部が形成される。
Each of the phase coils 2 includes the same number of first concentric winding
相コイル2のそれぞれは、複数の同心巻部を互いに直列接続して構成される直列コイル部20を備える。本実施形態では、直列コイル部20は、第一同心巻部41と第二同心巻部42とを、第一同心巻部41と第二同心巻部42とが1つずつ交互となるように直列接続して構成されている。本例では、直列コイル部20のそれぞれは、2個の第一同心巻部41と2個の第二同心巻部42とを備える。また、直列コイル部20は、図2及び図3に示すように、互いに直列接続される2つの同心巻部(本例では第一同心巻部41と第二同心巻部42)を接続する接続導線30を備える。後述するように、本実施形態では、一部の接続導線30が、巻回部33を備えている。そのため、本実施形態では、一部の接続導線30については、接続導線30の全体ではなく一部が、コア11に対して軸方向の外側に配置される。なお、図1では、簡素化のため、接続導線30を省略している。
Each of the phase coils 2 includes a
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
1つの直列コイル部20に備えられる複数の同心巻部は、図3及び図4に示すように、電気的な接続順と同じ周方向Cの順序で配置される。なお、図3は、U相コイル2Uの第一直列コイル部21の簡略図である。図1では、図3との対比を容易にすべく、図3に示すU相コイル2Uの第一直列コイル部21についてのみ、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を表す符号を付すと共に、接続端子90及び中性点91のそれぞれとの接続関係を示している。また、図4は、U相コイル2Uに備えられる複数の直列コイル部20のそれぞれを、径方向Rの内側が紙面手前側となるように周方向Cに平面状に展開した図である。なお、図4や後に参照する図5では、煩雑さを避けるために、第一同心巻部を表す符号“41”や第二同心巻部を表す符号“42”を付してないが、上述したように、相コイル2を構成する線状導体の延在方向に沿って接続端子90側から中性点91側に向かう場合に、径方向Rの内側から見て時計回り方向に巻回される同心巻部が第一同心巻部であり、径方向Rの内側から見て反時計回り方向に巻回される同心巻部が第二同心巻部である。
As shown in FIGS. 3 and 4, the plurality of concentric winding parts provided in one
ここで、複数の同心巻部のそれぞれが、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X直列コイル部(Xは奇数を表す)とし、複数の同心巻部のそれぞれが、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Y直列コイル部(Yは偶数を表す)とする。本実施形態では、相コイル2のそれぞれは、第X直列コイル部として第一直列コイル部21及び第三直列コイル部23を備えると共に、第Y直列コイル部として第二直列コイル部22及び第四直列コイル部24を備える。
Here, each of the plurality of concentric winding portions is connected to the
直列コイル部20を構成する複数の同心巻部のうちの、中性点91とは反対側(すなわち、接続端子90側)の端部側から連続する少なくとも1個の同心巻部を端部側同心巻部44とする。本実施形態では、直列コイル部20を構成する複数の同心巻部のうちの接続端子90側の端部を構成する同心巻部を端部側同心巻部44とする。すなわち、直列コイル部20が備える複数の同心巻部のうちの接続端子90側の端部側から連続するN個(Nは1以上の整数を表す)の同心巻部を端部側同心巻部44とすると、本実施形態では、Nが“1”に設定されている。よって、直列コイル部20が備える複数の同心巻部を、接続端子90側から順に第一コイル部、第二コイル部、・・・とすると、本実施形態では、第一コイル部が端部側同心巻部44を構成する。なお、本実施形態では、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、及び第四コイル部54を備えている。
Of the plurality of concentric winding portions constituting the
図2及び図4に示すように、U相コイル2Uの第一直列コイル部21及び第三直列コイル部23については、第一コイル部51及び第三コイル部53が第一同心巻部41により構成されると共に、第二コイル部52及び第四コイル部54が第二同心巻部42により構成される。また、U相コイル2Uの第二直列コイル部22及び第四直列コイル部24については、第一コイル部51及び第三コイル部53が第二同心巻部42により構成されると共に、第二コイル部52及び第四コイル部54が第一同心巻部41により構成される。図5に示すように、V相コイル2Vについても同様である。なお、図5は、コイル1が備える各相の相コイル2(U相コイル2U、V相コイル2V、及びW相コイル2W)を、径方向Rの内側が紙面手前側となるように周方向Cに平面状に展開した図である。図5では、煩雑さを避けるため、第一コイル部を表す符号“51”、第二コイル部を表す符号“52”、第三コイル部を表す符号“53”、及び第四コイル部を表す符号“54”を付していないが、上述したように、相コイル2を構成する線状導体の延在方向に沿って接続端子90側の同心巻部から順に、第一コイル部、第二コイル部、第三コイル部、及び第四コイル部である。
As shown in FIG.2 and FIG.4, about the 1st
一方、図5に示すように、W相コイル2Wの第一直列コイル部21及び第三直列コイル部23については、第一コイル部51及び第三コイル部53が第二同心巻部42により構成されると共に、第二コイル部52及び第四コイル部54が第一同心巻部41により構成される。また、W相コイル2Wの第二直列コイル部22及び第四直列コイル部24については、第一コイル部51及び第三コイル部53が第一同心巻部41により構成されると共に、第二コイル部52及び第四コイル部54が第二同心巻部42により構成される。
