JP2019140710A - Stator of rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、回転電機の固定子に関するものである。 The present invention relates to a stator of a rotating electrical machine.
回転電機の固定子は、固定子鉄心と、固定子コイルと、を備える。固定子コイルの巻線方式には、磁極のそれぞれに導体線を巻き付ける集中巻方式と、複数の磁極を跨いだ磁極の対に導体線を巻き付ける分布巻方式と、がある。分布巻方式は、集中巻方式に比べて、回転磁界の分布が滑らかになることから、回転電機の運転時の振動を低減できるという効果が得られる。一方、分布巻方式で構成された固定子コイルのコイルエンドにおいては、導体線同士の接合部が径方向に重なることから、接合部間の隙間を確保する必要がある。これにより、コイルエンドの径方向寸法が増大し、回転電機の小型化が図れなかった。 A stator of a rotating electrical machine includes a stator core and a stator coil. The stator coil winding method includes a concentrated winding method in which a conductor wire is wound around each magnetic pole, and a distributed winding method in which a conductor wire is wound around a pair of magnetic poles straddling a plurality of magnetic poles. Since the distributed winding method has a smoother distribution of the rotating magnetic field than the concentrated winding method, the effect of reducing vibration during operation of the rotating electrical machine can be obtained. On the other hand, in the coil end of the stator coil configured by the distributed winding method, since the joint portions of the conductor wires overlap in the radial direction, it is necessary to secure a gap between the joint portions. As a result, the radial dimension of the coil end increases, and the rotating electrical machine cannot be reduced in size.
このような状況を鑑み、接合部となる導体線の端部を切り欠いて、当該切り欠き部の断面積を他の部位の断面積より小さくし、接合部の断面積の増大を抑えた導体線の接合方法が提案されていた(例えば、特許文献1参照)。これにより、コイルエンドの径方向寸法の増大が抑えられ、回転電機の小型化が実現される。 In view of such a situation, the end of the conductor wire that becomes the joint is cut out, and the cross-sectional area of the cut-out part is made smaller than the cross-sectional area of other parts, and the increase in the cross-sectional area of the joint is suppressed. A method for joining wires has been proposed (see, for example, Patent Document 1). As a result, an increase in the radial dimension of the coil end is suppressed, and a reduction in the size of the rotating electrical machine is realized.
しかしながら、特許文献1による導体線の接合方法では、導体線の端部の切り欠き部の断面積が他の部位の断面積より小さくなっている。これにより、接合部の機械的強度が他の部位の機械的強度に対して相対的に小さくなる。その結果、接合部の機械的強度を超える大きな振動、衝撃などが作用する環境で回転電機が用いられると、コイルエンドの接合部が疲労破壊を引き起こすという課題があった。
However, in the method for joining conductor wires according to
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、小型化を図ることができ、かつコイルエンドにおける接合部の機械的強度を確保して、接合部の疲労破壊の発生を抑制できる回転電機の固定子を得ることを目的とする。 The present invention has been made in order to solve such a problem, and can be downsized and ensure the mechanical strength of the joint portion at the coil end to prevent fatigue fracture of the joint portion. The object is to obtain a stator of a rotating electrical machine that can be suppressed.
この発明による回転電機の固定子は、スロット深さ方向を径方向とするスロットが周方向に複数配列されている円環状の固定子鉄心と、上記スロットのそれぞれに挿入された複数のコイルセグメントと、を備える。上記複数のコイルセグメントは、それぞれ、上記スロットに挿入される直線部と、上記直線部の一端から上記スロットの軸方向一側に延び出る第1コイルエンド部と、上記直線部の他端から上記スロットの軸方向他側に延び出る第2コイルエンド部と、からなり、上記スロットのそれぞれには、上記直線部が、径方向に1列に並んで2m本挿入されている(ただし、mは2以上の整数)。一のスロットと上記一のスロットから周方向に複数のスロットだけ離れたスロットとに挿入されている上記直線部の径方向位置が直線部1本分だけ異なるコイルセグメントの第1コイルエンド部同士が接続され、かつ、上記一のスロットと上記一のスロットから周方向に上記複数のスロットだけ離れたスロットとに挿入されている上記直線部の径方向位置が直線部1本分だけ異なるコイルセグメントの第2コイルエンド部同士が接続されて、上記複数のコイルセグメントが接続されており、上記第1コイルエンド部同士の接合部が、軸方向の高さを交互に変えて、径方向に1列にm個並んで、周方向に配列され、上記第2コイルエンド部同士の接合部が、軸方向の高さを交互に変えて、径方向に1列にm個、又は(m−1)個並んで、周方向に配列されている。 A stator of a rotating electrical machine according to the present invention includes an annular stator core in which a plurality of slots having a radial direction in the slot depth direction are arranged in the circumferential direction, and a plurality of coil segments inserted into each of the slots. . The plurality of coil segments respectively include a straight portion inserted into the slot, a first coil end portion extending from one end of the straight portion to one side in the axial direction of the slot, and the other end of the straight portion. A second coil end portion extending to the other side in the axial direction of the slot, and 2 m of the linear portions are inserted in each of the slots in a line in the radial direction (where m is An integer of 2 or more). The first coil end portions of the coil segments that are inserted in one slot and a slot that is spaced apart from the one slot by a plurality of slots in the circumferential direction differ in the radial position of the straight portion by one straight portion. Coil segments that are connected and that are inserted in the one slot and a slot that is circumferentially separated from the one slot by the plurality of slots differ in the radial position of the linear portion by one linear portion. The second coil end portions are connected to each other, the plurality of coil segments are connected to each other, and the joint portions of the first coil end portions are alternately arranged in the radial direction by changing the height in the axial direction alternately. Are arranged in the circumferential direction and the joint portions of the second coil end portions are alternately changed in height in the axial direction, and m in a row in the radial direction, or (m−1) Lined up, circumferential direction It is arranged.
