JP2016165208A - セグメントコンダクタ、ステータ、回転電機、車両 - Google Patents
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Abstract
【課題】小さい電気抵抗で、ステータコアから露出して配置されるコイルエンド部の高さの低いセグメントコンダクタ、ステータ、回転電機、車両を提供する。
【解決手段】回転電機のステータコア11に分布巻きで配線されるコイルの導体要素であるセグメントコンダクタ21は、平角状の断面を有し、一対の直線導体部21tと該一対の直線導体部21tの一端側を互いに連結する曲線導体部21sとを備え、曲線導体部21sを含むステータコア11から露出して配置される部分の断面厚さが直線導体部21tにおけるステータコア11のスロットに収容されて配置される部分(直線部21c)の断面厚さより薄厚である。ステータは複数のセグメントコンダクタをステータコアに分布巻きで配置した構造を有する。回転電機はこのステータを備える。車両はこの回転電機を備える。
【選択図】図5
【解決手段】回転電機のステータコア11に分布巻きで配線されるコイルの導体要素であるセグメントコンダクタ21は、平角状の断面を有し、一対の直線導体部21tと該一対の直線導体部21tの一端側を互いに連結する曲線導体部21sとを備え、曲線導体部21sを含むステータコア11から露出して配置される部分の断面厚さが直線導体部21tにおけるステータコア11のスロットに収容されて配置される部分(直線部21c)の断面厚さより薄厚である。ステータは複数のセグメントコンダクタをステータコアに分布巻きで配置した構造を有する。回転電機はこのステータを備える。車両はこの回転電機を備える。
【選択図】図5
Description
本発明は、セグメントコンダクタ、ステータ、回転電機、車両に関するものである。
周方向に複数配置されたスロットを備える固定子鉄心と、被膜を有する複数のセグメント導体を接続してなる固定子巻線とで構成された回転電機が知られている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、自動車などの車両に用いられる、発電機やモータとしての回転電機の高出力化や高発電力化が望まれている。また、回転電機の小型化が望まれている。特に、ステータのステータコアから露出したコイルエンド部の高さを低くすることが望まれている(低背化)。
例えば、ステータのコイルの導体の電気抵抗を小さくするために、単純に、導体の断面積を大きくした場合、コイルエンド部では、複数の導体がステータコアの軸方向に重なり合って配置されているため、コイルエンド部の高さが高くなり、ステータが大型化してしまう。
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。小さい電気抵抗で、ステータコアから露出したコイルエンド部の高さの低いセグメントコンダクタを提供すること、そのセグメントコンダクタを備えるステータを提供すること、そのステータを備える回転電機を提供すること、その回転電機を備える車両を提供すること、などを目的とする。
このような目的を達成するために、本発明のセグメントコンダクタ(曲げ中間体)は、以下の構成を少なくとも具備するものである。
回転電機のステータコアに分布巻きで配線されるコイルの導体要素であるセグメントコンダクタであって、
平角状の断面を有し、
一対の直線導体部と該一対の直線導体部の一端側を互いに連結する曲線導体部とを備え、
前記曲線導体部を含む前記ステータコアから露出して配置される部分の断面厚さが、前記直線導体部における前記ステータコアのスロットに収容されて配置される部分の断面厚さより薄厚であることを特徴とする。
回転電機のステータコアに分布巻きで配線されるコイルの導体要素であるセグメントコンダクタであって、
平角状の断面を有し、
一対の直線導体部と該一対の直線導体部の一端側を互いに連結する曲線導体部とを備え、
前記曲線導体部を含む前記ステータコアから露出して配置される部分の断面厚さが、前記直線導体部における前記ステータコアのスロットに収容されて配置される部分の断面厚さより薄厚であることを特徴とする。
本発明のステータ(固定子)は、上記発明のセグメントコンダクタを、ステータコアに分布巻きで配置した構造を有することを特徴とする。
本発明の回転電機は、上記発明のステータを備えたことを特徴とする。
