JP2018117477A - Stator manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステータ製造方法に関し、特に、円環状に配列された複数の分割コアから構成されている回転電機のステータを製造するステータ製造方法に関する。 The present invention relates to a stator manufacturing method, and more particularly to a stator manufacturing method for manufacturing a stator of a rotating electrical machine composed of a plurality of divided cores arranged in an annular shape.
ハイブリッド車両などの車両駆動等に用いられる回転電機では、ケース内部にロータが回転自在に支持されている。また、ステータとしては、コイルが巻回された複数の分割コアを円環状に配列したものが知られている(例えば、特許文献1)。 In a rotating electrical machine used for driving a vehicle such as a hybrid vehicle, a rotor is rotatably supported inside a case. As a stator, there is known a stator in which a plurality of divided cores around which a coil is wound are arranged in an annular shape (for example, Patent Document 1).
図9に示すように、このような複数の分割コア50で構成されるステータコア60において、分割コア50のコア本体51は、円弧状に延びるバックヨーク52と、バックヨーク52の周方向中間部から径方向内側に突出するティース53とを有しており、各分割コア50のティース53にコイル54が集中巻きされている。
As shown in FIG. 9, in the
回転電機のステータにおいては、起磁力を高めるべく、スロットにおけるコイルの占積率を向上させることが求められている。 In the stator of a rotating electrical machine, it is required to improve the space factor of the coil in the slot in order to increase the magnetomotive force.
しかしながら、円環状に配列された複数の分割コア50から構成されている回転電機のステータにおいては、バックヨーク52の周方向端面に沿って引いた仮想線L1を越えてティース53にコイル54を巻回すると、組付け時にスロットSLT内において隣接する分割コア50のコイル54と干渉してしまう。そのため、どうしても隣接する分割コア50のコイル54、54間に隙間Kが発生してしまい、占積率を高めることが難しかった。
However, in a stator of a rotating electrical machine constituted by a plurality of divided
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、隣接するコイル同士の干渉を回避しつつコイルをスロット内に高密度で収めることにより、コイルの占積率を向上可能なステータ製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to improve the space factor of the coil by accommodating the coils in the slot at a high density while avoiding interference between adjacent coils. Is to provide a simple stator manufacturing method.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、
所定の径方向幅を有して円弧状に延びるバックヨーク(例えば、後述の実施形態におけるバックヨーク11)と、該バックヨークの周方向中間部から径方向内側に突出するティース(例えば、後述の実施形態におけるティース12)と、を有する分割コア(例えば、後述の実施形態における分割コア6)が円環状に配列されて構成されるステータコア(例えば、後述の実施形態におけるステータコア3)と、
前記分割コアの前記ティースに巻回されるコイル(例えば、後述の実施形態におけるコイル2)と、を備える回転電機のステータを製造するステータ製造方法であって、
前記バックヨークの周方向端面(例えば、後述の実施形態における周端面11ac)に沿って引いた仮想線(例えば、後述の実施形態における仮想線L1)を越えて前記ティースに前記コイルを巻回するコイル巻回工程(例えば、後述の実施形態におけるコイル巻回工程S1)と、
前記コイルが巻回された前記分割コアを加熱する加熱工程(例えば、後述の実施形態における加熱工程S2)と、
加熱された前記コイルを周方向に押圧する圧縮工程(例えば、後述の実施形態における圧縮工程S3)と、を備える、ステータ製造方法。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1
A back yoke (for example, a
A stator manufacturing method for manufacturing a stator of a rotating electrical machine including a coil wound around the teeth of the split core (for example, a
The coil is wound around the teeth beyond an imaginary line (for example, a virtual line L1 in an embodiment described later) drawn along a circumferential end surface of the back yoke (for example, a circumferential end surface 11ac in the embodiment described later). A coil winding step (for example, a coil winding step S1 in an embodiment described later);
A heating step of heating the split core around which the coil is wound (for example, a heating step S2 in an embodiment described later);
A stator manufacturing method comprising: a compression step of pressing the heated coil in the circumferential direction (for example, a compression step S3 in an embodiment described later).
