JP5848579B2 - Segment coil, segment coil manufacturing method, and stator - Google Patents
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Description
本願発明は、セグメントコイル、セグメントコイルの製造方法及びステータに関する。詳しくは、隣接するコイル等との間における部分放電を防止できるセグメントコイルに関する。 The present invention relates to a segment coil, a method for manufacturing a segment coil, and a stator. Specifically, the present invention relates to a segment coil that can prevent partial discharge between adjacent coils.
たとえば、電動機を構成するステータは、環状のコアにコイルを設けて構成される。上記環状コアには、内側に開口する複数のスロットが所定間隔で設けられており、このスロットに上記コイルが装着される。従来のコイルは、曲折可能な巻き線を、上記スロットに巻き回すことにより設けられていた。しかしながら、内側に開口する上記スロットに、上記巻き線を、傷めることなく巻き回すのは困難であり、作業性が悪いという問題があった。 For example, a stator constituting an electric motor is configured by providing a coil on an annular core. The annular core is provided with a plurality of slots that open to the inside at predetermined intervals, and the coils are mounted in the slots. Conventional coils are provided by winding a bendable wire around the slot. However, there is a problem that it is difficult to wind the winding wire around the slot that opens to the inside without damaging, and workability is poor.
また、曲折可能な巻き線では、直径を大きく設定することができないため大電流を流すことができない。このため、電動機の出力を高めることは困難である。また、電動機の出力向上及び小型化の要請に応えるためには、コイルの占積率を高める必要があるが、上記巻き線を巻き回す構成では、占積率を向上させることも困難である。 Further, in a winding that can be bent, a large current cannot be flowed because the diameter cannot be set large. For this reason, it is difficult to increase the output of the electric motor. Further, in order to meet the demand for improvement in output and miniaturization of the motor, it is necessary to increase the space factor of the coil. However, it is difficult to improve the space factor in the configuration in which the winding is wound.
上記問題を解決するため、断面積の大きなコイル材料をスロットに装着できる形態にあらかじめ成形して構成される複数のセグメントコイルを上記スロットに装着し、上記スロットから延出する接続端部を溶接等することにより接続してコイルを構成する手法を採用することができる。上記セグメントコイルの断面を上記スロットの断面形態に対応させることにより断面積を大きく設定することができるため、大電流を流すことができるとともに占積率を大きく設定することが可能となり、電動機の出力を高めることができる。 In order to solve the above-described problem, a plurality of segment coils that are formed in advance in a form that allows a coil material having a large cross-sectional area to be mounted in the slot are mounted in the slot, and a connection end extending from the slot is welded or the like Thus, it is possible to adopt a method of connecting and configuring the coil. Since the cross-sectional area can be set large by making the cross-section of the segment coil correspond to the cross-sectional shape of the slot, a large current can flow and the space factor can be set large, and the output of the motor Can be increased.
上記セグメントコイルには、隣接するセグメントコイルとの間や、コアとの間の絶縁を行うための絶縁被覆層が設けられている。上記絶縁被覆層は、上記各部材間において部分放電が生じないように構成する必要がある。上記部分放電は、電圧差が大きくなる部分において生じやすい。たとえば、３相交流電動機のステータにセグメントコイルを採用した場合、異なる相に属するセグメントコイル間における電圧差が最も大きくなる。したがって、異なる相に属するセグメントコイルが近接あるいは接触する部分において部分放電が生じやすい。 The segment coil is provided with an insulating coating layer for performing insulation between the adjacent segment coil and the core. The insulating coating layer needs to be configured so that partial discharge does not occur between the members. The partial discharge is likely to occur in a portion where the voltage difference is large. For example, when a segment coil is employed in the stator of a three-phase AC motor, the voltage difference between the segment coils belonging to different phases is the largest. Therefore, partial discharge is likely to occur at a portion where segment coils belonging to different phases are close to or in contact with each other.
一方、同じ相に属するセグメントコイル間や、コアとセグメントコイルとの間の電圧差は、同じ相に属するセグメントコイル間の電圧差より小さい。 On the other hand, the voltage difference between segment coils belonging to the same phase or between the core and segment coils is smaller than the voltage difference between segment coils belonging to the same phase.
