JP2018137836A - Stator and rotary electric machine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact and high-output stator capable of improving a space factor more than conventionally, and a rotary electric machine.SOLUTION: This stator is provided with: a stator core to which a slot 23 is provided; and a winding wire that is stored in the slot 23 and fixed to the stator core. The winding wire includes a coated conductor 52 and a bare conductor 53, and is arranged along the radial direction of the stator core. The bare conductor 53 is arranged in contact with the coated conductor 52 in the slot 23. The winding wire is formed such that the coated conductors 52 and the bare conductors 53 are alternately arranged in the slot 23.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、ステータおよび回転電機に関するものである。   The present invention relates to a stator and a rotating electric machine.

ハイブリッド自動車や電気自動車の動力源として使用される回転電機には、小型かつ高出力であることが求められる。
従来、このような要求に応えるものとして、ステータコアのスロット内に、第一組導線および第二組導線のスロット内導線部を電位の高い順に並べて配列したものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
A rotating electrical machine used as a power source for a hybrid vehicle or an electric vehicle is required to be small and have high output.
Conventionally, as a response to such a requirement, there has been proposed a structure in which the first assembly conductor and the second assembly conductor in the slot are arranged in order from the highest potential in the slot of the stator core (for example, Patent Documents). 1).

特許文献1に記載の技術によれば、スロット内導線部の電位差を低く抑えることができるので、スロット内導線部の絶縁に必要とする絶縁被膜の厚みを薄くできる。したがって、ステータコアのスロット内における導線の占積率(以下、単に占積率という。)を高めることができて、回転電機の小型化または高出力化が可能であるとされている。   According to the technique described in Patent Document 1, since the potential difference in the in-slot conductor portion can be kept low, the thickness of the insulating coating necessary for insulating the in-slot conductor portion can be reduced. Therefore, it is said that the space factor (hereinafter simply referred to as space factor) of the conducting wire in the stator core slot can be increased, and the rotating electrical machine can be reduced in size or increased in output.

特開2010−178458号公報JP 2010-178458 A

しかしながら、上述した従来のステータおよび回転電機は、絶縁被膜の厚みを薄くできるとしても、占積率の向上には自ずと限界があるため、更なる改善の余地がある。   However, even if the above-described conventional stator and rotating electrical machine can reduce the thickness of the insulating coating, there is a room for further improvement because the space factor is naturally limited.

そこで、本発明は、上記事情に鑑みたものであって、従来技術と比較して占積率を向上でき、小型かつ高出力なステータおよび回転電機を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a small and high output stator and rotating electric machine that can improve the space factor as compared with the prior art.

上記の課題を解決するため、請求項1に記載の発明に係るステータは、スロット(例えば、実施形態におけるスロット23)が設けられたステータコア(例えば、実施形態におけるステータコア11)と、前記スロットに収容されて前記ステータコアに装着された巻線(例えば、実施形態における巻線12)と、を備え、前記巻線は、被覆導線(例えば、実施形態における被覆導線52)と裸導線(例えば、実施形態における裸導線53)とによって構成されるとともに、前記ステータコアの径方向(例えば、実施形態における径方向R)に沿って配列されており、前記裸導線は、前記スロット内において、前記被覆導線に接して配置されていることを特徴としている。   In order to solve the above problems, a stator according to the first aspect of the present invention includes a stator core (for example, the stator core 11 in the embodiment) provided with a slot (for example, the slot 23 in the embodiment), and is accommodated in the slot. And a winding (for example, the winding 12 in the embodiment) mounted on the stator core, and the winding includes a coated conductor (for example, the coated conductor 52 in the embodiment) and a bare conductor (for example, the embodiment). And is arranged along the radial direction of the stator core (for example, radial direction R in the embodiment), and the bare conductor is in contact with the covered conductor in the slot. It is characterized by being arranged.

また、請求項2に記載の発明に係るステータは、前記巻線は、前記スロット内において、前記被覆導線と前記裸導線とが交互に配列されていることを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, in the stator according to the second aspect of the present invention, the coated conductor and the bare conductor are alternately arranged in the slot.

また、請求項3に記載の発明に係るステータは、前記被覆導線および前記裸導線の芯線は平角線であり、前記被覆導線および前記裸導線は、前記スロット内において、厚さ方向が前記径方向と一致するとともに、幅方向が前記径方向と交差するように配列され、前記被覆導線の幅寸法をh1とし、前記裸導線の幅寸法をh2としたとき、h1=h2を満たすように形成されていることを特徴としている。   According to a third aspect of the present invention, in the stator according to the present invention, the core wire of the coated conductor and the bare conductor is a rectangular wire, and the thickness direction of the coated conductor and the bare conductor is in the radial direction in the slot. And the width direction of the covered conductor is h1, and the width of the bare conductor is h2, so that h1 = h2 is satisfied. It is characterized by having.

また、請求項4に記載の発明に係るステータは、前記被覆導線の厚さ寸法をt1とし、前記裸導線の厚さ寸法をt2としたとき、t1=t2を満たすように形成されていることを特徴としている。   Further, the stator according to the invention of claim 4 is formed so as to satisfy t1 = t2 when the thickness dimension of the coated conductor wire is t1 and the thickness dimension of the bare conductor wire is t2. It is characterized by.

また、請求項5に記載の発明に係るステータは、前記巻線は、U相とV相とW相とにより構成され、前記ステータコアの軸方向(例えば、実施形態における軸方向Z)の外側において、前記U相を構成する前記巻線と、前記V相を構成する前記巻線と、前記W相を構成する前記巻線との間には、絶縁材(例えば、実施形態における絶縁紙60)が介在していることを特徴としている。   In the stator according to the fifth aspect of the present invention, the winding is composed of a U phase, a V phase, and a W phase, and outside the axial direction of the stator core (for example, the axial direction Z in the embodiment). Between the winding constituting the U phase, the winding constituting the V phase, and the winding constituting the W phase, an insulating material (for example, insulating paper 60 in the embodiment) is provided. It is characterized by intervening.

