JP2016165224A - Stator for rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両等に搭載されて電動機や発電機として使用される回転電機の固定子に関する。 The present invention relates to a stator of a rotating electric machine that is mounted on a vehicle or the like and used as an electric motor or a generator.
従来、車両に搭載されて使用される回転電機として、回転可能に設けられた回転子と、該回転子と径方向に対向して配置され周方向に配列された複数のスロットを有する固定子コアおよび該固定子コアのスロットに巻装された固定子巻線を有する固定子と、を備えたものが一般に知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a rotating electrical machine that is mounted and used in a vehicle, a rotor core that is rotatably provided, and a stator core that has a plurality of slots that are arranged to face the rotor in the radial direction and are arranged in the circumferential direction. And a stator having a stator winding wound around a slot of the stator core are generally known.
そして、固定子コアに巻装される固定子巻線として、例えば特許文献1に開示されているように、U字状に形成された複数の導体セグメントの端末同士を接続して構成されるセグメント型の固定子巻線が知られている。この固定子巻線は、各導体セグメントの一対の直線部を軸方向一方側からスロット内に挿入して、スロットから軸方向他方側に延出した開放端部を周方向に捻って斜行部を形成し、異なる導体セグメントの斜行部の端末同士を溶接等で接合することにより結線されて固定子コアに巻装される。なお、導体セグメントは、導体部と、該導体部の外周面を覆う絶縁皮膜とにより構成されている。
As a stator winding wound around the stator core, for example, as disclosed in
ところで、上記のようなセグメント型の固定子巻線は、固定子コアに巻装される際に、スロットから軸方向他方側に延出した導体セグメントの開放端部を所定の圧力(定圧)で周方向に捻って変形させる捻り加工を施すことにより斜行部を形成する。このとき、導体セグメントが固定子コアの軸方向端面とスロットの内壁面とが交わる角部に接触して、導体セグメントの表面を覆う絶縁皮膜の損傷や潰れが発生し易いことから、絶縁不良に繋がる恐れがある。 By the way, when the segment type stator winding as described above is wound around the stator core, the open end of the conductor segment extending from the slot to the other side in the axial direction is applied with a predetermined pressure (constant pressure). The skewed portion is formed by twisting to deform by twisting in the circumferential direction. At this time, since the conductor segment is in contact with the corner where the axial end surface of the stator core and the inner wall surface of the slot intersect, the insulation film covering the surface of the conductor segment is likely to be damaged or crushed. There is a risk of being connected.
また、固定子巻線は、通電により発熱し高温になるため、温度上昇に伴って各導体セグメントの表面を覆う絶縁皮膜が熱膨張する。そのため、固定子コアのスロット内に収容された導体セグメントのスロット収容部は、絶縁皮膜の熱膨張率と導体部や固定子コアの熱膨張率との差に基づくストレスによって、絶縁皮膜の損傷や潰れが発生し易い。よって、この場合にも絶縁不良に繋がる恐れがある。 In addition, since the stator winding generates heat and becomes high temperature when energized, the insulating film covering the surface of each conductor segment thermally expands as the temperature rises. For this reason, the slot accommodating portion of the conductor segment accommodated in the slot of the stator core may cause damage to the insulating coating due to stress based on the difference between the thermal expansion coefficient of the insulating coating and the thermal expansion coefficient of the conductor portion or the stator core. Crushing is likely to occur. Therefore, in this case as well, there is a risk of causing insulation failure.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、加工時及び高温環境下における固定子巻線の絶縁不良の発生を防止して、良好な絶縁性能を確保し得るようにした回転電機の固定子を提供することを解決すべき課題とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and prevents the occurrence of defective insulation of a stator winding during processing and in a high-temperature environment, so as to ensure good insulation performance. Providing a stator is a problem to be solved.