従来のセグメントコイルにおいては、異なる相に属するセグメントコイル間の電圧差に対応できる絶縁被覆層を、セグメントコイルの全域に設けることにより、部分放電を防止するように構成されていた。 Conventional segment coils are configured to prevent partial discharge by providing an insulating coating layer that can cope with a voltage difference between segment coils belonging to different phases over the entire area of the segment coil.
ところが、同じ層に属するセグメントコイルが接触等する部位や、コアとセグメントコイルとが接触等する部位においては、大きな電圧差に対応できる厚みの大きな絶縁被覆層を設ける必要はない。ところが、従来のセグメントコイルにおいては、異なる相に属するコイル間の電圧差に対応できる絶縁被覆層がコイルの全域に設けられているため、スロット内の占積率が低下して、モータの大型化や発熱量の増加につながることになる。 However, it is not necessary to provide a thick insulating coating layer that can cope with a large voltage difference at a portion where the segment coils belonging to the same layer are in contact or a portion where the core and the segment coil are in contact. However, in the conventional segment coil, since the insulation coating layer that can cope with the voltage difference between the coils belonging to different phases is provided over the entire area of the coil, the space factor in the slot is lowered and the motor is increased in size. Or lead to an increase in the amount of heat generated.
占積率を高めるため、比誘電率が低く絶縁性能が高い高価な絶縁材料を用いて、セグメントコイルの全体に、厚みの小さい絶縁被覆層を形成することも考えられるが、製造コストの増加につながることになる。 In order to increase the space factor, it may be possible to form an insulating coating layer with a small thickness on the entire segment coil using an expensive insulating material with a low relative dielectric constant and high insulation performance, but this increases the manufacturing cost. Will be connected.
本願発明は、上記従来の問題を解決し、コイルの断面積を大きく設定して大電流を流せるとともに部分放電を防止することができ、また占積率を高めて、モータの性能を向上させることができるセグメントコイルを提供することを課題とする。 The invention of the present application solves the above-mentioned conventional problems, can set a large cross-sectional area of the coil to allow a large current to flow and prevent partial discharge, and improve the motor performance by increasing the space factor. An object is to provide a segment coil that can be used.
本願の請求項１に記載した発明は、固定子のコアに設けられたスロットに装着されるセグメントコイルであって、隣接するセグメントコイル間の電圧差、及びセグメントコイルとこれに対接するコアとの間の電圧差に応じて、厚みが異なる絶縁被覆層が設けられているものである。
The invention described in
たとえば、３相交流電動機においては、異なる相に属するセグメントコイル間の電圧差が最も大きくなる。一方、コアとセグメントコイル間の電圧差は、異なる相に属するセグメントコイル間の電圧差より小さくなり、さらに、同じ相に属するセグメントコイル間の電圧差は、上記コアとセグメントコイル間の電圧差よりさらに小さくなる。 For example, in a three-phase AC motor, the voltage difference between segment coils belonging to different phases is the largest. On the other hand, the voltage difference between the core and the segment coil is smaller than the voltage difference between the segment coils belonging to different phases, and the voltage difference between the segment coils belonging to the same phase is smaller than the voltage difference between the core and the segment coils. It becomes even smaller.
したがって、隣接するコイルあるいはコアとの間の電圧差に応じて、絶縁被覆層の厚みを異ならせることにより、信頼性を低下させることなく部分放電を効率的に防止することができる。しかも、絶縁被覆層の平均的な厚みを減少させることができるため、軽量化を図ることもできる。また、製造コストを低減させることもできる。 Therefore, by changing the thickness of the insulating coating layer according to the voltage difference between adjacent coils or cores, partial discharge can be efficiently prevented without reducing reliability. In addition, since the average thickness of the insulating coating layer can be reduced, the weight can be reduced. In addition, the manufacturing cost can be reduced.
上記絶縁被覆層の厚みは、隣接する部材との電圧差や位置関係に基づいて、部分放電を防止できる厚みに形成されていれば、特に限定されることはない。たとえば、異なる層に属するセグメントコイルがコイルエンド部において接触させられる場合、少なくとも接触部位における絶縁被覆層の厚みを大きく設定する。一方、スロット内でコアに対接させられる部位における上記絶縁被覆層の厚みは、異なる相に属するセグメントコイルが接触する部分より小さく設定できる。さらに、同じ相に属するセグメントコイルが接触させられる部分における絶縁被覆層の厚みは、さらに、小さく設定できる。また、隣接するセグメントコイルとの間に隙間がある場合は、絶縁被覆層の厚みを小さく設定できる。 The thickness of the insulating coating layer is not particularly limited as long as it is formed to a thickness that can prevent partial discharge based on a voltage difference and a positional relationship with adjacent members. For example, when segment coils belonging to different layers are brought into contact with each other at the coil end portion, the thickness of the insulating coating layer at least at the contact portion is set large. On the other hand, the thickness of the insulating coating layer at the portion that contacts the core in the slot can be set smaller than the portion where the segment coils belonging to different phases come into contact. Furthermore, the thickness of the insulating coating layer in the portion where the segment coils belonging to the same phase are brought into contact can be set smaller. Further, when there is a gap between adjacent segment coils, the thickness of the insulating coating layer can be set small.
