JP2016025772A - Rotary electric machine stator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機ステータに係り、特に各相巻線が集中巻で巻回される回転電機ステータに関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine stator, and more particularly to a rotating electrical machine stator in which each phase winding is wound in a concentrated manner.
三相回転電機が大出力化すると巻線電流が大きくなるので、発生する銅損による熱を抑制するために導線を太くする。導線を太くすると曲げ加工性等が低下し、導線中に発生する渦電流損が増加し、回転電機の効率が低下する。そこで、各相巻線を構成する導線を複数の細い導線に分けて巻回し、これを並列接続することが行われる。例えば、U相巻線の場合、断面積Sの導線をS/2の断面積の2本の細い導線としてステータの各ティースにそれぞれ巻回し、この2つの導線を並列接続してU相巻線とする。 When the output of the three-phase rotating electrical machine is increased, the winding current increases, so that the conductor is thickened to suppress heat caused by the generated copper loss. When the conducting wire is thickened, bending workability and the like are lowered, eddy current loss generated in the conducting wire is increased, and the efficiency of the rotating electrical machine is lowered. Therefore, the conducting wire constituting each phase winding is divided into a plurality of thin conducting wires, and these are connected in parallel. For example, in the case of a U-phase winding, a conductor having a cross-sectional area S is wound around each tooth of the stator as two thin conductors having a cross-sectional area of S / 2, and these two conductors are connected in parallel to form a U-phase winding. And
ところが、1つのティースに2つの導線を巻回するとき、ティースの全く同じ場所に2つの導線を巻回することができないため、並列接続される2つの導線の間の巻線長が異なりこれにより抵抗値の差が生じる。このため、2つの導線のそれぞれの端子間電圧が同じであっても2つの導線の間に循環電流が流れる。循環電流が流れると回転電機の損失が増大するので、循環電流を抑制することが必要となる。 However, when two conductors are wound around one tooth, the two conductors cannot be wound at exactly the same location on the teeth, so the winding length between the two conductors connected in parallel differs. A difference in resistance value occurs. For this reason, even if the voltage between the terminals of the two conductors is the same, a circulating current flows between the two conductors. Since the loss of the rotating electrical machine increases when the circulating current flows, it is necessary to suppress the circulating current.
特許文献1では、三相回転電機の各相当り6ティースについて、各ティースに内側巻線と外側巻線の2つの導線を重ねて集中巻し、2つの導線を並列接続するときの循環電流の抑制法が開示されている。ここでは、同じ相の6ティースにおける2つのティースの間で2つの導線を接続するときに、一方のティースの内側配線を他方のティースの外側配線に接続し、一方のティースの外側配線を他方のティースの内側配線に接続する。このような交互接続を繰り返すことで、同じ相の6ティースの全体において、2つの導線のそれぞれに含まれる内側導線の数と外側導線の数を同じにできると述べられている。 In Patent Document 1, for each of the six teeth corresponding to the three-phase rotating electric machine, the two conductors of the inner winding and the outer winding are overlapped on each tooth and concentrated winding, and the circulating current when the two conductors are connected in parallel is measured. A suppression method is disclosed. Here, when connecting two conductors between two teeth in six teeth of the same phase, the inner wiring of one tooth is connected to the outer wiring of the other tooth, and the outer wiring of one tooth is connected to the other of the other teeth. Connect to the inner wiring of the teeth. It is stated that by repeating such alternate connection, the number of inner conductors and the number of outer conductors included in each of the two conductors can be made the same in the entire six teeth of the same phase.
本発明に関連する技術として、三相回転電機のステータの各相の複数のティースのそれぞれについて内側巻線と外側巻線の2つの導線を重ねて集中巻し2つの導線を並列接続する構造ではないが、特許文献2から5には巻線の並列接続法について述べられている。
As a technique related to the present invention, in a structure in which two conductors of an inner winding and an outer winding are overlapped and concentratedly wound for each of a plurality of teeth of each phase of a stator of a three-phase rotating electrical machine, and the two conductors are connected in parallel. However,
三相回転電機のステータの各相の複数のティースのそれぞれについて内側巻線と外側巻線の2つの導線を重ねて集中巻し2つの導線を並列接続すると2つの導線の間で循環電流が生じる。これを抑制できる特許文献1の方法は、ステータにおいて各相にそれぞれ割り当てられるティースの数が偶数のときに適用でき、奇数のときには適用できず、適用範囲が限られる。 For each of a plurality of teeth of each phase of a stator of a three-phase rotating electric machine, when two conductors of an inner winding and an outer winding are overlapped and concentratedly wound and the two conductors are connected in parallel, a circulating current is generated between the two conductors. . The method of Patent Document 1 that can suppress this can be applied when the number of teeth assigned to each phase in the stator is an even number, cannot be applied when the number of teeth is an odd number, and the application range is limited.