On the other hand, as shown in FIG. 5, for the first
次に、U相コイル2Uが備える複数の同心巻部の配置構成について、図3及び図4を参照して説明する。図3及び図4に示すように、第一同心巻部41のそれぞれは、当該第一同心巻部41と同じ直列コイル部20を構成する他の第一同心巻部41と径方向Rに対向するように配置されると共に、第二同心巻部42のそれぞれは、当該第二同心巻部42と同じ直列コイル部20を構成する他の第二同心巻部42と径方向Rに対向するように配置されている。ここで、径方向Rに対向するとは、同心巻部の配置領域が、コア11の周方向Cの位置に関して互いに180度異なることを意味する。このように、直列コイル部20を構成する複数の同心巻部のそれぞれを、当該直列コイル部20を構成する他の同種(巻回方向が同方向)の同心巻部と径方向Rに対向するように配置することで、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、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、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。
Next, an arrangement configuration of a plurality of concentric winding portions provided in the
本実施形態では、図3及び図4に示すように、第一直列コイル部21については、周第一方向C1側に向かって、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の順に配置され、第二直列コイル部22については、周第二方向C2側に向かって、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の順に配置されている。本例では、第一直列コイル部21及び第二直列コイル部22のそれぞれについて、第二コイル部52は、第一コイル部51に対して周方向Cに隣接して配置された同心巻部である。また、本例では第二直列コイル部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である。
In this embodiment, as shown in FIG.3 and FIG.4, about the 1st
そして、図4に示すように、第三直列コイル部23は、周方向Cの配置位置を除いて第一直列コイル部21と同様に構成され、本例では、第三直列コイル部23は、第一直列コイル部21に対して周第二方向C2側に磁極ピッチPの6倍だけずれた位置関係で配置されている。また、第四直列コイル部24は、周方向Cの配置位置を除いて第二直列コイル部22と同様に構成され、本例では、第四直列コイル部24は、第二直列コイル部22に対して周第一方向C1側に磁極ピッチPの6倍だけずれた位置関係で配置されている。このような配置構成を備えるため、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つの同心巻部により構成される。一方、第三直列コイル部23や第四直列コイル部24の第一コイル部51は、第一直列コイル部21や第二直列コイル部22の第一コイル部51に対して周方向Cに隣接せずに磁極ピッチPの2倍以上離間して配置される同心巻部により構成される。また、本例では、第三直列コイル部23及び第四直列コイル部24のそれぞれの第一コイル部51は、周方向Cに隣接せずに磁極ピッチPの2倍以上離間して配置される2つの同心巻部により構成される。なお、2つの同心巻部の周方向Cの離間距離は、それぞれの同心巻部の周方向Cの中心位置の離間距離である。
And as shown in FIG. 4, the 3rd
図5に示すように、V相コイル2Vは、周方向Cの配置位置を除いてU相コイル2Uと同様に構成されている。すなわち、V相コイル2Vが備える第一直列コイル部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のそれぞれは、周方向Cの配置位置を除いて、U相コイル2Uの第一直列コイル部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と同様に構成されている。
As shown in FIG. 5, the V-
一方、W相コイル2Wについては、周方向Cの配置位置を除くことに加えて、対応する同心巻部(例えば、U相コイル2Uの第一直列コイル部21の第一コイル部51と、W相コイル2Wの第一直列コイル部21の第一コイル部51)の巻回方向が互いに逆方向になっていること、及び、巻回部33の配置構成(詳細は後述する)が異なることを除いて、U相コイル2Uと同様に構成されている。具体的には、第一直列コイル部21については、周第一方向C1側に向かって、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の順に配置される点と、第二直列コイル部22については、周第二方向C2側に向かって、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の順に配置される点で、W相コイル2WはU相コイル2Uと同じである。また、第三直列コイル部23が、周方向Cの配置位置を除いて第一直列コイル部21と同様に構成されると共に、第三直列コイル部23が、第一直列コイル部21に対して周第二方向C2側に磁極ピッチPの6倍だけずれた位置関係で配置されている点と、第四直列コイル部24が、周方向Cの配置位置を除いて第二直列コイル部22と同様に構成されると共に、第四直列コイル部24が、第二直列コイル部22に対して周第一方向C1側に磁極ピッチPの6倍だけずれた位置関係で配置されている点でも、W相コイル2WはU相コイル2Uと同じである。
