JP2020174417A - Rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、回転電機に関する。 The present disclosure relates to a rotary electric machine.
従来から、ロータとステータとを有する回転電機が用いられている。特許文献1には、ステータを構成するコイルのうち、ステータコア歯部側のコイルをアルミニウム線で構成し、残りの部分のコイルを銅線で構成した回転電機が開示されている。 Conventionally, a rotary electric machine having a rotor and a stator has been used. Patent Document 1 discloses a rotary electric machine in which the coil on the tooth portion side of the stator core is made of aluminum wire and the coil of the remaining portion is made of copper wire among the coils constituting the stator.
本願発明者は、アルミニウム線等と銅線等との異種金属線を接合する方法として、異種金属により形成された2種類のセグメントコイルを、コイルエンドに位置するセグメントコイルの端部において互いに接合することを想定した。しかしながら、コイルエンドの端部において異種金属線を接合する場合、かかる接合箇所における必要強度が増大するおそれがあることを本願発明者は見出した。このような課題は、コイルとしてセグメントコイルを用いる場合に限らず、連続するコイルを巻きつける場合にも共通する。このため、異種金属線の接合部における必要強度の増大を抑制できる技術が望まれる。 As a method of joining dissimilar metal wires such as aluminum wire and copper wire, the inventor of the present application joins two types of segment coils formed of dissimilar metals to each other at the end of the segment coil located at the coil end. I assumed that. However, the inventor of the present application has found that when dissimilar metal wires are joined at the end of a coil end, the required strength at such a joining portion may increase. Such a problem is common not only when a segment coil is used as a coil but also when a continuous coil is wound. Therefore, a technique capable of suppressing an increase in the required strength at the joint of dissimilar metal wires is desired.
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。 The present disclosure can be realized in the following forms.
本開示の一形態によれば、回転電機(10)が提供される。この回転電機は、ロータ(20)とステータ(30、30a〜30f)とを有する回転電機であって、前記ステータは、複数のスロット(42)が周方向に並んで形成されたステータコア(40)と、前記複数のスロットの内部にそれぞれ収容されるスロット内コイル(52)と前記スロット内コイルに連なり前記複数のスロットの外部に位置するコイルエンド(54)と前記コイルエンドに連なる引出線(56、56a、56b)とを有するコイル(50、50a〜50f)と、を含み、前記コイルは、第1の金属により形成された第1の金属線部(71)と、前記第1の金属よりも電気抵抗が大きい第2の金属により形成された第2の金属線部(72)と、前記第1の金属線部と前記第2の金属線部とが互いに接合された接合部(73)と、を有し、前記接合部は、前記スロット内コイルに位置している。 According to one form of the present disclosure, a rotary electric machine (10) is provided. This rotary electric machine is a rotary electric machine having a rotor (20) and a stator (30, 30a to 30f), and the stator is a stator core (40) in which a plurality of slots (42) are arranged side by side in the circumferential direction. And the in-slot coil (52) accommodated inside the plurality of slots, the coil end (54) connected to the in-slot coil and located outside the plurality of slots, and the leader wire (56) connected to the coil end. , 56a, 56b), and the coil comprises a first metal wire portion (71) formed of a first metal and the first metal. A second metal wire portion (72) formed of a second metal having a large electrical resistance, and a joint portion (73) in which the first metal wire portion and the second metal wire portion are joined to each other. And, the joint is located in the in-slot coil.
この形態の回転電機によれば、第1の金属線部と第2の金属線部とが互いに接合された接合部が、ステータコアのスロットの内部に収容されるスロット内コイルに位置している。このため、第1の金属線部と第2の金属線部とがコイルエンドにおいて互いに接合される構成と比較して、接合部に加えられる応力を少なくでき、必要強度の増大を抑制できる。したがって、異種金属線の接合部における必要強度の増大を抑制できる。 According to the rotary electric machine of this form, the joint portion in which the first metal wire portion and the second metal wire portion are joined to each other is located in the in-slot coil housed inside the slot of the stator core. Therefore, the stress applied to the joint portion can be reduced and the increase in the required strength can be suppressed as compared with the configuration in which the first metal wire portion and the second metal wire portion are joined to each other at the coil end. Therefore, it is possible to suppress an increase in the required strength at the joint portion of the dissimilar metal wires.