上記課題を解決するためになされた本発明は、周方向に配列された複数のスロット(25)を有する円環状の固定子コア(22)と、前記固定子コアに巻装された固定子巻線(21)と、を備え、前記固定子巻線は、前記スロット内に収容されたスロット収容部(23a)と、前記スロットから軸方向外部に露出したコイルエンド部と、を有する導体セグメント(23)により構成されて通電により発熱する回転電機の固定子において、前記導体セグメントは、導体部(23j)と、該導体部の外周面を覆う絶縁層(231k)及び該絶縁層の外周面を覆う保護層(232k)からなる2層構造の絶縁皮膜(23k)と、を有し、前記保護層は、常温ではヤング率が前記絶縁層と同等かそれ以上であり、且つ前記固定子巻線の発熱による高温環境下では前記ヤング率が前記絶縁層よりも低い材料で形成されていることを特徴とする。 The present invention, which has been made to solve the above problems, includes an annular stator core (22) having a plurality of slots (25) arranged in the circumferential direction, and a stator winding wound around the stator core. A wire segment (21), and the stator winding includes a conductor segment (23a) accommodated in the slot, and a coil end portion exposed to the outside in the axial direction from the slot ( 23), the conductor segment includes a conductor portion (23j), an insulating layer (231k) covering the outer peripheral surface of the conductor portion, and an outer peripheral surface of the insulating layer. An insulating film (23k) having a two-layer structure comprising a protective layer (232k) for covering, and the protective layer has a Young's modulus equal to or higher than that of the insulating layer at room temperature, and the stator winding High temperature due to heat generation The boundary under characterized in that the Young's modulus is formed at a lower material than the insulating layer.
本発明において、常温とは、JISで定められた「常温」即ち「20℃±15℃(5℃〜35℃)」に準じる。また、高温環境下とは、回転電機が作動して固定子巻線の発熱により高温になった環境のことをいう。本発明における高温環境は、回転電機や固定子の仕様により異なり、約160℃〜200℃である。 In the present invention, the normal temperature conforms to “normal temperature” defined by JIS, that is, “20 ° C. ± 15 ° C. (5 ° C. to 35 ° C.)”. The high temperature environment refers to an environment in which the rotating electrical machine is activated and the stator winding is heated due to heat generation. The high temperature environment in the present invention varies depending on the specifications of the rotating electrical machine and the stator, and is about 160 ° C to 200 ° C.
本発明によれば、導体セグメントは、導体部と、該導体部の外周面を覆う絶縁層及び該絶縁層の外周面を覆う保護層からなる2層構造の絶縁皮膜とを有し、保護層は、常温ではヤング率が絶縁層と同等かそれ以上であり、且つ高温環境下ではヤング率が絶縁層よりも低い材料で形成されている。 According to the present invention, the conductor segment includes a conductor portion, and an insulating film having a two-layer structure including an insulating layer that covers the outer peripheral surface of the conductor portion and a protective layer that covers the outer peripheral surface of the insulating layer. Is formed of a material having a Young's modulus equal to or higher than that of the insulating layer at room temperature and lower than that of the insulating layer in a high-temperature environment.
即ち、常温環境下では、絶縁皮膜の保護層のヤング率が絶縁層と同等か高くなるようにされている。そのため、加工時に固定子コアの軸方向端面とスロットの内壁面とが交わる角部に導体セグメントが接触しても、その角部の食い込みがヤング率の高い保護層で食い止められ、絶縁層にまで到達することが阻止される。これにより、絶縁層の損傷や潰れの発生を回避し、絶縁不良の発生をより確実に防止することができる。 That is, under a normal temperature environment, the Young's modulus of the protective layer of the insulating film is made equal to or higher than that of the insulating layer. Therefore, even if the conductor segment contacts the corner where the axial end surface of the stator core and the inner wall surface of the slot meet during processing, the biting of the corner is stopped by the protective layer with a high Young's modulus, and the insulation layer is reached. It is blocked from reaching. As a result, it is possible to avoid the occurrence of damage and crushing of the insulating layer and more reliably prevent the occurrence of insulation failure.
また、固定子巻線の発熱に伴う高温環境下においては、絶縁皮膜の保護層のヤング率が絶縁層よりも低くなるようにされている。そのため、絶縁皮膜や導体の熱膨張によって、スロット内において絶縁皮膜が導体と固定子コアの間で潰され、所定の寸法まで変形する定寸変形によるストレスに対して、保護層が潰れることで応力を逃がすことができる。これにより、絶縁層の損傷や潰れの発生を回避し、絶縁不良の発生を防止することができる。したがって、本発明によれば、加工時及び高温環境下における固定子巻線の絶縁不良の発生を防止して、良好な絶縁性能を確保することができる。 Further, the Young's modulus of the protective layer of the insulating film is made lower than that of the insulating layer under a high temperature environment accompanying the heat generation of the stator winding. Therefore, due to thermal expansion of the insulation film or conductor, the insulation film is crushed between the conductor and the stator core in the slot, and the protective layer is crushed against the stress caused by sizing deformation that deforms to a predetermined dimension. Can escape. Thereby, it is possible to avoid the occurrence of damage or crushing of the insulating layer and to prevent the occurrence of insulation failure. Therefore, according to the present invention, it is possible to prevent the occurrence of insulation failure of the stator winding during processing and in a high temperature environment, and to ensure good insulation performance.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載された各部材や部位の後の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的な部材や部位との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the parenthesis after each member and site | part described in this column and the claim shows the correspondence with the specific member and site | part described in embodiment mentioned later.
