JP2023073147A - stator - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、電気自動車等の車両に搭載される回転電機に使用されるステータに関する。 The present disclosure relates to a stator used in a rotating electric machine mounted on a vehicle such as an electric vehicle.
従来、例えば電気自動車等の車両に搭載される回転電機に使用されるステータとしては、複数のスロットが周方向に配列された円環形状のステータコアと、ステータコアに収容されたコイル線とを備えたものが知られている(特許文献1参照)。このステータでは、コイル線のステータコアから軸方向の両側に突出した突出部は、接続部材(バスバー)により接続され、これらコイル線と接続部材とによりコイルを形成する。このステータでは、同一の相を担うコイル線同士を接続する接続部材を周方向に複数配置し、これらを樹脂製の円環形状のホルダにより保持するようにした円環形状の接続リング(バスリング)が用いられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a stator used in a rotating electrical machine mounted on a vehicle such as an electric vehicle has a ring-shaped stator core in which a plurality of slots are arranged in the circumferential direction, and a coil wire accommodated in the stator core. is known (see Patent Document 1). In this stator, the protrusions of the coil wire protruding from the stator core in the axial direction are connected by connecting members (bus bars), and the coil wire and the connecting member form a coil. In this stator, a plurality of connection members for connecting coil wires of the same phase are arranged in the circumferential direction, and these are held by an annular holder made of resin (bus ring). ) is used.
ステータの組立時には、コイル線を収容したステータコアに軸方向から接続リングを設置し、接続部材とコイル線とを接合することで、1つの相の1つのコイルを形成する。そして、この接続リングに重ねて別の接続リングを積層して設置し、その接続部材とコイル線とを接合することで、別の相のコイルを形成する。この作業を相の数に応じて繰り返し、全ての相のコイルを形成する。 When assembling the stator, one coil of one phase is formed by axially installing a connection ring on the stator core accommodating the coil wire, and joining the connection member and the coil wire. Then, another connection ring is stacked and installed on top of this connection ring, and the connection member and the coil wire are joined to form a coil of another phase. This operation is repeated according to the number of phases to form coils for all phases.
しかしながら、特許文献1に記載したステータでは、接続部材は銅製であるため、軽量化が困難であり、ステータが重量化するという課題があった。ステータが重量化すると、ステータに必要とされる強度が大きくなってしまい、大型化を招く虞がある。
However, in the stator disclosed in
そこで、軽量化を図ることができるステータを提供することを目的とする。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide a stator that can be made lighter.
本開示に係るステータは、複数のスロットが周方向に配列された円環形状のステータコアと、前記スロットに収容されたスロット収容部と、前記スロット収容部に連続して前記ステータコアの中心軸の軸方向に突出した突出部と、を有する複数のコイル線と、を備えたステータであって、2つの接合部と、前記2つの接合部同士を連結する連結部と、を有する複数の接続部材を備え、前記複数のコイル線は、前記軸方向の一方側に突出した前記突出部に被接合部を有し、前記複数の接続部材は、前記2つの接合部を異なる前記コイル線の前記被接合部にそれぞれ接合することで、接合した前記コイル線同士を電気的に接続し、前記複数のコイル線が、複数の前記スロットに収容され、且つ、前記複数の接続部材により接続されることで、前記周方向の1周に亘って巻回されたコイルを形成し、前記複数の接続部材は、前記周方向に並んで配置され、前記周方向の1周に亘って同一平面上に配置され集合群としての一層の環状接続部を形成し、前記接続部材は、アルミニウム製である。 A stator according to the present disclosure includes a ring-shaped stator core in which a plurality of slots are arranged in a circumferential direction, a slot accommodating portion accommodated in the slot, and a central axis of the stator core continuous with the slot accommodating portion. a plurality of coil wires having projecting portions projecting in a direction, and a plurality of connection members having two joint portions and a connecting portion connecting the two joint portions. wherein each of the plurality of coil wires has a jointed portion on the projecting portion that protrudes to one side in the axial direction, and the plurality of connection members connect the two jointed portions to the jointed portions of the different coil wires. The coil wires are electrically connected to each other by joining to the respective portions, and the plurality of coil wires are accommodated in the plurality of slots and connected by the plurality of connection members, A coil wound over one turn in the circumferential direction is formed, and the plurality of connection members are arranged side by side in the circumferential direction and arranged on the same plane over the one turn in the circumferential direction. Forming a one-layer annular connection as a group, said connecting member is made of aluminium.
また、本開示に係るステータは、複数のスロットが周方向に配列された円環形状のステータコアと、前記スロットに収容された第1スロット収容部と、前記第1スロット収容部に連続して前記ステータコアの中心軸の軸方向の一方側に突出した第1突出部と、前記第1スロット収容部が収容された前記スロットとは異なる前記スロットに収容された第2スロット収容部と、前記第2スロット収容部に連続して前記ステータコアの前記軸方向の一方側に突出した第2突出部と、前記第1スロット収容部及び前記第2スロット収容部を接続して前記ステータコアの前記軸方向の一方側とは反対側の前記軸方向の他方側に配置されたコイルエンド部と、を有する複数のコイル線と、を備えたステータであって、2つの接合部と、前記2つの接合部同士を連結する連結部と、を有する複数の接続部材を備え、前記複数のコイル線は、前記第1突出部及び前記第2突出部のそれぞれに被接合部を有し、前記複数の接続部材は、前記2つの接合部を異なる前記コイル線の前記被接合部にそれぞれ接合することで、接合した前記コイル線同士を電気的に接続し、前記複数のコイル線が、複数の前記スロットに収容され、且つ、前記複数の接続部材により接続されることで、前記周方向の1周に亘って巻回されたコイルを形成し、前記複数の接続部材は、前記周方向に並んで配置され、前記周方向の1周に亘って同一平面上に配置され集合群としての一層の環状接続部を形成し、前記接続部材は、アルミニウム製である。 Further, the stator according to the present disclosure includes a ring-shaped stator core in which a plurality of slots are arranged in a circumferential direction, a first slot accommodating portion accommodated in the slot, and the a first projecting portion projecting to one side in the axial direction of the central axis of the stator core; a second slot accommodating portion accommodated in the slot different from the slot accommodating the first slot accommodating portion; A second projecting portion that is continuous with the slot accommodating portion and projects to one side of the stator core in the axial direction; a coil end portion arranged on the other side in the axial direction opposite to the axial direction side, and a plurality of coil wires, wherein two joint portions and the two joint portions are connected to each other. and a connecting portion that connects, the plurality of coil wires each having a joined portion on each of the first projecting portion and the second projecting portion, and the plurality of connecting members: By respectively joining the two joining portions to the joined portions of the different coil wires, the joined coil wires are electrically connected to each other, and the plurality of coil wires are accommodated in the plurality of slots, The plurality of connecting members are connected to each other to form a coil wound over one turn in the circumferential direction, and the plurality of connecting members are arranged side by side in the circumferential direction to The connecting members are made of aluminium, which are arranged coplanar around the circumference of the direction and form a single layer annular connection as a group.
