JP2016214011A - ステータ及びそれを備えた回転電機 - Google Patents

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明 南浦
幸平 市川
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Abstract

【課題】温度検出素子を容易に取り付けでき、より正確にコイルの温度を計測可能なステータを提供すること。【解決手段】本発明のステータ2のコイル20を形成する複数のセグメント導体200、300、300´は、第1面9a同士が対向するように、それぞれの鉛直部202b、203bおよび水平部302c、302c´、303cにおいて接合されている。複数組の接合されている2つの端部のうち少なくとも1つの組において、いずれか一方の端部である水平部302c´は、他方の端部である鉛直部202bから突出するように延伸して形成された延伸部302d´を有する。延伸部302d´には、コイル20の温度を検出するサーミスタ7が取り付けられる。【選択図】図16

Description

本発明は、ステータ及びそれを備えた回転電機に関する。
近年、車両のハイブリッド化等が図られており、回転電機が多く用いられている。このような回転電機では、固定子巻線の温度を計測するためにサーミスタ等の温度検出素子が設けられている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1に示す回転電機では、サーミスタは、固定子コイルエンドの、セグメント導体の接続部同士に挟まれた微小空間の間に収められワニスによって固定されている。
特開2014−90546号
しかしながら、上記従来の回転電機では、微小空間の間にサーミスタを収める必要があるため、取り付け部分が制約され、取り付け作業が困難である。
また、ワニスによりセグメント導体からの熱伝達を向上させているが、皮膜や絶縁処理材の上から温度を計測するため、コイルの温度を正確に計測できない。
本発明は、従来の課題を考慮し、温度検出素子を容易に取り付けでき、より正確にコイルの温度を計測可能なステータおよびそれを用いた回転電機を提供することを目的とする。
第1の発明に係るステータは、ステータコアと、コイルとを備えている。ステータコアは、円筒状であり、その内側に径方向に沿って形成された複数のスロットを有する。コイルは、スロットに配置されたセグメント導体を複数有し、セグメント導体の端部同士が接合されて形成される。セグメント導体は、断面が矩形状であり、第1面と第2面を持ち、第1面が径方向と平行になるようにスロットに配置されている。それぞれのスロット内には、互いの第2面同士が対向するようにセグメント導体が複数配置されている。複数のセグメント導体は、第1面同士が対向するように、それぞれの端部において接合されている。複数組の接合されている2つの端部のうち少なくとも1つの組において、いずれか一方の端部である第A端部は、他方の端部である第B端部から突出するように延伸して形成された延伸部を有する。延伸部には、コイルの温度を検出する温度検出素子が接触して取り付けられる。
このように、一方の端部が他方の端部から突出するように伸びて延伸部が設けられており、延伸部に温度検出素子が取り付け可能なため、温度検出素子を容易にコイルに取り付けることが出来る。
また、セグメント導体に直接取り付けるため、セグメント導体の温度を直接計測することができ、より正確にコイルの温度を計測可能である。
なお、本明細書における平行とは、厳密な意味での平行のみを意味するものではない。構成部品の機械加工、曲げ、組付けによりばらつきが生じるため、必ずしも幾何学で定義している精度には収まらないが、本願においては、説明上、平行と述べる。
第2の発明に係るステータは、第1の発明に係るステータであって、第A端部の第2面と、第B端部の端面が隣接している。第A端部と第B端部は、隣接する端面および第2面に対する溶接によって接合されている。
これにより、端面が溶接されている端部とは異なる端部が伸びて延伸部が形成されているため、溶接の際に延伸部が妨げとならない。
第3の発明に係るステータは、第1の発明に係るステータであって、セグメント導体は、スロット内に配置されるスロット内部分と、ステータコアの両端面のうち第1端面から突出した第1突出部と、両端面のうち第2端面から突出した第2突出部とを有している。端部は、第1突出部及び第2突出部の双方に設けられている。接合された対向する第1面は、第1突出部側及び第2突出部側の双方に設けられている。
このように、セグメント導体は、ステータコアの両端面から突出した部分のそれぞれに端部が形成され、その端部で他のセグメント導体と接合されている。それぞれのセグメント導体は、2つ以上のスロットを渡るように形成されておらず、1つのスロットにのみ配置されている。
これにより、曲げ加工を施した後でもセグメント導体をステータコアの内側からスロット内に差し込むことが出来る。セグメント導体をスロットに差し込んだ後に曲げ加工を施す必要がないため、容易に加工を施すことが出来る。
第4の発明に係るステータは、第1の発明に係るステータであって、ステータコアの内側からi番目(iは1以上の整数)に配置されているセグメント導体は、他のスロット内においてi+1番目に配置されているセグメント導体と、第1面同士が対向するように、それぞれの端部において接合されている。
このように、異なるスロット間に配置されているセグメント導体が接合される。
第5の発明に係るステータは、第4の発明に係るステータであって、接合された対向する第1面は、径方向と平行に形成されており、i番目のセグメント導体の端部は、第2面が湾曲するように、i+1番目のセグメント導体の端部に向かって外側に曲げられて、i+1番目のセグメント導体の端部と接合されている。
これにより、内側のセグメント導体がステータの径方向外側に向かって曲げられて、外側のセグメント導体と接合する構成を実現できる。
第6の発明に係るステータは、第5の発明に係るステータであって、第A端部は、i番目のセグメント導体の端部であり、第B端部は、i+1番目のセグメント導体の端部である。延伸部は、第B端部から外側に向かって突出している。
これにより、ステータコアの径方向外側に向かってステータコアの端面と平行に延伸部を形成できる。
第7の発明に係るステータは、第5の発明に係るステータであって、第A端部は、i+1番目のセグメント導体の端部であり、第B端部は、i番目のセグメント導体の端部である。延伸部は第B端部からステータコアの軸方向に沿ってステータコアとは反対側に突出している。
これにより、ステータコアの軸方向に沿って、ステータコアの端面に対して垂直方向に延伸部を形成できる。なお、本明細書における垂直とは、厳密な意味での垂直のみを意味するものではない。構成部品の機械加工、曲げ、組付けによりばらつきが生じるため、必ずしも幾何学で定義している精度には収まらないが、本願においては、説明上、垂直と述べる。
第8の発明に係るステータは、第4の発明に係るステータであって、接合された対向する第1面は、径方向と平行に形成されている。i+1番目のセグメント導体の端部は、第2面が湾曲するように、i番目のセグメント導体の端部に向かって内側に曲げられて、i番目のセグメント導体の端部と接合されている。
これにより、外側のセグメント導体がステータの径方向内側に向かって曲げられて、内側のセグメント導体と接合する構成を実現できる。
第9の発明に係るステータは、第8の発明に係るステータであって、第A端部は、i+1番目のセグメント導体の端部である。第B端部は、i番目のセグメント導体の端部であり、延伸部は、第B端部から内側に向かって突出している。
これにより、ステータコアの径方向内側に向かってステータコアの端面と平行に延伸部を形成できる。
第10の発明に係るステータは、第8の発明に係るステータであって、第A端部は、i番目のセグメント導体の端部であり、第B端部は、i+1番目のセグメント導体の端部である。延伸部は第B端部からステータコアの軸方向に沿ってステータコアとは反対側に突出している。
これにより、ステータコアの軸方向に沿って、ステータコアの端面に対して垂直方向に延伸部を形成できる。
第11の発明に係るステータは、第1の発明に係るステータであって、延伸部は、複数設けられている。複数の延伸部のうち1つの延伸部に温度検出素子が配置されている。