以下、本発明に係る回転電機の実施形態について図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, embodiments of a rotating electrical machine according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
〔実施形態1〕
本実施形態に係る回転電機1は、車両用交流発電機として用いられるものであって、図1に示すように、電機子として働く固定子2と、界磁として働く回転子3と、固定子2および回転子3を収容し、締結ボルト4cによって連結、固定されたフロントハウジング4aおよびリアハウジング4bと、交流電力を直流電力に変換する整流器5等を含んで構成されている。
A rotating
固定子2は、図2に示すように、固定子コア22と、複数の導体セグメント23により構成されたセグメント型の固定子巻線21と、固定子コア22および固定子巻線21間を電気絶縁する絶縁シート部材24とを備えている。この固定子2は、フロントハウジング4aおよびリアハウジング4b間で挟持されることにより固定されており、回転子3の外周側に所定のエアギャップG(図11参照)を介して配置されている。固定子2の詳細な構造については後述する。
As shown in FIG. 2, the
回転子3は、図1に示すように、フロントハウジング4aおよびリアハウジング4bに回転可能に支持されたシャフト33と一体になって回転するもので、ランデル型ポールコア32と、界磁巻線31とを備えている。なお、シャフト33の前端部には、自動車に搭載された走行用のエンジン(図示せず)に図示しないベルト等を介して連結されたプーリ20が固定されている。
As shown in FIG. 1, the
ランデル型ポールコア32は、フロント側およびリア側の一組のポールコア32a、32bを組み合わせて構成されている。各ポールコア32a、32bは、それぞれが6個の爪状磁極部32cを有し、絶縁処理された銅線を円筒状かつ同心状に巻回して構成された界磁巻線31を前後両側から挟み込むようにシャフト33に嵌挿されている。本実施形態では、ポールコア32a、32bは、各8個の磁極を持ち、即ち、16極の回転子3を形成している。
The Landell-
フロントハウジング4aの軸方向端面(前端面)およびリアハウジング4bの軸方向端面(後端面)には、吸入孔42a、42bがそれぞれ設けられている。そして、フロント側の吸入孔42aから吸い込んだ冷却風を軸方向および径方向に吐き出すための斜流ファン35がフロント側のポールコア32aの前端面に溶接等により固着されている。同様に、リア側の吸入孔42bから吸い込んだ冷却風を径方向に吐き出すための遠心ファン36がリア側のポールコア32bの後端面に溶接等により固着されている。また、フロントハウジング4aおよびリアハウジング4bには、固定子コア22の軸方向両端から突出した固定子巻線21のコイルエンド部に対向した部分に冷却風の吐出孔41がそれぞれ設けられている。
シャフト33の後端部には、界磁巻線31の両端に電気的に接続されたスリップリング37、38が形成されており、これらのスリップリング37、38を介してブラシ装置7から界磁巻線31に対して給電が行われるようになっている。
Slip rings 37 and 38 that are electrically connected to both ends of the field winding 31 are formed at the rear end of the
上述した構成を有する車両用交流発電機1は、ベルト等を介してプーリ20にエンジンからの回転力が伝えられると、回転子3がシャフト33と共に所定方向に回転する。この状態で、スリップリング37、38を介してブラシ装置7から回転子3の界磁巻線31に励磁電圧を印加することにより、ポールコア32a、32bのそれぞれの爪状磁極部32cが励磁されて、回転子3の回転周方向に沿って交互にNS磁極が形成される。これにより、固定子巻線21に三相交流電圧を発生させることができ、整流器5の出力端子から所定の直流電流を取り出すことができる。
In the
次に、固定子2の詳細について図2〜図13を参照しつつ説明する。固定子コア22は、円環状の複数の電磁鋼板を軸方向に積層して形成されている。この固定子コア22は、外周部を構成する円環状のバックコア部22aと、バックコア部22aから径方向内方へ突出し周方向に所定距離を隔てて配列された複数のティース部22bとを有する。固定子コア22の隣接する二つのティース部22bの間には、多相の固定子巻線21を収容できるように、軸方向に貫通するスロット25が形成されている。本実施形態では、回転子3の磁極数16に対応して、2組の3相の固定子巻線21を収容するように、96個のスロット25が周方向に等間隔に配置されている。
Next, details of the
固定子コア22のスロット25に装備された固定子巻線21は、接合端部23f(図5参照)同士が互いに接合された複数のU字形状の導体セグメント23により構成されている。導体セグメント23は、図3に示すように、例えば銅等の導電性の金属材料よりなる導体部23jと、導体部23jの外周面を覆う2層構造の絶縁皮膜23kとからなる断面が矩形の角線で形成されている。なお、接合端部23fは、絶縁皮膜23kが剥離されて内部の導体部23jが露出した状態になっており、異なる導体セグメント23の所定の接合端部23f同士が接合された後、絶縁処理が施されている。
