JP5626575B2 - Rotating electrical machine, its stator and manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、車両等に搭載される回転電機及びその固定子並びに製造方法に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine mounted on a vehicle or the like, a stator thereof, and a manufacturing method.
従来、回転電機の固定子として、周方向に配列された複数のスロットを有する円環状の薄板鋼板を複数枚、積層して作られる(以下、積層する方向を積厚方向と呼ぶ。)固定子コアと、各前記スロット内に複数の導体が径方向に並ぶようにして前記固定子コアに巻装された固定子巻線(以下、コイルともいう)と、を備えたものが知られている。このような固定子コアにおいては、スロット内における導体の位置が適切な位置に巻装されていないと磁気特性の低下や、コイル渦損の増加や、最悪の場合、コイルがスロットから内周側に飛び出して回転子と接触し、回転電機の故障を招くことから、スロット内で導体を適切な位置に固定する必要がある。従来技術としては、特許文献1に開示されているように、液体樹脂を用いた含浸処理により固定子や絶縁紙と導体とを固定する方法がある。
Conventionally, as a stator of a rotating electrical machine, a plurality of annular thin steel plates having a plurality of slots arranged in the circumferential direction are stacked (hereinafter, the stacking direction is referred to as a stacking direction). 2. Description of the Related Art A core is known that includes a core and a stator winding (hereinafter also referred to as a coil) wound around the stator core such that a plurality of conductors are arranged in the radial direction in each slot. . In such a stator core, if the position of the conductor in the slot is not wound at an appropriate position, the magnetic characteristics will deteriorate, the coil vortex loss will increase, or in the worst case, the coil will Therefore, it is necessary to fix the conductor in an appropriate position in the slot. As a conventional technique, as disclosed in
他の方法として、特許文献2に開示されているように、導体に絶縁紙を巻き付けた状態でスロットに挿入し、内周側のスロット隙間にくさびを挿入することでコイルを固定し、絶縁紙の端部を折り返すことによりくさびに接触させてくさびの固定を行い、くさびによるコイルの固定効果を持続させるものがある。
As another method, as disclosed in
しかし、上記の特許文献1における液体樹脂を用いた含浸処理では、精度良くコイルをスロット内に位置決めする技術が確立されておらず、磁気特性及びコイル渦損が悪化する位置までコイルが内周側に寄ってしまう可能性がある。
However, in the impregnation treatment using the liquid resin in
特許文献2の場合には、くさび挿入時におけるコイルの傷つき防止や、くさび固定の目的のために複数枚の絶縁紙を利用しているため材料コストが高くなる。また、くさびを固定するための絶縁紙の折り返し加工には高い精度が必要になるため、加工に手間が掛かり加工コストが高くなる。更に、回転電機の使用環境によっては、回転軸方向に大きな衝撃力が働く場合があり、絶縁紙による固定では強度が不足し、このため衝撃により発生するくさびの抜け荷重を十分に受け持てず、コイル位置がずれる可能性がある。
In the case of
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、固定子コアに巻装されたコイルがスロットの径方向内側へ移動することを防止することができ、これによってコイルを確実に固定子コアに固定することができる回転電機及びその固定子並びに製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and can prevent the coil wound around the stator core from moving radially inward of the slot, thereby securely fixing the coil. It aims at providing the rotary electric machine which can be fixed to a child core, its stator, and a manufacturing method.
上記目的を達成するためになされた請求項1に記載の発明は、周方向に複数のスロットを有する円環状の固定子コアと、導体セグメントの脚部を前記スロットに挿入して当該スロットから外部に突出した導体セグメントの突出端部を異なるもの同士で接続して前記固定子コアに巻装された固定子巻線とを有する回転電機の固定子において、前記固定子巻線は、前記スロットの径方向内方側に位置し、当該スロットから突出した突出端部に前記径方向内方側へ曲げられた曲げ部を具備し、前記スロットの開口縁と当該スロットの最内周側の固定子巻線との隙間に、非磁性のコイル固定部材を嵌合したものであって、前記コイル固定部材は、前記隙間の径方向間隔より小さく、前記固定子コアの積厚方向の厚みより短いスロット挿入部と、前記曲げ部に当接する傾斜部とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
この構成によれば、スロットの開口縁と最内周側の固定子巻線との隙間に、非磁性のコイル固定部材が嵌合されているので、スロット内における固定子巻線のがたつきが無くなり、このため、固定子巻線を確実に固定することが可能となる。このように固定子巻線を固定することで、固定子巻線の導体がスロット内で内周側に寄らない(移動しない)ので、固定子巻線とロータとの間隙を所定距離保持することができ、これによってコイル渦損の増加を抑制することができる。 According to this configuration, since the nonmagnetic coil fixing member is fitted in the gap between the opening edge of the slot and the innermost stator winding, rattling of the stator winding in the slot can occur. Therefore, the stator winding can be reliably fixed. By fixing the stator winding in this manner, the conductor of the stator winding does not move toward the inner peripheral side in the slot (does not move), so that the gap between the stator winding and the rotor is maintained at a predetermined distance. As a result, an increase in coil vortex loss can be suppressed.