延伸部が放熱フィンの機能を有するため、延伸部を複数形成することにより、冷却性能を向上できる。
第12の発明に係る回転電機は、第1〜11のいずれかの発明のステータと、ロータと、温度検出素子と、を備える。ロータは、ステータの内側に配置されている。温度検出素子は、延伸部に取り付けられコイルの温度を検出する。
これにより、温度検出素子を取り付けやすく、かつより正確なコイルの温度を測定可能なステータを備えた回転電機を実現できる。
本発明によれば、温度検出素子を容易に取り付けでき、より正確にコイルの温度を計測可能なステータおよびそれを用いた回転電機を提供することができる。
本発明の実施の形態に係る回転電機を示す斜視図。 図1の回転電機の内部構造を示す図。 図1の回転電機のステータを示す斜視図。 図3のステータにおけるステータコアの平面図。 (a)図3のコイルを形成する平角線を示す斜視図、(b)図5(a)の平角線の平面図、(c)図5(a)に示す平角線のスロット内における配置を示す平面図。 図3のステータのU相コイル部を示す斜視図。 図6のU相コイル部のセグメント導体を示す斜視図。 図6のU相コイル部のセグメント導体を示す斜視図。 図3のステータのU相コイル部組を示す斜視図。 図3のステータのステータコア及びU相コイル部組を示す斜視図。 図4のステータコアに1つのU相コイル部組を配置した状態を平面的に示した模式図。 図4のステータコアに2つのU相コイル部組を配置した状態を平面的に示した模式図。 図7のセグメント導体と図8のセグメント導体の接合を説明するための平面図。 図4のステータコアに4つのU相コイル部組を配置した状態を平面的に示した模式図。 図3に示すステータにおける各相のセグメント導体の配置を説明するための平面図。 (a)図3のサーミスタが配置されているセグメント導体を示す斜視図、(b)図16(a)を周方向に沿って視た状態を示す図。 図7のセグメント導体と図8のセグメント導体を形成するための工程を示すフロー図。 (a)、(b)、(c)図8のセグメント導体の作成を説明するための図。 図7のセグメント導体と図8のセグメント導体の溶接を説明するための斜視図。 (a)他の実施の形態のサーミスタの取り付け状態を示す斜視図、(b)図20(a)を周方向に沿って視た状態を示す図。 (a)他の実施の形態のセグメント導体を示す斜視図、(b)図21(a)の構成におけるサーミスタの取り付け状態の一例を示す図、(c)図21(a)の構成におけるサーミスタの取り付け状態の一例を示す図。 他の実施の形態のステータを示す斜視図。 他の実施の形態のセグメント導体の組み合わせを示す斜視図。
本発明の一実施形態に係るステータ及び回転電機について、図面を参照しながら以下に説明する。
<1.構成>
図1は、本実施形態の回転電機1の外観を示す斜視図であり、図2は、図1の回転電機1の内部構成を示すために中心軸Aを通る平面で切断した断面図である。
図1及び図2では、本実施形態の回転電機1の駆動力によって駆動される対象物の一例として、スイングマシナリ100が示されている。
本実施形態の回転電機1は、スイングマシナリ100の上側に配置されており、回転電機1において発生した駆動力がスイングマシナリ100へと伝達される。ここで、スイングマシナリ100は、油圧ショベル等の作業車両において、履帯を有する下部走行体に対して、作業機などを有する上部旋回体を旋回させる。回転電機1の回転駆動力が減速機構を経て出力ギヤに伝達され、出力ギヤと噛み合っているスイングサークルの内側又は外側をスイングマシナリ100が回転移動することによって、下部走行体に対して上部旋回体が旋回する。
(回転電機1)
本実施形態1の回転電機1は、3相交流回転電機であり、図2に示すようにステータ2、ロータ3、シャフト4、並びにサーミスタ7(図3参照)と、それらを収納するハウジング5と、を備えている。
ハウジング5は、スイングマシナリ100の上面部102を覆うように形成されており、円筒部51と、天井部52とを有している。
ステータ2は、ハウジング5内に配置されており、詳細は後述するが、中央に空間を有する円環形状であり、コイル20(後述する図3参照)を有している。
ロータ3は、ステータ2の中央空間に回転可能に配置されている。ロータ3は、円柱形状であり、その外周側に磁石が設けられている。尚、ロータ3は、図中において上下方向を回転軸として回転する。
シャフト4は、ロータ3の中心に配置されており、ロータ3とともに回転する。このシャフト4を回転可能に支持する軸受け部6aがハウジング5の天井部52に設けられており、軸受け部6bが、スイングマシナリ100の上面部102に設けられている。シャフト4は、その下端でスイングマシナリ100のシャフト103と連結されている。
サーミスタ7は、詳しくは後段にて説明するが、コイル20の温度を検出するためにコイル20に取り付けられている。
(ステータ2)
図3は、本実施形態のステータ2を示す斜視図である。図3に示すように、本実施形態のステータ2は、中心軸Aを有し、円筒形状のステータコア10と、ステータコア10に装着されたコイル20とを有し、上端面10a及び下端面10bを有している。
コイル20は、平角線9によって形成されている。
図4は、ステータコア10を示す平面図である。ステータコア10には、その内周面10cから外周面10dに向かってスロット11が形成されている。このスロット11は、等間隔で48個形成されており、各スロット11の間には、ティース12が形成されている。又、内周面10cに設けられているスロット11の開口部が11aと示されている。
図4に示すように、ステータコア10の中心軸をAで示し、軸方向から見た平面視において周方向をCで示し、径方向をRで示している。この中心軸Aは、ロータ3の回転中心であり、軸方向とは、この中心軸Aと平行な方向を示す。周方向Cは、ステータコア10の外周面10dに沿った方向のことである。ここで、周方向Cのうち軸方向の上方から上端面10aを見た平面視において反時計回りの方向をC1とし、時計回りの方向をC2とする。周方向Cと記載した場合は、C1、C2の双方を示す。径方向Rとは、軸方向から見た平面視において中心軸Aからステータコア10の外周面10dを結ぶ方向のことである。径方向Rのうち内側方向をR1、外側方向をR2として示す。
本実施形態では、中心軸Aを地面に対して垂直方向に配置した状態において上下方向を規定し、ステータコア10の上方側の端面を上端面10aと呼び、下方側の端面を下端面10bと呼んでいるが、ステータコア10の配置方向はこの向きに限られるものではなく、中心軸Aが地面に対して水平になるように配置されてもよい。本明細書における水平とは、厳密な意味での水平のみを意味するものではない。構成部品の機械加工、曲げ、組付けによりばらつきが生じるため、必ずしも幾何学で定義している精度には収まらないが、本願においては、説明上、水平と述べる。
(平角線9)
次に、コイル20を形成する平角線9について説明する。
平角線9は、例えば、銅等によって形成されており、その表面はエナメル等の絶縁性の被膜によって覆われている。
図5(a)、(b)に示すように平角線9は、その断面形状が矩形状であり、互いに対向する第1面9aと、互いに対向する第2面9bを有している。第1面9aの幅をW1とし、第2面9bの幅をW2とすると、W1はW2よりも大きく形成されている。W1とW2の比は、例えば、2:1から3:1に形成されている。図5(c)は、平角線9のスロット11内における配置を示す図である。詳しくは後述するが、本実施形態では、1つのスロット11内に内周面10c側から順にセグメント導体300とセグメント導体200が交互に2本ずつ配置される。それぞれのセグメント導体200、300は、それぞれの平角線9の第1面9aが周方向Cと垂直(径方向Rと平行ともいえる)であって、隣り合う平角線9の第2面9b同士が対向するように配置される。
(コイル20)
本実施形態のコイル20は、複数の相コイル21を有している。本実施形態の回転電機1は3相回転電機であるため、相コイル21として、図3に示すようにU相コイル21UとV相コイル21VとW相コイル21Wが設けられている。それぞれの相コイル21は、それぞれ複数のセグメント導体200、300が接合されて形成された複数のコイル部22を有している。
(相コイル21)
