JP2024043700A - Rotary electric machine and manufacturing method of rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機及び回転電機の製造方法に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine and a method for manufacturing the rotating electrical machine.
従来、ステータコアの一方端面から突出するセグメントコイルが、ステータコアの周方向に斜めに折り曲げられた斜行部と、斜行部の先端側に配置される立上がり部と、を有し、斜行部の折り曲げ方向が異なる同相のセグメントコイルの一対の立上がり部同士を接合することによって得られる回転電機が知られている(例えば、特許文献1参照)。一対の立上がり部は、先端よりもステータコアに近い部位で周方向からクランプされ、径方向に揃えられた先端同士を溶接することによって接合される。 Conventionally, a rotating electric machine is known in which a segment coil protruding from one end face of a stator core has a diagonal portion bent diagonally in the circumferential direction of the stator core and a rising portion disposed at the tip side of the diagonal portion, and is obtained by joining a pair of rising portions of segment coils of the same phase, which have different bending directions of the diagonal portion (see, for example, Patent Document 1). The pair of rising portions are clamped in the circumferential direction at a location closer to the stator core than the tip, and are joined by welding the radially aligned tips together.
従来の回転電機は、セグメントコイルの立上がり部がステータコアの軸方向に対して平行(ステータコアの端面に対して垂直)に起立するように成形されていることを前提としている。しかしながら、折り曲げ成形後の立上がり部は、スプリングバック等に起因するばらつきが発生することによって、必ずしもステータコアの軸方向に対して平行に起立しているとは限らず、次のような問題が発生する場合がある。 Conventional rotating electric machines are based on the premise that the rising portions of the segment coils are formed so that they stand parallel to the axial direction of the stator core (perpendicular to the end face of the stator core). However, after bending, the rising portions do not necessarily stand parallel to the axial direction of the stator core due to variations caused by springback, etc., which can result in the following problems:
立上がり部が斜行部の傾斜方向と同一方向に傾斜していると、一対の立上がり部の先端位置を径方向に揃えた際、先端よりもステータコアに近いクランプ部位が互いにステータコアの周方向に離れるため、クランプ時に、クランプされた立上がり部に連結される斜行部が互いに引き寄せられるように位置ズレを起こす。斜行部の位置ズレは、隣接するスロット内のセグメントコイルの斜行部に影響を及ぼし、次第にセグメントコイルの位置ズレが大きくなる。また、一対の立上がり部には、斜行部を引き寄せる際に反力が作用するため、クランプ時に余計な力が必要となり、立上がり部のクランプ痕が大きくなってしまう。さらに、クランプ時に、斜行部は引き寄せられることによって弾性変形する。斜行部が弾性変形した状態で立上がり部の先端同士が接合されると、クランプ解除後のセグメントコイルに残留応力が発生し、接合後のコイルエンド部の形状が乱れるおそれもある。 If the rising parts are inclined in the same direction as the inclined part, when the tips of the pair of rising parts are aligned in the radial direction, the clamp parts closer to the stator core than the tips will move away from each other in the circumferential direction of the stator core. Therefore, when clamping, the diagonal portions connected to the clamped rising portions are pulled toward each other, causing a displacement. The displacement of the diagonal portion affects the diagonal portions of the segment coils in adjacent slots, and the displacement of the segment coils gradually becomes larger. Further, since a reaction force acts on the pair of rising portions when the oblique portion is pulled together, extra force is required during clamping, resulting in larger clamping marks on the rising portions. Further, during clamping, the diagonal portion is pulled and elastically deformed. If the tips of the rising portions are joined together while the diagonal portions are elastically deformed, residual stress may be generated in the segment coil after the clamp is released, and the shape of the joined coil end portion may be disturbed.
そこで、本発明は、セグメントコイルの位置ズレや大きなクランプ痕の発生がなく、コイルエンド部の形状の乱れのない回転電機及び回転電機の製造方法を提供することを課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a rotating electrical machine and a method for manufacturing the rotating electrical machine that does not cause misalignment of segment coils or large clamp marks, and does not disrupt the shape of coil end portions.
