JP5359463B2 - Stator and rotating electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コイル線、ステータおよび回転電機に関し、特に、複数の素線から形成されたコイル線、このコイル線を備えたステータおよび回転電機に関する。 The present invention relates to a coil wire, a stator, and a rotating electric machine, and more particularly to a coil wire formed from a plurality of strands, a stator provided with the coil wire, and a rotating electric machine.
従来から各種のコイル線、ステータおよび回転電機が提案されており、特に、近年、スロット内におけるコイル線の占積率の向上を図るためのコイル線、このコイル線を有するステータおよび回転電機が提案されている。 Various coil wires, stators, and rotating electric machines have been proposed in the past, and in particular, in recent years, coil wires for improving the space factor of the coil wires in the slots, and stators and rotating electric machines having the coil wires have been proposed. Has been.
たとえば、特開2009−11148号公報および特開2009−11152号公報に記載されたステータは、周方向に複数のスロットが形成されたステータコアと、断面形状が略矩形状の線材により形成されたステータ巻線とを備えている。 For example, a stator described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-11148 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-11152 includes a stator core formed with a plurality of slots in the circumferential direction, and a stator formed of a wire having a substantially rectangular cross section. And windings.
特開2009−17632号公報に記載されたステータは、ステータコアと、連続波巻形状に形成されたステータコイルを備える。このステータコイルの断面は、矩形状とされている。 A stator described in JP 2009-17632 A includes a stator core and a stator coil formed in a continuous wave winding shape. The stator coil has a rectangular cross section.
上記従来のステータにおいては、断面形状が矩形形状のステータ巻線が採用されている。各ステータ巻線は、複数のスロットに亘って延びている。そして、各ステータ巻線は1本の素線によって構成されている。ステータ巻線の周方向の幅は、スロットの周方向の幅より僅かに小さい程度となっている。 In the above conventional stator, a stator winding having a rectangular cross section is employed. Each stator winding extends across a plurality of slots. Each stator winding is composed of one strand. The circumferential width of the stator winding is slightly smaller than the circumferential width of the slot.
ここで、ステータ巻線の外部からステータ巻線を貫通するような磁束が生じると、ステータ巻線に渦電流が生じ、渦電流損が生じる。 Here, when a magnetic flux that penetrates the stator winding is generated from the outside of the stator winding, an eddy current is generated in the stator winding, and an eddy current loss occurs.
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、コイル線の占積率の向上を図ると共に、渦電流損の低減を図ることができるコイル線、ステータおよび回転電機を提供することである。 The present invention has been made in view of the problems as described above, and its purpose is to improve the space factor of the coil wire and reduce the eddy current loss, the stator, and It is to provide a rotating electrical machine.
本発明に係るコイル線は、回転電機のステータコアに設けられるコイル線であって、少なくとも一部が互いに拘束された複数の素線によって形成される。 The coil wire which concerns on this invention is a coil wire provided in the stator core of a rotary electric machine, Comprising: At least one part is formed with the some strand restrained mutually.
好ましくは、上記素線同士を拘束する複数の拘束部をさらに備え、該拘束部は、素線の延在方向に間隔をあけて設けられる。 Preferably, a plurality of restraining portions that restrain the strands are further provided, and the restraining portions are provided at intervals in the extending direction of the strands.
好ましくは、上記素線の延在方向に対して垂直な方向における素線の断面形状は六角形形状とされる。 Preferably, the cross-sectional shape of the strand in a direction perpendicular to the extending direction of the strand is a hexagonal shape.
本発明に係るステータは、複数のスロットが形成され、環状に形成されたステータコアと、上記コイル線とを備える。好ましくは、上記コイル線は、スロットからステータコアの中心線方向に配列する端面上に引き出される。そして、上記スロット内における素線の径方向の配列数と、ステータコアの端面上における素線の径方向の配列数とを異ならせる。 A stator according to the present invention includes a stator core having a plurality of slots formed in an annular shape and the coil wire. Preferably, the coil wire is drawn out from the slot onto an end surface arranged in the direction of the center line of the stator core. Then, the number of wires arranged in the slot in the radial direction is made different from the number of wires arranged in the radial direction on the end face of the stator core.
