JP2024056281A - Rotating electric machine armature and rotating electric machine - Google Patents

Rotating electric machine armature and rotating electric machine Download PDF

Info

Publication number
JP2024056281A
JP2024056281A JP2022163060A JP2022163060A JP2024056281A JP 2024056281 A JP2024056281 A JP 2024056281A JP 2022163060 A JP2022163060 A JP 2022163060A JP 2022163060 A JP2022163060 A JP 2022163060A JP 2024056281 A JP2024056281 A JP 2024056281A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
winding
armature
phase
electric machine
rotating electric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022163060A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
宏紀 立木
康平 江頭
和哉 長谷川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2022163060A priority Critical patent/JP2024056281A/en
Priority to CN202311226847.7A priority patent/CN117879216A/en
Publication of JP2024056281A publication Critical patent/JP2024056281A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

【課題】安価で生産設備を簡素化できる回転電機の電機子を提供する。【解決手段】電機子巻線55は、周方向に電気角180度離れたスロット51S内に収容され、径方向の位置が変位された一対の脚部41と、脚部41の軸方向一端同士を連結する連結部42とを有する単位コイル40を複数接続して成る巻線群55Gを複数備え、各巻線群55Gは、電機子鉄心51の径方向内側から径方向外側に渡って波巻されて、径方向内側あるいは径方向外側の一方側に第1端部を、径方向他方側に第2端部を配設し、径方向にn層の巻線層が構成され、毎相毎極スロット数をKとすると、径方向にn/2層の巻線層において巻線群が各相あたり2K本配設され、各相において第2端部同士が接続されて直列巻線群55GSが構成され、該直列巻線群55GSを並列接続して構成される。【選択図】図1[Problem] To provide an armature for a rotating electric machine that is inexpensive and can simplify production facilities. [Solution] An armature winding 55 includes a plurality of winding groups 55G each formed by connecting a plurality of unit coils 40, each of which is housed in slots 51S spaced apart by an electrical angle of 180 degrees in the circumferential direction and has a pair of legs 41 displaced in the radial direction and a connecting portion 42 connecting one axial end of the legs 41 to each other, and each winding group 55G is wave-wound from the radial inside to the radial outside of an armature core 51, with a first end disposed on one side, either the radial inside or the radial outside, and a second end disposed on the other radial side, forming n winding layers in the radial direction, and assuming that the number of pole slots per phase is K, 2K winding groups are disposed per phase in n/2 winding layers in the radial direction, and the second ends are connected to each other in each phase to form a series winding group 55GS, which is then connected in parallel. [Selected Figure] Figure 1

Description

本願は、回転電機の電機子および回転電機に関するものである。 This application relates to an armature for a rotating electric machine and a rotating electric machine.

特に狭小な空間に搭載される自動車用の電動機、発電機等の回転電機においては、小型化が求められている。また、システムの大電流化に対応するために、回転電機のステータコイルにおいて各相毎にコイルを並列接続するものが多く採用されている。このように小型化を実現しつつ、大電流化に対応するためのコイルの並列接続数が確保可能な、以下のような構成の回転電機の固定子が開示されている。 Miniaturization is especially required for rotating electrical machines such as automobile motors and generators that are installed in small spaces. Also, to accommodate the increased current of the system, many rotating electrical machines use stator coils in which the coils are connected in parallel for each phase. A rotating electrical machine stator with the following configuration has been disclosed that achieves miniaturization while ensuring the number of coils connected in parallel to accommodate the increased current.

即ち、従来の回転電機の固定子においては、線材は、異なるスロットに配置されるスロット収容部同士を接続するターン部を有しており、固定子コアに波巻されることにより固定子巻線が形成される。スロット(14)(15)の位置に配置される線材は、各位置の線材が連続して接続されて複数のグループを形成する。各グループの線材は、連続した線材により、並列に接続された固定子巻線を形成する(例えば、特許文献1参照)。 That is, in the stator of a conventional rotating electric machine, the wire has a turn portion that connects the slot-receiving portions arranged in different slots, and the stator winding is formed by wave-winding it around the stator core. The wire arranged at the positions of slots (14) and (15) is connected in succession to form multiple groups. The wire in each group forms a stator winding connected in parallel by continuous wire (see, for example, Patent Document 1).

特開2009-11148号公報(段落[0026]~[0028]、図8、図9)JP 2009-11148 A (paragraphs [0026] to [0028], Figs. 8 and 9)

上記のような従来の回転電機の固定子では、波巻に配線された複数のグループの固定子巻線同士を、当該固定子巻線を構成する線材と異なる他の連続する線材を織り交ぜ、この他の線材により接続することで、固定子巻線を並列接続して大電流化、小型化を実現している。しかしながら固定子巻線の並列接続を成立させるために、用いられる線材のスロット収容部間のピッチは、固定子巻線を構成する線材のスロット収容部間のピッチと異なる。このように異なる構造の線材を用いているため、線材の種類が増え、生産設備が増加し、コストの増大、管理の複雑化が懸念されるという課題があった。
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、安価で生産設備を簡素化できる回転電機の電機子および回転電機を提供することを目的とする。
In the stator of a conventional rotating electric machine as described above, the stator windings of the multiple groups wired in a wave winding are connected to each other by interweaving a continuous wire material different from the wire material constituting the stator winding, and the stator windings are connected in parallel to achieve a large current and a small size. However, the pitch between the slot-received parts of the wire material used to achieve the parallel connection of the stator windings is different from the pitch between the slot-received parts of the wire material constituting the stator winding. Since wire materials with different structures are used in this way, there are problems in that the number of types of wire material increases, production facilities increase, and there are concerns about increased costs and complicated management.
The present application discloses a technique for solving the above-mentioned problems, and has an object to provide an armature for a rotating electric machine and a rotating electric machine which are inexpensive and can be produced using simplified production facilities.

本願に開示される回転電機の電機子は、
設定された間隔で環状に並び、径方向内側に突出する複数のティース部を有する電機子鉄心と、隣接する前記ティース部間にそれぞれ形成される複数のスロットに収容される複数相の電機子巻線と、を備え、
前記スロットの総数を、相数、及び複数の磁極を有する回転子の磁極数、により除算した毎極毎相スロット数が2以上の整数Kである回転電機の電機子において、
前記電機子巻線は、
周方向に電気角180度離れた前記スロット内にそれぞれ収容され、前記スロット内における互いの径方向の位置が変位された一対の脚部と、該一対の脚部の軸方向の一端同士を連結する連結部とを有する単位コイルを複数接続して成る巻線群を複数備え、
各前記巻線群は、前記電機子鉄心の径方向内側から径方向外側に渡って波巻されて、前記電機子鉄心の径方向内側あるいは径方向外側の一方側に該巻線群の第1端部を配設し、径方向他方側に第2端部を配設し、
各前記スロットにおいて前記単位コイルの前記脚部が径方向に一列に並んでn本(nは偶数)収容されて径方向にn層の巻線層が構成され、径方向にn/2層の巻線層を定義すると、各前記n/2層の巻線層において前記巻線群が各相あたり2K本配設され、
各相において前記巻線群の前記第2端部同士が接続されて直列巻線群が構成され、該直列巻線群を並列接続して構成される、
ものである。
また、本願に開示される回転電機は、
上記のように構成された回転電機の電機子を固定子として用い、
前記固定子に対向するように前記固定子と同軸上に配置された回転子を備える、
ものである。
The armature of a rotating electric machine disclosed in the present application comprises:
an armature core having a plurality of teeth arranged in an annular shape at set intervals and protruding radially inward; and a multi-phase armature winding housed in a plurality of slots formed between adjacent teeth,
In an armature of a rotating electric machine, the number of slots per pole per phase obtained by dividing the total number of slots by the number of phases and the number of magnetic poles of a rotor having a plurality of magnetic poles is an integer K of 2 or more,
The armature winding is
a plurality of winding groups each formed by connecting a plurality of unit coils, each unit coil being housed in the slot spaced circumferentially by an electrical angle of 180 degrees, the unit coil having a pair of legs whose radial positions within the slot are displaced from each other, and a connecting portion connecting one ends of the pair of legs together in the axial direction,
each of the winding groups is wave-wound from the radially inner side to the radially outer side of the armature core, with a first end of the winding group being disposed on one side of the radially inner side or the radially outer side of the armature core, and a second end being disposed on the other radial side;
In each of the slots, n pieces (n is an even number) of the legs of the unit coils are arranged in a row in the radial direction and accommodated, forming n winding layers in the radial direction. If n/2 winding layers are defined in the radial direction, then 2K pieces of the winding group are arranged for each phase in each of the n/2 winding layers,
In each phase, the second ends of the winding groups are connected to each other to form a series winding group, and the series winding groups are connected in parallel.
It is something.
Further, the rotating electric machine disclosed in the present application is
The armature of the rotating electric machine configured as above is used as a stator,
a rotor disposed coaxially with the stator so as to face the stator;
It is something.