この発明によれば、第1および第2コイルエンド部の接合部が、軸方向の高さを交互に変えて、径方向に1列に並んでいる。これにより、径方向寸法が増大する接合部が径方向に重ならならず、コイルエンドの径方向寸法の増大が抑制され、回転電機の小型化が図られる。さらに、接合部の機械的強度が確保され、接合部の疲労破壊の発生が抑制される。 According to the present invention, the joint portions of the first and second coil end portions are arranged in a line in the radial direction, with the axial heights alternately changed. As a result, the joints that increase in the radial dimension do not overlap in the radial direction, and an increase in the radial dimension of the coil end is suppressed, thereby reducing the size of the rotating electrical machine. Furthermore, the mechanical strength of the joint is ensured, and the occurrence of fatigue failure at the joint is suppressed.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る回転電機を示す縦断面図、図2は、この発明の実施の形態1に係る回転電機の固定子の要部を示す横断面図、図3は、この発明の実施の形態1に係る回転電機の固定子の要部を示す縦断面図、図4は、この発明の実施の形態1に係る回転電機の固定子を示す展開図である。なお、縦断面図とは、回転軸の軸心を含む平面における断面を示す図である。横断面図とは、回転軸の軸心と直交する平面における断面を示す図である。展開図とは、固定子鉄心を直線状に展開した状態を内径側から見た要部平面図である。また、図2では、便宜上、インシュレータが省略されている。
1 is a longitudinal sectional view showing a rotating electrical machine according to
図1において、回転電機100は、有底円筒状のフレーム2およびフレーム2の開口を塞口するブラケット3を有するハウジング1と、フレーム2の円筒部の内部に収納保持された固定子10と、フレーム2の底部およびブラケット3にベアリング4を介して回転可能に支持された回転軸6に固着されて、固定子10の内周側に回転可能に配設された回転子5と、を備えている。フレーム2は、鉄、アルミニウムなどの金属材料で作製され、回転子5と固定子10とを機械的に保持するとともに、固定子10の放熱経路となる。
In FIG. 1, a rotating
回転子5は、軸心位置に挿通された回転軸6に固着された回転子鉄心7と、回転子鉄心7の外周面に固着されて周方向に等ピッチで配列され、磁極を構成する永久磁石8と、を備えた永久磁石型回転子である。なお、回転子5は、永久磁石式回転子に限定されず、絶縁しない回転子導体を、回転子鉄心のスロットに収納して、両側を短絡環で短絡したかご形回転子、絶縁した導体線を回転子鉄心のスロットに装着した巻線形回転子などを用いてもよい。
The rotor 5 is fixed to a
つぎに、固定子10の構成について図1から図4を参照しつつ説明する。なお、説明の便宜上、回転軸6の軸心の方向を軸方向、回転軸6の半径方向を径方向、回転軸6の軸心を中心とする回転方向を周方向とする。
Next, the configuration of the
固定子10は、固定子鉄心11と、固定子鉄心11に装着された固定子コイル20と、固定子鉄心11と固定子コイル20とを絶縁するインシュレータ15と、を備える。
The
固定子鉄心11は、円環状のコアバック12と、それぞれ、コアバック12の内周面から径方向内方に突出して、周方向に等角ピッチで配列された複数のティース13と、を備える。周方向に隣り合うティース13の間に形成されるスペースがスロット14となる。固定子鉄心11は、例えば、電磁鋼板などの磁性薄板から打ち抜かれた磁性片を積層して構成される。
The
インシュレータ15は、スロット14のそれぞれに、スロット14の内壁面に沿うように収納され、固定子鉄心11と固定子コイル20とを電気的に絶縁する。インシュレータ15は、紙、樹脂、それらの複合材料により作製されるが、ここでは、ポリイミドフィルムをメタ系アラミド繊維で挟み込んでシート状に作製されている。
The