本発明の車両は、上記発明の回転電機を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、小さい電気抵抗で、ステータコアから露出したコイルエンド部の高さの低いセグメントコンダクタを提供することができる。
また、本発明によれば、そのセグメントコンダクタを備えるステータを提供することができる。
また、本発明によれば、そのステータを備える回転電機を提供することができる。
また、本発明によれば、その回転電機を備える車両を提供することができる。
また、本発明によれば、そのセグメントコンダクタを備えるステータを提供することができる。
また、本発明によれば、そのステータを備える回転電機を提供することができる。
また、本発明によれば、その回転電機を備える車両を提供することができる。
本発明の実施形態に係るセグメントコンダクタ(分割導線)は、回転電機のステータコアに分布巻きで配線されるコイルの導体要素である。このセグメントコンダクタは、平角状の断面を有し、対の直線導体部と該一対の直線導体部の一端側を互いに連結する曲線導体部とを備え、曲線導体部を含むステータコアから露出して配置される部分の断面厚さが、直線導体部におけるステータコアのスロットに収容されて配置される部分の断面厚さより薄厚である。回転電機のステータは、この複数のセグメントコンダクタを、ステータコアに分布巻きで配置した構造を有する。また、車両は、この回転電機を備える。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。本発明の実施形態は図示の内容を含むが、これのみに限定されるものではない。なお、以後の各図の説明で、既に説明した部位と共通する部分は同一符号を付して重複説明を一部省略する。
図1は本発明の実施形態に係る回転電機1のステータ10(固定子)の一例を示す斜視図である。図2は本発明の実施形態に係るステータの側面図である。図3は本発明の実施形態に係るセグメントコンダクタ21の一例を示す図である。尚、図1,図2には、セグメントコンダクタの下端部を接続していない状態を示している。
回転電機1のステータ10(固定子)は、ステータコア11と、複数のセグメントコンダクタ21と、などを有する。
ステータコア11は、円柱形状に形成され、内周部近傍に軸方向に貫通する複数のスロット11aを有する。このスロット11aは、ステータコア11の内周の周方向に沿って規定の間隔で形成されている。また、このスロット11aは、径方向に放射状に形成されている。
セグメントコンダクタ21は、U字形状に形成されており、一対の脚部を有する。セグメントコンダクタ21は、銅などの金属材料により形成されている。このセグメントコンダクタ21を、ステータコア11に複数形成された各スロット11aに、フロント側(図1,図2の上部)から挿通し、ステータコア11のリア側(図1,図2の下部)に突出して配置する。そのセグメントコンダクタ21の突出した先端部を屈曲して、所定の他のセグメントコンダクタの先端部に順次電気的に接続することで、回転電機のコイル群20が形成される。
本実施形態では、セグメントコンダクタ21は、ステータ10のステータコアに分布巻きで配置される。詳細には、本実施形態では、ステータコア11に72個のスロット11a(溝)が形成されており、8極巻線が形成されている。この場合、セグメントコンダクタ21の一対の脚部は、9つのスロットをまたいで挿入されている。
尚、ステータは、この形態に限られるものではない。例えば、ステータコア11にX個のスロット11a(溝)が形成され、N極巻線が形成され、セグメントコンダクタ21の一対の脚部は、M個のスロット11aをまたいで挿入される態様であってもよい。
尚、ステータは、この形態に限られるものではない。例えば、ステータコア11にX個のスロット11a(溝)が形成され、N極巻線が形成され、セグメントコンダクタ21の一対の脚部は、M個のスロット11aをまたいで挿入される態様であってもよい。
図1,図2に示したように、ステータコア11の上部から露出して配置される部分であるコイルエンド部21e(第1のコイルエンド部:基端側コイルエンド部)は、複数のセグメントコンダクタ21で構成されている。コイルエンド部21eにおいて、複数のセグメントコンダクタ21が、ステータコア11の軸方向に重なり合って、互いに非接触で配置されている。
また、ステータコア11の下部から露出して配置される部分であるコイルエンド部21A(第2のコイルエンド部:反基端側コイルエンド部)も同様に、ステータコア11の軸方向に重なり合って、互いに非接触で配置される。また、ステータコア11の下部側には3相コイルの電気端子が設けられている(不図示)。
