JP5745358B2 - Rotating electric machine stator - Google Patents
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Description
本発明は、電気自動車、ハイブリッド自動車等に搭載される回転電機のステータに関する。 The present invention relates to a stator for a rotating electrical machine mounted on an electric vehicle, a hybrid vehicle, or the like.
従来より、ステータコアのティースに巻線を巻回してコイルを制作した回転電機のステータが知られている。また、他の回転電機のステータとして、セグメントコイルを用いてU字状に成形した電気導体よりなる複数のセグメントを、ステータコアのスロットへ挿入した後、脚部分を曲げ、セグメントの端部同士を接合してコイルを構成するようにしたステータも知られている(例えば、特許文献1、2参照。)。 Conventionally, a stator of a rotating electrical machine in which a coil is produced by winding a winding around a tooth of a stator core is known. Also, as a stator of other rotating electrical machines, after inserting a plurality of segments made of electric conductors formed in a U shape using segment coils into the slots of the stator core, the leg portions are bent and the ends of the segments are joined together There is also known a stator that constitutes a coil (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
これらの回転電機は、作動により発熱するため、一般的に空冷、水冷、油冷などによって冷却される。 Since these rotating electric machines generate heat by operation, they are generally cooled by air cooling, water cooling, oil cooling, or the like.
しかしながら、空冷は、回転電機のハウジングなどに設けられた放熱フィンから空気中に放熱するものであり、冷却性能がそれほど高くない。車両等に搭載される高出力の回転電機においては、コイルを直接冷却することで冷却性能が高いことから、ATFなどの絶縁油を直接、回転電機のステータやロータに吹き付けて冷却する油冷が採用される場合が多い。しかし、油冷の場合、絶縁油に含まれる水分による絶縁性低下の懸念、銅に対するアタック性、絶縁油の粘性抵抗によるロータのトルク損失、などの問題があった。 However, air cooling radiates heat into the air from heat radiating fins provided in a housing of a rotating electrical machine, and the cooling performance is not so high. In a high-output rotating electrical machine mounted on a vehicle or the like, since the cooling performance is high by directly cooling the coil, oil cooling that directly cools the stator or rotor of the rotating electrical machine with insulating oil such as ATF is used. Often adopted. However, in the case of oil cooling, there are problems such as concern about a decrease in insulation due to moisture contained in the insulating oil, an attack property against copper, and a torque loss of the rotor due to the viscous resistance of the insulating oil.
また、水冷の一般的な冷却方法であるステータコアを介して冷却する場合は、放熱経路が長くなり、熱抵抗を抑えることができずに所望の冷却性能が得られ難いという問題があった。また、ウォータージャケットをコイル渡り部に配置する冷却方法においても、導体との接触面積が小さく同様の問題があった。 Further, when cooling is performed via a stator core, which is a general cooling method of water cooling, there is a problem that a heat dissipation path becomes long, and it is difficult to obtain desired cooling performance without suppressing thermal resistance. Also, in the cooling method in which the water jacket is arranged at the coil crossing portion, the contact area with the conductor is small and there is a similar problem.
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転電機に影響を及ぼすことなくコイルを効率的に冷却することができる回転電機のステータを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a stator of a rotating electrical machine that can efficiently cool a coil without affecting the rotating electrical machine.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、
複数のスロット(例えば、後述の実施形態におけるスロット23)を有するステータコア(例えば、後述の実施形態におけるステータコア21)と、
セグメント化された複数相のコイル(例えば、後述の実施形態におけるコイル50)と、を備えた回転電機のステータ(例えば、後述の実施形態におけるステータ10)であって、
前記ステータコアの両側には、一対のベースプレート(例えば、後述の実施形態におけるベースプレート31L、31R)が設けられ、
前記セグメント化された複数相のコイルは、前記ステータコアの複数のスロットにそれぞれ挿入され、略直線状に延びる複数のコイルバー(例えば、後述の実施形態におけるコイルバー25)と、前記各ベースプレートにそれぞれ配置され、同相の前記コイルバー同士を接続して渡り部を構成する複数のコネクトコイル(例えば、後述の実施形態におけるコネクトコイル40)と、を有し、