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のステータ製造方法であって、
前記圧縮工程に使用される圧縮冶具(例えば、後述の実施形態における圧縮冶具20)の押圧面(例えば、後述の実施形態における押圧面20a)の角度(例えば、後述の実施形態における角度β)は、前記バックヨークの周方向中間部と前記ステータの軸心を結ぶ前記分割コアの中間線(例えば、後述の実施形態における中間線L2)と前記仮想線とにより形成されるバックヨーク傾斜角度(例えば、後述の実施形態におけるバックヨーク傾斜角度α)よりも僅かに大きい、ステータ製造方法。
Invention of
An angle (for example, an angle β in an embodiment described later) of a pressing surface (for example, a
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のステータ製造方法であって、
前記押圧面の角度は、前記バックヨーク傾斜角度よりも1°〜3°大きい、ステータ製造方法。
Invention of
The stator manufacturing method, wherein an angle of the pressing surface is 1 ° to 3 ° larger than an angle of inclination of the back yoke.
請求項4に係る発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載のステータ製造方法であって、
前記加熱工程における加熱温度は、150℃〜250℃である、ステータ製造方法。
The invention according to
The method for manufacturing a stator, wherein a heating temperature in the heating step is 150 ° C to 250 ° C.
請求項5に係る発明は、請求項1〜4のいずれか1項に記載のステータ製造方法であって、
前記圧縮工程では、加熱された前記コイルを周方向両側から同時に押圧する、ステータ製造方法。
The invention according to claim 5 is the stator manufacturing method according to any one of claims 1 to 4,
In the compression step, the heated coil is simultaneously pressed from both sides in the circumferential direction.
請求項1の発明によれば、加熱工程でコイルの巻線素材に熱を加えることによって、巻線素材の展延性を高めることができるため、コイル巻回工程で仮想線を越えてティースにコイルを巻回しても圧縮工程によってコイルを展延させて塑性変形させることで、隣接するコイル同士の干渉を回避しつつコイルをスロット内に高密度で収めることができる。これにより、コイルの占積率の向上させることができる。 According to the first aspect of the present invention, since the spreadability of the winding material can be enhanced by applying heat to the coil winding material in the heating process, the coil is wound on the teeth beyond the virtual line in the coil winding process. Even if the coil is wound, the coil is expanded and plastically deformed by a compression process, so that the coil can be stored in the slot at a high density while avoiding interference between adjacent coils. Thereby, the space factor of a coil can be improved.
請求項2の発明によれば、圧縮工程に使用される圧縮冶具の押圧面の角度を、バックヨークの周方向中間部とステータの軸心を結ぶ分割コアの中間線と仮想線とにより形成されるバックヨーク傾斜角度よりも僅かに大きくすることで、コイルの占積率をより向上させることができる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、押圧面の角度をバックヨーク傾斜角度よりも1°〜3°大きくすることで、コイルの占積率をより向上させることができる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、加熱工程における加熱温度を150℃〜250℃とすることで、コイルを好適に展延させることができる。
According to invention of
請求項5の発明によれば、圧縮工程では加熱されたコイルを周方向両側から同時に押圧することで、周方向両側で偏りなくコイルを展延させることができる。また、作業時間を短縮できる。 According to the invention of claim 5, in the compression step, the coil can be spread without being biased on both sides in the circumferential direction by simultaneously pressing the heated coil from both sides in the circumferential direction. In addition, the work time can be shortened.
以下、本発明の一実施形態のステータ製造方法を、添付の図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。 Hereinafter, a stator manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.
先ず、本発明の一実施形態のステータについて図1及び図2に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施形態のステータの正面図であり、図2は、インシュレータが装着された分割コアの斜視図である。 First, a stator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a front view of a stator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of a split core to which an insulator is attached.
