JP2018143072A - 波巻きコイル用平角線 - Google Patents
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Abstract
Description
このような波巻きコイルには、断面長方形の導体部と、導体部を被覆した被覆部を備えた平角線が用いられ、モータの小型化、パワー密度向上のためには、絶縁性と導線占積率を両立させる必要がある。
たとえば、特許文献2には、巻線されたときの隣接する導体部の間で、導体部の各側面の中心部分の間の絶縁性皮膜を挟む距離が最短となるように、基本断面形状の各辺を湾曲させ、占積率を向上させた技術が開示されている。
0.94<t1/t2≦1・・・(1)
また、前記式(1)を満たすようにすることにより、被覆部が必要以上に厚くならないので、波巻き用コイル内の波巻きコイル用平角線の占積率を向上させることができる。
図1は、本実施形態に係る回転電機1のステータ2を示す斜視図である。回転電機1は、ハイブリッド式の油圧ショベル等の建設機械の旋回モータとして用いられる。
図1において、回転電機1は、たとえば、図示しない建設機械の上部旋回体を、下部走行体に対して旋回駆動する3相(U相、V相、W相)8極の交流型の永久磁石同期モータとして構成される。回転電機1は、円筒状のステータ2と、ステータ2の内部に回転自在に収容される図示しないロータとを備える。
松葉コイルセグメント7の脚部の先端部は、ステータコア3の挿入側の面とは反対側の面から突出し、他の松葉コイルセグメント7の脚部と溶接により接合される。コイル4U、4V、4Wは、それぞれを構成する巻線が隣接して配置され、それぞれのコイル4U、4V、4Wには、120°位相がずれた交流電圧が印加される。
導体部71は、断面長方形状の銅線から構成され、角隅部には、R形状が形成されている。なお、導体部71は、導電性を有するものであれば銅線に限定されるものではなく、たとえば、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等を採用してもよい。
なお、被覆部72は、PEEK層の単層で形成してもよいが、図3に示すように、導体部71の表面に焼付塗装によりポリアミドイミド(PAI)層72Aを形成し、さらに、PAI層72Aの表面を、押し出し成型により、PEEK層72Bで被覆した複層により形成してもよい。すなわち、被覆部72は、単層で形成しても複層で形成してもよく、被覆部72は、少なくとも最外周が押し出し成型により形成されていればよい。
0.94<t1/t2≦1・・・(2)
0.97<t1/t2≦1・・・(3)
t1/t2が0.94以下になると、導体部71の短辺同士が隣接する部分において、隣接する被覆部72の中央に隙間部分が生じ、隙間部分で部分放電が生じ易くなる。
被覆部72の角隅部の範囲の規定は、図2に示すように、導体部71の断面において、角隅部のR形状の曲率半径をr(μm)としたときに、R形状の円弧中心を始点として、導体部71の長辺に対して角度θ=790/√r(°)をなす線が交わる被覆部72の表面までの厚さをt3(μm)とする。厚さt3(μm)は、下記式(4)および下記式(5)を満たし、より好ましくは、下記式(6)および下記式(7)を満たす範囲である。
1.45×t2<t3<2×t2・・・(4)
200<t3<r(μm)・・・(5)
1.67×t2<t3<2×t2・・・(6)
220<t3<r(μm)・・・(7)
t3が200(μm)以下であると、絶縁性が確保できない。一方、t3がr(μm)以上であると、最大の厚さ寸法となる厚さt2よりも、波巻きコイル用平角線の配列方向に突出してしまい、占積率が低下してしまう。
グラフG1は、印加電圧が1500Vの場合であり、ギャップdの値によらず、部分放電は発生しない。
グラフG2は、印加電圧が2000Vの場合であり、ギャップdが30μm以上の領域で部分放電が発生してしまう。
グラフG3は、印加電圧が1760Vの場合であり、ギャップdが70μm〜90μmで部分放電が発生し、それ以上のギャップdでは、グラフG3は、部分放電発生領域から遠ざかり、部分放電は発生しなくなる。
具体的には、t1=130(μm)とすれば、式(2)から上限値はt2=138(μm)となり、ギャップd=(t2−t1)×2=16(μm)となり、図4を参照すれば、部分放電発生領域に入ることはない。
次に、角隅部のR形状の曲率半径をr=300(μm)とすると、導体部71の長辺に対する厚さt3方向の角度θは、θ=45(°)となる。
厚さt3の始点は、R形状の中心であり、導体部71の短辺の面よりも内側に控えられるので、その分を差し引くと、下限値が141.4−(300−300cos45°)=53.5(μm)、上限値が195.2−(300−300cos45°)=107.3(μm)となる。
以上のことから、被覆部72の厚さt1、t2、t3を、式(2)から式(7)の範囲とすることにより、部分放電の発生を防止することができ、かつ波巻きコイルの占積率も確保することができる。
Claims (3)
- 断面長方形状の導体部と、前記導体部の周囲を被覆し、少なくとも最外周が押し出し成型により形成された被覆部とを備え、前記導体部の短辺側を隣接させて形成される波巻きコイルに用いられる波巻きコイル用平角線であって、
前記導体部の短辺における前記被覆部の最も厚さの薄い部分の厚さをt1、前記導体部の短辺における前記被覆部の最も厚さの厚い部分の厚さをt2としたときに、下記式(1)を満たすことを特徴とする波巻きコイル用平角線。
0.94<t1/t2≦1・・・(1) - 請求項1に記載の波巻きコイル用平角線において、
前記波巻きコイル用平角線の断面において、前記導体部の角隅部のR形状の曲率半径をr(μm)とし、前記導体部のR形状の円弧中心を始点として、前記導体部の長辺に対して790/√r(°)をなす線が交わる前記被覆部の表面の厚さをt3としたときに、下記式(2)および式(3)を満たすことを特徴とする波巻きコイル用平角線。
1.45×t2<t3<2×t2・・・(2)
200<t3<R・・・(3) - 請求項1または請求項2に記載の波巻きコイル用平角線において、
前記波巻きコイル用平角線に印加される電圧が1500(V)以上、2000(V)以下であり、前記導体部の角隅部のR形状の曲率半径が、200(μm)以上であることを特徴とする波巻きコイル用平角線。
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