本願に開示される回転電機の電機子および回転電機によれば、安価で生産設備を簡素化できる回転電機の電機子および回転電機を得られる。 The rotating electric machine armature and rotating electric machine disclosed in this application can provide a rotating electric machine armature and rotating electric machine that are inexpensive and can simplify production equipment.

実施の形態1による回転電機の概略構成を示す断面模式図である。1 is a cross-sectional schematic diagram showing a schematic configuration of a rotating electric machine according to a first embodiment; 実施の形態1による回転電機の固定子の概略構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a schematic configuration of a stator of a rotating electric machine according to a first embodiment; 実施の形態1による回転電機の固定子の概略構成を示す部分斜視図である。1 is a partial perspective view showing a schematic configuration of a stator of a rotating electric machine according to a first embodiment; 実施の形態1による回転電機のコイルを構成する各単位コイルを示す斜視図である。2 is a perspective view showing each unit coil constituting the coil of the rotating electric machine according to the first embodiment; FIG. 実施の形態1による固定子の、軸方向に垂直な断面模式図である。2 is a schematic cross-sectional view perpendicular to the axial direction of the stator according to the first embodiment; FIG. 図6A、図6Bはそれぞれ、実施の形態1によるコイルの結線図である。6A and 6B are wiring diagrams of the coil according to the first embodiment. 実施の形態1によるコイルの結線図である。FIG. 2 is a wiring diagram of a coil according to the first embodiment. 実施の形態1によるコイルの他の構成を示す結線図である。FIG. 11 is a wiring diagram showing another configuration of the coil according to the first embodiment. 実施の形態1による回転電機の固定子の概略構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a schematic configuration of a stator of a rotating electric machine according to a first embodiment;

実施の形態1.
以下、本実施の形態1に係る回転電機の電機子および回転電機について図を用いて説明する。本明細書中で、「周方向」、「径方向」、「軸方向」、「内」、「外」というときは、回転電機の電機子における、「周方向」、「径方向」、「軸方向」、「内側」、「外側」をいうものとする。
Embodiment 1.
The armature of a rotating electric machine and the rotating electric machine according to the present embodiment 1 will be described below with reference to the drawings. In this specification, the terms "circumferential direction", "radial direction", "axial direction", "inner direction", and "outer direction" refer to the "circumferential direction", "radial direction", "axial direction", "inner direction", and "outer direction" of the armature of the rotating electric machine.

図1は、実施の形態1による回転電機100の概略構成を示す断面模式図である。
回転電機100は、円筒状のハウジング70と、その内部に収容される電機子としての固定子50と、固定子50に対向するように設けられる回転子60と、を備える。
ハウジング70は、有底円筒状のフレーム71と、このフレーム71の開口部を塞口する端板72とを有する。
固定子50は、フレーム71の径方向内側X1において内嵌状態でフレーム71に固着される。
回転子60は、フレーム71の端板72の中心部においてベアリング73を介して設けられた回転軸74により、固定子50の径方向内側X1において回転可能に支持される。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a general configuration of a rotating electrical machine 100 according to a first embodiment.
The rotating electric machine 100 includes a cylindrical housing 70 , a stator 50 as an armature accommodated therein, and a rotor 60 disposed opposite the stator 50 .
The housing 70 has a cylindrical frame 71 with a bottom, and an end plate 72 that closes the opening of the frame 71 .
The stator 50 is fixed to the frame 71 in a fitted state on the radially inner side X1 of the frame 71 .
The rotor 60 is rotatably supported on the radially inner side X1 of the stator 50 by a rotating shaft 74 provided via a bearing 73 in the center of an end plate 72 of the frame 71 .

回転子60は、回転軸74に固着された回転子鉄心61と、この回転子鉄心61に設けられて磁極を構成する複数の永久磁石62と、を備える永久磁石型回転子である。永久磁石62は、回転子鉄心61の外周面において、周方向Cに設定された間隔でそれぞれ埋設される。
なお、回転子60は、永久磁石型回転子に限定されず、絶縁しない回転子導体を回転子鉄心のスロットに収納して軸方向Yの両側を短絡環により短絡したかご形回転子、あるいは、絶縁した導体線を回転子鉄心のスロットに装着した巻線形回転子、等でもよい。
The rotor 60 is a permanent magnet type rotor including a rotor core 61 fixed to a rotating shaft 74, and a plurality of permanent magnets 62 that are provided on the rotor core 61 and form magnetic poles. The permanent magnets 62 are embedded in the outer circumferential surface of the rotor core 61 at set intervals in the circumferential direction C.
The rotor 60 is not limited to a permanent magnet type rotor, but may be a squirrel-cage rotor in which uninsulated rotor conductors are housed in the slots of the rotor core and both sides in the axial direction Y are short-circuited by short-circuit rings, or a wound rotor in which insulated conductor wires are fitted in the slots of the rotor core, etc.

図2は、実施の形態1による回転電機100の固定子50の概略構成を示す斜視図である。
図3は、図2のA-A矢視斜視図である。
固定子50は、複数の電磁鋼板を軸方向Yに積層して構成された電機子鉄心としての固定子鉄心51と、この固定子鉄心51に巻装される電機子巻線としての複数相のコイル55と、を有する。
FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of a stator 50 of the rotating electric machine 100 according to the first embodiment.
FIG. 3 is a perspective view taken along the line AA in FIG.
The stator 50 has a stator core 51 as an armature core formed by stacking a plurality of electromagnetic steel plates in the axial direction Y, and multiple-phase coils 55 as an armature winding wound around this stator core 51.

固定子鉄心51は、周方向Cに設定された間隔を有して環状に並び、径方向内側X1に突出する複数のティース部51Tと、これらティース部51Tの径方向外側X2を連結する環状のヨーク部51Yと、を有する。
隣接するティース部51T間にはそれぞれ、溝状のスロット51Sが形成され、このスロット51S内にコイル55が収容される。
The stator core 51 has a plurality of teeth portions 51T arranged in a ring shape at a set interval in the circumferential direction C and protruding radially inward X1, and an annular yoke portion 51Y connecting the radially outward X2 of these teeth portions 51T.
A groove-shaped slot 51S is formed between each pair of adjacent teeth 51T, and a coil 55 is housed in the slot 51S.

なお、本実施の形態では、スロット51Sの総数Sが96、回転子60の磁極数Mが8、相数が3であり、スロットの総数Sを相数3及び磁極数Mにより除算した毎極毎相スロット数Kが4である。本実施の形態において毎極毎相スロット数Kは、2以上の整数となるように構成される。 In this embodiment, the total number S of slots 51S is 96, the number of magnetic poles M of the rotor 60 is 8, and the number of phases is 3. The number K of slots per pole per phase obtained by dividing the total number S of slots by the number of phases 3 and the number of magnetic poles M is 4. In this embodiment, the number K of slots per pole per phase is configured to be an integer of 2 or more.

コイル55は、径方向外側X2において、周方向Cに延在する渡り部としてのジョイント46を有する。以下、このジョイント46およびコイル55の構成について説明する。
図4は、実施の形態1によるコイル55を構成する単位コイル40I、40J、40Kを示す斜視図である。
図5は、実施の形態1による固定子50の、軸方向Yに垂直な断面模式図である。
The coil 55 has a joint 46 as a transition portion on the radially outer side X2, which extends in the circumferential direction C. The configurations of the joint 46 and the coil 55 will be described below.
FIG. 4 is a perspective view showing unit coils 40I, 40J, and 40K constituting coil 55 according to the first embodiment.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the stator 50 according to the first embodiment, taken along a line perpendicular to the axial direction Y. As shown in FIG.

本実施の形態のコイル55は、図4に示すU字形状の3種類の単位コイル40I、40J、40Kを複数有して構成される。なお、以降の説明において、3種類の単位コイル40I、40J、40Kのそれぞれを区別する必要の無い場合は、単位コイル40と称して用いる。
単位コイル40は、設定された長さに切り出された平角状の導線を成形して構成され、スロット51S内に収容される脚部としての一対のスロット収容部41と、この一対のスロット収容部41の軸方向Yの一端部同士を連結する連結部としてのコイルエンド部42と、を有する。
The coil 55 of the present embodiment is configured to have a plurality of three types of U-shaped unit coils 40I, 40J, and 40K as shown in Fig. 4. In the following description, when there is no need to distinguish between the three types of unit coils 40I, 40J, and 40K, they will be referred to as unit coils 40.
The unit coil 40 is formed by shaping a flat rectangular conductor wire cut to a set length, and has a pair of slot accommodating portions 41 as legs that are accommodated in the slot 51S, and a coil end portion 42 as a connecting portion that connects one end of the pair of slot accommodating portions 41 in the axial direction Y.