本実施形態に係るステータ1は、内周部に不図示のロータが回転自在に設けられたインナーロータ型の回転電機に用いられ、図1に示すように、ハウジング4にステータコア3が固定されている。
The stator 1 according to the present embodiment is used in an inner rotor type rotating electrical machine in which a rotor (not shown) is rotatably provided on an inner peripheral portion, and a
ステータコア3は、複数の分割コア6が円環状に組み付けられて構成されている。各分割コア6は、正面視が略T字形状のコア本体7にインシュレータ10が装着され、インシュレータ10のコイル巻回部16にコイル2が巻回されている。コイル2は、巻線素材として銅が使用されており、断面が矩形形状のいわゆる平角線である。
The
ステータコア3からは、コイル2がハウジング4の径方向外側に引き出され、U相、V相、及びW相の各コイル2の給電側の端部に、それぞれ対応する相の給電端子5U、5V、及び5Wが接続されている。コア本体7に巻回された各コイル2の一端側は、各相毎にまとめられて対応する相の給電端子5U、5V、及び5Wに接続され、各コイル2の他端側は中点連結部15において相互に接続されている。したがって、この実施形態のステータ1においては、各相のコイル2がY字結線で接続されている。
From the
コア本体7は、電磁鋼板等の磁性を有する複数のプレート8が軸方向に積層されて構成されている。図3も参照して、コア本体7は、ステータコア3の外周側の円環領域を構成するバックヨーク11と、バックヨーク11の内周側からステータコア3の半径方向の内側に向かって突出するティース12と、ティース12の延出端に設けられる磁気入出部13と、を備えている。
The
バックヨーク11は、ステータコア3の円周方向に沿って両側に張り出す一対の鍔部11aを有し、磁気入出部13も同様に、ステータコア3の円周方向に沿って両側に張り出す一対の鍔部13aを有している。なお、以降の説明で両側の鍔部11aの周方向の端面を周端面11acと、鍔部13aの周方向の端面を周端面13acと称することがある。
The
ティース12は、延出方向と直交する断面が軸方向に長い矩形状に形成されている。なお、以降の説明でティース12の周方向両側の端面を側端面12aと称することがある。
The
インシュレータ10のコイル巻回部16は、コア本体7のティース12の両側の側端面12aを覆う側壁16aと、ティース12の前側端面を覆う前壁16bと、ティース12の後側端面を覆う後壁16cと、バックヨーク11側の鍔部11aの下面を覆う外側フランジ16dと、磁気入出部13側の鍔部13aの上面側を覆う内側フランジ16eと、を有している。
The
このように構成された複数の分割コア6を円環状に組み付けつけることで、隣接する分割コア6、6のティース12、12間にはコイル2が収容されるスロットSLT(図8参照)が形成される。
A slot SLT (see FIG. 8) in which the
次に、本実施形態のステータ製造方法について、図3〜図8に基づいて説明する。
本実施形態のステータ製造方法は、図4に示すように、コイル巻回工程S1と、加熱工程S2と、圧縮工程S3と、ステータ組立工程S4と、を備える。
Next, the stator manufacturing method of this embodiment is demonstrated based on FIGS.
As shown in FIG. 4, the stator manufacturing method of the present embodiment includes a coil winding step S1, a heating step S2, a compression step S3, and a stator assembly step S4.
コイル巻回工程S1では、図3に示すように、バックヨーク11の鍔部11aの周方向の端面である周端面11acに沿って引いた仮想線L1を越えて、ティース12の外周、より具体的にはインシュレータ10のコイル巻回部16にコイル2を巻回する。
In the coil winding step S1, as shown in FIG. 3, the outer circumference of the
なお、ティース12の側端面12aと、鍔部11aの下面と、鍔部13aの上面と、仮想線L1とで囲まれた空間が、分割コア6の組付け後において隣接する分割コイルに巻回されたコイル2同士が干渉しない空間となる。つまり、仮想線L1を周方向に越えることなくコイル2を巻回していれば、分割コア6の組付け後においてコイル2同士が干渉することはない。
Note that the space surrounded by the
ここで、ティース12へのコイル2の巻回量について詳述する。
一例として、矩形断面が0.9mm×2mmの平角線のコイルの使用を想定する。所定の大きさの分割コア6においては、コイル2のスロットSLTへの巻回は、全段で10段として仮想線L1の傾斜に合わせて上部層から下層部にかけて巻回数を減少させ、仮想線L1を越えない範囲で合計55ターンを巻回することができる。
Here, the winding amount of the
As an example, it is assumed that a rectangular wire coil having a rectangular cross section of 0.9 mm × 2 mm is used. In the
それに対して、本発明を適用し、仮想線L1を越えて通常より上部層の7段に片側で2ターン多く巻くとともに、下部層の3段には片側で1ターン多く巻くようにした場合、ターン数は、55+7×2+1×3で合計72ターンとなり、仮想線L1を越えない場合より片側で17ターン多く巻回した。 On the other hand, when the present invention is applied and the imaginary line L1 is wound, the upper layer is wound twice on one side by more than two turns on one side and the lower layer is wound on three sides by one turn more on one side, The number of turns was 55 + 7 × 2 + 1 × 3 for a total of 72 turns, which was wound 17 turns more on one side than when not exceeding the virtual line L1.
