JP3686035B2

JP3686035B2 - Stator and stator manufacturing method

Info

Publication number: JP3686035B2
Application number: JP2001401173A
Authority: JP
Inventors: 武雄福田; 竹夫新井; 博文新; 充良高尾; 宗紀塚本; 康浩遠藤; 博幸菊地
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2021-12-28
Also published as: JP2003199276A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電電動機の固定子及び固定子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開２０００−１５６９４３号公報に開示された固定子のように、固定子鉄心を、ティース鉄心部とコアバック鉄心部とに分割して、ティース鉄心部間のスロット部に固定子巻線を巻装した後、ティース鉄心部間にコアバック鉄心部を径方向の外側から押圧挿入してなる固定子が知られている。
【０００３】
このような固定子において、ティース鉄心部間のスロット部に固定子巻線を巻装する方法としては、インサータ巻線法や集中巻線法が知られている。インサータ巻線法ではコイルエンドを低くすることが困難であるのに対して、集中巻線法ではコイルエンドを低くして固定子に巻線することができるという利点がある。
この種の技術として、例えば特開平１１−８９１８８号公報、実開平２−１７９４７号公報、実開平５−３３６５２号公報、実開平４−１０１２７４号公報に開示されたものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、集中巻線法で巻線する場合には、以下のような問題があった。集中巻線法で巻線する場合には、各スロット部に固定子巻線を一度に巻き付けるようにすれば工程が簡略化するため好ましい。そして、占積率を高くするには、固定子巻線を緊張させて所定のティース鉄心部に密着するように略矩形状に巻き付けることが必要である。しかし、上述したように固定子巻線を一度に巻き付ける場合には、固定子巻線の厚さが大きいため、前記ティース鉄心部の隅部に巻き付けられる固定子巻線が伸張して、内周側と外周側とで抵抗値が変化してしまうおそれがある。これを防止するためには、固定子巻線全体に同じ張力がかかるようにして巻線する必要があるが、このようにすると、前記隅部には固定子巻線を大きく湾曲させて巻き付けざるを得ず、結果として占積率が低下してしまう。すなわち、例えば図１０の展開図に示すように、ティース鉄心２に固定子巻線３が湾曲して巻き付けられることにより、大きな空隙４が生じてしまい占積率が低下してしまうという問題があった。
【０００５】
また、上述のように固定子巻線が湾曲して巻き付けられると、固定子巻線の厚さにムラが生じるため磁束が滑らかにならず、固定子の性能に影響を生じるおそれがあった。このため、磁束を滑らかにすることができる固定子が要望されていた。
【０００６】
さらに、三相モータなどの多相モータの固定子においては、固定子巻線を複数相分巻き付ける必要があるため、上述した占積率の低下がより顕著になってしまうという問題があった。加えて、同一のスロットに一相の巻線と他相の巻線の端部が重なると、その分端部の厚さが増すため、コイルエンドが高くなってしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、占積率を高めることができるとともに、磁束を滑らかにすることのできる固定子及び固定子の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１に記載した発明は、所定円周上に所定間隔をおいて配置された複数のティース鉄心（例えば、実施の形態におけるティース鉄心１１）と、隣合うティース鉄心間の外周側に設けられたコアバック鉄心（例えば、実施の形態におけるコアバック鉄心１２）と、前記ティース鉄心間に複数本の電線（例えば、実施の形態における電線）を束ねて挿入された束線（例えば、実施の形態における束線１５）が並列接続された固定子巻線（例えば、実施の形態における固定子巻線１６）とを備えた固定子（例えば、実施の形態における固定子１０）であって、複数相分（例えば３相分）の束線を所定スロット数（例えば、実施の形態における６つのスロット１３）を隔てて同心状に複数回同時に巻きつけるとともに、一相の束線の周方向の巻終わり部分と他相の束線の周方向の巻始め部分を交互に編み込んだ編み込み部（例えば、実施の形態における編み込み部１８）を備えたことを特徴とする固定子である。
【０００９】
上記のように構成すると、固定子巻線は複数本の電線を束線とし、この束線をスロットに複数回巻き付けるようにしたため、スロットの角部に巻き付ける場合でも、外周側と内周側とで張力はほぼ等しくなる。したがって、ティース鉄心の側面に沿って密着するように前記束線を巻き付けることができるため、コイルエンドを低く維持しつつ占積率を高めることができる。
【００１０】
また、各スロットにほぼ均等に束線を巻き付けることができるため、磁束を滑らかにすることができる。また、複数相の束線を同じ方向に巻き付けることができるため製造工程が容易化する。さらに、一相の束線の周方向の巻終わり部分と他相の束線の周方向の巻始め部分を交互に編み込んだ編み込み部を備えているため、従来のように巻始め部分と巻終わり部分とが重なることでコイルエンドの高さが増大することがなくなる。
【００１１】
また、請求項２に記載した発明は、前記束線は、同心状に複数回巻かれている束線ユニット（例えば、実施の形態における束線ユニット２０）を複数備え、各相における隣合う束線ユニットは、巻始めの位置が所定スロット分ずれているとともに、巻く方向が互いに反対方向にされていることを特徴とする固定子である。
上記のように構成すると、前記隣合う束線ユニットを結ぶ束線が捻れたりするおそれを低減できるとともに、束線ユニットの成形自由度を高めることができ、占積率をさらに高めることができる。
【００１２】
すなわち、各相において、隣合う束線ユニットの巻く方向が同じ向きである場合には、一方の束線ユニットの巻始め部分が、他方の束線ユニットの巻終わり部分に近接して設けられることになり、それぞれの束線ユニットが比較的一体化している。このため、占積率を高めるのために一つの束線ユニットを径方向内方に移動させると、隣合う束線ユニットにも影響が生じ、隣合う束線ユニットを結ぶ束線が捻れるおそれがある。
【００１３】
これに対して、隣合う束線ユニットの巻く方向が反対向きの場合には、一方の束線ユニットの巻始め部分が他方の束線ユニットの巻終わり部分と隔たっており、それぞれの束線ユニットが比較的独立している。このため、上述したように束線が捻れるおそれが低減し、信頼性を高めることができる。
【００１４】
また、各束線ユニットで何らかの変位特性（例えば、巻始め部分が巻終わり部分より若干厚みが大きくなる傾向があるなど）があった場合、各束線ユニットを同じ方向に巻いていくと、増幅されて大幅に変位するおそれがある。
これに対して、隣合う束線ユニットの巻き方を逆方向にした場合には、上述したような変位の特性があった場合であっても、全体として上述した変位特性を打ち消すことができるため、より均一に巻線された固定子とすることができる。
【００１５】
また、請求項３に記載した発明は、前記束線の電線数は、前記ティース鉄心の内周側より外周側が多くされていることを特徴とする固定子である。