On the other hand, for the W-
しかし、U相コイル2Uの第一直列コイル部21及び第三直列コイル部23が備える第一コイル部51は第一同心巻部41であり、U相コイル2Uの第二直列コイル部22及び第四直列コイル部24が備える第一コイル部51は第二同心巻部42であるのに対し、W相コイル2Wの第一直列コイル部21及び第三直列コイル部23が備える第一コイル部51は第二同心巻部42であり、W相コイル2Wの第二直列コイル部22及び第四直列コイル部24が備える第一コイル部51は第一同心巻部41である。
However, the
そして、図5に示すように、U相コイル2U、V相コイル2V、及びW相コイル2Wのそれぞれは、端部側同心巻部44の周方向Cの配置領域が、他相の端部側同心巻部44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配置されている。すなわち、端部側同心巻部44のそれぞれの周方向Cの配置領域は、他相の端部側同心巻部44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。ここで、端部側同心巻部44の周方向Cの配置領域を端部領域とすると、本実施形態では、U相、V相、及びW相のそれぞれに対応して、U相端部領域80U、V相端部領域80V、及びW相端部領域80Wが形成される。本実施形態では、相コイル2のそれぞれは、4つの直列コイル部20を備えることに対応して4つの端部側同心巻部44を備える。そのため、本実施形態では、図5に示すように、各相の端部領域である、U相端部領域80U、V相端部領域80V、及びW相端部領域80Wのそれぞれは、4つの端部側同心巻部44(本例では、第一コイル部51)のそれぞれの周方向Cの配置領域の総和によって形成される。
As shown in FIG. 5, each of the
また、本実施形態では、第一直列コイル部21の第一コイル部51、第一直列コイル部21の第二コイル部52、第三直列コイル部23の第三コイル部53、第三直列コイル部23の第四コイル部54、第四直列コイル部24の第二コイル部52、第四直列コイル部24の第一コイル部51、・・・の順に周第一方向C1側に向かって配置される等、各直列コイル部20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の周方向Cの配置順は、各相の相コイル2の間で共通である。そのため、図5に示すように、各相の端部領域は、周方向Cの形成位置を除いて同様に形成されている。すなわち、各相の端部領域は、周方向Cにずらすと互いに完全に重なるように形成されている。
Moreover, in this embodiment, the
ところで、端部側同心巻部44は、上述したように、直列コイル部20を構成する複数の同心巻部のうちの接続端子90側の端部側から連続する少なくとも1個(本例では1個)の同心巻部である。すなわち、端部側同心巻部44のそれぞれは、互いに異なる2つの相の相コイル2が中性点91を介して互いに直列接続されてなる直列回路の端部側に配置される。そのため、互いに異なる2つの相の相コイル2同士の電位差は、当該2つの相のそれぞれの端部側同心巻部44の間で大きくなりやすい。この点に関し、上記のように、端部側同心巻部44のそれぞれの周方向Cの配置領域は、他相の端部側同心巻部44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。すなわち、端部側同心巻部44のそれぞれは、当該端部側同心巻部44との間の電位差が大きくなりやすい他相の端部側同心巻部44とは周方向Cの異なる領域に配置される。よって、端部側同心巻部44のそれぞれの周方向Cの配置領域が他相の端部側同心巻部44の周方向Cの配置領域と重複する部分を有する場合に比べて、互いに異なる相の相コイル2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2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、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。
By the way, as described above, the end side concentric winding
図2〜図4に示すように、本実施形態に係る接続導線30は、対象同心巻部43に対して同心状に巻回される巻回部33を備える。ここで、対象同心巻部43は、同相の他の直列コイル部20を構成する同心巻部(第一同心巻部41又は第二同心巻部42)である。「他の直列コイル部20」とは、当該接続導線30が備えられる直列コイル部20とは異なる直列コイル部20である。巻回部33の巻回方向は、対象同心巻部43の巻回方向と同方向に設定される。すなわち、コイル1への通電時に、巻回部33は、対象同心巻部43と同じ向きの磁極を形成する。そして、対象同心巻部43の巻回数は、対象同心巻部43ではない同心巻部に比べて、巻回部33の巻回数だけ少なく設定される。よって、コア11の各スロット12内の巻回数は一定となる。本実施形態では、巻回部33の巻回数は“1”に設定されている。また、本実施形態では、直列コイル部20が備える複数の接続導線30(本例では3つの接続導線)のうちの一部の接続導線30のみが、巻回部33を備えている。なお、巻回部33の巻回数を、2以上の値に設定することも可能である。
As shown in FIGS. 2 to 4, the connecting