前記渡り部において、セグメント化された前記複数相のコネクトコイルが、前記ベースプレートの軸方向端面(例えば、後述の実施形態における外側面35)に配置されて、該軸方向端面に露出するとともに該軸方向端面と面一に形成され、
少なくとも一方の前記ベースプレートの外側には冷却プレート(例えば、後述の実施形態における冷却プレート60)が設けられ、前記露出した前記複数相のコネクトコイルと直接的に又は間接的に面接触することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1
A stator core having a plurality of slots (for example, a
A segmented multi-phase coil (for example, a
A pair of base plates (for example,
The segmented multi-phase coils are respectively inserted into a plurality of slots of the stator core, and are respectively arranged on a plurality of coil bars (for example,
In the transfer section, said with segmented connection coils of the plurality of phases is, the axial end surface of the base plate (e.g.,
A cooling plate (for example, a
請求項2に係る発明は、請求項1の構成に加えて、
前記各スロットに挿入されるコイルバーは、径方向に並ぶ外径側コイルバー(例えば、後述の実施形態における外径側コイルバー26)と内径側コイルバー(例えば、後述の実施形態における内径側コイルバー27)を備え、
各コネクトコイルは、軸方向に異なる位置に配置された内側コネクトコイル(例えば、後述の実施形態における内側コネクトコイル42)及び外側コネクトコイル(例えば、後述の実施形態における外側コネクトコイル41)を備え、
前記ベースプレートには、対向する外側面(例えば、後述の実施形態における外側面35)と内側面(例えば、後述の実施形態における内側面36)にそれぞれ複数の溝(例えば、後述の実施形態における外側面溝37及び内側面溝38)が形成され、
前記外側面に形成された溝(例えば、後述の実施形態における外側面溝37)に前記外側コネクトコイルが配置され、
前記内側面に形成された溝(例えば、後述の実施形態における内側面溝38)に前記内側コネクトコイルが配置され
前記外径側コイルバーと前記内径側コイルバーの一方は、一端側が前記外側コネクトコイルと接続され、他端側が前記内側コネクトコイルと接続され、
前記外径側コイルバーと前記内径側コイルバーの他方は、一端側が前記内側コネクトコイルと接続され、他端側が前記外側コネクトコイルと接続されることを特徴とする。
In addition to the configuration of claim 1, the invention according to claim 2
The coil bars inserted into the slots include an outer diameter side coil bar (for example, an outer diameter
Each connect coil includes an inner connect coil (for example, an
The base plate has a plurality of grooves (for example, outer surfaces in the embodiments described later) on the outer surface (for example, the
The outer connect coil is disposed in a groove formed on the outer surface (for example, an
The inner connect coil is disposed in a groove formed in the inner surface (for example, an
The other of the outer diameter side coil bar and the inner diameter side coil bar is characterized in that one end side is connected to the inner connect coil and the other end side is connected to the outer connect coil.
請求項1の発明によれば、渡り部(コネクトコイル)と冷却プレートとの接触面積を大きくすることができ、ステータを効率的に冷却して回転電機の効率向上に寄与する。また、冷却プレートにより水冷することで、油冷の場合のような、絶縁油に含まれる水分による絶縁性低下の懸念、銅に対するアタック性、絶縁油の粘性抵抗によるロータのトルク損失を回避することができる。 According to invention of Claim 1, the contact area of a transition part (connect coil) and a cooling plate can be enlarged, and a stator is cooled efficiently and it contributes to the efficiency improvement of a rotary electric machine. Also, by cooling with water using a cooling plate, avoiding concerns about insulation deterioration due to moisture contained in the insulating oil, attack performance against copper, and torque loss of the rotor due to the viscous resistance of the insulating oil, as in the case of oil cooling. Can do.
請求項2の発明によれば、外径側コイルバー及び内径側コイルバーは、いずれか一方の端部が接続している外側コネクトコイルを介して冷却プレートによって冷却することで、外径側コイルバー及び内径側コイルバーを均等に冷却することができ、コイルの熱分布の発生を抑制することができる。 According to the invention of claim 2, the outer diameter side coil bar and the inner diameter side coil bar are cooled by the cooling plate via the outer connect coil to which one of the ends is connected, so that the outer diameter side coil bar and the inner diameter side coil bar are cooled. The side coil bar can be uniformly cooled, and the occurrence of the heat distribution of the coil can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.