また、コイルがスロット内で内周側に移動するのをコイル固定部材のスロット挿入部により抑制することができる。更に、コイル固定部材の傾斜部と最内周の固定子巻線の曲げ部とを接触させることで、コイル固定部材と最内周側の固定子巻線との相互の軸方向への移動を拘束することができるため、コイル固定部材で固定子巻線を確実に固定することができる。 Further , the movement of the coil to the inner peripheral side in the slot can be suppressed by the slot insertion portion of the coil fixing member. Further, by bringing the inclined portion of the coil fixing member into contact with the bent portion of the innermost stator winding, the coil fixing member and the innermost stator winding can be moved in the axial direction. Since it can restrain, a stator coil | winding can be reliably fixed with a coil fixing member.
請求項2に記載の発明は、前記コイル固定部材は、前記固定子コアの複数のスロットに、当該スロットと同一円周上に配置されることを特徴とする。
The invention according to
この構成によれば、コイル固定部材は複数のスロット毎に個別に固定子巻線を固定するため、固定子巻線とスロット開口縁との隙間が周方向で異なる場合にも、スロット毎に固定子巻線を固定する力が調整できる。このため、複数のスロットで固定子巻線を適正な力で固定しておけば、全てのスロットにおいて固定子巻線を確実に固定することができる。 According to this configuration, since the coil fixing member fixes the stator winding individually for each of the plurality of slots, even if the gap between the stator winding and the slot opening edge differs in the circumferential direction, the coil fixing member is fixed for each slot. The force to fix the child winding can be adjusted. For this reason, if the stator winding is fixed with an appropriate force in a plurality of slots, the stator winding can be reliably fixed in all the slots.
請求項3に記載の発明は、前記コイル固定部材は、前記固定子コアの全スロットと同一円周上に重なる円環状の本体と、この本体の円環状面から全スロットのうち少なくとも複数のスロットの前記隙間に挿入されて嵌合されるスロット挿入部とを備えることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, the coil fixing member includes an annular main body that overlaps on the same circumference as all slots of the stator core, and at least a plurality of slots among all slots from the annular surface of the main body. And a slot insertion part which is inserted into the gap and fitted therein.
この構成によれば、コイル固定部材の円環状の本体から複数のスロット挿入部が例えば1つ脱落しても、他にもスロット挿入部が残っているので、この残ったスロット挿入部でスロット内に固定子巻線を固定することができる。従って、スロット内の固定子巻線を確実に固定することができる。 According to this configuration, even if, for example, one of the plurality of slot insertion portions is dropped from the annular main body of the coil fixing member, another slot insertion portion remains. The stator windings can be fixed to. Therefore, the stator winding in the slot can be securely fixed .
請求項4に記載の発明は、前記コイル固定部材の本体は、当該本体の円環状を複数に分割した分割本体と、これら分割本体を前記円環状となるように結合した弾力性の支持部材とを備えて成ることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the main body of the coil fixing member includes a divided main body obtained by dividing an annular shape of the main body into a plurality of parts, and an elastic support member obtained by connecting the divided main bodies so as to form the annular shape. It is characterized by comprising.
この構成によれば、コイル固定部材の本体が、複数の分割本体を弾力性の支持部材で円環状に結合して構成されているので、円環状の本体がそれら支持部材の部分で可動可能となる。このため、固定子コアの各スロット内の隙間に本体から突き出た各スロット挿入部を嵌合した場合に、スロットの内周面が撓んでも、この撓み部分に分割本体が一体に接合して移動するので、本体が常に固定子コアに一体に配設された状態となる。このため、本体から突出したスロット挿入部はスロットの隙間に確実に嵌合された状態となるので、スロット内に固定子巻線が確実に固定される状態となる。従って、固定子の内周面が撓んでも、スロット内の最内周側の固定子巻線がスロットから飛び出すことを防止することができる。 According to this configuration, since the main body of the coil fixing member is formed by connecting a plurality of divided main bodies in an annular shape with an elastic support member, the annular main body is movable at the portions of the support members. Become. For this reason, when each slot insertion portion protruding from the main body is fitted into the gap in each slot of the stator core, even if the inner peripheral surface of the slot is bent, the divided main body is integrally joined to this bent portion. Since it moves, the main body is always arranged integrally with the stator core. For this reason, the slot insertion portion protruding from the main body is surely fitted in the gap between the slots, so that the stator winding is reliably fixed in the slot. Therefore, even if the inner peripheral surface of the stator is bent, the innermost stator winding in the slot can be prevented from jumping out of the slot.
請求項5に記載の発明は、前記コイル固定部材は、同一部材で一体成型されていることを特徴とする。
The invention according to
この構成によれば、前記コイル固定部材が同一部材で一体成型されることで、コイル固定部材の剛性や強度が向上し、固定子巻線の固定力を大きく出来る。 According to this structure, the by coil fixing member is integrally molded with the same members, and improve the rigidity and strength of the coil fixing member, Ru can increase the fixing force of the stator winding.
請求項6に記載の発明は、前記コイル固定部材は、弾力性を有することを特徴とする。 The invention described in claim 6 is characterized in that the coil fixing member has elasticity.
