JP2018074803A - Stator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カセットコイルを用いたステータに関する。 The present invention relates to a stator using a cassette coil.
従来、このような分野の技術として、国際公開第2010/007950号がある。この公報に記載されたステータは、ステータコアの複数のスロットに対して、コイルが分布巻きにて配設されている。 Conventionally, as a technology in such a field, there is International Publication No. 2010/007950. In the stator described in this publication, coils are arranged in distributed winding with respect to a plurality of slots of the stator core.
また従来では、分布巻きのステータの構造では丸断面コイルであれば、挿入治具を用いてコイルとウェッジをモータコアに同時に挿入するインサータ方式、矩形断面コイルであれば、環状コアのスロットに整列配置されるセグメントコイル方式などが採用されている。 Conventionally, in the case of a distributed winding stator, if it is a round cross-section coil, it is an inserter system in which the coil and wedge are simultaneously inserted into the motor core using an insertion jig. The segment coil method is adopted.
しかしながら、インサータ方式では、製造工程が複雑となり、巻線、挿入、成形をするための各設備が必要となる。ここで、インサータ方式を利用する場合に必要となる設備は大きいため、コストが増加する。さらに細い丸線の位置決めがしにくいため、作業者を介在させたることや、設備を複雑にする必要があり、コストが増加する。 However, in the inserter method, the manufacturing process is complicated, and facilities for winding, insertion, and molding are required. Here, since the equipment required when using the inserter method is large, the cost increases. Further, since it is difficult to position a thin round wire, it is necessary to interpose an operator and to make the equipment complicated, and the cost increases.
また、セグメントコイル方式では、コイルの本数が多くなるため、コイルの加工点数が多くなる。また、コイルを搬送、位置決め、挿入するための工程数、加工点数が多く、接合部での加工点数も多いため、コストが増加するという問題がある。
本発明は、低コストで、所望の性能を確保するステータ構造を提供するものである。
In the segment coil system, the number of coils increases, so the number of coil processing points increases. In addition, the number of processes and the number of processing points for conveying, positioning, and inserting the coil are large, and the number of processing points at the joint is also large, which increases the cost.
The present invention provides a stator structure that secures desired performance at low cost.
本発明にかかるステータは、カセットコイルの層と層を接続する巻き線端部が配置されていない方向のコイルエンドに屈曲部が構成され、前記屈曲部がステータ軸方向上側に配置される複数のカセットコイルにより構成される第1のカセットコイル群と、前記屈曲部がステータ軸方向下側に配置される複数のカセットコイルにより構成される第2のカセットコイル群と、を備え、前記第1のカセットコイル群を構成するカセットコイルと、前記第2のカセットコイル群を構成するカセットコイルは、互いのカセットコイルのターン内に入り込むように、交互に配置されている。
これにより、コイル自体は集中巻きにして、構造としては分布巻きとすることができる。
In the stator according to the present invention, a bent portion is formed at a coil end in a direction in which a winding end portion connecting the layers of the cassette coil is not arranged, and the bent portion is arranged on the upper side in the stator axial direction. A first cassette coil group configured by a cassette coil; and a second cassette coil group configured by a plurality of cassette coils in which the bent portion is disposed on the lower side in the stator axial direction. The cassette coils constituting the cassette coil group and the cassette coils constituting the second cassette coil group are alternately arranged so as to enter into the turns of each other's cassette coil.
As a result, the coil itself can be concentrated and the structure can be distributed.
これにより、低コストで、所望の性能を確保したステータを提供することができる。 Thereby, the stator which ensured the desired performance at low cost can be provided.