上記のように構成すると、隣合うティース鉄心間の径方向の位置に応じて束線を構成する電線の本数を変化させることで、束線の断面積を調整することができる。これにより、束線の配線長差によって生じる抵抗値の差と、束線の断面積差によって生じる抵抗値の差とを相殺し、隣合うティース鉄心間の径方向の位置に関わりなく、複数の束線の抵抗値を同等の値に設定することができる。これにより、この固定子の発生する抵抗損失を抑えることができ、この固定子を用いた電動機の運転効率を高めることができる。
【００１６】
また、請求項４に記載した発明は、前記束線の電線径は、前記ティース鉄心の内周側より外周側が大きくされていることを特徴とする固定子である。
上記のように構成すると、隣合うティース鉄心間の径方向の位置に関わりなく、複数の束線の抵抗値を同等の値に設定することができるため、この固定子の発生する抵抗損失を抑えることができ、この固定子を用いた電動機の運転効率を高めることができる。
【００１７】
また、請求項５に記載した発明は、前記ティース鉄心の周方向の幅が内周側から外周側に向けて大きくなるようにテーパ状に形成したことを特徴とする固定子である。
上記のように構成すると、コアバック鉄心間に圧入されるティース鉄心が径方向に変位するおそれを低減することができ、安定性を高めることができる。
【００１８】
また、請求項６に記載した発明は、所定円周上に所定間隔をおいて配置された複数のティース鉄心と、隣合うティース鉄心間の外周側に設けられたコアバック鉄心と、前記ティース鉄心間に複数本の電線を束ねた束線を挿入する固定子巻線とを備えた固定子の製造方法であって、複数相分の束線を所定スロット数を隔てて、同心状に複数回同時に巻き、一相の束線の周方向の巻終わり部分と他相の束線の周方向の巻始め部分が交互に編み込まれるように周回させることを特徴とする固定子の製造方法である。
上記のように構成すると、占積率を高くするとともにコイルエンドを低く維持することができ、磁束を滑らかにすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態における固定子及び固定子の製造方法を図面と共に説明する。
図１は本発明の実施の形態における固定子１０を示す斜視図である。また、図２は図１に示す固定子１０の平面図である。本実施の形態による固定子１０は、図１または図２に示されるように、略円筒状に形成され、所定円周上に所定間隔をおいて放射状に配置された複数のティース鉄心１１と、隣合うティース鉄心１１、１１間に配置されたコアバック鉄心１２とを備えて構成されている。
【００２０】
ティース鉄心１１は、固定子１０の中心軸線と平行な方向に所定の厚さを有しており、内周側が固定子巻線１６を巻き付ける巻線部１９とされ、外周側がコアバック鉄心１２に当接または圧接する継鉄部２１とされている。
前記ティース鉄心１１は、周方向の幅が内周側から外周側に向けて大きくなるようにテーパ状に形成されている。これにより、コアバック鉄心１２、１２間に圧入されるティース鉄心１１が径方向に変位するおそれを低減することができ、安定性を高めることができる。
【００２１】
前記ティース鉄心１１は、珪素鋼鈑等の方向性を有する電磁鋼鈑が積層されてなり、例えば磁化容易方向が固定子の径方向に設定されている。また、前記コアバック鉄心１２は、珪素鋼鈑等の方向性を有する電磁鋼鈑が積層されてなる略直方体状に形成され、例えば磁化容易方向が固定子の周方向に設定されている。
【００２２】
そして、例えば図３に示したように、各ティース鉄心１１の巻線部１９には固定子巻線１６が巻装されている。この固定子巻線１６は、所定の複数本の電線が束ねられてなる複数の束線１５が、並列接続されて構成されており、各束線１５は固定子１０を複数回（例えば５回）周回するように設定されている。本実施の形態においては、３相分の束線１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）が６つのスロット１３を隔てて同心状に複数回巻きつけられている。このようにしたため、それぞれの束線１５をスロット１３の角部に巻き付ける場合でも、外周側と内周側とで各束線１５の張力はほぼ等しくなる。したがって、ティース鉄心１１の巻線部１９に沿って密着するように前記束線１５を巻き付けることができる。
【００２３】
さらに、図７に示したように、一相の束線（例えば束線１５ａ）の周方向の巻終わり部分と他相の束線（例えば束線１５ｂ）周方向の巻始め部分を交互に編み込んだ編み込み部１８を備えている。このようにしたため、従来のように束線１５の巻始め部分と巻終わり部分とが重なることでコイルエンドの高さが増大することがなくなる（詳細は後述する）。
【００２４】
そして、各相の束線１５は、ティース鉄心１１，１１間の内周側に位置する束線１５ほど、外周側に位置する束線１５よりも、束線１５を構成する電線径が小さくなるように設定されている。
すなわち、周回する所定本数の電線を束ねてなる適宜の束線１５に対して、この束線１５よりも外周側の位置には、より大きい径の電線を束ねてなる束線１５が配置されている。
【００２５】
ここで、束線を構成する電線の径は、例えば、束線の周長Ｌと断面積Ａとに応じて設定されている。
例えば、図３に示したように、各束線１５をティース鉄心１１，…，１１間を縫うようにして一回だけ周回させ、波巻きを行う場合において、１相の１周回あたりの束線１５の周長Ｌは、下記（１）式に示すように、ティース鉄心１１，１１間の径方向の位置に応じて異なる束線の半径ｒ（例えば、図８に示す内周側束線１５の半径ｒ１、外周側束線１５の半径ｒ２）と、極数Ｐと、積厚ｔ１（例えば、図８に示すティース鉄心１１の厚さｔ１）と、コイルエンド高さｔ２（例えば、図９に示すティース鉄心１１の側面１１Ａと固定子巻線１６との間の距離ｔ２）とによって記述される。
Ｌ＝（ｔ１＋２×ｔ２）×Ｐ＋２π×ｒ……（１）式
【００２６】
そして、上記（１）式により算出された周長Ｌと断面積Ａとの比（Ｌ／Ａ）、つまり束線１５の抵抗値に相当する値が、各束線１５毎に所定の許容範囲内の値となるように設定されている。
このようにしたため、詳細を後述するように、隣合うティース鉄心１１，１１間の径方向の位置に関わりなく、複数の束線１５の抵抗値を同等の値に設定することができるため、この固定子１０の発生する抵抗損失を抑えることができ、この固定子１０を用いた電動機の運転効率を高めることができる。
【００２７】
また、図４に示したように、各相における束線１５は、同心状に複数回巻かれている束線ユニット２０を複数備え、各相における隣合う束線ユニット２０は、巻始めの位置が所定スロット（例えば６スロット）分ずれているとともに、巻く方向が互いに反対方向にされている。このようにすると、前記隣合う束線ユニット２０を結ぶ束線１５が捻れたりするおそれを低減できるとともに、束線ユニット２０の成形自由度を高めることができ、占積率をさらに高めることができる（詳細は後述する）。
【００２８】
上記のように構成された固定子１０の製造方法について、以下に説明する。
先ず、例えば図３に示すように、略円柱状のティース固定治具２６の外周面上に、所定間隔をおいて複数のティース鉄心１１，…，１１を配置する。
次に、ティース固定治具２６に固定されたティース鉄心１１，…，１１の外周面に沿って周回移動可能、かつ、固定子１０の軸線と平行な方向に揺動可能とされた適宜の巻線機（図示略）の複数あるノズル２７、…、２７から、各ノズル２７毎に所定の複数本の電線を束ねてなる束線１５を供給し、各ティース鉄心１１の巻線部１９に束線１５を巻き付ける。
【００２９】