つまり、コイル2のスロットへの巻回数は、仮想線L1を越えない場合に比して72/55となって約1.3倍となっている。このように、後述する圧縮工程S3でのコイル2の展延性を考慮して、コイル2を通常より1.2〜1.4倍多く巻くようにするのが好ましい。
That is, the number of windings of the
加熱工程S2では、 コイル巻回工程S1でコイル2が巻回された分割コア6を例えば恒温槽にて加熱する。本実施形態においては、コイル2の巻線素材は銅であり、加熱工程S2での加熱は、銅の展延性を向上させることを目的としている。
In the heating step S2, the
具体的には、銅は熱を加える事で高い展延性を持つので、その特性を利用して、後述する圧縮工程S3で、コイル2の周方向を高温環境化で圧縮することで、周方向のコイル2の巻線の圧縮分を軸方向に展延させて変形させる。
Specifically, since copper has high spreadability by applying heat, the circumferential direction of the
本実施形態の加熱工程S2における加熱温度は、好ましくは150℃〜250℃であり、より好ましく180℃〜220℃である。コイル2の巻線素材が銅の場合には、銅の展延性の点で190℃が最も好ましい。
The heating temperature in heating process S2 of this embodiment becomes like this. Preferably it is 150 to 250 degreeC, More preferably, it is 180 to 220 degreeC. When the winding material of the
圧縮工程S3では、加熱工程S2で加熱されたコイル2を、例えばプレス機によって周方向に押圧する。
具体的には、図5及び図6に示すように、傾斜を持った押圧面20aを有する圧縮冶具20を使用して、分割コア6の周方向両側から同時に圧力をかけて押圧し、コイル2を圧縮する。
In the compression step S3, the
Specifically, as shown in FIGS. 5 and 6, using a
この圧縮工程S3での押圧によって、図7に示すように、周方向に沿って押圧したコイル2は、その展延性により軸方向へ移動するように塑性変形する。ここで、圧縮工程S3に使用される圧縮冶具20の押圧面20aの角度βは、図6に示すように、バックヨーク11の周方向中間部とステータ1の軸心Oを結ぶ分割コア6の中間線L2と仮想線L1とにより形成されるバックヨーク傾斜角度α(図1も参照)よりも僅かに大きく設定されている。
By pressing in the compression step S3, as shown in FIG. 7, the
本実施形態においては、押圧面20aの角度βは、バックヨーク傾斜角度αよりも周方向へ1°〜3°大きく設定されている。なお、圧縮冶具20の押圧面20aの角度βは、コイル2を圧縮する量、即ちコイル2を周方向に押し潰す量を決めるため、仮想線L1を越えたコイル2の巻回量を考慮して決定される。これにより、コイル2を展延させて塑性変形させることで、仮想線L1内にコイル2を高密度で収めることができる。
In the present embodiment, the angle β of the
ステータ組立工程S4では、圧縮工程S3でコイル2が押圧された分割コア6を、図8に示すように、円環状に配列する。この場合において、分割コア6に巻回されたコイル2は、上述したように、隣接する分割コア6に巻回されたコイル2と干渉することはなく、スロットSLT内において隙間がほぼない状態、即ち、高い占積率で収容される。続いて、分割コア6を配列したステータコア3を、図1に示すように、ハウジング4に圧入して固定し、ステータ1が完成する。
In the stator assembly step S4, the
以上説明したように、本実施形態によれば、加熱工程S2でコイル2の巻線素材に熱を加えることによって、巻線素材の展延性を高めることができるため、コイル巻回工程S1で仮想線L1を越えてティース12にコイル2を巻回しても、圧縮工程S3によってコイル2を展延させて塑性変形させることで仮想線L1内にコイル2を高密度で収めることができる。そのため、コイル2を通常より1.2〜1.4倍多く巻くことができ、好適にコイル2の占積率の向上を図ることができる。
As described above, according to the present embodiment, by applying heat to the winding material of the
また、圧縮工程S3に使用される圧縮冶具20の押圧面20aの角度βを、バックヨーク11の周方向中間部とステータ1の軸心を結ぶ分割コア6の中間線L2と仮想線L1とにより形成されるバックヨーク傾斜角度αよりも僅かに大きくすることで、コイル2の占積率をより向上させることができる。
Further, the angle β of the
また、押圧面20aの角度をバックヨーク傾斜角度よりも1°〜3°大きくすることで、コイルの占積率をより向上させることができる。
Moreover, the space factor of a coil can be improved more by making the angle of the
また、加熱工程S2における加熱温度を150℃〜250℃とすることで、コイル2を好適に展延させることができる。
Moreover, the
また、圧縮工程S3では、加熱されたコイル2を周方向両側から圧縮冶具20によって同時に押圧するため、周方向で偏りなくコイル2を展延させることができる。また、作業時間を短縮できる。
Moreover, in the compression process S3, since the