本ステータによると、軽量化を図ることができる。 According to this stator, weight reduction can be achieved.
<第1の実施形態>
以下、本開示の第1の実施形態を、図1(a)~図7を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、ステータは、例えば回転電機としての三相交流モータに使用されるものとしている。また、この三相交流モータは、相としてU1,U2,V1,V2,W1,W2の6相を有するものとしている。但し、U1相のコイルとU2相のコイルとは、いずれも電源から中性点まで並列に接続されており、相としては同相となる。同様に、V1相とV2相とは同相であり、W1相とW2相とは同相となる。
<First Embodiment>
A first embodiment of the present disclosure will be described in detail below with reference to FIGS. 1(a) to 7. FIG. In this embodiment, the stator shall be used for a three-phase AC motor as a rotating electric machine, for example. This three-phase AC motor has six phases U1, U2, V1, V2, W1, and W2. However, the U1-phase coil and the U2-phase coil are both connected in parallel from the power supply to the neutral point, and have the same phase. Similarly, the V1 and V2 phases are in phase, and the W1 and W2 phases are in phase.
[ステータの構成]
まず、図1(a)及び図1(b)を参照して、ステータ1の構成について説明する。ステータ1は、略円環形状に形成され、ステータコア10と、コイルの一例であるコイルセット20と、バスバー端子(不図示)と、硬化したワニス(不図示)とを有している。ステータコア10とコイルセット20とバスバー端子とは、ワニスにより一体的に固定されている。尚、図1(a)~図2(b)は、ステータコア10にコイルセット20を形成した後、バスバー端子を設ける前の状態を示している。
[Stator configuration]
First, the configuration of the
ステータコア10は、略円環形状の電磁鋼板が積層されて形成されており、その外周側には不図示のモータケースにステータコア10を固定するためのリブ11及びボルト孔12と、内周面側に設けられた周方向に配列された複数のティース13とを有している。隣り合うティース13の間には、コイルセット20を収納するための複数のスロット14が周方向に配列されて形成されている。尚、本実施形態では、図1(a)における上側をステータ1の中心軸の軸方向一方側として第1側D1とし、図中下側をステータ1の中心軸の第1側D1とは反対側の軸方向他方側として第2側D2とする。
The
本実施形態では、6相のそれぞれで1つずつの波巻きのコイルを形成しており、コイルセット20は6つのコイルを有している。各コイルは、複数のコイル線30と、環状接続部の一例であるバスリング40とを有している。
In this embodiment, one wave winding coil is formed for each of the six phases, and the coil set 20 has six coils. Each coil has a plurality of
図7に示すように、各コイル線30は、銅製で、絶縁塗装が施された断面矩形状の平角導線からなる。1本のコイル線30は、全体として略U字形状を有しており、スロット14に収容された第1スロット収容部33Aと、第1スロット収容部33Aに連続してステータコア10の第1側D1に突出した第1突出部31Aと、第1スロット収容部33Aが収容されたスロット14とは異なるスロット14に収容された第2スロット収容部33Bと、第2スロット収容部33Bに連続してステータコア10の第1側D1に突出した第2突出部31Bと、第1スロット収容部33A及び第2スロット収容部33Bを接続してステータコア10の第2側D2に配置されたコイルエンド部32と、を有している。また、各コイル線30は、第1突出部31A及び第2突出部31Bのそれぞれに被接合部の一例である端部31aを有している。また、コイルエンド部32は、第1スロット収容部33A及び第2スロット収容部33Bに連続し、第1スロット収容部33A及び第2スロット収容部33Bに対して曲折して設けられている。コイルエンド部32は、例えば、第1スロット収容部33A及び第2スロット収容部33Bを直線状に連結する形状であったり、あるいは、他の相のコイル線30に対してレーンチェンジを可能なように湾曲又は部分的に屈曲した形状を有しており、形状は限定されない。尚、本実施形態では、第1スロット収容部33A及び第2スロット収容部33Bを総括してスロット収容部33とし、第1突出部31A及び第2突出部31Bを総括して突出部31とする。
As shown in FIG. 7, each
図1(a)及び図1(b)に示すように、本実施形態では、各スロット14に同じ相の8本のコイル線30が収容されている。また、本実施形態では、コイル線30のスロット収容部33は、位置によって断面形状が異なる異形断面コイルを採用しており、スロット14内での高占積率化を図っている。但し、コイル線30としては異形断面コイルを適用することには限られず、位置によって断面形状が同じであるコイルを適用してもよい。また、コイル線30に対しては、樹脂押出成形による被覆を行うようにしている。これにより、低コスト化を図ることができる。
As shown in FIGS. 1A and 1B, in this embodiment, each
バスリング40は、円環形状であり、相ごとに一層ずつ設けられ、同じ相のコイル線30同士を電気的に接続する。本実施形態では、6つのバスリング40が相ごとに形成されて、ステータコア10に対して第1側D1に層状に重ねて設けられている。バスリング40の詳細な構成については、後述する。
The
同じ相に用いられるスロット14は周方向に所定間隔を空けて1周に亘って配置され、かつ、異なる相のスロット14に対して位相を異ならせて配置されている。そして、同じ相に用いられる複数のスロット14に収容された複数のコイル線30は、バスリング40により接続されることで、周方向の1周に亘って波巻きにより巻回されたコイルを形成している。本実施形態では、各スロット14に同じ相の8本のコイル線30が収容されているため、周方向の1周に亘って波巻きにより巻回された8本のコイルが形成されている。
The
次に、バスリング40の構成について、図3(a)~図4(b)を用いて詳細に説明する。まず、バスリング40の単体について、説明する。図3(a)に示すように、1つのバスリング40は、複数(本実施形態では8つ)の接続ユニット41の集合体からなり、図3(b)に示すように、各接続ユニット41は4つの接続部材42~45を有している。これら4つの接続部材42~45は、周方向に沿って並列に配置されており、外径側から第1外径側接続部材42、第2外径側接続部材43、第1内径側接続部材44、第2内径側接続部材45としている。
Next, the configuration of the