このとき、ノズル２７を、隣合うティース鉄心１１，…，１１を所定数毎に跨いで縫うようにして動かしてティース鉄心１１に束線１５を巻き付けるようにして複数回周回させて束線ユニット２０を形成する。各相における隣合う束線ユニット２０は、巻始めの位置が６スロット分ずれているとともに、巻く方向が互いに反対方向にされている。図４は、固定子１０の製造方法を示す径方向から見た一部展開図である。なお、図示都合上、Ｕ相の束線ユニット２０ａのみ示し、他のＶ相、Ｗ相の束線ユニット２０ｂ、２０ｃは省略した。そして、前記束線ユニット２０ａを形成する束線１５を３本とした。
【００３０】
まず、図４に示した（１５）番目と（２０）番目のスロット１３を通るように、束線１５ａを時計回りに周回させて束線ユニット２０ａ１を形成する。そして、束線ユニット２０ａ１の巻終わりの束線１５を（２１）番目のスロット１３を通過させた後に（２６）番目のスロット１３に移動させて、（２１）番目から（２６）番目のスロット１３を通るように、束線１５ａを反時計回りに周回させて束線ユニット２０ａ２を形成する。それから、先ほどと同様に、束線ユニット２０ａ２の巻終わりの束線１５を（２６）番目のスロット１３を通過させた後に（３２）番目のスロット１３に移動させて、（２７）番目から（３２）番目のスロット１３を通るように、束線１５ａを時計回りに周回させて束線ユニット２０ａ３を形成する。以下、上述した工程を繰り返す。
【００３１】
このように、隣合う束線ユニット２０ａ（２０ａ１，２０ａ２…）の巻く方向が反対向きの場合には、それぞれの束線ユニット２０ａのぞれぞれが比較的独立している。このため、隣合う束線ユニット２０ａの配置位置をずらさずに束線ユニット２０ａの一つを径方向内側に移動させて占積率を高めることができる。よって、隣合う束線ユニット２０ａを結ぶ束線１５が捻れるおそれが低減し、固定子１０の信頼性を高めることができる。なお、他の相（Ｖ相、Ｗ相）の束線ユニット２０ｂ、２０ｃについても同様である。
【００３２】
また、各束線ユニット２０で何らかの変位特性（例えば巻始め部分が巻終わり部分より若干厚さが大きいなど）があった場合でも、束線ユニットの巻き方を逆方向にした場合には、全体として変位の特性を打ち消すことができるため、より均一に束線１５を巻き付けることができる。
【００３３】
図５は図４に直交する方向から見た固定子の製造方法を簡略的に示す展開図である。なお、同図の矢印Ｄはティース鉄心１１の内側に向かう方向（中心方向）を示す。同図に示したように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれの束線１５ａ、１５ｂ、１５ｃは径方向内側から外側に向かい所定のスロット１３間に複数回巻き付けられて束線ユニット２０ａ、２０ｂ、２０ｃを構成する。このとき、一の束線（例えば束線１５ｂ）の周方向の巻終わり部分とこれに隣合う他相の束線（例えば束線１５ａ）の周方向の巻始め部分を交互に編み込んでいき、編み込み部１８を形成する。このように、それぞれの束線１５の巻始め部分と巻終わり部分とが重なることで、占積率を高く維持しながらコイルエンドの高さを抑えることができる。また、同一の方向に各相を同時に巻き付けていくため、工程が容易化する。
図６は図５の要部拡大図である。同図に示したように、本実施の形態においては、編み込み部１８の交錯層数が２層となるように編み込み部１８の位置を位置制御している、これによりコイルエンドの高さと占積率を任意に設定することができる。
【００３４】
さらに、周回数が所定回数に達した場合に、ノズル２７から供給される電線の径の大きさを変更する。例えば、ティース鉄心１１，…，１１間の径方向において、内周側に配置される束線１５に比べて、外周側に配置される束線１５ほど供給される電線の径がより大きくなるように設定する。
【００３５】
なお、上記ノズル２７は、固定子１０に巻装される複数の相の固定子巻線１６，…，１６の相数と同じ数のノズル２７，…，２７を備えたものであり、例えば、３相モータの場合には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応して３個のノズル２７，２７，２７を備えている。各ノズル２７は、所定の複数本の電線を同時に束ねた状態で供給するように構成され、これら３個のノズル２７，２７，２７を、同時にティース鉄心１１，…，１１間を縫うようにして周回させるようになっている。これにより、ノズル２７，２７，２７の周回を複数回行うことによって、多相（例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）分の巻装が行われる。
【００３６】
次に、例えば図２に示すように、各隣合うティース鉄心１１，１１間に外周側からコアバック鉄心１２を圧入し、コアバック鉄心１２の内周側の端部１２ａに、隣合うティース鉄心１１，１１間で対向する２つの突出部２２，２２を当接させる。そして、ティース固定治具２６を取り外す。
次に、各相毎に、異なる本数の電線を束ねてなる複数の束線１５の各引出線（図示略）を並列接続して、一連の工程を終了する。
【００３７】
このように、本実施の形態においては、三相分の束線１５を所定スロット数を隔てて、同心状に複数回巻いて束線ユニット２０を形成し、一相の束線１５の周方向の巻終わり部分と他相の束線の周方向の巻始め部分が交互に編み込まれるように周回させて編み込むため、実際に束線を巻きつけた状態は図７に示すようになり、空隙２２の領域を少なくすることができる。このため、占積率を高くするとともにコイルエンドを低く維持することができ、磁束を滑らかにすることができる。
【００３８】
以下に、上述した実施の形態による固定子の製造方法により製造した固定子１０の一例について説明する。
なお、以下において、固定子巻線１６は、例えば３セットの束線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３により構成され、最も内周側を周回する束線Ｃ１の外周側に束線Ｃ２が配置され、さらに束線Ｃ２の外周側に束線Ｃ３が配置されている。また、各束線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を構成する束線の複数本の電線の一本あたりの断面積を、例えば０．０４ｍｍ²（Ｓ１）、または０．０６２５ｍｍ²（Ｓ２）とした。
【００３９】
ここで、束線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を構成する電線の本数を１０本とし、束線Ｃ１は断面積Ｓ１の本数を７本、Ｓ２の本数を３本とし、束線Ｃ２は断面積Ｓ１の本数を６本、Ｓ２の本数を４本とし、束線Ｃ３は断面積Ｓ１の本数を５本、Ｓ２の本数を５本として固定子巻線１６を形成した場合を実施例１とした。また、各束線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を、互いに等しい断面積Ｓ１の１０本の電線により構成した場合を比較例とした。
【００４０】
表１には、実施例１における束線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の断面積Ａ（各電線の断面積の合計）、周長Ｌ、周長Ｌと断面積Ａの比（Ｌ／Ａ）と、束線Ｃ３を基準としたときの束線Ｃ１，Ｃ２の断面積差による抵抗値の差、周長差の割合、束線の抵抗値の差（比（Ｌ／Ａ）の差）を示した。
また、表２には、比較例における束線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に対して、表１と同様に断面積Ａ、断面積差による抵抗値の差、周長Ｌ、周長差、周長Ｌと断面積Ａの比（Ｌ／Ａ）、束線の抵抗値の差（比（Ｌ／Ａ）の差）を示した。
【００４１】
【表１】

