JP2019205244A - Stator of rotary electric machine - Google Patents

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松延 豊
Yutaka Matsunobu
豊 松延
中山 健一
Kenichi Nakayama
健一 中山
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Abstract

To provide a stator of a rotary electric machine that has sufficient insulation property for high voltage, and can maintain insulation property by suppressing breakage of a slot liner with respect to increase in a bending angle of a stator coil rising portion due to a low coil end.SOLUTION: A stator 20 of a rotary electric machine includes: a stator core 21 provided with a plurality of slots 21s; a plurality of segment conductors 28 provided in the plurality of slots 21s; and a slot liner 302 provided in the slot 21s and electrically insulating the segment conductors 28, and connects a conductor end section 28E of the plurality of segment conductors 28 to configure an annular stator coil. The slot liner 302 has a recess 303 recessed from an edge surrounding the segment conductor 28 toward inside of the slot 21S at a portion located between adjacent segment conductors 28 and a portion opposing that portion.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は回転電機の固定子の絶縁構造に関する。   The present invention relates to an insulating structure for a stator of a rotating electrical machine.

回転電機は固定子を備えており、この固定子は複数のスロットが設けられた固定子鉄心とスロットに配置された固定子コイル、および、固定子鉄心と固定子コイルとの間の絶縁を保証するための絶縁シートで成形されたスロットライナと、を有している。ここで、スロットライナはスロット内で固定子コイルの側面を包むように成形されて配置されており、固定子コイルのスロット内部に位置する部分とスロットからスロット外部に出る立ち上り部の所定の範囲とを被覆するように、スロットから所定の長さ突出すように成形されている。近年、電気自動車やハイブリッド電気自動車に用いられる回転電機においては、高出力化及び高効率化を目的とした高電圧化(昇圧による650Vdc等)、及び小型化を目的とした低コイルエンド化(小型化)の傾向が強まっている。低コイルエンド化のためには、固定子鉄心からの固定子コイルの突出し量を小さくすることが必要であり、固定子鉄心端面から突出す固定子コイル立ち上がり部の曲げ角度を大きくする必要がある。しかし、固定子コイル立ち上がり部の曲げ角度を大きくすると、スロットライナのスロットからの突出し部において破れが発生し易くなり、高電圧の回転電機の絶縁機能低下が懸念される。スロットライナの破れを抑制する対策として、例えば、特開2014−100039号公報(特許文献1)では、複数のスロットが設けられた固定子鉄心と、スロットに設けられた固定子コイルとを有し、各々のスロットにN本(ただし、Nは正の偶数)のセグメント導体が設けられ、固定子コイルは、各々のセグメント導体の導体端部に設けられた溶接部を介して、複数のセグメント導体が接続されて構成され、セグメント導体の導体端部は、軸方向の一方のコイルエンドで周方向に環状に配列され、N列の環状列を構成し、軸方向の一方のコイルエンドで、少なくとも一対の環状列の間に、絶縁部材が環状に介在する回転電機の固定子において、スロットライナの固定子端面からの飛び出し量をHmm、コイル曲げ始め部の固定子端面からの距離をLmmとしたとき、HとLとの間に、
H≧L≧H/2
の関係を設定している。
The rotating electrical machine includes a stator, and this stator ensures a stator core provided with a plurality of slots, a stator coil disposed in the slot, and insulation between the stator core and the stator coil. And a slot liner formed of an insulating sheet. Here, the slot liner is formed and arranged so as to wrap the side surface of the stator coil in the slot, and a portion located inside the slot of the stator coil and a predetermined range of a rising portion that goes out of the slot from the slot are arranged. It is shaped so as to protrude from the slot by a predetermined length so as to cover it. In recent years, in rotating electrical machines used for electric vehicles and hybrid electric vehicles, high voltage (650 Vdc by boosting) for the purpose of high output and high efficiency, and low coil end (small size) for miniaturization. ) Is becoming stronger. In order to reduce the coil end, it is necessary to reduce the protruding amount of the stator coil from the stator core, and it is necessary to increase the bending angle of the stator coil rising portion protruding from the end surface of the stator core. . However, if the bending angle of the rising portion of the stator coil is increased, the protruding portion from the slot of the slot liner is likely to be broken, and there is a concern that the insulation function of the high-voltage rotating electrical machine is deteriorated. As a measure for suppressing the breakage of the slot liner, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2014-100039 (Patent Document 1) includes a stator core provided with a plurality of slots and a stator coil provided in the slots. Each of the slots is provided with N segment conductors (where N is a positive even number), and the stator coil is connected to a plurality of segment conductors via welds provided at the conductor ends of the respective segment conductors. Are connected, and the conductor ends of the segment conductors are annularly arranged in the circumferential direction at one coil end in the axial direction, constitute an N-row annular row, and at least at one coil end in the axial direction, In a stator of a rotating electrical machine in which an insulating member is annularly interposed between a pair of annular rows, the amount of protrusion from the stator end surface of the slot liner is Hmm, and the stator end surface at the coil bending start portion is The distance when the L mm, between the H and L,
H ≧ L ≧ H / 2
The relationship is set.