第1外径側接続部材42は、同じ相に用いられる異なるコイル線30のそれぞれ1つずつの端部31aにそれぞれ接合される2つの接合部42aと、2つの接合部42a同士を連結する連結部42bと、を有しており、接合された端部31a同士(端部同士)を電気的に接続する。第1外径側接続部材42は、例えば、プレス成型により平板形状に形成されたアルミ板からなり、接合部42aは端部31aが貫通する穴形状としている。アルミ板の適用により、コスト低減を図っている。第1外径側接続部材42には絶縁塗装が施され、接合部42aのみで塗装が除去されて端部31aに接続できるように露出している。
The first outer diameter
第1外径側接続部材42は、連結部42bが、図3(b)中の左側において、周方向に沿った形状である第1部分42b1と、第1部分42b1の周方向の端部から径方向に延出した形状である第2部分42b2とを有する。そして、図3(b)中の左側の接合部42aは、第2部分42b2の先端部に形成されている。更に、第1外径側接続部材42は、連結部42bが、図3(b)中の右側において、周方向に沿った形状である第1部分42b1と、第1部分42b1の周方向の端部から径方向に延出した形状である第2部分42b2と、第2部分42b2の径方向の端部から周方向に延出した形状である第3部分42b3と、を有する。そして、図3(b)中の右側の接合部42aは、第3部分42b3の先端部に形成されている。
The first outer diameter
同様に、第2外径側接続部材43は、2つの接合部43aと連結部43bとを有し、第1内径側接続部材44は、2つの接合部44aと連結部44bとを有し、第2内径側接続部材45は、2つの接合部45aと連結部45bとを有している。即ち、これら接続部材42~45は、同じ相に用いられるコイル線30の端部31a同士を接続するものであり、周方向の1周に亘って同一平面上に配置され集合群としての一層のバスリング40を形成する。
Similarly, the second outer diameter
接続部材42~45は、アルミニウム製である。本明細書中で、アルミニウム製とは、アルミニウムが100%の材質の他、アルミニウムが含有されたアルミニウム合金も含むものとする。接続部材42~45はアルミニウム製であるため、銅製のコイル線30よりも単位断面積当たりの抵抗値が大きくなる。そこで、接続部材42~45で電気抵抗が大きくなってしまうことを回避するために、接続部材42~45の断面積はコイル線30の断面積よりも大きくしている。即ち、接続部材42~45の最小断面積は、コイル線30の最小断面積より大きい。本明細書中での最小断面積とは、電流が流れている通電部分の断面積のうちで最も小さい部分の断面積である。これにより、コイル線30と接続部材42~45とで、単位距離当たりの抵抗値が同等になるようにしている。
The connection members 42-45 are made of aluminum. In the present specification, "made of aluminum" includes not only materials containing 100% aluminum but also aluminum alloys containing aluminum. Since the connecting
また、接続部材42~45は、周方向に直交する断面において、ステータコア10の径方向の長さが軸方向の長さより長い形状を有している。これにより、銅製の接続部材を使用した場合に比べてアルミニウム製の接続部材42~45の断面積が大きくなったとしても、ステータ1の大型化に直結する軸方向には拡大せずに、断面積が大きくなってもステータコア10の外径に収まる程度の余裕がある径方向に拡大するようになるので、ステータ1の大型化を抑制することができる。
Moreover, the
ここで、接続部材42~45が銅製である場合は、コストの削減が困難な上に、軽量化も困難である。このため、ステータ1に必要とされる強度が大きくなってしまう。これに対し、本実施形態のステータ1によると、接続部材42~45をアルミニウム製としているので、軽量化を図ることができる。
Here, if the connecting
また、図5(a)及び図5(b)に示すように、端部31aは、突出部31の先端部が段差部31bを有する段差形状に形成されており、例えば接合部42aは組み付け時に穴部を端部31aに嵌合し、段差部31bで軸方向に支持されるようになっている。組み付け後、第1側D1からレーザ溶接機などを利用し、溶接部50において溶着により接合する。即ち、端部31aは、例えば接続部材42を軸方向から組み付ける際に接合部42aが突き当たって位置決めされる位置決め部の一例としての段差部31bを有している。尚、本実施形態では端部31aと接合部42aとを溶接により接合するようにしているが、これには限られず、例えば、圧入による圧接や、超音波接合による接合であってもよい。
Further, as shown in FIGS. 5A and 5B, the
図3(a)及び図3(b)に示すように、第1外径側接続部材42の連結部42bと、第2外径側接続部材43の連結部43bとは、接合部42aよりも外径側に配置されている。第1内径側接続部材44の連結部44bと、第2内径側接続部材45の連結部45bとは、接合部45aよりも内径側に配置されている。
As shown in FIGS. 3(a) and 3(b), the connecting
また、同じ形状の8つの接続ユニット41を周方向に並べて配置することで、1つのバスリング40が形成される。同じスロット14に収容される8本のコイル線30については、当該スロット14の周方向一方側に配置された接続ユニット41の接合部42a~45aと、当該スロット14の周方向他方側に配置された接続ユニット41の接合部42a~45aとが、径方向に交互に並んで端部31aに接合される(図4(b)参照)。従って、1つのバスリング40により、8つのコイルが形成されることになる。
One
次に、バスリング40を層状に重ねた構成について、説明する。図4(a)及び図4(b)に示すように、ステータコア10の第1側D1には、バスリング40が6層に重ねて設けられている。ここでは、U1相のバスリング40U1と、U2相のバスリング40U2と、V1相のバスリング40V1と、V2相のバスリング40V2と、W1相のバスリング40W1と、W2相のバスリング40W2とが、順に重ねられている。
Next, a configuration in which bus rings 40 are layered will be described. As shown in FIGS. 4A and 4B, bus rings 40 are provided in six layers on the first side D1 of the
U1相のバスリング40U1は、ステータコア10の端面10aに対して、所定間隔S(図2(a)参照)を空けるようにして端部31aにより支持された状態で接合されている。これにより、U1相のバスリング40U1が、スロット14に設けられた不図示の絶縁紙の第1側D1の端部に干渉することを抑制できる。U1相のバスリング40U1よりも第1側D1のバスリング40は、いずれも絶縁塗装を挟んで積層されている。即ち、各バスリング40同士は直接接してはいないが、支持はされている。なお、バスリング40を構成する層同士の絶縁方法としては、絶縁塗装を挟んで積層する方法に限らず、例えば、絶縁紙を挟んで積層した上でワニス樹脂を塗布する方法や、治具により、層同士の隙間を維持した上でモールド成形による樹脂で隙間を埋める方法などにより、実現される。
The U1-