実施の形態1
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1に示すように、ステータ1は、複数のティース21と、複数のティース21間に構成されコイルが巻回される複数のスロット22を有するステータコア11と、ステータコア11に組み付け接続されるカセットコイル12と、を備える。例えばステータ1は、U相、V相及びW相を有する3相モータを構成するために利用される。
Embodiment 1
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the stator 1 includes a plurality of
図2(a),図2(b)に示すように、カセットコイル12は、矩形コイルを単相もしくは多層に巻いたカセットコイルである。カセットコイル12は、第1のカセットコイル31と、第2のカセットコイル32の2種類が用いられる。例えばカセットコイル12は、平角線をコイル巻きにして積厚させることによってコイル状に形成されており、さらに、コイルの一部が積厚方向に屈曲されている。この屈曲については後に詳述する。カセットコイル12は、ステータコア11に組み付けられたときに、ステータコア11の径方向が、カセットコイル12の積厚方向と略一致するように配置される。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
第1のカセットコイル31は、正面視した場合において、略矩形状である。第1のカセットコイル31は、円環状のステータコア11の軸が上下方向に延在するように配置した場合に、層と層を繋ぐための巻き線端部31aが、下方に配置される。
The
また、第1のカセットコイル31は、第1及び第2の直線部31b,31cが長方形断面の長辺を形成し、第3及び第4の直線部31d,31eが短辺のコイルエンドを形成している。なお図3に示すように、第1のカセットコイル31がステータコア11に組みつけられる場合に、第3の直線部31dは上方、第4の直線部31eは下方に配置されるものとして説明する。また、ステータコア11の中心から見た場合に、第1の直線部31bは左側の長辺、第2の直線部31cは右側の長辺として配置されるものとする。
In the
また、第1及び第2の直線部31b,31cが積厚方向に屈曲していることにより、第3の直線部31d及びその近傍の第1及び第2の直線部31b,31cの一部に、屈曲部31fが形成されている。言い換えると、第1のカセットコイル31において、巻き線端部31aが形成されていない方向のコイルエンドに、屈曲部31fが形成されている。なお、第1及び第2の直線部31b,31cの屈曲方向は、同方向である。図3に示すように、第1のカセットコイル31がステータコア11に組みつけられる場合に、第3の直線部31dを含む屈曲部31fは、ステータコア11の軸方向上側に配置される。このとき、屈曲部31fは、ステータコア11の外周方向に屈曲した状態となるように配置される。
Further, since the first and second
なお、複数の第1のカセットコイル31は、ステータコア11の円環状に沿って連続して配置されることで、第1のカセットコイル群41を形成している。具体的には、1つの第1のカセットコイル31の第1の直線部31bに隣接して、別の第1のカセットコイル31の第2の直線部31cが配置された状態が連続するように、複数の第1のカセットコイル31が連続して配置されている。
The plurality of
図2(b)に示すように、第2のカセットコイル32は、正面視した場合において、略矩形状である。第2のカセットコイル32は、円環状のステータコア11の軸が上下方向に延在するように配置した場合に、層と層を繋ぐための巻き線端部32aが、上方に配置される。
As shown in FIG. 2B, the
また、第2のカセットコイル32は、第1及び第2の直線部32b,32cが長方形断面の長辺を形成し、第3及び第4の直線部32d,32eが短辺のコイルエンドを形成している。なお、第2のカセットコイル32がステータコア11に組みつけられる場合に、第3の直線部32dは上方、第4の直線部32eは下方に配置されるものとして説明する。また、ステータコア11の中心から見た場合に、第1の直線部32bは左側の長辺、第2の直線部32cは右側の長辺として配置されるものとする。
In the
第1及び第2の直線部32b,32cが積厚方向に屈曲していることにより、第4の直線部32e及びその近傍の第1及び第2の直線部32b,32cの一部に、屈曲部32fが形成されている。言い換えると、第2のカセットコイル32において、巻き線端部32aが形成されていない方向のコイルエンドに、屈曲部32fが形成されている。なお、第1及び第2の直線部32b,32cの屈曲方向は、同方向である。これにより図4に示すように、第2のカセットコイル32がステータコア11に組みつけられる場合に、第4の直線部32eを含む屈曲部32fは、ステータコア11の軸方向下側に配置される。このとき、屈曲部32fは、ステータコア11の内周方向に屈曲するように配置される。