固定子コイル20は、複数のコイルセグメント21により構成される。コイルセグメント21は、銅、アルミニウムなどの裸線にエナメル樹脂などの絶縁材料を被覆して作製された、直線状の導体線である。コイルセグメント21は、スロットに挿入される直線部21aと、直線部21aの一端から直線部21aの長さ方向に突出する第1コイルエンド部21bと、直線部21aの他端から直線部21aの長さ方向に突出する第2コイルエンド部21cと、を備える。各スロット14には、8本のコイルセグメント21の直線部21aが径方向に1列に配列されて挿入されている。第1コイルエンド部21bが各直線部21aからスロット14の軸方向一側に突出している。第2コイルエンド部21cが各直線部21aからスロット14の軸方向他側に突出している。
The
固定子コイル20は、固定子鉄心11の各スロット14に挿入されたコイルセグメント21の第1コイルエンド部21b同士を溶接、蝋付けなどにより接合し、第2コイルエンド部21c同士を溶接、蝋付けなどにより接合して構成される。ここで、コイルセグメント21の接合構造を説明する。説明の便宜上、スロット14内のコイルセグメント21の挿入位置を、内径側から第1層、第2層・・・第8層とする。また、スロット14の周方向の並び順に1番、2番、3番・・・とする。図3および図4中、上下方向が軸方向であり、上側を軸方向一側、下側を軸方向他側とする。図4中、左右方向が周方向であり、左側を周方向一側、右側を周方向他側とする。
The
まず、第1層に挿入された直線部21aからスロット14の軸方向一側に突出した第1コイルエンド部21bは、図4中、周方向一側に傾斜するように曲げられる。一方、第1層に挿入された直線部21aからスロット14の軸方向他側に突出した第2コイルエンド部21cは、図4中、周方向他側に傾斜するように曲げられる。第2層に挿入された直線部21aからスロット14の軸方向一側に突出した第1コイルエンド部21bは、図4中、周方向他側に傾斜するように曲げられる。一方、第2層に挿入された直線部21aからスロット14の軸方向他側に突出した第2コイルエンド部21cは、図4中、周方向一側に傾斜するように曲げられる。
First, the first
さらに、第3層、第5層および第7層に挿入された直線部21aからスロット14の軸方向一側に突出した第1コイルエンド部21bは、図4中、周方向一側に傾斜するように曲げられる。第3層、第5層および第7層に挿入された直線部21aからスロット14の軸方向他側に突出した第2コイルエンド部21cは、図4中、周方向他側に傾斜するように曲げられる。第4層、第6層および第8層に挿入された直線部21aからスロット14の軸方向一側に突出した第1コイルエンド部21bは、図4中、周方向他側に傾斜するように曲げられる。第4層、第6層および第8層に挿入された直線部21aからスロット14の軸方向他側に突出した第2コイルエンド部21cは、図4中、周方向一側に傾斜するように曲げられる。
Further, the first
第1層に挿入された直線部21aからスロット14の軸方向一側に突出する第1コイルエンド部21bは、周方向一側に6スロット離れたスロット14の第2層に挿入された直線部21aからスロット14の軸方向一側に突出する第1コイルエンド部21bに接続される。第1層に挿入された直線部21aからスロット14の軸方向他側に突出する第2コイルエンド部21cは、周方向他側に6スロット離れたスロット14の第2層に挿入された直線部21aからスロット14の軸方向他側に突出する第2コイルエンド部21cに接続される。これにより、スロット14の第1層と第2層とに挿入されているすべてのコイルセグメント21が接続される。
The first
このようにして、(1+6(n−1))番のスロット14の群の第1層と第2層とに挿入されているコイルセグメント21が直列に接続され、2本の1ターンの波巻き巻線が得られる。(2+6(n−1))番のスロット14の群の第1層と第2層とに挿入されているコイルセグメント21が直列に接続され、2本の1ターンの波巻き巻線が得られる。(3+6(n−1))番のスロット14の群の第1層と第2層とに挿入されているコイルセグメント21が直列に接続され、2本の1ターンの波巻き巻線が得られる。(4+6(n−1))番のスロット14の群の第1層と第2層とに挿入されているコイルセグメント21が直列に接続され、2本の1ターンの波巻き巻線が得られる。(5+6(n−1))番のスロット14の群の第1層と第2層とに挿入されているコイルセグメント21が直列に接続され、2本の1ターンの波巻き巻線が得られる。(6+6(n−1))番のスロット14の群の第1層と第2層とに挿入されているコイルセグメント21が直列に接続され、2本の1ターンの波巻き巻線が得られる。但し、nは1以上の整数である。
In this way, the
スロット14の第3層と第4層とに挿入されているすべてのコイルセグメント21が、同様に接続される。スロット14の第5層と第6層とに挿入されているすべてのコイルセグメント21が、同様に接続される。スロット14の第7層と第8層とに挿入されているすべてのコイルセグメント21が、同様に接続される。
All the