(1) 本発明に係る回転電機は、複数のスロット(例えば、後述のスロット52)を有するステータコア(例えば、後述のステータコア5)と、前記スロットに挿入された複数のセグメントコイル(例えば、後述のセグメントコイル6)と、を備え、前記複数のセグメントコイルは、前記ステータコアの一方端面(例えば、後述の端面5b)から突出するとともに、前記ステータコアの周方向に斜めに折り曲げられた斜行部(例えば、後述の斜行部611)と、前記斜行部の先端側に配置されて前記ステータコアの軸方向に立ち上げられた立上がり部(例えば、後述の立上がり部612)と、をそれぞれ有し、前記斜行部の折り曲げ方向が異なる同相の前記セグメントコイルの一対の前記立上がり部が径方向に配列して接合される回転電機(例えば、後述の回転電機1)であって、接合される一対の前記立上がり部は、前記ステータコアの径方向から見て、前記立上がり部の先端よりも前記ステータコアに近い位置で交差している、回転電機である。
(1) The rotating electric machine according to the present invention includes a stator core (e.g.,
(2) 本発明に係る回転電機の製造方法は、複数のスロット(例えば、後述のスロット52)を有するステータコア(例えば、後述のステータコア5)と、前記スロットに挿入された複数のセグメントコイル(例えば、後述のセグメントコイル6)と、を備え、前記複数のセグメントコイルは、前記ステータコアの一方端面(例えば、後述の端面5b)から突出するとともに、前記ステータコアの周方向に斜めに折り曲げられた斜行部(例えば、後述の斜行部611)と、前記斜行部の先端側に配置されて前記ステータコアの軸方向に立ち上げられた立上がり部(例えば、後述の立上がり部612)と、をそれぞれ有し、前記斜行部の折り曲げ方向が異なる同相の前記セグメントコイルの一対の前記立上がり部を径方向に配列して接合する回転電機(例えば、後述の回転電機1)の製造方法であって、一対の前記立上がり部を、前記ステータコアの径方向から見て、前記立上がり部の先端よりも前記ステータコアに近い位置で交差するように配置し、一対の前記立上がり部を前記交差する部位(例えば、後述の交差部Cp)で、前記ステータコアの周方向の両側からクランプした状態で接合する、回転電機の製造方法である。
(2) The manufacturing method of a rotating electric machine according to the present invention includes a stator core (e.g.,
本発明によれば、セグメントコイルの位置ズレや大きなクランプ痕の発生がなく、コイルエンド部の形状の乱れのない、高品質な回転電機及び回転電機の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a high-quality rotating electrical machine and a method for manufacturing the rotating electrical machine that does not cause displacement of segment coils or large clamp marks, and does not disrupt the shape of coil end portions.
以下、本実施形態の回転電機及び回転電機の製造方法について図面を参照して詳細に説明する。図1に示す回転電機1は、ハウジング2と、ロータ3と、ステータ4と、を備える。回転電機1は、例えばインナーロータ型であり、U相、V相、W相の3相交流のブラシレスDCモータである。回転電機1及びステータ4において、周方向は、ロータ3の回転軸31の回転方向に沿うX方向である。径方向は、ロータ3の回転軸31を中心とする放射方向に沿うY方向である。軸方向は、ロータ3の回転軸31の長さ方向に沿うZ方向である。
Hereinafter, a rotating electrical machine and a method for manufacturing the rotating electrical machine according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. The rotating
ハウジング2は、銅、アルミニウム等の熱伝導性の良い金属材によって円筒状に形成される。ハウジング2の内部には、冷媒を流通させる冷媒流路21が形成されている。ハウジング2の内周面2aにステータ4が固定される。
The
ロータ3は、回転軸31の外周に図示しない界磁用の複数の永久磁石が配列されている。ロータ3の回転軸31は、図示しないモータハウジング等に回転可能に支持される。
The
ステータ4は、図1及び図2に示すように、ステータコア5と、ステータコア5に装着される複数のセグメントコイル6と、を含んで構成される。
As shown in Figures 1 and 2, the
ステータコア5は、例えば、薄肉のコアプレートが複数積層された積層体からなる円環部51と、円環部51を軸方向に貫通する複数のスロット52と、を有する。複数のスロット52は、ステータコア5の中心を軸方向に貫通する貫通孔50の周囲に、周方向に一定の間隔をおいて放射状に配列されている。
The