本開示は、種々の形態で実現することも可能である。例えば、電動機、発電機、回転電機の製造方法などの形態で実現することができる。 The present disclosure can also be realized in various forms. For example, it can be realized in the form of a manufacturing method of an electric motor, a generator, a rotary electric machine, or the like.
A.第1実施形態:
図1に示す回転電機10は、いわゆるインナーロータ型の永久磁石同期モータとして構成され、図示しない車両に搭載されている。回転電機10は、ハウジング15と、ロータ20と、ステータ30とを備える。ハウジング15は、ロータ20とステータ30とを収容している。
A. First Embodiment:
The rotary electric machine 10 shown in FIG. 1 is configured as a so-called inner rotor type permanent magnet synchronous motor, and is mounted on a vehicle (not shown). The rotary electric machine 10 includes a
ロータ20は、略円柱状の外観形状を有し、回転軸心AXを中心軸として回転する。ロータ20は、ロータコア22と、回転軸26とを有する。ロータコア22は、軸方向に沿って積層された複数の鋼板により構成されている。ロータコア22には、複数の永久磁石24が埋め込まれている。なお、複数の永久磁石24は、ロータコア22の外周面に露出していてもよい。回転軸26は、ロータコア22の径方向内側に固定されている。回転軸26は、ハウジング15の両端に設けられたベアリング18によって、ハウジング15に対して回転可能に支持されている。
The
ステータ30は、略円筒状の外観形状を有し、ロータ20の径方向の外側にギャップを介して配置されている。ステータ30は、ステータコア40と、コイル50とを有する。
The
ステータコア40は、軸方向に沿って積層された複数の鋼板により構成されている。図2に示すように、ステータコア40の内周側には、複数のスロット42が周方向に並んで形成されている。各スロット42は、それぞれステータコア40の軸方向の全体に亘って、径方向外側に窪んで形成されている。各スロット42には、コイル50が巻回されている。コイル50は、U相、V相、W相からなる3相のコイル50として構成されている。
The
図3に示すように、本実施形態のコイル50は、いわゆる平角線と呼ばれる角形の断面形状を有する金属線材により形成されている。本実施形態において、かかる断面形状は、略長方形であるが、略長方形に限らず略正方形等であってもよい。コイル50を形成する金属線材の表面には、図示しない絶縁皮膜が形成されている。かかる絶縁皮膜により、隣接して配置される線材との間の絶縁性や、ステータコア40との絶縁性が確保されている。なお、ステータコア40のスロット42の壁面には、図示しない絶縁紙が配置されており、かかる絶縁紙によってもコイル50とステータコア40との絶縁性が確保されている。
As shown in FIG. 3, the
図4に示すように、コイル50は、スロット内コイル52と、コイルエンド54と、引出線56とを有する。スロット内コイル52は、各スロット42の内部にそれぞれ収容されている。スロット内コイル52は、スロット42の内部に挿入された後にスロット42の内部における隙間が含浸処理によって埋められることにより、ステータコア40に固定されている。コイルエンド54は、スロット内コイル52に連なって形成され、スロット42の外部に位置している。より具体的には、コイルエンド54は、ステータコア40から軸方向の外側に向かって突出している。引出線56は、コイルエンド54に連なって形成され、図示しない外部リード線の端子と接続されている。かかる外部リード線を介して電力が回転電機10に供給される。
As shown in FIG. 4, the
図3および図4に示すように、本実施形態のコイル50は、1つのスロット42に六層のスロット内コイル52が形成されている。以下の説明では、六層のスロット内コイル52を、径方向内側から順番に、第一層61、第二層62、第三層63、第四層64、第五層65、第六層66とも呼ぶ。第一層61は、スロット内コイル52のうち最もロータ20に近接している。このため、第一層61を、「近接層61」とも呼ぶ。また、本実施形態における引出線56は、第六層66のスロット内コイル52に連なるコイルエンド54に連なって形成されている。本実施形態において、1つのスロット42における六層のスロット内コイル52は、U相、V相、W相の3相のうち全て同じ相で形成されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, in the
本実施形態のコイル50は、互いに異なる2つの材料の金属線材により構成されている。より具体的には、銅線71とアルミニウム線72とにより構成されている。一般に、アルミニウムは、銅と比較して、電気抵抗が大きく、強度が低く、質量が軽いという特性を有する。
The
銅線71とアルミニウム線72とは、接合部73において互いの端部同士が接合されている。接合部73は、スロット内コイル52に位置しており、スロット42に収容されている。接合部73における銅線71とアルミニウム線72との接合方法については、後述する。接合の際には、銅線71の表面とアルミニウム線72の表面とにそれぞれ形成されている絶縁皮膜が除去される。