特開2014−100039号公報JP 2014-100039 A

背景技術で述べたように、回転電機における固定子のスロットライナは、絶縁性の高い絶縁シートで成形されており、固定子鉄心のスロット内で固定子コイルの側面を包むように成形され、固定子コイルのスロットからの立ち上り部までを被覆するようにスロットから所定の長さ突出すように成形されている。固定子コイルがスロット内にて径方向に並べられた複数のセグメント導体によって構成されている場合、固定子鉄心とセグメント導体との間の絶縁性のみならず、各々のセグメント導体同士の隣接部における絶縁性を確保する必要がある。この場合、スロットライナは、各々のセグメント導体の側面全周囲を包む形状にしたり、例えば3相交流の場合に、同じスロット内に配置される同相のセグメント導体を塊としてその塊の全周囲を包む形状にしたりすることがある。特に、電気自動車やハイブリッド自動車用のセグメント導体で構成された回転電機には、高出力化及び高効率化を目的とした高電圧対応(昇圧による650Vdc等)のため、スロットライナには各々のセグメント導体の側面全周囲を包む形状を採用し、セグメント導体の絶縁性を高めることが多い。一方、近年の小型化を目的とした低コイルエンド化の対応のため、固定子鉄心端面に対する固定子コイル立ち上がり部の曲げ角度を大きくする結果、スロットライナのスロットからの突出し部において破れが発生し(固定子コイルとの干渉で発生)、絶縁機能低下(外力による破れの伸展で更に低下)が課題となっている。   As described in the background art, the slot liner of the stator in the rotating electric machine is formed of an insulating sheet having high insulating properties, and is formed so as to wrap the side surface of the stator coil in the slot of the stator core. The coil is formed so as to protrude a predetermined length from the slot so as to cover the rising part from the slot of the coil. When the stator coil is composed of a plurality of segment conductors arranged in the radial direction in the slot, not only the insulation between the stator core and the segment conductor, but also in the adjacent part of each segment conductor It is necessary to ensure insulation. In this case, the slot liner is shaped so as to wrap around the entire side surface of each segment conductor, or, for example, in the case of a three-phase alternating current, wraps the entire circumference of the mass by using the same-phase segment conductors arranged in the same slot as a mass. Sometimes it takes a shape. In particular, rotating electric machines composed of segment conductors for electric vehicles and hybrid vehicles are compatible with high voltage (650Vdc by boosting) for the purpose of higher output and higher efficiency. In many cases, the shape surrounding the entire side surface of the conductor is employed to improve the insulation of the segment conductor. On the other hand, as a result of increasing the bending angle of the rising part of the stator coil with respect to the stator core end surface in order to cope with the reduction in coil end for the purpose of downsizing in recent years, breakage occurs at the protruding part from the slot of the slot liner. (Generated due to interference with the stator coil) and insulation function degradation (further degradation due to extension of breakage due to external force) are problems.

本発明では、高電圧化に対する十分な絶縁性を満足した上で、低コイルエンド化に伴う固定子コイル立ち上がり部の曲げ角度の増大に対してスロットライナの破れを抑制して絶縁性を維持することができる回転電機の固定子を提供することを目的とする。   In the present invention, after satisfying sufficient insulation against high voltage, the slot liner is prevented from breaking against the increase in the bending angle of the stator coil rising portion due to the low coil end, and the insulation is maintained. An object of the present invention is to provide a stator of a rotating electrical machine that can be used.

上記目的を達成するために、本発明の回転電機の固定子は、
複数のスロットが設けられた固定子鉄心と、
前記複数のスロットに設けられた複数のセグメント導体と、
前記スロット内に設けられ前記セグメント導体を電気的に絶縁するスロットライナと、
を備え、
前記複数のセグメント導体の導体端部を接続して環状の固定子コイルを構成する回転電機の固定子において、
前記スロットライナは、隣接するセグメント導体間に位置する部分、及び前記部分にの対向する部分に、前記セグメント導体を囲む周縁から前記スロットの内部側に向かって窪む凹部を有する。
In order to achieve the above object, the stator of the rotating electrical machine of the present invention is:
A stator core provided with a plurality of slots;
A plurality of segment conductors provided in the plurality of slots;
A slot liner provided in the slot to electrically insulate the segment conductor;
With
In the stator of the rotating electrical machine that configures the annular stator coil by connecting the conductor ends of the plurality of segment conductors,
The slot liner has a recess that is recessed from a peripheral edge surrounding the segment conductor toward the inner side of the slot at a portion positioned between adjacent segment conductors and a portion facing the portion.

本発明によれば、絶縁性の優れた回転電機の固定子を提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the stator of the rotary electric machine excellent in insulation can be provided. Problems, configurations, and effects other than those described above will become apparent from the description of the following examples.

本発明の実施例による固定子を含む回転電機の全体構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the whole structure of the rotary electric machine containing the stator by the Example of this invention. 本発明が適用される固定子の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of the stator to which this invention is applied. 固定子コイルのセグメント導体を説明する図であり、一つのセグメント導体を示す図。It is a figure explaining the segment conductor of a stator coil, and is a figure which shows one segment conductor. 固定子コイルのセグメント導体を説明する図であり、セグメント導体によるコイル形成を説明する図。It is a figure explaining the segment conductor of a stator coil, and the figure explaining coil formation by a segment conductor. 固定子コイルのセグメント導体を説明する図であり、スロット内のセグメント導体の配置を説明する図。It is a figure explaining the segment conductor of a stator coil, and the figure explaining arrangement of the segment conductor in a slot. U相の固定子コイルを示す斜視図。The perspective view which shows the stator coil of a U phase. 固定子コイルの溶接側コイルエンド部を示す断面斜視図。The cross-sectional perspective view which shows the welding side coil end part of a stator coil. 固定子コイルの溶接側コイルエンド部の平面図。The top view of the welding side coil end part of a stator coil. 固定子コイルの反溶接側コイルエンド部の平面図。The top view of the non-welding side coil end part of a stator coil. セグメント導体をB字形状で囲むスロットライナの平面図。The top view of the slot liner which surrounds a segment conductor by B shape. セグメント導体をB字形状で囲む本発明の実施例に係るスロットライナの斜視図。The perspective view of the slot liner which concerns on the Example of this invention which surrounds a segment conductor by B shape. セグメント導体の凹部の形状を示す展開図。The expanded view which shows the shape of the recessed part of a segment conductor. セグメント導体をS字形状で囲むスロットライナの平面図。The top view of the slot liner which surrounds a segment conductor by S shape. セグメント導体をS字形状で囲む本発明の実施例に係るスロットライナの斜視図。The perspective view of the slot liner which concerns on the Example of this invention which surrounds a segment conductor by S shape.