異なる相に属するセグメントコイルが近接し、あるいは接触するのは、上記スロットからセグメントコイルが延出するコイルエンド部において生じやすい。このため、請求項２に記載した発明のように、上記スロットに収容される部分の絶縁被覆層の厚みを、上記スロットから延出するコイルエンド部に設けられる絶縁被覆層の厚みより小さく設定するのが好ましい。
The segment coils belonging to different phases are likely to come close to or come into contact with each other at the coil end portion where the segment coil extends from the slot. Therefore, as in the invention described in
上記セグメントコイルのスロットに収容される部分における絶縁被覆層の厚みを従来に比べて小さく設定すると、その分大きな断面積を有するコイル材料からセグメントコイルを形成することができる。このため、上記スロット内の占積率を高めることが可能となり、電動機の効率を高めることができる。 If the thickness of the insulating coating layer in the portion accommodated in the slot of the segment coil is set smaller than the conventional one, the segment coil can be formed from a coil material having a larger cross-sectional area. For this reason, it becomes possible to raise the space factor in the said slot, and can raise the efficiency of an electric motor.
一方、セグメントコイルは、コイルエンド部において曲げ加工が施される。絶縁被覆層を設けたセグメントコイルを曲げ加工する場合、絶縁被覆層の厚みが大きいと、曲げ加工を行った部分に亀裂等が生じて絶縁性が低下する恐れがある。このため、請求項３に記載した発明のように、上記コイルエンド部において、曲げ加工を施す部分の絶縁被覆層の厚みを小さく設定するのが好ましい。なお、絶縁被覆層を曲げ加工の後に設ける場合は、この限りでない。
On the other hand, the segment coil is bent at the coil end. When bending a segment coil provided with an insulating coating layer, if the thickness of the insulating coating layer is large, a crack or the like may occur in the bent portion, which may reduce the insulation. For this reason, as in the invention described in
コイル材料として、断面矩形状の平角線を採用した場合、スロットに収容される部分において、セグメントコイルの周方向の側面にコアが対接させられる一方、半径方向の側面に、同じ層に属するセグメントコイルが対接させられることになる。 When a rectangular wire having a rectangular cross section is adopted as the coil material, the core is brought into contact with the side surface in the circumferential direction of the segment coil in the portion accommodated in the slot, while the segment belonging to the same layer on the side surface in the radial direction The coil is brought into contact.
上述したように、同じ相に属するセグメントコイル間の電圧差は、セグメントコイルとコアとの間の電圧差より小さい。したがって、請求項１に記載した発明のように、上記セグメントコイルが断面矩形状の平角線から形成されている場合、上記スロット内において、隣接するセグメントコイルに対接する部分の絶縁被覆層の厚みを、スロット内面に対接する部分の絶縁被覆層の厚みより小さく設定することができる。 As described above, the voltage difference between the segment coils belonging to the same phase is smaller than the voltage difference between the segment coil and the core. Therefore, when the segment coil is formed of a rectangular wire having a rectangular cross section as in the first aspect of the invention, the thickness of the insulating coating layer at the portion in contact with the adjacent segment coil is set in the slot. The thickness can be set smaller than the thickness of the insulating coating layer in the portion in contact with the inner surface of the slot.
上記構成を採用することにより、上記スロット内におけるセグメントコイルの絶縁被覆層の厚みを、対接する部材との電圧差に応じて最適化することが可能となり、スロット内の占積率をさらに高めることが可能となる。 By adopting the above configuration, it becomes possible to optimize the thickness of the insulating coating layer of the segment coil in the slot according to the voltage difference with the member to be contacted, and further increase the space factor in the slot. Is possible.