対象同心巻部43は、接続導線30により接続される2つの同心巻部(第一同心巻部41と第二同心巻部42)の周方向Cの間に配置される複数の同心巻部の中から、予め定められた選択条件に基づき設定される。本実施形態では、選択条件として、第一選択条件と第二選択条件とが設定され、第一選択条件及び第二選択条件の双方を満たすことで選択条件が満たされる。第一選択条件は、端部側同心巻部44以外の同心巻部であるという条件である。すなわち、本実施形態では、対象同心巻部43は、端部側同心巻部44以外の同心巻部に設定される。また、図3及び図4に示すように、接続導線30は、巻回部33の一端から一方の接続対象の同心巻部まで延びる第一延在部31と、巻回部33の他端から他方の接続対象の同心巻部まで延びる第二延在部32とを有する。本例では、第一延在部31は、巻回部33の一端(電気的接続関係において接続対象の第一同心巻部41側の端部)から、接続対象の第一同心巻部41まで延びる部分であり、第二延在部32は、巻回部33の他端(電気的接続関係において接続対象の第二同心巻部42側の端部)から、接続対象の第二同心巻部42まで延びる部分である。そして、本実施形態では、第二選択条件が、第一延在部31及び第二延在部32のそれぞれの周方向Cの配置領域が、互いに重複しないという条件に設定されている。すなわち、本実施形態では、巻回部33の巻回方向が、当該巻回部33の両端から延びる接続導線30の2本の延在部(第一延在部31及び第二延在部32)の周方向Cの配置領域が互いに重複しない巻回方向となるように、第一同心巻部41及び第二同心巻部42のいずれかから対象同心巻部43が設定される。
The target concentric winding
具体的に説明すると、本実施形態では、第一コイル部51が端部側同心巻部44を構成するため、第一コイル部51以外のコイル部である第二コイル部52、第三コイル部53、及び第四コイル部54のそれぞれが、上記の第一選択条件を満たす。また、第一直列コイル部21のように、周方向Cに沿って第一コイル部51から第二コイル部52へ向かう方向が周第一方向C1となる直列コイル部20については、第一同心巻部41が上記の第二選択条件を満たし、第二直列コイル部22のように、周方向Cに沿って第一コイル部51から第二コイル部52へ向かう方向が周第二方向C2となる直列コイル部20については、第二同心巻部42が上記の第二選択条件を満たす。
Specifically, in the present embodiment, since the
そして、本実施形態では、接続導線30により接続される2つの同心巻部の周方向Cの間に上記の選択条件を満たす同心巻部が複数存在する場合には、言い換えれば、対象同心巻部43の候補となる同心巻部が複数存在する場合には、接続導線30による接続対象の2つの同心巻部(第一同心巻部41と第二同心巻部42)の周方向Cの間における第一延在部31及び第二延在部32のそれぞれの周方向Cの延在長さの差が、最も小さくなる同心巻部を、対象同心巻部43として設定する。すなわち、本実施形態では、1つの接続導線30は1つの巻回部33を備える。なお、本実施形態では、接続導線30による接続対象の2つの同心巻部の周方向Cの間における第一延在部31や第二延在部32の周方向Cの延在長さは、当該2つの同心巻部の周方向Cの間であって、当該2つの同心巻部のそれぞれの周方向Cの配置領域を除く周方向Cの領域における延在長さとする。以下では、第一延在部31や第二延在部32の周方向Cの延在長さは、この領域における延在長さを意味する。
In the present embodiment, when there are a plurality of concentric windings that satisfy the above selection conditions between the circumferential directions C of the two concentric windings connected by the connecting
図3及び図4を参照してU相コイル2Uの第一直列コイル部21について具体的に説明すると、接続導線30により接続される第二コイル部52と第三コイル部53との周方向Cの間には、上記の選択条件を満たす同心巻部が3つ配置されている。具体的には、図4に示すように、周第二方向C2側から順に、第三直列コイル部23の第三コイル部53と、第四直列コイル部24の第二コイル部52と、第二直列コイル部22の第四コイル部54との3つの同心巻部が、上記の選択条件を満たす。ここで、第三直列コイル部23の第三コイル部53を対象同心巻部43として設定した場合には、第一延在部31及び第二延在部32のそれぞれの周方向Cの延在長さの差が磁極ピッチPの5倍に応じた値となり、第二直列コイル部22の第四コイル部54を対象同心巻部43として設定した場合には、第一延在部31及び第二延在部32のそれぞれの周方向Cの延在長さの差が磁極ピッチPの3倍に応じた値となるのに対し、第四直列コイル部24の第二コイル部52を対象同心巻部43として設定した場合には、第一延在部31及び第二延在部32のそれぞれの周方向Cの延在長さの差が磁極ピッチPの1倍に応じた値となる。よって、この第一直列コイル部21では、第四直列コイル部24の第二コイル部52が、対象同心巻部43に設定される。図4に示すように、U相コイル2Uの第二直列コイル部22、第三直列コイル部23、及び第四直列コイル部24についても、同相の他の直列コイル部20の第二コイル部52が対象同心巻部43に設定される。
The first
上述したように、V相コイル2Vは、周方向Cの配置位置を除いてU相コイル2Uと同様に構成される。そのため、図5に示すように、V相コイル2Vの直列コイル部20のそれぞれについて、同相の他の直列コイル部20の第二コイル部52が対象同心巻部43に設定される。なお、図5では、煩雑さを避けるために、対象同心巻部を表す符号“43”を付していないが、巻回部33と周方向Cの同じ位置に配置されている同心巻部が対象同心巻部である。一方、W相コイル2Wは、巻回部33の配置構成がU相コイル2UやV相コイル2Vとは異なる。具体的には、W相コイル2Wの第一直列コイル部21及び第二直列コイル部22については、同相の他の直列コイル部20の第四コイル部54が対象同心巻部43に設定され、W相コイル2Wの第三直列コイル部23及び第四直列コイル部24については、同相の他の直列コイル部20の第三コイル部53が対象同心巻部43に設定されている。
As described above, the V-