固定子鉄心11の軸方向一側においては、第1層と第2層のコイルセグメント21の第1コイルエンド部21b同士の接合部16aと、第3層と第4層のコイルセグメント21の第1コイルエンド部21b同士の接合部16bと、第5層と第6層のコイルセグメント21の第1コイルエンド部21b同士の接合部16cと、第7層と第8層のコイルセグメント21の第1コイルエンド部21b同士の接合部16dとが、径方向に1列に並んで配列されている。このように径方向に1列に並んだ接合部16a−16dを、1スロットピッチで周方向に配列して、軸方向一側のコイルエンド20aが構成される。径方向に1列に並んだ接合部16a−16dにおいては、図3に示されるように、接合部16a,16cの軸方向高さが同じであり、接合部16b,16dの軸方向高さが同じである。そして、接合部16b,16dの軸方向高さが、接合部16a,16cの軸方向高さより低くなっている。
On one side in the axial direction of the
固定子鉄心11の軸方向他側においては、第1層と第2層のコイルセグメント21の第2コイルエンド部21c同士の接合部16eと、第3層と第4層のコイルセグメント21の第2コイルエンド部21c同士の接合部16fと、第5層と第6層のコイルセグメント21の第2コイルエンド部21c同士の接合部16gと、第7層と第8層のコイルセグメント21の第2コイルエンド部21c同士の接合部16hとが、径方向に1列に並んで配列されている。このように径方向に1列に並んだ接合部16e−16hを、1スロットピッチで周方向に配列して、軸方向他側のコイルエンド20bが構成される。径方向に1列に並んだ接合部16e−16hにおいては、図3に示されるように、接合部16e,16gの軸方向高さが同じであり、接合部16f,16hの軸方向高さが同じである。そして、接合部16f,16hの軸方向高さが、接合部16e,16gの軸方向高さより低くなっている。
On the other side in the axial direction of the
実施の形態1では、固定子鉄心11の軸方向一側において、径方向に1列に並んだ接合部16a−16dの軸方向高さが、径方向の内径側から外径側に向かって、交互に変化している。同様に、固定子鉄心11の軸方向他側において、径方向に1列に並んだ接合部16e−16hの軸方向高さが、径方向の内径側から外径側に向かって、交互に変化している。これにより、径方向寸法が増大する接合部16a−16dが径方向に重ならず、コイルエンド20aの径方向寸法の増大が抑制される。同様に、径方向寸法が増大する接合部16e−16hが径方向に重ならならず、コイルエンド20bの径方向寸法の増大が抑制される。その結果、回転電機100の小型化が図られる。
In the first embodiment, on one side in the axial direction of the
また、切り欠き部が第1および第2コイルエンド部21b,21cの端部に形成されていない。これにより、接合部16a−16hの機械的強度が確保される。その結果、強い振動、衝撃などが作用する環境で回転電機100が用いられても、コイルエンド20a,20bの接合部16a−16hの疲労破壊の発生を抑制できる。また、接合部16a−16hの断面積を大きくでき、固定子コイル20の抵抗を小さくできる。これにより、回転電機100の動作時に、固定子コイル20の抵抗発熱による損失を低減でき、回転電機100の特性を向上できる。
Moreover, the notch part is not formed in the edge part of the 1st and 2nd
インシュレータ15がスロット14内に収納されている。そこで、コイルセグメント21をスロット14に挿入する際に、インシュレータ15が緩衝材となる。これにより、固定子鉄心11を構成する磁性片のバリとコイルセグメント21の絶縁被膜との干渉がなく、絶縁皮膜の損傷発生が抑制される。
An
つぎに、固定子コイル20の第1の組み立て方法を図5から図9を用いて説明する。図5は、この発明の実施の形態1に係る回転電機の固定子におけるコイルセグメントを固定子鉄心に挿入する方法を説明する展開図、図6は、この発明の実施の形態1に係る回転電機の固定子におけるコイルセグメントがスロットの第1層から第4層に挿入されている状態を示す縦断面図、図7は、この発明の実施の形態1に係る回転電機の固定子におけるスロットの第1層から第4層に挿入されているコイルセグメントのコイルエンド部同士を接続した状態を示す展開図、図8は、この発明の実施の形態1に係る回転電機の固定子におけるスロットの第1層から第4層に挿入されているコイルセグメントのコイルエンド部同士を接続した状態を示す縦断面図、図9は、この発明の実施の形態1に係る回転電機の固定子におけるコイルセグメントがスロットの第1層から第8層に挿入されている状態を示す縦断面図である。
Next, a first assembly method of the
まず、銅、アルミニウムなどの裸線にエナメル樹脂などの絶縁材料を被覆して作製された連続線から、設定された長さの直線状のコイルセグメント21が切り出される。第1層、第2層、第5層および第6層に挿入されるコイルセグメント21の長さは、第3層、第4層、第7層および第8層に挿入されるコイルセグメント21の長さより長くなっている。切り出されたコイルセグメント21の両端の絶縁皮膜が除去される。絶縁皮膜の除去方法には、機械的に削り取る、化学的に溶解除去するなどの方法がある。
First, a