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

なお、以下の説明では、回転電機の一例として、ハイブリット自動車に用いられる電動機について説明する。また、以下の説明において、「軸方向」は回転電機の回転軸13に沿う方向を指す。周方向は回転電機の回転方向に沿う方向を指す。「径方向」は回転電機の回転子の回転中心(回転軸13の中心)を中心としたときの動径方向(半径方向)を指す。「内周側」は径方向内側(内径側)を指し、「外周側」はその逆方向、すなわち径方向外側(外径側)を指す。   In the following description, an electric motor used in a hybrid vehicle will be described as an example of a rotating electric machine. Further, in the following description, “axial direction” refers to a direction along the rotating shaft 13 of the rotating electrical machine. The circumferential direction refers to the direction along the rotational direction of the rotating electrical machine. The “radial direction” refers to a radial direction (radial direction) when the rotational center of the rotor of the rotating electrical machine (the center of the rotating shaft 13) is the center. “Inner circumference side” refers to the radially inner side (inner diameter side), and “outer circumference side” refers to the opposite direction, that is, the radially outer side (outer diameter side).

図1は本発明による固定子を備える回転電機を示す断面図である。回転電機10は、ハウジング50、固定子20、固定子鉄心21と、固定子コイル40と、回転子11とから構成される。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a rotating electrical machine including a stator according to the present invention. The rotating electrical machine 10 includes a housing 50, a stator 20, a stator core 21, a stator coil 40, and a rotor 11.

ハウジング50の内周側には、固定子20が固定されている。固定子20の内周側には、回転子11が回転可能に支持されている。ハウジング50は、炭素鋼など鉄系材料の切削により、または、鋳鋼やアルミニウム合金の鋳造により、または、プレス加工によって円筒状に成形され、回転電機10の外被を構成している。ハウジング50は、枠体或いはフレームとも称される。   The stator 20 is fixed to the inner peripheral side of the housing 50. The rotor 11 is rotatably supported on the inner peripheral side of the stator 20. The housing 50 is formed into a cylindrical shape by cutting of an iron-based material such as carbon steel, casting of cast steel or aluminum alloy, or pressing, and constitutes the outer casing of the rotating electrical machine 10. The housing 50 is also referred to as a frame or a frame.

ハウジング50の外側には、液冷ジャケット130が固定されている。液冷ジャケット130の内面とハウジング50の外面とで、油などの液状の冷媒RFを流す冷媒通路153が構成され、この冷媒通路153は液漏れしないように形成されている。ハウジング50は、軸受144,145を収納しており、軸受ブラケットとも称されている。   A liquid cooling jacket 130 is fixed to the outside of the housing 50. The inner surface of the liquid cooling jacket 130 and the outer surface of the housing 50 constitute a refrigerant passage 153 through which a liquid refrigerant RF such as oil flows. The refrigerant passage 153 is formed so as not to leak. The housing 50 houses the bearings 144 and 145 and is also referred to as a bearing bracket.

直接液体冷却の場合、冷媒RFは、冷媒貯蔵部150から冷媒通路153を通り、冷媒出口154,155を通じて固定子20へ向けて流出し、固定子20を冷却する。   In the case of direct liquid cooling, the refrigerant RF passes from the refrigerant storage unit 150 through the refrigerant passage 153 and flows out toward the stator 20 through the refrigerant outlets 154 and 155 to cool the stator 20.

固定子20は、固定子鉄心21と、固定子コイル40とによって構成されている。固定子鉄心21は、珪素鋼板の薄板が積層されて作られている。固定子コイル40は、固定子鉄心21の内周部に多数個設けられているスロット21S(図2参照)に巻回されている。固定子コイル40からの発熱は、固定子鉄心21を介して、液冷ジャケット130に伝熱され、液冷ジャケット130内を流通する冷媒RFにより、放熱される。   The stator 20 includes a stator core 21 and a stator coil 40. The stator core 21 is made by laminating thin sheets of silicon steel plates. The stator coil 40 is wound around a plurality of slots 21 </ b> S (see FIG. 2) provided on the inner peripheral portion of the stator core 21. Heat generated from the stator coil 40 is transferred to the liquid cooling jacket 130 via the stator core 21 and is radiated by the refrigerant RF flowing through the liquid cooling jacket 130.

回転子11は、回転子鉄心12と、回転軸13とから構成されている。回転子鉄心12は、珪素鋼板の薄板が積層されて作られている。回転軸13は、回転子鉄心12の中心に固定されている。回転軸13は、ハウジング50に取り付けられた軸受144,145により回転自在に保持されており、固定子20内の所定の位置で、固定子20に対向した位置で回転する。また、回転子11には、永久磁石18と、エンドリング(図示せず)が設けられている。   The rotor 11 includes a rotor iron core 12 and a rotating shaft 13. The rotor core 12 is made by laminating thin sheets of silicon steel plates. The rotating shaft 13 is fixed to the center of the rotor core 12. The rotating shaft 13 is rotatably held by bearings 144 and 145 attached to the housing 50, and rotates at a predetermined position in the stator 20 at a position facing the stator 20. The rotor 11 is provided with a permanent magnet 18 and an end ring (not shown).

回転電機10の組立は、予め、固定子20をハウジング50の内側に挿入してハウジング50の内周壁に取付けておき、その後、固定子20内に回転子11を挿入して、回転軸13がハウジング50の軸受144,145に嵌合するようにして、回転子11をハウジング50に組み付ける。   In assembling the rotating electrical machine 10, the stator 20 is inserted into the housing 50 in advance and attached to the inner peripheral wall of the housing 50, and then the rotor 11 is inserted into the stator 20. The rotor 11 is assembled to the housing 50 so as to be fitted to the bearings 144 and 145 of the housing 50.

図2を用いて、本実施例による回転電機10に用いる固定子20の要部の構成について説明する。図2は、本発明が適用される固定子の構成を示す斜視図である。   The structure of the principal part of the stator 20 used for the rotary electric machine 10 by a present Example is demonstrated using FIG. FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a stator to which the present invention is applied.

固定子コイル40は、断面が略矩形形状の導体(本実施例では銅線)を使用することでスロット内の占積率を向上させることができ、回転電機10の効率が向上する。   The stator coil 40 can improve the space factor in the slot by using a conductor (copper wire in this embodiment) having a substantially rectangular cross section, and the efficiency of the rotating electrical machine 10 is improved.

