JP2016039642A - 回転電機ステータ - Google Patents
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Abstract
【課題】回転電機ステータにおいて、各相において並列に接続されるコイル間での循環電流の発生を抑制することである。【解決手段】回転電機ステータは、ステータコア、各相ステータコイルが互いに並列に接続される複数の単位コイル線を有する3相ステータコイル、3相の給電部、及び第1相の給電部と180度異なる位置に配置される中性点結線部を含む。単位コイル線は、コイル部の両端からステータコアの周方向に伸びて配置される給電側引き出し線及び中性点側引き出し線を有する。各相の給電側引き出し線の一端は対応する相の給電部に接続され、3相の中性点側引き出し線の一端は中性点結線部で接続される。第2相及び第3相の給電部は、ステータコアの周方向に関して第1相の給電部が配置されている側の半部に配置される。第1相の複数の単位コイル線間で給電側、中性点側両引き出し線の合計長さは同じである。【選択図】図4
Description
本発明は、ステータコアのティースに巻回されるコイル部を備える回転電機ステータに関し、特に3相の各相において並列に接続されるコイル部間で発生する循環電流を抑制する構造に関する。
特許文献1には、ステータコアに巻回された3相のコイル部のそれぞれにおいて、各コイル部の両端からステータコアの外周側に第1引き出し線及び第2引き出し線を引き出すことが記載されている。引き出された各引き出し線は、ステータコアの周方向に伸びて配置される。各第1引き出し線の一端は動力線側の給電部で接続され、各第2引き出し線の一端は中性点結線部で接続される。
特許文献1に記載されたステータでは周方向において給電部の近くに中性点結線部が配置される。これによって、各相の複数のコイル部間で、それぞれのコイル部に接続される引き出し線の合計長さが大きく異なる場合がある。このことから、複数のコイル部間での抵抗差が大きくなるので、複数のコイル部間で循環電流が発生して損失悪化につながるおそれがある。
本発明の目的は、回転電機ステータにおいて、各相において並列に接続されるコイル部間での循環電流の発生を抑制することである。
本発明に係る回転電機ステータは、円環状のヨーク、及び前記ヨークの周方向複数位置において径方向内側に突出する複数のティースを含むステータコアと、3相のステータコイルであって、各相ステータコイルが互いに並列に接続される複数の単位コイル線を有する3相のステータコイルと、前記ステータコアの外径側に配置され、各相の複数の単位コイル線に給電する3相の給電部と、前記ステータコアの外径側において、前記3相の給電部のうち、第1相の給電部と180度周方向に異なる位置に配置される中性点結線部とを備える。前記単位コイル線は、前記ティースに巻回されるコイル部と、前記コイル部の一端から前記ステータコアの外周側に引き出され、前記ステータコアの周方向に伸びて配置される給電側引き出し線と、前記コイルの他端から前記ステータコアの外周側に引き出され、前記ステータコアの周方向に伸びて配置される中性点側引き出し線とを有する。各相のステータコイルの各単位コイル線における前記各給電側引き出し線の一端は、対応する相の前記給電部に接続され、各相のステータコイルの各単位コイル線における前記各中性点側引き出し線の一端は、前記中性点結線部で接続される。前記3相の給電部のうち、第2相及び第3相の給電部は、前記ステータコアの周方向に関して前記第1相の給電部が配置されている側の半部に配置される。前記第1相のステータコイルの複数の単位コイル線間では、それぞれにおける前記給電側引き出し線及び前記中性点側引き出し線の合計長さが同じである。
本発明の回転電機ステータによれば、各相において並列に接続されるコイル部間での循環電流の発生を抑制できる。このため、損失悪化を抑制できる。
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。以下で説明する回転電機は、電動モータ、発電機、または電動モータ及び発電機の両方の機能を有するモータジェネレータのいずれとして用いられてもよい。以下で説明する材質、数量など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より変更が可能である。以下では、すべての図面において同様の要素には同一の符号を付して説明する。
