JP2019170084A - Stator structure, rotary electric machine with stator structure, and vehicle with stator structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステータ構造、このステータ構造を備えた回転電機、及び、このステータ構造を備えた車両に関する。 The present invention relates to a stator structure, a rotating electric machine including the stator structure, and a vehicle including the stator structure.
従来、ハイブリッド自動車や電気自動車の動力源として回転電機が用いられている。この回転電機は、ステータを備えて構成されている。このステータは、環状のステータコアと、絶縁紙と、コイル(導線)とを備えている。絶縁紙は、オープンスロットの内面に沿ってオープンスロット内に配置される。コイルは、オープンスロット内に挿入され、絶縁紙を介してオープンスロット内に配置される。 Conventionally, a rotating electrical machine has been used as a power source for hybrid vehicles and electric vehicles. This rotating electrical machine is configured to include a stator. This stator includes an annular stator core, insulating paper, and a coil (conductive wire). The insulating paper is disposed in the open slot along the inner surface of the open slot. The coil is inserted into the open slot, and is disposed in the open slot through insulating paper.
ステータを製造する際、先ず、絶縁紙をオープンスロット内に挿入し、オープンスロットの内面に沿うように絶縁紙の形状を整える。次いで、オープンスロット内にコイルを挿入して配置する。コイルをオープンスロット内に挿入する際、オープンスロットの入口でコイルが絶縁紙の両端部に干渉(接触)し、絶縁紙がオープンスロットの内面からずれてしまうという不具合がある。 When manufacturing the stator, first, insulating paper is inserted into the open slot, and the shape of the insulating paper is adjusted along the inner surface of the open slot. Next, the coil is inserted and placed in the open slot. When the coil is inserted into the open slot, the coil interferes (contacts) with both ends of the insulating paper at the entrance of the open slot, and the insulating paper is displaced from the inner surface of the open slot.
そこで、特許文献1では、予め隣接する絶縁紙同士を繋ぐ連結部を形成し、オープンスロット内にコイルを挿入した後、連結部を切断してオープンスロット毎に絶縁紙を分離する。最後に、分離した絶縁紙の両端部をオープンスロット内に折り曲げてコイルを被覆している。 Therefore, in Patent Document 1, a connecting portion that connects adjacent insulating papers is formed in advance, a coil is inserted into the open slot, and then the connecting portion is cut to separate the insulating paper for each open slot. Finally, both ends of the separated insulating paper are folded into an open slot to cover the coil.
しかしながら、特許文献1に開示されたステータ構造では、コイルをオープンスロット内に挿入する際、絶縁紙の連結部がティースの外部に露出した状態となっている。これにより、オープンスロット内にコイルを挿入する際、コイルが絶縁紙の連結部に接触するおそれがある。 However, in the stator structure disclosed in Patent Document 1, when the coil is inserted into the open slot, the connecting portion of the insulating paper is exposed to the outside of the teeth. Thereby, when inserting a coil in an open slot, there exists a possibility that a coil may contact the connection part of insulating paper.
この結果、特許文献1に開示されたステータ構造では、オープンスロットに対するコイルの挿入性が懸念される。 As a result, in the stator structure disclosed in Patent Document 1, there is a concern about the insertability of the coil into the open slot.
本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、オープンスロットに対するコイルの挿入性をより向上させることが可能なステータ構造、このステータ構造を備えた回転電機、及び、このステータ構造を備えた車両を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and includes a stator structure capable of further improving the insertability of a coil into an open slot, a rotating electrical machine including the stator structure, and the stator structure. The purpose is to provide a vehicle.