また、ステータコア11の下部から露出して配置される部分であるコイルエンド部21A(第2のコイルエンド部:反基端側コイルエンド部)も同様に、ステータコア11の軸方向に重なり合って、互いに非接触で配置される。また、ステータコア11の下部側には3相コイルの電気端子が設けられている(不図示)。
本発明の実施形態では、ステータコア11から露出して配置される部分であるコイルエンド部21eが、薄く形成されており、傾斜角度が小さく規定されており、コイルエンド部21eの高さH1が小さい。
<セグメントコンダクタ21(曲げ中間体)>
図3に示したように、セグメントコンダクタ21は、平角線でU字形状に形成されており、一対の脚部を有する。詳細には、セグメントコンダクタ21は、平角状の断面を有し、一対の直線導体部21tとその一対の直線導体部21tの一端側を互いに連結する曲線導体部21sとを備える。また、セグメントコンダクタ21は、曲線導体部21sを含むステータコアから露出して配置される部分(コイルエンド部21e,21A)の断面厚さが、直線導体部21tにおけるステータコアのスロットに収容されて配置される部分(直線部21c)の断面厚さより薄厚に形成されている。また、ステータコアの上部から露出して配置される部分(コイルエンド部21e)は、略U字形状に形成され、頭部211と、その頭部211から各直線部21cに延出する脚部21ea、21ebを有し、屈曲部21fを介して直線部21cに接続されている。また、ステータコアの下部から露出して配置される部分(コイルエンド部21A)は、各直線部21cから延出する脚部21a、21bを有する。
本実施形態では、ステータコアから露出して配置される部分は、ステータコアのスロットに収容されて配置される部分(直線部21c)の厚みの半分以下に規定されている。
図3に示したように、セグメントコンダクタ21は、平角線でU字形状に形成されており、一対の脚部を有する。詳細には、セグメントコンダクタ21は、平角状の断面を有し、一対の直線導体部21tとその一対の直線導体部21tの一端側を互いに連結する曲線導体部21sとを備える。また、セグメントコンダクタ21は、曲線導体部21sを含むステータコアから露出して配置される部分(コイルエンド部21e,21A)の断面厚さが、直線導体部21tにおけるステータコアのスロットに収容されて配置される部分(直線部21c)の断面厚さより薄厚に形成されている。また、ステータコアの上部から露出して配置される部分(コイルエンド部21e)は、略U字形状に形成され、頭部211と、その頭部211から各直線部21cに延出する脚部21ea、21ebを有し、屈曲部21fを介して直線部21cに接続されている。また、ステータコアの下部から露出して配置される部分(コイルエンド部21A)は、各直線部21cから延出する脚部21a、21bを有する。
本実施形態では、ステータコアから露出して配置される部分は、ステータコアのスロットに収容されて配置される部分(直線部21c)の厚みの半分以下に規定されている。
<セグメントコンダクタの製造方法>
図4は本発明の実施形態に係るセグメントコンダクタの製造方法の一例を示す図である。詳細には、図4(a)は板状の原材料の一例を示す斜視図であり、図4(b)はプレス成形したセグメントコンダクタの平面図、図4(c)はプレス成形したセグメントコンダクタの側面図である。
図4は本発明の実施形態に係るセグメントコンダクタの製造方法の一例を示す図である。詳細には、図4(a)は板状の原材料の一例を示す斜視図であり、図4(b)はプレス成形したセグメントコンダクタの平面図、図4(c)はプレス成形したセグメントコンダクタの側面図である。
セグメントコンダクタの製造方法は、金属材料をプレス成形することにより、セグメントコンダクタを形成する工程と、U字形状のセグメントコンダクタを開線する工程と、などを有する。このプレス成形は、セグメントコンダクタの一部分を他の部分よりも薄く形成する。詳細には、このプレス成形は、ステータコアから露出して配置される部分を、ステータコアのスロットに収容されて配置される部分よりも薄く形成する。