厚みの異なる絶縁被覆層の構成も特に限定されることはない。一度の工程において、同一の被覆材料を用いて異なる厚みを有する絶縁被覆層を形成することができる。また、請求項１に記載した発明のように、セグメントコイルのほぼ全域に形成される第１の絶縁被覆層と、それぞれのセグメントコイルごとに上記第１の絶縁被覆層の所定部位に積層形成される第２の絶縁被覆層とを設けることにより、上記絶縁被覆層の厚みを部分によって異ならせることができる。なお、上記第２の絶縁被覆層は、１層に限定されることはなく、必要に応じて２層以上の層を備えて構成することができる。 The configuration of the insulating coating layers having different thicknesses is not particularly limited. In a single process, insulating coating layers having different thicknesses can be formed using the same coating material. In addition, as in the first aspect of the invention, the first insulating coating layer formed almost over the entire area of the segment coil , and each segment coil is laminated at a predetermined portion of the first insulating coating layer. By providing the second insulating coating layer, the thickness of the insulating coating layer can be varied depending on the portion. Note that the second insulating coating layer is not limited to one layer, and may be configured to include two or more layers as necessary.
上記第１の絶縁被覆層及び第２の絶縁被覆層を形成する手法も特に限定されることはない。たとえば、粉体塗装や電着塗装の手法で上記絶縁被覆層を形成することができる。 The method for forming the first insulating coating layer and the second insulating coating layer is not particularly limited. For example, the insulating coating layer can be formed by powder coating or electrodeposition coating.
上記第１の絶縁被覆層として、曲げ加工を行うことができる絶縁被覆層を設けるのが好ましい。これにより、第１の絶縁被覆層を備えた状態で曲げ加工を行い、その後、隣接するセグメントコイル等との電圧差が大きくなる部分に、第２の絶縁被覆層を設けることができる。これにより、厚みの異なる絶縁被覆層を容易に形成することができる。 As the first insulating coating layer, it is preferable to provide an insulating coating layer that can be bent. Thereby, it can bend in the state provided with the 1st insulating coating layer, and a 2nd insulating coating layer can be provided in the part where a voltage difference with an adjacent segment coil etc. becomes large after that. Thereby, insulating coating layers having different thicknesses can be easily formed.
請求項４に記載した発明のように、第１の絶縁被覆層と第２の絶縁被覆層とを構成する材料を異ならせるとともに、第１の絶縁被覆層に破断伸び率が４０％以上の材料を採用する一方、第２の絶縁被覆層に破断伸び率が４０％未満の材料を採用することができる。 As in the invention described in claim 4 , the materials constituting the first insulating coating layer and the second insulating coating layer are made different from each other, and the first insulating coating layer has a breaking elongation of 40% or more. On the other hand, a material having an elongation at break of less than 40% can be used for the second insulating coating layer.
破断伸び率が４０％未満である絶縁被覆材料は、安価であるが曲げ加工を行うのが困難である。一方、破断伸び率が４０％以上の絶縁被覆材料は高価ではあるが、加工性が高い。 An insulating coating material having an elongation at break of less than 40% is inexpensive but difficult to bend. On the other hand, an insulating coating material having an elongation at break of 40% or more is expensive but has high workability.
このため、たとえば、高価ではあるが破断伸び率の大きな材料を用いて、全体に厚みの小さい第１の絶縁被覆層を施したコイル材料を曲げ加工することにより、製造工程数を削減することができる。一方、上記曲げ加工の後に、隣接するコイルとの電圧差が大きくなる部分に、破断伸び率は小さいが安価な材料で、所要厚みの第２の絶縁被覆層を設けることにより絶縁性を確保し、かつ製造コストを低減させることができる。 For this reason, for example, the number of manufacturing steps can be reduced by bending a coil material having the first insulating coating layer with a small thickness as a whole, using an expensive material with a high breaking elongation. it can. On the other hand, after the bending process, in the portion where the voltage difference with the adjacent coil becomes large, the insulation is ensured by providing the second insulating coating layer having a required thickness with a material having a small breaking elongation but low cost. In addition, the manufacturing cost can be reduced.