The stator winding 21 provided in the
絶縁皮膜23kは、矩形断面の導体部23jの外周面を覆う内層としての絶縁層231kと、絶縁層231kの外周面を覆う外層としての保護層232kとからなる。絶縁層231kは、エナメルで、約30μmの厚みに形成されている。そして、保護層232kは、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等の樹脂で、約100μmの厚みに形成されている。この保護層232kは、常温ではヤング率が絶縁層231kと同等かそれ以上であり、且つ高温環境下ではヤング率が絶縁層231kよりも低い材料で形成されている。
The insulating
なお、保護層232kの厚みは、スロット25から軸方向の外部に延出した開放端部が周方向へ捻られて斜行部23eが形成される(以下、「捻り加工」ともいう)際に減少する絶縁皮膜23kの厚み減少量よりも大きくなるように設定されている。これにより、捻り加工時において、絶縁層231kが破壊されて固定子巻線21の絶縁不良が発生しないようにされている。また、保護層232kの厚みは、導体セグメント23のスロット25内に収容されたスロット収容部23aの高温環境下における絶縁皮膜23kの厚み減少量よりも大きくなるように設定されている。これにより、高温環境下において、絶縁皮膜23kの熱膨張時に保護層232kが潰れることで応力を逃がし、絶縁層231kの損傷や潰れの発生を回避して、絶縁不良の発生を防止するようにされている。
The thickness of the
本実施形態において保護層232kに用いられているPEEKは、図5に示すように、常温を含む領域(120℃以下)ではヤング率が絶縁層231kよりも高く、且つ高温環境下(160℃以上)ではヤング率が絶縁層231kよりも低い特性を有するものである。なお、絶縁層231kを構成するエナメルのヤング率は、高温になるにつれて少しずつなだらかに低下しており、PEEKのヤング率ほど急激に変化する温度帯域はない。
As shown in FIG. 5, the PEEK used for the
なお、図6に示す比較例1に係る導体セグメントは、銅よりなる導体部23mと、導体部23mの外周面を覆う絶縁層231n及び該絶縁層231nの外周面を覆う保護層232nからなる2層構造の絶縁皮膜23nとを有するものである。この場合、絶縁層231nは、実施形態1と同じエナメルで約30μmの厚みに形成され、保護層232nは、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)で約100μmの厚みに形成されている。比較例1において保護層232nに用いられているPPSは、図5に示すように、常温環境から200℃以上の高温環境下において常に、ヤング率が絶縁層231nよりも低い特性を有するものであって、この点で、本発明の保護層232kと比較例1の保護層232nは顕著に異なる。
The conductor segment according to Comparative Example 1 shown in FIG. 6 includes a
また、図7に示す比較例2に係る導体セグメントは、従来例であって、銅よりなる導体部23pと、導体部23pの外周面を覆う単層構造の絶縁皮膜23qとを有するものである。絶縁皮膜23qは、実施形態1と同じエナメルで約80μmの厚みに形成されている。
Moreover, the conductor segment according to Comparative Example 2 shown in FIG. 7 is a conventional example, and includes a
この導体セグメント23は、図4に示すように、一対の直線部23g、23gとそれぞれの直線部23g、23gの一端部同士を連結するターン部23hとからなるU字形状のものが採用されている。この導体セグメント23は、一対の直線部23g、23gが所定のスロットピッチ離れた2個のスロット25内に軸方向一方側から挿入された後、スロット25から軸方向他方側の外部に延出する直線部23g、23gの開放端部が、周方向の何れか一方側へ所定の角度をもって斜めに斜行するように捻られている。なお、この捻り加工は、常温環境下で行われる。
As shown in FIG. 4, the
即ち、直線部23g、23gの開放端部に上記の捻り加工が施される際には、図8(a)(b)及び図9(a)(b)に示すように、固定子コア22の軸方向端面とスロット25の内壁面とが交わる角部に導体セグメント23が接触して、その角部が絶縁皮膜23kに食い込んだ状態になる(図8(b)のA部及び図9(b)参照。)。このとき、導体セグメント23は、常温において、絶縁皮膜23kの保護層232kのヤング率が絶縁層231kのそれよりも高くされ、且つ保護層232kの厚みが、開放端部に施される捻り加工によって斜行部23eが形成される際に減少する絶縁皮膜23kの厚み減少量よりも大きくされているので、その角部の食い込みがヤング率の高い保護層232kで食い止められる。これにより、角部の食い込みが絶縁層231kまで到達しないので、絶縁層231kの損傷や潰れの発生が回避され、絶縁不良の発生が防止される。