好ましくは、上記コイル線は、スロット内にステータコアの径方向に複数配列される。好ましくは、上記素線は、スロット内において、ステータコアの径方向に複数配列され、スロット内において、コイル線のステータコアの径方向の長さは、ステータコアの周方向の長さよりも長くなるように形成される。そして、上記素線は、ステータコアの端面上において、ステータコアの中心軸線方向に複数配列され、ステータコアの端面上において、コイル線のステータコアの中心軸線方向の長さは、ステータコアの径方向の長さよりも長く形成される。 Preferably, a plurality of the coil wires are arranged in the radial direction of the stator core in the slot. Preferably, a plurality of the strands are arranged in the slot in the radial direction of the stator core, and the length of the coil wire in the radial direction of the stator core is longer than the circumferential length of the stator core in the slot. Is done. A plurality of the wires are arranged in the central axis direction of the stator core on the end surface of the stator core, and the length of the coil wire in the central axis direction of the stator core is larger than the length in the radial direction of the stator core on the end surface of the stator core. Long formed.
好ましくは、上記スロット内において、素線のステータコアの周方向の幅は、スロットの周方向の幅の半分よりも小さくなるように形成される。 Preferably, in the slot, the circumferential width of the stator core of the strand is formed to be smaller than half of the circumferential width of the slot.
好ましくは、上記コイル線は、スロット内に挿入された挿入部と、ステータコアの端面上に引き出された引出部と、挿入部と引出部とを接続する接続部とを含み、コイル線は、挿入部に位置する素線同士を拘束する挿入部用拘束部と、引出部に位置する素線同士を拘束する引出部用拘束部とを含む。そして、上記接続部は、挿入部用拘束部および引出部拘束部から外方に露出させられる。 Preferably, the coil wire includes an insertion portion inserted into the slot, a drawing portion drawn on the end face of the stator core, and a connection portion connecting the insertion portion and the drawing portion. An insertion portion restraining portion that restrains the strands positioned in the portion, and a leading portion restraining portion that restrains the strands located in the leading portion. And the said connection part is exposed outside from the restraint part for insertion parts, and the drawer | drawing-part restraint part.
本発明に係るステータは、他の局面では、環状に形成され、内周面に複数のスロットが形成されたステータコアと、スロット内に挿入されたコイル線とを備える。そして、上記コイル線は、第1位相の電力が供給される第1コイル線と、第2位相の電力が供給される第2コイル線とを含む。さらに、上記スロットは、第1コイル線が挿入される第1スロットと、該第1スロットに対して周方向に間隔を空けて形成され、第2コイル線が挿入される第2スロットと、第2スロットに対して第1スロットと反対側に位置する第3スロットと、第3スロットに対して、第2スロットと反対側に位置する第4スロットとを含む。さらに、上記第1コイルは、第1スロットに挿入される第1挿入部と、ステータコアの端面に引き出された第1引出部と、第3スロットに挿入された第3挿入部とを含む。そして、上記第2コイルは、第2スロットに挿入された第2挿入部と、ステータコアの端面に引き出された第2引出部と、第4スロットに挿入された第4挿入部とを含み、第1引出部は、ステータコアの周方向に延び、第2引出部よりステータコアの径方向に隣り合う位置を通るように設けられる。本発明に係る回転電機は、上記ステータを備える。 In another aspect, the stator according to the present invention includes a stator core formed in an annular shape and having a plurality of slots formed on the inner peripheral surface thereof, and a coil wire inserted into the slot. The coil wire includes a first coil wire to which first phase power is supplied and a second coil wire to which second phase power is supplied. Further, the slot is formed with a first slot into which the first coil wire is inserted, a second slot into which the second coil wire is inserted, and spaced apart from the first slot in the circumferential direction. A third slot located opposite to the first slot with respect to the two slots and a fourth slot located opposite to the second slot with respect to the third slot are included. Further, the first coil includes a first insertion part inserted into the first slot, a first extraction part drawn out to an end surface of the stator core, and a third insertion part inserted into the third slot. The second coil includes a second insertion part inserted into the second slot, a second extraction part drawn out to the end face of the stator core, and a fourth insertion part inserted into the fourth slot, The one extraction portion extends in the circumferential direction of the stator core, and is provided so as to pass through a position adjacent to the radial direction of the stator core from the second extraction portion. A rotating electrical machine according to the present invention includes the stator.