請求項５に記載した発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のセグメントコイルの製造方法であって、絶縁被覆層が形成されていないコイル材料、又は第１の絶縁被覆層が設けられたコイル材料を準備する工程と、上記コイル材料を所定の形状に曲げ加工する加工工程と、曲げ加工されたセグメントコイルの所定部分に第２の絶縁被覆層を設ける付加絶縁被覆層形成工程とを含むものである。
The invention described in
上記製造方法を採用することにより、セグメントコイルの隣接する部材との間の電圧差に対応した厚みの絶縁被覆層を形成することが可能となり、各部における部分放電を効率的に防止することができる。 By adopting the above manufacturing method, it becomes possible to form an insulating coating layer having a thickness corresponding to the voltage difference between adjacent members of the segment coil, and it is possible to efficiently prevent partial discharge in each part. .
上記付加絶縁被覆層形成工程は、複数の絶縁被覆層を形成するように行うことができる。たとえば、絶縁被覆層が形成されていないコイル材料を採用する場合、まず、所要の形態に曲げ加工を施し、上記付加絶縁被覆層形成工程において、上記第１の被覆層に相当する被覆層をコイルの外周面全域に形成した後、さらに、異なる相に属するコイル間の電圧差に対応できる第２の被覆層を、所要の部分に形成することができる。この構成を採用すると、第１の絶縁被覆層に相当する絶縁被覆層が曲げ加工に晒されないため、安価な絶縁材料を用いて第１の絶縁被覆層に相当する絶縁被覆層を形成することができる。 The additional insulating coating layer forming step can be performed so as to form a plurality of insulating coating layers. For example, when a coil material not formed with an insulating coating layer is employed, first, a required shape is bent, and in the additional insulating coating layer forming step, the coating layer corresponding to the first coating layer is coiled. Then, a second coating layer that can cope with a voltage difference between coils belonging to different phases can be formed on a required portion. When this configuration is adopted, since the insulating coating layer corresponding to the first insulating coating layer is not exposed to bending, an insulating coating layer corresponding to the first insulating coating layer can be formed using an inexpensive insulating material. it can.
請求項６に記載した発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載したセグメントコイルを備えるステータの製造方法であって、上記セグメントコイルをコアの所定部分に組み付けるセグメントコイル組み付け工程と、各セグメントコイルの所定の接続端部間を接続する接続工程と、上記接続工程において接続された接続端部に絶縁被覆層を設ける接続端部絶縁被覆層形成工程とを含むものである。 A sixth aspect of the present invention is a method for manufacturing a stator including the segment coil according to any one of the first to fourth aspects, wherein the segment coil is assembled to a predetermined portion of the core. And a connecting step of connecting predetermined connecting ends of each segment coil, and a connecting end insulating coating layer forming step of providing an insulating coating layer on the connecting ends connected in the connecting step.
上記接続端部絶縁被覆層形成工程を行う手法は特に限定されることはない。たとえば、接続端部を溶融樹脂にディッピングすることにより、上記絶縁被覆層を形成することができる。 The method for performing the connection end insulating coating layer forming step is not particularly limited. For example, the insulating coating layer can be formed by dipping the connection end portion into a molten resin.
本願発明に係るセグメントコイルは、請求項７に記載した発明のように、種々の電動機や発電機に採用されるステータに適用することができる。
The segment coil according to the present invention can be applied to a stator employed in various electric motors and generators as in the invention described in
セグメントコイル間及びセグメントコイルとコアとの間の絶縁性を確保できるとともに占積率を高め、モータの効率を高めることができる。 Insulation between the segment coils and between the segment coils and the core can be ensured, and the space factor can be increased and the efficiency of the motor can be increased.
以下、本願発明の実施形態を図に基づいて具体的に説明する。 Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
図１は、セグメントコイル１をコアに装着した状態を示す要部斜視図である。また、図２は、セグメントコイルの一形態を示す正面図である。
FIG. 1 is a perspective view of a main part showing a state in which the
上記コア２は磁性材料から形成された厚肉環状構造を備えており、内周部に軸方向に貫通するとともに内周面に開口するスロット３が所定間隔で形成されている。上記スロット３は、セグメントコイル１の幅にほぼ対応して形成されており、セグメントコイルの直線部を上記スロットに収容することにより、セグメントコイル１がコア２に組み付けられる。
The
上記コア２を構成する材料は特に限定されることはない。たとえば、磁性粉体を圧粉成形して形成されたコアや、磁性鋼板を積層して形成されるコアを採用することができる。
The material which comprises the said
たとえば、３相誘導電動機においては、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相にグループ分けされたそれぞれ複数のセグメントコイルが、上記スロットに所定間隔で組み付けられる。 For example, in a three-phase induction motor, a plurality of segment coils each grouped into a U phase, a V phase, and a W phase are assembled at predetermined intervals in the slot.