本発明の目的は、各相における複数のティースの数に関係なく、渦電流損失を低減し、循環電流の発生を抑制することができる回転電機ステータを提供することである。 An object of the present invention is to provide a rotating electrical machine stator that can reduce eddy current loss and suppress the generation of circulating current regardless of the number of teeth in each phase.
本発明に係る回転電機ステータは、ベース部とベース部から内周側に径方向に沿って突き出して配置される複数のティースとを含むステータコアと、ステータコアの各ティースに集中巻で巻回される巻線と、を含み、各ティースの巻線は、ティースの径方向に沿って複数回巻回されるものをティースの根元側から先端側に向かって第1ブロックから第4ブロックの4ブロックに分け、第1ブロックと第4ブロックを直列接続して導線Aとし、第2ブロックと第3ブロックを直列接続して導線Bとし、導線Aと導線Bとを互いに並列接続してそのティースの巻線とすることを特徴とする。 A rotating electrical machine stator according to the present invention is wound in a concentrated manner on a stator core including a base portion and a plurality of teeth arranged to project radially from the base portion toward the inner circumference, and on each tooth of the stator core. Windings of each tooth including four windings that are wound a plurality of times along the radial direction of the teeth from the base side to the tip side of the teeth from the first block to the fourth block. The first block and the fourth block are connected in series to form a conductive wire A, the second block and the third block are connected in series to form a conductive wire B, and the conductive wires A and B are connected in parallel to each other. It is characterized by a line.
上記構成によれば、回転電機ステータの各ティースに巻回される巻線は、ティースの先端側に配置される第1ブロックと根元側に配置される第4ブロックとを直列接続する導線Aと、先端側と根元側の中間に配置される第2ブロックと第3ブロックとを直列接続する導線Bとを互いに並列接続する。これによって1つのティースにおいて、並列接続される導線Aと導線Bの抵抗値をほぼ同じにできる。例えば、三相回転電機において、各相に割り当てられるティースの数が奇数であっても偶数であってもそれに関係なく、渦電流損失を低減し、循環電流の発生を抑制することができる。 According to the said structure, the coil | winding wound by each tooth | gear of a rotary electric machine stator is the conducting wire A which connects in series the 1st block arrange | positioned at the front end side of a teeth, and the 4th block arrange | positioned at the base side. The conducting wire B connecting the second block and the third block arranged in the middle between the tip side and the root side in series is connected in parallel to each other. Thereby, in one tooth, the resistance value of the conducting wire A and the conducting wire B connected in parallel can be made substantially the same. For example, in a three-phase rotating electrical machine, regardless of whether the number of teeth assigned to each phase is an odd number or an even number, eddy current loss can be reduced and the generation of circulating current can be suppressed.
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下で述べる寸法、形状、材質、ティースの数、巻線の巻数等は説明のための例示であって、回転電機ステータの仕様に応じ適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The dimensions, shape, material, number of teeth, number of turns of windings, and the like described below are examples for explanation, and can be appropriately changed according to the specifications of the rotating electrical machine stator. Below, the same code | symbol is attached | subjected to the same element in all the drawings, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図1は、回転電機ステータ10の部分図である。以下では、回転電機ステータ10を特に断らない限りステータ10と呼ぶ。ステータ10は、ステータコア12と、ステータコア12に巻回される各相巻線20を含んで構成される。回転電機は、車両が力行するときは電動機として機能し、車両が制動時にあるときは発電機として機能するモータ・ジェネレータで、三相回転電機である。回転電機はステータ10と、ステータ10の内周側に所定の磁気ギャップを隔てて配置されるロータとで構成される。