本発明に係るコイル線、ステータおよび回転電機によれば、ステータコアに装着したときの占積率の向上を図ることができると共に、渦電流損の低減を図ることができる。 According to the coil wire, the stator, and the rotating electrical machine according to the present invention, the space factor when mounted on the stator core can be improved and the eddy current loss can be reduced.
本発明に係るコイル線、ステータおよび回転電機について、図1から図20を用いて説明する。 A coil wire, a stator, and a rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIGS.
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。 Note that in the embodiments described below, when referring to the number, amount, and the like, the scope of the present invention is not necessarily limited to the number, amount, and the like unless otherwise specified. In the following embodiments, each component is not necessarily essential for the present invention unless otherwise specified. In addition, when there are a plurality of embodiments below, it is planned from the beginning to appropriately combine the features of each embodiment unless otherwise specified.
図1は、本発明の実施の形態1に係る回転電機100の断面図である。この図1に示すように、回転電機100は、回転中心軸線Oを中心に回転可能に設けられた回転シャフト110と、この回転シャフト110に固定されたロータ120と、ロータ120の外周を取り囲むように設けられた環状のステータ140とを備えている。
FIG. 1 is a cross-sectional view of rotating
ロータ120は、複数の電磁鋼板を積層することで形成されたロータコア125と、このロータコア125に形成された磁石挿入孔126内に挿入された複数の永久磁石123と、ロータコア125の端面に設けられたエンドプレート122とを備えている。なお、永久磁石123は、磁石挿入孔126内に充填された樹脂124によって固定されている。
The
ステータ140は、回転中心軸線Oを中心に環状に形成されたステータコア141と、このステータコア141に装着されたU相コイル181,V相コイル182,W相コイル183とを備えている。
The
ステータコア141は、環状に配列する分割ステータコアと、この分割ステータコアの外周に設けられた環状の固定部材とを備える。各分割ステータコアは、周方向に延びる分割ヨーク部と、この分割ヨーク部から突出するように形成されたステータティース171とを備えている。そして、複数の分割ステータコアが環状に配列することで、環状のヨーク部170が形成され、各ステータティース171がヨーク部170の内周面から径方向に突出するように配置されている。
The
図2は、ステータ140の斜視図であり、図3は、回転中心軸線O方向からステータ140を平面視したときの平面図である。
FIG. 2 is a perspective view of the
これら図2および図3に示すように、ステータコア141には、複数のステータティース171が間隔をあけて形成されており、ステータコア141の内周面には、周方向に間隔をあけて複数のスロット172が形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of
U相コイル181は、複数のスロット172に亘って延びており、V相コイル182およびW相コイル183も同様に複数のスロット172に亘って延びている。なお、本実施の形態に係るステータ140のコイルは、波巻きとされている。
図4は、ステータ140の内周面の展開図であり、図5は、ステータコア141の端面142における展開図である。図6は、スロット172内における各コイル線の挿入状態を示す模式図である。図7は、ステータコア141の端面143における展開図である。
FIG. 4 is a development view of the inner peripheral surface of the
ここで、図4に示すように、U相コイル181は、第1U相コイル190と、第1U相コイル190が挿入されたスロットにと隣り合うスロットに挿入された第2U相コイル191とを備えている。さらに、V相コイル182は、第1V相コイル192と、この第1V相コイル192が挿入されたスロットと隣り合うスロットに挿入された第2V相コイル193とを備えている。W相コイル183は、第1W相コイル194と、この第1W相コイル194が挿入されたスロットと隣り合うスロット内に挿入された第2W相コイル195とを備えている。
Here, as shown in FIG. 4,
ここで、第1U相コイル190は、複数のスロット172内を通るように延びている。具体的には、第1U相コイル190は、1つのスロット172内をとおり、その後、スロット172から端面142,143上に引き出される。そして、第1U相コイル190は、端面142,143上を周方向に延び、他のスロット172内に挿入される。この第1U相コイル190は、このように引き回された後、第2U相コイル191に接続されている。そして、第2U相コイル191も、第1U相コイル190と同様に引き回されている。このように、U相コイル181は、ステータコア141を2周するように延びている。
Here, first
また、第1V相コイル192および第2V相コイル193も同様に引き回され、第1V相コイル192の一端が第2V相コイル193の一端に接続されている。これにより、V相コイル182は、ステータコア141を2周するように引き回されている。
Further, the first V-
同様に、第1W相コイル194および第2W相コイル195も同様に引き回され、第1W相コイル194の一端が第2W相コイル195の端部に接続され、W相コイル183は、ステータコア141を2周するように引き回されている。
Similarly, first W-
そして、各U相コイル181、V相コイル182およびW相コイル183は、互いに拘束された複数の素線と、各素線を拘束する拘束部とから構成されている。
Each
これにより、各コイルを構成するコイル線は、コイル線の幅方向に複数に分割されており、各コイル線の周面には、大きな渦電流が生じる程度の連続した領域がない。このため、外部から磁束がコイル線内に入り込んだとしても、コイル線に大きな渦電流が生じることを抑制することができ、渦電流損を低減することができる。 Thereby, the coil wire which comprises each coil is divided | segmented into plurality by the width direction of a coil wire, and there is no continuous area | region which a big eddy current produces on the surrounding surface of each coil wire. For this reason, even if the magnetic flux enters the coil wire from the outside, it is possible to suppress the generation of a large eddy current in the coil wire, and to reduce the eddy current loss.