【００４２】
【表２】

【００４３】
ここで、例えば、固定子巻線１６への通電時の発熱による温度変化と抵抗値の変化との関係を０．４％／℃とし、固定子巻線１６内に局所的に生じる温度差の許容範囲を１０℃とすれば、固定子巻線１６内の抵抗値の差を４％に設定する必要がある。
表２に示す比較例では、各束線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を構成する電線の本数及び断面積が互いに等しいため、断面積Ａが等しくなり、各束線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の周長差に応じた抵抗値の差が生じる。すなわち、最も外周側の束線Ｃ３を基準として、束線Ｃ２の抵抗値は束線Ｃ３よりも４．５１％だけ小さくなり、さらに、最も内周側の束線Ｃ１の抵抗値は束線Ｃ３よりも９．０１％だけ小さくなり、許容される抵抗値の差である４％を超えてしまっている。
【００４４】
一方、表１に示す実施例１では、内周側の束線ほど電線の断面積が小さくされており、各束線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の断面積Ａに応じた抵抗値の差が生じる。すなわち、最も外周側の束線Ｃ３を基準として、束線Ｃ２の断面積Ａに起因する抵抗値は束線Ｃ３よりも４．３９％だけ大きくなり、最も内周側の束線Ｃ１の断面積Ａに起因する抵抗値は束線Ｃ３よりも８．７８％だけ大きくなっている。
【００４５】
さらに、上述した比較例と同様に、各束線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の周長差に応じた抵抗値の差が生じており、最も外周側の束線Ｃ３を基準として、内周側の束線ほど、周長Ｌに起因する抵抗値は小さくなっている。
これにより、断面積Ａに起因する抵抗値と、周長Ｌに起因する抵抗値とが相殺し、結局、最も外周側の束線Ｃ３を基準として、束線Ｃ２の抵抗値は束線Ｃ３よりも０．１２％だけ大きくなり、さらに、最も内周側の束線Ｃ１の抵抗値は束線Ｃ３よりも０．２３％だけ大きくなり、許容される抵抗値の差である４％未満の値となっている。
【００４６】
すなわち、ティース鉄心１１，…，１１間の径方向における位置に応じて、各束線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の構成する電線の断面積を変化させることで、束線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の抵抗値の差を略１％以内に設定することができ、固定子巻線１６に生じる局所的な温度差を所望の許容範囲内に収めることができる。
【００４７】
上述したように、本実施の形態による固定子１０によれば、固定子巻線１６をなす複数本の束線に対し、束線の断面積に起因する抵抗値と、束線の周長に起因する抵抗値とを相殺して、ティース鉄心間１１，…，１１の径方向の位置に関わりなく、複数の束線の抵抗値を同等の値に設定することができる。これにより、複数の束線の抵抗値を同等の値に設定する際に、占積率の低下やコイルエンドの高さが高くなることを防止することができる。
【００４８】
また、上述した実施の形態においては、内周側の束線を構成する電線の断面積を小さく（外周側の束線を構成する電線の断面積を大きく）したが、内周側の束線を構成する電線の本数を少なく（外周側の束線を構成する電線の本数を多く）してもよい。これを実施例２に示す。実施例２は、前記実施例１と同様に、例えば３セットの束線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３により構成され、各束線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を構成する電線の複数本の電線の一本あたりの断面積を、例えば０．０６２５ｍｍ²（Ｓ２）とした。そして、束線Ｃ１を構成する電線の本数を１８本とし、束線Ｃ２の電線の本数を１９本とし、束線Ｃ３の電線の本数２０本として固定子巻線１６を形成した。
表３には、実施例２における束線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に対して、表１と同様に、断面積Ａ、断面積差による抵抗値の差、周長Ｌ、周長差、周長Ｌと断面積Ａの比（Ｌ／Ａ）、束線の抵抗値の差（比（Ｌ／Ａ）の差）を示した。
【００４９】
【表３】