図1は、実施形態の回転電機ステータ10を示す概略図である。図2は、図1の回転電機ステータ10の周方向一部を示す図である。以下では回転電機ステータ10は、単にステータ10と記載する。ステータ10は、ステータコア12と、3相ステータコイル20と、3相給電部40と、中性点結線部50とを備える。3相ステータコイル20は、U相ステータコイル20u、V相ステータコイル20v及びW相ステータコイル20wによって構成される。U相、V相、W相は、それぞれ第1相、第2相、第3相に相当する。3相給電部40は、U相給電部40u、V相給電部40v及びW相給電部40wによって構成される。
ステータコア12は、円環状のヨーク13と、ヨーク13の内周面の周方向複数位置から径方向内側に突出する複数のティース14とを有する。ステータコア12は、複数の電磁鋼板の積層体によって形成される。ステータコア12は、樹脂バインダを含む磁性粉末を加圧成形してなる圧粉コアにより形成されてもよい。ここで「周方向」とは、ステータ10の中心軸Oを中心とする円周方向をいう。なお、「径方向」とは中心軸Oに対し直交する放射方向をいい、「軸方向」とはステータ10の軸方向をいう。
ステータ10は、使用時にロータ及び図示しない回転軸と組み合わされて回転電機を構成する。ステータコア12は図示しないケースに固定され、回転軸はこのケースに回転可能に支持される。ロータは回転軸の外径側に嵌合固定される。
図3は、ステータ10において、3相ステータコイル20の回路図である。図1に示すように3相ステータコイル20は、U,V,W相のステータコイル20u,20v,20wからなっており、各相のステータコイル20u,20v,20wは、それぞれ4つの単位コイル線21〜24からなっている。図3では、3相ステータコイル20について、各相ステータコイル20u,20v,20w毎にそれを構成する単位コイル線21〜24を記載してある。
U相ステータコイル20uは、第1単位コイル線21u、第2単位コイル線22u、第3単位コイル線23u及び第4単位コイル線24uを有する。V相ステータコイル20vは、第1単位コイル線21v、第2単位コイル線22v、第3単位コイル線23v及び第4単位コイル線24vを有する。W相ステータコイル20wは、第1単位コイル線21w、第2単位コイル線22w、第3単位コイル線23w及び第4単位コイル線24wを有する。第1単位コイル線21、第2単位コイル線22、第3単位コイル線23及び第4単位コイル線24は、各相で互いに並列に接続される。なお、第1単位コイル線21u、21v、21w、第2単位コイル線22u、22v、22w、第3単位コイル線23u、23v、23w、第4単位コイル線24u、24v、24wは、それぞれ符号21,22,23,24で示す場合がある。
次に、図4を用いてU相ステータコイル20uを具体的に説明する。図4は、ステータ10にU相コイル部25uを配置した状態で、U相の引き出し線26a、26b、26c、26d、27a、27b、27c、27dと、給電部40u及び中性点結線部50との接続状態を示す模式図である。
第1単位コイル線21は、コイル部25uと、給電側引き出し線26aと、中性点側引き出し線27aとを有する。第2単位コイル線22は、コイル部25uと、給電側引き出し線26bと、中性点側引き出し線27bとを有する。第3単位コイル線23は、コイル部25uと、給電側引き出し線26cと、中性点側引き出し線27cとを有する。第4単位コイル線24は、コイル部25uと、給電側引き出し線26dと、中性点側引き出し線27dとを有する。
U相ステータコイル20uの4つのコイル部25uは、ステータコア12の周方向に等間隔で離れた4つの位置のティース14(図1)に、図示しないインシュレータを介して集中巻きで巻回される。図1、図4及び後述する図5、図6では、コイル部25u、25v、25wを模式的に台形で示している。各コイル部25u、25v、25wは全長も含めて同じ大きさである。各コイル部25u、25v、25wは、断面矩形の平角線または断面丸形の丸線のいずれにより構成してもよい。また、図1、図4及び後述する図5、図6では、給電側引き出し線26a、26b、26c、26d、中性点側引き出し線27a、27b、27c、27dは、それぞれ実線、破線で示している。
各給電側引き出し線26a、26b、26c、26dは、コイル部25uの一端から連続してステータコア12の外周側に引き出される。そして、各給電側引き出し線26a、26b、26c、26dのうち、外周側に引き出された部分は、ステータコア12の周方向において、後述のU相給電部40u側に伸びて配置される。各中性点側引き出し線27a、27b、27c、27dは、コイル部25uの他端から連続してステータコア12の外周側に引き出される。そして、各中性点側引き出し線27a、27b、27c、27dのうち、外周側に引き出された部分は、ステータコア12の周方向において、後述の中性点結線部50側に伸びて配置される。