図1、図2及び図5に示すように、本実施形態の回転電機のステータ10は、ステータコア組立体20と、一対のベースプレート組立体30L、30Rと、を備え、ベースプレート組立体30L、30Rが、ステータコア組立体20の両側に配置されて組み付けられている。ステータコア組立体20とベースプレート組立体30L、30Rとの間には、例えば、シリコンシートなどの絶縁シート65が配置され、ステータコア組立体20とベースプレート組立体30L、30Rとを絶縁している。
As shown in FIGS. 1, 2, and 5, the
ステータコア組立体20は、ステータコア21と、複数(図に示す実施形態では48個)のコイルバー25と、を備える。
The
ステータコア21は、例えば、プレス抜きされた複数枚の珪素鋼板が積層されて構成され、その径方向内側に、48個のティース22と、隣接するティース22,22間に形成される48個のスロット23とを備える。スロット23は、ステータコア21の軸方向に貫通して形成され、軸方向から見てステータコア21の径方向に長い略長円形状に形成され、開口部24がステータコア21の内周面に開口している。
The
コイルバー25は、図4も参照して、同一形状及び同一長さを有する外径側コイルバー26と内径側コイルバー27とが、後述するコネクトコイル40の厚さ分だけ軸方向にずらされて並列配置され、両端を除く周囲が射出成形された樹脂などの絶縁材28で被覆されて一体に形成されている。具体的に、外径側コイルバー26及び内径側コイルバー27の長さは、ステータコア21の軸方向長さとコネクトコイル40の3枚分の厚さの和と略等しい長さに設定され、それぞれの両端には、コネクトコイル40の厚さと略等しい長さの小径部26a、27aが形成されている。
The
外径側コイルバー26及び内径側コイルバー27からなる複数(図に示す実施形態では48個)のコイルバー25は、図5に示すように、外径側コイルバー26が径方向外方となるようにステータコア21の径方向に並べられて、ステータコア21の48個のスロット23にそれぞれ挿入されてステータコア21の周方向に並べられ、ステータコア組立体20を構成する。
A plurality (48 in the embodiment shown in the figure) of coil bars 25 including the outer diameter
外径側コイルバー26は、ステータコア21の一方の端面21a(図5においては左端面)からコネクトコイル40の略2枚分の厚さだけ小径部26aが突出し、他方の端面21b(図5においては右端面)からコネクトコイル40の略1枚分の厚さだけ、小径部26aが突出して、スロット23に挿入されている。
The outer-diameter
また、内径側コイルバー27は、ステータコア21の一方の端面21aからコネクトコイルの略1枚分の厚さだけ、小径部27aが突出し、他方の端面21bからコネクトコイルの略2枚分の厚さだけ小径部26aが突出してスロット23に挿入されている。外径側コイルバー26及び内径側コイルバー27と、ステータコア21のスロット23と、の間には、両コイルバー26、27を被覆する絶縁材28が介在してステータコア21との絶縁が確保されている。従って、外径側コイルバー26と内径側コイルバー27とは、互いの両端部の軸方向位置が異なるように、軸方向にずらした状態で絶縁材28によって被覆される。
Further, the inner diameter
外径側コイルバー26及び内径側コイルバー27を被覆する絶縁材28は、スロット23よりも僅かに大きな略同一形状を有しており、圧入によってスロット23へ容易に固定できる。また、外径側コイルバー26及び内径側コイルバー27は、従来の巻回された巻線からなるコイルと比較して太いので、スロット23への占積率が向上する効果も有する。
The insulating
ステータコア組立体20の両側にそれぞれ配置されるベースプレート組立体30L、30Rは、図1から図7に示すように、ベースプレート31L、31Rと、複数のコネクトコイル40と、を備える。なお、ベースプレート組立体30Rは、後述する接続端子部を備えない点、溝及びコネクトコイルの形状を除き、その他の構成はベースプレート組立体30Lと同一であるので、以後、主にベースプレート組立体30Lについて説明する。
As shown in FIGS. 1 to 7, the base plate assemblies 30 </ b> L and 30 </ b> R disposed on both sides of the
ベースプレート31Lは、図6及び図7に示すように、絶縁性を有する樹脂(非磁性材)によって成形され、ステータコア21と略等しい内外径を有する略円環状部材であり、図中上方部分には径方向外方に扇状に延びる展開部31aが設けられている。展開部31aには、外部機器などに接続するための接続端子部が形成される。
As shown in FIGS. 6 and 7, the base plate 31 </ b> L is a substantially annular member that is formed of an insulating resin (nonmagnetic material) and has an inner and outer diameter substantially equal to that of the
ベースプレート31Lの内径側には、ステータコア21のスロット23に挿入された各コイルバー25の外径側コイルバー26及び内径側コイルバー27にそれぞれ対応して、48対の外径側貫通孔32及び内径側貫通孔33が、ベースプレート31Lを貫通して形成されている。