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、実施形態においては、コイル2の巻線素材を銅としているが、圧縮工程における押圧によって適度な展延性を得られる素材であれば他の素材であってもよい。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably.
For example, in the embodiment, the winding material of the
2 コイル
3 ステータコア
6 分割コア
11 バックヨーク
11ac 周端面(周方向端面)
12 ティース
20 圧縮冶具
20a 押圧面
L1 仮想線
L2 中間線
S1 コイル巻回工程
S2 加熱工程
S3 圧縮工程
α バックヨーク傾斜角度
β 押圧面の角度
2
12
Claims (5)
前記分割コアの前記ティースに巻回されるコイルと、を備える回転電機のステータを製造するステータ製造方法であって、
前記バックヨークの周方向端面に沿って引いた仮想線を越えて前記ティースに前記コイルを巻回するコイル巻回工程と、
前記コイルが巻回された前記分割コアを加熱する加熱工程と、
加熱された前記コイルを周方向に押圧する圧縮工程と、を備える、ステータ製造方法。 A stator core constituted by dividing a split core having a predetermined radial width and extending in an arc shape into a circular arc, and teeth protruding radially inward from a circumferential intermediate portion of the back yoke. When,
A stator manufacturing method for manufacturing a stator of a rotating electrical machine comprising a coil wound around the teeth of the split core,
A coil winding step of winding the coil around the teeth beyond an imaginary line drawn along a circumferential end surface of the back yoke;
A heating step of heating the split core around which the coil is wound;
And a compression step of pressing the heated coil in the circumferential direction.
前記圧縮工程に使用される圧縮冶具の押圧面の角度は、前記バックヨークの周方向中間部と前記ステータの軸心を結ぶ前記分割コアの中間線と前記仮想線とにより形成されるバックヨーク傾斜角度よりも僅かに大きい、ステータ製造方法。 The stator manufacturing method according to claim 1,
The angle of the pressing surface of the compression jig used in the compression step is an inclination of the back yoke formed by the intermediate line of the divided core connecting the circumferential intermediate part of the back yoke and the axis of the stator and the virtual line. A stator manufacturing method that is slightly larger than the angle.
前記押圧面の角度は、前記バックヨーク傾斜角度よりも1°〜3°大きい、ステータ製造方法。 The stator manufacturing method according to claim 2,
The stator manufacturing method, wherein an angle of the pressing surface is 1 ° to 3 ° larger than an angle of inclination of the back yoke.
前記加熱工程における加熱温度は、150℃〜250℃である、ステータ製造方法。 It is a stator manufacturing method of any one of Claims 1-3,
The method for manufacturing a stator, wherein a heating temperature in the heating step is 150 ° C to 250 ° C.
前記圧縮工程では、加熱された前記コイルを周方向両側から同時に押圧する、ステータ製造方法。
It is a stator manufacturing method of any one of Claims 1-4,
In the compression step, the heated coil is simultaneously pressed from both sides in the circumferential direction.
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GB2577287A (en) * | 2018-09-20 | 2020-03-25 | Rolls Royce Plc | Electrical machine winding assembly and method of manufacture thereof |
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