スロット収容部41の軸方向Yの他端部側には、スロット51S内から突出する突出部としての曲げ部43と、突出部としての接続部44とが設けられる。
曲げ部43は、固定子鉄心51の軸方向端面において周方向Cに折り曲げられる部分である。接続部44は、曲げ部43から軸方向Yに延びる部分である。接続部44は、詳細は後述するが、他の単位コイル40の接続部44、電源に接続される給電部P、中性点N、あるいは、ジョイント46に電気的に接続される。ここでは便宜上、接続部44の内、給電部Pあるいは中性点Nに接続される接続部を44PNとして示し、ジョイント46に接続される接続部を44Jとして示す。
The other end of the slot accommodating portion 41 in the axial direction Y is provided with a bent portion 43 as a protruding portion protruding from within the slot 51S, and a connecting portion 44 as a protruding portion.
The bent portion 43 is a portion that is bent in the circumferential direction C at the axial end face of the stator core 51. The connection portion 44 is a portion that extends from the bent portion 43 in the axial direction Y. The connection portion 44 is electrically connected to the connection portion 44 of another unit coil 40, a power supply portion P connected to a power source, a neutral point N, or a joint 46, as will be described in detail later. For convenience, the connection portion 44 that is connected to the power supply portion P or the neutral point N is indicated as 44PN, and the connection portion that is connected to the joint 46 is indicated as 44J.

また、各単位コイル40の一対のスロット収容部41は、周方向Cに電気角で180度離れたスロット51Sにそれぞれ収容されるように、一対のスロット収容部41間の間隔が調整されている。
また、コイルエンド部42には、一対のスロット収容部41がそれぞれがスロット51S内に収容された際に、スロット51S内における互いの径方向Xの位置を変位させるように屈曲されたクランク部42Cが形成されている。
Further, the interval between the pair of slot-receiving portions 41 is adjusted so that the pair of slot-receiving portions 41 of each unit coil 40 are respectively received in slots 51S that are spaced apart from each other in the circumferential direction C by 180 electrical degrees.
In addition, the coil end portion 42 is formed with a crank portion 42C that is bent so as to displace the radial positions of the pair of slot accommodating portions 41 relative to each other within the slot 51S when each of the slot accommodating portions 41 is accommodated within the slot 51S.

これら3種類の単位コイル40I、40J、40Kにおいて、単位コイル40Kは固定子鉄心51の径方向外側X2に配設され、単位コイル40I、40Jは、固定子鉄心51の径方向内側X1に配設される。よって、径方向外側X2に配設される単位コイル40Kのスロット収容部41間の間隔は、単位コイル40I、40Jのスロット収容部41間の間隔よりも大きく構成されている。
また、径方向内側X1に配設される単位コイル40I、40Jの内、単位コイル40Iの接続部44PNは、電源に接続される給電部Pまたは中性点Nに接続可能なように、その長さが他の接続部44よりも長く構成されている。
Of these three types of unit coils 40I, 40J, and 40K, the unit coil 40K is disposed on the radial outside X2 of the stator core 51, and the unit coils 40I and 40J are disposed on the radial inside X1 of the stator core 51. Therefore, the interval between the slot-accommodated portions 41 of the unit coil 40K disposed on the radial outside X2 is configured to be larger than the interval between the slot-accommodated portions 41 of the unit coils 40I and 40J.
Furthermore, among the unit coils 40I, 40J arranged on the radially inner side X1, the connection portion 44PN of the unit coil 40I is configured to be longer than the other connection portions 44 so that it can be connected to a power supply point P or a neutral point N connected to a power source.

前述のように、本実施の形態では、固定子50は、極数が8、スロット数Sが96の毎極毎相スロット数K=4である。図5の固定子50の断面模式図に示されるように、1つのスロット51S内には、各単位コイル40のスロット収容部41が径方向Xに一列に並んで4本収容され、径方向Xに4層の巻線層を構成している。 As described above, in this embodiment, the stator 50 has 8 poles and a slot number S of 96, with the number of slots per pole per phase K being 4. As shown in the schematic cross-sectional view of the stator 50 in FIG. 5, in one slot 51S, the slot accommodation portions 41 of each unit coil 40 are accommodated in a row in the radial direction X, forming four winding layers in the radial direction X.

ここで、スロット51S内における巻線層の層数nを2により除算した、n/2層の巻線層を径方向Xに対して定義する。即ち、スロット51S内に径方向Xに一列に収容されているスロット収容部41を径方向内側X1から径方向外側X2に向かって、1、2、3、4番線とする。この時、1番線の層と2番線の層とで1つめの巻線層Aを構成し、3番線の層と4番線の層とで2つめの巻線層Bを構成すると定義できる。この径方向Xに並ぶn/2層の巻線層A、Bは、以降の説明に用いる。 Here, the number of winding layers in the slot 51S, n, divided by 2, is defined as n/2 winding layers in the radial direction X. That is, the slot-accommodated portions 41 accommodated in a row in the radial direction X in the slot 51S are numbered 1, 2, 3, and 4 from the radial inside X1 to the radial outside X2. In this case, the layers of the first and second wires can be defined as the first winding layer A, and the layers of the third and fourth wires as the second winding layer B. These n/2 winding layers A and B arranged in the radial direction X will be used in the following explanation.

以下、コイル55を構成する単位コイル40の結線方式について説明する。
なお、前述のように単位コイル40として3種類の単位コイル40I、40J、40Kを有するが、これらは、固定子鉄心51における径方向Xの位置、あるいは給電部P、中性点Nへの接続構成などに応じて、固定子鉄心51において配設される位置が異なる。しかしながら、説明簡略化のため、以下の説明ではそれぞれを区別せずに単位コイル40として説明する。
The connection method of the unit coils 40 constituting the coil 55 will be described below.
As described above, there are three types of unit coils 40I, 40J, and 40K as unit coils 40, but the positions at which these are arranged on the stator core 51 differ depending on the position in the radial direction X on the stator core 51, or the connection configuration to the power supply part P and the neutral point N. However, for the sake of simplicity, in the following description, they will not be distinguished from one another and will be described as unit coils 40.

図6A、図6Bは、実施の形態1によるコイル55の結線図である。
図の簡略化のため、U層、V層、W層の内、U層のコイルが収容されるスロット51Sと、U層のコイル55のみを示している。本図においては、各スロット51Sに対してU1~U32の符号を付してそれぞれを区別している。
図7は、実施の形態1によるコイル55の結線図である。
図の簡略化のため、U層のコイル55のみを示している。
6A and 6B are connection diagrams of the coil 55 according to the first embodiment.
To simplify the drawing, only the slots 51S that house the coils in the U layer and the coils 55 in the U layer are shown among the U layer, V layer, and W layer. In this drawing, the slots 51S are given the symbols U1 to U32 to distinguish them from one another.
FIG. 7 is a wiring diagram of the coil 55 according to the first embodiment.
For simplicity of illustration, only the coils 55 in the U layer are shown.

単位コイル40が有する一対のスロット収容部41は、クランク部42Cにより、互いの径方向Xの位置が一層分変位されて、電気角で180度離れたスロット51S内にそのスロット収容部41がそれぞれ収容される。 The pair of slot-accommodating portions 41 of the unit coil 40 are displaced by one layer in the radial direction X by the crank portion 42C, and the slot-accommodating portions 41 are each accommodated in a slot 51S that is 180 electrical degrees apart.

即ち、図6Aに示すように、径方向内側X1のA層において、スロットU1の1層目(No.1)に一方のスロット収容部41が収容された単位コイル40は、他方のスロット収容部41がスロットU5の2層目(No.2)に収容される。
同様に、スロットU9の1層目(No.1)に一方のスロット収容部41が収容された単位コイル40は、他方のスロット収容部41が図示しないスロットU13の2層目(No.2)に収容される。
同様に、スロットU25の1層目(No.1)に一方のスロット収容部41が収容された単位コイル40は、他方のスロット収容部41がスロットU29の2層目(No.2)に収容される。
That is, as shown in Figure 6A, in layer A on the radially inner side X1, a unit coil 40 having one slot-accommodated portion 41 accommodated in the first layer (No. 1) of slot U1 has the other slot-accommodated portion 41 accommodated in the second layer (No. 2) of slot U5.
Similarly, a unit coil 40 having one slot accommodation portion 41 accommodated in the first layer (No. 1) of slot U9 has the other slot accommodation portion 41 accommodated in the second layer (No. 2) of slot U13 (not shown).
Similarly, a unit coil 40 having one slot-received portion 41 received in the first layer (No. 1) of slot U25 has the other slot-received portion 41 received in the second layer (No. 2) of slot U29.

径方向外側X2のB層においても同様に、電気角で180度離れたスロット51Sに各単位コイル40のスロット収容部41をそれぞれ収容する。なお、図の理解を容易にするために、B層に配設される単位コイル40は点線にて図示している。 Similarly, in layer B on the radially outer side X2, the slot accommodation portions 41 of each unit coil 40 are accommodated in slots 51S spaced apart by 180 electrical degrees. To make the drawing easier to understand, the unit coils 40 arranged in layer B are shown by dotted lines.