具体的には、先ず、図4(a)に示したように、銅などの金属材料を準備し、板状の金属材料21Uをプレス成形することにより、図4(b),図4(c)に示したように、U字形状のセグメントコンダクタ21を形成する。より具体的には、板状の金属材料21Uに対して、ステータコアから露出して配置される部分(コイルエンド部21e,21A)の断面厚さをステータコアのスロットに収容されて配置される部分(直線部21c)の断面厚さよりも薄厚となるように段差をつけてプレス成形する(薄厚加工)。次に、これに対して、金型などによりU字形状に打ち抜き加工を施す。こうすることで簡単にセグメントコンダクタを形成することができる。
図4に示した例では、脚部21a,21bの間には間隔Lmの隙間が形成されている。また、図4に示した例では、ステータコアのスロットに収容されて配置される直線部21cの長さLc,厚みhc、ステータコアから露出して配置される部分(第1のコイルエンド部21e)の長さLe,厚みhe、ステータコアから露出して配置される部分(第2のコイルエンド部21A)の長さLa,厚みhaがそれぞれ規定されている。厚みha,heは、厚みhcよりも小さい。厚みha,heは、例えば、厚みhcの半分以下に規定されている。
本実施形態では、例えば、間隔Lmが1mm程度、長さLcが60mm程度、長さLaが37mm程度、長さLeが37mm程度、厚みhcが2.8mm程度、厚みhaが1.2mm程度、厚みheが1.2mm程度に規定されている。
本実施形態では、例えば、間隔Lmが1mm程度、長さLcが60mm程度、長さLaが37mm程度、長さLeが37mm程度、厚みhcが2.8mm程度、厚みhaが1.2mm程度、厚みheが1.2mm程度に規定されている。
そして、段差部を有する平角線のU字型のセグメントコンダクタ21の脚部21a,21bを捻って開線することで、図3に示したセグメントコンダクタ21を形成する。
尚、セグメントコンダクタ21の製造方法は、上記実施形態に限られるものではない。例えば、切削加工等の所定の加工により、ステータコアから露出して配置される部分を、ステータコアのスロットに収容されて配置される部分よりも断面厚さを薄厚に形成してもよい。
図5はステータコア11とセグメントコンダクタ21の一例を示す図である。図6はセグメントコンダクタ21の端部を屈曲した状態の一例を示す図である。図7はステータコア11とセグメントコンダクタ21の一例を示す平面図である。
次に、セグメントコンダクタ21の脚部21a,21bを、ステータコア11のスロット11aに上部11t側(フロント側)から下部11b側へ挿通する。本実施形態では、ステータコア11に72個のスロット11a(溝)が形成されており、セグメントコンダクタの一対の脚部それぞれは、複数のスロット(9つのスロット)をまたいでスロットn1,m1に挿通される。尚、ステータコア11の内周には、外周部から内周側に突出した突出部12が形成されており、その突出部12の間にスロット11aが形成されている。突出部12の先端部には内周方向に延出した延出部12aが形成されている。各スロット11aには、内周側と外周側の2箇所に、セグメントコンダクタの平角線(平角断面)の直線部が挿入される。
図5に示したように、ステータコア11の上部11tから突出したコイルエンド部21eの高さH1は、ステータコア11の上部11tから屈曲部21fまでの高さH2と、屈曲部21fから頭部211の上端部までの高さH3の和となっている。コイルエンド部21eの導線部の傾斜角度θが小さいほど、コイルエンド部21eの高さH1が低くなる。
また、セグメントコンダクタの一対の脚部の間隔Lgは、挿通されるスロットの間の距離により規定される。
また、セグメントコンダクタの一対の脚部の間隔Lgは、挿通されるスロットの間の距離により規定される。
尚、頭部211を軸方向(図5の上下方向)に立設するよりも、頭部211を斜めに傾斜させることで、頭部211の高さH4を低くすることができる。この場合、コイルエンド部21eの高さH1をさらに低くすることができる。
そして、図6に示したように、ステータコア11の下部11bから突出した脚部21a,21bを屈曲部21kで屈曲させる。
図8はステータコア11に複数のセグメントコンダクタ21を配置した状態の一例を示す図である。図9は図8に示したステータコア11と複数のセグメントコンダクタ21の一例を示す平面図である。
そして、図8,図9に示したように、複数のセグメントコンダクタ21をステータコア11のスロット11aに挿通する。詳細には、スロットn1,m1に挿通されたセグメントコンダクタ21に隣接するセグメントコンダクタ21の一対の脚部それぞれをスロットn2,m2に挿通した後、それに隣接するセグメントコンダクタ21の一対の脚部それぞれをスロットn3,m3に挿通していく。そして、ステータコア11の下部11bから突出した脚部21a,21bを屈曲させる。