ついで、インシュレータ15がスロット14のそれぞれに装着される。ついで、図5に示されるように、固定子鉄心11の軸方向一側から各スロット14にコイルセグメント21が4本ずつ挿入される。図6に示されるように、4本のコイルセグメント21の直線部21aが、各スロット14の第1層から第4層に位置するように収納される。
Next, an
ついで、固定子鉄心11の軸方向一側において、第1層および第3層のそれぞれに挿入されたコイルセグメント21の第1コイルエンド部21bの根元部が曲げられて、第1コイルエンド部21bが周方向一側に傾斜される。さらに、周方向一側に3スロット分シフトした位置で第1コイルエンド部21bの先端部が軸方向外側に向くように曲げられる。第2層および第4層のそれぞれに挿入されたコイルセグメント21の第1コイルエンド部21bの根元部が曲げられて、第1コイルエンド部21bが周方向他側に傾斜される。さらに、周方向他側に3スロット分シフトした位置で第1コイルエンド部21bの先端部が軸方向外側に向くように曲げられる。これにより、第1層に挿入されたコイルセグメント21の第1コイルエンド部21bの先端部と、周方向一側に6スロット離れたスロット14の第2層に挿入されたコイルセグメント21の第1コイルエンド部21bの先端部とが、径方向に重ねられる。同様に、第3層に挿入されたコイルセグメント21の第1コイルエンド部21bの先端部と、周方向一側に6スロット離れたスロット14の第4層に挿入されたコイルセグメント21の第1コイルエンド部21bの先端部とが、径方向に重ねられる。
Next, on the one side in the axial direction of the
ついで、固定子鉄心11の軸方向他側において、第1層および第3層のそれぞれに挿入されたコイルセグメント21の第2コイルエンド部21cの根元部が曲げられて、第2コイルエンド部21cが周方向他側に傾斜される。さらに、周方向他側に3スロット分シフトした位置で第2コイルエンド部21cの先端部が軸方向外側に向くように曲げられる。第2層および第4層のそれぞれに挿入されたコイルセグメント21の第2コイルエンド部21cの根元部を曲げて、第2コイルエンド部21cが周方向一側に傾斜される。さらに、周方向一側に3スロット分シフトした位置で第2コイルエンド部21cの先端部が軸方向外側に向くように曲げられる。これにより、第1層に挿入されたコイルセグメント21の第2コイルエンド部21cの先端部と、周方向他側に6スロット離れたスロット14の第2層に挿入されたコイルセグメント21の第2コイルエンド部21cの先端部とが、径方向に重ねられる。同様に、第3層に挿入されたコイルセグメント21の第2コイルエンド部21cの先端部と、周方向他側に6スロット離れたスロット14の第4層に挿入されたコイルセグメント21の第2コイルエンド部21cの先端部とが、径方向に重ねられる。
Next, on the other side in the axial direction of the
ついで、図7および図8に示されるように、固定子鉄心11の軸方向両側において、径方向に重ねられた第1コイルエンド部21bの先端部同士、および第2コイルエンド部21cの先端部同士が、それぞれ、溶接、蝋付けなどにより接続される。
Next, as shown in FIG. 7 and FIG. 8, on both sides in the axial direction of the
ついで、固定子鉄心11の軸方向一側から各スロット14にコイルセグメント21が4本ずつ挿入される。これにより、図9に示されるように、4本のコイルセグメント21の直線部21aが、各第5層から第8層に位置するように収納される。
Next, four
さらに、スロット14の第5層から第8層に挿入されたコイルセグメント21に、スロット14の第1層から第4層に挿入されたコイルセグメント21に対する曲げ加工と同様の曲げ加工が施される。さらに、固定子鉄心11の軸方向両側において、径方向に重ねられた第1コイルエンド部21bの先端部同士、および第2コイルエンド部21cの先端部同士が、それぞれ、溶接、蝋付けなどにより接続される。これにより、図3に示されるように、接合部16a―16dが、周方向の同一位置に、軸方向の高さ位置を交互に変えて径方向に配列される。径方向に配列された接合部16a−16dを、周方向に1スロットピッチで配列して、コイルエンド20aが構成される。接合部16e―16hが、周方向の同一位置に、軸方向の高さ位置を交互に変えて径方向に配列される。径方向に配列された接合部16e―16hが、周方向に1スロットピッチで配列されて、コイルエンド20bが構成される。
Further, the
なお、コイルセグメント21の第1の組み立て方法では、コイルセグメント21が各スロット14の第1層から第4層に挿入され、第1および第2コイルエンド部21b,21cに曲げ加工が施され、第1コイルエンド部21b同士、および第2コイルエンド部21c同士が接続される。その後、コイルセグメント21が各スロット14の第5層から第8層に挿入され、第1および第2コイルエンド部21b,21cに曲げ加工が施され、第1コイルエンド部21b同士、および第2コイルエンド部21c同士が接続される。しかし、コイルセグメント21の第1の組み立て方法は、これに限定されない。
In the first assembly method of the