そして、隣接する単位コイル40の、スロット51Sから延出する曲げ部43の先端側に設けられる接続部44同士を接続する。こうして各単位コイル40は周方向Cに順次接続されて、一本の巻線群55Gを形成する。
なお、図を簡略化するため、接続部44は〇印にて示している。
また、接続関係の理解が容易になるように、巻線群55Gの図6Aにおける左右端には、D1、D2、D3、D4の符号を付している。
Then, the connecting portions 44 provided on the tip sides of the bent portions 43 extending from the slots 51S of adjacent unit coils 40 are connected to each other. In this manner, the unit coils 40 are connected in sequence in the circumferential direction C to form one winding group 55G.
In order to simplify the drawing, the connection portion 44 is indicated by a circle.
In order to facilitate understanding of the connection relationship, the left and right ends of the winding group 55G in FIG. 6A are labeled D1, D2, D3, and D4.

A層において、固定子鉄心51を周方向Cに一周するように複数の単位コイル40が順次接続されて形成される巻線群55Gは、スロットU29の2層目(No.2)から延出する接続部44が、B層のスロットU1の3層目(No.3)から延出する接続部44へと接続されており、これにより巻線群55Gは、A層からB層へと径方向外側X2に変位する。こうして巻線群55Gは、固定子鉄心51の径方向内側X1から径方向外側X2に至るように、固定子鉄心51を周方向Cに機械角で2周して波巻方式にて巻装される。 In layer A, the winding group 55G is formed by sequentially connecting multiple unit coils 40 to go around the stator core 51 in the circumferential direction C. The connection portion 44 extending from the second layer (No. 2) of slot U29 is connected to the connection portion 44 extending from the third layer (No. 3) of slot U1 in layer B, so that the winding group 55G is displaced radially outward X2 from layer A to layer B. In this way, the winding group 55G is wound in a wave winding method by going around the stator core 51 in the circumferential direction C by two mechanical angles, from the radially inner side X1 to the radially outer side X2 of the stator core 51.

巻装された巻線群55Gは、固定子鉄心51の径方向内側X1においてその一端の接続部44PN(第1端部)がスロットU1の1層目(No.1)から延出し、径方向外側X2においてその他端の接続部44J(第2端部)がスロットU29の4層目(No.4)から延出する。 The wound winding group 55G has a connection part 44PN (first end) at one end extending from the first layer (No. 1) of slot U1 on the radial inside X1 of the stator core 51, and a connection part 44J (second end) at the other end extending from the fourth layer (No. 4) of slot U29 on the radial outside X2.

U層を構成する巻線群55Gは複数本設けられる。これら複数の巻線群55Gは、周方向Cに連続してスロット51S内にそれぞれ収容される。図6Aにおいては図示していないが、U層を構成する他の3本の巻線群55Gも上記と同様に、スロットU2、U3、U4の1層目(No.1)からその接続部44PN(第1端部)が延出し、他端の接続部44J(第2端部)がスロットU30、31、32の4層目(No.4)から延出するように配設される。 The U layer is made up of a plurality of winding groups 55G. These winding groups 55G are each housed in the slots 51S in a continuous manner in the circumferential direction C. Although not shown in FIG. 6A, the other three winding groups 55G making up the U layer are also arranged in the same manner as above, with their connection parts 44PN (first ends) extending from the first layer (No. 1) of slots U2, U3, and U4, and their connection parts 44J (second ends) at the other ends extending from the fourth layer (No. 4) of slots U30, 31, and 32.

ここで、スロットU5、U6、U7、U8の1層目(No.1)は、空き領域となるが、ここには、図6Bに示すように、スロットU5、U6、U7、U8の1層目(No.1)から一端の接続部44PN(第1端部)が延出し、他端の接続部44J(第2端部)がスロットU1、U2、U3、U4の4層目(No.4)から延出するように、4本の巻線群55Gが配設される。
また、図6Bにおいても、接続関係の理解が容易になるように、巻線群55Gの図6Bにおける左右端には、D7、D8、D9、D10の符号を付している。
Here, the first layer (No. 1) of the slots U5, U6, U7, and U8 is an empty area, and four winding groups 55G are arranged therein so that, as shown in FIG. 6B, connection portion 44PN (first end portion) at one end extends from the first layer (No. 1) of the slots U5, U6, U7, and U8, and connection portion 44J (second end portion) at the other end extends from the fourth layer (No. 4) of the slots U1, U2, U3, and U4.
Also in FIG. 6B, to facilitate understanding of the connection relationship, the left and right ends of the winding group 55G in FIG. 6B are labeled D7, D8, D9, and D10.

従って、本実施の形態の固定子50においては、固定子鉄心51を2周する4本の巻線群55Gと、この巻線群55Gからそれぞれ電気角で180度離れたスロットに収容される4本の巻線群55Gと、合計で8本(=2×K)の巻線群55Gが配設される。各巻線層A、Bに着目した場合、巻線層A、Bのそれぞれには、固定子鉄心51を機械角で1周する巻線群55Gが8本(=2×K)が配設される。 Therefore, in the stator 50 of this embodiment, a total of eight (=2×K) winding groups 55G are arranged, including four winding groups 55G that make two revolutions around the stator core 51 and four winding groups 55G that are housed in slots that are 180 degrees apart in electrical angle from the winding groups 55G. Focusing on each of the winding layers A and B, each of the winding layers A and B has eight (=2×K) winding groups 55G that make one revolution around the stator core 51 in mechanical angle.

ここで、スロットU29、U30、U31、U32の4層目(No.4)から接続部44J(第2端部)が延出するU層の4本の巻線群55Gを、U相の同相巻線群G1とする。また、スロットU1、U2、U3、U4の4層目(No.4)から接続部44J(第2端部)が延出するU層の巻線群55Gを、U相の同相巻線群G2とする。 Here, the four winding groups 55G in the U layer whose connection parts 44J (second ends) extend from the fourth layer (No. 4) of slots U29, U30, U31, and U32 are defined as the in-phase winding group G1 of the U phase. Also, the winding group 55G in the U layer whose connection parts 44J (second ends) extend from the fourth layer (No. 4) of slots U1, U2, U3, and U4 are defined as the in-phase winding group G2 of the U phase.

図7に示すように、この同相巻線群G1、G2間において、それぞれの接続部44Jがジョイント46により接続される。
より詳細には、同相巻線群G1、G2間において、同相巻線群G1、G2間の周方向の中心を径方向に延びる第1線F1に対して、周方向Cに対称となる位置に存在する同相巻線群G1の接続部44Jと、同相巻線群G2の接続部44Jとが、ジョイント46によりそれぞれ接続される。
As shown in FIG. 7, the connection portions 44J of the in-phase winding groups G1 and G2 are connected by joints 46.
More specifically, between the in-phase winding groups G1 and G2, a connection portion 44J of the in-phase winding group G1 and a connection portion 44J of the in-phase winding group G2, which are located symmetrically in the circumferential direction C with respect to a first wire F1 extending radially through the circumferential center between the in-phase winding groups G1 and G2, are each connected by a joint 46.

ジョイント46は、毎極毎相スロット数Kと同数の4本あり、スロットピッチをtとし、極数をM、スロット総数をSとしたときに、その周方向Cの長さLは、それぞれX×t(但し、S/M-(K-1)≦X≦S/M+(K-1))に構成される。
本実施の形態では、ジョイント46は、15×t、13×t、11×t、9×tの周方向Cの長さLをそれぞれ有する。
There are four joints 46, the same number as the number of slots per pole and phase, K. When the slot pitch is t, the number of poles is M, and the total number of slots is S, the length L of the joints in the circumferential direction C is X×t (where S/M-(K-1)≦X≦S/M+(K-1)).
In this embodiment, the joints 46 have lengths L in the circumferential direction C of 15×t, 13×t, 11×t, and 9×t, respectively.

こうして、同相巻線群G1を構成する4本の巻線群55Gと、同相巻線群G2を構成する4本の巻線群55Gとが、固定子鉄心51の径方向外側X2においてジョイント46により直列接続され、4本の直列巻線群55GS(GS1、GS2、GS3、GS4)が形成される。 In this way, the four winding groups 55G constituting the in-phase winding group G1 and the four winding groups 55G constituting the in-phase winding group G2 are connected in series by the joints 46 on the radial outside X2 of the stator core 51, forming four series winding groups 55GS (GS1, GS2, GS3, GS4).

この4本のU相の直列巻線群55GSにおいて、同相巻線群G1を構成していた巻線群55Gのそれぞれの接続部44PNを給電部Pに接続する。また、同相巻線群G2を構成していた巻線群55Gのそれぞれの接続部44PNを中性点Nに接続する。これにより、U相において、4本の直列巻線群55GS(GS1、GS2、GS3、GS4)が、給電部Pと中性点Nとの間で並列接続される。 In the four U-phase series winding groups 55GS, the connection parts 44PN of the winding groups 55G that constituted the in-phase winding group G1 are connected to the power supply P. Also, the connection parts 44PN of the winding groups 55G that constituted the in-phase winding group G2 are connected to the neutral point N. As a result, in the U-phase, the four series winding groups 55GS (GS1, GS2, GS3, GS4) are connected in parallel between the power supply P and the neutral point N.

V相、W相においても同様の単位コイル40の接続を行うことにより、U相、V相、W相の各相を構成する各直列巻線群55GSが、各相において並列接続され、3相のY結線が構成される。 By connecting the unit coils 40 in the same manner for the V and W phases, the series winding groups 55GS constituting the U, V, and W phases are connected in parallel in each phase, forming a three-phase Y connection.