U相コイル21U、V相コイル21V、及びW相コイル21Wのそれぞれの相コイル21の構成は、実質上同じであるため、U相コイル21Uを例に挙げて以下に説明する。
図6は、U相コイル部22Uの斜視図である。U相コイル21Uは、複数のU相コイル部22Uを有している。
U相コイル部22Uは、平角線9によって形成されたセグメント導体200とセグメント導体300が接合されて形成されている。
(コイル部22)
U相コイル部22Uは、図6に示すように、4つのセグメント導体200と4つのセグメント導体300が周方向Cに沿って交互に連結されて形成されている。1つのセグメント導体200と1つのセグメント導体300の下端がU相コイル部22Uの端であるコイル部端22a、22bを形成している。コイル部端22aを有するセグメント導体200から上方から見た平面視において反時計回りにセグメント導体300、セグメント導体200、セグメント導体300、セグメント導体200、セグメント導体300、セグメント導体200、及びセグメント導体300の順に周方向C1に沿って配置されている。
セグメント導体200、300の両端部の皮膜は剥離されており、皮膜が剥離された部分が剥離部200E、300Eとして示されている。なお、図3には剥離部200E、300Eは図示していない。
U相コイル部22Uの端であるコイル部端22aを有するセグメント導体200を1番目のセグメント導体200(図6中ハッチングで示されている)として周方向C1に順番に番号を付すと、1番目のセグメント導体200と2番目のセグメント導体300は、それぞれの上端の接合部22cで接合されている。2番目のセグメント導体300と3番目のセグメント導体200は、それぞれの下端の接合部22dで接合されている。3番目のセグメント導体200と4番目のセグメント導体300は、それぞれの上端の接合部22cで接合されている。4番目のセグメント導体300と5番目のセグメント導体200は、それぞれの下端の接合部22dで接合されている。5番目のセグメント導体200と6番目のセグメント導体300は、それぞれの上端の接合部22cで接合されている。6番目のセグメント導体300と7番目のセグメント導体200は、それぞれの下端の接合部22dで接合されている。7番目のセグメント導体200と8番目のセグメント導体300は、それぞれの上端の接合部22cで接合されている。8番目のセグメント導体300の下側の端部は、コイル部22の端であるコイル部端22bを形成している。
以上のように、セグメント導体200は、その周方向C1側の隣に配置されているセグメント導体300と上端の接合部22cで接合され、その周方向C2側の隣に配置されているセグメント導体300とは、下端の接合部22dで接合されている。
次に、各相コイル21を形成するセグメント導体200、300について説明する。
(セグメント導体200)
図7は、セグメント導体200を示す斜視図である。図5(a)において説明したように、セグメント導体200は、その第1面9aが周方向Cと垂直な状態でスロット11内に配置されている。
このセグメント導体200は、第1面9aが周方向Cと垂直な状態(第1面9aが径方向Rと平行な状態)を保ったまま平角線9が曲げられて形成されている。セグメント導体200は、第1面9aが径方向Rと平行な状態を保ったまま形成されている。
セグメント導体200は、図3に示すようにスロット11内に配置された状態において、ステータコア10の上端面10a及び下端面10bから突出している。セグメント導体200は、スロット11内に配置される直線部201と、上端面10aから突出した第1突出部202と、下端面10bから突出した第2突出部203とを有している。第1突出部202は、直線部201を基準にすると周方向C1に曲げられており、第2突出部203は周方向C2に曲げられている。
セグメント導体200の第1突出部202は、直線部201の上端(スロット11から出た部分)から周方向C1に向かって形成された傾斜部202aと、傾斜部202aの先端から上端面10aに対して鉛直方向に形成された鉛直部202bとを有している。
これら直線部201と傾斜部202aの間、傾斜部202aと鉛直部202bの間の折り曲げ部分は、平角線9の第1面9a側が折り曲げられ、第2面9bは同一平面上に保持されている。本明細書における鉛直とは、厳密な意味での鉛直のみを意味するものではない。構成部品の機械加工、曲げ、組付けによりばらつきが生じるため、必ずしも幾何学で定義している精度には収まらないが、本願においては、説明上、鉛直と述べる。
セグメント導体200の第2突出部203は、直線部201の下端(スロット11から出た部分)から周方向C2に向かって下端面10b側に折り曲げられて形成された傾斜部203aと、傾斜部203aの下端から下端面10bに対して鉛直方向に形成された鉛直部203bとを有している。
これら直線部201と傾斜部203aの間及び傾斜部203aと鉛直部203bの間の折り曲げ部分は、平角線9の第1面9a側が折り曲げられ、第2面9bは同一平面上に保持されている。
(セグメント導体300)
図8は、セグメント導体300を示す斜視図である。図5(a)において説明したように、セグメント導体300は、その第1面9aが、周方向Cと垂直な状態でスロット11内に配置されている。
このセグメント導体300は、第1面9aが周方向Cと垂直な状態(第1面9aが径方向Rと平行な状態)を保ったまま平角線9が曲げられて形成されている。セグメント導体300は、第1面9aが径方向Rと平行な状態を保った状態で形成されている。
セグメント導体300は、図3に示すようにスロット11内に配置された状態において、ステータコア10の上端面10a及び下端面10bから突出している。セグメント導体300は、図8に示すようにスロット11内に配置される直線部301と、上端面10aから突出した第1突出部302と、下端面10bから突出した第2突出部303とを有している。直線部301を基準にすると第1突出部302は、周方向C2に曲げられており、第2突出部303は周方向C1に曲げられている。
セグメント導体300の第1突出部302は、直線部301の上端(スロット11から出た部分)から周方向C2に向かって形成された傾斜部302aと、傾斜部302aの先端から上端面10aに対して鉛直方向に形成された鉛直部302bと、鉛直部302bの先端からステータコア10の外周方向(径方向外側R2)に延びて、上端面10aと平行になるように形成された水平部302cとを有している。
これら直線部301と傾斜部302aの間の折り曲げ部分と、傾斜部302aと鉛直部302bの間の折り曲げ部分は、平角線9の第1面9a側が折り曲げられ、第2面9bは同一平面上に保持されている。鉛直部302bと水平部302cの間の折り曲げ部分は、図8のT部拡大図に示すように平角線の第2面9b側が折り曲げられ、第1面9aは同一平面上に保持されている。セグメント導体300がステータコア10に装着された際に、鉛直部302bから水平部302cにかけて平角線9は約90度曲げられている。尚、平角線9を曲げる方向は、ステータコア10にセグメント導体300を装着した場合に、径方向外側R2に向かう方向となっている。
セグメント導体300の第2突出部303は、直線部301の下端(スロット11から出た部分)から周方向C1に向かって形成された傾斜部303aと、傾斜部303aの先端から下端面10bに対して鉛直方向に形成された鉛直部303bと、鉛直部303bの先端からステータコア10の外周方向に延びて形成された水平部303cとを有している。
これら直線部301と傾斜部303aの間の折り曲げ部分と、傾斜部303aと鉛直部303bの間の折り曲げ部分は、平角線9の第1面9a側が折り曲げられ、第2面9bは同一平面上に保持されている。鉛直部303bと水平部303cの間の折り曲げ部分は、平角線の第2面9b側が折り曲げられ、第1面9aは同一平面上に保持されている。鉛直部303bから水平部303cにかけて平角線9は約90度曲げられている。平角線9を曲げる方向は、ステータコア10にセグメント導体300を装着した場合に、径方向外側R2に向かう方向となっている。
図6のS部拡大図に示すように、上記セグメント導体200の鉛直部202bとセグメント導体300の水平部302cがTIG溶接等によって接合部22cで接合され、セグメント導体200の鉛直部203bとセグメント導体300の水平部303cが接合部22dで接合されて各相コイル21が形成される。