この構成によれば、コイル固定部材は弾力性を有するため、例えばスロット毎で必要な固定子巻線の固定力が異なる場合に、弾力性によって、その異なる固定力に略適合した状態でスロット挿入部がスロット内の隙間に嵌合されるので、周全体において固定子巻線を確実に固定することができる。 According to this configuration, since the coil fixing member has elasticity, for example, when the fixing force of the stator winding required for each slot is different, the slot insertion is performed in a state that substantially matches the different fixing force due to the elasticity. Since the portion is fitted into the gap in the slot, the stator winding can be reliably fixed over the entire circumference.
請求項7に記載の発明は、前記スロットに径方向に挿入される複数の固定子巻線は、当該固定子巻線である前記スロット内の導体と、この導体に繋がってスロットから突出した導体との間の角度が、少なくとも2種類以上あることを特徴とする。 According to the seventh aspect of the present invention, the plurality of stator windings inserted in the slots in the radial direction include a conductor in the slot that is the stator winding, and a conductor that is connected to the conductor and protrudes from the slot. There are at least two kinds of angles between and.
この構成によれば、固定子巻線におけるスロット内の導体とスロットから突出した導体とのなす角度が、少なくとも2種類以上あるので、互いに角度の異なる導体がスロットの径方向で重なることにより互いが係合する状態となり、これらがコイル固定部材で固定されることで、その係合部分がより強固に固定されることになる。従って、スロット内の固定子巻線をより確実に固定することができる。また、導体が内周側に寄らないのでコイル渦損を抑制することができる。 According to this configuration, since there are at least two kinds of angles between the conductor in the slot and the conductor protruding from the slot in the stator winding, the conductors having different angles overlap each other in the radial direction of the slot. By being engaged and being fixed by the coil fixing member, the engaging portion is more firmly fixed. Therefore, the stator winding in the slot can be more reliably fixed. Further, since the conductor does not approach the inner peripheral side, coil vortex loss can be suppressed.
請求項8に記載の発明は、前記角度は、前記スロットの最内周側から最外周側に向けて減少していることを特徴とする。 The invention according to claim 8 is characterized in that the angle decreases from the innermost side to the outermost side of the slot.
この構成によれば、スロット内の導体とスロットから突出した導体とのなす角度が最内周側から最外周側に向けて減少していることにより、コイル固定部材と固定子巻線を固定子コアに組付ける際に、スロット内において最外周側から内周側に向かって順番に固定子巻線を外周側に寄せることで固定子コアに組み付けて固定することができる。つまり、固定子巻線を容易に固定子コアに組付けることが出来る。 According to this configuration, the angle formed between the conductor in the slot and the conductor protruding from the slot decreases from the innermost side toward the outermost side, so that the coil fixing member and the stator winding are connected to the stator. When assembling to the core, the stator winding can be assembled and fixed to the stator core by moving the stator winding toward the outer peripheral side in order from the outermost peripheral side to the inner peripheral side in the slot. That is, the stator winding can be easily assembled to the stator core.
請求項9に記載の発明は、前記スロット内に径方向に挿入される複数の固定子巻線は、当該固定子巻線である前記スロット内の導体と、この導体に繋がってスロットから突出した導体との角度が、前記径方向の中央部分の導体では0°であり、この角度0°の導体から外周側及び内周側に向かうに従い角度が大きくなっていることを特徴とする。
According to the ninth aspect of the present invention, the plurality of stator windings inserted in the slot in the radial direction protrude from the slots connected to the conductors in the slots, which are the stator windings. The angle with the conductor is 0 ° in the conductor in the central portion in the radial direction, and the angle increases from the conductor at the
この構成によれば、径方向に細長いスロットにおいてその径方向に固定子巻線の複数の導体を配列する際に、スロットの径方向中央部分においてスロット内からスロット外に突き出す導体を直線状とし、この直線状の導体から外周側及び内周側に向かうに従い、導体のスロット内と導体の突出した部分との角度を大きくしている。このように角度をつけた第1の導体は、次に説明する第2の導体と比べ、スロットから突出した突出端部の接合部同士を離すために必要となる導体の曲げ部の高さを低くすることが可能となる。第2の導体とは、スロット内における最外周側の導体が直線状で、この直線状の導体から内周側に向かう導体に従い角度が大きくなるものである。この第2の導体の場合、外周側から角度が大きくなっているが、第1の導体の場合、中央の導体から内外周側に向かうに従って角度が大きくなっているので、径方向に配列される導体数が第1と第2の導体で同本数であれば、第1の導体の方が小さい曲げ角度で済む。小さい曲げ角度で済めば、隣接する導体同士を離す為に必要な曲げ部までの高さが低くて済む。従って、スロットからの突出端部の接合部同士を離すために必要となる導体の曲げ部の高さを低くすることが出来る。 According to this configuration, when arranging the plurality of conductors of the stator winding in the radial direction in the slot elongated in the radial direction, the conductor protruding outside the slot from the inside of the slot in the radial center portion of the slot is linear, The angle between the slot of the conductor and the protruding portion of the conductor is increased as it goes from the linear conductor toward the outer peripheral side and the inner peripheral side. The first conductor having such an angle has a height of the bent portion of the conductor necessary for separating the joint portions of the projecting end portions protruding from the slot as compared with the second conductor described below. It can be lowered. In the second conductor, the outermost conductor in the slot is linear, and the angle increases according to the conductor from the linear conductor toward the inner periphery. In the case of the second conductor, the angle is increased from the outer peripheral side. However, in the case of the first conductor, the angle is increased from the central conductor toward the inner and outer peripheral sides. If the number of conductors is the same for the first and second conductors, the first conductor may have a smaller bending angle. If a small bending angle is sufficient, the height to the bending portion necessary for separating adjacent conductors can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the height of the bent portion of the conductor necessary for separating the joint portions of the projecting end portions from the slot.