例えば、コイルセグメント21が各スロット14の第5層から第8層に挿入され、第1および第2コイルエンド部21b,21cに曲げ加工が施こされ、第1コイルエンド部21b同士、および第2コイルエンド部21c同士が接続される。その後、コイルセグメント21が各スロット14の第1層から第4層に挿入され、第1および第2コイルエンド部21b,21cに曲げ加工が施され、第1コイルエンド部21b同士、および第2コイルエンド部21c同士が接続されるようにしてもよい。
For example, the
また、コイルセグメント21が各スロット14の隣り合う2層に挿入され、第1および第2コイルエンド部21b,21cに曲げ加工が施され、第1コイルエンド部21b同士、および第2コイルエンド部21c同士が接続される工程を、径方向内方から外方に向かって2層ずつ繰り返し行ってもよい。
In addition, the
つぎに、コイルセグメント21の第2の組み立て方法を図10および図11を用いて説明する。図10は、この発明の実施の形態1に係る回転電機の固定子におけるコイルセグメント群をスロットの第1層から第4層に挿入する方法を説明する展開図、図11は、この発明の実施の形態1に係る回転電機の固定子におけるスロットの第1層から第4層に挿入するコイルセグメント群に曲げ加工した状態を示す展開図である。
Next, a second assembling method of the
まず、第1層と第2層に挿入されるコイルセグメント21の対が、1スロットピッチで円環状に、スロット14と同数対だけ配列される。ついで、一側の第1コイルエンド部21bのそれぞれに曲げ加工を施し、第1層に挿入されるコイルセグメント21の第1コイルエンド部21bの先端部と、周方向一側に6スロット離れたスロット14の第2層に挿入されるコイルセグメント21の第1コイルエンド部21bの先端部とが、径方向に重ねられる。ついで、図10に示されるように、このように作製されたコイルセグメント群22が、固定子鉄心11の軸方向一側からすべてのスロット14の第1層と第2層に挿入される。同様に作製されたコイルセグメント群22が、固定子鉄心11の軸方向一側からすべてのスロット14の第3層と第4層に挿入される。
First, the same number of pairs of the
ついで、固定子鉄心11の軸方向他側において、第2コイルエンド部21cのそれぞれに曲げ加工が施される。これにより、図11に示されるように、第1層および第3層に挿入されるコイルセグメント21の第2コイルエンド部21cの先端部と、周方向他側に6スロット離れたスロット14の第2層および第4層に挿入されるコイルセグメント21の第2コイルエンド部21cの先端部とが、径方向に重ねられる。ついで、固定子鉄心11の軸方向両側において、径方向に重ねられた第1コイルエンド部21bの先端部同士、および第2コイルエンド部21cの先端部同士が、溶接、蝋付けなどにより接続される。
Next, bending is performed on each of the second
さらに、コイルセグメント群22がすべてのスロット14の第5層から第8層に挿入される。ついで、各コイルセグメント21の第2コイルエンド部21cに対して、同様の曲げ加工が施される。ついで、径方向に重ねられた第1コイルエンド部21bの先端部同士、および第2コイルエンド部21cの先端部同士が、溶接、蝋付けなどにより接続され、固定子10が得られる。
Further, the
なお、コイルセグメント21の第2の組み立て方法では、コイルセグメント群22をスロット14に内径側から外径側に順次に挿入しているが、コイルセグメント群22をスロット14に外径側から内径側に順次挿入してもよい。
In the second assembly method of the
ここで、第1コイルエンド部21b同士および第2コイルエンド部21c同士の溶接には、アーク溶接、レーザ溶接などの方法が用いられる。
Here, for welding the first
高さの高い第1および第2コイルエンド部21b,21cの対間に挟まれた、高さの低い第1および第2コイルエンド部21b,21cの対を、アーク溶接するのは、困難である。そこで、アーク溶接を用いる場合には、コイルセグメント21のスロット14への挿入、第1および第2コイルエンド部21b,21cの曲げ加工、および第1および第2コイルエンド部21b,21cの溶接の一連の工程を、コイルセグメント21を4本ずつ内径側から外径側の順に実施するが望ましい。
It is difficult to arc weld a pair of the first and second
一方、レーザ溶接では、高さの低い第1および第2コイルエンド部21b,21cの対に軸方向外方からレーザを照射できる。これにより、コイルセグメント21のスロット14への挿入、第1および第2コイルエンド部21b,21cの曲げ加工、および第1および第2コイルエンド部21b,21cの溶接の一連の工程を、コイルセグメント21を4本ずつ内径側から外径側の順に実施する必要はない。
On the other hand, in laser welding, a pair of first and second
実施の形態2.