固定子鉄心21には、内径側(内周側)に開口するスロット21Sが周方向に例えば72個形成されている。そして、スロットライナ302が各スロット21Sに配設され、固定子鉄心21と固定子コイル40との電気的絶縁を行う。   The stator core 21 is formed with, for example, 72 slots 21S opened in the circumferential direction on the inner diameter side (inner circumferential side). A slot liner 302 is disposed in each slot 21S to provide electrical insulation between the stator core 21 and the stator coil 40.

スロットライナ302は、後述するように、固定子コイル40を構成する銅線を包装するようにB字形状や、S字形状に成形されている。   As will be described later, the slot liner 302 is formed into a B shape or an S shape so as to wrap the copper wire constituting the stator coil 40.

図3を用いて、固定子コイル40の巻線方法について簡単に説明する。図3Aは、固定子コイルのセグメント導体を説明する図であり、一つのセグメント導体を示す図である。図3Bは、固定子コイルのセグメント導体を説明する図であり、セグメント導体によるコイル形成を説明する図である。図3Cは、固定子コイルのセグメント導体を説明する図であり、スロット内のセグメント導体の配置を説明する図である。   The winding method of the stator coil 40 will be briefly described with reference to FIG. FIG. 3A is a diagram for explaining a segment conductor of a stator coil, and is a diagram showing one segment conductor. FIG. 3B is a diagram illustrating the segment conductor of the stator coil, and is a diagram illustrating coil formation by the segment conductor. FIG. 3C is a diagram for explaining the segment conductors of the stator coil, and is a diagram for explaining the arrangement of the segment conductors in the slots.

断面が略矩形のエナメル等で絶縁された銅線を、図3Aに示すように、反溶接側コイルエンド頂点28Cを折り返し点とする様な、略U字形状のセグメント導体28に成型する。本実施例では、図3Aに示すように、セグメント導体28は、軸方向から見たときに反溶接側コイルエンド頂点28Cと反溶接側コイルエンドの導体斜行部28Fとが略三角形をなすような形状に成形されている。このとき、反溶接側コイルエンド頂点28Cはセグメント導体28が略U字形状を成すように導体の向きを折り返す形状であればよい。セグメント導体28の形状は、本実施例のように、反溶接側コイルエンド頂点28Cと反溶接側コイルエンドの導体斜行部28Fとが略三角形をなすような形状に限らない。例えば、反溶接側コイルエンド頂点28Cの一部において、導体が固定子鉄心21の端面と略平行になるような形状(径方向又は周方向から見たとき反溶接側コイルエンド頂点28Cと反溶接側コイルエンドの導体斜行部28Fとが略台形をなすような形状)であっても良い。   As shown in FIG. 3A, a copper wire insulated by enamel or the like having a substantially rectangular cross section is formed into a substantially U-shaped segment conductor 28 having the anti-welding side coil end apex 28C as a turning point. In the present embodiment, as shown in FIG. 3A, the segment conductor 28 has a substantially triangular shape when the anti-welding side coil end apex 28C and the anti-welding side coil end conductor skew portion 28F are viewed in the axial direction. It is molded into a simple shape. At this time, the non-welding side coil end apex 28 </ b> C may have a shape that turns the conductor so that the segment conductor 28 has a substantially U shape. The shape of the segment conductor 28 is not limited to a shape in which the anti-welding side coil end apex 28C and the anti-welding side coil end conductor skew portion 28F form a substantially triangular shape, as in this embodiment. For example, in a part of the anti-welding side coil end apex 28C, a shape in which the conductor is substantially parallel to the end surface of the stator core 21 (when viewed from the radial direction or the circumferential direction, the anti-welding side coil end apex 28C and the anti-welding are formed. It may be a shape in which the conductor inclined portion 28F of the side coil end forms a substantially trapezoidal shape).

そのセグメント導体28を、固定子鉄心21の一端面側から軸方向にステータスロット21Sに差し込む。このとき、ステータスロット21Sには既にスロットライナ302がB字形状やS字形状に成形された状態で配置されている。固定子鉄心21の他端面側に突き出たセグメント導体28の導体端部28Eを周方向において反溶接側コイルエンド頂点28C側とは反側に曲げる。曲げられた導体端部28Eを、所定のスロット離れたところに差し込まれた別のセグメント導体28の導体端部28Eと、例えば溶接等により、図3Bの様に接続する。このとき、セグメント導体28には、スロット21Sに挿入される部位である導体直線部28Sと、接続相手のセグメント導体の導体端部28Eへ向かって傾斜する部位である導体斜行部28Dとが形成される。スロット21S内には2、4、6・・・(2の倍数)本のセグメント導体が挿入される。   The segment conductor 28 is inserted into the status lot 21 </ b> S in the axial direction from one end surface side of the stator core 21. At this time, in the status lot 21S, the slot liner 302 is already arranged in a state of being formed into a B shape or an S shape. The conductor end portion 28E of the segment conductor 28 protruding to the other end surface side of the stator core 21 is bent in the circumferential direction to the opposite side from the anti-welding side coil end apex 28C side. The bent conductor end portion 28E is connected to the conductor end portion 28E of another segment conductor 28 inserted at a predetermined slot distance as shown in FIG. 3B by welding or the like. At this time, the segment conductor 28 is formed with a conductor straight portion 28S that is a portion inserted into the slot 21S and a conductor skew portion 28D that is a portion inclined toward the conductor end portion 28E of the segment conductor to be connected. Is done. 2, 4, 6... (Multiple of 2) segment conductors are inserted into the slot 21S.

図3Cは1スロットに4本のセグメント導体D1〜D4が挿入された例であるが、断面が略矩形の導体のため、スロット21S内の占積率を向上させることが出来、回転電機10の効率が向上する。21Tは回転子鉄心21に構成されるティースであり、スロット21Sは隣接する2つのティース21T間に形成される。各スロットに配置されるセグメント導体はほぼ28R1〜28R4で示す半径位置に配置される。   FIG. 3C shows an example in which four segment conductors D1 to D4 are inserted in one slot. However, since the cross section is a substantially rectangular conductor, the space factor in the slot 21S can be improved. Efficiency is improved. 21T is a tooth configured in the rotor core 21, and a slot 21S is formed between two adjacent teeth 21T. The segment conductors arranged in each slot are arranged at radial positions indicated by approximately 28R1 to 28R4.