図5は、ステータ10にV相コイル部25vを配置した状態で、V相の引き出し線26a、26b、26c、26d、27a、27b、27c、27dと、給電部40v及び中性点結線部50との接続状態を示す模式図である。V相ステータコイル20vは、U相ステータコイル20uの場合に対し各引き出し線26a、26b、26c、26d、27a、27b、27c、27dの長さが異なる以外は、U相ステータコイル20uと同様に構成される。
図6は、ステータ10にW相コイル部25wを配置した状態で、W相の引き出し線26a、26b、26c、26d、27a、27b、27c、27dと、給電部40w及び中性点結線部50との接続状態を示す模式図である。W相ステータコイル20wは、U相ステータコイル20uの場合に対し各引き出し線26a、26b、26c、26d、27a、27b、27c、27dの長さが異なる以外は、U相ステータコイル20uと同様に構成される。
各相の給電側引き出し線26a、26b、26c、26d及び中性点側引き出し線27a、27b、27c、27dは、例えば図2に示すように、ステータコア12のヨーク部の軸方向外側に径方向に並んで周方向に伸びるように形成される。例えばステータコア12に図示しないインシュレータを装着し、そのインシュレータに形成された周方向の溝内に各引き出し線26a、26b、26c、26d、27a、27b、27c、27dが配置されてもよい。なお、図2では、給電側引き出し線26a、26b、26c、26dを斜格子で示しており、中性点側引き出し線27a、27dを砂地で示している。
図1、図2に示すように、U相、V相、W相の給電部40u、40v、40wは、ステータコア12の外径側に配置される。より具体的には、給電部40u、40v、40wは、ステータコア12の周方向に離れた位置で、径方向において外周面よりも外側に配置される。U相給電部40uは、周方向において、V相給電部40v及びW相給電部40wの間に等間隔で離れて配置される。V相給電部40vはU相給電部40uの周方向一方側(図1、図2の右側)に配置され、W相給電部40wはU相給電部40uの周方向他方側(図1、図2の左側)に配置される。
また、V相給電部40v及びW相給電部40wは、ステータコア12の周方向に関してU相給電部40uが配置されている側の半部(図1の上半部)に配置される。これによって、V相給電部40v及びW相給電部40wは、U相給電部40uを中心として180度の角度範囲内に配置される。
また、V相給電部40v及びW相給電部40wは、U相給電部40uに対し、周方向に角度d1、d2で離れて配置される。角度d1、d2は、隣り合うコイル部25u、25v、25wにおいて、周方向中央位置の間隔についての角度D(図1)以下の大きさである。V相給電部40v及びW相給電部40wと、U相給電部40uとの間の角度d1、d2は互いに同じ大きさである。なお、角度d1、d2は互いに異なってもよい。図1の例では、各相4つの単位コイル線を有するため、角度D=30度になっている。
各相給電部40u、40v、40wは、例えば分離可能な2つの要素を結合してなる金属製の筒状に形成される。U相給電部40uには、U相の各給電側引き出し線26a、26b、26c、26dの一端を外径側に導出させて、各給電側引き出し線26a、26b、26c、26dを構成する導体素線において絶縁皮膜から露出させた部分を束ねて接続している。これによって、U相の給電側引き出し線26a、26b、26c、26dの一端は、対応する相であるU相給電部40uに接続される。
V相の各給電側引き出し線26a、26b、26c、26dの一端も、U相の場合と同様に対応する相であるV相給電部40vに接続される。W相の各給電側引き出し線26a、26b、26c、26dの一端も、U相の場合と同様に対応する相であるW相給電部40wに接続される。各相給電部40u、40v、40wは、図示しない端子部に接続される。各端子部に図示しない動力線が接続される。
中性点結線部50は、ステータコア12の外径側に配置される。より具体的には、中性点結線部50は、ステータコア12の径方向において外周面よりも外側において、U相給電部40uと180度周方向に異なる位置に配置される。中性点結線部50は、例えば分離可能な2つの要素を結合してなる金属製の筒状に形成される。U相、V相、W相の各中性点側引き出し線27a、27b、27c、27dの一端は、中性点結線部50で束ねられて接続される。