ロータ120が高速回転するときには、多くの漏れ磁束がコイル線を通過する一方で、本実施の形態に係るコイル線によれば、大きな渦電流損が生じることを抑制することができる。
When the
図8は、端面142上を延びる第1U相コイル190の断面図であり、特に、第1U相コイル190の延在方向に対して垂直な断面における断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of first
この図8に示すように、第1U相コイル190は、複数の素線200と、この複数の素線200を互いに固定する拘束部201とを備えている。
As shown in FIG. 8, the first
各素線200は、銅線等の導線230と、導線230の外周面を被覆する絶縁皮膜231とを備えている。そして、拘束部201は、絶縁性を有する自己融着材(自己融着線)等から形成されている。
Each
この図8に示す例においては、素線200は、ステータコア141の回転中心軸線O方向に複数配列している。換言ずれば、第1U相コイル190の外周面のうち、ステータコア141の径方向に配列する側面は、回転中心軸線O方向に複数に分割されている。このため、この側面から磁束が第1U相コイル190内に入り込んだとしても、大きな渦電流が生じ難くなっている。
In the example shown in FIG. 8, a plurality of the
さらに、この図8に示す例においては、素線200は、ステータコア141の径方向に複数配列している。このため、第1U相コイル190の外周面のうち、回転中心軸線O方向に配列する端面は、ステータコア141の径方向に分割されている。このため、この端面から磁束が第1U相コイル190内に入り込んだとしても、大きな渦電流が生じることが抑制されている。
Further, in the example shown in FIG. 8, a plurality of the
図9は、スロット172内における第1U相コイル190の断面図である。この図9に示すように、複数の第1U相コイル190がスロット172内に挿入されている。そして、各第1U相コイル190は、互い独立となっている。その一方で、各第1U相コイル190は、複数の素線200によって構成されている。
FIG. 9 is a cross-sectional view of first
ここで、第1U相コイル190のうち、スロット172内に位置する部分においても、素線200は、ステータコア141の周方向に複数配列すると共に、ステータコア141の径方向に複数配列している。
Here, in the portion of the first
このため、第1U相コイル190の外周面のうち、ステータコア141の周方向に配列する側面から磁束が入り込んだり、ステータコア141の径方向に配列する側面から磁束が入り込んだとしても、大きな渦電流が生じることを抑制することができる。なお、素線200の周方向の幅は、スロット172の周方向の幅の半分の幅よりも小さく、素線200をスロット172の周方向に複数配列させることができる。
Therefore, even if the magnetic flux enters from the side surface arranged in the circumferential direction of the
図9に示すように、スロット172内においては、ステータコア141の周方向に配列する素線200の数は、ステータコア141の径方向に配列する素線200の数よりも少ない。このため、第1U相コイル190の周方向の幅が小さく抑えられており、ステータコア141の円周長さの低減が図られている。
As shown in FIG. 9, in the
その一方で、図8に示すように、第1U相コイル190のうち、端面142上に位置する部分では、ステータコア141の径方向に配列する素線200の数は、回転中心軸線O方向に配列する素線200の数よりも少ない。このため、端面142上においては、第1U相コイル190の径方向の幅が小さく抑えられており、各第1U相コイル190は、径方向に間隔を空けて配列している。そして、各第1U相コイル190間には、第1V相コイル192等が配置されている。
On the other hand, as shown in FIG. 8, in the portion located on the
このように、第1U相コイル190のうち、スロット172内に位置する部分において、素線200が径方向の配列する数は、端面142上において、素線200が径方向に配列する数よりも多くなっている。
As described above, in the portion located in the
これにより、ステータコア141の周方向の長さを低減することができると共に、ステータコア141の端面上において、各相コイル線をステータコア141の径方向に配列させることができ、ステータコア141の小型化が図られている。
Thus, the circumferential length of the
ここで、上記図8および図9に示す例においては、各素線200として断面形状が方形形状の素線200が採用されているが、より好ましくは、図10および図11に示すように、断面形状が六角形形状の素線を採用する。
Here, in the example shown in FIG. 8 and FIG. 9, the