請求項10に記載の発明は、前記スロットから突出した突出端部において、前記スロット内の導体と当該スロットから突出した導体とのなす角度を徐変していることを特徴とする。
The invention according to
この構成によれば、スロット内の導体とスロットから突出した導体とのなす角度(曲げ部の角度)を徐変したので、コイル固定部材と固定子巻線を固定子コアに組付ける際、隣接する導体同士の当接面を無理なく当接して固定することが出来る。これによって、スロット内に導体を固定する際に生じる導体同士やスロット内壁との干渉による固定子巻線の傷つきを防止することができる。 According to this configuration, since the angle formed between the conductor in the slot and the conductor protruding from the slot (the angle of the bent portion) is gradually changed, when the coil fixing member and the stator winding are assembled to the stator core, they are adjacent to each other. The contact surfaces of the conductors to be contacted can be reasonably contacted and fixed. As a result, it is possible to prevent the stator windings from being damaged due to interference between the conductors and the slot inner wall that occur when the conductors are fixed in the slots.
請求項11に記載の発明は、請求項1〜10のいずれか1項に記載の回転電機の固定子を用いたことを特徴とする。 The invention described in claim 11 is characterized by using the stator of the rotating electrical machine described in any one of claims 1-10 .
この構成によれば、本請求項12の回転電機においても、上述した固定子と同様の作用効果を得ることが出来る。 According to this configuration, the rotating electric machine according to the twelfth aspect of the present invention can also obtain the same effects as those of the stator described above.
請求項12に記載の発明は、周方向に複数のスロットを有する円環状の固定子コアと、導体セグメントの脚部を前記スロットに挿入して当該スロットから外部に突出した導体セグメントの突出端部を異なるもの同士で接続して前記固定子コアに巻装された固定子巻線とを有する回転電機の固定子の製造方法において、前記固定子巻線を前記固定子コアに巻装する際に、前記スロットの径方向最内方側における前記スロットの開口縁と当該スロットの最内周側の固定子巻線との隙間に、前記隙間の径方向間隔より小さく前記固定子コアの積厚方向の厚みより短いスロット挿入部と、傾斜部とを備えた非磁性のコイル固定部材を嵌合する第1ステップと、前記第1ステップで嵌合されたコイル固定部材のスロット径方向外方側に、前記導体セグメントのうち径方向内方側へ曲げられて前記傾斜部に当接する曲げ部を有する導体セグメントを順次挿入する第2ステップと、前記第2ステップでの前記曲げ部を有する導体セグメントの挿入完了後、直線状の導体セグメントを前記スロットに挿入する第3ステップとを含むことを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。 According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided an annular stator core having a plurality of slots in the circumferential direction, and a projecting end portion of the conductor segment projecting outward from the slot by inserting a leg portion of the conductor segment into the slot. In a method of manufacturing a stator of a rotating electrical machine having a stator winding wound around the stator core by connecting different stators to each other, when winding the stator winding around the stator core , the gap between the innermost circumference side of the stator winding of the slot in the radially innermost side to the definitive the slot of the opening edge and the slot, the lamination thickness of less said stator core than the radial spacing of the gap A first step of fitting a non-magnetic coil fixing member having a slot insertion portion shorter than a thickness in the direction and an inclined portion; and a radially outer side of the coil fixing member fitted in the first step And the conductor segment A second step of sequentially inserting the conductor segments having a bent portion which is bent radially inward side of the bets abuts on the inclined portion, after completion of insertion of the conductor segments having the bending portion in the second step And a third step of inserting a linear conductor segment into the slot.