図4は、U相の固定子コイル40を示す斜視図である。図4では、図3Bの接続作業をセグメント導体28が環状となるまで繰り返し、一相分(例としてU相)のコイル40を形成したときの図である。なお図4では、固定子鉄心21の記載は省略している。   FIG. 4 is a perspective view showing a U-phase stator coil 40. FIG. 4 is a diagram when the connection operation of FIG. 3B is repeated until the segment conductor 28 becomes annular, and the coil 40 for one phase (for example, U phase) is formed. In FIG. 4, the description of the stator core 21 is omitted.

一相分のコイル40は導体端部28Eが軸方向の一方に集まるように構成され、導体端部28Eの集まる溶接側コイルエンド62と、反溶接側コイルエンド61とを形成する。一相分のコイル40には、一端に各相のターミナル(図4の例ではU相のターミナル42U)、他端に中性線41が形成される。各相のターミナル42U,42V,42Wは図2に示すように周方向の1ヶ所に集められる。   The coil 40 for one phase is configured such that the conductor end 28E gathers in one axial direction, and forms a welding side coil end 62 and an anti-welding side coil end 61 where the conductor end 28E gathers. In the coil 40 for one phase, a terminal for each phase (U-phase terminal 42U in the example of FIG. 4) is formed at one end, and a neutral wire 41 is formed at the other end. The terminals 42U, 42V, 42W of each phase are collected at one place in the circumferential direction as shown in FIG.

図5を用いて、回転電機10に用いる固定子20の溶接部(溶接側コイルエンド62)の詳細構成について説明する。図5は、固定子コイルの溶接側コイルエンド部を示す断面斜視図である。   The detailed configuration of the welded portion (welding side coil end 62) of the stator 20 used in the rotating electrical machine 10 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional perspective view showing a welding-side coil end portion of the stator coil.

セグメント導体28の導体端部28Eは、回転電機10の軸方向における一方のコイルエンドで周方向に環状に配列され、N列の環状列を構成する。   The conductor end portions 28E of the segment conductors 28 are annularly arranged in the circumferential direction at one coil end in the axial direction of the rotating electrical machine 10, and constitute an N-row annular row.

固定子コイル40は、コイル間の絶縁のため、絶縁紙300が環状に配置され、溶接部間の絶縁のため、絶縁紙301が環状に配置される。   In the stator coil 40, insulating paper 300 is arranged in an annular shape for insulation between the coils, and insulating paper 301 is arranged in an annular shape for insulation between welds.

絶縁紙が配置された後、固定子コイル40の全体を樹脂部材で覆って絶縁を強化する。もしくは、固定子コイル40の全体又は一部に第1の樹脂部材(例えばポリエステルやエポキシ液体ワニス)を滴下し、硬化させる。溶接部の絶縁の強化のため、溶接部近傍は第2の樹脂部材(例えばエポキシ系粉体ワニス)で覆っても良い。   After the insulating paper is disposed, the entire stator coil 40 is covered with a resin member to enhance insulation. Alternatively, the first resin member (for example, polyester or epoxy liquid varnish) is dropped on the whole or a part of the stator coil 40 and cured. In order to reinforce the insulation of the welded portion, the vicinity of the welded portion may be covered with a second resin member (for example, an epoxy powder varnish).

図6は、固定子コイルの溶接側コイルエンド部の平面図である。   FIG. 6 is a plan view of a welding-side coil end portion of the stator coil.

図6では、溶接側コイルエンド62におけるスロットライナ302の固定子端面21Aからの飛び出し量L302とコイル曲げ始め部28Gの固定子端面21Aからの距離L28Gについて示している。固定子端面21Aと固定子コイル40との間の絶縁のため、スロットライナ302は固定子端面21Aからある程度飛び出させることが望ましい。コイル曲げ始め部28Gの固定子端面21Aからの距離L28Gが短いほどコイルエンドを短く出来、固定子を小型化できるが、距離L28Gが短いと、スロットライナ302の端部が変形し、大きく広がる部位が形成される。この部位の変形量が、絶縁紙の延び量の範囲内であれば、絶縁は維持されるが、許容値を超えると絶縁紙が破け、絶縁性が低下する。   FIG. 6 shows a protrusion L302 from the stator end surface 21A of the slot liner 302 at the welding side coil end 62 and a distance L28G from the stator end surface 21A of the coil bending start portion 28G. In order to insulate between the stator end surface 21A and the stator coil 40, it is desirable that the slot liner 302 protrudes to some extent from the stator end surface 21A. The shorter the distance L28G from the stator end surface 21A of the coil bending start portion 28G, the shorter the coil end and the smaller the stator. However, when the distance L28G is short, the end of the slot liner 302 is deformed and widened greatly. Is formed. If the amount of deformation of this part is within the range of the extension amount of the insulating paper, the insulation is maintained, but if the allowable value is exceeded, the insulating paper is torn and the insulating property is lowered.

発明者らは、スロットライナ302の端部において、隣接するセグメント導体間の部分に凹部303を形成し、かつその対向面(反対側の面)にも凹部を形成する事により、コイルを捻り成形した際に、スロットライナ302が伸びやすくなり(広がり易くなり)、破れにくくなることを見出した。凹部303はセグメント導体28を囲む周縁302Kからスロット21Sの内部側に向かって窪む凹部として構成される。言い換えると、凹部303は、スロットライナ302におけるスロット21Sからの飛び出し方向の周縁302Kから、飛び出し方向とは逆方向に向かって窪む凹部として構成される。   The inventors twisted the coil by forming a recess 303 in a portion between adjacent segment conductors at the end of the slot liner 302 and also forming a recess in the opposite surface (opposite surface). It has been found that the slot liner 302 becomes easy to expand (easily spread) and is not easily broken. The recess 303 is configured as a recess that is recessed from the peripheral edge 302K surrounding the segment conductor 28 toward the inside of the slot 21S. In other words, the recessed portion 303 is configured as a recessed portion that is recessed from the peripheral edge 302K of the slot liner 302 in the protruding direction from the slot 21S in the direction opposite to the protruding direction.