この図10および図11に示すように、断面形状が六角形状の素線200を採用した場合には、素線200間の隙間を低減することができ、コイル線の占積率の向上を図ることができる。この図10および図11に示す素線は、断面形状が円形の素線をプレスすることで形成することができる。ここで、断面形状が方形形状の銅線を製造するのは困難である一方で、断面形状が円形形状の銅線を製造するのは比較的容易であるため、素線200の導線230として銅線を採用する場合には、安価で素線200を製造することができる。
As shown in FIGS. 10 and 11, when the
図12は、第1U相コイル190および第2U相コイル191の一部を示す斜視図である。なお、この図11は、ステータに装着された状態の第1U相コイル190および第2U相コイル191の一部を示す。
FIG. 12 is a perspective view showing a part of first
図12および上記図4に示すように、第1U相コイル190は、端面142上に配置され、周方向に延びる引出部190aと、引出部190aの一端に接続され、スロット内に挿入される挿入部190bと、引出部190aの他端に接続され、スロット内に挿入される挿入部190dと、挿入部190bに接続され、端面143上に配置された引出部190cとを備えている。なお、ステータコア141の端面142と、ステータコア141の端面143とは、回転中心軸線O方向に配列している。
As shown in FIG. 12 and FIG. 4 described above, the first
同様に、第2U相コイル191は、端面142上に配置され、周方向に延びる引出部191aと、引出部191aの一端に接続され、スロット内に挿入された挿入部191bと、この挿入部190bに接続され、端面143上に配置された引出部191cと、引出部191aの他端に接続された挿入部191dとを備えている。
Similarly, the second
図13は、第1U相コイル190の一部を詳細に示す斜視図である。この図13に示すように、第1U相コイル190は、引出部190aと挿入部190dと接続する湾曲部190fと、引出部190aと挿入部190bとを接続する湾曲部190eとを備えている。
FIG. 13 is a perspective view showing a part of the first
ここで、湾曲部190eでは、引出部190a側から挿入部190bに向うにしたがって湾曲している。さらに、湾曲部190eでは、引出部190a側から挿入部190bに向うにしたがって、径方向に配列する素線200の数が多くなる。
Here, in the
なお、湾曲部190fにおいても、引出部190a側から挿入部190d側に向うにしたがって、同様に素線200の配列状態および延在方向が変化する。
Also in the bending
ここで、湾曲部190eおよび湾曲部190fにおいては、素線200は、引出部拘束部210および挿入部拘束部211によって被覆されておらず、外方に露出している。
Here, in the bending
このため、たとえば、各相コイルのコイルエンド部を油冷する場合には、この湾曲部190eおよび湾曲部190fは良好に冷却される。
For this reason, for example, when oil-cooling the coil end portion of each phase coil, the bending
なお、上記図12および図13を用いて、第1U相コイル190の構成について説明したが、他の第2U相コイル191、第1V相コイル192、第2V相コイル193、第1W相コイル194、および第2W相コイル195も、第1U相コイル190と同様に構成されている。
Although the configuration of the first
ここで、上記図5および図12において、第1U相コイル190の引出部190aと、第2U相コイル191の引出部191aとは、回転中心軸線O方向から平面視すると、互いに重なり合っている。
Here, in FIGS. 5 and 12, the lead-out
このため、図5に示すように、回転中心軸線O方向から端面142を平面視した際に、第1U相コイル190と、第2U相コイル191とが占める面積を小さく抑えることができる。なお、端面142側では、第1U相コイル190は、第2U相コイル191の内側に配置されている。
For this reason, as shown in FIG. 5, when the
そして、図7および図12に示すように、回転中心軸線O方向から端面143を平面視すると、第1U相コイル190の引出部190cと、第2U相コイル191の引出部191cとが回転中心軸線O方向に重なりあっている。そして、端面143側では、第1U相コイル190が第2U相コイル191の内側に位置しており、第1U相コイル190は、第2U相コイル191によって覆われている。これにより、端面143側においても、第1U相コイル190および第2U相コイル191の設置面積が小さく抑えられている。
7 and 12, when the
すなわち、U相コイル181は、端面142および端面143のいずれにおいても、設置面積の低減が図られている。
That is, the installation area of the