図12は、この発明の実施の形態2に係る回転電機の固定子の要部を示す縦断面図である。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing a main part of the stator of the rotating electrical machine according to the second embodiment of the present invention.
図12において、コイルセグメント21は、すべて同じに長さに形成されている。スロット14の第1層、第2層、第5層および第6層に挿入されるコイルセグメント21は、軸方向一側のスロット14からの突出量が多くなっている。一方、スロット14の第3層、第4層、第7層および第8層に挿入されるコイルセグメント21は、軸方向他側のスロット14からの突出量が多くなっている。
In FIG. 12, the
これにより、固定子鉄心11の軸方向一側においては、第1層と第2層のコイルセグメント21の第1コイルエンド部21b同士の接合部16aと、第5層と第6層のコイルセグメント21の第1コイルエンド部21b同士の接合部16cとの軸方向高さが、第3層と第4層のコイルセグメント21の第1コイルエンド部21b同士の接合部16bと、第7層と第8層のコイルセグメント21の第1コイルエンド部21b同士の接合部16dとの軸方向高さより高くなっている。
Thereby, in the axial direction one side of the
固定子鉄心11の軸方向他側においては、第1層と第2層のコイルセグメント21の第2コイルエンド部21c同士の接合部16eと、第5層と第6層のコイルセグメント21の第2コイルエンド部21c同士の接合部16gとの軸方向高さが、第3層と第4層のコイルセグメント21の第2コイルエンド部21c同士の接合部16fと、第7層と第8層のコイルセグメント21の第2コイルエンド部21c同士の接合部16hとの軸方向高さより低くなっている。
なお、他の構成は、上記実施の形態1と同様に構成されている。
On the other side in the axial direction of the
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
このように構成された固定子10Aでは、固定子鉄心11の軸方向一側において、径方向に1列に並んだ接合部16a−16dの軸方向高さが、径方向の内径側から外径側に向かって、交互に変化している。同様に、固定子鉄心11の軸方向他側において、径方向に1列に並んだ接合部16e−16hの軸方向高さが、径方向の内径側から外径側に向かって、交互に変化している。また、切り欠き部が第1および第2コイルエンド部21b,21cの端部に形成されていない。したがって、実施の形態2においても、上記実施の形態1と同様に効果が得られる。
In the
実施の形態2によれば、コイルセグメント21のスロット14内の挿入位置にかかわらず、コイルセグメント21の長さが同じである。これにより、コイルセグメント21の種類が1種類ですみ、コイルセグメント21の生産設備および固定子の組立設備の簡略化が図られ、固定子の生産コストを低減することができる。
According to the second embodiment, the length of the
なお、上記各実施の形態では、固定子コイル20がコイルセグメント21を接続して形成された複数の波巻き巻線により構成されているが、固定子コイルは、波巻き巻線に限定されず、分布巻巻線であればよく、例えば亀甲形コイルなどの重ね巻き巻線でもよい。この場合、固定子鉄心11の軸方向一側において、1番のスロット14の第1層と7番のスロットの第2層に挿入されたコイルセグメント21の第1コイルエンド部21b同士を接続し、1番のスロット14の第3層と7番のスロットの第4層に挿入されたコイルセグメント21の第1コイルエンド部21b同士を接続し、1番のスロット14の第5層と7番のスロットの第6層に挿入されたコイルセグメント21の第1コイルエンド部21b同士を接続し、1番のスロット14の第7層と7番のスロットの第8層に挿入されたコイルセグメント21の第1コイルエンド部21b同士を接続する。さらに、固定子鉄心11の軸方向他側において、1番のスロット14の第2層と7番のスロットの第3層に挿入されたコイルセグメント21の第2コイルエンド部21c同士を接続し、1番のスロット14の第4層と7番のスロットの第5層に挿入されたコイルセグメント21の第2コイルエンド部21c同士を接続し、1番のスロット14の第6層と7番のスロットの第7層に挿入されたコイルセグメント21の第2コイルエンド部21c同士を接続する。これにより、1番のスロット14の第1層、第3層、第5層および第7層に挿入されたコイルセグメント21と7番のスロット14の第2層、第4層、第6層および第8層に挿入されたコイルセグメント21とを直列に接続した亀甲形コイルが得られる。
In each of the above embodiments, the
また、上記各実施の形態では、6スロット離れたスロット14の対に挿入されているコイルセグメント21同士が接続されているが、接続されるコイルセグメント21が挿入されるスロット14の対は、6スロット離れたスロットの対に限定されない。つまり、接続されるコイルセグメント21が挿入されるスロット14の対は、複数スロット離れたスロット14の対であればよく、例えば、3スロット離れたスロット14の対でもよい。
In each of the above embodiments, the
また、上記各実施の形態では、8本のコイルセグメント21が各スロット14内に径方向に1列に配列して収納されているが、各スロット14内に収納されるコイルセグメント21の本数は2m本(ただし、mは2以上の整数)であればよい。
Further, in each of the above embodiments, eight