また、請求項6に記載の発明に係る回転電機(例えば、実施形態における電動機1)は、上述のステータを備えたことを特徴としている。   A rotating electrical machine (for example, the electric motor 1 in the embodiment) according to the invention described in claim 6 includes the above-described stator.

本発明の請求項1に係るステータによれば、ステータを構成する巻線を、被覆導線と裸導線との組み合わせによって構成するので、裸導線の幅寸法または厚さ寸法の少なくともいずれか一方を、被覆導線を構成する芯線の幅寸法または厚さ寸法よりも大きく形成できる。したがって、スロット内における巻線の占積率を高めることができ、小型かつ高出力なステータとすることができる。また、被覆導線に接して裸導線を配置するので、各導線間の絶縁を確保できる。したがって、地絡を回避することができる。   According to the stator according to claim 1 of the present invention, since the winding constituting the stator is configured by a combination of the coated conductor and the bare conductor, at least one of the width dimension or the thickness dimension of the bare conductor is obtained. It can be formed larger than the width dimension or thickness dimension of the core wire constituting the coated conductor. Therefore, the space factor of the winding in the slot can be increased, and a small and high output stator can be obtained. Moreover, since the bare conductor is disposed in contact with the coated conductor, insulation between the conductors can be ensured. Therefore, a ground fault can be avoided.

また、本発明の請求項2に係るステータによれば、スロット内において被覆導線と裸導線とを交互に配列したので、スロット内の裸導線の数を最大化できる。よって、巻線の占積率をさらに向上できる。   According to the stator of the second aspect of the present invention, since the covered conductors and the bare conductors are alternately arranged in the slot, the number of the bare conductors in the slot can be maximized. Therefore, the space factor of the winding can be further improved.

また、本発明の請求項3に係るステータによれば、被覆導線の幅寸法をh1とし、裸導線の幅寸法をh2としたとき、h1=h2を満たすように形成されているので、スロット内において裸導線の幅を最大に確保できる。これにより、スロット内における裸導線の断面積を増大できるので、巻線の占積率をさらに向上できる。
さらに、被覆導線の幅寸法h1と裸導線の幅寸法h2とが等しくなるように形成したので、被覆導線のみをスロット内に配列する従来のステータをそのまま転用できる。よって、本発明の請求項3に係るステータによれば、被覆導線と裸導線とをスロット内に配列する本発明の構成を適用した場合であっても、ステータコアを製造する際の金型の変更等が必要ないので、セグメント導体の変更に伴うコスト上昇を防止できる。
In the stator according to claim 3 of the present invention, when the width dimension of the covered conductor is h1 and the width dimension of the bare conductor is h2, the stator is formed so as to satisfy h1 = h2. The maximum width of the bare conductor can be ensured. Thereby, since the cross-sectional area of the bare conductor in the slot can be increased, the space factor of the winding can be further improved.
Further, since the width h1 of the coated conductor is made equal to the width h2 of the bare conductor, the conventional stator in which only the coated conductor is arranged in the slot can be used as it is. Therefore, according to the stator according to claim 3 of the present invention, even when the configuration of the present invention in which the coated conductor and the bare conductor are arranged in the slot is applied, the mold is changed when the stator core is manufactured. Therefore, it is possible to prevent an increase in cost due to the change of the segment conductor.

また、本発明の請求項4に係るステータによれば、被覆導線の幅寸法をh1とし、裸導線の幅寸法をh2としたとき、h1=h2を満たすように形成され、さらに被覆導線の厚さ寸法をt1とし、裸導線の厚さ寸法をt2としたとき、t1=t2を満たすように形成されているので、スロット内において裸導線の断面積を最大に確保できる。これにより、スロット内における裸導線の断面積をさらに増大できるので、巻線の占積率をさらに向上できる。   The stator according to claim 4 of the present invention is formed so as to satisfy h1 = h2 when the width dimension of the covered conductor is h1 and the width dimension of the bare conductor is h2, and the thickness of the covered conductor is further increased. When the thickness dimension is t 1 and the thickness dimension of the bare conductor is t 2, it is formed so as to satisfy t 1 = t 2, so that the cross-sectional area of the bare conductor can be maximized in the slot. Thereby, since the cross-sectional area of the bare conducting wire in the slot can be further increased, the space factor of the winding can be further improved.

また、本発明の請求項5に係るステータによれば、U相を構成する巻線と、V相を構成する巻線と、W相を構成する巻線とU相を構成する巻線との間に絶縁材を介在させたので、各相間の絶縁を確保できる。   According to the stator of the fifth aspect of the present invention, the winding comprising the U phase, the winding constituting the V phase, the winding constituting the W phase, and the winding constituting the U phase. Since an insulating material is interposed between them, insulation between each phase can be secured.

また、本発明の請求項6に係る回転電機によれば、上述のステータを備えているので、従来技術と比較して占積率を向上でき、小型かつ高出力な回転電機とすることができる。   Moreover, according to the rotary electric machine according to claim 6 of the present invention, since the above-described stator is provided, the space factor can be improved as compared with the prior art, and a small and high-output rotary electric machine can be obtained. .