この方法によれば、スロットの開口縁と最内周側の固定子巻線との隙間に、非磁性のコイル固定部材が嵌合されるので、スロット内における固定子巻線のがたつきが無くなり、このため、固定子巻線を確実に固定することが可能となる。また、コイル固定部材をスロット内の隙間に嵌合する際に、スロットに最初にコイル固定部材を挿入し、次に曲げ部を有する導体セグメントを順次挿入し、最後に直線状の導体セグメントを挿入して行うので、コイル固定部材の嵌合が容易となる。 According to this method, since the non-magnetic coil fixing member is fitted into the gap between the opening edge of the slot and the innermost stator winding, rattling of the stator winding in the slot occurs. Therefore, the stator winding can be reliably fixed. Also, when fitting the coil fixing member into the gap in the slot, first insert the coil fixing member into the slot, then insert the conductor segments with bent parts sequentially, and finally insert the linear conductor segment Therefore, the coil fixing member can be easily fitted.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, parts corresponding to each other in all the drawings in this specification are denoted by the same reference numerals, and description of the overlapping parts will be omitted as appropriate.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る回転電機の構成を模式的に示す軸方向断面図である。図2は、第1実施形態に係る固定子の導体セグメント挿入側から見た斜視図である。図3は、第1実施形態に係る固定子の導体セグメント接続側から見た斜視図である。図4は、第1実施形態に係る固定子の要部を示す部分平面図である。図5は、第1実施形態に係る固定子の要部を示す部分断面図である。図6は、第1実施形態に係るコイル固定部材の斜視図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is an axial cross-sectional view schematically showing the configuration of the rotating electrical machine according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of the stator according to the first embodiment as viewed from the conductor segment insertion side. FIG. 3 is a perspective view of the stator according to the first embodiment as viewed from the conductor segment connection side. FIG. 4 is a partial plan view showing a main part of the stator according to the first embodiment. FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a main part of the stator according to the first embodiment. FIG. 6 is a perspective view of the coil fixing member according to the first embodiment.
本実施形態の回転電機1は、略有底筒状の一対のハウジング部材10a,10bが開口部同士で接合されてなるハウジング10と、ハウジング10に軸受け11,12を介して回転自在に支承される回転軸13に固定された回転子(ロータ)14と、ハウジング10の内部で回転子14を包囲する位置でハウジング10に固定された固定子20と、を備えている。
The rotating
回転子14は、固定子20の内周側と向き合う外周側に、永久磁石により磁性が周方向に交互に異なる磁極を複数形成している。回転子14の磁極の数は、回転電機により異なるため限定されるものではない。本実施形態においては、8極(N極:4、S極:4)の回転子が用いられている。
In the
固定子20は、図2及び図3に示すように、周方向に配列された複数のスロット31を有する円環状の固定子コア30と、スロット31内で複数の導体セグメント41が径方向に並ぶようにして固定子コア30に巻装された三相の固定子巻線40と、を備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
固定子コア30は、図4に示すように、外周側に位置する円環状のバックコア部32と、バックコア部32から径方向内方へ突出し周方向に所定距離を隔てて配列された複数のティース33とからなる。隣り合うティース33の間、即ち、隣り合うティース33の周方向に対向する側面33a同士の間には、固定子コア30の内周側に開口したスロット31が形成されている。スロット31は、その深さ方向が径方向と一致するように形成されている。スロット31は、回転子の磁極数(8)に対し、固定子巻線40の一相あたり2個の割合で形成されている。本実施形態では、8×3×2=48個のスロット31が形成されている。また、ティース33もスロット31と同数の48個設けられている。
As shown in FIG. 4, the
ティース33の先端部には、側面33aから周方向両側へそれぞれ突出する鍔33bが形成されている。また、スロット31の周縁部には、両側面33a及びスロット31の底面を覆うようにして絶縁紙34が挿入配置されている。
At the tip end portion of the tooth 33, a flange 33b that protrudes from the side surface 33a to both sides in the circumferential direction is formed. Further, an insulating
固定子巻線40は、図2及び図3に示すように、固定子コア30のスロット31に挿入した複数の導体セグメント41を接続することにより略円筒形状に形成されている。より詳細には、導体セグメント41をスロット31の径方向中央付近に軸方向に挿入し径方向内方側又は外方側へ寄せるようにしてスロット31内に複数の導体セグメント41を径方向に並ぶように配置し(図4参照)、スロット31から外部に突出した導体セグメント41の所定の突出先端部同士を接続することにより固定子コア20に巻装されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the stator winding 40 is formed in a substantially cylindrical shape by connecting a plurality of
