JP2022174650A - stator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機のステータの構造、特にステータのコイルエンドを覆う絶縁樹脂の形状に関する。 The present invention relates to the structure of a stator for a rotating electric machine, and more particularly to the shape of insulating resin covering coil ends of the stator.
近年、回転電機において、一のU字形の導体セグメントの一の端部と他のU字形の導体セグメントの他の端部とをステータコアの軸方向端面の外側で溶接して接続したコイルを備えるステータが用いられている。このようなステータでは、導体セグメントの接続部の外面を絶縁樹脂で覆って絶縁性を確保している(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, in a rotating electrical machine, a stator has a coil in which one end of one U-shaped conductor segment and the other end of another U-shaped conductor segment are welded and connected outside the axial end surface of the stator core. is used. In such a stator, the outer surfaces of the connection portions of the conductor segments are covered with an insulating resin to ensure insulation (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載されたステータのように、U字形の導体セグメントを溶接してコイルを接続する場合、導体セグメントの接続部の周方向の間隔は外周側が広く、内周側では狭くなり、接続部の外面を覆う絶縁樹脂の外面の周方向の間隔も外周側が広く、内周側が狭くなる。このため、絶縁樹脂の外面の間隔が狭い内周側の絶縁樹脂に熱膨張等による応力集中が発生するため改善の余地があった。
When the U-shaped conductor segments are welded to connect the coils as in the stator disclosed in
そこで、本発明は、導体セグメントの接続部を被覆する絶縁樹脂の応力集中を抑制することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to suppress the stress concentration of the insulating resin covering the connecting portions of the conductor segments.
本発明のステータは、ステータコアと、一の導体セグメントの一の端部と他の導体セグメントの他の端部とが前記ステータコアの軸方向端面の外側で溶接された複数の接続部が半径方向に並んだ接続部列を複数含むコイルと、前記接続部列の外側を覆って放射状に延びる複数の突条部と、前記突条部の間の溝部とを含む絶縁樹脂と、を含むステータであって、前記溝部の外周部は、両側面にそれぞれ接続する直径が前記溝部の幅よりも小さい第1円筒面と底部で各前記第1円筒面の間を接続する第1平面で構成され、前記溝部の幅が前記第1円筒面の直径よりも小さくなる内周部は、両側面に接続する各前記第1円筒面と前記底部で各前記第1円筒面に接して各前記第1円筒面の間を接続する第2円筒面、又は、両側面にそれぞれ接続する第3円筒面であって直径が前記溝部の幅以下で且つ前記第1円筒面の直径よりも小さい第3円筒面と、前記底部で各前記第3円筒面の間を接続する第2平面、で構成されること、を特徴とする。 The stator of the present invention includes a stator core and a plurality of connecting portions in which one end of one conductor segment and the other end of another conductor segment are welded outside the axial end face of the stator core. A stator including: a coil including a plurality of rows of connecting portions; a plurality of ridges covering the outside of the rows of connecting portions and extending radially; and an insulating resin including grooves between the ridges. The outer peripheral portion of the groove portion is composed of a first cylindrical surface having a diameter smaller than the width of the groove portion and connected to both side surfaces and a first flat surface connecting the first cylindrical surfaces at the bottom, The inner peripheral portion where the width of the groove portion is smaller than the diameter of the first cylindrical surface includes the first cylindrical surfaces connected to both side surfaces and the first cylindrical surfaces contacting the first cylindrical surfaces at the bottom. a second cylindrical surface connecting between, or a third cylindrical surface connecting to both side surfaces and having a diameter equal to or less than the width of the groove and smaller than the diameter of the first cylindrical surface; and a second plane connecting between the third cylindrical surfaces at the bottom.
溝部の幅が第1円筒面の直径よりも小さくなる内周部では、溝部の両側面にそれぞれ第1円筒面が接するように構成すると2つの第1円筒面が交差する溝部の底部の中央に角部が形成されて応力集中が発生してしまう。本発明では、溝部の内周部を2つの第1円筒面と各第1円筒面に接して各第1円筒面を接続する第2円筒面で構成することにより、溝部の底部の中央に角部が形成されないようにして応力集中を抑制することができる。 In the inner peripheral portion where the width of the groove is smaller than the diameter of the first cylindrical surface, if the first cylindrical surfaces are in contact with both side surfaces of the groove, the two first cylindrical surfaces intersect at the center of the bottom of the groove. Corners are formed and stress concentration occurs. In the present invention, the inner peripheral portion of the groove portion is composed of two first cylindrical surfaces and the second cylindrical surface that contacts and connects the first cylindrical surfaces to each other. The stress concentration can be suppressed by preventing the formation of the part.