詳細には、図6のS部に示すように、セグメント導体200の鉛直部202bの端面202sと、セグメント導体300の水平部302cの上方側の第2面9bが上方からTIG溶接などによって接合部22cにおいて接合される。
図6に示す8番目のセグメント導体300の第2突出部303には、水平部303cは形成されておらず、鉛直部303bのみが形成されており、その鉛直部303bが、コイル部端22bを構成している。
複数のセグメント導体300のうち1つのセグメント導体300´については、図3に示すようにサーミスタ7を取り付けるために水平部303cが長く延伸して形成されている。
(コイル部組23)
以上のような構成のコイル部22が径方向Rに2つ配置されることによってそれぞれの相のコイル部組23が形成される。
図9は、U相コイル部組23Uの斜視図である。図10は、U相コイル部組23Uのみをステータコア10に配置した状態を示す斜視図である。
図10に示すように、1つのU相コイル部22Uのセグメント導体200、300は、周方向Cにおいて隣り合うセグメント導体200、300と、その間に5つのスロット11を設けて配置されている。
U相コイル部組23Uにおける2つのU相コイル部22Uは、それぞれのセグメント導体200、300が同じスロット11内に配置される。詳細には、2つのU相コイル部22Uのそれぞれのコイル部端22aを有する1番目のセグメント導体200が、同じスロット11内に配置され、それぞれの2番目のセグメント導体300が、1つのスロット11内に配置される。3番目〜8番目のセグメント導体200、300についても同様に、1つのスロット11内に配置されている。U相コイル部組23Uにおける2つのU相コイル部22Uの接合部22cは上端面10a側に、接合部22dは下端面10b側に径方向Rに沿ってそれぞれ並んで配置されている。
本実施形態では、このようなU相コイル部組23Uが4つ配置されてU相コイル21Uが形成される。
(相コイル部組23の組み合わせ)
図11は、1つのU相コイル部組23Uがステータコア10に装着されている状態を内周面10c側から見た模式図である。実際には、紙面奥方向に平角線9が2つ配置されていることになるが、分かりやすくするため平角線9を一本のみ示している。
図11では、スロット11を分かりやすくするために、内周面10cにハッチングを施している。U相コイル21Uは、4つのU相コイル部組23Uが組み合わされて構成されている。4つのU相コイル部組23Uをそれぞれ区別するために、第1のU相コイル部組23(1)U、第2のU相コイル部組23(2)U、第3のU相コイル部組23(3)U、及び第4のU相コイル部組23(4)Uと示す。セグメント導体200、300についても、第1のU相コイル部組23Uのセグメント導体200、300について述べるときは、200(1)、300(1)とする。他のU相コイル部組23(2)U、23(3)U、23(4)Uについても同様に、第2のU相コイル部組23(2)Uについては、200(2)、300(2)、第3のU相コイル部組23(3)Uについては、200(3)、300(3)、第4のU相コイル部組23(4)Uについては、200(4)、300(4)と記載する。
図11では、第1のU相コイル部組23(1)Uのみが、ステータコア10に装着された状態が模式的に示されている。
図12は、第1のU相コイル部組23(1)Uと第2のU相コイル部組23(2)Uがステータコア10に装着された状態を示す図である。第2のU相コイル部組23(2)Uは、第1のU相コイル部組23(1)Uと区別をつけるために点線で示している。
図12に示すように、第2のU相コイル部組23(2)Uは、第1のU相コイル部組23(1)Uから周方向Cにスロット11の6個分移動してステータコア10に装着されている。
第1のU相コイル部組23(1)Uのセグメント導体200(1)と、第2のU相コイル部組23(2)のセグメント導体300(2)が、同一のスロット11内に配置されている。第1のU相コイル部組23(1)Uのセグメント導体300(1)と、第2のU相コイル部組23(2)Uのセグメント導体200(2)が、同一のスロット11内に配置されている。
第1のU相コイル部組23(1)Uの接合部22c(1)のステータコア10を挟んで下側に第2のU相コイル部組23(2)Uの接合部22d(2)が配置されている。第2のU相コイル部組23(2)Uの接合部22c(2)のステータコア10を挟んで下側に第1のU相コイル部組23(1)Uの接合部22d(1)が配置されている。
図12では、1つのスロット11内における第1のU相コイル部組23(1)U及び第2のU相コイル部組23(2)Uのセグメント導体200、300をそれぞれ1本ずつしか示していないが、実際には1つのスロット11内に2本ずつ配置される。
次に、第1のU相コイル部組23(1)U及び第2のU相コイル部組23(2)Uのセグメント導体200、300のスロット11内における配置について説明する。
図13は、第1のU相コイル部組23(1)と第2のU相コイル部組23(2)のセグメント導体200、300のスロット11内における配置を説明するための図である。図13に示すように、第1のU相コイル部組23(1)のセグメント導体200(1)と、第2のU相コイル部組23(2)のセグメント導体300(2)は、スロット11内において交互に配置されている。より詳細には、内周面10cから外周面10d方向に、セグメント導体300(2)、セグメント導体200(1)、セグメント導体300(2)、セグメント導体200(1)の順に1つのスロット11内に配置されている。他のスロット11内では、セグメント導体300(1)、セグメント導体200(2)、セグメント導体300(1)、セグメント導体200(2)の順に配置されている。
(セグメント導体200、300の接合)
セグメント導体200とセグメント導体300の接合部分について更に詳しく説明する。図5のS部拡大図及び図13のX部拡大図に示すように、セグメント導体300の水平部302cの第1面9a(図中括弧書きでP1と示す)と、セグメント導体200の鉛直部202bの第1面9a(図中括弧書きでP2と示す)が対向するように当接し接合されている。平角線9には、2つの第1面9aが存在するが、詳細には、接合されるセグメント導体300が配置されているスロット11側の鉛直部202bの第1面9aと、接合されるセグメント導体200が配置されているスロット11側の水平部302cの第1面9aが対向している。
図13に示すように、第1のU相コイル部組23Uにおいて、セグメント導体300(1)の方が、それと接合されるセグメント導体200(1)よりもスロット11内の位置において径方向Rの内側に配置されている。セグメント導体300(1)の水平部302cが外側に向かって延びているため、図13のX部拡大図に示すように、セグメント導体300(1)の水平部302cの第1面9aと、セグメント導体200(1)の鉛直部202bの第1面9aが互いに対向し当接することが可能となる。
図13に示すように、ステータコア10の内周面10cから外周面10dの方に向かって1番目のセグメント導体300(1)と内側から2番目のセグメント導体200(1)が、その上端側で接合されている。内側から3番目のセグメント導体300(1)と内側から4番目のセグメント導体200(1)が、その上端側で接合されている。
このように、セグメント導体200とセグメント導体300を合わせて内側からi+1(iは1以上)番目に配置されているセグメント導体200と、内側からi番目に配置されているセグメント導体300が接合されている。ステータコア10の内側から径方向外側R2に向かってセグメント導体300、セグメント導体200の順に配置されるため、より詳細には、iは奇数である。
図13では、上端面10a側のセグメント導体の接続について図示している。一方、図13に接続状態は示していないが、下端面10b側では、第2のU相コイル部組23(2)Uのセグメント導体300(2)(図13参照)とセグメント導体200(2)(図13参照)の間は、第1面9a同士が対向するように、それぞれの鉛直部203b(図7参照)と水平部303c(図8参照)において接合されている。
以上のように、第1のU相コイル部組23(1)Uと第2のU相コイル部組23(2)が組み合わされているが、本実施形態のU相コイル21Uでは、この組み合わせが2組設けられている。
