JP2023003090A - Rotary electric machine stator - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、回転電機用ステータに関する。 The present disclosure relates to a stator for rotating electrical machines.
複数のスロットの一部に、異なる相の複数のコイル線が周方向に重なって配置されている回転電機のステータが知られている。 2. Description of the Related Art A stator for a rotating electric machine is known in which a plurality of coil wires of different phases are arranged to overlap in a circumferential direction in some of a plurality of slots.
ところで、周長が異なる同心状の2つのコイル部分を有する二重巻コイルを複数用いて、空間高調波の低減を図るべく二層巻により、ステータコアに組み付ける場合、通常の一重巻コイルを利用する場合に比べて組み付け回数を低減できるものの、依然として組み付け回数が比較的多い傾向がある。 By the way, when a plurality of double-wound coils having two concentric coil portions with different circumferences are used and attached to the stator core by double-layer winding to reduce spatial harmonics, a normal single-wound coil is used. Although the number of times of assembly can be reduced compared to the case, the number of times of assembly still tends to be relatively large.
そこで、1つの側面では、本開示は、空間高調波の低減を図りつつ、組み付け回数の低減を図ることを目的とする。 Accordingly, in one aspect, an object of the present disclosure is to reduce the number of times of assembly while reducing spatial harmonics.
1つの側面では、複数のスロットを有するステータコアと、
径方向に視て閉じたコイル形状の3つのコイル部分を同心状に含む複数の三重巻コイルが、相ごとに前記ステータコアに全周にわたり巻装されることで、形成されるステータコイルとを含み、
一の三重巻コイルにおける前記3つのコイル部分は、それぞれ、異なるスロットに挿入される周方向両側のスロット挿入部と、前記周方向両側のスロット挿入部間で周方向に延在する軸方向両側の渡り部とにより、前記閉じたコイル形状を形成し、
前記3つのコイル部分は、周長が最も長い第1コイル部分と、周長が前記第1コイル部分よりも4スロット分のピッチだけ短い第2コイル部分と、周長が前記第1コイル部分よりも2スロット分のピッチだけ短い第3コイル部分とからなり、
複数の前記三重巻コイルは、一の前記三重巻コイルの前記第1コイル部分のスロット挿入部及び前記第2コイル部分のスロット挿入部が、他の前記三重巻コイルの前記第1コイル部分のスロット挿入部及び前記第2コイル部分のスロット挿入部と径方向で隣接する態様で、対応する各スロット内に挿入される、回転電機用ステータが提供される。
In one aspect, a stator core having a plurality of slots;
a stator coil formed by winding a plurality of triple-wound coils concentrically including three coil portions having a coil shape closed in the radial direction around the entire circumference of the stator core for each phase. ,
The three coil portions in one triple-wound coil include slot insertion portions on both sides in the circumferential direction that are inserted into different slots, and axially opposite sides extending in the circumferential direction between the slot insertion portions on both sides in the circumferential direction. The transition portion forms the closed coil shape,
The three coil portions are: a first coil portion having the longest circumference; a second coil portion having a circumference shorter than the first coil portion by a pitch of four slots; consists of a third coil portion that is shorter by a pitch of two slots,
In the plurality of triple wound coils, the slot insertion portion of the first coil portion and the slot insertion portion of the second coil portion of one of the triple wound coils are the slots of the first coil portion of the other triple wound coil. A stator for a rotating electric machine is provided, which is inserted into each corresponding slot in a manner radially adjacent to the insertion portion and the slot insertion portion of the second coil portion.
1つの側面では、本開示によれば、空間高調波の低減を図りつつ、組み付け回数の低減を図ることが可能となる。 In one aspect, according to the present disclosure, it is possible to reduce the number of times of assembly while reducing spatial harmonics.