図7は、固定子コイルの反溶接側コイルエンド部の平面図である。   FIG. 7 is a plan view of an anti-welding side coil end portion of the stator coil.

図7は反溶接側コイルエンド61側を示しているが、反溶接側コイルエンド61側にも導体斜行部28Fが設けられているため、セグメント導体28をスロット21Sに挿入する際に、導体斜行部28Fと導体直線部28Sとの境界部28Hがスロットライナ302に達した位置からさらにセグメント導体28をスロット21S内に挿入すると、スロットライナ302の端部が変形し、大きく広げられる。   FIG. 7 shows the anti-welding side coil end 61 side, but since the conductor skewing portion 28F is also provided on the anti-welding side coil end 61 side, the conductor is inserted when the segment conductor 28 is inserted into the slot 21S. When the segment conductor 28 is further inserted into the slot 21S from the position where the boundary portion 28H between the inclined portion 28F and the conductor straight portion 28S reaches the slot liner 302, the end portion of the slot liner 302 is deformed and greatly expanded.

このため、反溶接側コイルエンド61側のスロットライナ302の端部においても、隣接するセグメント導体間の部分に凹部303を形成し、かつその対向面(反対側の面)にも凹部を形成する事により、スロットライナ302を破れ難くすることができる。   For this reason, also at the end portion of the slot liner 302 on the side opposite to the welding end coil end 61, the recess 303 is formed in the portion between the adjacent segment conductors, and the recess is also formed on the opposite surface (opposite surface). As a result, the slot liner 302 can be made difficult to break.

図8は、セグメント導体をB字形状で囲むスロットライナの平面図である。図9は、セグメント導体をB字形状で囲む本発明の実施例に係るスロットライナの斜視図である。なお、図8及び図9において、AR1は周方向を示し、AR2は径方向を示している。   FIG. 8 is a plan view of a slot liner that surrounds the segment conductors in a B shape. FIG. 9 is a perspective view of a slot liner according to an embodiment of the present invention that encloses a segment conductor in a B shape. 8 and 9, AR1 indicates the circumferential direction, and AR2 indicates the radial direction.

図8は、スロット21S内に形成されたB字形状のスロットライナ302を軸方向(セグメント導体28の挿入方向)から見た図であり、スロットライナ302はセグメント導体28の矩形断面の各辺に沿って、辺302A〜302Hを有している。図8及び図9では説明を簡単にするために、スロット21S内に挿入されるセグメント導体28が2本の場合を示している。   FIG. 8 is a view of the B-shaped slot liner 302 formed in the slot 21 </ b> S as viewed from the axial direction (insertion direction of the segment conductor 28). The slot liner 302 is provided on each side of the rectangular cross section of the segment conductor 28. Along the side, there are sides 302A to 302H. 8 and 9 show a case where two segment conductors 28 are inserted into the slot 21S in order to simplify the description.

辺302A及び辺302Hは、スロットライナ302において、隣接するセグメント導体間に位置する部分である。辺302C及び辺302Fは、隣接するセグメント導体間の部分に対向する部分(対向面)である。辺302B、辺302D、辺302E及び辺302Gは、セグメント導体28の曲がり方向(斜行方向)又はその反対方向に位置する部分である。   The side 302A and the side 302H are portions located between adjacent segment conductors in the slot liner 302. The side 302C and the side 302F are portions (opposing surfaces) that face portions between adjacent segment conductors. The side 302B, the side 302D, the side 302E, and the side 302G are portions located in the bending direction (skew direction) of the segment conductor 28 or in the opposite direction.

図9に示すように、辺302A、辺302C、辺302F及び辺302Hに凹部303が形成される。特に本実施例では、辺302A、辺302C、辺302F及び辺302Hは辺の全体が他の辺302B,302D,302E,302Gよりも低くなるように形成されることで、凹部303が形成される。すなわちスロットライナ302は、セグメント導体28の断面における矩形の辺毎に、固定子鉄心21からの飛び出し量L302(図6参照)が切り替わり、飛び出し量が小さい辺302A,302C,302F,302Hで凹部303を形成する。   As shown in FIG. 9, a recess 303 is formed in the side 302A, the side 302C, the side 302F, and the side 302H. In particular, in this embodiment, the side 302A, the side 302C, the side 302F, and the side 302H are formed such that the whole side is lower than the other sides 302B, 302D, 302E, and 302G, thereby forming the recess 303. . That is, in the slot liner 302, the protruding amount L302 (see FIG. 6) from the stator core 21 is switched for each rectangular side in the cross section of the segment conductor 28, and the recesses 303 are formed on the sides 302A, 302C, 302F, and 302H having a small protruding amount. Form.

辺302A、辺302C、辺302F及び辺302Hは、凹部303が形成されて、辺302B,302D,302E,302Gよりも低く形成されることにより、辺302B,302D,302E,302Gが広がり易くなり、且つ辺302B,302D,302E,302Gは高さ方向において、セグメント導体28の広い範囲を覆うことができるため、絶縁の信頼性が向上する。   The side 302A, the side 302C, the side 302F, and the side 302H are formed with a recess 303 lower than the sides 302B, 302D, 302E, and 302G, so that the sides 302B, 302D, 302E, and 302G are easily spread. In addition, since the sides 302B, 302D, 302E, and 302G can cover a wide area of the segment conductor 28 in the height direction, the reliability of insulation is improved.