FIG. 1 is a partial view of a rotating
ステータコア12は、環状の磁性体部品で、外周側のベース部14、ベース部14から内径側に突き出す複数のティース16、隣接するティース16の間の空間であるスロット18,19を含んで構成される。各相巻線20は、スロット18に挿通されてティース16の壁面に沿って巻かれスロット19に抜け、これを繰り返して所定の巻数で巻回される。図示を省略したがティース16と各相巻線20の間にはインシュレータが配置される。ティース16に巻回される各相巻線20は、ステータコア12の軸方向端部から突出し、コイルエンドを形成する。
The
かかるステータコア12は、ティース16、スロット18,19を含んで所定の形状に成形された円環状の磁性体薄板を複数積層したものが用いられる。磁性体薄板としては、電磁鋼板を用いることができる。磁性体薄板の積層体に代えて、磁性粉末を所定の形状に一体化成形したものを用いることもできる。
The
各相巻線20は、三相回転電機においては、U相巻線、V相巻線、W相巻線で構成される。ステータコア12のティース16の数は、3の倍数であり、例えば、15であるときは、U相巻線が巻回されるティース16が5つ、V相巻線が巻回されるティース16が5つ、W相巻線が巻回されるティース16が5つである。各相巻線20の巻回方法には分布巻と集中巻が知られているが、ここでは、1つのティース16に1つの相巻線のみが巻回される集中巻である。
Each phase winding 20 is composed of a U-phase winding, a V-phase winding, and a W-phase winding in a three-phase rotating electrical machine. The number of
例えば、U相に割り当てられた5つのティース16のそれぞれのティース16にそれぞれ集中巻された巻線を互いに直列接続して、回転電機におけるU相巻線が構成される。各ティース16のそれぞれ集中巻されたU相巻線と、これらを互いに直列接続して構成される回転電機におけるU相巻線を区別して、前者を、1つのティース16におけるU相巻線20とし、後者を、全体のU相巻線120と呼ぶ。図1には、1つのティース16におけるU相巻線20が示される。以下では、特に断らない限り、1つのティース16におけるU相巻線20を、単にU相巻線20と呼ぶ。
For example, the U-phase winding in the rotating electrical machine is configured by connecting in series the windings respectively concentrated on the
U相巻線20は、絶縁皮膜付き導線で構成される。絶縁皮膜付き導線の素線としては、銅線、銅錫合金線、銀メッキ銅錫合金線等が用いられ、絶縁皮膜としては、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリイミド、ポリエステル、ホルマール等のエナメル皮膜が用いられる。 U-phase winding 20 is formed of a conductive wire with an insulating film. Copper wires, copper-tin alloy wires, silver-plated copper-tin alloy wires, etc. are used as the strands of the conductive wires with insulating coatings. Used.
絶縁皮膜付き導線は、スロット18内の占積率を考えると断面形状が円形の丸線よりも、断面形状が矩形の平角線がよい。U相巻線20は、銅損による熱を抑制するために導線の断面積Sを2つに分けて、それぞれがS/2の断面積を有する2つの細い導線とし、これを並列接続する構成を取る。断面積SをS/2とするのは、矩形断面を等分に分けることで行われ、図1では、断面積Sの導線をティース16の径方向に沿った分割線で2つに分けて断面積S/2の2つの細い導線とした。2つの細い導線は、ティース16の壁面に沿って巻回される内側巻線と、内側巻線の外側に重ねて巻回される外側巻線となる。内側巻線の外側に重ねて巻回とは、ティース16の径方向に沿った位置を同じとして重ねて巻回することである。
In view of the space factor in the
したがって、ティース16の径方向に沿って同じ位置においては、内側巻線と、内側巻線の外側に重ねて巻回される外側巻線とで構成される重ね巻が配置され、この重ね巻がティース16の径方向に沿って8つ配置されてU相巻線20を形成する。ここで、巻線の巻数について、ティース16の壁面に沿って1本の導線が1回巻かれることを巻数=1とすると、ティース16の径方向に沿った位置を同じとする内側巻線と外側巻線の重ね巻は、巻数=2である。この巻数=2の重ね巻がティース16の径方向に沿った位置で1つ巻かれたものを巻数=2と区別して段数=1と呼ぶこととする。したがって、U相巻線20は、巻数=2の重ね巻が8段巻回され、合計の巻数=16となる。
Therefore, at the same position along the radial direction of the
図1では、ティース16の径方向を示した。ティース16の径方向とは、ステータコア12の径方向と同じ方向で、ベース部14からティース16が延びる長手方向である。径方向の根元側はティース16のベース部14側であり、径方向の先端側はステータコア12の内周側である。
In FIG. 1, the radial direction of the
内側巻線と外側巻線とでは、1巻の巻線長が異なるので、断面積が同じであれば、1巻の抵抗値は外側巻線の方が内側巻線よりも高くなる。内側巻線と外側巻線を並列接続すると、この抵抗値の差で、循環電流が流れることになる。また、内側巻線と外側巻線とでは磁路となるティース16からの距離が異なるのでロータからの磁界による鎖交磁束の大きさが異なる。また、ティース16の先端側の巻線と根元側の巻線では、ロータからの距離が異なるので、ロータからの磁界による鎖交磁束の大きさが異なる。
Since the winding length of one turn is different between the inner winding and the outer winding, the resistance value of one winding is higher in the outer winding than in the inner winding if the cross-sectional area is the same. When the inner winding and the outer winding are connected in parallel, a circulating current flows due to the difference in resistance value. In addition, since the distance from the