ジョイント46は、図3に示されるように、各巻線群55Gに対して径方向外側X2に隣接して配置され、周方向Cに延在する部分と、その周方向Cの両端側において軸方向Yに延在し、各接続部44に接続される部分とで構成されるU字形状の接続導体で構成される。
図3において、U、V、W相の給電部Pに接続される接続部44PNと、中性点Nに接続される接続部44PNとを示す。このように給電部Pあるいは中性点Nに接続される複数の接続部44PNが、各相毎に一箇所に集中して配設される構成となる。
As shown in FIG. 3 , the joint 46 is arranged adjacent to each winding group 55G on the radially outer side X2, and is composed of a U-shaped connecting conductor having a portion extending in the circumferential direction C and a portion extending in the axial direction Y at both ends of the circumferential direction C and connected to each connecting portion 44.
3 shows connection parts 44PN connected to the power supply parts P of the U, V, and W phases, and connection part 44PN connected to the neutral point N. In this manner, a plurality of connection parts 44PN connected to the power supply parts P or the neutral point N are arranged in one location for each phase.

前述のように、径方向内側X1に配設される単位コイル40I、40Jの内、単位コイル40Iの接続部44PNは、電源に接続される給電部Pまたは中性点Nに接続可能なように、その長さが他の接続部44よりも長く構成されているため、他の接続部44よりも軸方向Yに突出する。これにより接続部44PNが、他の接続部44に干渉することなく給電部Pまたは中性点Nに接続できる。 As described above, among the unit coils 40I and 40J arranged on the radially inner side X1, the connection part 44PN of the unit coil 40I is configured to be longer than the other connection parts 44 so that it can be connected to the power supply part P or the neutral point N connected to the power source, and therefore protrudes in the axial direction Y further than the other connection parts 44. This allows the connection part 44PN to be connected to the power supply part P or the neutral point N without interfering with the other connection parts 44.

なお、固定子50において、給電部P、および中性点Nに接続される接続部44PNを径方向内側X1側に配設している理由は、自動車駆動、発電用の電動機においては、固定子鉄心51の径方向外径側X2のスペースが狭小になることがあるためである。よって、固定子鉄心51の径方向外径側X2の構造を簡易化して、複雑になる結線構造部は径方向内側X1において構成することで、車体への搭載容易性を確保している。
しかしながら、接続部44PNを径方向外側X2に配設し、径方向外側X2から給電するように構成した場合でも、後述する本実施の形態の効果は得られる。
The reason why the connection portion 44PN connected to the power supply portion P and the neutral point N is disposed on the radially inner side X1 of the stator 50 is that the space on the radially outer side X2 of the stator core 51 can be narrow in an electric motor for driving an automobile or generating electricity. Therefore, by simplifying the structure on the radially outer side X2 of the stator core 51 and configuring the complicated connection structure on the radially inner side X1, ease of mounting on the vehicle body is ensured.
However, even if the connection portion 44PN is disposed on the radially outer side X2 and power is supplied from the radially outer side X2, the effect of this embodiment described later can be obtained.

以下、上記の固定子50と異なる構成の固定子50Aについて、説明する。
図8は、実施の形態1によるコイル55の他の構成を示す結線図である。
上記固定子50では、巻線層A、Bのそれぞれには、固定子鉄心51を1周する巻線群55Gが8本(=2×K)が配設されていた。しかしながら図8に示すように、スロット数Sが72、極数8、の毎極毎相スロット数K=3に構成して、巻線層A、Bのそれぞれには、固定子鉄心51を1周する巻線群55Gを6本(=2×K)配設する構成にしてもよい。
A stator 50A having a different configuration from the stator 50 described above will be described below.
FIG. 8 is a wiring diagram showing another configuration of the coil 55 according to the first embodiment.
In the above-described stator 50, eight winding groups 55G (=2×K) making one revolution around the stator core 51 are arranged in each of the winding layers A and B. However, as shown in Fig. 8, the number of slots S may be 72, the number of poles is 8, and the number of slots per pole per phase K=3, and six winding groups 55G (=2×K) making one revolution around the stator core 51 may be arranged in each of the winding layers A and B.

この場合、スロット51S内に挿入される巻線群55Gの本数が6本のため、n/2層、即ち6/2=3となり、径方向Xに3つの巻線層A、B、Cが構成される。また、この固定子50Aでは、径方向内側X1にジョイント46が配設され、径方向外側X2において給電部P、中性点Nが配設される。よって、この固定子50Aでは、固定子鉄心51の径方向外側X2においてその一端の接続部44PN(第1端部)がスロット51Sから延出し、径方向内側X1においてその他端の接続部44J(第2端部)がスロット51Sから延出する構成となる。こうして、最も径方向外側X2の巻線層C→B→Aと、径方向内側X1に向かって変位しながら巻線群55Gが波巻される。
そして、それぞれの周方向Cの長さLが、11×t、9×t、7×tである3本のジョイント46により、径方向内側X1において接続部44J(第2端部)が接続される。
In this case, since the number of winding wires in the winding group 55G inserted into the slot 51S is six, the number of layers is n/2, i.e., 6/2=3, and three winding layers A, B, and C are configured in the radial direction X. In addition, in the stator 50A, the joint 46 is disposed on the radially inner side X1, and the power supply point P and the neutral point N are disposed on the radially outer side X2. Thus, in the stator 50A, the connection portion 44PN (first end portion) at one end of the stator core 51 extends from the slot 51S on the radially outer side X2, and the connection portion 44J (second end portion) at the other end extends from the slot 51S on the radially inner side X1. In this way, the winding group 55G is wave-wound while displacing from the winding layer C on the radially outermost side X2 to B to A toward the radially inner side X1.
The connection portions 44J (second ends) are connected on the radially inner side X1 by three joints 46, each of which has a length L in the circumferential direction C of 11×t, 9×t, and 7×t.

以下、上記の固定子50と異なる構成の固定子50Bについて、説明する。
図9は、実施の形態1による回転電機の固定子50Bの概略構成を示す斜視図である。
単位コイル40の接続方法は、上記固定子50、50Aと同じであるが、3相の給電部Pの位置が機械角で各相間で約120±10度ずつ離れて配設されている。
このような構成とすることで、電圧が比較的高くなる給電部同士を離すことができ、コイルエンドにおいて要求される絶縁能力を低くできる。そのため、コイル55の巻線に施された絶縁被膜などの厚みを薄くでき、低価格な固定子を得ることができる。
A stator 50B having a different configuration from the above-described stator 50 will be described below.
FIG. 9 is a perspective view showing a schematic configuration of a stator 50B of a rotating electric machine according to the first embodiment.
The unit coils 40 are connected in the same manner as the stators 50, 50A described above, but the positions of the three-phase power supply parts P are disposed at mechanical angles of about 120±10 degrees between each phase.
With this configuration, the power supply parts where the voltage is relatively high can be separated from each other, and the insulation capacity required for the coil ends can be reduced. Therefore, the thickness of the insulating coating applied to the winding of the coil 55 can be reduced, and a low-cost stator can be obtained.

上記のように構成された本実施の形態の回転電機の電機子は、
設定された間隔で環状に並び、径方向内側に突出する複数のティース部を有する電機子鉄心と、隣接する前記ティース部間にそれぞれ形成される複数のスロットに収容される複数相の電機子巻線と、を備え、
前記スロットの総数を、相数、及び複数の磁極を有する回転子の磁極数、により除算した毎極毎相スロット数が2以上の整数Kである回転電機の電機子において、
前記電機子巻線は、
周方向に電気角180度離れた前記スロット内にそれぞれ収容され、前記スロット内における互いの径方向の位置が変位された一対の脚部と、該一対の脚部の軸方向の一端同士を連結する連結部とを有する単位コイルを複数接続して成る巻線群を複数備え、
各前記巻線群は、前記電機子鉄心の径方向内側から径方向外側に渡って波巻されて、前記電機子鉄心の径方向内側あるいは径方向外側の一方側に該巻線群の第1端部を配設し、径方向他方側に第2端部を配設し、
各前記スロットにおいて前記単位コイルの前記脚部が径方向に一列に並んでn本(nは偶数)収容されて径方向にn層の巻線層が構成され、径方向にn/2層の巻線層を定義すると、各前記n/2層の巻線層において前記巻線群が各相あたり2K本配設され、
各相において前記巻線群の前記第2端部同士が接続されて直列巻線群が構成され、該直列巻線群を並列接続して構成される、
ものである。
The armature of the rotating electric machine according to the present embodiment configured as described above has:
an armature core having a plurality of teeth arranged in an annular shape at set intervals and protruding radially inward; and a multi-phase armature winding housed in a plurality of slots formed between adjacent teeth,
In an armature of a rotating electric machine, the number of slots per pole per phase obtained by dividing the total number of slots by the number of phases and the number of magnetic poles of a rotor having a plurality of magnetic poles is an integer K of 2 or more,
The armature winding is
a plurality of winding groups each formed by connecting a plurality of unit coils, each unit coil being housed in the slot spaced circumferentially by an electrical angle of 180 degrees, the unit coil having a pair of legs whose radial positions within the slot are displaced from each other, and a connecting portion connecting one ends of the pair of legs together in the axial direction,
each of the winding groups is wave-wound from the radially inner side to the radially outer side of the armature core, with a first end of the winding group being disposed on one side of the radially inner side or the radially outer side of the armature core, and a second end being disposed on the other radial side;
In each of the slots, n pieces (n is an even number) of the legs of the unit coils are arranged in a row in the radial direction and accommodated, forming n winding layers in the radial direction. If n/2 winding layers are defined in the radial direction, then 2K pieces of the winding group are arranged for each phase in each of the n/2 winding layers,
In each phase, the second ends of the winding groups are connected to each other to form a series winding group, and the series winding groups are connected in parallel.
It is something.