第一実施形態に係る電動機の全体構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the whole structure of the electric motor which concerns on 1st embodiment. 第一実施形態に係るステータの一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of stator which concerns on 1st embodiment. 第一実施形態に係るセグメントコイルを示す斜視図であって、図3(a)は、連結される状態のセグメントコイルを示す斜視図であり、図3(b)は、スロットに挿入された状態のセグメントコイルを示す斜視図である。FIG. 3A is a perspective view showing the segment coil according to the first embodiment, FIG. 3A is a perspective view showing the segment coil in a connected state, and FIG. 3B is a state inserted in the slot. It is a perspective view which shows the segment coil. 第一実施形態に係るステータのU相、V相、W相の配列を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the arrangement | sequence of the U phase of the stator which concerns on 1st embodiment, V phase, and W phase. 第一実施形態に係る被覆導線と裸導線とを比較して示す断面図である。It is sectional drawing which compares and shows the covered conducting wire which concerns on 1st embodiment, and a bare conducting wire. スロットの拡大断面図であって、図6(a)は、従来技術に係る被覆導線のみが装着されたスロットの拡大断面図であり、図6(b)は、第一実施形態に係る被覆導線と裸導線とが装着されたスロットの拡大断面図である。FIG. 6A is an enlarged cross-sectional view of a slot, and FIG. 6A is an enlarged cross-sectional view of a slot to which only a covered conductor according to the prior art is mounted, and FIG. 6B is a covered conductor according to the first embodiment. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a slot in which a bare conductor is mounted. 第一実施形態に係るステータの各相間における絶縁構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the insulation structure between each phase of the stator which concerns on 1st embodiment. スロットの拡大断面図であって、図8(a)は、従来技術に係る被覆導線のみが装着されたスロットの拡大断面図であり、図8(b)は、第二実施形態に係る被覆導線と裸導線とが装着されたスロットの拡大断面図である。FIG. 8A is an enlarged cross-sectional view of a slot, FIG. 8A is an enlarged cross-sectional view of a slot to which only a covered conductor according to the prior art is mounted, and FIG. 8B is a covered conductor according to the second embodiment. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a slot in which a bare conductor is mounted. 第三実施形態に係る被覆導線と裸導線とを比較して示す断面図である。It is sectional drawing which compares and shows the covered conducting wire which concerns on 3rd embodiment, and a bare conducting wire. スロットの拡大断面図であって、図10(a)は、従来技術に係る被覆導線のみが装着されたスロットの拡大断面図であり、図10(b)は、第三実施形態に係る被覆導線と裸導線とが装着されたスロットの拡大断面図である。FIG. 10A is an enlarged cross-sectional view of a slot, and FIG. 10A is an enlarged cross-sectional view of a slot to which only a covered conductor according to the prior art is mounted, and FIG. 10B is a covered conductor according to the third embodiment. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a slot in which a bare conductor is mounted.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第一実施形態)
図1は、本実施形態に係るステータ3を含む電動機1(回転電機)の全体構成を示す断面図である。
図1に示すように、実施形態に係る電動機1は、ケース2と、ステータ3と、ロータ4と、出力シャフト5と、を備える。
本実施形態の電動機1は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車のような車両に搭載される走行用モータである。ただし、本実施形態の構成は、上記例に限られず、車両に搭載される発電用モータ等のその他の用途のモータにも適用可能である。また、本実施形態の構成は、車両に搭載される以外の回転電機であって、発電機を含むいわゆる回転電機全般に適用可能である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an overall configuration of an electric motor 1 (rotating electric machine) including a stator 3 according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the electric motor 1 according to the embodiment includes a case 2, a stator 3, a rotor 4, and an output shaft 5.
The electric motor 1 of the present embodiment is a traveling motor that is mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle. However, the configuration of the present embodiment is not limited to the above example, and can be applied to motors for other uses such as a power generation motor mounted on a vehicle. In addition, the configuration of the present embodiment is applicable to general rotating electrical machines other than those mounted on a vehicle, including a generator.

ケース2は、例えばステータ3およびロータ4を収容する筒状に形成されている。
ステータ3は、環状に形成されて、例えばケース2の内周面に取り付けられている。ステータ3は、ステータコア11と、ステータコア11に取り付けられた巻線12とを有し、ロータ4に対して回転磁界を作用させる。
ロータ4は、例えば、ロータコアと、ロータコアに取り付けられた磁石とを有し、ステータ3の内側で回転駆動される。
出力シャフト5は、ロータ4に接続されて、ロータ4の回転を駆動力として出力する。
The case 2 is formed in a cylindrical shape that houses the stator 3 and the rotor 4, for example.
The stator 3 is formed in an annular shape and attached to, for example, the inner peripheral surface of the case 2. The stator 3 includes a stator core 11 and a winding 12 attached to the stator core 11, and causes a rotating magnetic field to act on the rotor 4.
The rotor 4 includes, for example, a rotor core and a magnet attached to the rotor core, and is driven to rotate inside the stator 3.
The output shaft 5 is connected to the rotor 4 and outputs the rotation of the rotor 4 as a driving force.

以下、ステータコア11の軸方向Z、径方向R、および周方向θ(図2参照)について定義する。
ステータコア11の軸方向Zは、出力シャフト5の回転中心軸Cと略平行に延びる方向である。ステータコア11の径方向Rは、回転中心軸Cと直交する方向である。ステータコア11の周方向θは、回転中心軸Cの周りを回転する方向である。
Hereinafter, the axial direction Z, the radial direction R, and the circumferential direction θ (see FIG. 2) of the stator core 11 will be defined.
The axial direction Z of the stator core 11 is a direction extending substantially parallel to the rotation center axis C of the output shaft 5. The radial direction R of the stator core 11 is a direction orthogonal to the rotation center axis C. The circumferential direction θ of the stator core 11 is a direction that rotates around the rotation center axis C.

図2は、ステータの一部を示す断面図である。
図2に示すように、ステータ3は、ステータコア11と、巻線12とを備える。なお、実際的なステータ3には、スロット内において樹脂層や例えばワニス等の充填固着物がさらに備えられる場合があるが、本願においては説明の便宜上、図示および説明を省略する。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of the stator.
As shown in FIG. 2, the stator 3 includes a stator core 11 and a winding 12. The actual stator 3 may be further provided with a resin layer or a filling fixed material such as varnish in the slot, but illustration and description are omitted in the present application for convenience of explanation.

ステータコア11は、ロータ4を囲む環状に形成されている。ステータコア11は、例えば周方向θに分割された複数のピースが互いに連結されることで形成される分割型ステータコアでもよく、複数枚の電磁鋼板が軸方向Zに積層されることで形成される積層型ステータコアでもよい。   The stator core 11 is formed in an annular shape surrounding the rotor 4. The stator core 11 may be a split stator core formed by, for example, connecting a plurality of pieces divided in the circumferential direction θ to each other, and a stack formed by stacking a plurality of electromagnetic steel plates in the axial direction Z. A mold stator core may be used.