Since the first and second
なお複数の第2のカセットコイル32は、ステータコア11の円環に沿って連続して配置されることで、第2のカセットコイル群42を形成している。言い換えると、1つの第2のカセットコイル32の第1の直線部32bに隣接して、別の第2のカセットコイル32の第2の直線部31cが配置された状態が連続するように、複数の第2のカセットコイルが連続して配置されている。なお、第1のカセットコイル群41は、第2のカセットコイル群42より外周側に配置されている。
The plurality of second cassette coils 32 are continuously arranged along the ring of the
例えば図5(a)及び図6に示すように、第1のカセットコイル31Aの長辺である第1の直線部31bは、第2のカセットコイル32Aのターン内、すなわち、第2のカセットコイル32Aの第1の直線部31bと第2の直線部31cの間に入り込むように配置される。同様に、第1のカセットコイル31Aの第2の直線部31bは、第2のカセットコイル32Aに隣接して配置されている別の第2のカセットコイル32Bのターン内、すなわち、隣接して配置された別の第2のカセットコイル32Bの第1の直線部31bと第2の直線部31cの間に入り込むように配置される。
For example, as shown in FIGS. 5A and 6, the first
また、同様に第2のカセットコイル32Bの第1の直線部32bは、第1のカセットコイル31Aのターン内に入り込むように配置され、第2のカセットコイル32Bの第2の直線部32cは、第1のカセットコイル31Aに隣接して配置された第1のカセットコイル31Bのターン内に入り込むように配置されている。
Similarly, the first
このとき、図5(b)に示すように、第1のカセットコイル31に屈曲部31fが設けられていることにより、第1のカセットコイル31の第3の直線部31dと、第2のカセットコイル32の第3の直線部32dが干渉せずに配置される。
At this time, as shown in FIG. 5B, since the
ここで図6に示すように、例えば第1のカセットコイル31Bの第1の直線部31bと、第1のカセットコイル31Aの第2の直線部31cは隣接して配置されており、その間にティース21を配置してもよく、配置しなくても良い。同様に、第2のカセットコイル32Bの第1の直線部31bと、第2のカセットコイル32Aの第1の直線部31bは隣接して配置されており、その間にティース21を配置してもよく、配置しなくても良い。他の箇所についても同様である。
Here, as shown in FIG. 6, for example, the first
なお例えば、第1のカセットコイル31Aの第1の直線部31bと、第2のカセットコイル32Aの第2の直線部32cの間には、ティース21が配置される。同様に、第1のカセットコイル31Aの第2の直線部31cと、第2のカセットコイル32Bの第1の直線部32bの間には、ティース21が配置される。他の箇所についても同様である。
For example, the
言い換えると、第1のカセットコイル31と第2のカセットコイル32において、互いに異なるカセットコイルの直線部31b,31c,32b,32cが隣接する箇所の間にはティース21が配置される。
In other words, in the
なお上記では、図7(a)に示すように、ステータ1は3相交流モータに使用されるものとして説明したが、図7(b)に示すように、カセットコイル同士の結線箇所を変更することにより、巻線界磁型モータのステータ構造等に変更することができ、あらゆるステータとして使用可能である。 In the above description, as illustrated in FIG. 7A, the stator 1 is described as being used for a three-phase AC motor. However, as illustrated in FIG. 7B, the connection location between the cassette coils is changed. Thus, it can be changed to a stator structure or the like of a winding field type motor, and can be used as any stator.
これにより、コイル自体は集中巻きにして、構造としては分布巻き構造にしたステータコアを形成することができる。 Thereby, the coil itself can be concentrated and a stator core having a distributed winding structure can be formed.