以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率はあくまでも一例であり、これに限定されるものではなく、また、図面内の形状等は、説明の都合上、部分的に誇張している場合がある。 Each embodiment will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Note that the dimensional ratios in the drawings are merely examples, and the present invention is not limited to these, and shapes and the like in the drawings may be partially exaggerated for convenience of explanation.
図1は、本実施例による回転電機のステータ10の平面図である。以下の説明において、軸方向とは、回転電機の回転軸(回転中心)Iが延在する方向を指し、径方向とは、回転軸Iを中心とした径方向を指す。従って、径方向外側とは、回転軸Iから離れる側を指し、径方向内側とは、回転軸Iに向かう側を指す。また、周方向とは、回転軸Iまわりの回転方向に対応する。なお、図1等では、見易さのために、複数存在する同一属性の部位には、一部のみしか参照符号が付されていない場合がある。
FIG. 1 is a plan view of a
図1には、軸方向に沿って視たステータ10が示される。なお、図1(後出の図2A等も同様)では、スロット15内に挿入されているコイル部(スロット挿入部)が○で示され、渡り線となるコイル部がハッチングで模式的に示されている。
FIG. 1 shows the
回転電機は、インナロータタイプであり、ステータ10がロータ(図示せず)の径方向外側を囲繞するように設けられる。回転電機は、例えばハイブリッド車両や電気自動車で使用される車両駆動用のモータであってよい。ただし、回転電機は、他の任意の用途に使用されるものであってもよい。
The rotating electrical machine is of the inner rotor type, and the
ステータ10は、ステータコア11と、ステータコイル12とを備える。
The
ステータコア11は、例えば円環状の磁性体の積層鋼板により形成されてよい。ステータコア11の内周部には、径方向内側に突出するティース14が放射状に形成される。複数のティース14は、周方向で隣り合うティース14間に、複数のスロット15を画成する。ティース14及びそれに伴うスロット15の数は任意であるが、本実施例では、一例として、36個設けられる。図1には、36個のスロット15に対応付けて、1~36の数字が○内に示される。以下では、特定のスロット15を表すときは、スロット15-k(k=1~36)で表記する。例えば、スロット15-1は、数字の“1”が入った○に対応付けられたスロット15を表す。また、以下では、このような“k”をスロット番号とも称する。なお、本実施例では、一例として、3相6極36スロットの回転電機であるが、これらの各数は適宜、変更されてもよい。なお、3相6極36スロットの場合は、6スロットが全節巻に係るコイルピッチとなり、従って、5スロット以下が短節巻に係るコイルピッチであり、7スロット以上が長節巻に係るコイルピッチとなる。
The
ステータコイル12は、ステータコア11のティース14まわりに(すなわちスロット15内に)巻装される。ステータコイル12は、ステータコア11に、二層巻と同じスロット内構成となるように、巻装される。なお、ステータコイル12は、例えば、1つ以上の並列関係で、Y結線の中性点で電気的に接続されてもよいし(図3及び図4参照)、Δ結線で電気的に接続されてもよい。
The
なお、二層巻では、角度の変化に応じた起磁力の変化(分布)を比較的なだらかにできるので(起磁力の波形を正弦波に、より近づけることができるので)、空間高調波を低減できる。すなわちNV(Noise Vibration)性能が良好となる。本実施例では、図2A及び図2Bを参照して後述するように、三重巻コイル121U、121V、121Wを用いて、二層巻と同じスロット内構成を実現するので、空間高調波を低減できる。
In the double-layer winding, the change (distribution) of the magnetomotive force according to the change in the angle can be made relatively gentle (because the waveform of the magnetomotive force can be made closer to a sine wave), so the spatial harmonics can be reduced. can. That is, NV (Noise Vibration) performance is improved. In the present embodiment, as will be described later with reference to FIGS. 2A and 2B,
本実施例では、ステータコイル12は、U相(第1相の一例)、V相(第2相の一例)、W相(第3相の一例)のそれぞれの相ごとに、同心状にかつ異なる周長で巻回される三重巻コイル121U、121V、121Wにより形成される。三重巻コイル121Uは、U相用であり、本実施例では、3つ設けられる。同様に、三重巻コイル121Vは、V相用であり、3つ設けられ、三重巻コイル121Wは、W相用であり、3つ設けられる。なお、以下では、三重巻コイル121U、121V、121Wについて、各相を区別しない場合は、単に「三重巻コイル121」と表記する。また、以下の説明において、周方向外側とは、一の三重巻コイル121の周方向の中心を基準として、当該中心から離れる側を表し、周方向内側とは、当該中心に近い側を指す。また、軸方向外側とは、一の三重巻コイル121の軸方向の中心を基準として、当該中心から離れる側を表し、軸方向内側とは、当該中心に近い側を指す。
In this embodiment, the
一の三重巻コイル121は、径方向に視て略六角形の形態のコイル部分を同心状に3つを備え、当該3つのコイル部分のうちの、周長(周方向の長さ)が最も長い方のコイル部分を、以下、「外側カセットコイル部分CL1」とも称し、周長が最も短い方のコイル部分を、以下、「内側カセットコイル部分CL2」とも称し、周長が中間のコイル部分を、以下、「中間カセットコイル部分CL3」とも称する。なお、三重巻コイル121の好ましい例は、図5及び図6を参照して後述する。
One triple-