本実施形態では、コイル線30の端部31aは、ステータコア10の径方向から視て、接合するバスリング40と同じ高さになるようにしている。即ち、同じスロット14に収容された複数のコイル線30の端部31aは、ステータコア10の径方向から視て、それら端部31aに接続される一層のバスリング40に重なるようにしている。また、相ごとにバスリング40とステータコア10の端面10aからの距離が異なるため、図2(b)に示すように、相ごとにステータコア10の端面10aから端部31aまでの距離、即ち突出部31の長さを異ならせている。
In this embodiment, the
本実施形態では、図7に示すように、それぞれのコイル線30において、第1スロット収容部33A及び第1突出部31Aの合計長さである第1脚部長さL1と、第2スロット収容部33B及び第2突出部31Bの合計長さである第2脚部長さL2とは、同じ長さであるようにしている。そして、同じ相に用いられる複数のコイル線30では、第1脚部長さL1及び第2脚部長さL2が全て同じであるようにしている。
In this embodiment, as shown in FIG. 7, in each
図4(a)及び図4(b)に示すように、相ごとに形成されたバスリング40は、同一形状であり、位相をずらして層状に重ねて設けられており、配線の平面交差を実現している。また、連結部42b,43bは接合部42aよりも外径側に配置され、連結部44b,45bは、接合部45aよりも内径側に配置されている。これにより、第1側D1から視たときに、各相のバスリング40の接続部材42~45の接合部42a~45aのそれぞれは、他のバスリング40の接続部材42~45の連結部42b~45bに重ならず、軸方向の第1側D1に露出している。
As shown in FIGS. 4(a) and 4(b), the bus rings 40 formed for each phase have the same shape and are stacked in layers with a phase shift so that the plane crossing of the wiring is Realized. The connecting
ステータ1を組み立てる際は、スロット14に絶縁紙を設け、コイル線30を組み付ける。そして、6層のバスリング40の組立体46を、第1側D1からコイル線30の全ての端部31aに装着し、全ての接合部42a~45aに対して、溶接などにより接合作業を行う。このとき、第1側D1から視たときに、各相のバスリング40の接続部材42~45の接合部42a~45aのそれぞれは軸方向に露出しているので、全ての接合部42a~45aに対して、新たにバスリング40を重ねるなどの他の作業を挟むことなく、1つの方向から一気に行うことができる。これにより、ステータ1の組立時の作業性を向上することができる。その後はバスバーを取り付け、ワニスで固めるようにする。
When assembling the
以上説明したように、本実施形態のステータ1によると、接続部材42~45をアルミニウム製としているので、例えば銅製とする場合に比べて、コストの低下を図ることができる。また、アルミニウム製とすることにより軽量化を図ることができるので、銅製とする場合に比べて、ステータ1に必要とされる強度が小さくなり、必要とされる強度よりも十分な強度を得ることができるようになる。更に、軽量化によって、燃費を向上することができる。
As described above, according to the
また、本実施形態のステータ1によると、ステータ1を第1側D1からから視て、各相のバスリング40の接続部材42~45の接合部42a~45aのそれぞれは、他のバスリング40の接続部材42~45の連結部42b~45bに重ならず、軸方向に露出している。このため、ステータ1の組立時において、全ての接合部42a~45aに対して、新たにバスリング40を重ねるなどの他の作業を挟むことなく、1つの方向から一気に行うことができる。これにより、バスリングを設置してコイル線との接合を行い、また別のバスリングを積層してコイル線との接合を行うことを相の数だけ繰り返す場合に比べて、作業性を向上することができる。また、組立後は、接合部42a~45aが露出しているので、検査を容易に行うことができる。
Further, according to the
また、本実施形態のステータ1によると、相ごとに形成されたバスリング40は同一形状であるので、部品の共通化を図ることができる。更に、接続ユニット41も同じ形状であるので、部品の共通化を図ることができる。
Further, according to the
また、本実施形態のステータ1によると、同じスロット14に収容されるコイル線30の長さを同じにしている。これにより、同じ相でのコイルの長さを同じにできるので、抵抗値の差の発生を抑制できる。
Further, according to the
また、本実施形態のステータ1によると、各バスリング40を平面状として、かつ、相ごとに突出部31の長さを変えているので、全体として軸方向の高さを低く抑えることができる。即ち、異なるバスリング40間でのクロスポイントが無く、多層化しても層の厚さを足しただけの厚さに抑えることができる。このため、ステータ1の小型化を図ることができる。また、平面状のバスリング40を第1側D1から取り付けているので、突出部31を曲げたり捩ったりする必要がなく、端部31aの位置精度やコイル線30の被膜の剥がれを考慮する必要がない。また、バスリング40を平面状にすることで、全ての接合部42a~45aの形状を統一することができる。
Further, according to the
また、本実施形態のステータ1によると、組み付け時において、接合部42aは穴部を端部31aに嵌合し、段差部31bで軸方向に支持される。このため、段差部31bが無くバスリング40を何らかの治具によって保持した状態で接合作業を行う場合に比べて、作業性を向上することができる。
Further, according to the
また、本実施形態のステータ1によると、1層のバスリング40に8つのコイルが形成されるので、1層のバスリングに1つのみのコイルを形成する場合に比べてステータ1にコイルを搭載するための搭載性を向上することができる。このため、同じ層数のバスリング40を設けるのであればコイルの数を増加することができ、一方で同数のコイルを搭載するのであればステータ1の小型化を図ることができる。
Further, according to the
上述した本実施形態のステータ1では、バスリング40、即ち接続部材42~45としてはプレス成型により平板形状に形成されたアルミ板を適用した場合について説明したが、これには限られず、銅製などの他の材質でもよく、あるいは、線状部材を切断して形成されたものとしてもよい。例えば、アルミ線、被覆付きアルミ線、銅板、銅線、銅被覆線などを適用することができる。
In the
また、本実施形態のステータ1では、バスリング40の配策として、外径側と内径側との両方に設けた場合について説明したが、これには限られず、スロット14に収容されるコイル線30の本数などに応じて適宜変更することができる。例えば、スロット14に収容されるコイル線30が4本である場合、外径側のみ、あるいは、内径側のみに設けるようにしてもよい。
In addition, in the
また、本実施形態のステータ1では、6層の重なり順は、U1,U2,V1,V2,W1,W2としたが、これには限られない。例えば、U1,V1,W1,W2,V2,U2とすることで、UVW相の相ごとのコイル線30の長さを同じにできるので、UVW相間の抵抗値の差分を小さくすることができる。
Also, in the