また、U相ステータコイル20uにおいて、第1単位コイル線21の給電側引き出し線26a及び中性点側引き出し線27aの合計長さをL1と規定する。第2単位コイル線22の給電側引き出し線26b及び中性点側引き出し線27bの合計長さをL2と規定する。第3単位コイル線23の給電側引き出し線26c及び中性点側引き出し線27cの合計長さをL3と規定する。第4単位コイル線24の給電側引き出し線26d及び中性点側引き出し線27dの合計長さをL4と規定する。このように合計長さL1,L2,L3,L4を規定した場合にL1,L2,L3,L4はすべて同じ大きさである。これによって、U相ステータコイル20uにおいて、4つの第1単位コイル線21、第2単位コイル線22、第3単位コイル線23及び第4単位コイル線24の間で、給電側引き出し線26a、26b、26c、26d及び中性点側引き出し線27a、27b、27c、27dの合計長さは互いに同じである。
一方、図1、図5、図6に示すように、V相ステータコイル20v及びW相ステータコイル20wのそれぞれにおいて、給電部40v、40wは、中性点結線部50に対して周方向に180度とは異なる角度で離れた位置に配置される。V相ステータコイル20vにおいて、4つの単位コイル線21,22,23,24の間で、給電側引き出し線26a、26b、26c、26d及び中性点側引き出し線27a、27b、27c、27dの合計長さは完全に同じではないが、略同等である。また、W相ステータコイル20wにおいて、4つの単位コイル線21,22,23,24の間でも、給電側引き出し線26a、26b、26c、26d及び中性点側引き出し線27a、27b、27c、27dの合計長さは略同等である。そして、図7でU相ステータコイル20uで代表して示すように、各相ステータコイル20uにおいて、4つの単位コイル線21,22,23,24の一端は各相の給電部40uに接続され、他端は中性点結線部50で接続される。
上記のステータ10によれば、U相ステータコイル20uにおいて、4つの単位コイル線21,22,23,24の間で引き出し線26a、26b、26c、26d、27a、27b、27c、27dの合計長さは同じである。また、V相給電部40v及びW相給電部40wは、ステータコア12の周方向に関してU相給電部40uが配置されている側の半部に配置される。このため、V相ステータコイル20v及びW相ステータコイル20wのそれぞれにおいて、4つの単位コイル線21,22,23,24の間で引き出し線26a、26b、26c、26d、27a、27b、27c、27dの合計長さの差を小さくできる。しかも、V相給電部40v及びW相給電部40wは、U相給電部40uに対し、周方向に隣り合うコイル部25u、25v、25wの中心間の角度D以下の角度d1、d2で離れている。このため、V相ステータコイル20v及びW相ステータコイル20wのそれぞれにおいて、上記の合計長さの差をより小さくできる。これによって、各相において、各単位コイル線21,22,23,24の間で抵抗差を小さくできるか、またはなくせる。したがって、各相の単位コイル線21,22,23,24で流れる電流がほぼ同じになるので、並列に接続されるコイル部25u、25v、25w間での循環電流の発生を抑制できる。例えば、図7に示すように中性点結線部50からU相給電部40uに向けて矢印α方向に電流が流れる場合にほぼ同じ電流が流れるので循環電流は発生しにくい。したがって、ステータ10を含んで構成される回転電機の駆動時において、損失悪化を抑制できる。また、循環電流の発生抑制によって、強制的な振動を抑制できるので騒音の発生も抑制できる。なお、各単位コイル線21,22,23,24間での銅損はなるべく小さくする要求があり、上述のように合計長さを同じか、または略同等とすることで、抵抗値を略同一にしている。各単位コイル線21,22,23,24の長さは、不具合が発生しない範囲で若干異なってもよい。
図8は、比較例の回転電機ステータにおいて、U相ステータコイル20uの等価回路を示す図である。比較例では、上記の実施形態において、各相で4つの単位コイル線21,22,23,24の間で引き出し線の合計長さが大きく異なっている。これによって、各単位コイル線21,22,23,24で中性点結線部50とU相給電部40uとの間の長さが大きく異なっている。図8では第1単位コイル線21u、第2単位コイル線22u、第3単位コイル線23u、第4単位コイル線24uの順に引き出し線の合計長さが大きくなっている。図8ではU相分のみを示しているが、V相、W相についても同様である。このような比較例では、等価回路で考えた場合に、4つの単位コイル線21,22,23,24において、異なる大きさの抵抗R1,R2,R3,R4が直列接続されているのと同じになる。