That is, when the twisting process is performed on the open ends of the
これにより、導体セグメント23は、図10に示すように、スロット25内に収容され軸方向に沿って直線状に延びる一対のスロット収容部23a、23aと、スロット25から軸方向に露出し周方向に延び出すコイルエンド部とを有する。コイルエンド部は、各スロット収容部23a、23aの一端同士を連結するように一体に設けられてスロット25の軸方向一端側(車両用交流発電機1のリア側で図1の右側。以下、同様)から突出するターン側エンド部23bと、各スロット収容部23a、23aの他端に一体に設けられてスロット25の軸方向他端側(車両用交流発電機1のフロント側で図1の左側。以下、同様)から突出する一対の接合側エンド部23c、23cとから構成されている。
Thereby, as shown in FIG. 10, the
ターン側エンド部23bは、その先端に湾曲変形により形成された略V字状のターン部23hを有している。一方、接合側エンド部23cは、周方向に捻られて固定子コア22の軸方向端面に対して所定の角度をもって斜めに斜行する斜行部23eと、この斜行部23eの先端に屈曲変形により一体に形成された接合端部23fとを有している。
The turn-
固定子コア22の各スロット25には、それぞれ偶数本(本実施形態では4本)の電気導体(各導体セグメント23のスロット収容部23a)が収容されている。一つのスロット25内に収容された4本の電気導体は、図11に示すように、径方向に沿って内側から内端層、内中層、外中層、外端層の順で一列に配列されている。各スロット25内に収容されたこれらの電気導体が所定のパターンで接続されることにより、固定子巻線21が形成される。なお、一つのスロット25内に収容された4本の電気導体は同相の固定子巻線21を形成している。
Each
スロット25内の電気導体は、軸方向一端側のターン側エンド部23bにおいては、ターン部23hを経由することにより電気的に接続されている。これにより、固定子コア22の軸方向一端側には、スロット25から突出した多数のターン部23hによって第1コイルエンド群21aが形成されている(図2参照)。また、軸方向他端側の接合側エンド部23cにおいては、接合端部23f同士をアーク溶接によって接合することにより電気的に接続されている。これにより、固定子コア22の軸方向他端側には、スロット25から突出した多数の接合側エンド部23cによって第2コイルエンド群21bが形成されている(図2,図12参照)。
The electrical conductor in the
各スロット25内の1本の電気導体は、所定の磁極ピッチ離れた他のスロット25内の1本の他の電気導体と対をなしている。例えば、図13に示すように、一つのスロット25内に収容された内端層の電気導体231aは、固定子コア22の時計回り方向に向けて1磁極ピッチ(NS磁極ピッチ)離れた他のスロット25内の外端層の電気導体231bと対をなしている。同様に、一つのスロット25内に収容された内中層の電気導体232aは、固定子コア22の時計回り方向に向けて1磁極ピッチ離れた他のスロット25内の外中層の電気導体232bと対をなしている。
One electrical conductor in each
そして、固定子コア22の軸方向一端側のターン側エンド部23bにおいて、これらの対をなす電気導体、即ち、内端層の電気導体231aと外端層の電気導体231bとは、ターン部23h(231c)を経由することにより接続されている。また、内中層の電気導体232aと外中層の電気導体232bとは、ターン部23h(232c)を経由することにより接続されている。
Then, in the turn-
即ち、固定子コア22の軸方向一端側のターン側エンド部23bにおいては、一つのスロット25内に収容された内端層の電気導体231aと内中層の電気導体232aが、当該スロット25から固定子コア22の時計回り方向に向けて延出している。また、一つのスロット25内に収容された外端層の電気導体231bと外中層の電気導体232bが、当該スロット25から固定子コア22の反時計回り方向に向けて延出している。
That is, at the turn-
一方、一つのスロット25内に収容された内中層の電気導体232aは、固定子コア22の時計回り方向に向けて1磁極ピッチ離れた他のスロット25内の内端層の電気導体231a’とも対をなしている。同様に、一つのスロット25内に収容された外端層の電気導体231b’は、固定子コア22の時計回り方向に向けて1磁極ピッチ離れた他のスロット25内の外中層の電気導体232bとも対をなしている。
On the other hand, the inner and middle layer
そして、固定子コア22の軸方向他端側の接合側エンド部23cにおいて、これらの対をなす電気導体、即ち、内中層の電気導体232aと内端層の電気導体231a’とは、接合端部23f同士(232dと231d’)の接合により接続されている(図10参照)。また、外端層の電気導体231b’と外中層の電気導体232bとは、接合端部23f同士(231e’と232e)の接合により接続されている(図10参照)。
The pair of electric conductors, that is, the inner and middle layer