そこで、図1に示すように、重ね巻8段のU相巻線20をティース16の径方向に沿って4つのブロックに分ける。ここでは、重ね巻2段を1つのブロックとする。ティース16の根元側から先端側に向かって、第1ブロック、第2ブロック、第3ブロック、第4ブロックである。
Therefore, as shown in FIG. 1, the U-phase winding 20 having eight lap windings is divided into four blocks along the radial direction of the
第1ブロックは、根元側の重ね巻1段とそれより先端側の重ね巻1段の重ね巻2段で構成される。根元側の重ね巻1段は、外側巻線A1,A2から始まって内側巻線A3,A4で終わる。それより先端側の重ね巻1段は、内側巻線A5,A6で始まって外側巻線A7,A8で終わる。根元側の重ね巻1段とそれより先端側の重ね巻1段は、内側巻線のA4から内側巻線のA5に巻線間渡り線(図3(b)の巻線間渡り線30参照)が設けられて接続される。したがって、第1ブロックの巻始めは外側巻線のA1で、巻終わりは外側巻線のA8である。
The first block is composed of one lap winding on the base side and two lap windings, one lap winding on the tip side. One stage of the lap winding on the base side starts with the outer windings A1 and A2 and ends with the inner windings A3 and A4. The one-stage lap winding on the tip side starts with the inner windings A5 and A6 and ends with the outer windings A7 and A8. One level of lap winding on the base side and one level of lap winding on the tip end side are connected from the inner winding A4 to the inner winding A5 (see the
第2ブロックは、第1ブロックと同じ巻線の仕方で構成される。すなわち、根元側の重ね巻1段とそれより先端側の重ね巻1段の重ね巻2段で構成される。根元側の重ね巻1段は、外側巻線B1,B2から始まって内側巻線B3,B4で終わる。それより先端側の重ね巻1段は、内側巻線B5,B6で始まって外側巻線B7,B8で終わる。根元側の重ね巻1段とそれより先端側の重ね巻1段は、内側巻線のB4から内側巻線のB5に巻線間渡り線30(図3(b)参照)が設けられて接続される。したがって、第2ブロックの巻始めは外側巻線のB1で、巻終わりは外側巻線のB8である。 The second block is configured in the same winding manner as the first block. That is, it is composed of one lap winding on the root side and two lap windings, one lap winding on the tip side. One stage of the lap winding on the base side starts with the outer windings B1 and B2 and ends with the inner windings B3 and B4. The one-stage lap winding on the tip side starts with the inner windings B5 and B6 and ends with the outer windings B7 and B8. One lap winding on the base side and one lap winding on the tip side are connected by connecting a winding crossover wire 30 (see FIG. 3B) from B4 of the inner winding to B5 of the inner winding. Is done. Therefore, the winding start of the second block is B1 of the outer winding and the winding end is B8 of the outer winding.
第3ブロックも第1ブロック、第2ブロックと同じ巻線の仕方で構成される。すなわち、根元側の重ね巻1段とそれより先端側の重ね巻1段の重ね巻2段で構成される。根元側の重ね巻1段は、外側巻線B9,B10から始まって内側巻線B11,B12で終わる。それより先端側の重ね巻1段は、内側巻線B13,B14で始まって外側巻線B15,B16で終わる。根元側の重ね巻1段とそれより先端側の重ね巻1段は、B12からB13に巻線間渡り線32(図3(b)参照)が設けられて接続される。したがって、第3ブロックの巻始めは外側巻線のB9で、巻終わりは外側巻線のB16である。 The third block is also configured in the same winding manner as the first block and the second block. That is, it is composed of one lap winding on the root side and two lap windings, one lap winding on the tip side. One stage of the lap winding on the base side starts with the outer windings B9 and B10 and ends with the inner windings B11 and B12. The one-stage lap winding on the tip side starts with the inner windings B13 and B14 and ends with the outer windings B15 and B16. One stage of the lap winding on the base side and one stage of the lap winding on the tip side thereof are connected to B12 to B13 by providing an interwinding wire 32 (see FIG. 3B). Therefore, the winding start of the third block is B9 of the outer winding and the winding end is B16 of the outer winding.