本実施形態では、図4に示すように、各スロット31内に12本の導体セグメント41が径方向に並ぶように挿入配置されている。以下、理解を容易にするために、スロット31内に配置された12本の導体セグメント41は、径方向内方側から外方側へ向かって順に、第1導体セグメント41a、第2導体セグメント41b、・・・、第10導体セグメント41jと呼ぶこととする。なお、第1〜第10導体セグメント41a〜41jの突出端部の先端部同士を接続する際に、それぞれの接続部位の間に絶縁距離を確保するために、第1〜第10導体セグメント41a〜41jのうちには、突出端部に、径方向の内方側及び外方側の何れか一方側へ曲げられた曲げ部を有するものが含まれるようにされている。この場合、第1〜第5導体セグメント41a〜41e(内方側導体セグメント)は、スロット31の径方向中央付近に軸方向に挿入されて径方向内方側へ寄せられたものである。第8〜第10導体セグメント41h〜41j(外方側導体セグメント)は、スロット31の径方向中央付近に軸方向に挿入されて径方向外方側へ寄せられたものである。そして、第6及び第7導体セグメント(中央部導体セグメント)41f、41gは、最後にスロット31の径方向中央付近に軸方向に挿入されたものであり、径方向内方側及び外方側の何れへも寄せられていない。そして、隣り合う鍔33bと、スロット31の最も径方向内方側に配置された第1導体セグメント41aとによって造られる空間を覆うようにして、非磁性のコイル固定部材50が設置されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, twelve
また、図5及び図6に示すように、コイル固定部材50は、固定子コア30のスロット31の開口縁と最内周側の固定子巻線40との隙間より小さく、固定子コア30の積厚より短いスロット挿入部51と、第1導体セグメント41aの内方側曲げ部411aと接触する傾斜部52と、を有している。但し、コイル固定部材50を嵌合する場合、スロット31に、コイル固定部材50を挿入した後、最内径側の径方向に曲げられた導体セグメント41aを挿入し、その後、順次径方向に曲げられた導体セグメント41b,41c,41j,41iを挿入し、最後にストレートの導体セグメント41を挿入する。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
固定子巻線40を構成する導体セグメント41は、略V字形状の頭部と、この頭部の両端から直線的に延びる一対の脚部とからなり、全体形状が略U字形状を呈している。この導体セグメント41は、断面が矩形状の導体部と、導体部の表面を被覆する絶縁皮膜とからなる平角導体が採用されている。それぞれの脚部は、スロット31に収容されるスロット収容部と、スロット収容部の先端から延びてスロット31から突出した突出端部とを有する。なお、固定子コア30に巻装された固定子巻線40は、固定子コア30の軸方向一端側に突出した導体セグメント41の突出端部により全体としてリング状の第一のコイルエンド45を形成し、固定子コア30の軸方向他端側に突出した導体セグメント41の頭部(ターン部)により全体としてリング状の第二のコイルエンド46を形成している。
The
この導体セグメント41は、両脚部を周方向の異なるスロット31に軸方向に挿入して、スロット31から外部に突出する突出端部を必要な長さだけ突出させ、各導体セグメント41の突出端部を周方向に略電気角π/2だけそれぞれ捩じり、各導体セグメント41の突出端部の先端部(接合部)を所定の組み合わせで接続されている。導体セグメント41は、接続部分(上記突出端部の先端部)を除く全体の表面が絶縁皮膜により被覆されている。なお、導体が露出している接続部分(突出端部の先端部)は、接続された後に、粉体樹脂等で絶縁処理が施される。
This
このように構成された第1実施形態の回転電機の固定子20によれば、固定子コア30の隣り合う鍔(開口縁)33bと、スロット31の最も径方向内方側に配置された第1導体セグメント41aとによって造られる間隙空間に、コイル固定部材50が嵌合されている。このため、スロット31内に隙間が無くなり、固定子巻線40を確実に固定することが可能となる。このように固定子巻線40を固定することで、固定子巻線40の導体がスロット内で内周側に寄らない(移動しない)ので、固定子巻線40と回転子14との間隙を所定距離保持することができる。これによって導体セグメント41を回転子14から離れた位置に固定することによって、径方向内方側に配置された導体セグメント41に発生する銅渦損を小さくすることが可能となる。
According to the
また、本実施形態の固定子巻線40は、第1導体セグメント41aをスロット31の径方向中央付近に軸方向に挿入し、径方向内方側へ寄せるようにしてスロット31内に配置し、スロット31から外部に突出した第1導体セグメント41aの所定の突出先端部を他の導体セグメント41の突出先端部と接続することにより固定子コア30に巻装されている。また、コイル固定部材50は、コイル固定部材50の傾斜部52が第1導体セグメント41aの内方側曲げ部411aと接触するように設置している。そのため、コイル固定部材50は、他の導体セグメント41と接続されている第1導体セグメント41aの内方側曲げ部411aと、コイル固定部材50の傾斜部52により所定の位置に確実に固定されるため、上記の銅渦損を小さくする効果を持続することが可能となる。
Further, the stator winding 40 of the present embodiment is arranged in the
また、固定子巻線40は、径方向に細長いスロット31においてその径方向に固定子巻線40の複数の導体セグメント41を配列する際に、スロット31の径方向中央部分においてスロット31内からスロット31外に突き出す導体セグメント41を直線状とし、この直線状の導体セグメント41から外周側及び内周側に向かうに従い、導体セグメント41のスロット31内と導体の突出した部分との角度を大きくしている。このように角度をつけた場合、後述する図7に示す各導体セグメント41と比べ、スロット31から突出した突出端部の接合部同士を離すために必要となる導体セグメント41の曲げ部の高さh1(図5)をh2(図7)よりも低くすることが可能となる。
Further, the stator winding 40 has a slot extending from the inside of the
図5の導体セグメント41の場合、中央の導体セグメント41から内外周側に向かうに従って角度が大きくなっているので、図5と図7との導体数が同本数であれば、図5の導体セグメント41の方が小さい曲げ角度で済む。小さい曲げ角度で済めば、隣接する導体セグメント41同士を離す為に必要な曲げ部h1までの高さがh2よりも低くて済む。従って、スロット31からの導体セグメント41の突出端部の接合部同士を離すために必要となる導体セグメント41の曲げ部の高さを低くすることが出来る。
In the case of the
また、固定子巻線40に設置されるコイル固定部材50は、図2に示すように固定子コア30の複数のスロット31に同一円周上に配置されるため、固定子巻線40とスロット31の隙間が周方向で異なる場合にも全てのスロット31において固定子巻線40の固定力が調整できるため、全てのスロット31において固定子巻線40を確実に固定することができる。
Further, the
また、コイル固定部材50は、図6に示すように同一部材で一体成型された形状であるため、コイル固定部材50の剛性や強度が向上し、固定子巻線40の固定力を大きく出来るため、固定子巻線40を確実に固定することができる。
Further, since the