また、本実施形態のステータ1では、図5(a)及び図5(b)に示すように、端部31aは突出部31の厚さ方向両側を切除した形状にした場合について説明したが、これには限られず、図5(c)及び図5(d)に示すように、端部131aは突出部131の厚さ方向両側及び幅方向両側を切除した形状にしてもよい。この場合も、段差部131bによって第1外径側接続部材142の接合部142aを支持して、溶接部150において溶接することができる。又は、図6(a)及び図6(b)に示すように、端部231aは第2突出部231の幅方向一方側を切除した形状にしてもよい。この場合も、段差部231bによって第1外径側接続部材242の接合部242aを支持して、溶接部250において溶接することができる。あるいは、図6(c)及び図6(d)に示すように、端部331aは第2突出部331の幅方向一方側及び厚さ方向一方側を切除した形状にしてもよい。この場合も、段差部331bによって第1外径側接続部材342の接合部342aを支持して、溶接部350において溶接することができる。
Also, in the
<第2の実施形態>
次に、本開示の第2の実施形態を、図8(a)~図11(b)を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、U1相とU2相のように同相であるが異なるコイルを使用する相を同じスロット14に収容し、かつ、コイルを同心巻きとした点で、第1の実施形態と構成を異にしている。但し、それ以外の構成については、第1の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to FIGS. 8(a) to 11(b). This embodiment differs from the first embodiment in that the phases using the same phase but different coils, such as the U1 phase and the U2 phase, are housed in the
本実施形態では、ステータ401を適用する三相交流モータは、相としてU1,U2,V1,V2,W1,W2の6相を有するものとしている。但し、U1相のコイルとU2相のコイルとは、いずれも、同心巻きで形成されるとともに、電源から中性点まで並列に接続されており、相としては同相となる。同様に、V1相とV2相とは同相であり、W1相とW2相とは同相となる。
In this embodiment, the three-phase AC motor to which the
[ステータの構成]
まず、図8(a)及び図8(b)を参照して、ステータ401の構成について説明する。ステータ401は、略円環形状に形成され、ステータコア10と、コイルの一例であるコイルセット420と、バスバー端子(不図示)と、硬化したワニス(不図示)とを有している。ステータコア10は、第1の実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。
[Stator configuration]
First, the configuration of the
本実施形態では、6相のそれぞれで4つずつの同心巻きのコイルを形成しており、コイルセット420は24のコイルを有している。各コイルは、複数のコイル線30と、環状接続部の一例であるバスリング440とを有している。各コイル線30は、絶縁塗装が施された断面矩形状の平角導線からなる(図7参照)。各コイル線30の構成については、第1の実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。
In this embodiment, each of the six phases forms four concentrically wound coils, and the coil set 420 has 24 coils. Each coil has a plurality of
本実施形態では、各スロット14に4本のコイル線30が収容されている。4本のコイル線30は、U1相とU2相を2本ずつ、V1相とV2相を2本ずつ、W1相とW2相を2本ずつのように、同相であるが異なるコイルを使用する相を組にして2本ずつ収容されている。また、図11(a)に示すように、UVWの3つの相で、それぞれ2つのスロット14ずつ並んで配置されている。例えば、U1相とU2相について説明すると、図11(b)に示すように、隣り合うスロット14の一方では、内径側からU2相のコイル線30U2、U1相のコイル線30U1、U2相のコイル線30U2、U1相のコイル線30U1という交互の配列となり、隣り合うスロット14の他方では、内径側からU1相のコイル線30U1、U2相のコイル線30U2、U1相のコイル線30U1、U2相のコイル線30U2という交互の配列となる。即ち、隣り合うスロット14同士でU1相とU2相のコイルの順番を変えて、市松模様のような配置としている。
In this embodiment, four
また、本実施形態では、コイル線30のスロット収容部33(図2(b)参照)は、位置によって断面形状が異なる異形断面コイルを採用しており、スロット14内での高占積率化を図っている。但し、コイル線30としては異形断面コイルを適用することには限られず、位置によって断面形状が同じであるコイルを適用してもよい。また、コイル線30に対しては、樹脂押出成形による被覆を行うようにしている。これにより、低コスト化を図ることができる。なお、コイル線30への被覆方法については、樹脂押出成形によるものに限らず、コイル線30とスロット収容部33との絶縁を確保できればよく、例えば、電着塗装によるものや、テープ巻回によるものであってもよい。
In addition, in the present embodiment, the slot accommodating portion 33 (see FIG. 2B) of the
バスリング440は、円環形状であり、同じ相のコイル線30同士を電気的に接続する。本実施形態では、U1相とU2相とのU相で形成されるバスリング440が2層あり、V1相とV2相とのV相で形成されるバスリング440が2層あり、W1相とW2相とのW相で形成されるバスリング440が2層ある。このように、6つのバスリング440がUVWの相ごとに形成されて、ステータコア10に対して第1側D1に層状に重ねて設けられている。
The
次に、バスリング440の構成について、図9(a)~図10(b)を用いて詳細に説明する。まず、バスリング440の単体について、説明する。図9(a)に示すように、1つのバスリング440は、複数(本実施形態では8つ)の接続ユニット441の集合体からなり、図9(b)に示すように、各接続ユニット441は2つの接続部材442,443を有している。これら2つの接続部材442,443は、周方向に沿って並列に配置されており、外径側接続部材442と内径側接続部材443としている。
Next, the configuration of the
外径側接続部材442は、同じ相に用いられる異なるコイル線30のそれぞれ1つずつの端部31aにそれぞれ接合される2つの接合部442aと、2つの接合部442a同士(接合部同士)を連結する連結部442bと、を有しており、接合された端部31a同士を電気的に接続する。外径側接続部材442は、例えば、プレス成型により平板形状に形成されたアルミ板からなり、接合部442aは端部31aが係合する凹み形状としている。アルミ板の適用により、コスト低減及び軽量化を図っている。外径側接続部材442には絶縁塗装が施され、接合部442aのみで塗装が除去されて端部31aに接続できるように露出している。同様に、内径側接続部材443は、2つの接合部443aと連結部443bとを有している。
The outer diameter
外径側接続部材442は、連結部442bが、図9(b)中の左側において、周方向に沿った形状である第1部分442b1と、第1部分442b1の周方向の端部から径方向に延出した形状である第2部分442b2と、第2部分442b2の径方向の端部から周方向に延出した形状である第3部分442b3と、を有する。そして、図9(b)中の左側の接合部442aは、第3部分442b3の先端部に形成されている。更に、外径側接続部材442は、連結部442bが、図9(b)中の右側において、周方向に沿った形状である第1部分442b1と、第1部分442b1の周方向の端部から径方向に延出した形状である第2部分442b2と、を有する。そして、図9(b)中の右側の接合部442aは、第2部分442b2の先端部に形成されている。