同様に、複数のセグメントコンダクタを、順次、ステータコアの所定のスロットに挿通し、ステータコアの下部から突出した脚部を屈曲させる(図1,図2参照)。その後、ステータコアの下部から突出したセグメントコンダクタの脚部と、所定の他のセグメントコンダクタの脚部とを溶接などにより電気的に接続することで、分布巻きのコイル群が形成される。
同様に、複数のセグメントコンダクタを、順次、ステータコアの所定のスロットに挿通し、ステータコアの下部から突出した脚部を屈曲させる(図1,図2参照)。その後、ステータコアの下部から突出したセグメントコンダクタの脚部と、所定の他のセグメントコンダクタの脚部とを溶接などにより電気的に接続することで、分布巻きのコイル群が形成される。
図8に示したように、ステータコア11の上部11tから突出したコイルエンド部21eの高さH1は、コイルエンド部21eの導線部の傾斜角度θが小さいほど低くなるが、傾斜角度θが低くすぎると隣接するセグメントコンダクタ21に接触してしまう。
傾斜角度θや高さH1は、セグメントコンダクタのコイルエンド部21eの線幅Lw、スロットの個数、隣接するセグメントコンダクタのピッチLp(隣接するスロットの間隔)、セグメントコンダクタの一対の脚部の間隔Lg(スロットのまたぎ数による)、などにより規定される。
傾斜角度θや高さH1は、セグメントコンダクタのコイルエンド部21eの線幅Lw、スロットの個数、隣接するセグメントコンダクタのピッチLp(隣接するスロットの間隔)、セグメントコンダクタの一対の脚部の間隔Lg(スロットのまたぎ数による)、などにより規定される。
本実施形態では、セグメントコンダクタ21は、ステータコア11のスロットに配置された状態で、ステータコア11から露出する部分の傾斜角度θを40°度以下に規定している。また、好ましくは、傾斜角度が35度以下に規定されている。また、傾斜角度θの下限値は20°程度である。
また、上述したように、セグメントコンダクタの長さLcが60mm程度、長さLaが37mm程度、長さLeが37mm程度、厚みhcが2.8mm程度、厚みhaが1.2mm程度、厚みheが1.2mm程度に規定されている場合、基端側コイルエンド部の高さが20mm以下、好ましくは、18mm以下となるように構成される。
図10は、セグメントコンダクタ21の他の例を示している。前述した説明と共通する部分は同一符号を付して重複説明を省略する。図10において、(a)が全体斜視図であり、(b)が部分側面図、(c)が部分正面図を示している。
このセグメントコンダクタ21は、前述した例と同様に、平角状の断面を有し、一対の直線導体部21tとその一対の直線導体部21tの一端側を互いに連結する曲線導体部21sとを備え、曲線導体部21sを含むステータコアから露出して配置される部分(コイルエンド部21e)の断面厚さheが、直線導体部21tにおけるステータコアのスロットに収容されて配置される部分(直線部21c)の断面厚さhcより薄厚に形成されている。また、脚部21a,21bの断面厚さhaも直線導体部21tにおけるステータコアのスロットに収容されて配置される部分(直線部21c)の断面厚さhcより薄厚に形成されている。
そして、この例では、曲線導体部21sを含むステータコアから露出して配置される部分(コイルエンド部21e)の幅Weが、直線導体部21tにおけるステータコアのスロットに収容されて配置される部分(直線部21c)の幅Wcより大きく形成されており、また、脚部21a,21bの幅Waも直線導体部21tにおけるステータコアのスロットに収容されて配置される部分(直線部21c)の幅Wcより大きく形成されている。このように形成することで、曲線導体部21c或いは脚部21a,21bを含むステータコアから露出して配置される部分の断面積と、直線導体部21cにおけるステータコアのスロットに収容されて配置される部分の断面積とが略等く形成される。このように、セグメントコンダクタ21の断面積を全体的に略一定にすることで、曲線導体部21sの低背化を図りながら、全体的に均一な電気抵抗を有するセグメントコンダクタ21を得ることができる。
図11は本発明の実施形態に係る回転電機1(1A)を備えた車両100の一例を説明するための概念図である。