一の三重巻コイル121は、6つのスロット15に挿入される。すなわち、外側カセットコイル部分CL1が2つのスロット15に挿入され、内側カセットコイル部分CL2が別の2つのスロット15に挿入され、中間カセットコイル部分CL3が更に別の2つのスロット15に挿入される。この際、外側カセットコイル部分CL1が挿入されるスロット15は、中間カセットコイル部分CL3が挿入されるスロット15に対して周方向外側で隣接し、内側カセットコイル部分CL2が挿入されるスロット15は、中間カセットコイル部分CL3が挿入されるスロット15に対して周方向内側で隣接する。従って、内側カセットコイル部分CL2は、外側カセットコイル部分CL1よりも4スロット分のピッチだけ短く、中間カセットコイル部分CL3は、周長が外側カセットコイル部分CL1よりも2スロット分のピッチだけ短い。なお、「4スロット分又は2スロット分のピッチだけ短い」とは、厳密な数値による長さの差を表すものでなく、上述した各コイル部分が挿入されるスロット15の位置関係を表すものである。
One
具体的には、一の三重巻コイル121のうちの外側カセットコイル部分CL1は、周方向外側の対のスロット15に挿入され、同三重巻コイル121の内側カセットコイル部分CL2は、周方向内側の対のスロット15に挿入され、同三重巻コイル121の中間カセットコイル部分CL3は、それらの間(以下、「周方向中間」とも称する)の対のスロット15に挿入される。この場合、周方向外側の対のスロット15は、周方向で7つのスロット15を間に挟む(すなわち外側カセットコイル部分CL1は長節巻)。すなわち、一の三重巻コイル121のうちの外側カセットコイル部分CL1は、周方向で9つ分のスロット15にわたって配置される。また、周方向内側の対のスロット15は、周方向で3つのスロット15を間に挟む(すなわち内側カセットコイル部分CL2は短節巻)。すなわち、一の三重巻コイル121のうちの内側カセットコイル部分CL2は、周方向で5つ分のスロット15にわたって配置される。また、周方向中間の対のスロット15は、周方向で5つのスロット15を間に挟む(すなわち中間カセットコイル部分CL3は長節巻)。すなわち、一の三重巻コイル121のうちの中間カセットコイル部分CL3は、周方向で7つ分のスロット15にわたって配置される。
Specifically, the outer cassette coil portion CL1 of one
例えば、3つの三重巻コイル121Uのうちの、図1中で星マークに対応付けられた一の三重巻コイル121Uは、外側カセットコイル部分CL1が周方向外側の対のスロット15-1、15-9に挿入され、内側カセットコイル部分CL2が周方向内側の対のスロット15-3、15-7に挿入され、中間カセットコイル部分CL3が周方向中間の対のスロット15-2、15-8に挿入される。この場合、周方向外側の対のスロット15-1、15-9の周方向の中心と、周方向内側の対のスロット15-3、15-7の周方向の中心と、周方向中間の対のスロット15-2、15-8の周方向の中心とは、一致し、当該中心は、スロット15-5の位置である。以上は、他の三重巻コイル121U、及び各三重巻コイル121V、121Wについても基本的に同じである。すなわち、三重巻コイル121U、121V、121Wのそれぞれは、U相とV相とW相とが電気角にして位相120°ずつ周方向にずれた態様で配置される等の、相違があるだけである。
For example, of the three
このような三重巻コイル121は、治具(カセットインサータ)を用いて、例えば径方向内側から径方向外側へと径方向に沿って、対応するスロット15内に容易に組み付けることができる。この場合、通常のカセットコイルの3つ分の組み付けを、1つの三重巻コイル121の組み付けにより実現できるので、組み付けの効率化を図ることができる。
Such a triple-
あるいは、本実施例では、三重巻コイル121は、インサータを用いて軸方向からの組み付けも可能である。本実施例では、図1に示すように、U相に係る3つの三重巻コイル121Uは、最も径方向外側に配置され、W相に係る3つの三重巻コイル121Wは、最も径方向内側に配置され、V相に係る3つの三重巻コイル121Vは、径方向でU相に係る3つの三重巻コイル121UとW相に係る3つの三重巻コイル121Wとの間に配置される。従って、U相に係る3つの三重巻コイル121U、V相に係る3つの三重巻コイル121V、及びW相に係る3つの三重巻コイル121Wは、径方向で交差することなく配置できる。これにより、U相に係る3つの三重巻コイル121Uをステータコア11に同時に組み付け、ついで、V相に係る3つの三重巻コイル121Vをステータコア11に同時に組み付け、ついで、W相に係る3つの三重巻コイル121Wをステータコア11に同時に組み付けるような、組み付け方法が可能となり、組み付け性が向上する。このように本実施例では、組み付け性においても特有の効果があり、その点について、図8以降を参照して詳説する。
Alternatively, in this embodiment, the
次に、図1と共に図2A以降を参照して、ステータコイル12の構成を更に詳しく説明する。
Next, the configuration of the
図2Aは、本実施例のステータコイル12に係るスロット内構成の説明図であり、図2Aは、ステータ10の一部の簡略化した断面図である。図2Bは、比較例として、通常的な二層巻によるスロット内構成の説明図である。
FIG. 2A is an explanatory view of the configuration inside the slots of the
図2Aに示すように、スロット15-7には、一の三重巻コイル121Uと、他の一の三重巻コイル121Wとが挿入され、スロット15-8には、一の三重巻コイル121Uのみが挿入され、スロット15-9には、一の三重巻コイル121Vと、他の一の三重巻コイル121Uとが挿入され、スロット15-10には、一の三重巻コイル121Vのみが挿入され、以下同様である。このようなスロット内構成によれば、図2Bに示す通常的な二層巻の場合と同じスロット内構成を実現できるので、空間高調波を効果的に低減できる。図2Bに示す通常的な二層巻のスロット内構成の場合、各スロットには、異なる2つのカセットコイルのスロット挿入部が径方向に隣接する態様で挿入される。例えば、図2Bにおいて、スロット15-7には、U相に係る一のカセットコイル121U’のスロット挿入部と、W相に係る一のカセットコイル121W’のスロット挿入部とが、径方向に隣接して挿入されており、スロット15-8には、U相に係る当該一のカセットコイル121U’のスロット挿入部と、U相に係る他の一のカセットコイル121U’のスロット挿入部とが、径方向に隣接して挿入されている。
As shown in FIG. 2A, one
図3及び図4は、本実施例のステータコイル12の全体構成の2つの例を示す図である。
3 and 4 are diagrams showing two examples of the overall configuration of the
図3に示す例では、ステータコイル12は、相ごとに3組の並列関係で、Y結線の中性点90Nで電気的に接続されている。具体的には、ステータコイル12は、U相の第1の三重巻コイル121U-1と、U相の第2の三重巻コイル121U-2と、U相の第3の三重巻コイル121U-3との3組(対)とが、並列関係で、中性点90Nと動力線側のU相端子90Uとの間に電気的に接続されている。また、他の相も同様であり、ステータコイル12は、V相の第1の三重巻コイル121V-1と、V相の第2の三重巻コイル121V-2と、V相の第3の三重巻コイル121V-3の3組(対)とが、並列関係で、中性点90Nと動力線側のV相端子90Vとの間に電気的に接続されている。また、ステータコイル12は、W相の第1の三重巻コイル121W-1と、W相の第2の三重巻コイル121W-2と、W相の第3の三重巻コイル121W-3の3組(対)とが、並列関係で、中性点90Nと動力線側のW相端子90Wとの間に電気的に接続されている。