【００５０】
表３に示す実施例２では、内周側の束線ほど電線の本数が少なくされており、実施例１と同様に、各束線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の断面積Ａに応じた抵抗値の差が生じる。すなわち、束線Ｃ２、Ｃ１の断面積Ａに起因する抵抗値は束線Ｃ３よりもそれぞれ５％、１０％だけ大きくなっている。
【００５１】
従って実施例１と同様に、断面積Ａに起因する抵抗値と、周長Ｌに起因する抵抗値とが相殺し、結局、最も外周側の束線Ｃ３を基準として、束線Ｃ２の抵抗値は束線Ｃ３よりも０．５２％だけ大きくなり、さらに、最も内周側の束線Ｃ１の抵抗値は束線Ｃ３よりも１．０９％だけ大きくなり、許容される抵抗値の差である４％未満の値となっている。
【００５２】
すなわち、ティース鉄心１１，…，１１間の径方向における位置に応じて、各束線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の構成する電線の本数を変化させることで、束線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の抵抗値の差を略１％以内に設定することができ、固定子巻線１６に生じる局所的な温度差を所望の許容範囲内に収めることができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載した発明によれば、コイルエンドを低く維持しつつ占積率を高めることができる。また、各スロットにほぼ均等に束線を巻き付けることができるため、磁束を滑らかにすることができる。
また、請求項２に記載した発明によれば、隣合う束線ユニットを結ぶ電線が捻れたりするおそれを低減できるとともに、束線ユニットの成形自由度を高めることができ、占積率をさらに高めることができる。
【００５４】
また、請求項３及び請求項４に記載した発明によれば、固定子の発生する抵抗損失を抑えることができるため、この固定子を用いた電動機の運転効率を高めることができる。
【００５５】
また、請求項５に記載した発明によれば、ティース鉄心の径方向に対して安定させることができるため、固定子の信頼性を高めることができる。
また、請求項６に記載した発明によれば、占積率を高くするとともにコイルエンドを低く維持することができ、磁束を滑らかにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施の形態における固定子の斜視図である。
【図２】図１に示す固定子の平面図である。
【図３】所定間隔をおいて配置したティース鉄心に固定子巻線を巻き付ける工程を示した図である。
【図４】本発明の一実施の形態における固定子の製造方法を示す径方向から見た一部展開図である。
【図５】図４に直交する方向から見た固定子の製造方法を示す一部展開図である。
【図６】図５の編み込み部の拡大図である。
【図７】図４の製造方法で巻線した固定子の一部展開図である。
【図８】図３に示す固定子の要部断面図である。
【図９】図３に示す固定子の要部を径方向の外周側から見た図である。
【図１０】従来における固定子の展開図である。
【符号の説明】
１０固定子
１１ティース鉄心
１２コアバック鉄心
１３スロット
１５束線
１６固定子巻線
１８編み込み部
２０束線ユニット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a stator for a generator motor and a method for manufacturing the stator.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, like the stator disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-156943, the stator core is divided into a tooth core portion and a core back core portion, and the stator winding is wound around the slot portion between the teeth core portions. 2. Description of the Related Art A stator is known that is formed by winding a wire and then pressing and inserting a core back core portion between the teeth core portions from the outside in the radial direction.
[0003]
In such a stator, an inserter winding method or a concentrated winding method is known as a method of winding the stator winding around the slot portion between the teeth core portions. In contrast to the inserter winding method, it is difficult to lower the coil end, whereas the concentrated winding method has the advantage that the coil end can be lowered and wound on the stator.
As this kind of technology, for example, there are those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-89188, Japanese Utility Model Laid-Open No. 2-17947, Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-33652, Japanese Utility Model Laid-Open No. 4-101274.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when winding by the concentrated winding method, there are the following problems. When winding by the concentrated winding method, it is preferable to wind the stator winding around each slot portion at a time because the process is simplified. And in order to make a space factor high, it is necessary to wind a substantially rectangular shape so that a stator winding may be tensioned and it may adhere to a predetermined teeth iron core part. However, when the stator winding is wound at a time as described above, the stator winding is thick, so that the stator winding wound around the corner portion of the tooth core extends and the inner circumference There is a possibility that the resistance value changes between the side and the outer peripheral side. In order to prevent this, it is necessary to wind the entire stator winding so that the same tension is applied. However, in this case, the stator winding must be largely bent around the corner. As a result, the space factor decreases. That is, for example, as shown in the development view of FIG. 10, when the stator winding 3 is bent and wound around the tooth core 2, there is a problem that a large gap 4 is generated and the space factor is lowered. It was.
[0005]
Further, when the stator winding is bent and wound as described above, the thickness of the stator winding is uneven, so that the magnetic flux is not smoothed, which may affect the performance of the stator. For this reason, a stator capable of smoothing the magnetic flux has been desired.
[0006]
Furthermore, in a stator of a multi-phase motor such as a three-phase motor, there is a problem that the reduction in the space factor described above becomes more remarkable because the stator windings need to be wound for a plurality of phases. In addition, if the ends of the one-phase winding and the other-phase winding overlap the same slot, there is a problem that the thickness of the end increases and the coil end becomes high.
[0007]
This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the manufacturing method of the stator which can raise a space factor, and can make a magnetic flux smooth, and a stator. .
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The invention described in claim 1 made to solve the above problem is adjacent to a plurality of teeth cores (for example, the teeth core 11 in the embodiment) arranged at a predetermined interval on a predetermined circumference. A core back iron core (for example, core back iron core 12 in the embodiment) provided on the outer peripheral side between the teeth cores and a plurality of electric wires (for example, electric wires in the embodiment) are bundled and inserted between the teeth iron cores. Stator (for example, stator winding 16 in the embodiment) having a stator winding (for example, stator winding 16 in the embodiment) connected in parallel with the bundle wire (for example, bundle 15 in the embodiment). 10), and bundles of a plurality of phases (for example, three phases) are concentrically plural times separated by a predetermined number of slots (for example, six slots 13 in the embodiment). at the same time In addition to winding, a knitting portion (for example, the knitting portion 18 in the embodiment) in which the winding end portion in the circumferential direction of the bundle of one phase and the winding start portion in the circumferential direction of the bundle of other phase are alternately knitted is provided. It is a stator characterized by this.
[0009]
When configured as described above, the stator winding has a plurality of electric wires bundled, and the bundled wire is wound around the slot a plurality of times, so even when wound around the corner of the slot, the outer peripheral side and the inner peripheral side The tension becomes almost equal. Therefore, since the said bundle wire can be wound so that it may closely_contact | adhere along the side surface of a teeth iron core, a space factor can be raised, keeping a coil end low.
[0010]
Further, since the bundled wire can be wound almost uniformly on each slot, the magnetic flux can be made smooth. Moreover, since a bundle of multiple phases can be wound in the same direction, the manufacturing process is facilitated. Furthermore, since it has a knitting portion that alternately knitting the circumferential winding end portion of the one-phase bundle and the circumferential winding start portion of the other-phase bundle, the winding start portion and the winding end are conventionally provided. The height of the coil end is not increased by overlapping the portion.
[0011]
In the invention described in claim 2, the bundle includes a plurality of bundle units (for example, the bundle unit 20 in the embodiment) wound concentrically and adjacent to each other in each phase. The wire unit is a stator characterized in that the winding start position is shifted by a predetermined slot and the winding directions are opposite to each other.
If comprised as mentioned above, while being able to reduce the possibility that the bundle line which connects the said adjacent bundle line unit may be twisted, the shaping | molding freedom degree of a bundle line unit can be raised and a space factor can be raised further.
[0012]
That is, in each phase, when the winding direction of the adjacent bundle unit is the same direction, the winding start part of one bundle unit is provided close to the winding end part of the other bundle unit. Thus, each bundle unit is relatively integrated. For this reason, if one bundled wire unit is moved radially inward in order to increase the space factor, the adjacent bundled unit may be affected, and the bundled wire connecting the adjacent bundled units may be twisted. There is.
[0013]
On the other hand, when the winding direction of the adjacent bundle unit is opposite, the winding start part of one bundle unit is separated from the winding end part of the other bundle unit. Are relatively independent. For this reason, as described above, the risk of twisting the bundle wire is reduced, and the reliability can be improved.
[0014]
Also, if each bundle unit has some displacement characteristics (for example, the winding start part tends to be slightly thicker than the winding end part), it will be amplified if each bundle unit is wound in the same direction. There is a risk of significant displacement.
On the other hand, when the winding method of the adjacent bundled wire units is reversed, even if there is a displacement characteristic as described above, the displacement characteristic as described above can be canceled as a whole. The stator can be wound more uniformly.
[0015]
The invention described in claim 3 is the stator characterized in that the number of wires of the bundled wire is larger on the outer peripheral side than on the inner peripheral side of the teeth core.
If comprised as mentioned above, the cross-sectional area of a bundle wire can be adjusted by changing the number of the electric wires which comprise a bundle wire according to the position of the radial direction between adjacent teeth iron cores. As a result, the difference in resistance value caused by the difference in the wiring length of the bundled wire and the difference in resistance value caused by the difference in the cross-sectional area of the bundled wire cancel each other, regardless of the radial position between adjacent teeth cores. The resistance value of the bundled wire can be set to an equivalent value. Thereby, the resistance loss which this stator generate | occur | produces can be suppressed, and the operating efficiency of the electric motor using this stator can be improved.
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, the wire diameter of the bundled wire is larger on the outer peripheral side than on the inner peripheral side of the teeth iron core.
If comprised as mentioned above, since the resistance value of a plurality of bundled wires can be set to an equivalent value regardless of the radial position between adjacent teeth cores, the resistance loss generated by this stator is suppressed. The operating efficiency of the electric motor using this stator can be increased.
[0017]
The invention described in claim 5 is the stator characterized in that the width of the teeth core in the circumferential direction is tapered so as to increase from the inner peripheral side toward the outer peripheral side.
If comprised as mentioned above, a possibility that the teeth iron core press-fitted between the core back iron cores may be displaced in the radial direction can be reduced, and the stability can be improved.
[0018]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a plurality of teeth cores arranged at a predetermined interval on a predetermined circumference, a core back core provided on an outer peripheral side between adjacent teeth cores, and the teeth core. A stator manufacturing method including a stator winding for inserting a bundled wire in which a plurality of electric wires are bundled, wherein a plurality of bundled wires for a plurality of phases are concentrically spaced a predetermined number of times. at the same time A stator manufacturing method characterized in that winding is performed so that a winding end portion in a circumferential direction of a bundle of one phase and a winding start portion in a circumferential direction of a bundle of other phase are alternately knitted.
If comprised as mentioned above, while a space factor can be made high, a coil end can be kept low and a magnetic flux can be made smooth.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a stator and a method for manufacturing the stator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing a stator 10 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view of the stator 10 shown in FIG. As shown in FIG. 1 or FIG. 2, the stator 10 according to the present embodiment is formed in a substantially cylindrical shape, and a plurality of teeth cores 11 that are radially arranged at predetermined intervals on a predetermined circumference, A core back iron core 12 disposed between adjacent