以上のように、接続導線30が巻回部33を備える構成とすることで、ステータ10の製造時に、対象同心巻部43を保持する治具を利用して巻回部33を保持することができる。すなわち、接続導線30の一部(巻回部33の形成部分)をステータ10の製造時に保持することができるため、ステータ10の製造品質の向上を図ることができる。補足説明すると、例えば、U相コイル2U、V相コイル2V、及びW相コイル2Wの順に、インサート法等によって各相コイル2をコア11に巻装することで、ステータ10を製造することが考えられる。この場合、例えば、V相コイル2Vのコア11への巻装時に、既にコア11に巻装されているU相コイル2Uの接続導線30に対してV相コイル2Vが接触すると、当該接触の程度によってはステータ10の製造品質(形状の正確性や絶縁性能等)が低下するおそれがある。この点に関し、本実施形態に係るコイル1では、接続導線30の一部をステータ10の製造時に保持することができるため、ステータ10の製造時における異なる相の相コイル2同士の接触を回避すること或いは当該接触の程度を低く抑えることが容易となり、ステータ10の製造品質を適切に確保することができる。
As described above, when the connecting
また、対象同心巻部43が上記の第二選択条件に基づき設定されると共に、対象同心巻部43の巻回数が、対象同心巻部43ではない同心巻部に比べて巻回部33の巻回数だけ少なく設定されるため、接続導線30が巻回部33を備えない場合に比べて、対象同心巻部43が巻回されるスロット12間をコア11に対して軸方向の外側において接続する線状導体の体積を増加させることなく、接続導線30におけるコア11に対して軸方向の外側に配置される部分の体積を減少させることができる。よって、接続導線30が巻回部33を備える構成とすることで、コイルエンド部の小型化も図ることができる。
Further, the target concentric winding
更に、本実施形態では、選択条件として第一選択条件が設定されている。そのため、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同士の最大電位差の増加を抑制しつつ、接続導線30が巻回部33を備える構成を実現することができる。補足説明すると、対象同心巻部43を、端部側同心巻部44を構成する同心巻部(本実施形態では第一コイル部51)に設定した場合には、巻回部33の巻回数だけ対象同心巻部43の巻回数が減少するため、端部側同心巻部44の中性点91側の端部と接続端子90(同相の接続端子90、以下同様。)との間の電位差が、対象同心巻部43の巻回数が減少した分だけ小さくなる。これに応じて、端部側同心巻部44に対して中性点91側に接続された同心巻部である隣接同心巻部(本実施形態では第二コイル部52)と接続端子90との間の電位差も小さくなる。
Further, in the present embodiment, the first selection condition is set as the selection condition. Therefore, the connecting
この結果、図5に示す例のように第二コイル部52の周方向Cの配置領域が他相の第一コイル部51の周方向Cの配置領域と重複する場合等、隣接同心巻部の配置構成によっては、上記の最大電位差が大きくなるおそれがある。これに対し、本実施形態では、選択条件として第一選択条件を設定することで、対象同心巻部43は端部側同心巻部44以外の同心巻部に設定されるため、上記の最大電位差を大きくし得る、隣接同心巻部と接続端子90との間の電位差の減少を回避しつつ、巻回部33を接続導線30に設けることができる。すなわち、本実施形態では、端部側同心巻部44のそれぞれの周方向Cの配置領域を、他相の端部側同心巻部44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することによって図ることのできるコイルエンド部の小型化を、巻回部33を接続導線30に設けることによってより一層図ることができる。
As a result, when the arrangement region in the circumferential direction C of the
更に、対象同心巻部43の候補となる同心巻部が複数存在する場合には、第一延在部31及び第二延在部32のそれぞれの周方向Cの延在長さの差が最も小さくなる同心巻部が、対象同心巻部43として設定される。よって、第一延在部31及び第二延在部32の一方の周方向Cの延在長さが、他相の相コイル2との接触によってステータ10の製造品質の低下を招き得る程度の長さとなることを回避することができ、ステータ10の製造品質の向上をより一層図ることができる。なお、上記のように、第一延在部31や第二延在部32の周方向Cの延在長さを、接続導線30による接続対象の2つの同心巻部の周方向Cの間であって、当該2つの同心巻部のそれぞれの周方向Cの配置領域を除く周方向Cの領域における延在長さとしているのは、接続導線30における当該2つの同心巻部の周方向Cの配置領域に配置される部分は、当該2つの同心巻部が存在する分だけ、ステータ10の製造時に他相の相コイル2と接触し難いからである。
Furthermore, when there are a plurality of concentric winding parts that are candidates for the target concentric winding
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、Nが“1”に設定された構成、言い換えれば、第一コイル部51が端部側同心巻部44を構成す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、Nを2以上の整数に設定することも可能である。例えば、Nが“2”である構成、すなわち、端部側同心巻部44が第一コイル部51及び第二コイル部52の双方により構成される構成としても良い。また、コア11に形成されるスロット12の数をJとし、1つの同心巻部の周方向Cの配置領域と重複するスロット12の数をKとし、1つの相コイル2が備える直列コイル部20の数をLとし、コイル1の相の数をMとした場合の、{J/(K×L×M)}の整数部分の値を、Nに設定することも可能である。なお、上記の実施形態の例では、J=96,K=6,L=4,M=3であるため、{J/(K×L×M)}の整数部分の値は“1”である。例えば、上記の実施形態とは異なり、Lを“2”に設定した場合には、{J/(K×L×M)}の整数部分の値は“2”となる。