回転電機1(1A)は、上記平角線のU字形状のセグメントコンダクタをステータコアに分布巻きに配置したステータ(固定子)と、回転子となどを有する。車両100は、回転電機1を備える。詳細には、図11に示した車両100は、エンジン51、鉛バッテリなどの第1のバッテリ52、必要に応じて搭載されるリチウムイオンバッテリなどの第2のバッテリ53、回転電機1(1A)などを有する。エンジン51と回転電機1(1A)の回転子はベルトなどの動力伝達手段を介して動力を伝達可能に接続されている。第1のバッテリ52、第2のバッテリ53は、回転電機1(1A)と電気的に接続されている。
回転電機1(1A)は、上記平角線のU字形状のセグメントコンダクタをステータコアに分布巻きに配置したステータ(固定子)と、回転子となどを有する。車両100は、回転電機1を備える。詳細には、図11に示した車両100は、エンジン51、鉛バッテリなどの第1のバッテリ52、必要に応じて搭載されるリチウムイオンバッテリなどの第2のバッテリ53、回転電機1(1A)などを有する。エンジン51と回転電機1(1A)の回転子はベルトなどの動力伝達手段を介して動力を伝達可能に接続されている。第1のバッテリ52、第2のバッテリ53は、回転電機1(1A)と電気的に接続されている。
本実施例では、回転電機1(1A)は、モータ機能付き発電機として使用される。ステータが小型であるので、回転電機1(1A)も小型である。回転電機1(1A)はエンジンの動力により回転子を回転して発電し、バッテリを短時間でチャージする。また、エンジン51を始動(再始動)時に、回転電機1(1A)は高出力のスタータとして機能する。また、車両加速時に、回転電機1(1A)は、エンジン51をモータアシストする。
尚、車両100や回転電機1(1A)は、上記実施形態に限られるものではない。
尚、車両100や回転電機1(1A)は、上記実施形態に限られるものではない。
以上、説明したように、本発明の実施形態に係るセグメントコンダクタ21は、回転電機1のステータコア11に分布巻きで配線されるコイルの導体要素である。このセグメントコンダクタは、平角状の断面を有し、一対の直線導体部21tと該一対の直線導体部21tの一端側を互いに連結する曲線導体部21sとを備え、曲線導体部21sを含むステータコア11から露出して配置される部分の断面厚さが、直線導体部21tにおけるステータコア11のスロット11aに収容されて配置される部分(直線部21c)の断面厚さより薄厚である。
また、本発明の実施形態に係るステータは、複数の上記セグメントコンダクタを、ステータコアに分布巻きで配置した構造を有する。
すなわち、ステータコア11その曲線導体部21sを含むステータコア11から露出して配置される部分の断面厚さが、直線導体部21tにおけるステータコア11のスロット11aに収容されて配置される部分(直線部21c)の断面厚さより薄厚であるので、ステータコア11から露出して配置される部分(コイルエンド部21e)の導線の傾斜角度θを小さくすることができ、複数の導体をステータコア11の軸方向に重なり合って配置した場合であっても、ステータコア11から露出する部分の高さが低い。
つまり、軸方向に小さいステータ、詳細には、ステータコアから露出する部分の高さの小さいステータを提供することができる。
また、直線導体部21tにおけるステータコア11のスロット11aに収容されて配置される部分(直線部21c)は、曲線導体部21sを含むステータコア11から露出して配置される部分よりも断面厚さが大きいので、セグメントコンダクタ21の電気抵抗が比較的小さい。また、図10に示す例のように、セグメントコンダクタ21の全体的な断面積を一定にすることで、均一な電気抵抗にすることもできる。
また、本発明の実施形態に係るステータは、複数の上記セグメントコンダクタを、ステータコアに分布巻きで配置した構造を有する。
すなわち、ステータコア11その曲線導体部21sを含むステータコア11から露出して配置される部分の断面厚さが、直線導体部21tにおけるステータコア11のスロット11aに収容されて配置される部分(直線部21c)の断面厚さより薄厚であるので、ステータコア11から露出して配置される部分(コイルエンド部21e)の導線の傾斜角度θを小さくすることができ、複数の導体をステータコア11の軸方向に重なり合って配置した場合であっても、ステータコア11から露出する部分の高さが低い。
つまり、軸方向に小さいステータ、詳細には、ステータコアから露出する部分の高さの小さいステータを提供することができる。