The outer diameter
ここで、接続部材442,443が銅製である場合は、コストの削減が困難な上に、軽量化も困難である。このため、ステータ401に必要とされる強度が大きくなってしまう。これに対し、本実施形態のステータ401によると、接続部材442,443をアルミニウム製としているので、軽量化を図ることができる。
Here, if the
尚、本実施形態では、例えば、接合部442aは端部31aが係合する凹み形状としており、接合部442aと端部31aとはFSWや超音波結合などの方法により接合するようにしている。但し、接合部分の形状や接合方法については、これらに限られず、第1の実施形態と同様のものにしたり、圧入による圧接であってもよい。
In this embodiment, for example, the
これら接続部材442,443は、同じ相に用いられるコイル線30の端部31a同士を接続する。例えば、図9(a)に示すように、U相で1つのバスリング440を形成する場合、U1相については、複数のコイル線30(第1コイル線)が複数の接続ユニット(第1接続部材)441U1により接続されることで、周方向の1周に亘って巻回された第1コイルを形成する。また、U2相については、複数のコイル線30(第2コイル線)が複数の接続ユニット(第2接続部材)441U2により接続されることで、周方向の1周に亘って巻回された第2コイルを形成する。
These
複数の接続ユニット441U1と複数の接続ユニット441U2とは、接続ユニット441U2が接続ユニット441U1に対して周方向にずれることで交互に千鳥状に配置され、周方向の1周に亘って同一平面上に配置され集合群としての一層のバスリング440を形成する。即ち、この一層のバスリング440では、U1相を形成する接続部材442,443とU2相を形成する接続部材442,443とが、周方向に交互に千鳥状に配置される。接続部材442,443は、アルミニウム製である。このため、銅製のコイル線30よりも単位断面積当たりの抵抗値が大きくなる。そこで、接続部材442,443で電気抵抗が大きくなってしまうことを回避するために、接続部材442,442の断面積はコイル線30の断面積よりも大きくしている。即ち、接続部材442,443の最小断面積は、コイル線30の最小断面積より大きい。これにより、コイル線30と接続部材442,443とで、単位距離当たりの抵抗値が同等になるようにしている。
The plurality of connection units 441U1 and the plurality of connection units 441U2 are alternately arranged in a staggered manner by shifting the connection units 441U2 in the circumferential direction with respect to the connection units 441U1 , and They are arranged on the same plane to form a
また、接続部材442,443は、周方向に直交する断面において、ステータコア10の径方向の長さが軸方向の長さより長い形状を有している。これにより、銅製の接続部材を使用した場合に比べてアルミニウム製の接続部材442,443の断面積が大きくなったとしても、ステータ401の大型化に直結する軸方向には拡大せずに、断面積が大きくなってもステータコア10の外径に収まる程度の余裕がある径方向に拡大するようになるので、ステータ401の大型化を抑制することができる。
Moreover, the connecting
外径側接続部材442の連結部442bは、接合部442aよりも外径側に配置されている。内径側接続部材443の連結部443bは、接合部443aよりも内径側に配置されている。
The connecting
また、同じ形状の8つの接続ユニット441を周方向に並べて配置することで、1つのバスリング440が形成される。同じスロット14に収容される4本のコイル線30については、当該スロット14の周方向一方側に配置された接続ユニット441の接合部442a,443aが、径方向に交互に並んで端部31aに接合される(図10(b)参照)。
One
次に、バスリング440を層状に重ねた構成について、説明する。図10(a)及び図10(b)に示すように、ステータコア10の第1側D1には、バスリング440が6層に重ねて設けられている。ここでは、ステータコア10側から、U1相の接続ユニット441U1とU2相の接続ユニット441U2とを含む第1層のバスリング440と、V1相の接続ユニット441V1とV2相の接続ユニット441V2とを含む第2層のバスリング440と、W1相の接続ユニット441W1とW2相の接続ユニット441W2とを含む第3層のバスリング440と、W1相の接続ユニット441W1とW2相の接続ユニット441W2とを含む第4層のバスリング440と、V1相の接続ユニット441V1とV2相の接続ユニット441V2とを含む第5層のバスリング440と、U1相の接続ユニット441U1とU2相の接続ユニット441U2とを含む第6層のバスリング440と、の6層が順に重ねられている。
Next, a configuration in which bus rings 440 are layered will be described. As shown in FIGS. 10( a ) and 10 ( b ), bus rings 440 are provided in six layers on the first side D1 of the
本実施形態では、コイル線30の端部31aは、ステータコア10の径方向から視て、接合するバスリング440と同じ高さになるようにしている。即ち、同じスロット14に収容された複数のコイル線30の端部31aは、ステータコア10の径方向から視て、それら端部31aに接続される一層のバスリング440に重なるようにしている。
In this embodiment, the
ここで、本実施形態では、1つのスロット14に例えばU1相とU2相のコイル線30が収容されているので、これらのコイル線30を用いたU1相の第1コイルとU2相の第2コイルとの距離を同等にすることができ、U1相とU2相との間のコイル間の抵抗値を同等することができる。また、UVWの相ごとに2つずつバスリング440が設けられており、UVWの相ごとにコイルの合計の長さが同等になるように、図11(a)に示すように、UVWの相ごとにステータコア10の端面10aから端部31aまでの距離、即ち突出部31の長さの合計が同等になるような層の順番にしている。
Here, in the present embodiment, since the U1-phase and U2-
図10(a)及び図10(b)に示すように、各バスリング440は、同一形状であり、位相をずらして層状に重ねて設けられており、配線の平面交差を実現している。また、連結部442bは接合部442aよりも外径側に配置され、連結部443bは、接合部443aよりも内径側に配置されている。これにより、第1側D1から視たときに、各相のバスリング440の接続部材442,443の接合部442a,443aのそれぞれは、他のバスリング440の接続部材442,443の連結部442b,443bに重ならず、軸方向の第1側D1に露出している。
As shown in FIGS. 10(a) and 10(b), each