第4ブロックも第1ブロックから第3ブロックと同じ巻線の仕方で構成される。すなわち、根元側の重ね巻1段とそれより先端側の重ね巻1段の重ね巻2段で構成される。根元側の重ね巻1段は、外側巻線A9,A10から始まって内側巻線A11,A12で終わる。それより先端側の重ね巻1段は、内側巻線A13,A14で始まって外側巻線A15,A16で終わる。根元側の重ね巻1段とそれより先端側の重ね巻1段は、A12からA13に巻線間渡り線(図3(b)の巻線間渡り線32参照)が設けられて接続される。したがって、第4ブロックの巻始めは外側巻線のA9で、巻終わりは外側巻線のA16である。 The fourth block is also configured in the same winding manner as the first block to the third block. That is, it is composed of one lap winding on the root side and two lap windings, one lap winding on the tip side. One stage of the lap winding on the base side starts with the outer windings A9 and A10 and ends with the inner windings A11 and A12. The one-stage lap winding on the tip side starts with the inner windings A13 and A14 and ends with the outer windings A15 and A16. One stage of the lap winding on the base side and one stage of the lap winding on the tip end side thereof are connected to each other by providing an inter-winding wire (see inter-winding wire 32 in FIG. 3B) from A12 to A13. . Therefore, the winding start of the fourth block is A9 of the outer winding, and the winding end is A16 of the outer winding.
そして、第1ブロックの巻終わりのA8と第4ブロックのA9がブロック間渡り線22で接続される。これによって、第1ブロックの巻始めのA1から第4ブロックの巻終わりのA16までが1つの導線でティース16に巻数=8で巻回される。この1つの導線を導線Aとすると、導線Aの入力端AINは外側配線A1で、出力端AOUTは外側配線A16である。
Then, the winding end A8 of the first block and the A9 of the fourth block are connected by the
第2ブロックと第3ブロックは、第2ブロックの巻終わりB8と第3ブロックの巻始めB9がブロック間渡り線34(図3(b)参照)で接続される。これによって、第2ブロックの巻始めのB1から第3ブロックの巻終わりのB16までが1つの導線でティース16に巻数=8で巻回される。この1つの導線を導線Bとすると、導線Bの入力端BINは外側配線B1で、出力端BOUTは外側配線B16である。
In the second block and the third block, the winding end B8 of the second block and the winding start B9 of the third block are connected by the inter-block connecting line 34 (see FIG. 3B). As a result, B1 at the beginning of winding of the second block to B16 at the end of winding of the third block are wound around the
図2は、導線Aと導線Bとを互いに並列接続し、U相巻線20を構成した図である。AINであるA1とBINであるB1が互いに接続されて、図示されていない回転電機駆動回路についてU端子側の端子となる。また、AOUTであるA16とBOUTであるB16が互いに接続されて回転電機のY結線について中性点側の端子となる。 FIG. 2 is a diagram in which the U-phase winding 20 is configured by connecting the conducting wire A and the conducting wire B to each other in parallel. A1 that is AIN and B1 that is BIN are connected to each other, and serve as a terminal on the U terminal side of a rotating electrical machine drive circuit (not shown). In addition, A16 as AOUT and B16 as BOUT are connected to each other and serve as a neutral point side terminal for the Y connection of the rotating electrical machine.
U端子側の端子、中性線側の端子というのは、この三相回転電機はU相に5つのティース16が割り当てられているので、回転電機の全体のU相巻線120は、図3のU相巻線20を5つ直列に接続されたもので構成されるからである。図3のU端子側の端子がこの先のティース16に配置されたU相巻線20の中性線側の端子に接続され、図3の中性線側の端子がこの後のティース16に配置されたU相巻線20のU端子側の端子に接続され、これを5つ繰り返して、全体のU相巻線120が構成される。全体のU相巻線120の2端子が回転電機駆動回路のU相端子とY結線の中性点となる。その意味で、図3のU端子側の端子、中性点側の端子とは、回転電機ステータ10の全体のU相巻線120の一部の中間的な端子である。
The terminals on the U terminal side and the terminals on the neutral wire side are because the three-phase rotating electric machine has five
図2の例では、1つのティース16毎に、導線Aと導線Bとを並列接続するものとしたが、これに代えて、回転電機のU相に割り当てられた5つのティース16に巻回された導線Aのそれぞれを互いに直列接続したものと、5つのティース16に巻回された導線Bのそれぞれを互いに直列接続したものとを、並列接続してもよい。この場合には、各ティース16のAINが次のティース16のAOUTと接続され、各ティース16のBINが次のティース16のBOUTと接続され、これを繰り返して、合成導線Aと合成導線Bとなり、これが並列接続されて全体のU相巻線120となる。以下では、1つのティース16毎に、導線Aと導線Bとを並列接続するものとする。