図14は、4組のU相コイル部組23Uをステータコア10に装着した状態を示す模式図である。図14に示すように、第3のU相コイル部組23(3)は、第1のU相コイル部組23(1)Uから周方向C1に1つ分スロット11をずらしてステータコア10に配置されている。第4のU相コイル部組23(4)は、第2のU相コイル部組23(2)から周方向C1に1つ分スロット11をずらしてステータコア10に配置されている。
第3のU相コイル部組23(3)のセグメント導体200(3)と、第4のU相コイル部組23(4)のセグメント導体300(4)が同じスロット11内に交互に配置されている。又、第3のU相コイル部組23(3)のセグメント導体300(3)と、第4組のU相コイル部組23(4)のセグメント導体200(4)が同じスロット11内に交互に配置されている。上述したように、内周面10cから外周面10dに向かってセグメント導体300(3)、セグメント導体200(4)の順に交互に配置されており、セグメント導体300(4)、セグメント導体200(3)の順に交互に配置されている。
以上のように4つのU相コイル部組23Uが組み合わされてU相コイル21Uが形成される。
本実施形態のステータ2は、このような構成のU相コイル21Uと、U相コイル21Uと同様の構成のV相コイル21VとW相コイル21Wがステータコア10に装着されている。
(各相コイル21の配置)
図15は、ステータコア10への各相コイル21の装着状態を説明するための部分平面図である。図15では、例示として第1のU相コイル部組23(1)Uのセグメント導体200、300について、200(1)U、300(1)Uとして示す。第2、第3、第4のU相コイル部組23(2)U、23(3)U、23(4)Uについても同様に、第2のU相コイル部組23(2)Uについては、200(2)U、300(2)U、第3のU相コイル部組23(3)Uについては、200(3)U、300(3)U、第4のU相コイル部組23(4)Uについては、200(4)U、300(4)Uとして示す。
V相コイル21Vの第1〜第4のV相コイル部組23(1)V〜23(4)Vのセグメント導体200、300、W相コイル21Wの第1〜第4のW相コイル部組23(1)W〜23(4)Wのセグメント導体200、300についても同様である。セグメント導体200、300内の円の中に点が配置されている記号は、紙面奥から手前に向かって電流が流れていることを示し、円の中に×が配置されている記号は、紙面手前から奥に向かって電流が流れていることを示している。
図15に示すスロット11Aから周方向C1に沿って説明すると、1番目のスロット11Aには、第1のU相コイル部組23(1)Uのセグメント導体200(1)Uと、第2のU相コイル部組23(2)Uのセグメント導体300(2)Uが交互に配置されている。
スロット11Aを1番目として周方向C1の2番目のスロット11には、第3のU相コイル部組23(3)Uのセグメント導体200(3)Uと、第4のU相コイル部組23(4)Uのセグメント導体300(4)Uが交互に配置されている。
3番目のスロット11には、第1のV相コイル部組23(1)Vのセグメント導体200(1)Vと、第2のU相コイル部組23(2)Vのセグメント導体300(2)Vが交互に配置されている。次の4番目のスロット11には、第3のV相コイル部組23(3)Vのセグメント導体200(3)Vと、第4のV相コイル部組23(4)Vのセグメント導体300(4)Vが交互に配置されている。
5番目のスロット11には、第1のW相コイル部組23(1)Wのセグメント導体200(1)Wと、第2のW相コイル部組23(2)Wのセグメント導体300(2)Wが交互に配置されている。次の6番目のスロット11には、第3のW相コイル部組23(3)Wのセグメント導体200(3)Wと、第4のW相コイル部組23(4)Wのセグメント導体300(4)Wが交互に配置されている。
7番目のスロット11には、第2のU相コイル部組23(2)Uのセグメント導体200(2)Uと、第1のU相コイル部組23(1)Uのセグメント導体300(1)Uが交互に配置されている。次の8番目のスロット11には、第4のU相コイル部組23(4)Uのセグメント導体200(4)Uと、第3のU相コイル部組23(3)Uのセグメント導体300(3)Uが交互に配置されている。
9番目のスロット11には、第2のV相コイル部組23(2)Vのセグメント導体200(2)Vと、第1のV相コイル部組23(1)Vのセグメント導体300(1)Vが交互に配置されている。次の10番目のスロット11には、第4のV相コイル部組23(4)Vのセグメント導体200(4)Vと、第3のV相コイル部組23(3)Vのセグメント導体300(3)Vが交互に配置されている。
11番目のスロット11には、第2のW相コイル部組23(2)Wのセグメント導体200(2)Wと、第1のW相コイル部組23(1)Wのセグメント導体300(1)Wが交互に配置されている。12番目のスロット11には、第4のW相コイル部組23(4)Wのセグメント導体200(4)Wと、第3のW相コイル部組23(3)Wのセグメント導体300(3)Wが交互に配置されている。
次の13番目〜24番目のスロット11には、上記1番目から12番目までのスロット11内と同じように各相コイル21のセグメント導体200、300が配置されている。13番目のスロット11には、1番目のスロット11Aと同じように、第1のU相コイル部組23(1)Uのセグメント導体200(1)Uと、第2のU相コイル部組23(2)Uのセグメント導体300(2)Uが交互に配置されている。
本実施形態のステータ2では、上記1番目から12番目までのスロット11内の配置が周方向C1に4回繰り返されて、48個のスロット11にU相コイル21U、V相コイル21V及びW相コイル21Wが装着されて、本実施形態のステータ2が構成されている。
図15に示すように、1、2番目のスロット11では紙面奥から手前に向かって電流が流れており、3、4番目のスロット11では紙面手前から奥に向かって電流が流れている。このように周方向Cに2つのスロット11ごとに電流の向きが入れ替わっている。尚、このような電流の向きになるように、図5で示したコイル部端22a、22bが、図3に示す接続線90等によって適宜接続されている。
(サーミスタ)
次に、コイル20の温度を検出するサーミスタ7について説明する。
図16(a)は、図3に示すサーミスタ7が配置されたセグメント導体300´の拡大斜視図である。図16(b)は、図16(a)を周方向C2に沿って視た図である。
セグメント導体300´は、セグメント導体300と比較して、第1突出部302の水平部302c´が長く形成されており、他の構成は、セグメント導体300と同様である。
セグメント導体300´の水平部302c´は、セグメント導体200の鉛直部202bから突出するように延伸した延伸部302dを有している。端部の一例である水平部302c´は、延伸部302dを含む。延伸部302dは、図16(a)および図16(b)に示すように、延伸部302dは、径方向外側R2に向かって上端面10aと平行に形成されている。なお、延伸部302dは、図1に示すステータコア10の外周面10dより外側には突出しないほうが好ましい。
サーミスタ7は、平角線9を貫通して延伸部302dに取り付けられている。サーミスタ7は、幅W2(図5(b)参照)に沿って、幅W1に対して垂直に配置されている。サーミスタ7は、ワニス等によって延伸部302dに固定されていても良い。
また、図16(a)に示すように、セグメント導体200とセグメント導体300の接合と同様に上方から溶接が行われる。図16(a)に示すようにセグメント導体200の鉛直部202bの端面202sと、端面202sに隣接するセグメント導体300´の第2面9bの端部に渡って溶接が行われ接合部22cが形成される。
このように、サーミスタ7を配置することによって、セグメント導体300´にサーミスタ7を直接接触させることができコイル20の温度を正確に検出できる。
<2.製造方法>
次に、本実施形態のステータ2の製造方法について説明する。
本実施形態のステータの製造は、セグメント導体200、300を形成するセグメント導体作成工程と、セグメント導体200、300をステータコア10に配置する配置工程と、セグメント導体200、300の間を溶接する溶接工程とを備えている。