このように、固定子のコイルである電機子巻線は、電気角180度離れたスロット内にそれぞれ収容される一対の脚部と、この一対の脚部の軸方向一端同士を連結する連結部とを有する単位コイルを複数接続して成る巻線群を複数備える。この巻線群は電機子鉄心の径方向内側から径方向外側に渡って波巻されるため、径方向内側あるいは径方向外側の一方側にその第1端部が配設され、径方向他方側にその第2端部が配設される。
そして、径方向Xに並ぶn/2層の巻線層において巻線群が各相あたり2K本配設されるように構成する。また、単位コイルの一対の脚部は、そのスロット内における互いの径方向の位置が変位されるように構成する。これにより巻線群を構成する単位コイルと異なる構成の線材を別途用いる必要なく、径方向内側から径方向外側に至る巻線群を形成できる。これにより、用いる単位コイルの種類を最小とでき、また、線材の種類が増え、生産設備が増加することに起因するコストの増大、管理の複雑化を招くことがない。
さらに、各相において巻線群の第2端部同士を接続した直列巻線群を並列接続することにより、大電流に対して対応可能となる。
In this way, the armature winding, which is a coil of the stator, includes a plurality of winding groups each formed by connecting a plurality of unit coils, each unit coil having a pair of legs that are respectively accommodated in slots that are 180 electrical degrees apart and a connecting portion that connects one axial end of the pair of legs together. Since this winding group is wave-wound from the radial inside to the radial outside of the armature core, a first end is disposed on one side of the radial inside or radial outside, and a second end is disposed on the other radial side.
The winding group is configured so that 2K wires are arranged for each phase in n/2 winding layers arranged in the radial direction X. The pair of legs of the unit coil are configured so that their radial positions within the slot are displaced from each other. This makes it possible to form a winding group extending from the radial inside to the radial outside without the need to use a separate wire material with a different configuration from the unit coils that make up the winding group. This makes it possible to minimize the types of unit coils used and also avoids the increase in costs and complication of management that would result from an increase in the types of wire material and an increase in production facilities.
Furthermore, by connecting the series winding groups in each phase, in which the second ends of the winding groups are connected to each other, in parallel, it becomes possible to handle a large current.

また、上記のように構成された本実施の形態の回転電機の電機子においては、
各前記巻線群は、各相毎に周方向に連続して前記スロット内にそれぞれ収容され、該周方向に連続する同相の複数の前記巻線群を同相巻線群と定義すると、
前記同相巻線群間において、該同相巻線群間の周方向の中心を径方向に延びる第1線に対して周方向に対称となる位置に存ずる前記第2端部同士を渡り部により接続して前記直列巻線群が構成される、
ものである。
In the armature of the rotating electric machine according to the present embodiment configured as described above,
The winding groups are respectively housed in the slots successively in the circumferential direction for each phase, and a plurality of the winding groups of the same phase that are successive in the circumferential direction are defined as a same-phase winding group.
Between the in-phase winding groups, the second ends located at positions circumferentially symmetrical with respect to a first wire extending radially through a circumferential center between the in-phase winding groups are connected to each other by a jumper portion to form the series winding group.
It is something.

このように、巻線群は、U相、V相、W相ごとに、周方向に連続してスロット内にそれぞれ収容される。そして、周方向に連続して収容される同相の同相巻線群は、同相巻線群間の周方向の中心を径方向に延びる第1線に対して周方向に対称となる位置に存在する第2端部同士を渡り部により接続して直列巻線群を構成する。
このように、第1線に対して対称な位置の第2端部同士を接続して直列巻線群を構成することにより、対称関係にある巻線群間における起電力の位相差をキャンセルすることができる。こうして、各巻線群の位相を磁極の中心に合わせて形成された直列巻線群を並列接続した並列回路において、位相差に起因する循環電流を抑制できる。
In this way, the winding groups are housed in the slots successively in the circumferential direction for each of the phases U, V, and W. The in-phase winding groups of the same phase housed successively in the circumferential direction form a series winding group by connecting, by a jumper portion, second ends of the in-phase winding groups that are located in circumferentially symmetrical positions with respect to the first wire that extends radially through the circumferential center between the in-phase winding groups.
In this way, by forming a series winding group by connecting the second ends of the first wires at positions symmetrical to each other, it is possible to cancel the phase difference in electromotive force between the symmetrical winding groups. Thus, in a parallel circuit in which series winding groups formed by aligning the phase of each winding group with the center of the magnetic pole are connected in parallel, it is possible to suppress circulating current caused by the phase difference.

さらに、第1線に対して対称関係にある巻線群の第2端部同士を接続して直列巻線群を構成することにより、同相巻線群を構成する複数の直列巻線群の各第1端部が、径方向内側あるいは径方向外側において一か所に集合して配設される。即ち、中性点あるいは給電部に接続される第1端部が一箇所に集合されるため、複雑な結線をすることなく並列結線をすることができる。こうして給電部を構成する結線版が大きくなったり、配線用のコイルが長くなることがない。 Furthermore, by forming a series winding group by connecting the second ends of the winding groups that are symmetrical to the first wire, the first ends of the multiple series winding groups that form the in-phase winding group are arranged in one place on the radially inner side or the radially outer side. In other words, since the first ends that are connected to the neutral point or the power supply unit are gathered in one place, parallel connection can be made without complex wiring. In this way, the wiring plate that forms the power supply unit does not become larger, and the wiring coil does not become longer.

また、上記のように構成された本実施の形態の回転電機の電機子においては、
前記スロット間の周方向の間隔をtとし、
前記電機子鉄心の前記スロットの総数をSとし、
前記回転子の磁極数をMとすると、
各相における前記渡り部の周方向の長さLは、
L=X×t
但し、S/M-(K-1)≦X≦S/M+(K-1)
に構成される、
ものである。
In the armature of the rotating electric machine according to the present embodiment configured as described above,
The circumferential spacing between the slots is t,
The total number of the slots of the armature core is S,
If the number of magnetic poles of the rotor is M,
The circumferential length L of the transition portion in each phase is
L = X × t
However, S/M-(K-1)≦X≦S/M+(K-1)
It is composed of
It is something.

渡り部の長さを上記のように構成することで、確実に周方向に対称な位置にある巻線群の第2端部同士を接続して直列巻線群を構成できる。こうして、位相差に起因する循環電流を確実に抑制できるため、トルクリップルが抑制された高性能の回転電機を提供できる。 By configuring the length of the transition section as described above, the second ends of the winding groups located at circumferentially symmetrical positions can be reliably connected to form a series winding group. In this way, circulating current caused by phase difference can be reliably suppressed, providing a high-performance rotating electric machine with suppressed torque ripple.

また、上記のように構成された本実施の形態の回転電機の電機子においては、
各前記単位コイルは、前記脚部の軸方向の他端において前記スロットから突出する突出部を有し、
前記巻線群の前記第1端部を構成する前記単位コイルは、前記第1端部を構成する前記突出部の長さが、前記巻線群を構成する他の前記単位コイルの前記突出部の長さよりも長く構成される、
ものである。
In the armature of the rotating electric machine according to the present embodiment configured as described above,
Each of the unit coils has a protrusion protruding from the slot at the other axial end of the leg,
the unit coil constituting the first end of the winding group is configured so that the length of the protruding portion constituting the first end is longer than the length of the protruding portion of the other unit coils constituting the winding group.
It is something.

これにより、給電部あるいは中性点に接続される第1端部が、他のコイルの接続部と干渉することを抑制できる。これにより、複雑な結線をすることなく並列結線をすることができると共に、高電位の給電部に接続される第1端部が他の単位コイルの接続部と干渉することを抑止できる。 This makes it possible to prevent the first end connected to the power supply or neutral point from interfering with the connection of other coils. This allows parallel wiring without complex wiring, and also makes it possible to prevent the first end connected to the high-potential power supply from interfering with the connection of other unit coils.