In the example of FIG. 2, the conductive wire A and the conductive wire B are connected in parallel for each
図1を参照すると、導線Aを構成する第1ブロックのA1からA8の重ね巻2段は、ティース16の根元側に巻回され、導線Aを構成する第4ブロックのA9からA16の8段は、ティース16の先端側に巻回される。一方、導線Bを構成する第2ブロックのB1からB8の重ね巻2段は、ティース16の径方向に沿って第1ブロックのA1からA8に比べると先端側に巻回され、導線Bを構成する第3ブロックのB9からB16の重ね巻2段は、ティース16の径方向に沿って第4ブロックよりも根元側に巻回される。このように、導線Aはティース16の径方向に沿って根元側に配置された巻線と先端側に配置された巻線を接続して構成され、導線Bは導線Aを構成する巻線よりもティース16の径方向に沿って中間の位置に配置された巻線を接続して構成される。
Referring to FIG. 1, the two lap windings A1 to A8 of the first block constituting the conducting wire A are wound around the root side of the
また、導線Aは重ね巻4段で全巻数は8であり、導線Bは重ね巻4段で全巻数は8であるので、導線Aと導線Bのそれぞれの全巻数は同じである。また、導線Aを構成する内側巻線の巻数は4、外側巻線の巻数は4であり、導線Bを構成する内側巻線の巻数は4、外側巻線の巻数は4で、内側巻線の巻数と外側巻線の巻数が導線Aと導線Bで同じである。これによって、導線Aと導線Bの間の循環電流をほぼゼロにでき、ロータからの鎖交磁束の大きさを導線Aと導線Bとでほぼ同じにできる。 Moreover, since the conducting wire A has four stages of overlapping windings and the total number of turns is 8, and the conducting wire B has four stages of overlapping windings and the total number of turns is 8, the total number of turns of each of the conducting wires A and B is the same. Further, the number of turns of the inner winding constituting the conductor A is 4, the number of turns of the outer winding is 4, the number of turns of the inner winding constituting the conductor B is 4, and the number of turns of the outer winding is 4, and the inner winding The number of turns and the number of turns of the outer winding are the same for the conductor A and the conductor B. Thereby, the circulating current between the conducting wire A and the conducting wire B can be made substantially zero, and the magnitude of the linkage flux from the rotor can be made substantially the same between the conducting wire A and the conducting wire B.
図3は、ティース16に配置されるU相巻線20の斜視図である。図3(a)は、U相巻線20が第1ブロックから第4ブロックの4つのブロックで構成されることを示し、(b)は、第2ブロックと第3ブロックについて、巻線の間隔を延ばして、内側巻線と外側巻線の巻回を示す図である。
FIG. 3 is a perspective view of the U-phase winding 20 disposed on the
図3(a)においてU相巻線20のコイルエンドについてリード側の方向と反リード側の方向を示した。リード側は、AIN,BIN,AOUT,BOUTが引き出される側である。U相巻線20は、ティース16の先端側から見て、右側のリード側コイルエンドに導線AのAINと導線BのBINが設けられ、左側のリード側コイルエンドに導線AのAINと導線BのBINが設けられる。AIN,BIN,AOUT,BOUTはいずれも外側巻線から引き出される。
In FIG. 3A, the lead side direction and the counter lead side direction of the coil end of the U-phase winding 20 are shown. The lead side is the side from which AIN, BIN, AOUT, and BOUT are drawn. The U-phase winding 20 is provided with the AIN of the conducting wire A and the BIN of the conducting wire B at the right lead-side coil end as viewed from the front end side of the
このように、AIN,BIN,AOUT,BOUTはいずれも外側巻線から引き出されているため、ティース16の壁面に内側巻線を巻回した後に内側巻線に重ねて外側巻線を巻く方法では、図3(a)に示すU相巻線を形成することが難しい。そこで、予め図3(b)に示すような巻線の仕方でU相巻線20を形成し、これをティース16に被せるようにして配置することが好ましい。
Thus, since AIN, BIN, AOUT, and BOUT are all drawn from the outer winding, the inner winding is wound around the wall surface of the
図1、図3ではティース16は径方向に沿って一様断面としたが、U相巻線20をティース16に組み込むには、ティース16は先端側が先細りとなる形状が好ましい。先端が先細り形状のティース16を用いると、ティース16の先端側に巻回された巻線の抵抗値よりも根本側に巻回された巻線の抵抗値が高くなる。この場合でも、図2の結線のようにすることで、導線Aの抵抗値と導線Bの抵抗値を近づけることができ、循環電流の発生を抑制できる。