セグメントコイル6は、例えば、断面矩形状の平角線からなる導体を略U字形状に成形することによって構成される。セグメントコイル6は、図2及び図3に示すように、一対の平行な直線部61と、その一対の直線部61の一方端部同士を連結する連結部62と、をそれぞれ有する。本実施形態では、図3に示すように、4本のセグメントコイル6がステータコア5の径方向に積層されて束ねられている。束ねられた4本のセグメントコイル6は、一方の直線部61と他方の直線部61とを異なる2つのスロット52,52にそれぞれ挿入することによって、ステータコア5に装着される。
The
本実施形態では、1つのスロット52に、束ねられた4本のセグメントコイル6の直線部61と、別に束ねられた4本のセグメントコイル6の直線部61とが、ステータコア5の径方向に重ねられて挿入される。これによって、各スロット52内には、8本のセグメントコイル6の直線部61が挿入され、ステータコア5の径方向に積層される。スロット52に挿入された各セグメントコイル6の両端部に配置される直線部61,61は、図4に示すように、ステータコア5の軸方向の挿入側の端面5aとは反対側の端面(一方端面)5bから直立するように突出する。なお、ステータコア5のスロット52内にはそれぞれ絶縁部材が挿入されるが、各図に示すステータコア5において、絶縁部材は図示省略されている。
In this embodiment, the
全てのセグメントコイル6がステータコア5の全てのスロット52に挿入された後、ステータコア5の端面5bから突出する直線部61は、それぞれステータコア5の周方向に折り曲げられる。詳細には後述するが、折り曲げられた同相のセグメントコイル6の直線部61の先端同士は径方向に揃えられ、溶接されることによって接合される。
After all the
図5は、ステータコア5の端面5bから突出するセグメントコイル6の2本の直線部61,61を示す。2本の直線部61,61は、同一のスロット52内においてステータコア5の径方向に隣接して配列されている。各セグメントコイル6の全体は、樹脂製の絶縁被膜6Aによって被覆されるが、セグメントコイル6のそれぞれの直線部61の先端部61aだけは、所定の長さに亘って絶縁被膜6Aが完全に剥離されている。これによって、直線部61の先端部61aに、被膜剥離部6Bがそれぞれ形成されている。
Figure 5 shows two
ステータコア5の端面5bから突出するセグメントコイル6の直線部61は、スロット52の近傍の絶縁被膜6Aの部位において、ステータコア5の周方向に斜めに折り曲げられる。これによって、斜行部611がそれぞれ形成される。さらに、斜行部611の先端側に配置される被膜剥離部6Bは、斜行部611に対して、ステータコア5の軸方向に立ち上がるように折り曲げられる。これによって、斜行部611の先端側に立上がり部612がそれぞれ形成される。
The
同一のスロット52に挿入されてステータコア5の径方向に隣接する複数の直線部61は、それぞれ斜行部611を形成するために、ステータコア5の周方向に沿って互いに反対方向となるように斜めに折り曲げられる。詳しくは、図5に示すように、ステータコア5の径方向に隣接する2つの直線部61,61のうち、一方の直線部61の斜行部611は、ステータコア5の周方向に沿うX1方向に折り曲げられる。そして、他方の直線部61の斜行部611は、ステータコア5の周方向に沿うX2方向に折り曲げられる。各スロット52内において、ステータコア5の径方向の同一位置に配置される直線部61の斜行部611は、X1方向又はX2方向の同一方向に折り曲げられる。
The
立上がり部612は、被膜剥離部6Bのみによってそれぞれ形成される。立上がり部612の曲げ起点Pは、絶縁被膜6Aと被膜剥離部6Bとの境界部6Cよりも先端側の被膜剥離部6B上に配置され、絶縁被膜6A上には配置されない。そのため、折り曲げ成形時の曲げ応力が絶縁被膜6Aに作用することはなく、絶縁被膜6Aの剥離カスが発生することはない。
The rising
曲げ起点Pにおいて折り曲げられた後の立上がり部612の立上がり方向に沿う線DLとステータコア5の端面5bとがステータコア5の周方向に成す角度θ(立上がり部612を有する直線部61が挿入されるスロット52から遠い側の角度)は、いずれも90度よりも小さい。したがって、立上がり部612は、斜行部611の折り曲げ方向に沿って僅かに傾斜している。このような傾斜角度を有する立上がり部612は、例えば、斜行部611及び立上がり部612を折り曲げ成形する際のそれぞれの折り曲げ角度を、成形後のスプリングバックの発生を考慮して、適切に設定することによって成形することができる。
The angle θ (the angle on the side farther from the
ステータコア5のスロット52に挿入された全てのセグメントコイル6の直線部61には、斜行部611と被膜剥離部6Bからなる立上がり部612とが、上記同様にそれぞれ公知の方法によって折り曲げ成形される。これによって、図6に示すように、ステータコア5の端面5b側に、斜行部611と立上がり部612とが折り曲げ成形された複数のセグメントコイル6の端部からなるコイルエンド部60が形成される。
In the
コイルエンド部60において、同相のセグメントコイル6のそれぞれの立上がり部612は、ステータコア5の径方向に配列される。図6に示すように、ステータコア5の径方向に隣接し、斜行部611の折り曲げ方向が反対方向となる同相のセグメントコイル6,6の立上がり部612,612同士は、ステータコア5の径方向から見て、立上がり部612,612の先端612a,612aよりもステータコア5に近い位置で交差している。すなわち、立上がり部612,612の延び方向の途中に、一対の立上がり部612,612の交差部Cpが配置される。詳しくは、この交差部Cpは、後述する接合時に、クランプ治具によってステータコア5の周方向からクランプされる部位に配置される。