In the example shown in FIG. 3, the stator coils 12 are electrically connected at the
図4に示す例では、ステータコイル12は、相ごとに直列関係で、Y結線の中性点90Nで電気的に接続されている。具体的には、ステータコイル12は、U相の第1の三重巻コイル121U-1と、U相の第2の三重巻コイル121U-2と、U相の第3の三重巻コイル121U-3との3組(対)とが、直列に接続された状態で、中性点90Nと動力線側のU相端子90Uとの間に電気的に接続されている。また、他の相も同様である。
In the example shown in FIG. 4, the stator coils 12 are electrically connected in a series relationship for each phase at the
次に、図5及び図6を参照して、三重巻コイル121の好ましい例について説明する。
Next, a preferred example of the triple winding
図5は、三重巻コイル121の構成の一例の説明図であり、径方向に視た概略的な平面図である。以下では、一の三重巻コイル121について説明するが、上述したように、他の三重巻コイル121も実質的に同様である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of an example of the configuration of the triple winding
図5に示す例では、三重巻コイル121は、第1スロット挿入部1211と、第2スロット挿入部1212と、第3スロット挿入部1213と、第4スロット挿入部1214と、第1及び第2渡り部1215A、1215Bと、第3及び第4渡り部1216A、1216Bと、切替用の接続部1217と、端部1210、1218を含む。また、三重巻コイル121は、更に、第5スロット挿入部1220と、第6スロット挿入部1222と、第5及び第6渡り部1224A、1224Bと、切替用の接続部1225とを含む。
In the example shown in FIG. 5, the triple winding
三重巻コイル121は、端部1210から端部1218まで一ピースであり、1本以上のコイル線(断面形状は円形や矩形)を、巻枠まわりに1回以上巻回して成形されてよい。なお、以下で説明するスロット挿入部の個数(N、N-1等)は、当該コイル線の本数に対応する。図5において、太線は、本数が2本以上である状態を示す。また、端部1210、1218は、図示のような直線上の形態から、曲げ成形されてよい。
The
第1スロット挿入部1211、第2スロット挿入部1212、第3スロット挿入部1213、第4スロット挿入部1214、第5スロット挿入部1220、及び第6スロット挿入部1222は、それぞれ、スロット15に挿入されるコイル片の部位である。なお、一の三重巻コイル121に関して、第1スロット挿入部1211、第2スロット挿入部1212、第3スロット挿入部1213、第4スロット挿入部1214、第5スロット挿入部1220、及び第6スロット挿入部1222がそれぞれ挿入されるスロット15は、互いに異なる。
The first
本実施例では、上述したように、一の三重巻コイル121に関して、第1スロット挿入部1211及び第4スロット挿入部1214が挿入される対のスロット15(長節巻用スロット)の間の中心と、第2スロット挿入部1212及び第3スロット挿入部1213が挿入される対のスロット15(短節巻用スロット)の間の中心と、第5スロット挿入部1220及び第6スロット挿入部1222が挿入される対のスロット15(長節巻用スロット)の間の中心とは、一致する。また、一の三重巻コイル121に関して、第1スロット挿入部1211が挿入されるスロット15(長節巻用スロット)と第2スロット挿入部1212が挿入されるスロット15(短節巻用スロット)とは、第5スロット挿入部1220が挿入されるスロット15(長節巻用スロット)を介して周方向で隣り合い、かつ、第4スロット挿入部1214が挿入されるスロット15(長節巻用スロット)と第3スロット挿入部1213が挿入されるスロット15(短節巻用スロット)とは、第6スロット挿入部1222が挿入されるスロット15(長節巻用スロット)を介して周方向で隣り合う関係となる。なお、この場合、第1スロット挿入部1211及び第4スロット挿入部1214が、第1及び第2渡り部1215A、1215Bとともに、上述した外側カセットコイル部分CL1を形成し、第2スロット挿入部1212及び第3スロット挿入部1213が、第3及び第4渡り部1216A、1216Bとともに、上述した内側カセットコイル部分CL2を形成し、第5スロット挿入部1220及び第6スロット挿入部1222が、第5及び第6渡り部1224A、1224Bとともに、上述した中間カセットコイル部分CL3を形成する。
In this embodiment, as described above, for one triple winding
第1渡り部1215Aは、リード側のコイルエンドを形成する。第1渡り部1215Aは、周方向の一方側が第1スロット挿入部1211のリード側端部に接続され、かつ、周方向の他方側が第4スロット挿入部1214のリード側端部に接続される。
The
第2渡り部1215Bは、反リード側のコイルエンドを形成する。第2渡り部1215Bは、周方向の一方側が第1スロット挿入部1211の反リード側端部に接続され、かつ、周方向の他方側が第4スロット挿入部1214の反リード側端部に接続される。
The
第3渡り部1216Aは、リード側のコイルエンドを形成する。第3渡り部1216Aは、周方向の一方側が第2スロット挿入部1212のリード側端部に接続され、かつ、周方向の他方側が第3スロット挿入部1213のリード側端部に接続される。
The
第4渡り部1216Bは、反リード側のコイルエンドを形成する。第4渡り部1216Bは、周方向の一方側が第2スロット挿入部1212の反リード側端部に接続され、かつ、周方向の他方側が第3スロット挿入部1213の反リード側端部に接続される。
The
第5渡り部1224Aは、リード側のコイルエンドを形成する。第5渡り部1224Aは、周方向の一方側が第5スロット挿入部1220のリード側端部に接続され、かつ、周方向の他方側が第6スロット挿入部1222のリード側端部に接続される。
The
第6渡り部1224Bは、反リード側のコイルエンドを形成する。第6渡り部1224Bは、周方向の一方側が第5スロット挿入部1220の反リード側端部に接続され、かつ、周方向の他方側が第6スロット挿入部1222の反リード側端部に接続される。
The
切替用の接続部1217は、内側カセットコイル部分CL2と中間カセットコイル部分CL3との間の接続部を形成する。具体的には、切替用の接続部1217は、周方向に延在し、周方向内側の端部が、一の第3スロット挿入部1213の反リード側端部に第4渡り部1216Bを介して接続され、かつ、周方向外側の端部が、一の第5スロット挿入部1220の反リード側端部に接続される。