The ends of the
本実施形態では、六層のスロット内コイル52のうち、径方向外側の三層、すなわち第四層64と第五層65と第六層66とが銅線71により構成され、径方向内側の二層、すなわち近接層61と第二層62とがアルミニウム線72により構成されている。第三層63は、銅線71とアルミニウム線72とが接合部73において接合されて構成されている。本実施形態の回転電機10では、六層のスロット内コイル52をこのように構成することで、以下に説明するコイル50の損失の増大を抑制している。
In the present embodiment, of the six-layer in-
コイル50の損失は、抵抗損と巻線渦電流損との合計値に近似することができる。抵抗損は、コイル50を構成する金属材料の電気抵抗に比例して増大する。このため、アルミニウム線72の抵抗損は、銅線71の抵抗損よりも大きい傾向がある。また、金属材料の種類に依存する値であることから、六層のスロット内コイル52のうち同じ金属材料により構成される層の抵抗損は、いずれも同じ値となる。抵抗損は、スロット内コイル52に限らず、コイルエンド54および引出線56においても生じている。また、抵抗損は、コイル50の断面積が大きいほど小さい傾向がある。
The loss of the
巻線渦電流損は、ロータ20と対向して配置されるスロット内コイル52において主に生じる損失である。巻線渦電流損は、鎖交する磁束の大きさに依存するので、六層のスロット内コイル52のうち径方向内側の層ほど大きい傾向がある。より具体的には、例えば近接層61では、多くの磁束が鎖交しているため巻線渦電流損が大きく、第六層66では、通過する磁束が少ないため巻線渦電流損がほとんど発生しない。また、巻線渦電流損は、コイル50を構成する金属材料の電気抵抗に反比例する。このため、銅線71の巻線渦電流損は、アルミニウム線72の巻線渦電流損よりも大きい傾向がある。
The winding eddy current loss is a loss mainly generated in the in-
本実施形態では、複数層のスロット内コイル52のうち、巻線渦電流損の影響が大きい径方向内側に位置する層をアルミニウム線72により構成することで、巻線渦電流損の増大を抑制している。また、複数層のスロット内コイル52のうち、巻線渦電流損の影響が小さい径方向外側に位置する層を銅線71により構成することで、抵抗損の増大を抑制している。すなわち、径方向内側に位置する層をアルミニウム線72により構成し、径方向外側に位置する層を銅線71により構成することで、抵抗損と巻線渦電流損との合計値に近似されるコイル50全体としての損失の増大を抑制している。
In the present embodiment, among the plurality of layers of the in-
図5に示すように、本実施形態のコイル50は、複数のセグメントコイル80により形成されている。図5において紙面右側に示すセグメントコイル80は、第三層63の一部を構成するセグメントコイル80を模式的に示している。各セグメントコイル80は、それぞれ線材が略六角形に折り曲げられて形成されている。セグメントコイル80は、一対の直線状部82と、一対の山形状部84と、一対の端部86とを有する。一対の直線状部82は、それぞれ異なるスロット42に収容されてスロット内コイル52を構成する。一対の山形状部84は、それぞれコイルエンド54を構成する。一対の端部86は、セグメントコイル80を形成する線材の端部に相当し、一対の山形状部84のうちの一方の頂部に位置している。かかる端部86は、他のセグメントコイル80の端部86と互いに接合されている。このため、複数のセグメントコイル80は、コイルエンド54において互いに接合されている。
As shown in FIG. 5, the
本願発明者は、複数のセグメントコイル80により形成されたコイル50において、上述の構成を有する銅線71とアルミニウム線72との複数層のスロット内コイル52を構成する方法として、銅線71のみにより形成されたセグメントコイル80とアルミニウム線72のみにより形成されたセグメントコイル80とを、端部86同士で互いに接合することを想定した。しかしながら、このようにして銅線71とアルミニウム線72とを接合した場合、接合箇所における必要強度が増大するおそれがあることを、本願発明者は見出した。
The inventor of the present application uses only the
上述のように、スロット内コイル52は、スロット42の内部に収容されて含浸処理によりステータコア40に固定されている。これに対し、コイルエンド54は、ステータコア40から露出しているので、車両の振動の影響をスロット内コイル52よりも受けやすい。このため、車両の振動によって山形状部84、すなわちコイルエンド54に加えられる応力は、直線状部82、すなわちスロット内コイル52に加えられる応力よりも大きい。
As described above, the in-
また、セグメントコイル80は、略六角形の外観形状となるように線材が折り曲げられて形成されている。このため、セグメントコイル80の端部86は、互いに引き寄せられる方向に引っ張られて接合されるため、応力が加えられる。さらに、セグメントコイル80の端部86は、山形状部84が熱膨張した場合に互いに押し合う方向に応力が加えられる。このように、セグメントコイル80の形状に起因して、端部86が形成された山形状部84には、応力が加えられる。
Further, the