以上説明したように、本実施形態のステータ401によると、接続部材442,443をアルミニウム製としているので、例えば銅製とする場合に比べて、コストの低下を図ることができる。また、アルミニウム製とすることにより軽量化を図ることができるので、銅製とする場合に比べて、ステータ401に必要とされる強度が小さくなり、必要とされる強度よりも十分な強度を得ることができるようになる。更に、軽量化によって、燃費を向上することができる。
As described above, according to the
また、本実施形態のステータ401によると、ステータ401を第1側D1からから視て、各相のバスリング440の接続部材442,443の接合部442a,443aのそれぞれは、他のバスリング440の接続部材442,443の連結部442b,443bに重ならず、軸方向に露出している。このため、ステータ401の組立時において、全ての接合部442a,443aに対して、新たにバスリング440を重ねるなどの他の作業を挟むことなく、1つの方向から一気に行うことができる。これにより、バスリングを設置してコイル線との接合を行い、また別のバスリングを積層してコイル線との接合を行うことを相の数だけ繰り返す場合に比べて、作業性を向上することができる。また、組立後は、接合部442a,443aが露出しているので、検査を容易に行うことができる。
Further, according to the
上述した本実施形態のステータ401では、バスリング440がステータ401の軸方向一方側のみに設けられた場合について説明したが、これには限られない。例えば、バスリング440がステータ401の軸方向の両側に設けられていてもよい。この場合、コイルの巻き方は波巻きであっても同心巻きであってもよい。
In the
また、上述した本実施形態のステータ401では、1つのスロット14には、U1相とU2相、V1相とV2相、W1相とW2相のように、同相であるが異なるコイルを使用した場合について説明したが、これには限られない。例えば、1つのスロット14に、U相とV相、V相とW相、W相とU相のように異相の異なるコイルを収容するようにしてもよい。
In addition, in the
10…ステータコア、14…スロット、20…コイルセット(コイル)、30…コイル線、31…突出部(第1突出部、第2突出部)、31a,131a,231a,331a…端部(被接合部)、31A…第1突出部、31B…第2突出部、33…スロット収容部(第1スロット収容部、第2スロット収容部)、33A…第1スロット収容部、33B…第2スロット収容部、40,440…バスリング(環状接続部)、42…第1外径側接続部材(接続部材)、42a,43a,44a,45a,142a,242a,342a,442a,443a…接合部、42b,43b,44b,45b,442b,443b…連結部、43…第2外径側接続部材(接続部材)、44…第1内径側接続部材(接続部材)、45…第2内径側接続部材(接続部材)、401…ステータ、442…外径側接続部材(接続部材)、443…内径側接続部材(接続部材)、D1…第1側(軸方向の一方側)、D2…第2側(軸方向の他方側)
10... Stator core, 14... Slot, 20... Coil set (coil), 30... Coil wire, 31... Protruding part (first protruding part, second protruding part), 31a, 131a, 231a, 331a... End part (joined part), 31A... First projecting part, 31B... Second projecting part, 33... Slot accommodation part (first slot accommodation part, second slot accommodation part), 33A... First slot accommodation part, 33B... Second
Claims (9)
前記スロットに収容されたスロット収容部と、前記スロット収容部に連続して前記ステータコアの中心軸の軸方向に突出した突出部と、を有する複数のコイル線と、
を備えたステータであって、
2つの接合部と、前記2つの接合部同士を連結する連結部と、を有する複数の接続部材を備え、
前記複数のコイル線は、前記軸方向の一方側に突出した前記突出部に被接合部を有し、
前記複数の接続部材は、前記2つの接合部を異なる前記コイル線の前記被接合部にそれぞれ接合することで、接合した前記コイル線同士を電気的に接続し、
前記複数のコイル線が、複数の前記スロットに収容され、且つ、前記複数の接続部材により接続されることで、前記周方向の1周に亘って巻回されたコイルを形成し、
前記複数の接続部材は、前記周方向に並んで配置され、前記周方向の1周に亘って同一平面上に配置され集合群としての一層の環状接続部を形成し、
前記接続部材は、アルミニウム製である、
ステータ。 an annular stator core in which a plurality of slots are arranged in the circumferential direction;
a plurality of coil wires each having a slot accommodating portion accommodated in the slot and a protruding portion continuously extending from the slot accommodating portion and protruding in an axial direction of the central axis of the stator core;
A stator comprising
A plurality of connection members having two joints and a connecting portion that connects the two joints,
The plurality of coil wires have a joined portion on the projecting portion projecting to one side in the axial direction,
The plurality of connection members electrically connect the joined coil wires by joining the two joining portions to the joined portions of the different coil wires, respectively;
The plurality of coil wires are accommodated in the plurality of slots and connected by the plurality of connection members to form a coil wound over one turn in the circumferential direction,
The plurality of connection members are arranged side by side in the circumferential direction and arranged on the same plane over one circumference in the circumferential direction to form a single annular connection portion as a group,
The connection member is made of aluminum,
stator.