図２に示すように、上記セグメントコイル１は、上記スロット３に収容される一対の直線部１ｂと、上記スロットの軸方向両端部から延出させられるとともに山形形状を備える一対のコイルエンド部１ａ，１ｃとを備える略６角形状に形成されている。一方の上記コイルエンド部１ａは、所定のスロットに収容された一対の直線部１ｂを掛け渡し状に接続するように設けられている。他方のコイルエンド部１ｃには、他のスロットに収容されたセグメントコイルとの接続を行うための接続部４ａ，４ｂが設けられている。上記接続部４ａ，４ｂを介して各相を構成する複数のセグメントコイルがそれぞれ接続される。なお、上記他方のコイルエンド部１ｃの形態は、セグメントコイルの接続パターンに応じて複数の形態が準備される。
As shown in FIG. 2, the
上記セグメントコイル１には、上記接続部４ａ，４ｂを除く外周の全域に絶縁被覆層５が形成されており、隣接するセグメントコイルやコアとの間の絶縁性を確保できるように構成されている。
The
図３に、本願発明の第１の実施形態に係るセグメントコイル１の断面を示す。
FIG. 3 shows a cross section of the
図３に示すように、セグメントコイル１は、矩形断面を備える導電性の平角コイル材料６の外周表面に絶縁被覆層５を設けて構成される。
As shown in FIG. 3, the
上記絶縁被覆層５は、上記コイル材料６の外周面の全域に形成された第１の絶縁被覆層５ａと、コイルエンド部１ａ，１ｃにおいて、上記第１の絶縁被覆層５ａの外周に積層形成された第２の絶縁被覆層５ｂとを備えて構成されている。
The insulating
上記第１の絶縁被覆層５ａは、ポリイミド等の曲げ加工に耐える材料を用いて、５〜２５μｍの厚みで、コイル材料６の外周全域に均等な厚みで形成されている。上記第１の絶縁被覆層５ａは、コイル材料を引き抜き加工した後に形成に形成されたものである。上記第１の絶縁被覆層５ａを備えるコイル材料に対して曲げ加工が施され、図２に示すようなコイル形態が形成される。
The first insulating
上記第２の絶縁被覆層５ｂは、上記曲げ加工が施されたコイル材料６の上記第１の絶縁被覆層５ａに積層して設けられる。上記第２の絶縁被覆層５ｂは、隣接するセグメントコイル間の電圧差、及びセグメントコイルとこれに対接するコアとの間の電圧差に応じて、８０〜１２０μｍの厚みで形成されている。なお、絶縁被覆層の厚みは、下記のＤａｒｋｉｎの経験則から求めることができる。
Ｖ＝１６３×（２ｔ÷εｒ）0.46
Ｖ：部分放電開始電圧（Ｖ）
ｔ：巻線の片側絶縁被覆層厚み（μｍ）
εｒ：比誘電率
例えば、複数の絶縁被覆層が設けられる場合は、各絶縁被被覆層をコンデンサの直列等価回路とみなして、絶縁被覆層全体のコンデンサ容量、誘電率を求め、上記Ｄａｒｋｉｎの経験則を利用して絶縁被覆層の厚みを推定することができる。
The second
V = 163 × (2t ÷ εr) 0.46
V: Partial discharge start voltage (V)
t: Thickness (μm) of insulation coating layer on one side of winding
εr: relative dielectric constant For example, when a plurality of insulating coating layers are provided, each insulating coating layer is regarded as a series equivalent circuit of capacitors, and the capacitor capacity and dielectric constant of the entire insulating coating layer are obtained. The thickness of the insulating coating layer can be estimated using the law.