前記の目的を達成するために、本発明は、複数のスロットを有し、セグメントコイルを前記スロット内に挿通して巻回するステータコアと、前記スロットと前記セグメントコイルとの間に介装される絶縁シートと、を備え、前記スロットは、少なくとも前記セグメントコイルの周方向幅よりも広く開口されたオープンスロットからなり、前記スロットの前記ステータコアの外周領域の周方向幅と内周領域の周方向幅との寸法を異ならせることで、前記スロットの内周部に突起部が形成されており、前記突起部の突出量は、前記絶縁シートと周方向の厚みと略同一であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention is provided between a stator core having a plurality of slots and having a segment coil inserted and wound in the slot, and between the slot and the segment coil. An insulating sheet, and the slot is formed of an open slot that is widened at least wider than the circumferential width of the segment coil, and the circumferential width of the outer circumferential area of the stator core and the circumferential width of the inner circumferential area of the slot The protrusions are formed on the inner peripheral portion of the slot, and the protrusion amount of the protrusion is substantially the same as the thickness of the insulating sheet and the circumferential direction. .
本発明では、オープンスロットに対するコイルの挿入性をより向上させることが可能なステータ構造、このステータ構造を備えた回転電機、及び、このステータ構造を備えた車両を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a stator structure that can further improve the insertability of a coil into an open slot, a rotating electrical machine that includes this stator structure, and a vehicle that includes this stator structure.
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係るステータ構造が適用された回転電機の概略構成断面図である。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a rotating electrical machine to which a stator structure according to an embodiment of the present invention is applied.
図1に示されるように、本発明の実施形態に係るステータ構造が適用された回転電機10は、ケーシング12と、ステータ14と、ロータ16と、シャフト(出力シャフト)18とを備えて構成されている。
As shown in FIG. 1, a rotating
回転電機10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。なお、この回転電機10は、走行用モータに限定されるものではなく、例えば、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、この回転電機10は、車両以外に搭載される回転電機であって、発電機を含むいわゆる回転電機全般に対して適用される。
The rotating
ケーシング12は、例えば、ステータ14及びロータ16が収納可能な筒状に形成されている。ステータ14は、環状を呈し、例えば、ケーシング12の内周面に取り付けられている。ステータ14は、ロータ16に対して回転磁界を作用させるものである。
The
ロータ16は、例えば、ロータコア(図示せず)と、ロータコアに取り付けられた磁石(図示せず)とを有し、ステータ14の内側に配置されて回転駆動される。
The
シャフト18は、ロータ16の回転中心に接続されて、ロータ16の回転力を駆動力として出力するものである。
The
図2は、図1に示すステータの部分拡大断面図である。 FIG. 2 is a partial enlarged cross-sectional view of the stator shown in FIG.
図2に示されるように、ステータ14は、ステータコア20と、ステータコア20に取り付けられたコイル22とを備えて構成されている。ステータコア20は、ロータ16を囲む環状に構成されている。なお、ステータコア20は、例えば、周方向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、又は、複数枚の電磁鋼板が軸方向に積層されることで形成される積層型ステータコアのいずれであってもよい。
As shown in FIG. 2, the
ステータコア20は、環状のヨーク24と、複数のティース26と、複数のオープンスロット28とを有する。複数のティース26は、ヨーク24からステータコア20の径方向内側に向けて突出するように形成されている。
The
オープンスロット28は、ステータコア20の周方向において互いに隣接する2つのティース26、26の間に形成されている。このオープンスロット28は、ステータコア20の軸方向に沿ってステータコア20を貫通するように形成されている。また、オープンスロット28は、ステータコア20の径方向に沿って延在するように形成されている。オープンスロット28の径方向に沿った内周面側は、開口している。オープンスロット28の径方向に沿った外周面側は、閉塞するように形成されている。
The
コイル22は、ステータコア20のオープンスロット28内に収容されて、ステータコア20に装着されている。このコイル22は、U相、V相、W相からなる三相コイルで構成されている。コイル22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22aで構成されている。1つのセグメントコイル22aは、複数本の導線を有する。複数本の導線は、オープンスロット28内に径方向に沿って直列に並んで配置されている。
The
図3は、図2に示す1つのオープンスロットにおいて一部のセグメントコイルを省略した拡大断面図である。 FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view in which some segment coils are omitted from one open slot shown in FIG.