また、直線導体部21tにおけるステータコア11のスロット11aに収容されて配置される部分(直線部21c)は、曲線導体部21sを含むステータコア11から露出して配置される部分よりも断面厚さが大きいので、セグメントコンダクタ21の電気抵抗が比較的小さい。また、図10に示す例のように、セグメントコンダクタ21の全体的な断面積を一定にすることで、均一な電気抵抗にすることもできる。
また、本発明の実施形態に係るセグメントコンダクタ21のステータコア11から露出して配置される部分(曲線導体部21sを含む)は、ステータコア11のスロット11aに収容されて配置される部分の厚みの半分以下に規定されている。
すなわち、ステータコア11から露出して配置される部分(一方のコイルエンド部)の導線の傾斜角度を非常に小さくすることができる。
尚、セグメントコンダクタ21のステータコア11から露出して配置される部分(コイルエンド部)は、ステータコア11のスロット11aに収容される部分の厚みの25%程度以上とすることで、ステータコア11から露出して配置される部分の電気抵抗値を低く抑えつつ、ステータコア11から露出する部分の導線の傾斜角度を非常に小さくすることができる。
すなわち、ステータコア11から露出して配置される部分(一方のコイルエンド部)の導線の傾斜角度を非常に小さくすることができる。
尚、セグメントコンダクタ21のステータコア11から露出して配置される部分(コイルエンド部)は、ステータコア11のスロット11aに収容される部分の厚みの25%程度以上とすることで、ステータコア11から露出して配置される部分の電気抵抗値を低く抑えつつ、ステータコア11から露出する部分の導線の傾斜角度を非常に小さくすることができる。
また、本実施形態に係るセグメントコンダクタ21は、ステータコア11のスロット11aに配置された状態で、ステータコア11から露出して配置される部分の傾斜角度を40°度以下に規定している。また、好ましくは、傾斜角度が35度以下に規定されている。
また、コイルエンド部の厚みと、隣接するセグメントコンダクタの間の間隔、導線の軸方向の重なり具合の観点から、傾斜角度の下限値は20°程度である。
また、コイルエンド部の厚みと、隣接するセグメントコンダクタの間の間隔、導線の軸方向の重なり具合の観点から、傾斜角度の下限値は20°程度である。
また、本発明の実施形態に係る回転電機は、上記ステータを備える。このため、回転電機としてのモータは、小型で高出力を有する。また、回転電機としての発電機は小型で高発電力を有する。また、回転電機として、モータ機能付き発電機は、小型で高出力且つ高発電力を有する。
また、本発明の車両は、上記回転電機を備える。この回転電機を発電機として使用した場合、車両への搭載スペースを小さく抑えることができ、車両に搭載のバッテリを短時間でチャージすることができる。また、回転電機をモータとして使用した場合、車両への搭載スペースを小さく抑えることができ、エンジンを始動(再始動)する高出力のスタータとして用いることができる。また、車両加速時に、エンジンをモータアシストすることで、加速性能の向上、省燃費などを実現することができる。また、回転電機をモータ機能付き発電機として使用した場合、車両への搭載スペースを小さく抑えることができ、上述した短時間でのバッテリチャージ、エンジンの始動(再始動)、車両加速時のモータアシストによる加速性能の向上、省燃費などを実現することができる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
また、上述の各図で示した実施形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。
また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。
また、上述の各図で示した実施形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。
また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。
1…回転電機
10…ステータ(固定子)
11…ステータコア
11a…スロット
21…セグメントコンダクタ(分割導線:曲げ中間体)
21c…直線部(ステータコアのスロットに挿通される部分)
21e…コイルエンド部(第1のコイルエンド部:基端側コイルエンド部)
21s…曲線導体部
21t…直線導体部
22A…コイルエンド部(第2のコイルエンド部:反基端側コイルエンド部)
100…車両