図5および図7に示すように、第1U相コイル190および第2U相コイル191は、ステータコア141の径方向に複数配列している。その一方で、端面142および端面143上においては、U相コイル181は、ステータコア141の径方向に間隔をあけて設けられており、V相コイル182が、U相コイル181間に配置されている。ここで、V相コイル182およびW相コイル183も、U相コイル181と同様に構成されており、ステータコア141の径方向に間隔をあけて複数配列している。
As shown in FIGS. 5 and 7, a plurality of first
そして、V相コイル182は、W相コイル183間をとおるように配置され、W相コイル183は、U相コイル181間を通るように配置されている。
V-
ここで、上記の図4および図5に示すように、スロット172aには、第1U相コイル190の挿入部190bが挿入され、スロット172aから周方向Pに間隔を空けて位置するスロット172b内に第1V相コイル192の挿入部192bが挿入されている。
Here, as shown in FIG. 4 and FIG. 5 described above, the
そして、スロット172bに対してスロット172aと反対側に位置するスロット172cに第1U相コイル190の挿入部190dが挿入されている。さらに、スロット172cに対してスロット172bと反対側に位置するスロット172bに第1V相コイル192の挿入部192dが挿入されている。
The
そして、第1U相コイル190の引出部190aは、周方向Pに延び、第1V相コイル192の引出部192aに向けて延びている。ここで、図5に示すように、引出部190aは、その中央部で、この引出部190aに対して周方向Pに隣り合う引出部192aの径方向外方側を通るように屈曲している。その後、引出部190aは、引出部192a間を周方向Pに延びている。
The
このように、引出部190aが屈曲し、引出部192aの径方向外方側をとおり、引出部190aと引出部192aとを回転中心軸線O方向に配列させないことで、ステータ140の回転中心軸線O方向の高さを低く抑えられている。なお、同様に、引出部192aは、引出部194aの背面側をとおり、引出部194aは引出部190aの背面側を通るように形成されている。
In this way, the lead-out
なお、本実施の形態に係るステータ140においては、各引出部は、周方向Pに隣り合う他の引出部の径方向外方側を通るように引き回されているが、径方向内方側を通るように引き回されてもよい。
In addition, in the
なお、本実施の形態に係るステータ140各相コイルは、図14に示すように波巻とされているが、各相コイルを分布巻および集中巻としてもよい。
In addition, although each phase coil of the
上記のように構成された各相コイルおよびステータ140の製造方法について、図15から図20を用いて説明する。
A method of manufacturing each phase coil and
図15は、コイルの製造工程の第1工程を示す斜視図である。この図15に示すように、複数の素線300を準備する。図16は、各素線の断面を示す断面図である。この図15および図16に示すように、断面形状が方形形状の複数の素線300を準備する。
FIG. 15 is a perspective view showing a first step of the coil manufacturing process. As shown in FIG. 15, a plurality of
素線300は、断面方形形状の導線230と、この導線230の周面に被覆された絶縁皮膜231と、絶縁皮膜231の外周面に被覆された自己融着層213とを備えている。
The
そして、寄り合わせられた素線300の束に、素線300の束の長手方向に間隔をあけてプレス加工を施す。そして、このプレス加工が施された部分を加熱し、当該部分の自己融着層213を融解させる。
Then, the bundle of the
その後、素線300の束を冷却することで、一旦融解した自己融着層213が固まり、引出部拘束部210および挿入部拘束部211が形成され、図17に示すコイル線500を得ることができる。
Thereafter, by cooling the bundle of the
この図17に示すコイル線500においては、複数の素線200が引出部拘束部210および挿入部拘束部211によって拘束されており、各引出部拘束部210および挿入部拘束部211は、コイル線500の延在方向に間隔をあけて形成されている。そして、各素線200のうち、挿入部拘束部211および引出部拘束部210間に位置する部分は外方に露出している。なお、各引出部拘束部210内において、奥行き方向(紙面の前面側から背面側に向う方向)の素線200の配列数は、各および挿入部拘束部211内において、奥行き方向の素線200の配列数とより少なくなっている。
In the
そして、コイル線500に曲げ加工などを施して、上記の第1U相コイル190、第2U相コイル191、第1V相コイル192、第2V相コイル193、第1W相コイル194、および第2W相コイル195を製作し、製作された各コイルを組み合わせることで、コイルユニット350を製作する。
The
ここで、たとえば、コイル線500から第1U相コイル190を製作する際には、露出部196を屈曲させて、湾曲部190e,190fを形成する。これにより、第1U相コイル190を製作することができる。
Here, for example, when the first