実施の形態2
次に、ステータコア11に対して、第1のカセットコイル31と、第3のカセットコイル33を組み付けたステータ2について説明する。なお、実施の形態1に示したステータ1の構成物品と同様の構成物品については、同一の符号を付し、説明を省略する。
Embodiment 2
Next, the stator 2 in which the
図8に示すように、第3のカセットコイル33は、矩形コイルを単相もしくは多層に巻いたカセットコイルである。第3のカセットコイル33は、正面視した場合において、略矩形状である。第3のカセットコイル33は、円環状のステータコア11の軸が上下方向に延在するように配置した場合に、層と層を繋ぐための巻き線端部33aが、上方に配置される。
As shown in FIG. 8, the
第3のカセットコイル33は、第1及び第2の直線部33b,33cが長方形断面の長辺を形成し、第3及び第4の直線部33d,33eが短辺のコイルエンドを形成している。なお、第3のカセットコイル33がステータコア11に組みつけられる場合に、第3の直線部33dは上方、第4の直線部33eは下方に配置されるものとして説明する。また、ステータコア11の中心から見た場合に、第1の直線部33bは左側の長辺、第2の直線部33cは右側の長辺として配置されるものとする。
In the
ここで、第1及び第2の直線部33b,33cが積厚方向に屈曲していることにより、第4の直線部33e及びその近傍の第1及び第2の直線部33b,33cの一部に、屈曲部33fが形成されている。言い換えると、第3のカセットコイル33において、巻き線端部33aが形成されていない方向のコイルエンドに、屈曲部33fが形成されている。なお、第1及び第2の直線部33b,33cの屈曲方向は、同方向である。これにより第3のカセットコイル33がステータコア11に組みつけられる場合に、第4の直線部33eを含む屈曲部33fは、ステータコア11の軸方向下側に配置される。このとき、屈曲部33fは、ステータコア11の外周方向に屈曲するように配置される。
Here, because the first and second
図9(a)に示すように、複数の第1のカセットコイル31は、ステータコア11の円環に沿って、連続して配置されることで第1のカセットコイル群51を形成している。また、複数の第3のカセットコイル33は、ステータコア11の円環に沿って連続して配置されることで、第2のカセットコイル群52を形成している。なお、第1のカセットコイル群51は、第2のカセットコイル群52より外周側に配置されている。
As shown in FIG. 9A, the plurality of first cassette coils 31 are arranged continuously along the annular ring of the
例えば図10に示すように、第3のカセットコイル33Bの第1の直線部33bは、第1のカセットコイル31Aのターン内に入り込むように配置され、第3のカセットコイル33Bの第2の直線部33cは、第1のカセットコイル31Aに隣接する別の第1のカセットコイル31Bのターン内に入り込むように配置される。
For example, as shown in FIG. 10, the first
また同様に、第1のカセットコイル31Bの第1の直線部31bは、第3のカセットコイル33Aのターン内に入り込むように配置され、第1のカセットコイル31Bの第2の直線部31cは、第3のカセットコイル33Aに隣接する別の第3のカセットコイル33Bのターン内に入り込むように配置される。他の箇所についても同様である。
Similarly, the first
このとき、図9(b)に示すように、第1のカセットコイル31に屈曲部31fが形成されていることにより、ステータコア11の上側において、第1のカセットコイル31の第3の直線部31dと、第3のカセットコイル33の第3の直線部33dが干渉しない。また同様に、第3のカセットコイル33に屈曲部33fが形成されていることにより、ステータコア11の下側において、第1のカセットコイル31の第4の直線部31eと、第3のカセットコイル33の第4の直線部33eが干渉しない状態で配置することができる。
At this time, as shown in FIG. 9B, the
このようにして、第1のカセットコイル群51に用いられる第1のカセットコイル31と、第2のカセットコイル群52に用いられる第3のカセットコイル33は、それぞれ屈曲部31f,33fが外周方向に屈曲した状態となるように配置された状態で、ステータコア11に組み付け可能となる。したがって、コイル自体は集中巻きにして、構造としては分布巻き構造にしたステータを形成することができる。
In this way, the
実施の形態3
次に、ステータコア11に対して、第1のカセットコイル31と、第2のカセットコイル32と、第4のカセットコイル34を組み付けたステータ3について説明する。なお、実施の形態1に示したステータ1の構成物品と同様の構成物品については、同一の符号を付し、説明を省略する。
Next, the