また、上記のように構成された本実施の形態の回転電機の電機子においては、
前記毎極毎相スロット数Kが3以上に構成され、
各相において並列接続される前記直列巻線群の数が毎極毎相スロット数Kと同数に構成される、
ものである。
このように毎極毎相スロット数Kが3以上となるような直列巻線群の数が多い固定子において、直列巻線群の数が増えるほど複雑になる結線を簡素化できる。
In the armature of the rotating electric machine according to the present embodiment configured as described above,
The number of slots per pole per phase K is 3 or more,
The number of the series winding groups connected in parallel in each phase is configured to be the same as the number of slots K per pole per phase.
It is something.
In this way, in a stator having a large number of series winding groups, such that the number of slots per pole per phase K is 3 or more, it is possible to simplify the connections which become more complicated as the number of series winding groups increases.

また、上記のように構成された本実施の形態の回転電機の電機子においては、
前記巻線群の前記第1端部が、前記電機子鉄心の径方向内側に設けられる、
ものである。
このように、寸法制約などがある電機子鉄心の径方向外側ではなく、径方向内側に第1端部を配設することで、搭載性のよい固定子および回転電機を提供できる。
In the armature of the rotating electric machine according to the present embodiment configured as described above,
the first end of the winding group is provided radially inward of the armature core;
It is something.
In this manner, by disposing the first end portion on the radial inside rather than the radial outside of the armature core which has dimensional constraints, it is possible to provide a stator and a rotating electric machine which are easy to mount.

また、上記のように構成された本実施の形態の回転電機の電機子においては、
各相の前記第1端部が、各相間において機械角で120度±10度の間隔ごとに配設される、
ものである。
このように、高電位の給電部に接続される第1端部を機械角で約120度ずれた箇所に配置することで、高電位の給電部同士を物理的に離すことができ、コイル55のコイルエンド部の絶縁部を薄く構成できる。
In the armature of the rotating electric machine according to the present embodiment configured as described above,
The first ends of the phases are arranged at intervals of 120 degrees ± 10 degrees in mechanical angle between the phases.
It is something.
In this way, by arranging the first ends connected to the high potential power supply parts at locations offset by approximately 120 degrees in mechanical angle, the high potential power supply parts can be physically separated from each other, and the insulating portion of the coil end part of coil 55 can be made thin.

本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。
Although exemplary embodiments are described herein, the various features, aspects, and functions described in the embodiments are not limited to application to a particular embodiment, but may be applied to the embodiments alone or in various combinations.
Therefore, countless modifications not illustrated are expected within the scope of the technology disclosed in this application, including, for example, modifying, adding, or omitting at least one component.

以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。 Various aspects of this disclosure are summarized below as appendices.

(付記1)
設定された間隔で環状に並び、径方向内側に突出する複数のティース部を有する電機子鉄心と、隣接する前記ティース部間にそれぞれ形成される複数のスロットに収容される複数相の電機子巻線と、を備え、
前記スロットの総数を、相数、及び複数の磁極を有する回転子の磁極数、により除算した毎極毎相スロット数が2以上の整数Kである回転電機の電機子において、
前記電機子巻線は、
周方向に電気角180度離れた前記スロット内にそれぞれ収容され、前記スロット内における互いの径方向の位置が変位された一対の脚部と、該一対の脚部の軸方向の一端同士を連結する連結部とを有する単位コイルを複数接続して成る巻線群を複数備え、
各前記巻線群は、前記電機子鉄心の径方向内側から径方向外側に渡って波巻されて、前記電機子鉄心の径方向内側あるいは径方向外側の一方側に該巻線群の第1端部を配設し、径方向他方側に第2端部を配設し、
各前記スロットにおいて前記単位コイルの前記脚部が径方向に一列に並んでn本(nは偶数)収容されて径方向にn層の巻線層が構成され、径方向にn/2層の巻線層を定義すると、各前記n/2層の巻線層において前記巻線群が各相あたり2K本配設され、
各相において前記巻線群の前記第2端部同士が接続されて直列巻線群が構成され、該直列巻線群を並列接続して構成される、
回転電機の電機子。
(Appendix 1)
an armature core having a plurality of teeth arranged in an annular shape at set intervals and protruding radially inward; and a multi-phase armature winding housed in a plurality of slots formed between adjacent teeth,
In an armature of a rotating electric machine, the number of slots per pole per phase obtained by dividing the total number of slots by the number of phases and the number of magnetic poles of a rotor having a plurality of magnetic poles is an integer K of 2 or more,
The armature winding is
a plurality of winding groups each formed by connecting a plurality of unit coils, each unit coil being housed in the slot spaced circumferentially by an electrical angle of 180 degrees, the unit coil having a pair of legs whose radial positions within the slot are displaced from each other, and a connecting portion connecting one ends of the pair of legs together in the axial direction,
each of the winding groups is wave-wound from the radially inner side to the radially outer side of the armature core, with a first end of the winding group being disposed on one side of the radially inner side or the radially outer side of the armature core, and a second end being disposed on the other radial side;
In each of the slots, n pieces (n is an even number) of the legs of the unit coils are arranged in a row in the radial direction and accommodated, forming n winding layers in the radial direction. If n/2 winding layers are defined in the radial direction, then 2K pieces of the winding group are arranged for each phase in each of the n/2 winding layers,
In each phase, the second ends of the winding groups are connected to each other to form a series winding group, and the series winding groups are connected in parallel.
Rotating electric machine armature.

(付記2)
各前記巻線群は、各相毎に周方向に連続して前記スロット内にそれぞれ収容され、該周方向に連続する同相の複数の前記巻線群を同相巻線群と定義すると、
前記同相巻線群間において、該同相巻線群間の周方向の中心を径方向に延びる第1線に対して周方向に対称となる位置に存ずる前記第2端部同士を渡り部により接続して前記直列巻線群が構成される、
付記1に記載の回転電機の電機子。
(Appendix 2)
The winding groups are respectively housed in the slots successively in the circumferential direction for each phase, and a plurality of the winding groups of the same phase that are successive in the circumferential direction are defined as a same-phase winding group.
Between the in-phase winding groups, the second ends located at positions circumferentially symmetrical with respect to a first wire extending radially through a circumferential center between the in-phase winding groups are connected to each other by a jumper portion to form the series winding group.
2. An armature for a rotating electric machine according to claim 1.

(付記3)
前記スロット間の周方向の間隔をtとし、
前記電機子鉄心の前記スロットの総数をSとし、
前記回転子の磁極数をMとすると、
各相における前記渡り部の周方向の長さLは、
L=X×t
但し、S/M-(K-1)≦X≦S/M+(K-1)
に構成される、
付記2に記載の回転電機の電機子。
(Appendix 3)
The circumferential spacing between the slots is t,
The total number of the slots of the armature core is S,
If the number of magnetic poles of the rotor is M,
The circumferential length L of the transition portion in each phase is
L = X × t
However, S/M-(K-1)≦X≦S/M+(K-1)
It is composed of
3. An armature for a rotating electric machine according to claim 2.

(付記4)
各前記単位コイルは、前記脚部の軸方向の他端において前記スロットから突出する突出部を有し、
前記巻線群の前記第1端部を構成する前記単位コイルは、前記第1端部を構成する前記突出部の長さが、前記巻線群を構成する他の前記単位コイルの前記突出部の長さよりも長く構成される、
付記1から付記3のいずれか1項に記載の回転電機の電機子。
(Appendix 4)
Each of the unit coils has a protrusion protruding from the slot at the other axial end of the leg,
the unit coil constituting the first end of the winding group is configured so that the length of the protruding portion constituting the first end is longer than the length of the protruding portion of the other unit coils constituting the winding group.
4. The armature of a rotating electric machine according to claim 1 .

(付記5)
前記毎極毎相スロット数Kが3以上に構成され、
各相において並列接続される前記直列巻線群の数が毎極毎相スロット数Kと同数に構成される、
付記1から付記4のいずれか1項に記載の回転電機の電機子。
(Appendix 5)
The number of slots per pole per phase K is 3 or more,
The number of the series winding groups connected in parallel in each phase is configured to be the same as the number of slots K per pole per phase.
5. The armature of a rotating electric machine according to claim 1 .

(付記6)
前記巻線群の前記第1端部が、前記電機子鉄心の径方向内側に設けられる、
付記1から付記5のいずれか1項に記載の回転電機の電機子。
(Appendix 6)
the first end of the winding group is provided radially inward of the armature core;
6. The armature of a rotating electric machine according to claim 1 .

(付記7)
各相の前記第1端部が、各相間において機械角で120度±10度の間隔ごとに配設される、
付記1から付記6のいずれか1項に記載の回転電機の電機子。
(Appendix 7)
The first ends of the phases are arranged at intervals of 120 degrees ± 10 degrees in mechanical angle between the phases.
7. The armature of a rotating electric machine according to claim 1 .

(付記8)
付記1から付記7のいずれか1項に記載の回転電機の電機子を固定子として用い、
前記固定子に対向するように前記固定子と同軸上に配置された回転子を備える回転電機。
(Appendix 8)
The rotating electric machine armature according to any one of Supplementary Note 1 to Supplementary Note 7 is used as a stator,
A rotating electric machine comprising: a rotor arranged coaxially with the stator so as to face the stator.