したがって、コイルエンド54に位置するセグメントコイル80の端部86において銅線71とアルミニウム線72とを接合した場合、上述のような応力が加えられるため、接合箇所における必要強度が増大する。これに対して、本実施形態のステータ30では、スロット内コイル52に位置する接合部73において銅線71とアルミニウム線72とが接合されることにより、接合箇所における必要強度の増大が抑制されている。
Therefore, when the
本実施形態において、銅は、本開示における第1の金属の下位概念に相当し、銅線71は、本開示における第1の金属線部の下位概念に相当する。また、アルミニウムは、本開示における第2の金属の下位概念に相当し、アルミニウム線72は、本開示における第2の金属線部の下位概念に相当する。
In the present embodiment, copper corresponds to the subordinate concept of the first metal in the present disclosure, and the
以上説明した第1実施形態の回転電機10によれば、銅線71とアルミニウム線72とが互いに接合された接合部73が、ステータコア40のスロット42の内部に収容されるスロット内コイル52に位置している。このため、銅線71とアルミニウム線72とがコイルエンド54において互いに接合される構成と比較して、接合部73に加えられる応力を少なくでき、接合部73における必要強度の増大を抑制できる。したがって、異種金属線の接合部73における必要強度の増大を抑制できるので、強度確保のための構造の複雑化および重量化を抑制できる。
According to the rotary electric machine 10 of the first embodiment described above, the
また、複数層のスロット内コイル52のうち、巻線渦電流損の影響が大きい径方向内側に位置する層がアルミニウム線72により構成されているので、巻線渦電流損の増大を抑制できる。また、複数層のスロット内コイル52のうち、巻線渦電流損の影響が小さい径方向外側に位置する層が銅線71により構成されているので、抵抗損の増大を抑制できる。このため、抵抗損と巻線渦電流損との合計値に近似されるコイル50全体としての損失の増大を抑制できるので、ステータ30の温度上昇を抑制でき、また、回転電機10の効率の低下を抑制できる。また、巻線渦電流損の増大を抑制できるので、巻線渦電流損が増大しやすい平角線のコイル50に好適する。
Further, among the plurality of layers of the in-
また、コイル50が銅線71とアルミニウム線72とにより形成されているので、銅線71のみにより形成される構成と比較して、回転電機10を軽量化でき、また、コイル50の材料コストの増大による回転電機10の製造コストの増大を抑制できる。
Further, since the
また、接合部73がスロット内コイル52に位置しているので、接合部73において絶縁性を確保するための構成を簡素化でき、回転電機10の信頼性の低下を抑制できる。この理由について、以下に説明する。
Further, since the
コイルエンド54では、異なる相のセグメントコイル80が互いに隣接しているので、隣接するセグメントコイル80間の電位差が大きい。これに対し、1つのスロット42における六層のスロット内コイル52は、U相、V相、W相の3相のうちのいずれか1相で形成されているので、絶縁皮膜が除去された接合部73と径方向に隣り合うスロット内コイル52の層は、同相であり、電位差が小さい。したがって、絶縁皮膜が除去された接合部73において、径方向に隣り合うスロット内コイル52との間で要求される絶縁性は、銅線71とアルミニウム線72とがコイルエンド54において互いに接合される構成に比べて小さい。また、接合部73とステータコア40のスロット42との間で要求される絶縁性は、異なる相の間で要求される絶縁性、すなわちコイルエンド54において要求される絶縁性よりも小さい。このような比較的小さい絶縁性は、径方向に隣り合うスロット内コイル52の表面に予め形成されている絶縁皮膜の絶縁性により確保されてもよい。すなわち、絶縁皮膜が除去された接合部73の表面に新たな絶縁皮膜を形成させることを省略してもよく、製造工程の複雑化を抑制できる。また、接合部73の表面に新たな絶縁皮膜を形成させる構成においても、径方向に隣り合うスロット内コイル52の表面に予め形成されている絶縁皮膜により絶縁性を補完できるので、新たに形成する絶縁皮膜の厚みを、銅線71やアルミニウム線72に予め形成されている絶縁皮膜の厚みよりも薄くできる。
At the
また、本実施形態の回転電機10によれば、引出線56が銅線71により構成されているので、車両の振動の影響を受け易い引出線56における強度低下を抑制できる。
Further, according to the rotary electric machine 10 of the present embodiment, since the
また、コイル50が複数のセグメントコイル80により構成されているので、スロット42内の占積率を向上させることができ、回転電機10の大型化を抑制でき、また、高出力化を実現できる。また、セグメントコイル80により構成されているので、連続するコイルをステータコア40に巻きつける構成と比較して、接合部73の位置がスロット内コイル52からずれることを抑制できる。また、コイル50がいわゆる平角線により構成されているので、スロット42内の占積率を向上させることができ、回転電機10の大型化を抑制でき、また、高出力化を実現できる。
Further, since the
B.第2実施形態:
図6に示す第2実施形態の回転電機が備えるステータ30aは、コイル50に代えてコイル50aを備える点において、第1実施形態の回転電機10と異なる。その他の構成は第1実施形態と同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。
B. Second embodiment:
The
第2実施形態のコイル50aが有する引出線56aは、近接層61のスロット内コイル52に連なるコイルエンド54に連なって形成されている。このため、引出線56aは、アルミニウム線72により構成されている。また、第2実施形態のステータ30aが備えるコイル50aは、六層のスロット内コイル52のうち、径方向外側の二層、すなわち第五層65と第六層66とが銅線71により構成され、径方向内側の三層、すなわち近接層61と第二層62と第三層63とがアルミニウム線72により構成されている。第四層64は、銅線71とアルミニウム線72とがスロット内コイル52に位置する接合部73において接合されて構成されている。
The
以上説明した第2実施形態の回転電機によれば、第1実施形態の回転電機10と同様な効果を有する。加えて、引出線56aが近接層61のスロット内コイル52に連なるコイルエンド54に連なって形成されているので、図示しない外部リード線等の配置上の制約、例えばステータ30aの径方向外側には外部リード線が配置できない等の制約がある場合にも適用できる。したがって、ステータ30aの径方向外側に外部リード線等が突出して配置されることを抑制でき、ステータ30aの大型化を抑制できる。
According to the rotary electric machine of the second embodiment described above, it has the same effect as the rotary electric machine 10 of the first embodiment. In addition, since the
C.第3実施形態:
図7に示す第3実施形態の回転電機が備えるステータ30bは、コイル50aに代えてコイル50bを備える点において、第2実施形態の回転電機と異なる。その他の構成は第2実施形態と同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。
C. Third Embodiment:
The
第3実施形態のステータ30bが備えるコイル50bの引出線56bは、銅線71により構成されている。コイル50bの六層のスロット内コイル52のうち、第五層65と第六層66とが銅線71により構成され、第二層62と第三層63とがアルミニウム線72により構成されている。第四層64および近接層61は、それぞれ銅線71とアルミニウム線72とがスロット内コイル52に位置する接合部73において接合されて構成されている。このため、コイル50bには、2つの接合部73が形成されている。本実施形態において、近接層61の大部分は、アルミニウム線72により構成されている。
The
以上説明した第3実施形態の回転電機によれば、第2実施形態の回転電機と同様な効果を有する。加えて、引出線56bが銅線71により構成されているので、引出線56bにおける強度低下を抑制できる。また、近接層61の一部がアルミニウム線72により構成されているので、磁束が大きく巻線渦電流損が大きくなりやすい近接層61において、巻線渦電流損の増大を抑制できる。
According to the rotary electric machine of the third embodiment described above, it has the same effect as the rotary electric machine of the second embodiment. In addition, since the
D.第4実施形態:
図8に示す第4実施形態の回転電機が備えるステータ30cは、コイル50bに代えてコイル50cを備える点において、第3実施形態の回転電機と異なる。その他の構成は第3実施形態と同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。
D. Fourth Embodiment:
The
第4実施形態のステータ30cが備えるコイル50cは、引出線56bを除く大部分がアルミニウム線72により構成されている。より具体的には、コイル50cの六層のスロット内コイル52のうち、第二層62から第六層66まではアルミニウム線72により構成され、近接層61は、銅線71とアルミニウム線72とがスロット内コイル52に位置する接合部73において接合されて構成されている。本実施形態において、近接層61の大部分は、アルミニウム線72により構成されている。
The
以上説明した第4実施形態の回転電機によれば、第3実施形態の回転電機と同様な効果を有する。加えて、引出線56bを除く大部分がアルミニウム線72により構成されているので、ステータ30cの重量化を抑制でき、回転電機の重量化を抑制できる。また、コイル50cの材料コストの増大を抑制できる。
According to the rotary electric machine of the fourth embodiment described above, it has the same effect as the rotary electric machine of the third embodiment. In addition, since most of the
E.第5実施形態:
図9に示す第5実施形態の回転電機が備えるステータ30dは、コイル50に代えてコイル50dを備える点において、第1実施形態の回転電機10と異なる。その他の構成は第1実施形態と同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。
E. Fifth embodiment:
The
第5実施形態のコイル50dが有するコイルエンド54は、全て銅線71により構成されている。なお、コイルエンド54では巻線渦電流損がほぼ発生しない。コイル50dの六層のスロット内コイル52のうち、径方向外側の四層、すなわち第三層63から第六層66までが銅線71により構成され、径方向内側の二層、すなわち近接層61と第二層62とは、それぞれ銅線71とアルミニウム線72とがスロット内コイル52に位置する接合部73において接合されて構成されている。このため、コイル50dには、4つの接合部73が形成されている。
The coil ends 54 included in the
以上説明した第5実施形態の回転電機によれば、第1実施形態の回転電機10と同様な効果を有する。加えて、コイルエンド54が銅線71により形成されているので、コイルエンド54における抵抗損の増大を抑制できる。このため、抵抗損と巻線渦電流損との合計値に近似されるコイル50d全体としての損失の増大を抑制できる。また、コイルエンド54が銅線71により形成されているので、振動の影響を受けやすいコイルエンド54の強度低下を抑制できる。また、全てのコイルエンド54が銅線71により形成されているので、コイルエンド54における抵抗損の増大をより抑制でき、また、強度低下をより抑制できる。
According to the rotary electric machine of the fifth embodiment described above, it has the same effect as the rotary electric machine 10 of the first embodiment. In addition, since the
F.第6実施形態:
図10に示す第6実施形態の回転電機が備えるステータ30eは、コイル50cに代えてコイル50eを備える点において、第4実施形態の回転電機と異なる。その他の構成は第4実施形態と同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。
F. Sixth Embodiment:
The
第6実施形態のコイル50eが有するコイルエンド54は、全て銅線71により構成されている。コイル50eのスロット内コイル52の全ての層は、それぞれ銅線71とアルミニウム線72とがスロット内コイル52に位置する2箇所の接合部73において接合されて構成されている。このため、コイル50eには、12個の接合部73が形成されている。
The coil ends 54 included in the
以上説明した第6実施形態の回転電機によれば、第4実施形態の回転電機と同様な効果を有する。加えて、コイルエンド54が銅線71により形成されているので、コイルエンド54における抵抗損の増大を抑制できる。このため、抵抗損と巻線渦電流損との合計値に近似されるコイル50e全体としての損失の増大を抑制できる。また、全てのコイルエンド54が銅線71により形成されているので、コイルエンド54における抵抗損の増大をより抑制できる。
According to the rotary electric machine of the sixth embodiment described above, it has the same effect as the rotary electric machine of the fourth embodiment. In addition, since the
G.第7実施形態:
図11に示す第7実施形態の回転電機が備えるステータ30fは、コイル50dに代えてコイル50fを備える点において、第5実施形態の回転電機と異なる。その他の構成は第5実施形態と同じであるので、同一の構成には同一の符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。
G. Seventh Embodiment:
The
第7実施形態のコイル50dでは、近接層61と第二層62とにそれぞれ接合部73が2つずつ形成されている。近接層61と第二層62とにそれぞれ形成された接合部73は、ステータ30の軸方向における位置が互いに異なっている。すなわち、同一のスロット42内に収容された径方向に隣り合う層における接合部73の位置は、軸方向にずれている。
In the
以上説明した第7実施形態の回転電機によれば、第5実施形態の回転電機と同様な効果を有する。加えて、径方向に隣り合う層における接合部73の位置が軸方向にずれているので、絶縁皮膜が除去された接合部73において確保すべき絶縁性を、径方向に隣り合うスロット内コイル52の表面に予め形成されている絶縁皮膜の絶縁性により補完することができる。したがって、絶縁皮膜が除去された接合部73の表面に新たな絶縁皮膜を形成させることを省略でき、製造工程の複雑化を抑制できる。また、接合部73の表面に新たな絶縁皮膜を形成させる構成においても、かかる絶縁皮膜の厚みを、銅線71やアルミニウム線72に形成されていた絶縁皮膜の厚みよりも薄くできる。また、接合部73における絶縁性の低下に起因する部分放電の発生を抑制できる。
According to the rotary electric machine of the seventh embodiment described above, it has the same effect as the rotary electric machine of the fifth embodiment. In addition, since the positions of the