抵抗R1,R2,R3,R4は、R1,R2,R3,R4の順に抵抗値が大きくなっている。すなわち、コイル部25uの両端から引き出される引き出し線の合計長さが大きくなるほど、大きい抵抗がコイル部25uに接続されているのと同じになる。これによって、例えば各コイル部25u側からU相給電部40uに向けて電流が流れる場合に引き出し線の合計長さが大きくなるほど、各単位コイル線21,22,23,24を流れる電流の値が小さくなる。このことから、各単位コイル線21,22,23,24の両端間の電位差の間でアンバランスが生じるので、例えば、図5に矢印βで示すように循環電流が流れる可能性がある。これによって回転電機の損失が大きく悪化するおそれがある。
実施形態では、各相で各単位コイル線21,22,23,24の間で引き出し線26a、26b、26c、26d、27a、27b、27c、27dの合計長さの差を小さくできるか、またはなくせる。このため、上記の不都合を防止できる。また、U相ステータコイル20uにおいて、給電部40uと中性点結線部50とがステータコア12の周方向に関して180度異なる位置に配置される。このため、各単位コイル線21,22,23,24の引き出し線26a、26b、26c、26d、27a、27b、27c、27dの合計長さを同じにする構成を容易に実現できる。
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。例えば上記の実施形態ではU相給電部40uが周方向においてV相給電部40vとW相給電部40wとの間に配置されているが、V相給電部40vまたはW相給電部40wが他の2相の給電部の間に配置されてもよい。この構成では、V相またはW相が第1相に相当する。この構成では、V相給電部40vまたはW相給電部40wが、中性点結線部50と周方向において180度異なる位置に配置される。また、V相またはW相の各単位コイル線21,22,23,24の間で引き出し線の合計長さが同じになる。
10 回転電機ステータ、12 ステータコア、13 ヨーク、14 ティース、20 3相ステータコイル、20u U相ステータコイル、20v V相ステータコイル、2 0w W相ステータコイル、21u,21v,21w 第1単位コイル線、22u,2 2v,22w 第2単位コイル線、23u,23v,23w 第3単位コイル線、24 u,24v,24w 第4単位コイル線、25u U相コイル部、25v V相コイル 部、25w W相コイル部、26a、26b、26c、26d 給電側引き出し線、2 7a、27b、27c、27d 中性点側引き出し線、40 3相給電部、40u U 相給電部、40v V相給電部、40w W相給電部、50 中性点結線部。
Claims (1)
- 円環状のヨーク、及び前記ヨークの周方向複数位置において径方向内側に突出する複数のティースを含むステータコアと、
3相のステータコイルであって、各相ステータコイルが互いに並列に接続される複数の単位コイル線を有する3相のステータコイルと、
前記ステータコアの外径側に配置され、各相の複数の単位コイル線に給電する3相の給電部と、
前記ステータコアの外径側において、前記3相の給電部のうち、第1相の給電部と180度周方向に異なる位置に配置される中性点結線部とを備え、
前記単位コイル線は、前記ティースに巻回されるコイル部と、前記コイル部の一端から前記ステータコアの外周側に引き出され、前記ステータコアの周方向に伸びて配置される給電側引き出し線と、前記コイルの他端から前記ステータコアの外周側に引き出され、前記ステータコアの周方向に伸びて配置される中性点側引き出し線とを有し、
各相のステータコイルの各単位コイル線における前記各給電側引き出し線の一端は、対応する相の前記給電部に接続され、
各相のステータコイルの各単位コイル線における前記各中性点側引き出し線の一端は、前記中性点結線部で接続され、
前記3相の給電部のうち、第2相及び第3相の給電部は、前記ステータコアの周方向に関して前記第1相の給電部が配置されている側の半部に配置され、
前記第1相のステータコイルの複数の単位コイル線間では、それぞれにおける前記給電側引き出し線及び前記中性点側引き出し線の合計長さが同じである、回転電機ステータ。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11251664B2 (en) | 2019-03-19 | 2022-02-15 | Fanuc Corporation | Stator and electric motor |
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