また、本発明では、溝部の両側面にそれぞれ第1円筒面よりも直径が小さい第3円筒面が接するように構成し、2つの第3円筒面を第2平面で接続して、溝部の底面の中央に角部が形成されないようにして応力集中を抑制することができる。 In addition, in the present invention, both side surfaces of the groove are in contact with third cylindrical surfaces having a diameter smaller than that of the first cylindrical surface, and the two third cylindrical surfaces are connected by a second plane to form the bottom surface of the groove. Stress concentration can be suppressed by not forming corners in the center of the .
本発明は、導体セグメントの接続部を被覆する絶縁樹脂の応力集中を抑制できる。 The present invention can suppress stress concentration in the insulating resin that coats the connecting portions of the conductor segments.
以下、図面を参照しながら実施形態のステータ100について説明する。図1に示す様に、実施形態のステータ100は、リード側の導体セグメント31の接続部36(図2,4,5参照)を絶縁樹脂20で覆ったものである。尚、図1に示すステータ100は、コイルエンド37の側にコイル30の入出力端子(図示せず)が取付けられているので、以下の説明では、ステータ100のコイルエンド37の側をリード側、コイルエンド37の反対側を反リード側という。
A
図2に示すように、ステータ100は、ステータコア10のスロット13に巻回されたコイル30が取付けられている。
As shown in FIG. 2,
図3に示すように、ステータコア10は、多数の電磁鋼板を積層して構成されている。ステータコア10は、ステータ100の周方向に沿って延びる円環状のヨーク11と、ヨーク11の内周面よりステータ100の径方向内側へ突出する複数のティース12とを備えている。複数のティース12はステータ100の周方向に互いに等間隔で配置されている。ステータ100の周方向に隣接するティース12の間にはスロット13が形成されている。複数のスロット13は、ステータ周方向に互いに等間隔で配置されている。各ティース12及び各スロット13は、ステータ100の軸方向に沿って延びている。
As shown in FIG. 3,
コイル30は、複数のU字状の導体セグメント31で構成される。導体セグメント31は、2つの直線状の脚部31aと、これらを連結する湾曲部31bとを備えている。導体セグメント31は後で説明する脚部31aの先端部34を除き外面が絶縁被覆されている。
The
導体セグメント31の脚部31aを、反リード側のスロット13に挿入すると、脚部31aはステータコア10のリード側の軸方向端面11aから外側に向かって突出する。脚部31aの端部は、ステータコア10の軸方向端面11aから周方向に折り曲げられて、図4に示すように、曲がり部32と、曲がり部32から斜め方向に延びる傾斜部33と、傾斜部33から軸方向に折り曲げられて軸方向に延びる先端部34とが形成される。また、図2、図4、5に示すように、他の導体セグメント31の脚部31aの他の端部も同様に折り曲げられて曲がり部32、傾斜部33と先端部34が形成される。そして、半径方向に隣接する2つの先端部34の対向する面は、抵抗溶接等によって溶接接合される。
When the
これにより、図2に示すように、1つの導体セグメント31の脚部31aを成形した一の先端部34と他の導体セグメント31の脚部31aを成形した他の先端部34とがステータコア10のリード側の軸方向端面11aの外側の溶接部35で接続されて、スロット13を通り、ティース12に巻回されるコイル30となる。図2、図5に示すように、溶接部35で接続された2つの先端部34は一の導体セグメント31の脚部31aの一方の端部と、他の導体セグメント31の脚部31aの他の端部とを接続する接続部36を構成する。
As a result, as shown in FIG. 2 , one
図2に示すように、リード側の曲がり部32、傾斜部33と溶接された先端部34とはリード側のコイルエンド37を形成する。また、図2、5に示すようにリード側のコイルエンド37は、複数の接続部36が半径方向に並んだ接続部列36aが放射状に並んだ接続部群36bを含んでいる。また、反リード側のステータコア10の軸方向端面11bからは導体セグメント31の湾曲部31bが軸方向外側に向かって突出している。この湾曲部31bは、反リード側のコイルエンド38を形成する。
As shown in FIG. 2, the
図4、5に示すように、リード側のコイルエンド37を覆う絶縁樹脂20は、接続部列36aの外側を覆って放射状に延びる複数の突条部21と、突条部21の間の溝部22と、導体セグメント31の傾斜部33の一部を覆う円環部23とを含んでいる。突条部21の周方向の間隔、或いは、溝部22の周方向の幅Wは、外周側では大きく内周側に向かうにつれて次第に小さくなっている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