ここで、露出部196を屈曲させる際には、露出部196に位置する各素線200が曲げられる。素線200の幅は、スロット172の幅の半分以下とされているので、素線200の曲げ部分の外径側の変形量が小さく抑えられている。このため、曲げ部分において、自己融着層213が引き伸ばされる長さは小さく抑えられている。このため、素線200が曲げられたとしても、当該曲げ部分の外径側の自己融着層213に割れ等が生じ難く、素線200の絶縁性能の低下が抑制されている。
Here, when the exposed
引出部拘束部210におけるコイル線500の幅を幅tとし、コイル線500の厚さを厚さwとする。
The width of the
そして、幅t、厚さwの一般の平角線を用いて、第1U相コイル190を作製した場合と、本実施の形態に係るコイル線500を用いて、第1U相コイル190を製作した場合とを比較する。
When the first
一般の平角線から第1U相コイル190を製作する際には、平角線のうち、湾曲部190e,190fとなる部分を捻ると共に、湾曲させる必要がある。平角線を湾曲させる際には、外径側が引き伸ばされる。
When manufacturing the first
ここで、コイル線500を形成する素線200の幅は、平角線の幅tよりも遥かに小さいものとなっている。このため、コイル線500の露出部196を湾曲させる際に、各素線200の絶縁皮膜231が引き伸ばされる引き伸ばし量は、平角線を湾曲させる際に、平角線の表面に形成された絶縁皮膜が引き伸ばされる引き伸ばし量よりも遥かに小さくなっている。
Here, the width of the
このため、本実施の形態に係るコイル線500によれば、一般的な平角線と比較すると、遥かに絶縁性を確保し易くなっている。
For this reason, according to the
特に、回転電機100の駆動時のおける分担電圧が大きい湾曲部190e,190fの絶縁性を確保することができ、回転電機100自体の信頼性の向上を図ることができる。
In particular, it is possible to ensure the insulation of the
そして、図18に示すように、製作されたコイルユニット350の外周面側から分割ステータコア141aを挿入し、ステータ140を製作する。
Then, as shown in FIG. 18, the divided
このようにして構成されたステータ140においては、U相コイル181、V相コイル182、W相コイル183の湾曲部は、複数の素線200が外方に露出している。特に、この湾曲部においては、各素線200は拘束されていない。このため、湾曲部の表面積は大きく、当該部分にオイル等の冷媒を吹き付けることで、各コイルを効率よく冷却することができる。
In the
また、各コイルのコイルエンドを樹脂でモールドする場合でも、各素線200間に樹脂が入り込み、樹脂とコイルとの接触面積を向上させることができる。これにより、コイルからの熱をモールド樹脂に良好に伝達することができ、各コイルの温度上昇を抑制することができる。
Moreover, even when the coil end of each coil is molded with resin, the resin enters between the
ここで、上記図15〜図18に示す例においては、断面形状が方形形状の素線300を用いてコイルを製作する場合について説明したが、採用される素線300としては、断面方形形状のものに限られない。
Here, in the examples shown in FIGS. 15 to 18, the case where the coil is manufactured using the
ここで、図19および図20を用いて、コイル線の製造方法の他の例について説明する。図19に示すように、略同一方向に延びる複数の素線300を準備する。図20は、上記図19に示された複数の素線300の断面図である。この図20に示す例においては、素線300は、断面円形形状とされている。
Here, another example of the coil wire manufacturing method will be described with reference to FIGS. 19 and 20. As shown in FIG. 19, a plurality of
具体的には、この素線300は、断面円形形状の導線230と、この導線230の周面を被覆する絶縁皮膜231と、この絶縁皮膜231上に形成された自己融着層213とを備えている。
Specifically, the
このような断面円形形状の素線300を複数より合わせた状態で、素線300の束の長手方向に間隔をあけて、プレス加工を施す。さらに、プレス加工を施した部分を加熱して、拘束部201を形成する。このように、断面円形形状の素線300にプレス加工を施すことで、素線は、図10に示すような断面六角形状となる。
In a state where a plurality of
断面円形形状の銅線を製作する場合の方が、断面方形形状の銅線を製作する場合よりも簡易に製作することができることができる。 When a copper wire having a circular cross section is manufactured, it can be manufactured more easily than when a copper wire having a square cross section is manufactured.