図11に示すように、第4のカセットコイル34は、矩形コイルを単相もしくは多層に巻いたカセットコイルである。第4のカセットコイル34は、正面視した場合において、略矩形状である。第4のカセットコイル34は、円環状のステータコア11の軸が上下方向に延在するように配置した場合に、層と層を繋ぐための巻き線端部34aが、上方に配置される。
As shown in FIG. 11, the
第4のカセットコイル34は、第1及び第2の直線部34b,34cが長方形断面の長辺を形成し、第3及び第4の直線部34d,34eが短辺のコイルエンドを形成している。なお、第4のカセットコイル34がステータコア11に組みつけられる場合に、第3の直線部34dは上方、第4の直線部34eは下方に配置されるものとして説明する。また、ステータコア11の中心から見た場合に、第1の直線部34bは左側の長辺、第2の直線部34cは右側の長辺として配置されるものとする。
In the
第4のカセットコイル34の第1及び第2の直線部34b,34cは、それぞれ第2のカセットコイル32の第1及び第2の直線部32b,32cに比べて長く形成されている。
The first and second
また、第1及び第2の直線部34b,34cが積厚方向に屈曲していることにより、第4の直線部34e及びその近傍の第1及び第2の直線部34b,34cの一部に、屈曲部34fが形成されている。言い換えると、第4のカセットコイル34において、巻き線端部34aが形成されていない方向のコイルエンドに、屈曲部34fが形成されている。なお、第1及び第2の直線部34b,34cの屈曲方向は、同方向である。これにより、第4のカセットコイル34がステータコア11に組みつけられる場合に、第4の直線部34eを含む屈曲部34fは、ステータコア11の軸方向下側に配置される。このとき、屈曲部34fは、ステータコア11の内周方向に屈曲するように配置される。
In addition, since the first and second
図12(a)に示すように、複数の第1のカセットコイル31は、ステータコア11の円環に沿って、連続して配置されることで第1のカセットコイル群61を形成している。また、複数の第2のカセットコイル32と、複数の第4のカセットコイル34は、ステータコア11の円環に沿って交互に配置されることで第2のカセットコイル群62を形成している。なお、第1のカセットコイル群61は、第2のカセットコイル群62より外周側に配置されている。
As shown in FIG. 12A, the plurality of first cassette coils 31 are arranged continuously along the annular ring of the
例えば、図13に示すように、第1のカセットコイル31Aの第1の直線部31bは、第2のカセットコイル32Aのターン内に入り込むように配置され、第1のカセットコイル31Aの第2の直線部31cは、第4のカセットコイル34Aのターン内に入り込むように配置されている。さらに第1のカセットコイル31Bの第1の直線部31bは、第4のカセットコイル34Aのターン内に入り込むように配置され、第1のカセットコイル31Bの第2の直線部31cは、第2のカセットコイル32Aのターン内に入り込むように配置されている。
For example, as shown in FIG. 13, the first
また同様に、第1のカセットコイル31Aのターン内には、第2のカセットコイル32Aの第2の直線部32cと、第4のカセットコイル34Aの第1の直線部34bが入り込むように配置されている。第1のカセットコイル31Bのターン内には、第4のカセットコイル34Aの第2の直線部32cと、第2のカセットコイル32Bの第1の直線部34bが入り込むように配置されている。他の箇所についても同様である。
Similarly, the second
ここで、第2のカセットコイル群62を形成している第2のカセットコイル32と第4のカセットコイル34は、ステータコア11の内周方向に屈曲する屈曲部32f,34fをそれぞれ有している。第2のカセットコイル32の第1及び第2の直線部32b,32cに比べて、第4のカセットコイル34の第1及び第2の直線部34b,34cは長く形成されているため、ステータコア11の内周方向に屈曲している屈曲部32f,34fは、互いに干渉しないように、上下方向にずれた状態で配置される。
Here, the
図12(b)に示すように、第1のカセットコイル31に屈曲部31fが形成されていることにより、ステータコア11の上側において、第1のカセットコイル31の第3の直線部31dに対して、第2のカセットコイル32の第3の直線部32d、及び第4のカセットコイルの第3の直線部34dが干渉しない。また同様に、第2のカセットコイル32に屈曲部32fが形成され、第4のカセットコイル34に屈曲部34fが形成されていることにより、ステータコア11の下側において、第1のカセットコイル31の第4の直線部31eに対して、第2のカセットコイル32の第4の直線部32e、及び第4のカセットコイル34の第4の直線部34eが干渉しない状態で配置することができる。
As illustrated in FIG. 12B, the