図6に示すように、絶縁樹脂20の外周部20aの溝部22は、両側面24L,24Rと、両側面24L、24Rにそれぞれ接続する第1円筒面25L、25Rと、底部で各第1円筒面25L,25Rの間を接続する第1平面26で構成されている。第1円筒面25L、25Rは、半径R1、中心角が略90°の円筒面である。第1円筒面25L、25Rの半径R1の2倍の直径=2×R1は、溝部22の幅W1よりも小さく、第1円筒面25L、25Rの底部側の見切り線25eL、25eRとの間は幅L1の第1平面26で接続されている。
As shown in FIG. 6, the
図9に対比例の絶縁樹脂220を示す。外周側では、溝部222は実施形態の絶縁樹脂20の溝部22と同様、両側面224L,224Rと、両側面224L、224Rにそれぞれ接続する第1円筒面225L、225Rと、底部で各第1円筒面225L,225Rの間を接続する第1平面226で構成されている。溝部222の幅W、第1円筒面225L、225Rの半径R1は、実施形態の絶縁樹脂20の溝部22の幅W、第1円筒面25L、25Rの半径R1と同一である。
A comparative
図9に示すように対比例の絶縁樹脂220の溝部222の周方向の幅Wは、外周側では大きく内周側に向かうにつれて次第に小さくなっている。このため、第1円筒面225L、225Rの各底部側の見切り線225eL、225eRは、内周側に向かうにつれて互いに接近し、各見切り線225eL、225eRとの間の幅は次第に狭くなってくる。そして、溝部222の幅Wが第1円筒面225L、225Rの直径と同一となる図9中の点91よりも内周側の内周部220bにおいて、溝部22の両側面224L,224Rにそれぞれ第1円筒面225L,225Rが接するように構成すると、2つの第1円筒面225R,225Lの底部側の見切り線225eL、225eRが交差し、図10に示すように、交差する溝部222の底部の中央に角部229が形成されて応力集中が発生してしまう。そこで、実施形態のステータ100では、溝部22の幅Wが第1円筒面25L,25Rの直径よりも小さくなる内周部20bの溝部22は図6を参照して説明した外周部20aの溝部22と異なる構成としている。
As shown in FIG. 9, the circumferential width W of the
図7に示すように、内周部20bの溝部22は、両側面24L、24Rに接続する各第1円筒面125L,125Rと、底部で各第1円筒面125L、125Rに接して各第1円筒面125L、125Rの間を接続する第2円筒面27とで構成されている。第2円筒面27は各第1円筒面125L、125Rをフィレット継ぎで接続する曲面であり、接線25fL、25fRは第2円筒面27と各第1円筒面125L、125Rとの接続線である。ここで、第1円筒面125L,125Rは第1円筒面25L、25Rと同様、半径R1の円筒面で、中心角が90°よりも小さい。例えば、60°程度の円筒面である。第2円筒面27は、第1円筒面125L,125Rに接する半径R2の円筒面である。
As shown in FIG. 7, the
図5に示すように、溝部22の幅Wが第1円筒面25L,25Rの直径と同一となる図5中の点91では、第2円筒面27の幅はゼロで、第2円筒面27は現れてこない。点91から少し内周側の位置では、第2円筒面27の半径R2は第1円筒面25L,25Rの半径R1よりも大きく、第2円筒面27の幅が現れる。その後、内周側に行くに従って第2円筒面27の幅は広くなる。また、第2円筒面27の半径R2は、内周側に行くに従って第1円筒面25L、25Rよりも小さくなってもよい。また、図7に示す円環部23の基準高さ92から第2円筒面27の底部までの高さhは、内周側に向かうにつれて次第に厚くなり、溝部22の深さDは、内周側に向かうにつれて次第に浅くなってもよい。
As shown in FIG. 5, at a
以上説明したように、対比例の絶縁樹脂220のように溝部222の幅Wが第1円筒面225L,225Rの直径よりも小さくなる内周部220bにおいて、溝部222の両側面224L,224Rにそれぞれ第1円筒面225L,225Rが接するように構成すると、2つの第1円筒面225L,225Rの底部側の見切り線225eL、225eRが交差し、交差する溝部22の底部の中央に角部229が形成されて応力集中が発生してしまう。これに対して、実施形態のステータ100の絶縁樹脂20では、溝部22の幅Wが第1円筒面25L,25Rの直径よりも小さくなる内周部20bにおいて、2つの第1円筒面25L,25Rの間を各第1円筒面25L、25Rに接するように第2円筒面27で接続することにより、溝部22の底部の中央に角部229が形成されないようにして応力集中を抑制することができる。
As described above, in the inner
また、図7に示す円環部23の基準高さ92から第2円筒面27の底部までの高さhは、内周側に向かうにつれて次第に厚くなるので、この部分の応力集中を抑制することができる。
Also, since the height h from the
次に、図8を参照しながら絶縁樹脂20の他の内周部20bの溝部22の構造について説明する。図8に示すように内周部20bの溝部22は、両側面24L,24Rに接続する各第3円筒面28L,28Rと、底部で第3円筒面28L,28Rの間を接続する第2平面29で構成されている。第3円筒面28L、28Rの半径R3の2倍の直径=2×R3は、溝部22の幅W2以下で且つ外周部20aの第1円筒面25L、25Rの直径=2×R1よりも小さくなっている。また、半径R3は内周側に行くほど小さくなっている。
Next, the structure of the