H.他の実施形態:
H−1.他の実施形態1:
上記第7実施形態では、径方向に隣り合う層における接合部73の位置が軸方向にずれて形成されていたが、径方向に隣り合わない層における接合部73の位置が軸方向にずれて形成されていてもよい。例えば、図7に示す第3実施形態のステータ30bにおいて、第四層64と近接層61とにそれぞれ形成された接合部73の位置が軸方向に互いにずれて形成されていてもよく、また、例えば、近接層61と第三層63とにそれぞれ接合部73が形成される構成において、かかる接合部73の位置が軸方向に互いにずれて形成されていてもよい。すなわち一般には、複数層のスロット内コイルには、ステータの軸方向における位置が互いに異なる複数の接合部が位置していてもよい。このような構成によっても、上記第7実施形態と同様な効果を奏する。
H. Other embodiments:
H-1. Other Embodiment 1:
In the seventh embodiment, the positions of the
H−2.他の実施形態2:
上記各実施形態におけるコイル50、50a〜50fの構成は、あくまで一例であり、種々変更可能である。例えば、銅線71に代えて、銀により形成された銀線が用いられてもよく、複数の細い銅線が束ねられて形成された銅分割線が用いられてもよく、アルミニウム線72に代えて、複数の細いアルミニウム線が束ねられて形成されたアルミニウム分割線が用いられてもよい。また、例えば、3種類以上の金属線により形成されていてもよい。また、例えば、複数のセグメントコイル80に代えて、連続するコイルがステータコア40に巻きつけられて構成されていてもよい。また、例えば、角形の断面形状を有する線材に代えて、丸型等の任意の断面形状を有する線材により形成されていてもよい。このような構成によっても、上記各実施形態の回転電機10と同様な効果を奏する。
H-2. Other Embodiment 2:
The configurations of the
H−3.他の実施形態3:
上記各実施形態におけるステータ30、30a〜30fの構成は、あくまで一例であり、種々変更可能である。例えば、1つのスロット42に形成される複数層のスロット内コイル52のうちの一部の層が、異なる相により形成されていてもよい。また、例えば、1つのスロット42に形成されるスロット内コイル52の層の数は、六層に限らず任意の数であってもよく、例えば四層や八層であってもよく、一層であってもよい。このような構成によっても、上記各実施形態の回転電機10と同様な効果を奏する。
H-3. Other Embodiment 3:
The configurations of the
H−4.他の実施形態4:
上記各実施形態の回転電機10は、インナーロータ型の永久磁石同期モータとして構成されていたが、他の任意の同期モータや誘導モータとして構成されていてもよく、アウターロータ型の電動機として構成されていてもよく、発電機として構成されていてもよい。また、車両に限らず飛行機や船等の任意の移動体に搭載されてもよく、移動体に搭載されることに代えて固定物に設置されてもよい。
H-4. Other Embodiment 4:
The rotary electric machine 10 of each of the above embodiments is configured as an inner rotor type permanent magnet synchronous motor, but may be configured as any other synchronous motor or induction motor, and is configured as an outer rotor type electric motor. It may be configured as a generator. Further, it may be mounted not only on a vehicle but also on an arbitrary moving body such as an airplane or a ship, and may be mounted on a fixed object instead of being mounted on the moving body.
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be realized by various configurations within a range not deviating from the gist thereof. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in each form described in the column of the outline of the invention may be used to solve some or all of the above-mentioned problems, or one of the above-mentioned effects. It is possible to replace or combine as appropriate to achieve a part or all. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be appropriately deleted.