ステータコア11は、環状のヨーク部21と、複数のティース部22と、複数のスロット23とを有する。複数のティース部22は、ヨーク部21からステータコア11の径方向Rの内側に向けて突出している。各スロット23は、ステータコア11の周方向θにおいて互いに隣り合う2つのティース部22の間に形成されている。このため、複数のスロット23は、ステータコア11の周方向θに並んで配置されている。各スロット23は、ステータコア11の軸方向Zにステータコア11を貫通している。   The stator core 11 has an annular yoke portion 21, a plurality of teeth portions 22, and a plurality of slots 23. The plurality of tooth portions 22 protrude from the yoke portion 21 toward the inside in the radial direction R of the stator core 11. Each slot 23 is formed between two tooth portions 22 adjacent to each other in the circumferential direction θ of the stator core 11. For this reason, the plurality of slots 23 are arranged side by side in the circumferential direction θ of the stator core 11. Each slot 23 penetrates the stator core 11 in the axial direction Z of the stator core 11.

各スロット23は、巻線12に面する内面23iを有する。なお、本願における「面する」とは、直接に面する場合に限られず、他の部材(例えばスロット内面樹脂層やスロット充填固着物)を間に介在させて面する場合も含む。また、本願でいう内面とは、ひと続きの環状の面に限らず、一部が途切れていてもよい。   Each slot 23 has an inner surface 23 i facing the winding 12. Note that “facing” in the present application is not limited to direct facing, but includes the case of facing another member (for example, a slot inner surface resin layer or a slot-filled adherent) therebetween. In addition, the inner surface referred to in the present application is not limited to a continuous annular surface, and a part thereof may be interrupted.

図2に示すように、各スロット23の内面23iは、一対の側面23a,23bと、底面23cと、一対の先端部端面23d,23eとを有する。一対の側面23a,23bは、互いに異なるティース部22によって形成され、ステータコア11の周方向θに互いに離れている。一対の側面23a,23bは、例えば互いに略平行である。底面23cは、一対の側面23a,23bの径方向Rの外側の端部同士を接続している。一対の先端部端面23d,23eは、一対の側面23a,23bの径方向の内側の端部から互いに近付く方向に延びている。   As shown in FIG. 2, the inner surface 23i of each slot 23 has a pair of side surfaces 23a, 23b, a bottom surface 23c, and a pair of tip end surface 23d, 23e. The pair of side surfaces 23 a and 23 b are formed by different tooth portions 22 and are separated from each other in the circumferential direction θ of the stator core 11. The pair of side surfaces 23a and 23b are, for example, substantially parallel to each other. The bottom surface 23c connects the outer ends in the radial direction R of the pair of side surfaces 23a and 23b. The pair of tip end surfaces 23d and 23e extend in a direction approaching each other from the radially inner ends of the pair of side surfaces 23a and 23b.

また、本実施形態のスロット23は、径方向Rの内側が開放されたオープンスロットである。すなわち、本実施形態のステータコア11は、一対のティース部22の先端部の間に形成されたスリット24を有する。スリット24は、ステータコア11の径方向Rでスロット23に連通している。スリット24の周方向θの幅は、スロット23の周方向θの幅(すなわち、一対の側面23a,23bの離間距離)よりも小さい。なお、本実施形態の構成は、これに限られず、径方向Rの内側が閉じられたクローズドスロットにも適用可能である。   Further, the slot 23 of the present embodiment is an open slot whose inner side in the radial direction R is opened. That is, the stator core 11 of the present embodiment has a slit 24 formed between the tip portions of the pair of tooth portions 22. The slit 24 communicates with the slot 23 in the radial direction R of the stator core 11. The width of the slit 24 in the circumferential direction θ is smaller than the width of the slot 23 in the circumferential direction θ (that is, the separation distance between the pair of side surfaces 23a and 23b). Note that the configuration of the present embodiment is not limited to this, and can also be applied to a closed slot in which the inner side in the radial direction R is closed.

巻線12は、ステータコア11のスロット23に収容されて、ステータコア11に装着されている。巻線12は、U相、V相およびW相からなる三相コイルである。本実施形態の巻線12は、互いに連結されて使用される複数のセグメントコイル30によって形成されている。   The winding 12 is accommodated in the slot 23 of the stator core 11 and attached to the stator core 11. The winding 12 is a three-phase coil composed of a U phase, a V phase, and a W phase. The winding 12 of the present embodiment is formed by a plurality of segment coils 30 that are connected to each other for use.

図3は、巻線に含まれる1つのセグメントコイルを示す斜視図である。なお、図3(a)は、スロット23に挿入されて別のセグメントコイル30と連結される状態のセグメントコイル30を示す。図3(b)は、ステータコア11のスロット23に挿入された状態のセグメントコイル30を示す。   FIG. 3 is a perspective view showing one segment coil included in the winding. FIG. 3A shows the segment coil 30 inserted into the slot 23 and connected to another segment coil 30. FIG. 3B shows the segment coil 30 inserted into the slot 23 of the stator core 11.

図3(a)に示すように、1つのセグメントコイル30は、複数(例えば4つ)のセグメント導体31を有する。セグメント導体31の芯線50は、例えば平角線である。すなわち、各セグメント導体31の断面形状は、長方形に形成されている。なお、巻線12に関して本願における「断面」または「断面形状」とは、ステータコア11の軸方向Zに略直交する平面に沿う断面または断面形状を意味する。
詳細は後述するが、図3(a)および図3(b)に示すように、セグメントコイル30の各セグメント導体31は、芯線50の外面が絶縁性の被膜51で被覆された被覆導線52と、外面が被覆されず芯線50が露出している裸導線53とによって構成される。
As shown in FIG. 3A, one segment coil 30 has a plurality of (for example, four) segment conductors 31. The core wire 50 of the segment conductor 31 is, for example, a flat wire. That is, the cross-sectional shape of each segment conductor 31 is formed in a rectangular shape. Note that the “cross section” or “cross sectional shape” in the present application regarding the winding 12 means a cross section or a cross sectional shape along a plane substantially orthogonal to the axial direction Z of the stator core 11.
Although details will be described later, as shown in FIGS. 3A and 3B, each segment conductor 31 of the segment coil 30 includes a coated conductor 52 in which the outer surface of the core wire 50 is coated with an insulating coating 51. , And a bare conductor 53 in which the outer surface is not covered and the core wire 50 is exposed.