このように、内周部20bの溝部22を両側面24L,24Rに接続する各第3円筒面28L,28Rと、底部で第3円筒面28L,28Rの間を接続する第2平面29で構成し、半径R3を内周側に行くほど小さくするので、2つの第3円筒面28L,28Rの底部側の見切り線28eR、28eLが交差し、交差する溝部22の底部の中央に角部229が形成されて応力集中が発生してしまうことを抑制することができる。ここで、第3円筒面28L、28Rの半径R3は自由に設定することが可能であるが、例えば、第1円筒面25L,25Rの半径R1の1/5~1/2程度の大きさとしてもよい。尚、第3円筒面28L、28Rの半径R3の2倍の直径=2×R3を、溝部22の幅W2と同一となるようにして第2平面29の幅がゼロとなるように構成してもよい。
In this way, it is composed of the third
10 ステータコア、11 ヨーク、11a,11b 軸方向端面、12 ティース、13 スロット、20、220 絶縁樹脂、20a 外周部、20b、220b 内周部、21 突条部、22、222 溝部、23 円環部、24L、24R、224L、224R 側面、25L、25R、125L、125R、225L、225R 第1円筒面、25eL、25eR、28eR、28eL、225eL、225eR 見切り線、25fL、25fR 接線、26、226 第1平面、27 第2円筒面、28L、28R 第3円筒面、29 第2平面、30 コイル、31 導体セグメント、31a 脚部、31b 湾曲部、32 曲がり部、33 傾斜部、34 先端部、35 溶接部、36 接続部、36a 接続部列、36b 接続部群、37、38 コイルエンド、100 ステータ、229 角部。
Claims (1)
一の導体セグメントの一の端部と他の導体セグメントの他の端部とが前記ステータコアの軸方向端面の外側で溶接された複数の接続部が半径方向に並んだ接続部列を複数含むコイルと、
前記接続部列の外側を覆って放射状に延びる複数の突条部と、前記突条部の間の溝部とを含む絶縁樹脂と、を含むステータであって、
前記溝部の外周部は、両側面にそれぞれ接続する直径が前記溝部の幅よりも小さい第1円筒面と底部で各前記第1円筒面の間を接続する第1平面で構成され、
前記溝部の幅が前記第1円筒面の直径よりも小さくなる内周部は、両側面に接続する各前記第1円筒面と前記底部で各前記第1円筒面に接して各前記第1円筒面の間を接続する第2円筒面、
又は、両側面にそれぞれ接続する第3円筒面であって直径が前記溝部の幅以下で且つ前記第1円筒面の直径よりも小さい第3円筒面と、前記底部で各前記第3円筒面の間を接続する第2平面、で構成されること、
を特徴とするステータ。 a stator core;
A coil including a plurality of rows of connecting portions in which a plurality of connecting portions are radially aligned, wherein one end of one conductor segment and the other end of another conductor segment are welded outside the axial end face of the stator core. When,
A stator including: a plurality of ridges extending radially covering the outer side of the row of connection portions; and an insulating resin including grooves between the ridges,
The outer peripheral portion of the groove is composed of a first cylindrical surface having a diameter smaller than the width of the groove connected to both side surfaces and a first flat surface connecting the first cylindrical surfaces at the bottom,
The inner peripheral portion, in which the width of the groove portion is smaller than the diameter of the first cylindrical surface, includes the first cylindrical surfaces connected to both side surfaces and the first cylindrical surface that is in contact with the first cylindrical surface at the bottom. a second cylindrical surface connecting between the surfaces;
Alternatively, a third cylindrical surface connected to both side surfaces and having a diameter equal to or less than the width of the groove and smaller than the diameter of the first cylindrical surface, and a third cylindrical surface at the bottom. a second plane connecting between
A stator characterized by:
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