A
切替用の接続部1225は、中間カセットコイル部分CL3と外側カセットコイル部分CL1との間の接続部を形成する。具体的には、切替用の接続部1225は、軸方向に延在し、軸方向内側の端部が、第6スロット挿入部1222における反リード側の端部に接続される。そして、切替用の接続部1225は、軸方向の軸方向外側の端部が、第1スロット挿入部1211における反リード側の端部に、第2渡り部1215Bを介して接続される。
A
ここで、上述のようにN個の第1スロット挿入部1211を有する三重巻コイル121を形成する場合は、端部1210から、第3スロット挿入部1213、第4渡り部1216B、第2スロット挿入部1212、第3渡り部1216A、第3スロット挿入部1213、第4渡り部1216B、といった具合に、N個の第3スロット挿入部1213及び第4渡り部1216Bが形成されるまで、繰り返す。そして、N個目の第4渡り部1216Bが形成されると、N個目の第4渡り部1216Bから切替用の接続部1217を形成し、ついで、第5スロット挿入部1220、第5渡り部1224A、第6スロット挿入部1222、及び第6渡り部1224B、といった具合に、2N-1個の第5スロット挿入部1220及び第6スロット挿入部1222が形成されるまで、繰り返す。そして、2N-1個目の第6スロット挿入部1222が形成されると、2N-1個目の第6スロット挿入部1222から切替用の接続部1225を形成し、ついで、同様に、第2渡り部1215B、第1スロット挿入部1211、第1渡り部1215A、第4スロット挿入部1214、第2渡り部1215B、第1スロット挿入部1211、第1渡り部1215A、第4スロット挿入部1214、第2渡り部1215B、といった具合に、N個の第2渡り部1215Bが形成されるまで、繰り返す。そして、N個目の第2渡り部1215Bが形成されると、N個目の第1スロット挿入部1211を形成してから端部1218を形成する。
Here, when forming the triple winding
このような三重巻コイル121によれば、同一種類を複数個組み付けることで、上述したステータコイル12を構成できる。すなわち、図5に示す三重巻コイル121を9つ用いて、上述したステータコイル12を構成できる。なお、同一種類は、上述した第1スロット挿入部1211から第6スロット挿入部1222までの構成が実質的に同じであることを意味し、端部1210、1218の長さや曲げ形状が若干異なる構成も含む概念である。
According to such a triple winding
具体的には、図5に示す三重巻コイル121を用いる場合、U相に係る第1スロット挿入部1211は、W相に係る第4スロット挿入部1214よりも径方向外側に位置する態様で、W相に係る第4スロット挿入部1214と同じスロット15内に挿入される。U相に係る第2スロット挿入部1212は、V相に係る第3スロット挿入部1213よりも径方向外側に位置する態様で、V相に係る第3スロット挿入部1213と同じスロットに配置される。U相に係る第3スロット挿入部1213は、W相に係る第2スロット挿入部1212よりも径方向外側に位置する態様で、W相に係る第2スロット挿入部1212と同じスロットに配置される。U相に係る第4スロット挿入部1214は、V相に係る第1スロット挿入部1211よりも径方向外側に位置する態様で、V相に係る第1スロット挿入部1211と同じスロット15内に挿入される。U相に係る第5スロット挿入部1220は、単独でスロット15内に挿入され、U相に係る第6スロット挿入部1222は、単独でスロット15内に挿入される。
Specifically, when the triple winding
また、同様に、V相に係る第2スロット挿入部1212は、W相に係る第3スロット挿入部1213よりも径方向外側に位置する態様で、W相に係る第3スロット挿入部1213と同じスロットに配置される。V相に係る第4スロット挿入部1214は、W相に係る第1スロット挿入部1211よりも径方向外側に位置する態様で、W相に係る第1スロット挿入部1211と同じスロット15内に挿入される。V相に係る第5スロット挿入部1220は、単独でスロット15内に挿入され、V相に係る第6スロット挿入部1222は、単独でスロット15内に挿入される。
Similarly, the second
また、同様に、W相に係る第5スロット挿入部1220は、単独でスロット15内に挿入され、W相に係る第6スロット挿入部1222は、単独でスロット15内に挿入される。
Similarly, the W-phase fifth
また、このような三重巻コイル121によれば、第5スロット挿入部1220と第6スロット挿入部1222のそれぞれの個数を同じにしつつ、第1スロット挿入部1211と第4スロット挿入部1214のそれぞれの個数を1つだけ異ならせるとともに、第2スロット挿入部1212と第3スロット挿入部1213のそれぞれの個数を1つだけ異ならせることができる。すなわち、第1スロット挿入部1211の個数をN(≧2)とすると、第4スロット挿入部1214をN-1個とし、第2スロット挿入部1212をN-1個とし、第3スロット挿入部1213をN個とすることができる。また、第5スロット挿入部1220と第6スロット挿入部1222のそれぞれの個数は、第1スロット挿入部1211の個数に依存しないが、例えば本実施例のように、2N-1個とすることができる。なお、切替用の接続部1217は、2N-1個の第5スロット挿入部1220のうちの1つに接続され、かつ、N個の第3スロット挿入部1213のうちの1つに第4渡り部1216Bを介して接続される。また、切替用の接続部1225は、2N-1個の第6スロット挿入部1222のうちの1つに接続され、かつ、N個の第1スロット挿入部1211のうちの1つに第2渡り部1215Bを介して接続される。端部1210、1218も同様に、それぞれ、N個の第3スロット挿入部1213のうちの1つ、N個の第1スロット挿入部1211のうちの1つに接続される。なお、変形例では、切替用の接続部1217は、第6渡り部1224Bの一部を介して一の第5スロット挿入部1220の反リード側端部に接続されてよい。
Further, according to the triple winding
従って、本実施例では、外側カセットコイル部分CL1と内側カセットコイル部分CL2とは、それぞれ、対応するスロット15に挿入される本数の合計が同じである。すなわち、第1スロット挿入部1211の個数をN(≧2)とすると、第1スロット挿入部1211と第4スロット挿入部1214のそれぞれの個数の合計は、2N-1であり、第2スロット挿入部1212と第3スロット挿入部1213のそれぞれの個数の合計は、2N-1であり、同じとなる。また、中間カセットコイル部分CL3も、外側カセットコイル部分CL1と内側カセットコイル部分CL2のそれぞれと、対応するスロット15に挿入される本数の合計が同じである。すなわち、第5スロット挿入部1220と第6スロット挿入部1222のそれぞれの個数は、2N-1で同じとなる。これにより、図7を参照して後述するように各スロット15に挿入されるコイル辺の数(スロット挿入部の数)を奇数個にすることができる。