teeth iron cores

11 and 11 is provided.
[0020]
The teeth core 11 has a predetermined thickness in a direction parallel to the central axis of the stator 10, the inner peripheral side is a winding portion 19 around which the stator winding 16 is wound, and the outer peripheral side is the core back core 12. The yoke portion 21 is in contact or pressure contact.
The teeth core 11 is formed in a tapered shape so that the circumferential width increases from the inner peripheral side toward the outer peripheral side. Thereby, the possibility that the teeth core 11 press-fitted between the core back

cores

12 and 12 may be displaced in the radial direction can be reduced, and the stability can be improved.
[0021]
The teeth iron core 11 is formed by laminating electromagnetic steel plates having directionality such as silicon steel plates, and the easy magnetization direction is set to the radial direction of the stator, for example. The core back iron core 12 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape in which electromagnetic steel plates having directionality such as silicon steel plates are laminated, and the easy magnetization direction is set, for example, in the circumferential direction of the stator.
[0022]
For example, as shown in FIG. 3, a stator winding 16 is wound around the winding portion 19 of each tooth core 11. The stator winding 16 is configured by connecting a plurality of bundles 15 formed by bundling a predetermined plurality of electric wires in parallel, and each bundle 15 connects the stator 10 a plurality of times (for example, five times). ) It is set to go around. In the present embodiment, bundles 15 (15a, 15b, 15c) for three phases are wound concentrically around the six slots 13 a plurality of times. For this reason, even when each bundled wire 15 is wound around the corner of the slot 13, the tension of each bundled wire 15 is almost equal between the outer peripheral side and the inner peripheral side. Therefore, the bundle wire 15 can be wound so as to be in close contact with the winding portion 19 of the teeth core 11.
[0023]
Further, as shown in FIG. 7, the winding end portion in the circumferential direction of the bundle wire of one phase (for example, the bundle wire 15a) and the winding start portion in the circumferential direction of the bundle wire of the other phase (for example, the bundle wire 15b) are alternately knitted. A braided portion 18 is provided. Thus, the height of the coil end is not increased by overlapping the winding start portion and the winding end portion of the bundled wire 15 as in the prior art (details will be described later).
[0024]
And as for the bundle wire 15 of each phase, the wire diameter which comprises the bundle wire 15 becomes smaller than the bundle wire 15 located in the outer peripheral side, so that the bundle wire 15 located in the inner peripheral side between the

teeth iron cores

11 and 11 becomes small. Is set to
That is, with respect to an appropriate bundle 15 formed by bundling a predetermined number of electric wires that circulate, a bundle 15 formed by bundling larger diameter wires is arranged at a position on the outer peripheral side of the bundle 15. Yes.
[0025]
Here, the diameter of the electric wire which comprises a bundled wire is set according to the circumferential length L and cross-sectional area A of a bundled wire, for example.
For example, as shown in FIG. 3, in the case where each bundle wire 15 is wound only once so as to sew between the teeth cores 11,... As shown in the following equation (1), the circumferential length L of the bundle 15 varies depending on the radial position between the teeth cores 11 and 11 (for example, the inner circumferential bundle 15 shown in FIG. 8). Radius r1, radius r2 of the outer bundle 15), the number of poles P, the thickness t1 (for example, the thickness t1 of the teeth core 11 shown in FIG. 8), and the coil end height t2 (for example, FIG. 9). The distance t2) between the side surface 11A of the teeth core 11 and the stator winding 16 shown in FIG.
L = (t1 + 2 × t2) × P + 2π × r (1)
[0026]
The ratio (L / A) between the circumferential length L and the cross-sectional area A calculated by the above equation (1), that is, the value corresponding to the resistance value of the bundled wires 15 is a predetermined allowable range for each bundled wire 15. It is set to become the value in.
Since it did in this way, since the resistance value of the several bundle wire 15 can be set to an equivalent value irrespective of the position of the radial direction between adjacent

teeth iron cores

11 and 11 so that details may be mentioned later, Resistance loss generated by the stator 10 can be suppressed, and the operating efficiency of an electric motor using the stator 10 can be increased.
[0027]
As shown in FIG. 4, the bundle wire 15 in each phase includes a plurality of bundle unit 20 wound concentrically, and the adjacent bundle unit 20 in each phase has a winding start position. Are shifted by a predetermined number of slots (for example, 6 slots), and the winding directions are opposite to each other. If it does in this way, while being able to reduce the possibility that the bundle wire 15 which connects the said adjacent bundle wire unit 20 may be twisted, the shaping | molding freedom degree of the bundle wire unit 20 can be raised, and a space factor can be raised further. (Details will be described later).
[0028]
A method for manufacturing the stator 10 configured as described above will be described below.
First, for example, as shown in FIG. 3, a plurality of teeth iron cores 11,..., 11 are arranged on the outer peripheral surface of a substantially cylindrical teeth fixing jig 26 at a predetermined interval.
Next, appropriate windings that are capable of rotating around the outer peripheral surfaces of the teeth cores 11,..., 11 fixed to the teeth fixing jig 26 and swingable in a direction parallel to the axis of the stator 10. A bundle wire 15 formed by bundling a predetermined plurality of electric wires for each nozzle 27 is supplied from a plurality of nozzles 27,..., 27 of a wire machine (not shown), and bundled to the winding portion 19 of each tooth core 11. Wrap the wire 15.
[0029]
At this time, the nozzle 27 is moved so as to sew adjacent teeth iron cores 11,..., 11 across a predetermined number, and is wound around the teeth iron core 11 a plurality of times so as to be wound around the bundle iron unit 20. Form. The adjacent bundled unit 20 in each phase has a winding start position shifted by 6 slots, and winding directions are opposite to each other. FIG. 4 is a partial development view seen from the radial direction showing the method for manufacturing the stator 10. For convenience of illustration, only the U-phase bundle unit 20a is shown, and the other V-phase and W-

phase bundle units

20b and 20c are omitted. The number of bundles 15 forming the bundle unit 20a is three.
[0030]
First, a bundled wire unit 20a1 is formed by rotating the bundled wire 15a clockwise so as to pass through the (15) th and (20) th slots 13 shown in FIG. Then, the winding end 15 of the bundle unit 20a1 is moved to the (26) th slot 13 after passing through the (21) th slot 13, and the (21) th to (26) th slot 13 is moved. The bundled wire unit 15a2 is formed by rotating the bundled wire 15a counterclockwise so as to pass therethrough. Then, as before, the winding end bundle 15 of the bundle unit 20a2 is moved to the (32) th slot 13 after passing through the (26) th slot 13, and from the (27) th (32 ) A bundled wire unit 20a3 is formed by rotating the bundled wire 15a clockwise so as to pass through the first slot 13. Hereinafter, the above-described steps are repeated.
[0031]
Thus, when the winding direction of adjacent bundle unit 20a (20a1, 20a2 ...) is opposite, each bundle unit 20a is comparatively independent. For this reason, it is possible to increase the space factor by moving one of the bundle units 20a radially inward without shifting the arrangement position of the adjacent bundle units 20a. Therefore, the possibility that the bundle wire 15 connecting the adjacent bundle wire units 20a is twisted can be reduced, and the reliability of the stator 10 can be improved. The same applies to the