(1) In the above embodiment, the configuration in which N is set to “1”, in other words, the case where the
(2)上記の実施形態では、接続導線30により接続される2つの同心巻部の周方向Cの間に予め定められた選択条件を満たす同心巻部が複数存在する場合には、接続導線30による接続対象の2つの同心巻部の周方向Cの間における第一延在部31及び第二延在部32のそれぞれの周方向Cの延在長さの差が、最も小さくなる同心巻部を、対象同心巻部43として設定す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ず、予め定められた選択条件を満たす同心巻部のうちの、第一延在部31及び第二延在部32のそれぞれの周方向Cの延在長さの差が最も小さくなる同心巻部とは異なる同心巻部を、対象同心巻部43として設定する構成とすることもできる。また、上記の実施形態では、1つの接続導線30が1つの巻回部33を備える場合を例として説明したが、1つの接続導線30が周方向Cの互いに異なる位置に複数の巻回部33を備える構成とすることもできる。例えば、上記の選択条件を満たす全ての同心巻部のそれぞれに対応して複数の対象同心巻部43を設定し、接続導線30が当該複数の対象同心巻部43のそれぞれに巻回される複数の巻回部33を備える構成とすることができる。
(2) In the above embodiment, when there are a plurality of concentric windings that satisfy a predetermined selection condition between the circumferential directions C of the two concentric windings connected by the
(3)上記の実施形態では、直列コイル部20が備える複数の接続導線30のうちの1つの接続導線30のみが、巻回部33を備え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ず、接続対象の2つの同心巻部の周方向Cの間に上記の選択条件を満たす同心巻部が存在するような接続導線30が、直列コイル部20に複数備えられる場合には、直列コイル部20が備える複数の接続導線30のうちの2つ以上の接続導線30が巻回部33を備える構成とすることもできる。なお、直列コイル部20が備える複数の接続導線30のいずれも巻回部33を備えない構成とすることも可能である。
(3) In the above embodiment, the configuration in which only one
(4)上記の実施形態では、対象同心巻部43の選択条件として、第一選択条件と第二選択条件との双方が設定され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、第一選択条件及び第二選択条件の一方のみを選択条件として設定しても良い。
(4) In the above embodiment, the case where both the first selection condition and the second selection condition are set as the selection condition of the target concentric winding
(5)上記の実施形態では、相コイル2のそれぞれが、互いに並列接続される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1つの直列コイル部20を備える構成とすることもできる。
(5) In the above embodiment, the case where each of the phase coils 2 includes a plurality of
(6)上記の実施形態では、直列コイル部20が、第一同心巻部41と第二同心巻部42とを、第一同心巻部41と第二同心巻部42とが1つずつ交互となるように直列接続して構成され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、直列コイル部20として、複数の第一同心巻部41を直列接続して構成されるコイル部と、複数の第二同心巻部42を直列接続して構成されるコイル部とが、相コイル2に備えられる構成とすることもできる。
(6) In the above-described embodiment, the
(7)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。 (7) 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、円筒状のコア基準面の周方向に分散配置された複数のスロットを有するコアに巻装されると共に、複数の相のそれぞれに対応する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。 The present invention is a structure in which a core having a plurality of slots distributed in the circumferential direction of a cylindrical core reference surface is wound and a phase coil corresponding to each of a plurality of phases is star-connected. It can be used for an electric coil.
1:コイル(回転電機用コイル)
2:相コイル
11:コア
12:スロット
20:直列コイル部
30:接続導線
31:第一延在部(延在部)
32:第二延在部(延在部)
33:巻回部
41:第一同心巻部(同心巻部)