Therefore, in this embodiment, the total number of coils inserted into the corresponding
図6は、他の例による三重巻コイル121Aの説明図であり、径方向に視た概略的な平面図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a triple winding
他の例による三重巻コイル121Aは、図5に示した三重巻コイル121に対して、主に、第2スロット挿入部1212、第4スロット挿入部1214、切替用の接続部1217、及び切替用の接続部1225が、それぞれ、第2スロット挿入部1212A、第4スロット挿入部1214A、切替用の接続部1217A、及び切替用の接続部1225Aで置換された点が異なる。
A triple winding
本質的には、他の例による三重巻コイル121Aは、図5に示した三重巻コイル121に対して、切替用の接続部1217A及び切替用の接続部1225Aの位置が異なることで、第1スロット挿入部1211、第2スロット挿入部1212A、第3スロット挿入部1213、及び第4スロット挿入部1214Aのそれぞれの数が同一となる。
Essentially, the
切替用の接続部1217Aは、中間カセットコイル部分CL3と内側カセットコイル部分CL2との間の接続部を形成する。具体的には、切替用の接続部1217Aは、軸方向に延在し、軸方向内側の端部が、第2スロット挿入部1212Aにおけるリード側の端部に接続される。そして、切替用接続部1217Aは、軸方向外側の端部が、第6スロット挿入部1222におけるリード側の端部に、第5渡り部1224Aを介して接続される。
A
切替用の接続部1225Aは、中間カセットコイル部分CL3と外側カセットコイル部分CL1との間の接続部を形成する。具体的には、切替用の接続部1225Aは、軸方向に延在し、軸方向内側の端部が、第5スロット挿入部1220におけるリード側の端部に接続される。そして、切替用の接続部1225Aは、軸方向外側の端部が、第4スロット挿入部1214におけるリード側の端部に、第1渡り部1215Aを介して接続される。
A
なお、他の例による三重巻コイル121Aにおいても、第5スロット挿入部1220と第6スロット挿入部1222のそれぞれの個数は、第1スロット挿入部1211の個数に依存しないが、第1スロット挿入部1211の個数をN(≧2)とすると、例えば本実施例のように、2N個とすることができる。
Also in the triple winding
このような三重巻コイル121Aによれば、上述した三重巻コイル121と同様、同一種類を複数個組み付けることで、上述したステータコイル12を構成できる。すなわち、図6に示す三重巻コイル121Aを9つ用いて、上述したステータコイル12を構成できる。
According to such a triple winding
このような三重巻コイル121Aでは、図5に示した三重巻コイル121と同様、外側カセットコイル部分CL1と内側カセットコイル部分CL2と中間カセットコイル部分CL3とは、それぞれ、対応するスロット15に挿入される本数の合計が同じである。すなわち、第1スロット挿入部1211の個数をN(≧2)とすると、第1スロット挿入部1211と第4スロット挿入部1214Aのそれぞれの個数の合計は、2Nであり、第2スロット挿入部1212Aと第3スロット挿入部1213のそれぞれの個数の合計は、2Nであり、第5スロット挿入部1220と第6スロット挿入部1222のそれぞれの個数の合計は、2Nであり、同じとなる。これにより、各スロット15に挿入されるコイル辺の数(スロット挿入部の数)を偶数個にすることができる。
In such a triple-
図7は、スロット15に挿入されるスロット挿入部の数が奇数である構成の説明図である。ここで、N=5としたときの図5の三重巻コイル121を用いて、図1のステータコイル12を実現した場合を説明する。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a configuration in which the number of slot insertion portions inserted into the
図7には、各スロットに挿入された第1スロット挿入部1211から第6スロット挿入部1222のそれぞれの各個数が図中の数字“5”、“4”、又は“9”で示される。図7では、N=5であるので、各スロット15には、合計で9つのスロット挿入部が挿入される。
In FIG. 7, the number of each of the first
このようにして、図5に示した構成の三重巻コイル121を用いることで、奇数個のスロット挿入部が挿入されたステータ10を形成できる。
In this way, by using the triple winding
なお、図6に示した構成の三重巻コイル121Aを用いると、偶数個のスロット挿入部が挿入されたステータ(図示せず)を形成できる。
By using the triple winding
ところで、ステータ10の各スロット15に挿入されるスロット挿入部の数は、当該ステータ10を備えた回転電機により実現されるべき出力特性等に応じて異なる。一般的に、比較的高い出力の回転電機には、比較的多くの数のスロット挿入部が各スロット15に挿入される。
By the way, the number of slot insertion portions inserted into each
従って、図5に示した構成の三重巻コイル121を用いる場合は、特定の出力特性を実現するための回転電機の構成の最適化を図ることができる。例えば、特定の出力特性が、図7に示すような合計9つのスロット挿入部が各スロット15内に挿入される際に実現される場合に、図6に示した構成の三重巻コイル121Aを利用して、合計8つのスロット挿入部が各スロット15内に挿入される構成を実現した場合、出力特性が不足傾向となる。これに対して、図6に示した構成の三重巻コイル121Aを利用して、合計10つのスロット挿入部が各スロット15内に挿入される構成を実現した場合、出力特性が過大となる。このような場合、図5に示した構成の三重巻コイル121を用いることで、かかる不都合を防止できる。換言すると、一のスロット15内に挿入できるスロット挿入部の数の自由度を高めることができる。
Therefore, when the triple winding
また、図5に示した構成の三重巻コイル121を用いる場合は、第1スロット挿入部1211及び第3スロット挿入部1213をN個形成しつつ、第1及び第2渡り部1215A、1215Bや第6渡り部1224BをN-1個に留めることができる。これにより、コイルエンドを形成する第1及び第2渡り部1215A、1215Bの個数を効率的に低減でき、コイルエンドの体格の低減を図ることができる。
Further, when using the triple winding
次に、図8から図10を参照して、本実施例のステータの三重巻コイル121の組み付け方法について説明する。
Next, a method of assembling the triple winding
図8から図10は、本実施例のステータ10の三重巻コイル121の組み付け方法の説明図であり、各組み付け段階におけるワークの平面図である。