また、コイル固定部材50は、弾力性を有することが好ましい。これによって、例えばスロット31毎で必要な固定子巻線40の固定力が異なる場合に、弾力性によって、その異なる固定力に略適合した状態でスロット挿入部51がスロット内の隙間に嵌合されるので、周全体において固定子巻線40を確実に固定することができる。
Moreover, it is preferable that the
また、上述したようにスロット31に径方向に挿入される複数の固定子巻線40は、当該固定子巻線40であるスロット31内の導体セグメント41と、この導体セグメント41に繋がってスロット31から突出した導体セグメント41との間の角度が、少なくとも2種類以上あることが好ましい。
Further, as described above, the plurality of
このように、スロット31内とスロット31から突出した双方の導体セグメント41のなす角度が、少なくとも2種類以上あるので、互いに角度の異なる導体セグメント41がスロット31の径方向で重なることにより互いが係合する状態となり、これらがコイル固定部材50で固定されることで、その係合部分がより強固に固定されることになる。従って、固定子巻線40をより確実に固定することができる。また、導体セグメント41が内周側に寄らないのでコイル渦損を抑制することができる。
As described above, since there are at least two kinds of angles formed between the
(第2実施形態)
図7は、第2実施形態に係る固定子20の要部を示す部分断面図である。図8は、第2実施形態に係るコイル固定部材50−1の斜視図である。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing a main part of the
第2実施形態に係る固定子20は、図7に示すように、スロット31内部の導体セグメント41とスロット31から突出した導体セグメント41の突出端部のなす角度が最内周側から最外周側に向け減少している点と、図8に示すように、コイル固定部材50−1は、同一円周上で少なくとも2つ以上の半円形状のコイル固定部材50a,50bが支持部材53で結合されている点であり、これら2点が第1実施形態と異なる。他の部材やそれらの構成は、第1実施形態と同じであるので、詳しい説明は省略する。但し、支持部材53は弾力性を有することが好ましい。
As shown in FIG. 7, the
但し、コイル固定部材50−1を嵌合する場合、上述した図5の構成と同様にスロット31に、コイル固定部材50−1を挿入した後、最内径側の径方向に曲げられた導体セグメント41を挿入し、その後、順次径方向に曲げられた導体セグメント41を挿入し、最後に最外径側のストレートの導体セグメント41を挿入する。
However, when fitting the coil fixing member 50-1, the conductor segment bent in the radial direction on the innermost diameter side after inserting the coil fixing member 50-1 into the
このように構成された第2実施形態の回転電機の固定子20によれば、固定子巻線40が、スロット31内部の導体セグメント41とスロット31から突出した導体セグメント41の突出端部のなす角度が最内周側から最外周側に向け減少している。このため、コイル固定部材50と固定子巻線40を固定子コア30に組付ける際、スロット31内において最外周側から内周側に向かって順番に固定子巻線40を外周側に寄せることで固定子コア30に組み付けて固定することができる。つまり、固定子巻線40を容易に固定子コア30に組付けることが出来る。
According to the
また、コイル固定部材の本体50−1は、当該本体の円環状を複数に分割した分割本体50a,50bと、これら分割本体50a,50bを円環状となるように結合した弾力性の支持部材53とを備えて成る。
The main body 50-1 of the coil fixing member includes divided
従って、コイル固定部材の本体50−1が、複数の分割本体50a,50bを弾力性の支持部材53で円環状に結合して構成されているので、円環状の本体50−1がそれら支持部材53の部分で可動可能となる。このため、固定子コア30の各スロット31内の隙間に本体50−1から突出した各スロット挿入部51を嵌合した場合に、スロット31の内周面が撓んでも、この撓み部分に分割本体50a,50bが一体に接合して移動するので、本体50−1が常に固定子コア30に一体に配設された状態となる。このため、本体50−1から突出したスロット挿入部51はスロット31の隙間に確実に嵌合された状態となるので、スロット31内に固定子巻線40が確実に固定される状態となる。従って、固定子20の内周面が撓んでも、スロット31内の固定子巻線40を確実に固定することができる。
Accordingly, since the coil fixing member main body 50-1 is formed by connecting the plurality of divided
(他の実施形態)
本発明は、上記の第1及び第2実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。例えば、上記の第1及び第2実施形態では、各スロット31内に、12本の第1〜第10導体セグメント41a〜41jが軸方向に挿入されて径方向に1列に並んだ状態に配置されているが、スロット31内に挿入配置される導体セグメント41の本数は、固定子巻線40の相数や回転子の磁極数などに応じて適宜変更してもよい。また、スロット31から突出した導体セグメント41の突出端部は、スロット31の最も径方向内方側に配置された第1導体セグメント41aに限っては径方向内方側に曲げる必要があるが、その他の導体セグメント41については、径方向内方側および外方側どちらにも曲げられていてもよい。更に、導体セグメント41の曲げ方については、固定子コア30の端面近くから変曲点を設けて導体セグメント41を曲げるほかに、固定子コア30の端面近くから導体セグメント41の角度を徐変する方法でもよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the first and second embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the first and second embodiments, twelve first to tenth conductor segments 41a to 41j are inserted in the
また、上記の実施形態の固定子巻線40は、固定子コア30に対して波巻きにより巻装されているが、導体セグメント41の突出端部の先端部(接合部)の接続組み合わせを変更することにより、例えば重ね巻き等の他の巻き方を採用してもよい。
Further, the stator winding 40 of the above embodiment is wound around the
更に、第1及び第2実施形態において、固定子巻線40を固定子コア30に巻装する際に、スロット31の径方向最内方側に非磁性のコイル固定部材50(又は50−1)を嵌合し、この嵌合されたコイル固定部材50(又は50−1)のスロット31径方向外方側に、導体セグメント41のうち径方向内方側へ曲げられた曲げ部を有する導体セグメント41を順次挿入し、最後に直線状の導体セグメント41を挿入するようにした。