即ち、固定子コア22の軸方向一端側のターン側エンド部23bにおいては、一つのスロット25内に収容された内端層の電気導体231aと外中層の電気導体232bが、当該スロット25から固定子コア22の反時計回り方向に向けて延出している。また、一つのスロット25内に収容された内中層の電気導体232bと外端層の電気導体231bが、当該スロット25から固定子コア22の時計回り方向に向けて延出している。
That is, at the turn-
さらに、図4に示すように、内端層の電気導体231aと外端層の電気導体231bとが、一連の導電体をU字形状に成形してなる大セグメント231により提供される。そして、内中層の電気導体232aと外中層の電気導体232bとが一連の導電体をU字形状に成形してなる小セグメント232により提供される。なお、基本となるU字形状の導体セグメント23は、大セグメント231および小セグメント232によって構成される。
Furthermore, as shown in FIG. 4, the inner end layer
以上の構成を、全てのスロット25の基本となる導体セグメント23について繰り返す。なお、固定子巻線21の各相について、基本となる導体セグメント23により、固定子コア22の周りを2周する巻線(コイル)が形成される。しかし、固定子巻線21の各相について、出力用引き出し線および中性点用引き出し線を一体に有するセグメント、並びに1周目と2周目とを接続するターン部23hを有するセグメントは、基本となる導体セグメント23とは異なる異形セグメントで構成される。これら異形セグメントを用いて、固定子巻線21の各相の巻線端が星型結線により結線される。
The above configuration is repeated for the
このようにして各スロット25から軸方向他端側に形成された各導体セグメント23の斜行部23eのうち、所定の斜行部23eの接合端部23f同士(端末同士)が溶接等で接合されることにより、複数の導体セグメント23が所定の状態に接続される。これにより、固定子コア22のスロット25に巻装された三相の固定子巻線21が形成される。その後、各スロット25内に収容された複数の電気導体(各導体セグメント23のスロット収容部23a)及び絶縁シート部材24は、スロット25内に滴下されるワニス(接着部材)により固定子コア22に固定される。
Thus, among the
以上のように構成された本実施形態の固定子2によれば、導体セグメント23は、導体部23jと、絶縁層231k及び保護層232kからなる2層構造の絶縁皮膜23kとを有し、保護層232kのヤング率が、常温では絶縁層231kのそれよりも高くなるようにされている。そのため、スロット25から軸方向他方側に延出した導体セグメント23の開放端部に捻り加工を常温環境にて施す際に、固定子コア22の軸方向端面とスロット25の内壁面とが交わる角部に導体セグメント23が接触しても、その角部の食い込みがヤング率の高い保護層232kで食い止められるので、絶縁層231kにまで到達することが阻止される。これにより、絶縁層231kの損傷や潰れの発生を回避して、絶縁不良の発生を防止することができる。
According to the
また、固定子巻線21への通電により固定子巻線21の発熱に伴う高温環境下においては、絶縁皮膜23kの保護層232kのヤング率が絶縁層231kよりも低くなるようにされている。そのため、絶縁皮膜23kや導体部23jの熱膨張により、スロット25内で絶縁皮膜23kが導体部23jと固定子コア22の間で圧縮され、所定の寸法まで変形する定寸変形によるストレスに対して、保護層232kが潰れることで絶縁層231kにかかる応力を逃がすことができる。これにより、絶縁層231kの損傷や潰れの発生を回避し、絶縁不良の発生を防止することができる。
Further, the Young's modulus of the
また、本実施形態では、保護層232kの厚みは、開放端部が周方向へ捻られて斜行部23eが形成される際(捻り加工が施される際)に減少する絶縁皮膜23kの厚み減少量よりも大きくなるように設定されている。これにより、捻り加工時における固定子巻線21の絶縁不良の発生をより確実に防止することが可能となる。さらに、保護層232kの厚みは、導体セグメント23のスロット25内に収容されたスロット収容部23aの高温環境下における絶縁皮膜23kの厚み減少量よりも大きくなるように設定されている。これにより、高温環境下における固定子巻線21の絶縁不良の発生をより確実に防止することが可能となる。
In the present embodiment, the thickness of the
したがって、本実施形態の回転電機の固定子2によれば、捻り加工時や高温環境下における固定子巻線21の絶縁不良の発生を防止して、良好な絶縁性能を確保することができる。
Therefore, according to the
〔他の実施形態〕
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記の実施形態1では、固定子巻線21を構成する導体セグメント23は、U字形状のものが採用されていたが、この他に、例えばI字形状の導体セグメントを採用することができる。このI字形状の導体セグメントを採用した場合には、固定子コア22の軸方向両側で捻り加工が施されることにより斜行部23eが形成されるので、捻り加工時における固定子巻線21の絶縁不良の発生をより効果的に防止して、良好な絶縁性能を確保することが可能となる。