(セグメント導体200、300作成工程)
図17は、本実施形態のセグメント導体200、300を作成する方法を示すフロー図である。図18(a)〜(c)は、セグメント導体300の作成工程を説明するための図である。
はじめに、セグメント導体200、300を形成するために、平角線9が所定の寸法になるように両切りで切断される(S1)。
次に、セグメント導体200、300の両端の端部の皮膜が剥離される(S2)。この皮膜剥離は、金型を用いて打ち抜きによって皮膜をそぎ落とすことによって行われる。これによって図6で示した剥離部200E,300Eが形成される。
続いて、ステータコア10の内側から数えてi番目、詳細にはステータコア10の内側から数えて奇数番目に配置されるセグメント導体300について、その両方の端部の先端が同一方向に90度曲げられる(S3)。S3では、第1面9aが同一平面を保った状態で平角線9が曲げられて、図18(a)に示すように水平部302c、303cが形成される(点線で囲まれたJ部参照)。
次に、セグメント導体200及びセグメント導体300がS字に形成される(S4)。S4では、図18(b)に示すように平角線9の第2面9bが同一平面上に保持されるように第1面9aが折り曲げられる(点線で囲まれたK部参照)。
次に、セグメント導体200、300がステータコア10の周方向Cに沿って湾曲するようにR形状に成形される(S5)。S5では、図18(c)に示すように、セグメント導体300の傾斜部302aと傾斜部303aが、ステータコア10の周方向Cに沿って湾曲するように成形される(点線で囲まれたL部参照)。
尚、セグメント導体300´は、セグメント導体300の水平部302cよりも長い水平部302c´を有するように形成される。セグメント導体300´の延伸部302dには、サーミスタ7を取り付けるための貫通孔が形成される。
また、セグメント導体200は、S3の工程が行われない以外は、セグメント導体300と同様に作成される。
(配置工程)
次に、セグメント導体200、300がステータコア10のスロット11内に配置される。セグメント導体200、300をスロット11内に配置する際には、セグメント導体200、300をステータコア10の内周面10cからスロット11の開口部11a(図4参照)を介して、スロット11内に配置される。
詳しくは、セグメント導体200、300をステータコア10の内周面10cよりも内側に配置してから径方向外側R2に向けて移動し、開口部11aを介して、その直線部201、301をスロット11内に挿入することによって、セグメント導体200、300がスロット11内に配置される。
(溶接工程)
図19は、接合部の溶接を行っている状態を示す図である。図19に示すように、溶接する予定の鉛直部202bと水平部302cの対向する溶接予定部800が複数設けられている。これら複数の溶接予定部800の間に、ステータコア10の外周面10d側から楔形の溶接電極701が、溶接する予定の鉛直部202bと水平部302cの間に差し込まれる。溶接電極701には、電源コード702が接続されており、溶接予定部800の上方には、溶接用トーチ703が配置されている。2つの溶接電極701の間に溶接予定部800が複数配置されている場合には、溶接予定部800の間の隙間に導電性を有する楔704が差込まれている。図19では、2つの楔704が差込まれている。この溶接電極701及び楔704の差込によって、鉛直部202bと水平部302cの対向する第1面9aを接触させることが出来る。
このような構成により、鉛直部202bと水平部302cの対向する部分が、上方からTIG溶接される。
複数の溶接予定部800を溶接する場合、溶接電極701の間に楔704を配置することによって、溶接電極701の位置を一回毎に移動させる必要がないため、連続して溶接を行うことが出来る。溶接電極701と溶接予定部800を挟んで楔704を差込むことにより、安定した溶接予定部が確保される。
図19に示すセグメント導体300´とセグメント導体200についても、上方から溶接予定部800に溶接が行われる。
同様に、下端面10b側の鉛直部203bと水平部303cの対向する部分にも接合部22dが形成される。
次に、適宜接続線90(図3参照)が設けられて本実施形態のステータ2が製造される。
なお、セグメント導体300´の延伸部305dに貫通孔が形成されており、貫通孔にサーミスタ7が挿通される。その後、サーミスタ7が、ワニス等によって接着されて固定される。
<3.特徴>
(3−1)
本実施の形態のステータ2は、図3に示すように、ステータコア10と、コイル20を備えている。ステータコア10は、円筒状であり、その内側に径方向に沿って形成された複数のスロット11を有する。コイル20は、スロット11に配置されたセグメント導体200、300、300´を複数有し、セグメント導体200の鉛直部202b、203b(端部の一例)とセグメント導体300、300´の水平部302c、302c´、303c(端部の一例)が接合されて形成される。セグメント導体200、300、300´は、図5(a)〜図5(c)に示すように、断面が矩形状であり、第1面9aと第2面9bを持ち、第1面9aが径方向Rと平行になるようにスロット11に配置されている。それぞれのスロット11内には、互いの第2面9b同士が対向するようにセグメント導体200、300、300´が複数配置されている。複数のセグメント導体200、300、300´は、図6および図16に示すように、第1面9a同士が対向するように、それぞれの鉛直部202b、203bおよび水平部302c、302c´、303c(端部の一例)において接合されている。複数組の接合されている2つの端部のうち少なくとも1つの組において、いずれか一方の端部である水平部302c´(第A端部の一例)は、図16(a)および図16(b)に示すように、他方の端部である鉛直部202b(第B端部の一例)から突出するように延伸して形成された延伸部302dを有する。延伸部302dには、コイル20の温度を検出するサーミスタ7(温度検出素子の一例)が取り付けられる。
接合されている2つの端部の組とは、本実施の形態では、セグメント導体300の水平部302cとセグメント導体200の鉛直部202bの組、セグメント導体300の水平部303cとセグメント導体200の鉛直部203bの組、およびセグメント導体300´の水平部302c´とセグメント導体200の鉛直部202bの組のことである。セグメント導体300´は、セグメント導体300の水平部302cが延伸されて形成されたものであり、本実施の形態では、セグメント導体300´は、1本のみ配置されている。少なくとも1つの組とは、本実施の形態では、セグメント導体300´の水平部302c´とセグメント導体200の鉛直部202bの組のことである。
このように、一方の端部が他方の端部から突出するように伸びて延伸部302dが設けられており、延伸部302dにサーミスタ7が取り付けられるため、サーミスタ7を容易にコイル20に取り付けることが出来る。
また、セグメント導体300´に直接取り付けるため、セグメント導体300´の温度を直接計測することができ、より正確にコイル20の温度を計測可能である。
(3−2)
本実施の形態のステータ2は、図16(a)に示すように、水平部302c´(第A端部の一例)の第2面9bと、鉛直部202b(第B端部の一例)の端面202sが隣接している。水平部302c´と端面202sは、隣接する端面202sおよび第2面9bに対する溶接によって接合されている。
これにより、端面202sが溶接されている鉛直部202bとは異なる端部である水平部302c´が伸びて延伸部302dが形成されているため、溶接の際に延伸部302dが妨げとならない。
(3−3)
本実施の形態のステータ2では、図7、図8および図16(a)に示すように、セグメント導体200、300、300´は、スロット11内に配置される直線部201、301(スロット内部分の一例)と、ステータコア10の両端面のうち上端面10a(第1端面の一例)から突出した第1突出部202、302と、両端面のうち下端面10b(第2端面の一例)から突出した第2突出部203、303とを有している。鉛直部202b、203b及び水平部302c、302c´、303c(端部の一例)は、第1突出部202、302及び第2突出部203、303の双方に設けられており、接合された対向する第1面9aは、第1突出部202、302側及び第2突出部203、303側の双方に設けられている。