隣接するティース26、26の内径端部の先端には、オープンスロット28を間にして互いに相手方に向かい周方向に沿って突出する一対の突起部30、30が設けられている。また、オープンスロット28とセグメントコイル22aとの間には、絶縁紙(絶縁シート)32が介装されている。
A pair of projecting
この一対の突起部30、30は、互いに周方向で対向し、径方向に沿った寸法が同じに形成されている。各突起部30は、オープンスロット28内において、ステータコア20の外周領域の周方向幅(W1)の寸法と、内周領域の周方向幅(W2)の寸法とを異ならせることで形成されている。すなわち、本実施形態では、オープンスロット28内において、ステータコア20の外周領域の周方向幅(W1)の寸法を、内周領域の周方向幅(W2)の寸法よりも大きくし(W1>W2)、この寸法差(W1−W2)によって一対の突起部30、30が形成される。各突起部30の突出量(P)は、絶縁紙32と周方向の厚み(T)と略同一(P≒T)に形成されている。
The pair of
ティース26の内径端部に突起部30が形成されることで、オープンスロット28の側面と突起部30の上面との間で段差部34が形成されている。この段差部34により、オープンスロット28内に挿入された絶縁紙32の下端(先端)が係止され、絶縁紙32がオープンスロット28内から外部への脱抜が阻止される。
By forming the
本実施形態に係るステータ構造が適用された回転電機10は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。
The rotating
本実施形態では、ステータコア20の外周領域の周方向幅(W1)の寸法を、ステータコア20の内周領域の周方向幅(W2)よりも大きく設定している(W1>W2)。これにより、本実施形態では、隣接するティース26、26の内径端部の先端に、周方向に沿って突出して互いに対向する一対の突起部30、30を形成している。この結果、本実施形態では、オープンスロット28内に絶縁紙32を挿入した際、絶縁紙32の下端(先端)が突起部30の上面である段差部34によって係止される。
In the present embodiment, the dimension of the circumferential width (W1) of the outer peripheral region of the
この場合、従来技術のような連結部を設けた場合と比較して、本実施形態では、オープンスロット28の外部に絶縁紙32が露出することがなく、オープンスロット28内にセグメントコイル22aを挿入するときの絶縁紙32との干渉を好適に回避することができる。この結果、本実施形態では、オープンスロット28に対するコイル22(セグメントコイル22a)の挿入性をより向上させることができる。
In this case, compared with the case where the connecting portion as in the prior art is provided, in this embodiment, the insulating
また、図3に示されるように、本実施形態では、互いに対向する相手方に向かって突出する突起部30の突出量(P)を、絶縁紙32の周方向の厚み(T)と略同一(P≒T)としている。これにより、絶縁紙32とステータコア20間の間隙に形成されるスロットクリアランス(SC)を小さくすることができる(隣接するティース26、26間のティース幅(W2と同じ)を大きくすることができる)。従って、本実施形態では、スロットクリアランス(SC)を可能な限り零に近似することで、オープンスロット28内におけるコイル占有率を大きくすることができる。この結果、本実施形態では、各突起部30の突出量(P)を、絶縁紙32の周方向の厚み(T)と略同一(P≒T)とすることで、オープンスロット28内におけるコイル占有率を最大とすることができる。
Further, as shown in FIG. 3, in the present embodiment, the protrusion amount (P) of the
なお、各突起部30の突出量(P)を、絶縁紙32の周方向の厚み(T)よりも若干だけ厚くすることで、オープンスロット28内にセグメントコイル22aを確実に挿入することができる利点がある。
It should be noted that the
図7は、本出願人が案出した比較例を示す断面模式図である。
この比較例では、互いに対向する相手方に向かって突出する突起部30の突出量(P)を、絶縁紙32の周方向の厚み(T)よりも大きく設定している(P>>T)。これにより、比較例では、絶縁紙32とステータコア20間の間隙に形成されるスロットクリアランス(SC)が大きくなり、オープンスロット28内におけるコイル占有率が本実施形態と比較して低下する。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a comparative example devised by the present applicant.