図３に示すように、本実施形態に係るセグメントコイルにおいては、コア２のスロット３に収容される部分には、上記第１の絶縁被覆層５ａのみが形成されている。このため、上記スロット３に収容される部分のコイル材料６の断面積を大きく設定することが可能となり、占積率を高めて電動機の出力を向上させることができる。
As shown in FIG. 3, in the segment coil according to the present embodiment, only the first insulating
一方、図３のコイルエンド部１ａには、上記第１の絶縁被覆層５ａに加えて第２の絶縁被覆層５ｂが形成されている。このため、図１に示すように、隣接するセグメントコイルが接触状態で配置されても、絶縁性を確保することが可能となる。特に、本実施形態に係る第２の絶縁被覆層５ｂは、異なる相に属するセグメントコイルが、接触あるいは近接した場合においても、部分放電が生じないように形成されている。このため、信頼性の高いステータを構成することができる。
On the other hand, in addition to the first insulating
また、本実施形態では、セグメントコイル１の曲折部分７，８に、上記第２の絶縁被覆層５ｂが設けられていない。この構成を採用することにより、第２の絶縁被覆層５ｂを設けた後に曲げ加工を行っても、上記第２の絶縁被覆層５ｂに亀裂等が生じることはなく、高い絶縁性を発揮させることが可能となる。
In the present embodiment, the second insulating
上記スロット３にすべての相に属するセグメントコイルを組み付けた後、コイルエンド部１ｃにおいて、各相を構成するセグメントコイルが、接続部４ａ，４ｂを介して溶接接続される。その後、上記接続部４ａ，４ｂに、図示しない接続端部絶縁被覆層が設けられる。上記接続端部絶縁被覆層を構成する材料及び形成手法は特に限定されることはない。たとえば、上述したポリアミドイミド樹脂に、上記接続端部４ａ，４ｂをディッピングすることにより形成することができる。
After assembling the segment coils belonging to all phases to the
図３に示す第１の実施形態では、コイルエンド部１ａのほぼ全域に第２の絶縁被覆層５ｂを設けたが、上記第２の絶縁被覆層を設ける部位は、隣接する部材との間の電圧差に応じて設定することができる。
In the first embodiment shown in FIG. 3, the second insulating
図４に示す第２の実施形態では、異なる相に属するセグメントコイル１１，２１のほぼ全域に第１の絶縁被覆層１５ａ，２５ａを設けるとともに、これらセグメントコイル１１と２２の接触部分近傍にのみ、第２の絶縁被覆層１５ｂ，２５ｂを設けている。この構成を採用することにより、異なる相に属するセグメントコイル間の部分放電を有効に防止できるとともに、第２の絶縁被覆層を形成するための絶縁材料を低減させ、製造コスト及び電動機の重量をさらに削減することができる。
In the second embodiment shown in FIG. 4, the first insulating
図５に、本願発明の第３の実施形態を示す。 FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention.
図５に示すように、コア３２に設けたスロット３３内に、複数のセグメントコイル３１，４１の直線部３１ｂ，４１ｂが、コア３２の半径方向に整列状態で収容されている。上記セグメントコイル３１，４１は、３相誘導電動機における同じ相に属するセグメントコイルである。
As shown in FIG. 5, the
図５から明らかなように、各セグメントコイル３１は、最奥部に配置されたセグメントコイル４１を除いて、コアの半径方向に同相のセグメントコイル３１，４１が対接させられる一方、各セグメントコイル３１，４１の周方向面が、スロット３３の内面に対接させられている。
As is clear from FIG. 5, each
同じ相に属するセグメントコイルの電圧差は、コアとセグメントコイル間の電圧差に比べて小さい。このため、本実施形態では、対接する部材との電圧差に応じた絶縁被覆層３５を設けている。
The voltage difference between the segment coils belonging to the same phase is smaller than the voltage difference between the core and the segment coil. For this reason, in this embodiment, the
具体的には、同相に属するセグメントコイル同士が対接する部分には、第１の被覆層３５ａが設けられているとともに、スロット３３の内面に対接させられる部分には、上記第１の絶縁被覆層３５ａに加えて、第２の絶縁被覆層３５ｂが形成されている。なお、第１の絶縁被覆層３５ａ及び第２の絶縁被覆層３５ｂを構成する材料は、第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。
Specifically, a
本実施形態では、上記第１の絶縁被覆層３５は、第１の実施形態と同様に、５〜２５μｍの厚みで形成されている一方、第２の絶縁被覆層３５ｂは、８０〜１２０μｍの厚みで形成されている。
In the present embodiment, the first insulating
なお、最奥部に収容されるセグメントコイル４１以外のセグメントコイル３１には、スロット３３の内面に対接する周方向面に上記第２の絶縁被覆層３５ｂが形成されている。一方、最奥部に収容されるセグメントコイル４１は、スロット３３の底面と側面に対接する面に上記第２の絶縁被覆層３５ｂが形成されている。
Note that the second insulating
上記構成を採用することにより、スロット３３内における絶縁被覆層３５の厚みを最適化することが可能となり、過剰な厚みの絶縁被覆層を設ける必要がなくなる。このため、セグメントコイル３１，４１の断面積を大きく設定して、占積率を高めることができる。
By adopting the above configuration, the thickness of the insulating
本願発明の範囲は、上述の実施形態に限定されることはない。今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものでないと考えられるべきである。本願発明の範囲は、上述した意味ではなく、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及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。 The scope of the present invention is not limited to the embodiment described above. The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined not by the above-mentioned meaning but by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.