図10は、セグメント導体の凹部の形状を示す展開図である。図10では、凹部303が設けられる辺302Aと辺302Aに隣接し凹部303が設けられない辺302Bとを示している。図10に示すように、辺302Aと辺302Bとの接続部302Xに円弧部を設けるとよい。すなわち、辺302Bから辺302Aに向かって下降する段差部302Yと辺302Aとを滑らかな曲線(円弧)302Xで接続するとよい。これにより、辺302Bの部分が広げられる際に、接続部302Xが破れ難くなる。   FIG. 10 is a development view showing the shape of the concave portion of the segment conductor. FIG. 10 shows a side 302A where the recess 303 is provided and a side 302B which is adjacent to the side 302A and where the recess 303 is not provided. As shown in FIG. 10, it is preferable to provide an arc portion at a connection portion 302X between the side 302A and the side 302B. That is, the stepped portion 302Y descending from the side 302B toward the side 302A and the side 302A may be connected by a smooth curve (arc) 302X. Thereby, when the part of the side 302B is expanded, the connection part 302X is not easily broken.

辺302Aと辺302Bとを円弧部302Xで接続する構成は、凹部303が設けられる辺とこの辺に隣接して凹部303が設けられない辺の、任意の2つの辺の間に設けることができる。   The configuration in which the side 302A and the side 302B are connected by the arc portion 302X can be provided between any two sides of the side where the concave portion 303 is provided and the side where the concave portion 303 is not provided adjacent to the side.

図11は、セグメント導体をS字形状で囲むスロットライナの平面図である。図12は、セグメント導体をS字形状で囲む本発明の実施例に係るスロットライナの斜視図である。なお、図8及び図9において、AR1は周方向を示し、AR2は径方向を示している。   FIG. 11 is a plan view of a slot liner that surrounds the segment conductors in an S shape. FIG. 12 is a perspective view of the slot liner according to the embodiment of the present invention in which the segment conductor is surrounded by an S shape. 8 and 9, AR1 indicates the circumferential direction, and AR2 indicates the radial direction.

図11は、スロット21S内に形成されたS字形状のスロットライナ302を軸方向(セグメント導体28の挿入方向)から見た図であり、スロットライナ302はセグメント導体28の矩形断面の各辺に沿って、辺302a〜302gを有している。図11及び図12では説明を簡単にするために、スロット21S内に挿入されるセグメント導体28が2本の場合を示している。   FIG. 11 is a view of an S-shaped slot liner 302 formed in the slot 21 </ b> S as viewed from the axial direction (insertion direction of the segment conductor 28). The slot liner 302 is formed on each side of the rectangular cross section of the segment conductor 28. Along the side, there are sides 302a to 302g. 11 and 12 show a case where two segment conductors 28 are inserted into the slot 21S for the sake of simplicity.

辺302dは、スロットライナ302において、隣接するセグメント導体間に位置する部分である。辺302b及び辺302fは、隣接するセグメント導体間の部分に対向する部分(対向面)である。辺302a、辺302c、辺302e及び辺302gは、セグメント導体28の曲がり方向(斜行方向)又はその反対方向に位置する部分である。   The side 302d is a portion located between adjacent segment conductors in the slot liner 302. The side 302b and the side 302f are portions (opposite surfaces) that face portions between adjacent segment conductors. The side 302a, the side 302c, the side 302e, and the side 302g are portions located in the bending direction (skew direction) of the segment conductor 28 or in the opposite direction.

図12に示すように、辺302b、辺302d及び辺302fに凹部303が形成される。特に本実施例では、辺302b、辺302d及び辺302fは辺の全体が他の辺302a、辺302c、辺302e及び辺302gよりも低くなるように形成されることで、凹部303が形成される。すなわちスロットライナ302は、セグメント導体28の断面における矩形の辺毎に、固定子鉄心21からの飛び出し量L302(図6参照)が切り替わり、飛び出し量が小さい辺302b,302d,302fで凹部303を形成する。   As shown in FIG. 12, a recess 303 is formed in the side 302b, the side 302d, and the side 302f. In particular, in this embodiment, the side 302b, the side 302d, and the side 302f are formed such that the whole side is lower than the other side 302a, side 302c, side 302e, and side 302g, thereby forming the recess 303. . That is, the slot liner 302 switches the protruding amount L302 (see FIG. 6) from the stator core 21 for each rectangular side in the cross section of the segment conductor 28, and forms a recess 303 on the sides 302b, 302d, and 302f with a small protruding amount. To do.

辺302b、辺302d及び辺302fは、凹部303が形成されて、辺302a、辺302c、辺302e及び辺302gよりも低く形成されることにより、辺302a、辺302c、辺302e及び辺302gが広がり易くなり、且つ辺302a、辺302c、辺302e及び辺302gは高さ方向において、セグメント導体28の広い範囲を覆うことができるため、絶縁の信頼性が向上する。   The side 302b, the side 302d, and the side 302f are formed lower than the side 302a, the side 302c, the side 302e, and the side 302g by forming the recess 303, so that the side 302a, the side 302c, the side 302e, and the side 302g are expanded. In addition, since the sides 302a, 302c, 302e, and 302g can cover a wide range of the segment conductors 28 in the height direction, the reliability of insulation is improved.

本実施例の回転電機10は、固定子20と、固定子20の内側に回転可能なように配置された回転子11とを備える。固定子20は、複数のスロット21Sが設けられた固定子鉄心21と、スロット21Sに配置された固定子コイル40と、固定子鉄心21と固定子コイル40との間の電気的絶縁を保証するための絶縁シートで成形されたスロットライナ302と、を有している。固定子コイル40は、スロット21S内にて径方向に並べられた複数のセグメント導体28の端部28Eに設けられた溶接部を介して接続されて構成される。スロットライナ302は固定子コイル40のスロット21Sからの立ち上り部までを被覆するようにスロット21Sから所定の長さL302突出すように成形されている。スロットライナ302の断面形状が各々のセグメント導体28の側面全周囲を包む形状、もしくは電流電圧波形が同相のセグメント導体28を塊として包む形状である場合に、スロット21Sから突出した端部に対して、隣接するセグメント導体間に凹部303が形成され、かつその対向面にも凹部303を形成する事により、コイル40を捻り成形した際に、スロットライナ302を伸びやすくし、破れにくくする事で、固定子20としての絶縁性を向上させる。   The rotating electrical machine 10 according to the present embodiment includes a stator 20 and a rotor 11 that is disposed inside the stator 20 so as to be rotatable. The stator 20 ensures electrical insulation between the stator core 21 provided with a plurality of slots 21S, the stator coil 40 disposed in the slot 21S, and the stator core 21 and the stator coil 40. A slot liner 302 formed of an insulating sheet. The stator coil 40 is configured to be connected via welds provided at end portions 28E of the plurality of segment conductors 28 arranged in the radial direction in the slot 21S. The slot liner 302 is shaped so as to project a predetermined length L302 from the slot 21S so as to cover the rising portion from the slot 21S of the stator coil 40. When the cross-sectional shape of the slot liner 302 is a shape that wraps around the entire side surface of each segment conductor 28 or a current-voltage waveform is a shape that wraps the segment conductors 28 of the same phase as a lump, with respect to the end protruding from the slot 21S By forming the recess 303 between the adjacent segment conductors and forming the recess 303 on the opposite surface, when the coil 40 is twisted, the slot liner 302 is easily stretched and is not easily broken. The insulation as the stator 20 is improved.