On the inner diameter side of the
対となる外径側貫通孔32と内径側貫通孔33とは、ベースプレート31Lの中心Oから径方向に延びる同一の直線L上に位置し、更に、この直線L上、且つベースプレート31Lの外径側には、外周側孔34が形成されてベースプレート31Lの外側面35と内側面36(図5参照)とを連通する。また、展開部31aが形成される円周方向位置では、外周側孔34の位置より更に径方向外方で展開部31aに位置する12個の接続端子接合孔39が形成されている。
The paired outer diameter side through
図5から図7に示すように、ベースプレート31Lの外側面35と内側面36には、それぞれ外側面35及び内側面36に開口する断面略コの字型の複数(48個)の外側面溝37及び内側面溝38が、インボリュート曲線に沿って円周方向に近接して形成されている。互いに隣接する各外側面溝37間、及び各内側面溝38間は、ベースプレート31Lから立設する壁31bによって隔離され、また、軸方向において対向する外側面溝37と内側面溝38とは隔壁31cによって隔離され、それぞれ電気的に絶縁される。
また、ベースプレート31Lは、後述する外側コネクトコイル41と内側コネクトコイル42の厚さに対応する外側面溝37と内側面溝38との各溝深さと、隔壁31cの厚さとの合計に略等しい軸方向幅に設定される。
As shown in FIGS. 5 to 7, the
The
ベースプレート組立体30Lでは、図6に示すように、ベースプレート31Lの各外側面溝37は、正面視において、外径側貫通孔32と、この外径側貫通孔32から時計方向に3個分離間した外径側貫通孔32を通る直線L上に形成される外周側孔34とを接続するように、インボリュート曲線に沿って湾曲して形成されている。但し、複数の外側面溝37の内、展開部31aに向かって延びる12個の外側面溝37aは、外径側貫通孔32から時計方向に3個分離間した外径側貫通孔32を通る直線L上までインボリュート状に延びた後、径方向に屈曲して接続端子接合孔39に接続する。
In the
また、図7に示すように、ベースプレート31Lの各内側面溝38は、正面視において、内径側貫通孔33と、この内径側貫通孔33から時計方向に(図6側から見て反時計方向に)3個分離間した内径側貫通孔33を通る直線L上に形成される外周側孔34とを、外径側貫通孔32を避けて屈曲しながら接続するように形成されている。但し、複数の内側面溝38の内、展開部31aに向かって延びる12個の内側面溝38aは、内径側貫通孔33から時計方向に(図6側から見て反時計方向に)3個分離間した内径側貫通孔33を通る直線L上まで同様に屈曲して延びた後、径方向に屈曲して接続端子接合孔39に接続する。
Further, as shown in FIG. 7, each
即ち、図6に示すように、時計方向(又は反時計方向)に6個離間して位置する外径側貫通孔32と内径側貫通孔33とは、外側面溝37及び内側面溝38が共通に連続する外周側孔34を介して接続されている。また、共通の接続端子接合孔39に接続する一対の外側面溝37aと内側面溝38aとは、時計方向(又は反時計方向)に6個離間する外径側貫通孔32と内径側貫通孔33とを接続している。
That is, as shown in FIG. 6, the outer diameter side through
なお、ベースプレート組立体30Rでは、ベースプレート31Rの各外側面溝37は、上述したベースプレート31Lの各内側面溝38と同様の形状を有し、ベースプレート31Rの各内側面溝38は、上述したベースプレート31Lの各外側面溝37と同様の形状を有する。
In the
コネクトコイル40は、銅などの導電材料によって板状に形成されており、外側面溝37、37aにそれぞれ挿入される外側コネクトコイル41(41a、41b)と、内側面溝38、38aにそれぞれ挿入される内側コネクトコイル42(42a、42b)と、に分けることができる。なお、ここで言う外側コネクトコイル41とは、ステータコア組立体20とベースプレート組立体30とが組み付けられたとき、ステータ10の軸方向外側となるコネクトコイル40のことであり、内側コネクトコイル42とは、ステータ10の軸方向内側となるコネクトコイル40のことである。
The
外側コネクトコイル41aは、図6に示すように、外側面溝37と同一形状のインボリュート曲線に沿って形成されており、その両端部には、結合孔43a、43bが形成されている。結合孔43aは、外径側コイルバー26の小径部26aと略等しい直径を有し、結合孔43bは、後述する外側コネクトコイル41aと内側コネクトコイル42aとを接続する接続ピン45と略等しい直径を有する。また、外側コネクトコイル41bは、外側面溝37aと同一形状に湾曲して形成されており、その両端部には、結合孔43aと、接続端子孔43cが形成されている。
As shown in FIG. 6, the outer connecting
内側コネクトコイル42aは、図7に示すように、内側面溝38と同一形状のインボリュート曲線に沿って形成されており、その両端部には、結合孔44a、44bが形成されている。結合孔44aは、内径側コイルバー27の小径部27aと略等しい直径を有し、結合孔44bは、接続ピン45と略等しい直径を有する。また、内側コネクトコイル42bは、内側面溝38aと同一形状に湾曲して形成されており、その両端部には、結合孔44aと、接続端子孔44cが形成されている。
As shown in FIG. 7, the