8 to 10 are explanatory diagrams of the method of assembling the triple winding
本実施例による三重巻コイル121からなるステータコイル12は、インサータ(図示せず)によるステータコア11に対して軸方向外側からの軸方向の組み付けが可能である。
The
具体的には、本実施例のステータコイル12の組み付け方法は、まず、U相に係る3つの三重巻コイル121Uを、インサータ(図示せず)によりステータコア11に対して軸方向外側から軸方向に組み付けることを含む。図8には、ステータコア11にU相に係る3つの三重巻コイル121Uを組み付けた後の状態が示されている。
Specifically, in the method of assembling the
例えば、図5に示した三重巻コイル121を用いる場合、インサータは、ステータコア11に対して軸方向外側から三重巻コイル121の第1渡り部1215A、第3渡り部1216A及び第5渡り部1224A側をステータコア11の内径側の空間を通って軸方向の一方側から他方側まで至らせる態様で、軸方向の組み付けを実現してよい。この場合、インサータは、三重巻コイル121の第1スロット挿入部1211から第6スロット挿入部1222のそれぞれを各スロット15に軸方向に挿入しながら、第1渡り部1215A、第3渡り部1216A及び第5渡り部1224A側をステータコア11の他方側まで至らせた後、第1渡り部1215A、第3渡り部1216A及び第5渡り部1224Aを、径方向外側へと倒すことで、軸方向の組み付けを完了させることができる。あるいは、インサータは、第2渡り部1215B、第4渡り部1216B、及び第6渡り部1224B側をステータコア11の内径側の空間を通って軸方向の一方側から他方側まで至らせる態様で、軸方向の組み付けを実現してよい。
For example, when using the triple winding
この場合、U相に係る3つの三重巻コイル121Uは、それぞれ別々のコイル線によりインサータにセットされてもよいし、連続した1本のコイル線によりインサータにセットされてもよい。
In this case, the three U-phase triple winding
ついで、本実施例のステータコイル12の組み付け方法は、V相に係る3つの三重巻コイル121Vを、インサータ(図示せず)によりステータコア11に対して軸方向外側から軸方向に組み付けることを含む。なお、インサータは、U相に係る3つの三重巻コイル121Uを組み付ける際に利用するインサータと共通であってよい。なお、図9には、組み付け前の3つの三重巻コイル121Vとともに、組み付け前のワーク(ステータコア11にU相に係る3つの三重巻コイル121Uを組み付けた後のワーク)が示されている。また、図10には、ステータコア11にV相に係る3つの三重巻コイル121Vを組み付けた後の状態が示されている。
Next, the method of assembling the
この場合、V相に係る3つの三重巻コイル121Vは、それぞれ別々のコイル線によりインサータにセットされてもよいし、連続した1本のコイル線によりインサータにセットされてもよい。
In this case, the three V-phase
このようなV相に係る3つの三重巻コイル121Vは、既に組み付け済のU相に係る3つの三重巻コイル121Uとの関係で、径方向で互い違いが生じる配置関係とならない。具体的には、V相に係る3つの三重巻コイル121Vの第1スロット挿入部1211は、U相に係る三重巻コイル121Uの第4スロット挿入部1214より径方向内側に配置される態様で、当該第4スロット挿入部1214と同じスロット15に挿入できる。また、V相に係る3つの三重巻コイル121Vの第3スロット挿入部1213は、U相に係る三重巻コイル121Uの第2スロット挿入部1212より径方向内側に配置される態様で、当該第2スロット挿入部1212と同じスロット15に挿入できる。従って、V相に係る3つの三重巻コイル121Vは、上述したU相に係る3つの三重巻コイル121Uの組み付け後に、これらに対して径方向内側からかつステータコア11に対して軸方向外側から軸方向に組み付けることが可能である。
The three V-phase triple coils 121V do not have a radially staggered relationship with the U-phase
このため、V相に係る3つの三重巻コイル121Vについても、上述したU相に係る3つの三重巻コイル121Uと同様、同時に(例えば図9に模式的に示すような互いに接続した状態で)組み付けることができる。これにより、上述のV相に係る3つの三重巻コイル121Vのそれぞれを別々にステータコア11に組み付ける場合よりも効率的な組み付けを実現できる。
Therefore, the three
ついで、本実施例のステータコイル12の組み付け方法は、W相に係る3つの三重巻コイル121Wを、インサータ(図示せず)によりステータコア11に対して軸方向外側から軸方向に組み付けることを含む。W相に係る3つの三重巻コイル121Wについても、既に組み付け済のU相に係る3つの三重巻コイル121U及びV相に係る3つの三重巻コイル121Vとの関係で、径方向で互い違いが生じる配置関係とならない。従って、W相に係る3つの三重巻コイル121Wは、上述したU相に係る3つの三重巻コイル121U及びV相に係る3つの三重巻コイル121Vの組み付け後に、これらに対して径方向内側からかつステータコア11に対して軸方向外側から軸方向に組み付けることが可能である。
Next, the method of assembling the
このため、W相に係る3つの三重巻コイル121Wについても、上述したU相に係る3つの三重巻コイル121UやV相に係る3つの三重巻コイル121Vと同様、同時に組み付けることができる。これにより、上述のW相に係る3つの三重巻コイル121Wのそれぞれを別々にステータコア11に組み付ける場合よりも効率的な組み付けを実現できる。
Therefore, the three
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。また、各実施例の効果のうちの、従属項に係る効果は、上位概念(独立項)とは区別した付加的効果である。 Although each embodiment has been described in detail above, it is not limited to a specific embodiment, and various modifications and changes are possible within the scope described in the claims. It is also possible to combine all or more of the constituent elements of the above-described embodiments. Further, among the effects of each embodiment, the effects related to dependent claims are additional effects distinguished from generic concepts (independent claims).