Further, in the first and second embodiments, when the stator winding 40 is wound around the
従って、コイル固定部材50(又は50−1)をスロット31内の隙間に嵌合する際に、スロット31に最初にコイル固定部材50(又は50−1)を挿入し、次に曲げ部を有する導体セグメント41を順次挿入し、最後に直線状の導体セグメント41を挿入して行うので、コイル固定部材50(又は50−1)の嵌合が容易となる。
Therefore, when the coil fixing member 50 (or 50-1) is fitted into the gap in the
1 回転電機
20 固定子
30 固定子コア
31 スロット
32 バックコア部
33 ティース
33a 側面
33b 鍔
34 絶縁紙
40 固定子巻線
41 導体セグメント
41a〜41j 第1〜第10導体セグメント
45 第一のコイルエンド
46 第二のコイルエンド
50,50−1 コイル固定部材
51 スロット挿入部
52 傾斜部
53 支持部材
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記固定子巻線は、前記スロットの径方向内方側に位置し、当該スロットから突出した突出端部に前記径方向内方側へ曲げられた曲げ部を具備し、前記スロットの開口縁と当該スロットの最内周側の固定子巻線との隙間に、非磁性のコイル固定部材を嵌合したものであって、
前記コイル固定部材は、前記隙間の径方向間隔より小さく、前記固定子コアの積厚方向の厚みより短いスロット挿入部と、前記曲げ部に当接する傾斜部とを備えることを特徴とする回転電機の固定子。 An annular stator core having a plurality of slots in the circumferential direction and a protruding end portion of a conductor segment that protrudes outward from the slot by inserting a leg portion of the conductor segment into the slot and connecting the different ones to each other In a stator of a rotating electric machine having a stator winding wound around a stator core,
The stator winding is located on the radially inward side of the slot, and has a bent portion bent toward the radially inward side at a protruding end protruding from the slot, and an opening edge of the slot the gap between the innermost circumference side of the stator winding of the slot, the coil fixing member of nonmagnetic be one obtained by fitting,
The coil fixing member includes a slot insertion portion that is smaller than a radial interval of the gap and shorter than a thickness in a stacking direction of the stator core, and an inclined portion that abuts the bending portion. Stator.
前記固定子巻線を前記固定子コアに巻装する際に、前記スロットの径方向最内方側における前記スロットの開口縁と当該スロットの最内周側の固定子巻線との隙間に、前記隙間の径方向間隔より小さく前記固定子コアの積厚方向の厚みより短いスロット挿入部と、傾斜部とを備えた非磁性のコイル固定部材を嵌合する第1ステップと、
前記第1ステップで嵌合されたコイル固定部材のスロット径方向外方側に、前記導体セグメントのうち径方向内方側へ曲げられて前記傾斜部に当接する曲げ部を有する導体セグメントを順次挿入する第2ステップと、
前記第2ステップでの前記曲げ部を有する導体セグメントの挿入完了後、直線状の導体セグメントを前記スロットに挿入する第3ステップと
を含むことを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。 An annular stator core having a plurality of slots in the circumferential direction and a protruding end portion of a conductor segment that protrudes outward from the slot by inserting a leg portion of the conductor segment into the slot and connecting the different ones to each other In a method of manufacturing a stator of a rotating electric machine having a stator winding wound around a stator core,
Wherein the stator windings when wound on the stator core, the gap between the innermost circumference side of the stator windings of the opening edge and the slot of the slot definitive radially innermost side of the slot A first step of fitting a non-magnetic coil fixing member having a slot insertion portion smaller than a radial interval of the gap and shorter than a thickness in a stacking direction of the stator core, and an inclined portion ;
A conductor segment having a bent portion that is bent radially inward of the conductor segment and contacts the inclined portion is sequentially inserted on the radially outer side of the coil fixing member fitted in the first step. A second step to
And a third step of inserting a linear conductor segment into the slot after the insertion of the conductor segment having the bent portion in the second step is completed.
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