従って、ベースプレート31Lの接続端子接合孔39の部分を除いて、各外径側コイルバー26にそれぞれ接続される内側コネクトコイル42aと外側コネクトコイル41a、41bは、インボリュート曲線に沿って形成され、各内径側コイルバー27にそれぞれ接続される内側コネクトコイル42a,42bと外側コネクトコイル41aは、インボリュート曲線に沿って形成されるとともに、該インボリュート曲線の内径側において内径側貫通孔33から外径側貫通孔32を迂回するように径方向外方に延びる。
Therefore, except for the connection terminal
外側コネクトコイル41a、41bは外側面溝37、37aにそれぞれ挿入され、また、内側コネクトコイル42a、42bは内側面溝38、38aにそれぞれ挿入されている。そして、各外周側孔34には、銅、アルミニウムなどからなる導電性の接続ピン45が挿入されて外側コネクトコイル41aと内側コネクトコイル42aとを電気的に接続する。
The
これにより、時計方向(又は反時計方向)に6個離間して位置する外側コネクトコイル41aの結合孔43aと、内側コネクトコイル42aの結合孔44aとが、外側コネクトコイル41a、接続ピン45、及び内側コネクトコイル42aを介して電気的に接続された状態でベースプレート組立体30L、30Rが構成される。
なお、本実施形態のような接続ピン45を設ける代わりに、外側コネクトコイル41aと内側コネクトコイル42aのいずれか一方を接続ピン45と同等形状の突出部を一体に形成し、外側コネクトコイル41aと内側コネクトコイル42aの他方に設けられた結合孔43b、44bに挿入することで、外側コネクトコイル41aと内側コネクトコイル42aとを電気的に接続してもよい。
As a result, the
Instead of providing the
このように構成された一対のベースプレート組立体30L、30Rは、ステータコア組立体20の両側の所定位置に位置決めして配置して組み付けられる。図5に示すように、ステータコア21の一方の端面21a側(図中左側)に配置されたベースプレート組立体30Lにおいて、外径側コイルバー26の小径部26aが、外側コネクトコイル41a、41bの結合孔43aに挿入されると共に、内径側コイルバー27の小径部27aが、内側コネクトコイル42a、42bの結合孔44aに挿入された後、それぞれかしめられて固定される。即ち、外側コネクトコイル41a、41b及び内側コネクトコイル42a、42bは、同相(例えば、U相)のコイルバー25同士を接続してコイル50の渡り部を構成する。
The pair of base plate assemblies 30 </ b> L and 30 </ b> R configured as described above are positioned and assembled at predetermined positions on both sides of the
また、ステータコア21の他方の端面21b側(図中右側)に配置されたベースプレート組立体30Rにおいては、外径側コイルバー26の小径部26aが、内側コネクトコイル42aの結合孔44aに挿入されると共に、内径側コイルバー27の小径部27aが、外側コネクトコイル41aの結合孔43aに挿入された後、それぞれかしめられて固定される。即ち、外側コネクトコイル41a、41b及び内側コネクトコイル42a、42bは、同相(例えば、U相)のコイルバー25同士を接続してコイル50の渡り部を構成する。
In the
従って、同一スロット23に配置された外径側コイルバー26及び内径側コイルバー27に関して、外径側コイルバー26の一端側(図中左側)で接続された外側コネクトコイル41aは、径方向外方、且つ、時計回りに延びて同相の内側コネクトコイル42aに接続され、外径側コイルバー26の他端側(図中右側)で接続された内側コネクトコイル42aは、径方向外方、且つ、反時計回りに延びて同相の外側コネクトコイル41aに接続される。また、内径側コイルバー27の一端側(図中左側)で接続された内側コネクトコイルは、径方向外方、且つ、反時計回りに延びて同相の外側コネクトコイル41aに接続され、内径側コイルバー27の他端側(図中右側)で接続された外側コネクトコイル41aは、径方向外方、且つ、時計回りに延びて同相の内側コネクトコイル42aに接続される。
Accordingly, with respect to the outer diameter
このようにステータ10は、ステータコア組立体20の両側に一対のベースプレート組立体30L、30Rを組みつけることで構成され、これによりセグメント化されたコイル50が、同一構造を有する各相4つのコイルループ(U相コイル50U、V相コイル50V、及びW相コイル50W)を形成する。この各相4つのコイルループ(U相コイル50U、V相コイル50V、及びW相コイル50W)は、2つのコイルループを1組として2組のU相コイル50U、2つのV相コイル50V、及び2つのW相コイル50Wが、反時計方向にこの順で波巻きされる(図8及び図10参照)。なお、1つのスロット23内に配置される、絶縁材28で被覆された外径側コイルバー26と内径側コイルバー27は、1組を構成する2つのコイルループからなっている。図8は、理解を容易にするためステータからセグメント化された複数相(UVW相)のコイルを抜き出して示す斜視図、図9は、更に一相分(例えば、U相)のコイルを抜き出して示す斜視図、図10は、複数相のコイルの構成を示す模式図、図11(a)は図6の部分拡大図であり、図11(b)は(a)のB−B線断面図である。
Thus, the