10・・・ステータ(回転電機用ステータ)、11・・・ステータコア、15・・・スロット、12・・・ステータコイル、121・・・三重巻コイル、CL1・・・外側カセットコイル部分(第1コイル部分)、CL2・・・内側カセットコイル部分(第2コイル部分)、CL3・・・中間カセットコイル部分(第3コイル部分) 10... Stator (stator for rotary electric machine), 11... Stator core, 15... Slot, 12... Stator coil, 121... Triple winding coil, CL1... Outer cassette coil portion (first coil portion), CL2: inner cassette coil portion (second coil portion), CL3: intermediate cassette coil portion (third coil portion)
Claims (5)
径方向に視て閉じたコイル形状の3つのコイル部分を同心状に含む複数の三重巻コイルが、相ごとに前記ステータコアに全周にわたり巻装されることで、形成されるステータコイルとを含み、
一の三重巻コイルにおける前記3つのコイル部分は、それぞれ、異なるスロットに挿入される周方向両側のスロット挿入部と、前記周方向両側のスロット挿入部間で周方向に延在する軸方向両側の渡り部とにより、前記閉じたコイル形状を形成し、
前記3つのコイル部分は、周長が最も長い第1コイル部分と、周長が前記第1コイル部分よりも4スロット分のピッチだけ短い第2コイル部分と、周長が前記第1コイル部分よりも2スロット分のピッチだけ短い第3コイル部分とからなり、
複数の前記三重巻コイルは、一の前記三重巻コイルの前記第1コイル部分のスロット挿入部及び前記第2コイル部分のスロット挿入部が、他の前記三重巻コイルの前記第1コイル部分のスロット挿入部及び前記第2コイル部分のスロット挿入部と径方向で隣接する態様で、対応する各スロット内に挿入される、回転電機用ステータ。 a stator core having a plurality of slots;
a stator coil formed by winding a plurality of triple-wound coils concentrically including three coil portions having a coil shape closed in the radial direction around the entire circumference of the stator core for each phase. ,
The three coil portions in one triple-wound coil include slot insertion portions on both sides in the circumferential direction that are inserted into different slots, and axially opposite sides extending in the circumferential direction between the slot insertion portions on both sides in the circumferential direction. The transition portion forms the closed coil shape,
The three coil portions are: a first coil portion having the longest circumference; a second coil portion having a circumference shorter than the first coil portion by a pitch of four slots; consists of a third coil portion that is shorter by a pitch of two slots,
In the plurality of triple wound coils, the slot insertion portion of the first coil portion and the slot insertion portion of the second coil portion of one of the triple wound coils are the slots of the first coil portion of the other triple wound coil. A stator for a rotary electric machine, which is inserted into each corresponding slot in a manner radially adjacent to the insertion portion and the slot insertion portion of the second coil portion.
各相に係る前記三重巻コイルの前記第2コイル部分は、他の相に係る前記三重巻コイルの前記第2コイル部分と同じスロットに挿入され、
各相に係る前記三重巻コイルの前記第3コイル部分は、他の前記三重巻コイルが挿入されないスロットに挿入される、請求項2に記載の回転電機用ステータ。 the first coil portions of the triple-wound coils for each phase are inserted into the same slots as the first coil portions of the triple-wound coils for other phases;
the second coil portions of the triple-wound coils for each phase are inserted into the same slots as the second coil portions of the triple-wound coils for other phases;
3. The stator for a rotating electric machine according to claim 2, wherein said third coil portion of said triple winding coil associated with each phase is inserted into a slot into which other said triple winding coils are not inserted.
前記一の前記三重巻コイルの前記第2コイル部分は、周方向の前記一方側のスロットに挿入されるスロット挿入部の本数が、周方向の前記他方側のスロットに挿入されるスロット挿入部の本数よりも1本少なく、
前記一の前記三重巻コイルの前記第3コイル部分は、周方向の前記一方側のスロットに挿入されるスロット挿入部の本数が、周方向の前記他方側のスロットに挿入されるスロット挿入部の本数と等しい、請求項3に記載の回転電機用ステータ。 In the first coil portion of one of the triple winding coils, the number of slot insertion portions inserted into slots on one side in the circumferential direction is greater than the number of slot insertion portions inserted into slots on the other side in the circumferential direction. one more,
In the second coil portion of the one triple winding coil, the number of slot insertion portions inserted into the slots on the one side in the circumferential direction is equal to the number of slot insertion portions inserted in the slots on the other side in the circumferential direction. One less than the number,
In the third coil portion of the one triple winding coil, the number of slot insertion portions inserted into the slots on the one side in the circumferential direction is equal to the number of slot insertion portions inserted in the slots on the other side in the circumferential direction. 4. The stator for a rotary electric machine according to claim 3, equal to the number.
第3相に係る前記三重巻コイルのそれぞれは、前記第2相に係る前記三重巻コイルのそれぞれよりも径方向内側に配置される、請求項1から4のうちのいずれか1項に記載の回転電機用ステータ。 each of the triple-wound coils relating to the first phase is arranged radially outside of each of the triple-wound coils relating to the second phase,
5. The triple-wound coil according to any one of claims 1 to 4, wherein each of said triple-wound coils relating to a third phase is arranged radially inward of each of said triple-wound coils relating to said second phase. Stator for rotating electric machine.
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Legal Events
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A621 | Written request for application examination |
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