このように、セグメント導体200、300、300´は、ステータコア10の両端面から突出した部分のそれぞれに端部が形成され、その端部で他のセグメント導体と接合されている。それぞれのセグメント導体200、300、300´は、2つ以上のスロット11を渡るように形成されておらず、1つのスロット11にのみ配置されている。
これにより、曲げ加工を施した後でもセグメント導体200、300、300´をステータコア10の内側からスロット11内に差し込むことが出来る。セグメント導体200、300、300´をスロット11に差し込んだ後に曲げ加工を施す必要がないため、容易に加工を施すことが出来る。
(3−4)
本実施の形態のステータ2では、図13に示すように、ステータコア10の内側からi番目(iは1以上の整数)に配置されているセグメント導体300、300´は、他のスロット11内においてi+1番目に配置されているセグメント導体200と、第1面9a同士が対向するように、それぞれの鉛直部202b、203b及び水平部302c、302c´、303cにおいて接合されている。
このように、異なるスロット11間に配置されているセグメント導体200、300、300´が接合される。
(3−5)
本実施の形態のステータ2では、図13に示すように、接合された対向する第1面9aは、径方向Rと平行に形成されている。i番目のセグメント導体300、300´の水平部302c、302c´(端部の一例)は、第2面9bが湾曲するように、i+1番目のセグメント導体200の鉛直部202b(端部の一例)に向かって外側に曲げられて、i+1番目のセグメント導体200の鉛直部202bと接合されている。
これにより、内側のセグメント導体300、300´がステータ2の径方向外側R2に向かって曲げられて、外側のセグメント導体200と接合する構成を実現できる。
(3−6)
本実施の形態のステータ2では、図16(a)及び図16(b)に示すように、水平部302c´(第A端部の一例)は、i番目のセグメント導体300´の端部であり、鉛直部202b(第B端部の一例)は、i+1番目のセグメント導体200の端部である。延伸部302dは、鉛直部202bから外側に向かって突出している。
これにより、ステータコアの径方向外側に向かってステータコアの端面と平行に延伸部を形成できる。
(3−7)
本実施の形態の回転電機1は、図2及び図3に示すように、ステータ2と、ロータ3と、サーミスタ7(温度検出素子の一例)を備える。ロータ3は、ステータ2の内側に配置されている。サーミスタ7は、延伸部302dに取り付けられコイル20の温度を検出する。
これにより、サーミスタ7を取り付けやすく、かつより正確なコイル20の温度を測定可能なステータ2を備えた回転電機1を実現できる。
[4.他の実施の形態]
(A)
上記実施の形態では、セグメント導体300の水平部302cが延伸して形成されたセグメント導体300´の延伸部302dにサーミスタ7が配置されていたが、セグメント導体200の鉛直部202bが延伸して延伸部が形成され、延伸部にサーミスタ7が設けられていてもよい。
図20(a)および図20(b)に示すセグメント導体200´は、セグメント導体200の鉛直部202bが延伸されたものである。セグメント導体200´は、鉛直部202bよりも長い鉛直部202b´を有している。鉛直部202b´は、セグメント導体300よりも上方に突出するように延伸した延伸部202dを持つ。サーミスタ7は、延伸部202dに設けられている。延伸部202dは、ステータコア10の上方(上端面10aの反対側)に向かって形成されている。
すなわち、変形例のステータ2では、鉛直部202b´(第A端部の一例)は、セグメント導体200´(i+1番目のセグメント導体の一例)の端部であり、水平部302c(第B端部の一例)は、セグメント導体300(i番目のセグメント導体の一例)の端部である。延伸部202dは水平部302c(第B端部の一例)からステータコア10の中心軸A(軸の一例)方向に沿ってステータコア10とは反対側に突出している。
これにより、ステータコア10の中心軸A方向に沿って、ステータコア10の上端面10aに対して垂直方向に延伸部212dを形成できる。
また、図20(a)、(b)に示す構成では、上記実施の形態とは異なり、溶接は水平方向から行われる。図20(a)に溶接によって接合される接合部22c´が示されている。
セグメント導体300の端面302sと、セグメント導体200´の鉛直部202b´の第2面9bが隣接して配置されており、TIG溶接等によって端面302sと第2面9bに亘るように接合部22c´が形成される。
(B)
上記実施の形態では、スロット11内において内側からi番目に配置されているセグメント導体300の端部が、他のスロット11内においてi+1番目に配置されているセグメント導体200に向かうように径方向外側R2に向かって曲げられているが、これに限られるものではない。
図21(a)に示すコイル20´のように、スロット11内において内側からi+1番目に配置されているセグメント導体210の端部が、i番目に配置されているセグメント導体310に向かうように径方向内側R1に向かって曲げられていてもよい。
図21(a)に示す構成では、スロット11内においてi+1番目に配置されているセグメント導体210は、セグメント導体200と比較して、水平部202cが形成されている。i番目に配置されているセグメント導体310は、セグメント導体300と比較して水平部302cが形成されていない。セグメント導体210の水平部202cと、セグメント導体310の鉛直部302bが接合されている。
このような構成において、図21(b)に示すように、複数のセグメント導体310のうちの1つのセグメント導体310´の鉛直部302b´が、セグメント導体310の鉛直部302bよりも長く形成され、セグメント導体210の水平部202cと接合されている。鉛直部302b´は、水平部202cよりも上方に向かって突出するように延伸した延伸部302d´を有している。この延伸部302d´にサーミスタ7が挿通して取り付けられている。
また。図21(b)の構成に限らず、図21(c)に示すように複数のセグメント導体210のうちの1つのセグメント導体210´の水平部202c´が、セグメント導体210の水平部202cよりも長く形成され、セグメント導体310の鉛直部302bと接合されていてもよい。この場合、セグメント導体210´の水平部202c´は、セグメント導体310から径方向内側R1に向かって突出するように延伸した延伸部202d´を持ち、延伸部202d´にサーミスタ7が取り付けられている。
なお、セグメント導体210´の水平部202c´は、ステータコア10の内周面10cよりも内側に突出しないほうが好ましい。
(C)
なお、上記実施の形態および他の実施の形態では、延伸部202d、202d´302d、302d´を貫通して接触するようにサーミスタ7が配置されていたが、これに限られるものではない。延伸部202d、202d´302d、302d´では絶縁皮膜が剥離されているため、サーミスタ7が延伸部202d、202d´302d、302d´を貫通せず表面に接触して配置されていてもコイル20の温度を直接検出できる。
(D)
上記実施の形態のステータ2では、サーミスタ7を取り付けるために延伸部302dが1つのみ設けられていたが、複数形成されていてもよい。この場合、複数の延伸部302dは、コイル20に生じる熱を放出するフィンとして機能する。これにより、冷却性能を向上できる。なお、サーミスタ7は、複数取り付けても良い。また、回転電機がサーミスタ7を備えず、いずれの延伸部にもサーミスタ7が取り付けられていなくてもよい。
フィンとして機能する延伸部は、上記実施の形態の延伸部302dに限らず、延伸部202d(図20(a)、(b)参照)であってもよい。
例えば、図22に示すステータ2´のコイル20´´では、外側から4番目のセグメント導体200の全てにセグメント導体200´が用いられている。
このように、複数の延伸部202dを設けることによって放熱の効率を向上できる。
なお、上端面10aの側について設けられた延伸部202d、202d´302d、302d´についてのみ説明しているが、放熱フィンとして用いる場合には、数が多い方が好ましいため、下端面10b側にも延伸部が設けられていてもよい。