また、このように構成されたステータ10では、外側コネクトコイル41a、41bと内側コネクトコイル42a、42bとが、ステータコア21を軸方向に投影した領域内に配置されると共に、軸方向に異なる位置に配置される。
Further, in the
図11(a)に示すベースプレート組立体30LのB−B線断面では、図11(b)に示すように、ベースプレート31Lの外側面において、U相の外径側コイルバー26の小径部26aの径方向外方に2つのV相の外側コネクトコイル41bと1つのW相の外側コネクトコイル41bが径方向内側からこの順に並んでおり、ベースプレート31Lの内側面において、1つのU相の内側コネクトコイル42bと2つのW相の内側コネクトコイル42bが径方向内側からこの順に並んでいる。従って、図11(a)から明らかなように、各内側コネクトコイル42a、42bが、他相の外側コネクトコイル41a、41bと軸方向で対向し、また各外側コネクトコイル41a、41bが、他相の内側コネクトコイル42a、42bと軸方向で対向している。
In the cross section taken along line B-B of the
また、ステータ10の軸方向外側に配置される複数の外側コネクトコイル41a、41bの外側面は、ベースプレート31L、31Rの端面と面一となっている。
Further, the outer surfaces of the plurality of
また、図5に示すように、コイル50は、ステータコア21の一方の端面21a側においては、外径側コイルバー26に接続する外側コネクトコイル41a、41bが軸方向外側に位置し、一方、ステータコア21の他方の端面21b側においては、内径側コイルバー27に接続する外側コネクトコイル41aが軸方向外側に位置してステータ10が組み付けられる。
Further, as shown in FIG. 5, in the
図12は、コイルバーとコネクトコイルとの接続構造を示す概念図であり、以下では外径側コイルバー26を例に説明するが、内径側コイルバー27についても同様に適用することができる。図12(a)に示す外径側コイルバー26は、その両端部に先端に向かった先細テーパー状のテーパー部26bが形成されると共に、外側コネクトコイル41a、41bの結合孔43aと内側コネクトコイル42aの結合孔44aは、外径側コイルバー26と略等しい勾配を有するテーパー孔となっている。外径側コイルバー26とコネクトコイル40は、ステータコア21にベースプレート31L、31Rを組み付け、ばね64の弾性力を介して治具の押圧部材61によって外径側コイルバー26に対しコネクトコイル40を軸方向に押圧することで、外径側コイルバー26の両テーパー部26bに、コネクトコイル40の結合孔43a、44aを嵌合させる。そして、パンチ62により外径側コイルバー26の両端部を押し潰してかしめることで、コイルバー26とコネクトコイル40とを固定する。
FIG. 12 is a conceptual diagram showing the connection structure between the coil bar and the connect coil. In the following, the outer diameter
このとき、外径側コイルバー26とコネクトコイル40との嵌合部は、テーパー状に形成されているので、外径側コイルバー26とコネクトコイル40との間に多少芯ずれがあっても、押圧部材61の押圧により外径側コイルバー26とコネクトコイル40とがセンタリングされて、テーパー部26bで確実に接合して導通する。また、複数ヶ所(本実施形態においては96か所)の接合を1回のプレス工程で行うことができ、効率的に接合加工を行うことができ、生産効率が大幅に向上する。なお、コイルバー25とコネクトコイル40とは、必ずしも圧入及びかしめにより接続する必要はなく、圧入若しくはかしめにより接続すればよい。以下では、圧入による接続ついて説明する。
At this time, since the fitting portion between the outer diameter
図12(b)に示す外径側コイルバー26は、両端部が半球状に形成されると共に、コネクトコイル40の結合孔43a、44aが半球状凹部となっており、外径側コイルバー26の半球状両端部が、コネクトコイル40の結合孔43a、44aに圧入されて外径側コイルバー26とコネクトコイル40とが接合する。この構造においても、外径側コイルバー26とコネクトコイル40とはセンタリングにより芯合わせが可能である。また、複数ヶ所の接合を1回のプレス工程で行うことができ、極めて効率的に接合することができる。
The outer diameter
図12(c)に示す外径側コイルバー26は、断面矩形に形成されており、その両端部は半円状に形成されている。また、コネクトコイル40の結合孔43a、44aも、同様の半円状凹部となっており、この半円状凹部の結合孔43a、44aに外径側コイルバー26の端部を圧入することで接合される。なお、本実施形態の外径側コイルバー26は、断面矩形に形成されてスロット23に近似する角型形状であるので、スロット23の占積率を高めることも可能である。
The outer diameter
図13はベースプレート組立体の側面に冷却プレートが配設されたステータの斜視図、図14はステータの要部縦断面図である。図13及び図14に示すステータ10は、一対の冷却プレート60が、ステータ10の両側面に設けられたベースプレート組立体30に接触して配置されている。冷却プレート60は、内部に冷媒を循環させるための冷媒通路63が形成され、不図示の冷媒供給装置から圧送される冷媒を例えば、矢印C方向(図13参照)に循環させることで、一対の冷却プレート60が接触するステータ10の外側コネクトコイル41a、41b(渡り部)を介してステータ10を積極的に冷却することができる。