In FIGS. 1 and 3, the
図3(a)におけるAINとBINは互いに接続される。その接続点と、図3(a)のティース16の先端側から見てティース16の右側の次のU相用のティース16のAOUTとBOUTの接続点の間は、図示を省略したティース間渡り線で接続される。同様に、AOUTとBOUTは互いに接続される。その接続点と、図3(a)のティース16の先端側から見てティース16の左側の次のU相用のティース16のAINとBINの接続点の間は図示を省略したティース間渡り線で接続される。
AIN and BIN in FIG. 3A are connected to each other. Between the connection point and the connection point of AOUT and BOUT of the next
また、図1で述べたように、第1ブロック、第2ブロック、第3ブロック、第4ブロックの巻線の基本構造は同じで、各ブロックはそれぞれ重ね巻2段で構成され、各ブロックの重ね巻の1段目と2段目の間の接続はそれぞれ巻線間渡り線で行われる。図3(b)の第2ブロック、第3ブロックの場合で説明すると、第2ブロックは重ね巻の1段目のB4と2段目のB5の間の接続はリード側コイルエンドにおける巻線間渡り線30で行われ、第2ブロックは重ね巻の1段目のB12と2段目のB13の間の接続はリード側コイルエンドにおける巻線間渡り線32で行われる。また、導線Bを構成する第2ブロックと第3ブロックの接続は、リード側コイルエンドにおけるブロック間渡り線34で行われる。
In addition, as described in FIG. 1, the basic structure of the windings of the first block, the second block, the third block, and the fourth block is the same, and each block is composed of two lap windings. The connection between the first stage and the second stage of the lap winding is performed by a connecting wire between the windings. In the case of the second block and the third block in FIG. 3B, the connection between the first block B4 and the second block B5 in the second block is between the windings at the lead side coil end. In the second block, the connection between the first-stage B12 and the second-stage B13 of the lap winding is performed by the inter-winding crossover line 32 at the lead side coil end. Further, the connection between the second block and the third block constituting the conductive wire B is performed by the
このように、導線Bは、重ね巻4段の巻線を接続するためにリード側コイルエンドに、2つの巻線間渡り線30,32と1つのブロック間渡り線34が設けられるので、リード側コイルエンドにおいて、最大で3つの巻線の重なりが生じる。これに対し、反リード側コイルエンドには巻線間渡り線もブロック間渡り線も設けられないので、コイルエンドにおける巻線の重なりは2つで済む。導線Aは、第1ブロックと第4ブロックの間をブロック間渡り線22で接続するが、このブロック間渡り線22は、導線Bを構成する第2ブロックと第3ブロックのリード側コイルエンドに設けられる。したがって、U相巻線20の反リード側コイルエンドは2つの巻線の重なりで済むのに対し、リード側コイルエンドは、最大で4つの巻線の重なりが生じ、コイルエンドの高さは、リード側の方が反リード側よりも高くなる。
Thus, the lead wire B is provided with the two
図4は、図1の構成の変形で、互いに隣り合わせの外側巻線からAINとBINを引き出し、同様にAOUTとBOUTも互いに隣り合わせの外側巻線から引き出すようにしたものである。図1と比較すると、第1ブロックの重ね巻の1段目と2段目を入れ替え、第4ブロックの重ね巻の1段目と2段目を入れ替え、これに伴い図1における導線Aのブロック間渡り線22を移動させてブロック間渡り線40に変更することで、図4の構成とすることができる。このようにAINとBINを隣り合わせに引き出すことでAINとBINの接続が容易になる。同様に、AOUTとBOUTを隣り合わせに引き出すことでAOUTとBOUTの接続が容易になる。
FIG. 4 is a modification of the configuration of FIG. 1 in which AIN and BIN are drawn from adjacent outer windings, and similarly, AOUT and BOUT are also drawn from adjacent outer windings. Compared with FIG. 1, the first and second stages of the first block lap winding are switched, the first and second stages of the fourth block lap winding are switched, and accordingly, the block of the conductor A in FIG. 1. The configuration shown in FIG. 4 can be obtained by moving the
図5も図1の構成の変形例で、導線Aにおけるリード側に設けられる渡り線22の代わりに、反リード側コイルエンドに導線A用のブロック間渡り線42と導線B用のブロック間渡り線44を設けるようにしたものである。図1と比較すると、A8とB16を入れ替え、A7と新しいA8とを反リード側コイルエンドにおけるブロック間渡り線42で接続し、B15と新しいB16とを反リード側コイルエンドにおけるブロック間渡り線42で接続することで、図5の構成とすることができる。これにより、リード側コイルエンドにおける巻線の重なりを3つとし、反リード側コイルエンドにおける巻線の重なりを4つとして、コイルエンドの高さをリード側と反リード側であまり変わらないようにできる。