42:第二同心巻部(同心巻部)
43:対象同心巻部
44:端部側同心巻部
91:中性点
C:周方向
S:コア基準面
1: Coil (coil for rotating electrical machines)
2: Phase coil 11: Core 12: Slot 20: Series coil part 30: Connection wire 31: First extension part (extension part)
32: Second extension part (extension part)
33: Winding part 41: First concentric winding part (concentric winding part)
42: Second concentric winding part (concentric winding part)
43: Object concentric winding part 44: End side concentric winding part 91: Neutral point C: Circumferential direction S: Core reference plane
本発明に係る、円筒状のコア基準面の周方向に分散配置された複数のスロットを有するコアに巻装されると共に、複数の相のそれぞれの相に対応する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、前記相コイルのそれぞれは、複数の同心巻部を互いに直列接続して構成される直列コイル部を備え、前記直列コイル部を構成する複数の前記同心巻部のうちの一部の前記同心巻部であって、中性点とは反対側の端部側から連続する少なくとも1個の前記同心巻部を端部側同心巻部として、前記端部側同心巻部のそれぞれの前記周方向の配置領域が、他相の前記端部側同心巻部の前記周方向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点にある。 The core coil according to the present invention is wound around a core having a plurality of slots dispersedly arranged in the circumferential direction of a cylindrical core reference surface, and a phase coil corresponding to each of a plurality of phases is star-connected. Each of the phase coils includes a series coil portion in which a plurality of concentric winding portions are connected in series, and the plurality of concentric windings constituting the series coil portion. A part of the concentric winding part, wherein at least one concentric winding part continuous from the end side opposite to the neutral point is defined as an end side concentric winding part, and the end side Each of the concentric winding portions has a circumferential arrangement area that is set so as not to overlap with the circumferential arrangement area of the end-side concentric winding portion of the other phase.
Claims (5)
前記相コイルのそれぞれは、複数の同心巻部を互いに直列接続して構成される直列コイル部を備え、
前記直列コイル部を構成する複数の前記同心巻部のうちの、中性点とは反対側の端部側から連続する少なくとも1個の前記同心巻部を端部側同心巻部として、
前記端部側同心巻部のそれぞれの前記周方向の配置領域が、他相の前記端部側同心巻部の前記周方向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回転電機用コイル。 A coil for a rotating electrical machine that is wound around a core having a plurality of slots dispersedly arranged in the circumferential direction of a cylindrical core reference surface, and a phase coil corresponding to each of a plurality of phases is star-connected. There,
Each of the phase coils includes a series coil portion configured by connecting a plurality of concentric winding portions in series with each other,
Among the plurality of concentric winding parts constituting the series coil part, at least one concentric winding part continuous from the end side opposite to the neutral point is used as an end side concentric winding part.