FIG. 13 is a perspective view of a stator in which a cooling plate is disposed on a side surface of the base plate assembly, and FIG. 14 is a longitudinal sectional view of a main part of the stator. In the
また、外側コネクトコイル41a、41bの側面が平面であるので、外側コネクトコイル41a、41bは冷却プレート60と面接触する。そのため、従来の巻線が巻回されたコイルと比較して冷却プレート60との接触面積、即ち、伝熱面積が大きく、効率的に冷却することができる。
Further, since the side surfaces of the outer connect coils 41 a and 41 b are flat, the outer connect coils 41 a and 41 b are in surface contact with the cooling
また、コイル50は、ステータコア21の一方の端面21a側においては、外径側コイルバー26に接続する外側コネクトコイル41a、41bが軸方向外側に位置し、一方、ステータコア21の他方の端面21b側においては、内径側コイルバー27に接続する外側コネクトコイル41aが軸方向外側に位置するので、外側コネクトコイル41a、41bを介して外径側コイルバー26、及び内径側コイルバー27を均等に冷却して、コイルの熱分布が抑制される。更に、ATF油などをコイルに噴射して冷却する油冷却の場合に懸念される、コイルや絶縁材に及ぼす油の影響がなく、信頼性、耐久性が向上する。
In addition, the
以上説明したように、本実施形態に係るステータ10によれば、ステータコア21の両側に設けられた一対のベースプレート31には、ステータコア21の複数のスロット23にそれぞれ挿入されて略直線状に延びる同相のコイルバー25同士を接続して渡り部を構成する複数のコネクトコイル40が配置されている。ベースプレート31の軸方向端面35と面一にされて軸方向端面に露出する渡り部(外側コネクトコイル41)には、ベースプレート31の外側に設けられた冷却プレート60が、直接的に面接触するので、渡り部と冷却プレート60との接触面積を大きくすることができ、ステータ10を効率的に冷却して回転電機の効率向上に寄与する。
As described above, according to the
なお、軸方向端面に露出する渡り部(外側コネクトコイル41)は、冷却プレート60と直接的に面接触する場合に限らず、間接的に面接触してもよい。一対のベースプレート組立体30L、30Rの軸方向外側に、絶縁性のカバー等を配置したり、樹脂等で被覆することができる。軸方向端面に露出する渡り部(外側コネクトコイル41)が冷却プレート60と間接的に面接触するとは、冷却プレート60がカバー等や被覆した樹脂等に接触し、カバー等や被覆した樹脂等に渡り部(外側コネクトコイル41)が接触することをいう。これによっても、渡り部と冷却プレート60との接触面積を大きくすることができ、ステータ10を効率的に冷却して回転電機の効率向上に寄与する。
In addition, the crossing part (outside connection coil 41) exposed to the end surface in the axial direction is not limited to the surface contact with the cooling
また、冷却プレート60により水冷することで、油冷の場合のような、絶縁油に含まれる水分による絶縁性低下の懸念、銅に対するアタック性、絶縁油の粘性抵抗によるロータのトルク損失を回避することができる。
Further, by cooling with water using the
また、ベースプレート31の外側面35に形成された外側面溝37には外側コネクトコイル41が配置されると共に、内側面36に形成された内側面溝38には内側コネクトコイル42が配置され、外径側コイルバー26は、一端側が外側コネクトコイル41と接続され、且つ他端側が内側コネクトコイル42と接続され、内径側コイルバー27は、一端側が内側コネクトコイル42と接続され、且つ他端側が外側コネクトコイル41と接続されるので、外径側コイルバー26及び内径側コイルバー27は、いずれか一方の端部が接続している外側コネクトコイル41を介して冷却プレート60によって冷却されることで、外径側コイルバー26及び内径側コイルバー27を均等に冷却することができ、コイル50の熱分布の発生を抑制することができる。
An
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、上記実施形態では、接続端子接合孔39を12個形成したが、これに限らず、接続端子接合孔39を6個形成し、隣り合う同相のコネクトコイル同士を接続してもよい。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A deformation | transformation, improvement, etc. are possible suitably.