図4は、第一実施形態に係るステータのU相、V相、W相の配列を示す断面図である。
図4に示すように、同一のスロット23に挿入される複数のセグメント導体31は、ステータ3の径方向Rに沿って一列に配列されている。具体的には、セグメント導体31の芯線50は、スロット23内において、厚さ方向が径方向Rと一致するとともに、幅方向が径方向Rと直交(交差)するように配列されている。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an arrangement of the U phase, the V phase, and the W phase of the stator according to the first embodiment.
As shown in FIG. 4, the plurality of segment conductors 31 inserted into the same slot 23 are arranged in a line along the radial direction R of the stator 3. Specifically, the core wires 50 of the segment conductors 31 are arranged in the slot 23 such that the thickness direction coincides with the radial direction R and the width direction intersects (crosses) the radial direction R.

図3(a)に示すように、各セグメント導体31は、2つの直線部40(40A,40B)と、第一接続部41と、2つの第二接続部42A,42Bとを有する。2つの直線部40A,40Bは、例えば不図示の絶縁紙に覆われた状態で互いに異なるスロット23に分けて収容される。複数のスロット23に分かれて収容される複数のセグメントコイル30の直線部40A,40Bは、図4に示すように、ステータコア11の周方向θにおいて、U相、U相、V相、V相、W相、W相、U相、U相、…の順に配列されている。   As shown in FIG. 3A, each segment conductor 31 has two straight portions 40 (40A, 40B), a first connection portion 41, and two second connection portions 42A, 42B. The two straight portions 40A and 40B are accommodated in different slots 23 while being covered with insulating paper (not shown), for example. As shown in FIG. 4, the straight portions 40 </ b> A and 40 </ b> B of the plurality of segment coils 30 that are divided and accommodated in the plurality of slots 23 are arranged in the circumferential direction θ of the stator core 11. They are arranged in the order of W phase, W phase, U phase, U phase,.

第一接続部41は、スロット23の外部に配置されるとともに、2つの直線部40A,40Bの端部同士を接続している。第二接続部42A,42Bは、直線部40A,40Bに対して第一接続部41とは反対側に位置するとともに、スロット23の外部に接続されている。一方の第二接続部42Aは、別のセグメントコイル30の第二接続部42BとTIG溶接やレーザ溶接等で接合される。他方の第二接続部42Bは、さらに別のセグメントコイル30の第二接続部42AとTIG溶接やレーザ溶接等で接合される。これにより、複数のセグメントコイル30が順次連結されている。なお、接合された各第二接続部42Aには、紛体絶縁による塗装が施される。これにより、第二接続部42Aの絶縁が確保される。   The first connection portion 41 is disposed outside the slot 23 and connects the ends of the two straight portions 40A and 40B. The second connection portions 42A and 42B are located on the opposite side of the first connection portion 41 with respect to the straight portions 40A and 40B, and are connected to the outside of the slot 23. One second connection portion 42A is joined to the second connection portion 42B of another segment coil 30 by TIG welding, laser welding, or the like. The other second connection portion 42B is joined to the second connection portion 42A of another segment coil 30 by TIG welding, laser welding, or the like. Thereby, the several segment coil 30 is connected sequentially. The joined second connecting portions 42A are painted with powder insulation. Thereby, the insulation of the second connection portion 42A is ensured.

図3(b)に示すように、セグメントコイル30は、ステータコア11の軸方向Zと略平行な挿入方向Dに沿って、ステータコア11の外部からスロット23に挿入される。具体的には、セグメントコイル30は、第二接続部42A,42Bが直線部40A,40Bに対して真っ直ぐな状態で、スロット23に挿入される。セグメントコイル30は、直線部40A,40Bがスロット23に挿入された後に、直線部40A,40Bに対して第二接続部42A,42Bが曲げられることで、他のセグメントコイル30と接続される。   As shown in FIG. 3B, the segment coil 30 is inserted into the slot 23 from the outside of the stator core 11 along the insertion direction D substantially parallel to the axial direction Z of the stator core 11. Specifically, the segment coil 30 is inserted into the slot 23 with the second connection portions 42A and 42B being straight with respect to the straight portions 40A and 40B. The segment coil 30 is connected to the other segment coils 30 by bending the second connection portions 42A and 42B with respect to the straight portions 40A and 40B after the straight portions 40A and 40B are inserted into the slots 23.

図5は、第一実施形態に係る被覆導線と裸導線とを比較して示す断面図である。
図5に示すように、巻線12のセグメント導体31は、芯線50の外面が絶縁性の被膜51で被覆された被覆導線52と、外面が被覆されず芯線50が露出している裸導線53とによって構成される。被覆導線52の被膜51は、例えばエナメル層である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a comparison between the coated conductor and the bare conductor according to the first embodiment.
As shown in FIG. 5, the segment conductor 31 of the winding 12 includes a coated conductor 52 in which the outer surface of the core wire 50 is coated with an insulating film 51, and a bare conductor 53 in which the outer surface is not coated and the core wire 50 is exposed. It is comprised by. The coating 51 of the coated conductor 52 is, for example, an enamel layer.