したがって、ステータコア11の上方に配置されるコイルエンドが屈曲された第1のカセットコイル群と、ステータコア11の下方に配置されるコイルエンドが屈曲された第2のカセットコイル群と、をステータコア11に組み付ける際に、夫々のコイル線の干渉を避けた状態で配設することができる。
Therefore, the first cassette coil group in which the coil end disposed above the
これにより、コイル自体は集中巻きにして、構造としては分布巻き構造にしたステータコアを形成することができる。カセットコイルを用いるため、従来のインサータ方式やセグメントコイル方式等の分布巻構造に比べて製造プロセスが簡略化でき、コストを低減できる。したがって、低コストで、所望の性能を確保したステータを提供することができる。 Thereby, the coil itself can be concentrated and a stator core having a distributed winding structure can be formed. Since the cassette coil is used, the manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced as compared with a distributed winding structure such as a conventional inserter system or segment coil system. Therefore, it is possible to provide a stator that secures desired performance at low cost.
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
1 ステータ
2 ステータ
3 ステータ
11 ステータコア
12 カセットコイル
21 ティース
22 スロット
31 第1のカセットコイル
31a 巻き線端部
31b 第1の直線部
31c 第2の直線部
31d 第3の直線部
31e 第4の直線部
31f 屈曲部
32 第2のカセットコイル
32a 巻き線端部
32b 第1の直線部
32c 第2の直線部
32d 第3の直線部
32e 第4の直線部
32f 屈曲部
33 第3のカセットコイル
33a 巻き線端部
33b 第1の直線部
33c 第2の直線部
33d 第3の直線部
33e 第4の直線部
33f 屈曲部
34 第4のカセットコイル
34a 巻き線端部
34b 第1の直線部
34c 第2の直線部
34d 第3の直線部
34e 第4の直線部
34f 屈曲部
41 第1のカセットコイル群
42 第2のカセットコイル群
51 第1のカセットコイル群
52 第2のカセットコイル群
61 第1のカセットコイル群
62 第2のカセットコイル群
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stator 2
Claims (1)
前記屈曲部がステータ軸方向下側に配置される複数のカセットコイルにより構成される第2のカセットコイル群と、を備え、
前記第1のカセットコイル群を構成するカセットコイルと、前記第2のカセットコイル群を構成するカセットコイルは、互いのカセットコイルのターン内に入り込むように、交互に配置されている
ステータ。 A bent portion is formed at a coil end in a direction where a winding end portion connecting the layers of the cassette coil is not arranged, and the bent portion is constituted by a plurality of cassette coils arranged on the upper side in the stator axial direction. One cassette coil group;
A second cassette coil group composed of a plurality of cassette coils arranged on the lower side in the stator axial direction of the bent portion,
The cassette coil which comprises the said 1st cassette coil group, and the cassette coil which comprises the said 2nd cassette coil group are alternately arrange | positioned so that it may enter in the turn of a mutual cassette coil.
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