For example, in the above-described embodiment, twelve connection terminal
なお、本発明のステータ10は、上記したダブルスロットタイプに限定されず、図15に1相分のコイル形状を示すシングルスロットタイプのステータ、或いは図16に1相分のコイル形状を示すトリプルスロットタイプのステータとすることもできる。3相8極波巻きステータにおいて、シングルスロットタイプのステータの場合、ステータコア21のスロット数は24個であり、トリプルスロットタイプのステータの場合、ステータコア21のスロット数は72個となる。いずれのステータも、ダブルスロットタイプのステータ10と同様の構造を有するので説明は省略する。
Note that the
10 回転電機のステータ
20 ステータコア組立体
21 ステータコア
23 スロット
25 コイルバー
26 外径側コイルバー
27 内径側コイルバー
28 絶縁材
30L、30R ベースプレート組立体
31L、31R ベースプレート
32 外径側貫通孔
33 内径側貫通孔
35 外側面(軸方向端面)
36 内側面
37、37a 外側面溝(溝)
38、38a 内側面溝(溝)
40 コネクトコイル(渡り部)
41、41a、41b 外側コネクトコイル(渡り部)
42、42a、42b 内側コネクトコイル(渡り部)
50 コイル
50U U相コイル
50V V相コイル
50W W相コイル
60 冷却プレート
10
36
38, 38a Inner side surface groove (groove)
40 Connect coil (crossover part)
41, 41a, 41b Outer connection coil (crossover part)
42, 42a, 42b Inner connect coil (crossover part)
50
Claims (2)
セグメント化された複数相のコイルと、を備えた回転電機のステータであって、
前記ステータコアの両側には、一対のベースプレートが設けられ、
前記セグメント化された複数相のコイルは、前記ステータコアの複数のスロットにそれぞれ挿入され、略直線状に延びる複数のコイルバーと、前記各ベースプレートにそれぞれ配置され、同相の前記コイルバー同士を接続して渡り部を構成する複数のコネクトコイルと、を有し、
前記渡り部において、セグメント化された前記複数相のコネクトコイルが、前記ベースプレートの軸方向端面に配置されて、該軸方向端面に露出するとともに該軸方向端面と面一に形成され、
少なくとも一方の前記ベースプレートの外側には冷却プレートが設けられ、前記露出した前記複数相のコネクトコイルと直接的に又は間接的に面接触することを特徴とする回転電機のステータ。 A stator core having a plurality of slots;
A stator of a rotating electrical machine comprising a segmented multi-phase coil,
A pair of base plates are provided on both sides of the stator core,
The segmented multi-phase coils are inserted into the plurality of slots of the stator core, respectively, and are arranged on the base plates and connected to the coil bars of the same phase. A plurality of connect coils constituting the part,
In the transfer section, connection coils of said plurality of phases that have been segmented are arranged axially end surface of the base plate, is formed in the axial end face flush with exposed to the axial end face,
A stator of a rotating electrical machine, wherein a cooling plate is provided outside at least one of the base plates, and is in direct or indirect surface contact with the exposed multi-phase connection coil .
各コネクトコイルは、軸方向に異なる位置に配置された内側コネクトコイル及び外側コネクトコイルを備え、
前記ベースプレートには、対向する外側面と内側面にそれぞれ複数の溝が形成され、
前記外側面に形成された溝に前記外側コネクトコイルが配置され、
前記内側面に形成された溝に前記内側コネクトコイルが配置され
前記外径側コイルバーと前記内径側コイルバーの一方は、一端側が前記外側コネクトコイルと接続され、他端側が前記内側コネクトコイルと接続され、
前記外径側コイルバーと前記内径側コイルバーの他方は、一端側が前記内側コネクトコイルと接続され、他端側が前記外側コネクトコイルと接続されることを特徴とする請求項1に記載のステータ。 The coil bar inserted into each slot includes an outer diameter side coil bar and an inner diameter side coil bar arranged in the radial direction,
Each connect coil includes an inner connect coil and an outer connect coil arranged at different positions in the axial direction,
The base plate is formed with a plurality of grooves on the outer side surface and the inner side surface facing each other,
The outer connect coil is disposed in a groove formed in the outer surface;
The inner connect coil is disposed in a groove formed in the inner surface, and one end of the outer diameter side coil bar and the inner diameter side coil bar is connected to the outer connect coil on one end side and connected to the inner connect coil on the other end side. ,
2. The stator according to claim 1, wherein one end side of the other of the outer diameter side coil bar and the inner diameter side coil bar is connected to the inner connection coil and the other end side is connected to the outer connection coil.
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