本実施形態においては、被覆導線52の幅寸法をh1とし、裸導線53の幅寸法をh2としたとき、
h1=h2・・・(1)
を満たすように形成されている。すなわち、被覆導線52の幅寸法h1と、裸導線53の幅寸法h2とは、等しくなるように形成されている。
また、本実施形態においては、被覆導線52の厚さ寸法をt1とし、裸導線53の厚さ寸法をt2としたとき、
t1=t2・・・(2)
を満たすように形成されている。すなわち、被覆導線52の厚さ寸法t1と、裸導線53の厚さ寸法t2とは、等しくなるように形成されている。
In the present embodiment, when the width dimension of the covered conductor 52 is h1, and the width dimension of the bare conductor 53 is h2,
h1 = h2 (1)
It is formed to satisfy. That is, the width dimension h1 of the covered conducting wire 52 and the width dimension h2 of the bare conducting wire 53 are formed to be equal.
In the present embodiment, when the thickness dimension of the covered conductor 52 is t1, and the thickness dimension of the bare conductor 53 is t2,
t1 = t2 (2)
It is formed to satisfy. In other words, the thickness dimension t1 of the covered conducting wire 52 and the thickness dimension t2 of the bare conducting wire 53 are formed to be equal.

図6は、スロットの拡大断面図であって、図6(a)は、従来技術に係る被覆導線のみが装着されたスロットの拡大断面図であり、図6(b)は、第一実施形態に係る被覆導線と裸導線とが装着されたスロットの拡大断面図である。
図6(b)に示すように、本実施形態においては、巻線12の裸導線53は、スロット23内において、被覆導線52に接して配置されている。また、このとき、巻線12の被覆導線52と裸導線53とは、スロット23内において、ステータコアの径方向Rに沿って交互に配列されている。
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the slot, FIG. 6A is an enlarged cross-sectional view of the slot to which only the covered conductor according to the prior art is mounted, and FIG. 6B is the first embodiment. It is an expanded sectional view of the slot by which the covered conducting wire and the bare conducting wire which concern on were attached.
As shown in FIG. 6B, in this embodiment, the bare conductor 53 of the winding 12 is disposed in contact with the covered conductor 52 in the slot 23. At this time, the covered conducting wires 52 and the bare conducting wires 53 of the winding 12 are alternately arranged in the slot 23 along the radial direction R of the stator core.

これにより、本実施形態のステータ3は、裸導線53を用いているにも拘らず、導線間の絶縁を確保できる。また、本実施形態のステータ3は、被覆導線52の幅寸法h1と裸導線53の幅寸法h2とを等しく形成したので、図6(a)および図6(b)に示すように、被覆導線52のみをスロット23内に配列する(図6(a)参照)従来のステータ3をそのまま転用できる。よって、本実施形態のステータ3は、金型の変更等が必要ないので、セグメント導体31の変更に伴うコスト上昇を防止できる。   Thereby, although the stator 3 of this embodiment is using the bare conducting wire 53, the insulation between conducting wires is securable. Further, in the stator 3 of the present embodiment, since the width dimension h1 of the covered conductor 52 and the width dimension h2 of the bare conductor 53 are formed to be equal, as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), the covered conductor Only 52 is arranged in the slot 23 (see FIG. 6A), and the conventional stator 3 can be used as it is. Therefore, since the stator 3 of this embodiment does not require a mold change or the like, an increase in cost associated with the change of the segment conductor 31 can be prevented.

図7は、第一実施形態に係るステータの各相間における絶縁構造を示す斜視図である。
本実施形態のステータ3は、上述の通り、巻線12のセグメント導体31である被覆導線52と裸導線53とが1つずつ交互に配列されている。このため、セグメントコイル30を構成するセグメント導体31の数によっては、セグメントコイル30の端部に裸導線53が配置されることもあり得る。また、U相、V相、W相の各相を構成するセグメントコイル30の端部に裸導線53が配置され、各相を構成するセグメントコイル30の端部に配置された裸導線53同士が隣接して配置されることもあり得る。したがって、本実施形態のステータ3においては、図7に示すように、ステータコア11の軸方向Zの外側において、U相、V相、W相の各相を構成するセグメントコイル30間に、絶縁材として、例えば絶縁紙60を介在させる。これにより、各相間の絶縁を確保できる。なお、ステータコア11の軸方向Zの外側配置される絶縁紙60は、スロット23内に配置される絶縁紙と一体に形成されていてもよいし、別体に形成されていてもよい。
FIG. 7 is a perspective view showing an insulating structure between the phases of the stator according to the first embodiment.
In the stator 3 of this embodiment, as described above, the covered conductors 52 and the bare conductors 53 that are the segment conductors 31 of the winding 12 are alternately arranged one by one. For this reason, depending on the number of segment conductors 31 constituting the segment coil 30, the bare conductor 53 may be disposed at the end of the segment coil 30. Moreover, the bare conductor 53 is arrange | positioned at the edge part of the segment coil 30 which comprises each phase of U phase, V phase, and W phase, and the bare conductors 53 arrange | positioned at the edge part of the segment coil 30 which comprises each phase are mutually. It can also be placed adjacent. Therefore, in the stator 3 of the present embodiment, as shown in FIG. 7, an insulating material is provided between the segment coils 30 constituting the U phase, V phase, and W phase outside the axial direction Z of the stator core 11. For example, an insulating paper 60 is interposed. Thereby, the insulation between each phase is securable. The insulating paper 60 disposed outside the stator core 11 in the axial direction Z may be formed integrally with the insulating paper disposed in the slot 23 or may be formed separately.

第一実施形態のステータ3によれば、ステータ3を構成する巻線12を、被覆導線52と裸導線53との組み合わせによって構成するので、裸導線53の幅寸法または厚さ寸法の少なくともいずれか一方を、被覆導線52を構成する芯線50の幅寸法または厚さ寸法よりも大きく形成できる。したがって、スロット23内における巻線12の占積率を高めることができ、小型かつ高出力なステータ3とすることができる。また、被覆導線52に接して裸導線53を配置するので、被覆導線52と裸導線53との間の絶縁を確保できる。したがって、地絡を回避することができる。   According to the stator 3 of the first embodiment, the winding 12 that constitutes the stator 3 is configured by a combination of the covered conducting wire 52 and the bare conducting wire 53. Therefore, at least one of the width dimension and the thickness dimension of the bare conducting wire 53 is included. One can be formed larger than the width dimension or thickness dimension of the core wire 50 which comprises the covering conducting wire 52. FIG. Therefore, the space factor of the winding 12 in the slot 23 can be increased, and the stator 3 can be made small and high in output. In addition, since the bare conductor 53 is disposed in contact with the covered conductor 52, insulation between the covered conductor 52 and the bare conductor 53 can be ensured. Therefore, a ground fault can be avoided.