10…ステータ(固定子)
11…ステータコア
11a…スロット
21…セグメントコンダクタ(分割導線:曲げ中間体)
21c…直線部(ステータコアのスロットに挿通される部分)
21e…コイルエンド部(第1のコイルエンド部:基端側コイルエンド部)
21s…曲線導体部
21t…直線導体部
22A…コイルエンド部(第2のコイルエンド部:反基端側コイルエンド部)
100…車両
Claims (7)
- 回転電機のステータコアに分布巻きで配線されるコイルの導体要素であるセグメントコンダクタであって、
平角状の断面を有し、
一対の直線導体部と該一対の直線導体部の一端側を互いに連結する曲線導体部とを備え、
前記曲線導体部を含む前記ステータコアから露出して配置される部分の断面厚さが、前記直線導体部における前記ステータコアのスロットに収容されて配置される部分の断面厚さより薄厚であることを特徴とする
セグメントコンダクタ。 - 前記ステータコアから露出して配置される部分は、前記ステータコアのスロットに収容されて配置される部分の厚みの半分以下に規定されていることを特徴とする請求項1に記載のセグメントコンダクタ。
- 前記セグメントコンダクタが前記ステータコアのスロットに配置された状態で、前記ステータコアから露出して配置される部分の傾斜角度が40度以下に規定されていることを特徴とすると請求項1または請求項2に記載のセグメントコンダクタ。
- 前記曲線導体部を含む前記ステータコアから露出して配置される部分の断面積と、前記直線導体部における前記ステータコアのスロットに収容されて配置される部分の断面積とが略等しいことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載されたセグメントコンダクタ。
- 請求項1から請求項4のいずれかに記載のセグメントコンダクタを、ステータコアに分布巻きで配置した構造を有することを特徴とするステータ。
- 請求項5に記載のステータを備えた回転電機。
- 請求項6に記載の回転電機を備えた車両。
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---|---|---|---|
US15/049,720 US20160254718A1 (en) | 2015-02-26 | 2016-02-22 | Segment conductors, stator, rotating electrical machine, and vehicle and method of manufacturing the segment conductors |
CN201610104032.5A CN105932807A (zh) | 2015-02-26 | 2016-02-25 | 分段导线、定子、旋转电机、车辆以及分段导线的制造方法 |
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---|---|---|---|
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108711960A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-10-26 | 浙江信戈制冷设备科技有限公司 | 定子及定子生产方法 |
WO2020044761A1 (ja) * | 2018-08-29 | 2020-03-05 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | セグメント導体、セグメント導体の製造方法 |
WO2020071035A1 (ja) * | 2018-10-02 | 2020-04-09 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | ステータ及びそれを用いたモータ |
JP2020205723A (ja) * | 2019-06-19 | 2020-12-24 | 三菱電機株式会社 | 回転電機の固定子及び回転電機 |
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-
2015
- 2015-06-16 JP JP2015120936A patent/JP2016165208A/ja active Pending
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