また、図23に示すように、スロット11内において内側から1番目にセグメント導体310´を配置し、2番目にセグメント導体210を配置し、3番目にセグメント導体300を配置し、4番目にセグメント導体200´を配置してもよい。
この場合、溶接をステータコア10の外側と内側の水平方向から行うことが出来るため、1番目と2番目のセグメント導体の組と、3番目と4番目のセグメント導体の組の双方の組に鉛直方向に延伸部を形成することが出来る。具体的には、1番目のセグメント導体310´の延伸部302d´と、4番目のセグメント導体200´の延伸部202dが形成される。すなわち、径方向Rに2列に渡って延伸部を形成できるため、放熱効率をより向上できる。
図23には、溶接が行われる接合部41、42が示されている。接合部41、42の溶接は、ステータコア10の外側および内側に溶接用トーチ703を配置し、側方から行われる。
また、図23に示す上方に向かった延伸部に代えてステータコア10の外側と内側に向かって形成された延伸部が設けられていてもよい。このような構成は、スロット11内において内側から1番目にセグメント導体310を配置し、2番目にセグメント導体210´を配置し、3番目にセグメント導体300´を配置し、4番目にセグメント導体200を配置することによって実現できる。
また、図16(a)、(b)に示す延伸部302dと図20(a)、(b)に示す延伸部202dの双方が形成されるようにセグメント導体300´とセグメント導体200´が組み合わされていてもよい。
(E)
また、上記実施の形態では、1つのスロット11にセグメント導体が4本配置されているが、4本に限られるものではない。
(F)
上記実施形態では、ステータ2を備えた回転電機1をスイングマシナリ100の駆動のために用いたが、スイングマシナリ100に限られるものではない。例えば、下部走行体の走行用の駆動モータとして用いられても良い。その際、回転電機1は、その中心軸Aが水平になるように配置されてもよい。
本発明のステータ及びそれを備えた回転電機は、温度検出素子を容易に取り付けでき、より正確にコイルの温度を計測可能であり、作業車両のスイングマシナリや、走行用の駆動モータ等として有用である。
1 回転電機
2 ステータ
3 ロータ
4 シャフト
5 ハウジング
6a、6b 軸受け部
7 サーミスタ
9 平角線
9a 第1面
9b 第2面
10 ステータコア
10a 上端面
10b 下端面
10c 内周面
10d 外周面
11 スロット
11a 開口部
12 ティース
20 コイル
21 相コイル
21U U相コイル
21V V相コイル
21W W相コイル
22 コイル部
22a、22b コイル部端
22U U相コイル部
22c、22d 接合部
23 コイル部組
23U U相コイル部組
23V V相コイル部組
23W W相コイル部組
51 円筒部
52 天井部
90 接続線
100 スイングマシナリ
102 上面部
103 シャフト
200 セグメント導体(i+1番目のセグメント導体の一例)
201 直線部(スロット内部分の一例)
202 第1突出部
202a 傾斜部
202b 鉛直部(端部の一例)
202c 水平部(端部の一例)
202d 延伸部
203 第2突出部
203a 傾斜部
203b 鉛直部(端部の一例)
300 セグメント導体(i番目のセグメント導体の一例)
301 直線部(スロット内部分の一例)
302 第1突出部
302a 傾斜部
302b 鉛直部
302c 水平部(端部の一例)
302d 延伸部
303 第2突出部
303a 傾斜部
303b 鉛直部
303c 水平部(端部の一例)
701 溶接電極
702 電源コード
703 溶接用トーチ
704 楔
800 溶接予定部

Claims (12)

  1. 円筒状であり、その内側に径方向に沿って形成された複数のスロットを有するステータコアと、
    前記スロットに配置されたセグメント導体を複数有し、前記セグメント導体の端部同士が接合されて形成されるコイルと、
    を備え、
    前記セグメント導体は、断面が矩形状であり、第1面と第2面を持ち、前記第1面が前記径方向と平行になるように前記スロットに配置され、
    それぞれの前記スロット内には、互いの前記第2面同士が対向するように前記セグメント導体が複数配置されており、
    複数の前記セグメント導体は、前記第1面同士が対向するように、それぞれの端部において接合されており、
    複数組の前記接合されている2つの前記端部のうち少なくとも1つの組において、いずれか一方の前記端部である第A端部は、他方の前記端部である第B端部から突出するように延伸して形成された延伸部を有し、
    前記延伸部に、前記コイルの温度を検出する温度検出素子が接触して取り付けられる、
    ステータ。
  2. 前記第A端部の前記第2面と、前記第B端部の端面が隣接し、
    前記第A端部と前記第B端部は、隣接する前記端面および前記第2面に対する溶接によって接合されている、
    請求項1に記載のステータ。
  3. 前記セグメント導体は、前記スロット内に配置されるスロット内部分と、前記ステータコアの両端面のうち第1端面から突出した第1突出部と、前記両端面のうち第2端面から突出した第2突出部とを有し、
    前記端部は、前記第1突出部及び前記第2突出部の双方に設けられており、
    前記接合された対向する前記第1面は、前記第1突出部側及び前記第2突出部側の双方に設けられている、
    請求項1に記載のステータ。
  4. 前記スロットの内側からi番目(iは1以上の整数)に配置されている前記セグメント導体は、他の前記スロットにおいてi+1番目に配置されている前記セグメント導体と、前記第1面同士が対向するように、それぞれの端部において接合されている、
    請求項1に記載のステータ。
  5. 前記接合された対向する前記第1面は、前記径方向と平行に形成されており、
    前記i番目のセグメント導体の端部は、前記第2面が湾曲するように、前記i+1番目のセグメント導体の端部に向かって外側に曲げられて、前記i+1番目のセグメント導体の端部と接合されている、
    請求項4に記載のステータ。
  6. 前記第A端部は、前記i番目のセグメント導体の端部であり、
    前記第B端部は、前記i+1番目のセグメント導体の端部であり、
    前記延伸部は、前記第B端部から外側に向かって突出している、
    請求項5に記載のステータ。
  7. 前記第A端部は、前記i+1番目のセグメント導体の端部であり、
    前記第B端部は、前記i番目のセグメント導体の端部であり、
    前記延伸部は前記第B端部から前記ステータコアの軸方向に沿って前記ステータコアとは反対側に突出している、
    請求項5に記載のステータ。
  8. 前記接合された対向する前記第1面は、前記径方向と平行に形成されており、
    前記i+1番目のセグメント導体の端部は、前記第2面が湾曲するように、前記i番目のセグメント導体の端部に向かって内側に曲げられて、前記i番目のセグメント導体の端部と接合されている、
    請求項4に記載のステータ。
  9. 前記第A端部は、前記i+1番目のセグメント導体の端部であり、
    前記第B端部は、前記i番目のセグメント導体の端部であり、
    前記延伸部は、前記第B端部から内側に向かって突出している、
    請求項8に記載のステータ。
  10. 前記第A端部は、前記i番目のセグメント導体の端部であり、
    前記第B端部は、前記i+1番目のセグメント導体の端部であり、
    前記延伸部は前記第B端部から前記ステータコアの軸方向に沿って前記ステータコアとは反対側に突出している、
    請求項8に記載のステータ。
  11. 前記延伸部は、複数設けられ、
    複数の前記延伸部のうち1つの前記延伸部に前記温度検出素子が取り付けられる、
    請求項1に記載のステータ。
  12. 請求項1〜11のいずれかに記載のステータと、
    前記ステータの内側に配置されたロータと、
    前記延伸部に取り付けられ前記コイルの温度を検出する温度検出素子と、
    を備えた、回転電機。
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