bundle units

20b and 20c of the other phases (V phase and W phase).
[0032]
Even if each bundle unit 20 has some displacement characteristics (for example, the winding start portion is slightly thicker than the winding end portion), if the winding unit is wound in the opposite direction, Since the displacement characteristic can be canceled, the bundled wire 15 can be wound more uniformly.
[0033]
FIG. 5 is a development view schematically showing the method of manufacturing the stator as seen from the direction orthogonal to FIG. In addition, the arrow D of the figure shows the direction (center direction) which goes inside the teeth iron core 11. FIG. As shown in the figure, the U-phase, V-phase, and W-

phase bundles

15a, 15b, and 15c are wound a plurality of times between predetermined slots 13 from the radially inner side to the outer side, and the

bundle unit

20a, 20b and 20c are configured. At this time, the winding end portion in the circumferential direction of one bundled wire (for example, the bundled wire 15b) and the winding start portion in the circumferential direction of the bundled wire of the other phase (for example, the bundled wire 15a) adjacent thereto are alternately knitted, A braided portion 18 is formed. In this manner, the winding start portion and the winding end portion of each bundled wire 15 overlap each other, so that the height of the coil end can be suppressed while maintaining a high space factor. Moreover, since each phase is wound simultaneously in the same direction, a process becomes easy.
6 is an enlarged view of a main part of FIG. As shown in the figure, in the present embodiment, the position of the braided portion 18 is controlled so that the number of crossing layers of the braided portion 18 is two, thereby the height and space of the coil end are controlled. The rate can be set arbitrarily.
[0034]
Further, when the number of turns reaches a predetermined number, the diameter of the electric wire supplied from the nozzle 27 is changed. For example, in the radial direction between the teeth cores 11,..., 11, the bundled wire 15 arranged on the outer peripheral side has a larger diameter of the supplied electric wire than the bundled wire 15 arranged on the inner peripheral side. Set to.
[0035]
The nozzle 27 includes the same number of nozzles 27,..., 27 as the number of phases of the stator windings 16,..., 16 wound around the stator 10. For example, In the case of a three-phase motor, three

nozzles

27, 27, 27 are provided corresponding to the U-phase, V-phase, and W-phase. Each nozzle 27 is configured to supply a plurality of predetermined electric wires in a bundled state, and these three

nozzles

27, 27, 27 are sewn between the teeth cores 11,. It is designed to go around. Thereby, the winding for the multiphase (for example, U phase, V phase, W phase) is performed by performing the circumference | surroundings of the

nozzles

27, 27, 27 several times.
[0036]
Next, for example, as shown in FIG. 2, the core back iron core 12 is press-fitted between the adjacent

tooth iron cores

11, 11 from the outer peripheral side, and the adjacent iron core is inserted into the end portion 12 a on the inner peripheral side of the core back iron core 12. Two projecting

portions

22 and 22 that face each other between 11 and 11 are brought into contact with each other. Then, the teeth fixing jig 26 is removed.
Next, each lead wire (not shown) of a plurality of bundles 15 formed by bundling different numbers of wires for each phase is connected in parallel, and the series of steps is completed.
[0037]
As described above, in the present embodiment, the bundle wire 15 for three phases is concentrically wound a plurality of times with a predetermined number of slots to form the bundle unit 20, and the circumferential direction of the single-phase bundle wire 15 is formed. Since the winding end portions and the winding start portions in the circumferential direction of the bundle wires of the other phases are knitted so as to be alternately knitted, the bundle wire is actually wound as shown in FIG. Can be reduced. For this reason, the space factor can be increased, the coil end can be kept low, and the magnetic flux can be smoothed.
[0038]
Below, an example of the stator 10 manufactured by the manufacturing method of the stator by embodiment mentioned above is demonstrated.
In the following, the stator winding 16 is composed of, for example, three sets of bundled wires C1, C2, and C3, and the bundled wire C2 is disposed on the outer peripheral side of the bundled wire C1 that circulates most on the inner peripheral side. A bundle C3 is disposed on the outer peripheral side of the line C2. Moreover, the cross-sectional area per one of the plurality of electric wires of the bundled wires constituting each bundled wire C1, C2, C3 is, for example, 0.04 mm ² (S1) or 0.0625 mm ² (S2).
[0039]
Here, the number of wires constituting the bundles C1, C2, and C3 is 10, the bundle C1 has 7 cross-sectional areas S1, the number S2 is 3, and the bundle C2 has a cross-sectional area S1. The case where the number of the windings S6 is 4, the number of S2 is 4, the number of the cross-sectional area S1 of the bundle C3 is 5, and the number of S2 is 5, and the stator winding 16 is formed as Example 1. Moreover, the case where each bundle wire C1, C2, C3 was comprised with ten electric wires with mutually equal cross-sectional area S1 was made into the comparative example.
[0040]
In Table 1, the cross-sectional area A (total cross-sectional area of each electric wire) of the bundled wires C1, C2, C3 in Example 1, the circumferential length L, the ratio of the circumferential length L to the sectional area A (L / A), The difference in resistance value due to the cross-sectional area difference between the bundled wires C1 and C2 with respect to the bundled wire C3, the ratio of the circumference difference, and the difference in the resistance value of the bundled wires (difference in ratio (L / A)) are shown. .
Further, Table 2 shows the cross-sectional area A, the difference in resistance value due to the cross-sectional area difference, the circumferential length L, the circumferential length difference, and the circumferential length L for the bundled wires C1, C2, and C3 in the comparative example as in Table 1. The cross-sectional area A ratio (L / A) and the bundle resistance difference (ratio (L / A) difference) are shown.
[0041]
[Table 1]

[0042]
[Table 2]