Rotation that is set so that each circumferential arrangement region of the end side concentric winding portion does not overlap with the circumferential arrangement region of the end side concentric winding portion of another phase Electric coil.
前記直列コイル部において互いに直列接続される2つの前記同心巻部を接続する接続導線が、同相の他の前記直列コイル部を構成する前記同心巻部である対象同心巻部に対して、同心状に巻回される巻回部を備え、
前記対象同心巻部の巻回数は、前記対象同心巻部ではない前記同心巻部に比べて、前記巻回部の巻回数だけ少なく設定され、
前記対象同心巻部は、前記端部側同心巻部以外の前記同心巻部に設定されている請求項1に記載の回転電機用コイル。 The phase coil includes a plurality of the series coil portions connected in parallel to each other,
The connecting wire connecting the two concentric winding parts connected in series with each other in the series coil part is concentric with respect to the target concentric winding part which is the concentric winding part constituting the other series coil part in phase. With a winding part wound around,
The number of turns of the target concentric winding part is set to be less by the number of turns of the winding part than the concentric winding part that is not the target concentric winding part,
The rotating electrical machine coil according to claim 1, wherein the target concentric winding part is set in the concentric winding part other than the end side concentric winding part.
前記巻回部の巻回方向が、当該巻回部の両端から延びる前記接続導線の2本の延在部の前記周方向の配置領域が互いに重複しない巻回方向となるように、前記第一同心巻部及び前記第二同心巻部のいずれかから前記対象同心巻部が設定されている請求項2に記載の回転電機用コイル。 The series coil portion includes a first concentric winding portion and a second concentric winding portion which are the concentric winding portions whose winding directions are opposite to each other, and the first concentric winding portion and the second concentric winding portion are 1 It is configured in series so as to alternate each other,
The first direction so that the winding direction of the winding part is a winding direction in which the circumferentially arranged areas of the two extending parts of the connection conductor extending from both ends of the winding part do not overlap each other. The rotating electrical machine coil according to claim 2, wherein the target concentric winding part is set from either a concentric winding part or the second concentric winding part.
前記接続導線は、前記巻回部の一端から一方の接続対象の前記同心巻部まで延びる第一延在部と、前記巻回部の他端から他方の接続対象の前記同心巻部まで延びる第二延在部とを有し、
前記選択条件を満たす前記同心巻部が複数存在する場合には、前記接続導線による接続対象の2つの前記同心巻部の前記周方向の間における前記第一延在部及び前記第二延在部のそれぞれの前記周方向の延在長さの差が、最も小さくなる前記同心巻部を、前記対象同心巻部として設定する請求項2又は3に記載の回転電機用コイル。 The target concentric winding portion is set based on a predetermined selection condition from among the plurality of concentric winding portions disposed between the circumferential directions of the two concentric winding portions connected by the connection conductor. ,
The connecting wire includes a first extending portion extending from one end of the winding portion to the concentric winding portion of one connection target, and a first extension portion extending from the other end of the winding portion to the concentric winding portion of the other connection target. Two extending parts,
When there are a plurality of the concentric winding portions that satisfy the selection condition, the first extension portion and the second extension portion between the circumferential directions of the two concentric winding portions to be connected by the connection conducting wire. The coil for rotating electrical machines according to claim 2 or 3, wherein the concentric winding portion having the smallest difference in the extension length in the circumferential direction is set as the target concentric winding portion.
前記コアに形成される前記スロットの数をJとし、1つの前記同心巻部の前記周方向の配置領域と重複する前記スロットの数をKとし、1つの前記相コイルが備える前記直列コイル部の数をLとし、相の数をMとした場合の、{J/(K×L×M)}の整数部分の値がNである請求項1から4のいずれか一項に記載の回転電機用コイル。 The N concentric winding portions (N represents an integer of 1 or more) continuous from the end portion side opposite to the neutral point are referred to as the end portion side concentric winding portions,
The number of the slots formed in the core is J, the number of the slots overlapping with the circumferential arrangement region of one concentric winding is K, and the series coil portion of one phase coil includes 5. The rotating electrical machine according to claim 1, wherein the value of the integer part of {J / (K × L × M)} is N, where L is the number and M is the number of phases. Coil.
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