10,10A 固定子、11 固定子鉄心、16a−16h 接合部、21 コイルセグメント、21a 直線部、21b 第1コイルエンド部、21c 第2コイルエンド部。 10, 10A Stator, 11 Stator core, 16a-16h joint, 21 coil segment, 21a linear part, 21b 1st coil end part, 21c 2nd coil end part.
Claims (2)
上記スロットのそれぞれに挿入された複数のコイルセグメントと、を備え、
上記複数のコイルセグメントは、それぞれ、上記スロットに挿入される直線部と、上記直線部の一端から上記スロットの軸方向一側に延び出る第1コイルエンド部と、上記直線部の他端から上記スロットの軸方向他側に延び出る第2コイルエンド部と、からなり、
上記スロットのそれぞれには、上記直線部が、径方向に1列に並んで2m本挿入されており(ただし、mは2以上の整数)、
一のスロットと上記一のスロットから周方向に複数のスロットだけ離れたスロットとに挿入されている上記直線部の径方向位置が直線部1本分だけ異なるコイルセグメントの第1コイルエンド部同士が接続され、かつ、上記一のスロットと上記一のスロットから周方向に上記複数のスロットだけ離れたスロットとに挿入されている上記直線部の径方向位置が直線部1本分だけ異なるコイルセグメントの第2コイルエンド部同士が接続されて、上記複数のコイルセグメントが接続されており、
上記第1コイルエンド部同士の接合部が、軸方向の高さを交互に変えて、径方向に1列にm個並んで、周方向に配列され、
上記第2コイルエンド部同士の接合部が、軸方向の高さを交互に変えて、径方向に1列にm個、又は(m−1)個並んで、周方向に配列されている回転電機の固定子。 An annular stator core in which a plurality of slots having a radial direction in the slot depth direction are arranged in the circumferential direction;
A plurality of coil segments inserted into each of the slots,
The plurality of coil segments respectively include a straight portion inserted into the slot, a first coil end portion extending from one end of the straight portion to one side in the axial direction of the slot, and the other end of the straight portion. A second coil end portion extending to the other side in the axial direction of the slot,
In each of the slots, 2 m of the straight portions are inserted in a line in the radial direction (where m is an integer of 2 or more),
The first coil end portions of the coil segments that are inserted in one slot and a slot that is spaced apart from the one slot by a plurality of slots in the circumferential direction differ in the radial position of the straight portion by one straight portion. Coil segments that are connected and that are inserted in the one slot and a slot that is circumferentially separated from the one slot by the plurality of slots differ in the radial position of the linear portion by one linear portion. The second coil end portions are connected to each other, and the plurality of coil segments are connected,
The joint portions of the first coil end portions are alternately arranged in the circumferential direction, with m pieces arranged in a row in the radial direction, alternately changing the height in the axial direction,
Rotation in which the joint portions of the second coil end portions are alternately arranged in the circumferential direction by alternately changing the height in the axial direction and arranging m or (m−1) pieces in a row in the radial direction. Electric stator.
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