[0043]
Here, for example, the relationship between the temperature change due to heat generation during energization of the stator winding 16 and the change in resistance value is set to 0.4% / ° C., and the temperature difference generated locally in the stator winding 16 is determined. If the allowable range is 10 ° C., the difference in resistance value in the stator winding 16 needs to be set to 4%.
In the comparative example shown in Table 2, since the number and the cross-sectional area of the electric wires constituting each bundle line C1, C2, C3 are equal to each other, the cross-sectional area A becomes equal, and the circumferential length difference of each bundle line C1, C2, C3 is A corresponding difference in resistance value occurs. That is, with the outermost bundle C3 as a reference, the resistance value of the bundle C2 is 4.51% smaller than the bundle C3, and the resistance value of the innermost bundle C1 is the bundle C3. It is smaller by 9.01% and exceeds the allowable resistance value difference of 4%.
[0044]
On the other hand, in Example 1 shown in Table 1, the cross-sectional area of the electric wire is made smaller toward the inner peripheral side bundled wire, and a difference in resistance value according to the cross-sectional area A of each bundled wire C1, C2, C3 occurs. That is, on the basis of the outermost bundle C3, the resistance value due to the cross-sectional area A of the bundle C2 is 4.39% larger than the bundle C3, and the cross-sectional area of the innermost bundle C1 is increased. The resistance value due to A is 8.78% larger than the bundle C3.
[0045]
Further, as in the comparative example described above, there is a difference in resistance value according to the circumferential length difference between the bundle wires C1, C2, and C3, and the bundle on the inner circumferential side with the outermost bundle wire C3 as a reference. The resistance value resulting from the circumferential length L is smaller as the line extends.
As a result, the resistance value caused by the cross-sectional area A and the resistance value caused by the circumferential length L cancel each other. As a result, the resistance value of the bundle C2 is more than that of the bundle C3 on the basis of the outermost bundle C3. Is also increased by 0.12%, and the resistance value of the innermost bundle C1 is 0.23% higher than the bundle C3, and is less than 4%, which is a difference in allowable resistance values. It has become.
[0046]
That is, the resistance values of the bundle wires C1, C2, and C3 are changed by changing the cross-sectional areas of the electric wires formed by the bundle wires C1, C2, and C3 according to the radial positions between the teeth cores 11,. Can be set within approximately 1%, and a local temperature difference generated in the stator winding 16 can be kept within a desired allowable range.
[0047]
As described above, according to the stator 10 according to the present embodiment, the resistance value resulting from the cross-sectional area of the bundle wire and the peripheral length of the bundle wire with respect to a plurality of bundle wires forming the stator winding 16 are determined. The resulting resistance value is canceled out, and the resistance values of the plurality of bundled wires can be set to the same value regardless of the radial positions of the teeth cores 11,. Thereby, when setting the resistance value of a some bundled wire to an equivalent value, it can prevent that a space factor falls and the height of a coil end becomes high.
[0048]
Further, in the above-described embodiment, the cross-sectional area of the electric wire constituting the inner peripheral side bundle is reduced (the cross-sectional area of the electric wire constituting the outer peripheral side bundle is increased), but the inner peripheral side bundle May be reduced (the number of electric wires constituting the outer circumferential bundle is increased). This is shown in Example 2. As in the first embodiment, the second embodiment is configured by, for example, three sets of bundled wires C1, C2, and C3, and each of the plurality of wires that constitute the bundled wires C1, C2, and C3. The cross-sectional area is, for example, 0.0625 mm ² (S2). Then, the number of wires constituting the bundle C1 was set to 18, the number of wires of the bundle C2 was set to 19, and the number of wires of the bundle C3 was set to 20 to form the stator winding 16.
Table 3 shows the bundles C1, C2 and C3 in Example 2 in the same manner as in Table 1. The cross-sectional area A ratio (L / A) and the bundle resistance difference (ratio (L / A) difference) are shown.
[0049]
[Table 3]

[0050]
In Example 2 shown in Table 3, the number of electric wires is reduced toward the inner circumferential side of the bundled wire, and the resistance value corresponding to the cross-sectional area A of each bundled wire C1, C2, and C3 is reduced as in Example 1. There is a difference. That is, the resistance values resulting from the cross-sectional area A of the bundle lines C2 and C1 are respectively 5% and 10% larger than the bundle line C3.
[0051]
Accordingly, as in the first embodiment, the resistance value caused by the cross-sectional area A and the resistance value caused by the circumferential length L cancel each other, and eventually the resistance value of the bundle C2 with respect to the bundle C3 on the outermost circumference side. Is larger by 0.52% than the bundle C3, and the resistance value of the innermost bundle C1 is 1.09% larger than the bundle C3, which is an allowable resistance difference. The value is less than 4%.
[0052]
That is, the resistance values of the bundles C1, C2, and C3 are changed by changing the number of wires constituting each bundle C1, C2, and C3 according to the radial position between the teeth cores 11,. The difference can be set within about 1%, and the local temperature difference generated in the stator winding 16 can be kept within a desired allowable range.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the space factor can be increased while keeping the coil end low. Further, since the bundled wire can be wound almost uniformly on each slot, the magnetic flux can be made smooth.
In addition, according to the invention described in claim 2, it is possible to reduce the possibility that the electric wire connecting adjacent bundled wire units is twisted, to increase the degree of freedom of forming the bundled wire unit, and to further increase the space factor. be able to.
[0054]
In addition, according to the invention described in claims 3 and 4, resistance loss generated by the stator can be suppressed, so that the operating efficiency of an electric motor using the stator can be increased.
[0055]
Further, according to the invention described in claim 5, since it can be stabilized with respect to the radial direction of the teeth core, the reliability of the stator can be improved.
According to the invention described in claim 6, the space factor can be increased and the coil end can be kept low, and the magnetic flux can be made smooth.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a stator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the stator shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a process of winding a stator winding around a tooth core arranged at a predetermined interval.
FIG. 4 is a partial development view seen from the radial direction showing a method for manufacturing a stator in an embodiment of the present invention.
5 is a partial development view showing a method for manufacturing a stator as seen from a direction orthogonal to FIG. 4;
6 is an enlarged view of the braided portion of FIG.
7 is a partial development view of a stator wound by the manufacturing method of FIG. 4;
8 is a cross-sectional view of a main part of the stator shown in FIG.
FIG. 9 is a view of a main part of the stator shown in FIG. 3 as viewed from the outer peripheral side in the radial direction.
FIG. 10 is a development view of a conventional stator.
[Explanation of symbols]
10 Stator
11 Teeth iron core
12 Core back iron core
13 slots
15 Bundles
16 Stator winding
18 Weaving part
20 Bundle unit

Claims

A plurality of teeth iron cores arranged at a predetermined interval on a predetermined circumference, a core back iron core provided on the outer peripheral side between adjacent teeth iron cores, and a plurality of electric wires are bundled and inserted between the teeth iron cores. A stator winding having a plurality of bundles connected in parallel, and simultaneously winding a plurality of phases of bundles a plurality of times concentrically with a predetermined number of slots, and a single-phase bundle A stator comprising a braided portion in which a circumferential winding end portion and a circumferential winding start portion of a bundle of other phases are alternately knitted.

The bundle wire includes a plurality of bundle wire units wound concentrically, and adjacent bundle wire units in each phase have a winding start position shifted by a predetermined slot and winding directions are opposite to each other. The stator according to claim 1, wherein the stator is configured as described above.

3. The stator according to claim 1, wherein the number of electric wires of the bundled wire is larger on the outer peripheral side than on the inner peripheral side of the teeth iron core.

The stator according to any one of claims 1 to 3, wherein the wire diameter of the bundled wire is larger on the outer peripheral side than on the inner peripheral side of the tooth iron core.

The stator according to any one of claims 1 to 4, wherein the teeth iron core is formed in a tapered shape so that a width in a circumferential direction increases from an inner peripheral side toward an outer peripheral side.

A plurality of teeth cores arranged at predetermined intervals on a predetermined circumference, a core back core provided on the outer peripheral side between adjacent teeth cores, and a bundle of wires bundled between the teeth cores A stator manufacturing method comprising a stator winding for inserting a plurality of phases, wherein a bundle of bundles of a plurality of phases are simultaneously wound concentrically a plurality of times with a predetermined number of slots, and a circumferential direction of a bundle of bundles of one phase A method for manufacturing a stator, wherein the winding end portion and the winding start portion in the circumferential direction of the bundled wire of the other phase are wound so that they are alternately knitted.