In the
このように一対の立上がり部612,612同士が交差部Cpで交差するように配置されるようにするための具体的な手段としては、例えば、ステータコア5の端面5bから突出するセグメントコイル6の斜行部611の長さを、通常の長さよりも長くしたり、立上がり部612の長さを、通常の長さよりも長くしたりすることが挙げられる。斜行部611の長さを通常の長さよりも長くするための方法としては、セグメントコイル6の直線部61の長さの設計値を通常よりも長く設定する方法、斜行部611を折り曲げ成形する際に、ステータコア5の周方向に通常よりも大きな張力をかけて延伸させることによって、斜行部611が通常の長さよりも長くなるように成形する方法等が挙げられる。
As a specific means for arranging the pair of rising
コイルエンド部60において、ステータコア5の径方向に配列される複数の立上がり部612は、接合の際に、図7に示すように、ステータコア5の径方向からクランプ治具7によってクランプされる。クランプ治具7は、一対のクランプ本体71,71を有する。一対のクランプ本体71,71は、ステータコア5の径方向に配列される1列の立上がり部312の列を、ステータコア5の周方向から挟むように、互いに対向するように配置される。一対のクランプ本体71,71は、図示しない駆動部の駆動によって、互いに近接する方向に移動し、立上がり部312の列をクランプする。
In the
図8に示すように、クランプ治具7の一対のクランプ本体71,71は、ステータコア5の径方向に隣接する一対の立上がり部612,612の交差部Cpを、ステータコア5の周方向から挟むことができる位置に配置される。その後、図9に示すように、図示しない駆動部の駆動によって一対のクランプ本体71,71が互いに近接する方向に移動し、立上がり部312の列がクランプされる。立上がり部612の列は交差部Cpでクランプされるため、クランプ時に立上がり部612がステータコア5の径方向に位置ズレすることはない。クランプ時に斜行部611が引き寄せられることはないため、クランプ治具7には余計な力が掛からない。
As shown in FIG. 8, the pair of
クランプ後、一対の立上がり部612,612は、溶接されて接合される。接合後、クランプ治具7はクランプを解除し、移動して別の立上がり部612の列を同様にクランプする。コイルエンド部60の全ての立上がり部612が溶接されると、接合作業は終了する。コイルエンド部60の各斜行部611は、クランプ時に弾性変形することがないため、接合後にクランプ解除しても、セグメントコイル6に斜行部611の弾性変形に伴う残留応力が発生するようなことはない。
After clamping, the pair of rising
このようにして得られたステータ4がハウジング2の内周面2aに固定され、貫通孔50にロータ3が収容されることによって、回転電機1が製造される。
The
本実施形態の回転電機1及び回転電機1の製造方法によれば、以下の効果を奏する。
According to the rotating
本実施形態に係る回転電機1は、複数のスロット52を有するステータコア5と、スロット52に挿入された複数のセグメントコイル6と、を備え、複数のセグメントコイル6は、ステータコア5の一方端面5bから突出するとともに、ステータコア5の周方向に斜めに折り曲げられた斜行部611と、斜行部611の先端側に配置されてステータコア5の軸方向に立ち上げられた立上がり部612と、をそれぞれ有し、斜行部611の折り曲げ方向が異なる同相のセグメントコイル6の一対の立上がり部612,612が径方向に配列して接合される回転電機1であって、接合される一対の立上がり部612,612は、ステータコア5の径方向から見て、立上がり部612,612の先端612a,612aよりもステータコア5に近い位置で交差している。
The rotating
これによれば、接合時に一対の立上がり部612,612の中途部をクランプした際に、立上がり部612,612の位置ズレが発生することがない。クランプ時に立上がり部612が斜行部611を引き寄せることがないため、クランプ治具7に余計な力が掛かることがなく、立上がり部612に大きなクランプ痕が形成されることもない。クランプ解除後にセグメントコイル6に斜行部611の弾性変形に伴う残留応力が発生することがないため、コイルエンド部60の形状が乱れることもない。これによって、高品質な回転電機1を提供することができる。
According to this, when the intermediate portions of the pair of rising
本実施形態に係る回転電機1の製造方法は、複数のスロット52を有するステータコア5と、スロット52に挿入された複数のセグメントコイル6と、を備え、複数のセグメントコイル6は、ステータコア5の一方端面5bから突出するとともに、ステータコア5の周方向に斜めに折り曲げられた斜行部611と、斜行部611の先端側に配置されてステータコア5の軸方向に立ち上げられた立上がり部612と、をそれぞれ有し、斜行部611の折り曲げ方向が異なる同相のセグメントコイル6の一対の立上がり部612を径方向に配列して接合する回転電機1の製造方法であって、一対の立上がり部612,612を、ステータコア5の径方向から見て、立上がり部612,612の先端612a,612aよりもステータコア5に近い位置で交差するように配置し、一対の立上がり部612,612を交差部Cpで、ステータコア5の周方向の両側からクランプした状態で接合する。