For example, in
また、上記の実施形態1では、本発明に係る回転電機の固定子を車両用交流発電機に適用した例を説明したが、本発明は、車両に搭載される回転電機として、発電機、あるいは電動機、さらには両者を選択的に使用し得る回転電機にも適用することができる。 In the first embodiment, the example in which the stator of the rotating electrical machine according to the present invention is applied to an AC generator for a vehicle has been described. However, the present invention can be applied to a generator or a rotating electrical machine mounted on a vehicle. The present invention can also be applied to an electric motor, and further to a rotating electric machine that can selectively use both.
1…車両用交流発電機(回転電機)、 2…固定子、 3…回転子、 21…固定子巻線、 22…固定子コア、 23…導体セグメント、 23a…スロット収容部、 23e…斜行部、 23j…導体部、 23k…絶縁皮膜、 231k…絶縁層、 232k…保護層、 25…スロット。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記導体セグメントは、導体部(23j)と、該導体部の外周面を覆う絶縁層(231k)及び該絶縁層の外周面を覆う保護層(232k)からなる2層構造の絶縁皮膜(23k)と、を有し、
前記保護層は、常温ではヤング率が前記絶縁層と同等かそれ以上であり、且つ前記固定子巻線の発熱による高温環境下では前記ヤング率が前記絶縁層よりも低い材料で形成されている回転電機の固定子。 An annular stator core (22) having a plurality of slots (25) arranged in the circumferential direction, and a stator winding (21) wound around the stator core, the stator winding The wire is composed of a conductor segment (23) having a slot accommodating portion (23a) accommodated in the slot and a coil end portion exposed to the outside in the axial direction from the slot, and the wire of the rotating electrical machine that generates heat when energized. In the stator,
The conductor segment comprises a conductor portion (23j), an insulating layer (231k) that covers the outer peripheral surface of the conductor portion, and a protective layer (232k) that covers the outer peripheral surface of the insulating layer. And having
The protective layer is formed of a material whose Young's modulus is equal to or higher than that of the insulating layer at room temperature and whose Young's modulus is lower than that of the insulating layer in a high temperature environment due to heat generation of the stator winding. Stator for rotating electric machine.
前記保護層は、ポリエーテルエーテルケトンで形成されている請求項1乃至3の何れか一項記載の回転電機の固定子。 The insulating layer is formed of enamel;
The stator for a rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the protective layer is formed of polyetheretherketone.
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