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。 Although the embodiment of the present invention has been described above, it should be considered that the embodiment disclosed this time is illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims. Furthermore, the above numerical values are examples, and are not limited to the above numerical values and ranges.
本発明は、コイル線、ステータおよび回転電機に適用することができ、特に、複数の素線から形成されたコイル線、このコイル線を備えたステータおよび回転電機に好適である。 The present invention can be applied to a coil wire, a stator, and a rotating electrical machine, and is particularly suitable for a coil wire formed from a plurality of strands, a stator provided with this coil wire, and a rotating electrical machine.
100 回転電機、110 回転シャフト、120 ロータ、122 エンドプレート、123 永久磁石、140 ステータ、141 ステータコア、142,143 端面、170 ヨーク部、171 ステータティース、172 スロット。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
複数のスロットが形成された環状のステータコアと、An annular stator core formed with a plurality of slots;
前記ステータコアに設けられるコイル線とを備え、A coil wire provided on the stator core,
前記コイル線は、The coil wire is
互いに拘束された複数の素線と、A plurality of strands constrained to each other;
前記素線同士を拘束する複数の拘束部とを含み、Including a plurality of restraining portions that restrain the strands;
前記拘束部は、前記素線の延在方向に間隔をあけて設けられ、The restraining portion is provided with an interval in the extending direction of the strands,
前記素線の延在方向に対して垂直な方向における前記素線の断面形状は、六角形形状であり、The cross-sectional shape of the strand in a direction perpendicular to the extending direction of the strand is a hexagonal shape,
前記コイル線は、前記スロットから前記ステータコアの中心線方向に配列する端面上に引き出され、The coil wire is drawn from the slot onto an end face arranged in the direction of the center line of the stator core,
前記スロット内における前記素線の径方向の配列数は、前記ステータコアの端面上における前記素線の径方向の配列数と異なり、The number of radial arrangements of the strands in the slot is different from the number of radial arrangements of the strands on the end face of the stator core,
前記素線は、前記スロット内において、前記ステータコアの径方向に複数配列され、前記スロット内において、前記コイル線の前記ステータコアの径方向の長さは、前記ステータコアの周方向の長さよりも長くなるように形成され、A plurality of the strands are arranged in the slot in the radial direction of the stator core, and in the slot, the length of the coil wire in the radial direction of the stator core is longer than the circumferential length of the stator core. Formed as
前記素線は、前記ステータコアの端面上において、前記ステータコアの中心軸線方向に複数配列され、A plurality of the strands are arranged in the direction of the central axis of the stator core on the end face of the stator core,
前記ステータコアの端面上において、前記コイル線の前記ステータコアの中心軸線方向の長さは、前記ステータコアの径方向の長さよりも長く形成された、ステータ。On the end face of the stator core, a length of the coil wire in the central axis direction of the stator core is longer than a radial length of the stator core.
前記コイル線は、前記挿入部に位置する前記素線同士を拘束する挿入部用拘束部と、前記引出部に位置する前記素線同士を拘束する引出部用拘束部とを含み、
前記接続部は、前記挿入部用拘束部および前記引出部用拘束部から外方に露出させられた、請求項1から請求項3のいずれかに記載のステータ。 The coil wire includes an insertion portion inserted into the slot, a drawing portion drawn on the end face of the stator core, and a connection portion connecting the insertion portion and the drawing portion.
The coil wire includes an insertion portion restraining portion that restrains the strands positioned in the insertion portion, and a leading portion restraining portion that restrains the strands located in the leading portion,
It said connecting portion, said were exposed to the outside from the insertion portion for restraining portion and the lead-out portion for restraining portion, a stator according to any one of claims 1 to 3.
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