前記スロットに収容された第1スロット収容部と、前記第1スロット収容部に連続して前記ステータコアの中心軸の軸方向の一方側に突出した第1突出部と、前記第1スロット収容部が収容された前記スロットとは異なる前記スロットに収容された第2スロット収容部と、前記第2スロット収容部に連続して前記ステータコアの前記軸方向の一方側に突出した第2突出部と、前記第1スロット収容部及び前記第2スロット収容部を接続して前記ステータコアの前記軸方向の一方側とは反対側の前記軸方向の他方側に配置されたコイルエンド部と、を有する複数のコイル線と、
を備えたステータであって、
2つの接合部と、前記2つの接合部同士を連結する連結部と、を有する複数の接続部材を備え、
前記複数のコイル線は、前記第1突出部及び前記第2突出部のそれぞれに被接合部を有し、
前記複数の接続部材は、前記2つの接合部を異なる前記コイル線の前記被接合部にそれぞれ接合することで、接合した前記コイル線同士を電気的に接続し、
前記複数のコイル線が、複数の前記スロットに収容され、且つ、前記複数の接続部材により接続されることで、前記周方向の1周に亘って巻回されたコイルを形成し、
前記複数の接続部材は、前記周方向に並んで配置され、前記周方向の1周に亘って同一平面上に配置され集合群としての一層の環状接続部を形成し、
前記接続部材は、アルミニウム製である、
ステータ。 an annular stator core in which a plurality of slots are arranged in the circumferential direction;
a first slot accommodating portion accommodated in the slot; a first protruding portion continuously protruding from the first slot accommodating portion to one side in an axial direction of the central axis of the stator core; and the first slot accommodating portion. a second slot accommodating portion accommodated in the slot different from the slot in which the slot is accommodated; a second projecting portion that is continuous with the second slot accommodating portion and projects to one side of the stator core in the axial direction; a coil end portion connected to the first slot accommodating portion and the second slot accommodating portion and disposed on the other side of the stator core in the axial direction opposite to the one side of the stator core in the axial direction; Lines and,
A stator comprising
A plurality of connection members having two joints and a connecting portion that connects the two joints,
the plurality of coil wires each having a joined portion on each of the first projecting portion and the second projecting portion;
The plurality of connection members electrically connect the joined coil wires by joining the two joining portions to the joined portions of the different coil wires, respectively;
The plurality of coil wires are accommodated in the plurality of slots and connected by the plurality of connection members to form a coil wound over one turn in the circumferential direction,
The plurality of connection members are arranged side by side in the circumferential direction and arranged on the same plane over one circumference in the circumferential direction to form a single annular connection portion as a group,
The connection member is made of aluminum,
stator.
請求項1又は2に記載のステータ。 The coil wire is made of copper,
A stator according to claim 1 or 2.
請求項3に記載のステータ。 the minimum cross-sectional area of the connecting member is larger than the minimum cross-sectional area of the coil wire;
4. A stator according to claim 3.
請求項4に記載のステータ。 The connecting member has a shape in which the length in the radial direction of the stator core is longer than the length in the axial direction in a cross section perpendicular to the circumferential direction.
5. A stator according to claim 4.
前記2つの接合部のうちの少なくとも1つは、前記第2部分の先端部に形成されている、
請求項1乃至5のいずれか1項に記載のステータ。 The connecting portion of the connecting member includes a first portion having a shape along the circumferential direction of the stator core and a second portion having a shape extending from the end portion of the first portion in the circumferential direction in the radial direction of the stator core. 2 parts;
at least one of the two joints is formed at the tip of the second portion;
A stator according to any one of claims 1 to 5.
前記2つの接合部のうちの少なくとも1つは、前記第3部分の先端部に形成されている、
請求項1乃至5のいずれか1項に記載のステータ。 The connecting portion of the connecting member includes a first portion having a shape along the circumferential direction of the stator core and a second portion having a shape extending from the end portion of the first portion in the circumferential direction in the radial direction of the stator core. and a third portion having a shape extending in the circumferential direction from the radial end of the second portion,
at least one of the two joints is formed at the tip of the third portion;
A stator according to any one of claims 1 to 5.
前記第1コイル線及び前記第2コイル線は、同じ前記スロットに収容され、
前記複数の接続部材は、前記2つの接合部を異なる前記第1コイル線の前記被接合部にそれぞれ接合することで、接合した前記第1コイル線同士を電気的に接続する複数の第1接続部材と、前記2つの接合部を異なる前記第2コイル線の前記被接合部にそれぞれ接合することで、接合した前記第2コイル線同士を電気的に接続する複数の第2接続部材と、を有し、
前記複数の第1コイル線が、複数の前記スロットに収容され、且つ、前記複数の第1接続部材により接続されることで、前記周方向の1周に亘って巻回された第1コイルを形成し、
前記複数の第2コイル線が、複数の前記スロットに収容され、且つ、前記複数の第2接続部材により接続されることで、前記周方向の1周に亘って巻回された第2コイルを形成し、
前記複数の第1接続部材と前記複数の第2接続部材とは、前記第2接続部材が前記第1接続部材に対して周方向にずれることで交互に配置され、前記周方向の1周に亘って同一平面上に配置され集合群としての一層の前記環状接続部を形成する、
請求項1乃至7のいずれか1項に記載のステータ。 The coil wire has a plurality of first coil wires and a plurality of second coil wires, each of which has a joined portion on the projecting portion projecting to one side in the axial direction,
the first coil wire and the second coil wire are accommodated in the same slot;
The plurality of connection members have a plurality of first connections for electrically connecting the joined first coil wires by respectively joining the two joining portions to the joined portions of the different first coil wires. and a plurality of second connection members that electrically connect the joined second coil wires by respectively joining the two joint portions to the joined portions of the different second coil wires. have
The plurality of first coil wires are accommodated in the plurality of slots and connected by the plurality of first connection members, thereby forming the first coil wound over one turn in the circumferential direction. form,
The plurality of second coil wires are housed in the plurality of slots and connected by the plurality of second connection members, thereby forming a second coil wound over one turn in the circumferential direction. form,
The plurality of first connection members and the plurality of second connection members are alternately arranged by displacing the second connection members in the circumferential direction with respect to the first connection members. coplanar across and forming a single layer of annular connections as a group;
A stator according to any one of claims 1 to 7.
請求項1乃至8のいずれか1項に記載のステータ。 the jointed portions of the plurality of coil wires housed in the same slot overlap one layer of the annular connection portion connected to the jointed portions when viewed from the radial direction of the stator core,
A stator according to any one of claims 1 to 8.
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