また、第一実施形態のステータ3によれば、スロット23内において被覆導線52と裸導線53とを交互に配列したので、スロット23内の裸導線53の数を最大化できる。よって、巻線12の占積率をさらに向上できる。   Further, according to the stator 3 of the first embodiment, since the covered conducting wires 52 and the bare conducting wires 53 are alternately arranged in the slot 23, the number of the bare conducting wires 53 in the slot 23 can be maximized. Therefore, the space factor of the winding 12 can be further improved.

また、第一実施形態のステータ3によれば、被覆導線52の幅寸法をh1とし、裸導線53の幅寸法をh2としたとき、
h1=h2・・・(1)
を満たすように形成されているので、スロット23内において裸導線53の幅を最大に確保できる。これにより、スロット23内における裸導線53の芯線50の断面積を増大できるので、巻線12の占積率をさらに向上できる。
Moreover, according to the stator 3 of the first embodiment, when the width dimension of the covered conductor 52 is h1, and the width dimension of the bare conductor 53 is h2,
h1 = h2 (1)
Therefore, the width of the bare conducting wire 53 can be ensured to the maximum in the slot 23. Thereby, since the cross-sectional area of the core wire 50 of the bare conducting wire 53 in the slot 23 can be increased, the space factor of the winding 12 can be further improved.

また、第一実施形態のステータ3によれば、被覆導線52の幅寸法をh1とし、裸導線53の幅寸法をh2としたとき、
h1=h2・・・(1)
を満たすように形成され、さらに被覆導線52の厚さ寸法をt1とし、裸導線53の厚さ寸法をt2としたとき、
t1=t2・・・(2)
を満たすように形成されているので、スロット23内において裸導線53の断面積を最大に確保できる。これにより、スロット23内における裸導線53の断面積をさらに増大できるので、巻線12の占積率をさらに向上できる。
Moreover, according to the stator 3 of the first embodiment, when the width dimension of the covered conductor 52 is h1, and the width dimension of the bare conductor 53 is h2,
h1 = h2 (1)
Further, when the thickness dimension of the coated conductor 52 is t1, and the thickness dimension of the bare conductor 53 is t2,
t1 = t2 (2)
Therefore, the cross-sectional area of the bare conducting wire 53 can be maximized in the slot 23. Thereby, since the cross-sectional area of the bare conducting wire 53 in the slot 23 can be further increased, the space factor of the winding 12 can be further improved.

また、第一実施形態のステータ3によれば、U相を構成する巻線12と、V相を構成する巻線12と、W相を構成する巻線とU相を構成する巻線12との間に絶縁紙60を介在させたので、各相間の絶縁を確保できる。   Further, according to the stator 3 of the first embodiment, the winding 12 constituting the U phase, the winding 12 constituting the V phase, the winding constituting the W phase and the winding 12 constituting the U phase, Since the insulating paper 60 is interposed between the two, the insulation between the phases can be ensured.

また、第一実施形態に係る電動機1によれば、上述のステータ3を備えているので、従来技術と比較して占積率を向上でき、小型かつ高出力な電動機1とすることができる。   Moreover, according to the electric motor 1 which concerns on 1st embodiment, since the above-mentioned stator 3 is provided, a space factor can be improved compared with a prior art, and it can be set as the small and high output electric motor 1. FIG.

なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の第一実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。   The present invention is not limited to the above-described first embodiment described with reference to the drawings, and various modifications can be considered within the technical scope thereof.

(第二実施形態)
図8は、スロットの拡大断面図であって、図8(a)は、従来技術に係る被覆導線のみが装着されたスロットの拡大断面図であり、図8(b)は、第二実施形態に係る被覆導線と裸導線とが装着されたスロットの拡大断面図である。
第一実施形態に係るステータ3は、巻線12のセグメント導体31である被覆導線52と裸導線53とが1つずつ交互に配列されていた(図6(b)参照)。
これに対して、図8(b)に示すように、第二実施形態に係るステータ3は、スロット23内に、隣接して配置された複数(図8(b)の例では2つ)の被覆導線52と1つの裸導線53とが交互に配列されていてもよい。
(Second embodiment)
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of the slot, FIG. 8 (a) is an enlarged cross-sectional view of the slot to which only a covered conductor according to the prior art is mounted, and FIG. 8 (b) is a second embodiment. It is an expanded sectional view of the slot by which the covered conducting wire and the bare conducting wire which concern on were attached.
In the stator 3 according to the first embodiment, the covered conductors 52 and the bare conductors 53 that are the segment conductors 31 of the winding 12 are alternately arranged one by one (see FIG. 6B).
On the other hand, as shown in FIG. 8B, the stator 3 according to the second embodiment has a plurality of (two in the example of FIG. 8B) arranged adjacent to each other in the slot 23. The covered conducting wires 52 and one bare conducting wire 53 may be alternately arranged.