セグメントコイルに設けられる絶縁被覆層の厚みを最適化して、コイルの占積率を高め、電動機の効率を向上させることができる。 By optimizing the thickness of the insulation coating layer provided on the segment coil, the space factor of the coil can be increased, and the efficiency of the electric motor can be improved.
１ セグメントコイル
２ コア
３ スロット
５ 絶縁被覆層
1
Claims (7)
隣接するセグメントコイル間の電圧差、及びセグメントコイルとこれに対接するコアとの間の電圧差に応じて、厚みが異なる絶縁被覆層が設けられ、
上記セグメントコイルが断面矩形状の平角線から形成されているとともに、上記スロット内において、隣接するコイルに対接する部分の絶縁被覆層の厚みを、スロット内面に対接する部分の絶縁被覆層の厚みより小さく設定し、
セグメントコイルの外周面のほぼ全域に形成される第１の絶縁被覆層と、
それぞれのセグメントコイルごとに上記第１の絶縁被覆層の所定部位に積層形成される第２の絶縁被覆層とを設けることにより、上記絶縁被覆層の厚みを異ならせた、セグメントコイル。 A segment coil mounted in a slot provided in a stator core,
Depending on the voltage difference between the adjacent segment coils and the voltage difference between the segment coil and the core in contact with the segment coil, an insulating coating layer having a different thickness is provided ,
The segment coil is formed of a rectangular wire having a rectangular cross section, and in the slot, the thickness of the insulating coating layer in the portion that contacts the adjacent coil is more than the thickness of the insulating coating layer in the portion that contacts the slot inner surface. Set smaller,
A first insulating coating layer formed over substantially the entire outer peripheral surface of the segment coil;
A segment coil in which the thickness of the insulating coating layer is made different by providing each segment coil with a second insulating coating layer formed in a predetermined position on the first insulating coating layer .
第１の絶縁被覆層に、破断伸び率が４０％以上の材料を採用する一方、
第２の絶縁被覆層に、破断伸び率が４０％以下の材料を採用した、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のセグメントコイル。 While differentiating the materials constituting the first insulating coating layer and the second insulating coating layer,
While adopting a material having a breaking elongation of 40% or more for the first insulating coating layer,
The segment coil according to any one of claims 1 to 3 , wherein a material having a breaking elongation of 40% or less is used for the second insulating coating layer.
絶縁被覆層が形成されていないコイル材料、又は第１の絶縁被覆層が設けられたコイル材料を準備する工程と、
上記コイル材料を所定の形状に曲げ加工する加工工程と、
曲げ加工されたコイルの所定部分に絶縁被覆層を設ける付加絶縁被覆層形成工程とを含む、セグメントコイルの製造方法。 It is a manufacturing method of the segment coil according to any one of claims 1 to 4 ,
Preparing a coil material without an insulating coating layer, or a coil material provided with a first insulating coating layer;
A processing step of bending the coil material into a predetermined shape;
And an additional insulation coating layer forming step of providing an insulation coating layer on a predetermined portion of the coil that has been bent.
上記セグメントコイルをコアの所定部分に組み付けるセグメントコイル組み付け工程と、
各セグメントコイルの所定の接続端部間を接続する接続工程と、
上記接続工程において接続された接続端部に絶縁被覆層を設ける接続端部絶縁被覆層形成工程とを含む、ステータの製造方法。 It is a manufacturing method of a stator provided with the segment coil described in any one of claims 1 to 4 ,
A segment coil assembling step for assembling the segment coil to a predetermined portion of the core;
A connection step of connecting between predetermined connection ends of each segment coil;
And a connecting end insulating coating layer forming step of providing an insulating coating layer at the connecting end connected in the connecting step.
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