上述した実施例の構成により、スロットライナ302に破れが生じないため、電気自動車やハイブリッド電気自動車に求められる絶縁性を満足した回転電機が得られる。   With the configuration of the above-described embodiment, the slot liner 302 is not broken, so that a rotating electrical machine that satisfies the insulating properties required for an electric vehicle or a hybrid electric vehicle can be obtained.

以上においては、永久磁石式の回転電機において説明を行ったが、本発明の特徴は固定子のコイルエンド溶接部に関するものであるため、回転子は永久磁石式でなく、インダクション式や、シンクロナスリラクタンス、爪磁極式等にも適用可能である。また、巻線方式においては波巻方式の実施例について説明したが、同様の特徴を持つ巻線方式であれば、適用可能である。また、内転型で説明を行っているが、外転型でも同様に適用可能である。   In the above description, the permanent magnet type rotating electric machine has been described. However, since the feature of the present invention relates to the coil end welded portion of the stator, the rotor is not a permanent magnet type, but an induction type or synchronous type. It can also be applied to reluctance, claw pole type, and the like. Further, in the winding method, the embodiment of the wave winding method has been described, but any winding method having the same characteristics can be applied. Further, although the explanation is made with the inner rotation type, the same applies to the outer rotation type.

以上で説明したように、本発明によれば、小型高出力であるにも関わらず、絶縁性が優れた回転電機の固定子を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a stator for a rotating electrical machine that has excellent insulation properties despite its small size and high output.

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。   In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. In addition, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of the embodiment.

10…回転電機、20…固定子、21…固定子鉄心、21S…スロット、28…セグメント導体、28E…セグメント導体の導体端部、40…固定子コイル、61…反溶接側コイルエンド、62…溶接側コイルエンド、302…スロットライナ、303…凹部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Rotary electric machine, 20 ... Stator, 21 ... Stator iron core, 21S ... Slot, 28 ... Segment conductor, 28E ... Conductor end of segment conductor, 40 ... Stator coil, 61 ... Anti-weld side coil end, 62 ... Weld-side coil end, 302... Slot liner, 303.

Claims (4)

複数のスロットが設けられた固定子鉄心と、
前記複数のスロットに設けられた複数のセグメント導体と、
前記スロット内に設けられ前記セグメント導体を電気的に絶縁するスロットライナと、
を備え、
前記複数のセグメント導体の導体端部を接続して環状の固定子コイルを構成する回転電機の固定子において、
前記スロットライナは、隣接するセグメント導体間に位置する部分、及び前記部分に対向する部分に、前記セグメント導体を囲む周縁から前記スロットの内部側に向かって窪む凹部を有することを特徴とする回転電機の固定子。
A stator core provided with a plurality of slots;
A plurality of segment conductors provided in the plurality of slots;
A slot liner provided in the slot to electrically insulate the segment conductor;
With
In the stator of the rotating electrical machine that configures the annular stator coil by connecting the conductor ends of the plurality of segment conductors,
The slot liner has a recess recessed from a peripheral edge surrounding the segment conductor toward the inner side of the slot in a portion located between adjacent segment conductors and in a portion facing the portion. Electric stator.
請求項1に記載の回転電機の固定子において、
前記セグメント導体は、1つのスロットに正の偶数であるN本が設けられ、
前記セグメント導体の導体端部は、回転電機の軸方向における一方のコイルエンドで周方向に環状に配列され、N列の環状列を構成する回転電機の固定子。
The stator of the rotating electrical machine according to claim 1,
The segment conductors are provided with N even numbers that are positive even numbers in one slot,
A conductor end of the segment conductor is a stator of a rotating electrical machine that is arranged in an annular shape in the circumferential direction at one coil end in the axial direction of the rotating electrical machine, and constitutes an N-row annular row.
請求項2に記載の回転電機の固定子において、
前記複数のセグメント導体の導体端部は溶接により接続される溶接部を有し、
前記スロットライナは、溶接側のコイルエンド及び反溶接側のコイルエンドの両方において、前記凹部が形成されていることを特徴とする回転電機の固定子。
The stator of the rotating electrical machine according to claim 2,
Conductor ends of the plurality of segment conductors have welds connected by welding,
The slot liner is a stator of a rotating electrical machine, wherein the recess is formed in both the coil end on the welding side and the coil end on the anti-welding side.
請求項3に記載の回転電機の固定子において、
前記セグメント導体は断面が矩形を成し、
前記スロットライナは、前記セグメント導体の断面における矩形の辺毎に、前記固定子鉄心からの飛び出し量が切り替わり、飛び出し量が小さい辺で前記凹部を形成することを特徴とする回転電機の固定子。
In the stator of the rotating electrical machine according to claim 3,
The segment conductor has a rectangular cross section,
The slot liner is a stator of a rotating electrical machine wherein the amount of protrusion from the stator core is switched for each rectangular side in the cross section of the segment conductor, and the recess is formed at a side where the amount of protrusion is small.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2024060038A1 (en) * 2022-09-20 2024-03-28 宁德时代(上海)智能科技有限公司 Electric motor and stator thereof, and electric device
JP7498647B2 (en) 2020-11-13 2024-06-12 日立Astemo株式会社 Manufacturing method of rotating electric machine

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