(第三実施形態)
図9は、第三実施形態に係る被覆導線と裸導線とを比較して示す断面図である。
図10は、スロットの拡大断面図であって、図10(a)は、従来技術に係る被覆導線のみが装着されたスロットの拡大断面図であり、図10(b)は、第三実施形態に係る被覆導線と裸導線とが装着されたスロットの拡大断面図である。
第一実施形態に係るステータ3は、被覆導線52の幅寸法をh1とし、裸導線53の幅寸法をh2としたとき、
h1=h2・・・(1)
を満たすように形成され、
被覆導線52の厚さ寸法をt1とし、裸導線53の厚さ寸法をt2としたとき、
t1=t2・・・(2)
を満たすように形成されていた。
これに対して、図9に示すように、第三実施形態に係るステータ3は、
t1>t2・・・(3)
を満たしつつ、被覆導線52の芯線50と裸導線53の芯線50との断面積が略等しくなるように形成されていてもよい。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a comparison between a covered conductor and a bare conductor according to the third embodiment.
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of a slot, FIG. 10 (a) is an enlarged cross-sectional view of a slot to which only a covered conductor according to the prior art is mounted, and FIG. 10 (b) is a third embodiment. It is an expanded sectional view of the slot by which the covered conducting wire and the bare conducting wire which concern on were attached.
In the stator 3 according to the first embodiment, when the width dimension of the covered conductor 52 is h1, and the width dimension of the bare conductor 53 is h2,
h1 = h2 (1)
Formed to meet
When the thickness dimension of the coated conductor 52 is t1, and the thickness dimension of the bare conductor 53 is t2,
t1 = t2 (2)
It was formed to satisfy.
On the other hand, as shown in FIG. 9, the stator 3 according to the third embodiment is
t1> t2 (3)
The cross-sectional areas of the core wire 50 of the covered conductor 52 and the core wire 50 of the bare conductor 53 may be formed to be substantially equal while satisfying the above.

この場合、被覆導線52の芯線50と裸導線53の芯線50との電気抵抗について略同等としつつ、被覆導線52の厚さ寸法t1よりも、裸導線53の厚さ寸法t2を小さくすることができる。
この構成によれば、第一実施形態に係るステータ3と同等の効果を奏するほか、図10(a)および図10(b)に示すように、被覆導線52のみをスロット23内に配列する(図10(a)参照)従来のステータ3に比べて、スロット23の長さ寸法を短縮化できる。図10(b)の例では、スロット23の長さ寸法が従来のL1(図10(a)参照)からL2に短縮化されている。これにより、スロット23内における芯線50の占積率を従来と同等にしつつ、従来と比較してステータ3の直径を小さくすることができるので、ステータ3および電動機1の小型化を図ることができる。
In this case, the thickness dimension t2 of the bare conducting wire 53 can be made smaller than the thickness dimension t1 of the covered conducting wire 52 while making the electrical resistances of the core wire 50 of the covered conducting wire 52 and the core wire 50 of the bare conducting wire 53 substantially equal. it can.
According to this configuration, in addition to the same effect as the stator 3 according to the first embodiment, only the covered conductor 52 is arranged in the slot 23 as shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b). Compared with the conventional stator 3, the length dimension of the slot 23 can be shortened. In the example of FIG. 10B, the length dimension of the slot 23 is shortened from the conventional L1 (see FIG. 10A) to L2. As a result, the space factor of the core wire 50 in the slot 23 can be made equal to the conventional one, and the diameter of the stator 3 can be made smaller than the conventional one. Therefore, the stator 3 and the electric motor 1 can be downsized. .

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。   In addition, it is possible to appropriately replace the components in the above-described embodiments with known components without departing from the spirit of the present invention.

1 電動機(回転電機)
3 ステータ
11 ステータコア
12 巻線
23 スロット
50 芯線
52 被覆導線
53 裸導線
60 絶縁紙(絶縁材)
R 径方向
1 Electric motor (rotary electric machine)
3 Stator 11 Stator core 12 Winding 23 Slot 50 Core wire 52 Coated lead wire 53 Bare lead wire 60 Insulating paper (insulating material)
R radial direction

Claims (6)

スロットが設けられたステータコアと、前記スロットに収容されて前記ステータコアに装着された巻線と、を備え、
前記巻線は、被覆導線と裸導線とによって構成されるとともに、前記ステータコアの径方向に沿って配列されており、
前記裸導線は、前記スロット内において、前記被覆導線に接して配置されていることを特徴とするステータ。
A stator core provided with a slot, and a winding housed in the slot and attached to the stator core,
The winding is constituted by a covered conducting wire and a bare conducting wire, and is arranged along the radial direction of the stator core,
The stator, wherein the bare conductor is disposed in contact with the coated conductor in the slot.
前記巻線は、前記スロット内において、前記被覆導線と前記裸導線とが交互に配列されていることを特徴とする請求項1に記載のステータ。   2. The stator according to claim 1, wherein in the winding, the covered conductor and the bare conductor are alternately arranged in the slot. 前記被覆導線および前記裸導線の芯線は平角線であり、
前記被覆導線および前記裸導線は、前記スロット内において、厚さ方向が前記径方向と一致するとともに、幅方向が前記径方向と交差するように配列され、
前記被覆導線の幅寸法をh1とし、前記裸導線の幅寸法をh2としたとき、
h1=h2
を満たすように形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のステータ。
The core wire of the covered conductor and the bare conductor is a flat wire,
The covered conductor and the bare conductor are arranged in the slot such that the thickness direction coincides with the radial direction and the width direction intersects with the radial direction,
When the width dimension of the covered conductor is h1, and the width dimension of the bare conductor is h2,
h1 = h2
The stator according to claim 1, wherein the stator is formed so as to satisfy the above.
前記被覆導線の厚さ寸法をt1とし、前記裸導線の厚さ寸法をt2としたとき、
t1=t2
を満たすように形成されていることを特徴とする請求項3に記載のステータ。
When the thickness dimension of the covered conductor is t1, and the thickness dimension of the bare conductor is t2,
t1 = t2
The stator according to claim 3, wherein the stator is formed so as to satisfy.
前記巻線は、U相とV相とW相とにより構成され、
前記ステータコアの軸方向の外側において、前記U相を構成する前記巻線と、前記V相を構成する前記巻線と、前記W相を構成する前記巻線との間には、絶縁材が介在していることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のステータ。
The winding is composed of a U phase, a V phase, and a W phase,
Outside the stator core in the axial direction, an insulating material is interposed between the winding constituting the U phase, the winding constituting the V phase, and the winding constituting the W phase. The stator according to any one of claims 1 to 4, wherein the stator is provided.
請求項1から5のいずれか1項に記載のステータを備えたことを特徴とする回転電機。   A rotating electrical machine comprising the stator according to any one of claims 1 to 5.
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