In this comparative example, the projecting amount (P) of the projecting
さらに、本実施形態では、絶縁紙32に、ステータコア20の軸方向に沿って2条の折り目を形成している。絶縁紙32の2条の折り目間の折り目幅(FW)は、図4に示されるように、セグメントコイル22aの周方向幅(W3)以上で、オープンスロット28の周方向幅(W4)以下にそれぞれ設定されとよい(W3≦FW≦W4)。なお、絶縁紙32の折り目形状は、任意である。例えば、中央辺に対してその両側の側辺を直交する折り目形状や、中央辺に対してその両側にテーパ状の折り目形状部36(図5参照)を設けるようにしてもよい。
Furthermore, in this embodiment, two folds are formed in the insulating
さらにまた、本実施形態では、図6に示されるように、一対の突起部30、30間の幅寸法が、コイル22の内径側挿入可能クリアランス(CL)を確保可能な幅寸法に設定されている。この内径側挿入可能クリアランス(CL)は、一側の突起部30とセグメントコイル22aとの幅方向クリアランスCL1と、他側の突起部30とセグメントコイル22aとの幅方向クリランスCL2とが加算されたもので構成されている(CL=CL1+CL2)。これにより、本実施形態では、セグメントコイル22aが一対の突起部30、30の間を容易且つ円滑に挿通することができる。
Furthermore, in this embodiment, as shown in FIG. 6, the width dimension between the pair of
さらにまた、本実施形態に係るステータ構造を備えた回転電機10を図示しない車両に搭載することで、製造工程を簡素化して製造コストを低減することができる。
Furthermore, by mounting the rotating
10 回転電機
20 ステータコア
22a セグメントコイル
28 オープンスロット
30 突起部
32 絶縁紙(絶縁シート)
W1 外周領域の周方向幅
W2 内周領域の周方向幅
W3 セグメントコイルの周方向幅
W4 オープンスロットの周方向幅
P 突起部の突出量
T 絶縁紙の周方向の厚み
FW 折り目幅
DESCRIPTION OF
W1 Circumferential width of the outer peripheral region W2 Circumferential width of the inner peripheral region W3 Peripheral width of the segment coil W4 Peripheral width of the open slot P Protrusion amount T Thickness of the insulating paper in the circumferential direction FW Crease width
Claims (4)
前記スロットと前記セグメントコイルとの間に介装される絶縁シートと、
を備え、
前記スロットは、少なくとも前記セグメントコイルの周方向幅よりも広く開口されたオープンスロットからなり、
前記スロット内における前記ステータコアの外周領域の周方向幅と内周領域の周方向幅との寸法を異ならせることで、前記スロットの内周部に突起部が形成されており、
前記突起部の突出量は、前記絶縁シートの周方向の厚みと略同一であることを特徴とするステータ構造。 A stator core having a plurality of slots, and winding a segment coil through the slots;
An insulating sheet interposed between the slot and the segment coil;
With
The slot is formed of an open slot that is wider than at least the circumferential width of the segment coil,
By varying the circumferential width of the outer peripheral area of the stator core in the slot and the circumferential width of the inner peripheral area, a protrusion is formed on the inner peripheral portion of the slot,
The protruding amount of the protruding portion is substantially the same as the thickness in the circumferential direction of the insulating sheet.
前記絶縁シートは、前記ステータコアの軸方向に沿って形成された2条の折り目を有し、
前記2条の折り目間の折り目幅は、前記セグメントコイルの周方向幅以上で、前記スロットの周方向幅以下に設定されていることを特徴とするステータ構造。 The stator structure according to claim 1,
The insulating sheet has two folds formed along the axial direction of the stator core;
The stator structure, wherein a crease width between the two creases is set to be not less than a circumferential width of the segment coil and not more than a circumferential width of the slot.
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