10 回転電機、20 ロータ、30、30a〜30f ステータ、40 ステータコア、42 スロット、50、50a〜50f コイル、52 スロット内コイル、54 コイルエンド、56、56a、56b 引出線、71 銅線(第1の金属線部)、72 アルミニウム線(第2の金属線部)、73 接合部 10 rotary electric machine, 20 rotor, 30, 30a to 30f stator, 40 stator core, 42 slots, 50, 50a to 50f coils, 52 in-slot coils, 54 coil ends, 56, 56a, 56b leader wires, 71 copper wires (1st Metal wire part), 72 Aluminum wire (second metal wire part), 73 Joint part
Claims (8)
前記ステータは、複数のスロット(42)が周方向に並んで形成されたステータコア(40)と、前記複数のスロットの内部にそれぞれ収容されるスロット内コイル(52)と前記スロット内コイルに連なり前記複数のスロットの外部に位置するコイルエンド(54)と前記コイルエンドに連なる引出線(56、56a、56b)とを有するコイル(50、50a〜50f)と、を含み、
前記コイルは、第1の金属により形成された第1の金属線部(71)と、前記第1の金属よりも電気抵抗が大きい第2の金属により形成された第2の金属線部(72)と、前記第1の金属線部と前記第2の金属線部とが互いに接合された接合部(73)と、を有し、
前記接合部は、前記スロット内コイルに位置している、
回転電機。 A rotary electric machine (10) having a rotor (20) and a stator (30, 30a to 30f).
The stator is connected to a stator core (40) formed by arranging a plurality of slots (42) in the circumferential direction, an in-slot coil (52) housed inside the plurality of slots, and the in-slot coil. A coil (50, 50a to 50f) having a coil end (54) located outside the plurality of slots and a leader wire (56, 56a, 56b) connected to the coil end is included.
The coil has a first metal wire portion (71) formed of a first metal and a second metal wire portion (72) formed of a second metal having a higher electrical resistance than the first metal. ), And a joint portion (73) in which the first metal wire portion and the second metal wire portion are joined to each other.
The joint is located in the in-slot coil.
Rotating electric machine.
前記コイルは、複数のセグメントコイル(80)により形成されている、
回転電機。 In the rotary electric machine according to claim 1,
The coil is formed of a plurality of segment coils (80).
Rotating electric machine.
前記コイルは、角形の断面形状を有する線材により形成されている、
回転電機。 In the rotary electric machine according to claim 1 or 2.
The coil is formed of a wire having a rectangular cross-sectional shape.
Rotating electric machine.
前記スロット内コイルは、前記複数のスロットの内部において径方向に複数層形成されており、
前記複数層の前記スロット内コイルのうち最も前記ロータに近接している近接層(61)の少なくとも一部は、前記第2の金属線部により構成されている、
回転電機。 In the rotary electric machine according to any one of claims 1 to 3.
The coil in the slot has a plurality of layers formed in the radial direction inside the plurality of slots.
Of the plurality of layers of the in-slot coils, at least a part of the proximity layer (61) closest to the rotor is composed of the second metal wire portion.
Rotating electric machine.
前記コイルエンドは、前記第1の金属線部により構成されている、
回転電機。 In the rotary electric machine according to any one of claims 1 to 4.
The coil end is composed of the first metal wire portion.
Rotating electric machine.
前記引出線は、前記第1の金属線部により構成されている、
回転電機。 In the rotary electric machine according to any one of claims 1 to 5.
The leader wire is composed of the first metal wire portion.
Rotating electric machine.
前記第1の金属は、銅であり、前記第2の金属は、アルミニウムである、
回転電機。 In the rotary electric machine according to any one of claims 1 to 6.
The first metal is copper and the second metal is aluminum.
Rotating electric machine.
前記スロット内コイルは、前記複数のスロットの内部において径方向に複数層形成されており、
前記複数層の前記スロット内コイルには、前記ステータの軸方向における位置が互いに異なる複数の前記接合部が位置している、
回転電機。 In the rotary electric machine according to any one of claims 1 to 7.
The coil in the slot has a plurality of layers formed in the radial direction inside the plurality of slots.
A plurality of the joints having different positions in the axial direction of the stator are located in the coil in the slot of the plurality of layers.
Rotating electric machine.
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