40 単位コイル、41 スロット収容部(脚部)、
42 コイルエンド部(連結部)、46 ジョイント(渡り部)、
50,50A,50B 固定子(電機子)、51 固定子鉄心(電機子鉄心)、
51T ティース部、51S スロット、55 コイル(電機子巻線)、
55G 巻線群、55GS 直列巻線群、60 回転子、100 回転電機。
40 unit coil, 41 slot receiving portion (leg portion),
42 coil end portion (connection portion), 46 joint (crossover portion),
50, 50A, 50B Stator (armature), 51 Stator core (armature core),
51T teeth portion, 51S slot, 55 coil (armature winding),
55G winding group, 55GS series winding group, 60 rotor, 100 rotating motor.

Claims (8)

設定された間隔で環状に並び、径方向内側に突出する複数のティース部を有する電機子鉄心と、隣接する前記ティース部間にそれぞれ形成される複数のスロットに収容される複数相の電機子巻線と、を備え、
前記スロットの総数を、相数、及び複数の磁極を有する回転子の磁極数、により除算した毎極毎相スロット数が2以上の整数Kである回転電機の電機子において、
前記電機子巻線は、
周方向に電気角180度離れた前記スロット内にそれぞれ収容され、前記スロット内における互いの径方向の位置が変位された一対の脚部と、該一対の脚部の軸方向の一端同士を連結する連結部とを有する単位コイルを複数接続して成る巻線群を複数備え、
各前記巻線群は、前記電機子鉄心の径方向内側から径方向外側に渡って波巻されて、前記電機子鉄心の径方向内側あるいは径方向外側の一方側に該巻線群の第1端部を配設し、径方向他方側に第2端部を配設し、
各前記スロットにおいて前記単位コイルの前記脚部が径方向に一列に並んでn本(nは偶数)収容されて径方向にn層の巻線層が構成され、径方向にn/2層の巻線層を定義すると、各前記n/2層の巻線層において前記巻線群が各相あたり2K本配設され、
各相において前記巻線群の前記第2端部同士が接続されて直列巻線群が構成され、該直列巻線群を並列接続して構成される、
回転電機の電機子。
an armature core having a plurality of teeth arranged in an annular shape at set intervals and protruding radially inward; and a multi-phase armature winding housed in a plurality of slots formed between adjacent teeth,
In an armature of a rotating electric machine, the number of slots per pole per phase obtained by dividing the total number of slots by the number of phases and the number of magnetic poles of a rotor having a plurality of magnetic poles is an integer K of 2 or more,
The armature winding is
a plurality of winding groups each formed by connecting a plurality of unit coils, each unit coil being housed in the slot spaced circumferentially by an electrical angle of 180 degrees, the unit coil having a pair of legs whose radial positions within the slot are displaced from each other, and a connecting portion connecting one ends of the pair of legs together in the axial direction,
each of the winding groups is wave-wound from the radially inner side to the radially outer side of the armature core, with a first end of the winding group being disposed on one side of the radially inner side or the radially outer side of the armature core, and a second end being disposed on the other radial side;
In each of the slots, n pieces (n is an even number) of the legs of the unit coils are arranged in a row in the radial direction and accommodated, forming n winding layers in the radial direction. If n/2 winding layers are defined in the radial direction, then 2K pieces of the winding group are arranged for each phase in each of the n/2 winding layers,
In each phase, the second ends of the winding groups are connected to each other to form a series winding group, and the series winding groups are connected in parallel.
Rotating electric machine armature.
各前記巻線群は、各相毎に周方向に連続して前記スロット内にそれぞれ収容され、該周方向に連続する同相の複数の前記巻線群を同相巻線群と定義すると、
前記同相巻線群間において、該同相巻線群間の周方向の中心を径方向に延びる第1線に対して周方向に対称となる位置に存ずる前記第2端部同士を渡り部により接続して前記直列巻線群が構成される、
請求項1に記載の回転電機の電機子。
The winding groups are respectively housed in the slots successively in the circumferential direction for each phase, and a plurality of the winding groups of the same phase that are successive in the circumferential direction are defined as a same-phase winding group.
Between the in-phase winding groups, the second ends located at positions circumferentially symmetrical with respect to a first wire extending radially through a circumferential center between the in-phase winding groups are connected to each other by a jumper portion to form the series winding group.
2. The armature for a rotating electric machine according to claim 1.
前記スロット間の周方向の間隔をtとし、
前記電機子鉄心の前記スロットの総数をSとし、
前記回転子の磁極数をMとすると、
各相における前記渡り部の周方向の長さLは、
L=X×t
但し、S/M-(K-1)≦X≦S/M+(K-1)
に構成される、
請求項2に記載の回転電機の電機子。
The circumferential spacing between the slots is t,
The total number of the slots of the armature core is S,
If the number of magnetic poles of the rotor is M,
The circumferential length L of the transition portion in each phase is
L = X × t
However, S/M-(K-1)≦X≦S/M+(K-1)
It is composed of
3. The armature for a rotating electric machine according to claim 2.
各前記単位コイルは、前記脚部の軸方向の他端において前記スロットから突出する突出部を有し、
前記巻線群の前記第1端部を構成する前記単位コイルは、前記第1端部を構成する前記突出部の長さが、前記巻線群を構成する他の前記単位コイルの前記突出部の長さよりも長く構成される、
請求項3に記載の回転電機の電機子。
Each of the unit coils has a protrusion protruding from the slot at the other axial end of the leg,
the unit coil constituting the first end of the winding group is configured so that the length of the protruding portion constituting the first end is longer than the length of the protruding portion of the other unit coils constituting the winding group.
4. The armature for a rotating electric machine according to claim 3.
前記毎極毎相スロット数Kが3以上に構成され、
各相において並列接続される前記直列巻線群の数が毎極毎相スロット数Kと同数に構成される、
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の回転電機の電機子。
The number of slots per pole per phase K is 3 or more,
The number of the series winding groups connected in parallel in each phase is configured to be the same as the number of slots K per pole per phase.
The armature for a rotating electric machine according to any one of claims 1 to 4.
前記巻線群の前記第1端部が、前記電機子鉄心の径方向内側に設けられる、
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の回転電機の電機子。
the first end of the winding group is provided radially inward of the armature core;
The armature for a rotating electric machine according to any one of claims 1 to 4.
各相の前記第1端部が、各相間において機械角で120度±10度の間隔ごとに配設される、
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の回転電機の電機子。
The first ends of the phases are arranged at intervals of 120 degrees ± 10 degrees in mechanical angle between the phases.
The armature for a rotating electric machine according to any one of claims 1 to 4.
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の回転電機の電機子を固定子として用い、
前記固定子に対向するように前記固定子と同軸上に配置された回転子を備える回転電機。
The armature of a rotating electric machine according to any one of claims 1 to 4 is used as a stator,
A rotating electric machine comprising: a rotor arranged coaxially with the stator so as to face the stator.
JP2022163060A 2022-10-11 2022-10-11 Rotating electric machine armature and rotating electric machine Pending JP2024056281A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022163060A JP2024056281A (en) 2022-10-11 2022-10-11 Rotating electric machine armature and rotating electric machine
CN202311226847.7A CN117879216A (en) 2022-10-11 2023-09-21 Armature of rotating electrical machine and rotating electrical machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022163060A JP2024056281A (en) 2022-10-11 2022-10-11 Rotating electric machine armature and rotating electric machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024056281A true JP2024056281A (en) 2024-04-23

Family

ID=90583551

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022163060A Pending JP2024056281A (en) 2022-10-11 2022-10-11 Rotating electric machine armature and rotating electric machine

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2024056281A (en)
CN (1) CN117879216A (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CN117879216A (en) 2024-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10355547B2 (en) Rotary electric machine
US8471428B2 (en) Rotating electrical machine
US7521828B2 (en) Segment connection type electric rotating machine
US9859764B2 (en) Rotary electric machine with distributed armature winding
US8519590B2 (en) Magneto generator with multiple sets of three-phase windings
US8378547B2 (en) Electric motor
JP6120987B2 (en) Armature of electric machine
JP6068953B2 (en) Electric motor
US9847684B2 (en) Stator and rotating electric machine
US9641036B2 (en) Rotary electric machine
JP2011015459A (en) Dynamo-electric machine and method of manufacturing the same
JPWO2015029579A1 (en) Rotating electric machine
US20130049515A1 (en) Stator for rotary electric machine, and rotary electric machine
JP6539141B2 (en) Stator of rotating electric machine and rotating electric machine
US9118231B2 (en) Stator of rotating electrical machine and rotating electrical machine
US7528517B2 (en) Distribution of motor heat sources
US11677287B2 (en) Stator, electric rotating machine, and electric-powered vehicle
JP7339831B2 (en) stator
JP2024056281A (en) Rotating electric machine armature and rotating electric machine
JP2012196043A (en) Method for winding coil of dc motor and dc motor
CN112583168A (en) Motor stator winding, stator and motor
US11114913B2 (en) Rotating electric machine
CN112910116A (en) Rotating electrical machine
US20230198330A1 (en) Rotating electric machine
WO2023140071A1 (en) Motor stator and motor provided with same