The manufacturing method of the rotating
これによれば、上記回転電機1と同様の効果を奏する。
According to this, the same effects as the rotating
1 回転電機
4 ステータ
5 ステータコア
5b 端面(一方端面)
52 スロット
6 セグメントコイル
611 斜行部
612 立上がり部
612a 先端
Cp 交差部
1 Rotating
52
Claims (2)
接合される一対の前記立上がり部は、前記ステータコアの径方向から見て、前記立上がり部の先端よりも前記ステータコアに近い位置で交差している、回転電機。 The stator core includes a stator core having a plurality of slots, and a plurality of segment coils inserted into the slots, and the plurality of segment coils protrude from one end surface of the stator core and are bent diagonally in a circumferential direction of the stator core. and a rising portion disposed on the tip side of the slanted portion and raised in the axial direction of the stator core, the segment coils having the same phase in which the slanted portions are bent in different directions. A rotating electrical machine in which the pair of rising portions are arranged and joined in a radial direction,
In the rotating electrical machine, the pair of rising portions to be joined intersect at a position closer to the stator core than a tip of the rising portion when viewed from a radial direction of the stator core.
一対の前記立上がり部を、前記ステータコアの径方向から見て、前記立上がり部の先端よりも前記ステータコアに近い位置で交差するように配置し、
一対の前記立上がり部を前記交差する部位で、前記ステータコアの周方向の両側からクランプした状態で接合する、回転電機の製造方法。
The stator core includes a stator core having a plurality of slots, and a plurality of segment coils inserted into the slots, and the plurality of segment coils protrude from one end surface of the stator core and are bent diagonally in a circumferential direction of the stator core. and a rising portion disposed on the tip side of the slanted portion and raised in the axial direction of the stator core, the segment coils having the same phase in which the slanted portions are bent in different directions. A method for manufacturing a rotating electric machine in which a pair of rising portions are arranged and joined in a radial direction,
The pair of rising portions are arranged so as to intersect at a position closer to the stator core than the tips of the rising portions when viewed from the radial direction of the stator core;
A method for manufacturing a rotating electric machine, wherein the pair of rising portions are joined together at the intersecting portions while being clamped from both sides in the circumferential direction of the stator core.
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