FIG. 5 is also a modification of the configuration of FIG. 1, and instead of the connecting
図6、図7は、従来技術の例を示す図である。図6は、断面積Sの絶縁被覆付き導線に代えて断面積S/2の2つの細い絶縁被覆付き導線として、細い絶縁被覆付き導線の一方をティース16の壁面に沿って巻回する内側巻線とし、他方を内側巻線に重ねて巻回する外側巻線とし、ティース16の径方向に重ね巻8段としたものである。図6では、外側巻線をA1からA16で示し、内側巻線をB1からB16で示した。巻数=8の外側巻線が導線Aで、A1がAIN、A16がAOUTとなる。巻数=8の内側巻線が導線Bで、B1がBIN、B16がBOUTとなる。ここで、導線Aと導線Bを互いに並列接続してU相巻線20とすると、外側巻線の導線Aの抵抗値が内側巻線の導線Bの抵抗値より高くなり、循環電流が発生する。また、導線Aに対する鎖交磁束の大きさと導線Bに対する鎖交磁束の大きさには差が生じる。
6 and 7 are diagrams showing examples of the prior art. FIG. 6 shows an inner winding in which one of the thin insulated wires is wound along the wall surface of the
特許文献1にはこの循環電流に対する抑制法が示されているが、これが適用できるのは、各相当り2の倍数のティースが割り当てられるときに限られ、本発明のように各相当り5ティースが割り当てられるときには適用できない。図1から図5の構成によれば、1つのティース16毎に導線Aの抵抗値と導線Bの抵抗値をほぼ同じにできるので、各相に割り当てられるティースの数に関わらず、循環電流の発生を抑制できる。
Patent Document 1 discloses a method for suppressing the circulating current, but this method can be applied only when teeth corresponding to a multiple of 2 are assigned, and each equivalent is 5 teeth as in the present invention. Not applicable when is assigned. 1 to 5, the resistance value of the conductor A and the resistance value of the conductor B can be made substantially the same for each
図7は、図6の変形例で、断面積S/2の2つの細い絶縁被覆付き導線の重ね巻8段について、ティース16の根元側の重ね巻4段を導線Aとし、先端側の重ね巻4段を導線Bとしたものである。ティース16が径方向に沿って一様断面のときは、導線Aと導線Bを並列接続しても循環電流の発生を抑制できる。この場合でも、導線Aに対する鎖交磁束の大きさと導線Bに対する鎖交磁束の大きさには差が生じる。また、ティース16が径方向に沿って先細りの形状等のときは、導線Aと導線Bを並列接続すると循環電流が発生する。図1から図5の構成によれば、導線Aの抵抗値と導線Bの抵抗値をほぼ同じにでき、また、導線Aに対する鎖交磁束の大きさと導線Bに対する鎖交磁束の大きさをほぼ同じにできる。
FIG. 7 is a modified example of FIG. 6, in which eight thin layers of a conductor with a thin insulation coating having a cross-sectional area of S / 2 are arranged on the tip side, with four layers of the wrapping on the root side of the
10 (回転電機)ステータ、12 ステータコア、14 ベース部、16 ティース、18,19 スロット、20 (1つのティースにおける)U相巻線(各相巻線)、22,34,40,42,44 ブロック間渡り線、30,32 巻線間渡り線、120 (全体の)U相巻線。 10 (rotary electric machine) stator, 12 stator core, 14 base portion, 16 teeth, 18, 19 slots, 20 (in one tooth) U-phase winding (each phase winding), 22, 34, 40, 42, 44 blocks Crossover wire, 30 and 32 winding crossover wire, 120 (overall) U-phase winding.
Claims (1)
ステータコアの各ティースに集中巻で巻回される巻線と、
を含み、
各ティースの巻線は、
ティースの径方向に沿って複数回巻回されるものをティースの根元側から先端側に向かって第1ブロックから第4ブロックの4ブロックに分け、
第1ブロックと第4ブロックを直列接続して導線Aとし、
第2ブロックと第3ブロックを直列接続して導線Bとし、
導線Aと導線Bとを互いに並列接続してそのティースの巻線とすることを特徴とする回転電機ステータ。 A stator core including a base portion and a plurality of teeth arranged to protrude radially from the base portion toward the inner circumference;
Winding wound around each tooth of the stator core with concentrated winding;
Including
The winding of each tooth
What is wound a plurality of times along the radial direction of the teeth is divided into four blocks from the first block to the fourth block from the root side to the tip side of the teeth,
The first block and the fourth block are connected in series to form a conductor A,
The second block and the third block are connected in series to form a conductor B,
A rotating electrical machine stator in which a conducting wire A and a conducting wire B are connected in parallel to form a winding of the teeth.
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