JP5890698B2 - Stator and segment coil - Google Patents

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Description

本願発明は、ステータ及びセグメントコイルに関する。詳しくは、隣接するコイル等との間における部分放電を効果的に防止できるセグメントコイルを備えるステータに関する。   The present invention relates to a stator and a segment coil. Specifically, the present invention relates to a stator including a segment coil that can effectively prevent partial discharge between adjacent coils and the like.

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、上記巻き線を、内側に開口する上記スロットに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 without damaging the slot that opens to the inside, and workability is poor.

また、曲折可能な巻き線では、導体の断面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。しかも、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。   Moreover, in the winding which can be bent, since the cross-sectional diameter of a conductor cannot be set large, a large electric current cannot be sent. For this reason, it is difficult to increase the output of the electric motor. Moreover, 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, in the configuration in which the winding is wound, it is difficult to improve the space factor.

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.

特開2004−254457号公報JP 2004-254457 A

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.

特に、電気自動車やハイブリッド自動車等に用いるモータには、高電圧化・小型化の要請が大きい。一方、高速スイッチング回路を備えるインバータ駆動モータにおいては、サージ性過電圧が印加されることが多い。サージ性過電圧が印加されると、異なる相に属するコイル間の電圧が非常に大きくなり、これらコイルが近接していると、これらコイル間に部分放電が生じる危険性が大きくなる。また、この種のモータには大きな電流が流れるため、部分放電が生じるとコイルの絶縁皮膜等に大きな損傷を与えることになる。   In particular, there is a great demand for higher voltage and smaller motors used in electric vehicles and hybrid vehicles. On the other hand, in an inverter drive motor having a high-speed switching circuit, a surge overvoltage is often applied. When a surge overvoltage is applied, the voltage between coils belonging to different phases becomes very large, and when these coils are close to each other, the risk of partial discharge between these coils increases. Also, since a large current flows through this type of motor, if a partial discharge occurs, the coil insulation film and the like will be seriously damaged.

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、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い。   On the other hand, the voltage difference between the segment coils belonging to the same phase or between the core and the segment coil is smaller than the voltage difference between the segment coils belonging to different phases.

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、上記部分放電を防止するように構成されていた。   The conventional segment coil is configured to prevent the partial discharge by providing an insulation 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、大きな電位差に対応できる絶縁被覆層がセグメント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といった問題が生じる。   However, since the insulating coating layer that can cope with a large potential difference is provided over the entire area of the segment coil, the space factor in the slot is lowered, resulting in a problem that the motor is enlarged and the amount of heat generation is increased.

上記特許文献に記載されているように、導体素線の絶縁被膜に重ねて導電性皮膜を形成し、隣接する巻線の絶縁被覆層間の電位差を緩和するように構成した耐サージモータが提案されている。   As described in the above patent document, there has been proposed a surge-resistant motor configured to form a conductive film on the insulating film of the conductor wire so as to alleviate the potential difference between the insulating coating layers of adjacent windings. ing.

ところが、上記導電性皮膜は、樹脂にカーボン等の導電性の粉体材料を混入させて形成されるため伸縮度が低く、コイル加工等において皮膜割れが生じやすい。このため、セグメントコイルにおける曲げ加工等に適用することは困難であった。   However, since the conductive film is formed by mixing a conductive powder material such as carbon in a resin, the degree of expansion and contraction is low, and film cracking is likely to occur in coil processing or the like. For this reason, it has been difficult to apply to the bending process in the segment coil.

また、導電性皮膜をセグメントコイルの全域に設けると、端末において導体素線を露出させて接続する際に上記導電性皮膜に接触して短絡等が生じやすく、端末加工が困難であった。   Further, when the conductive film is provided over the entire area of the segment coil, when the conductor wire is exposed and connected at the terminal, the conductive film is easily brought into contact with the conductive film to cause a short circuit and the terminal processing is difficult.

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効果的に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ステータを提供することを課題とする。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, can set a large cross-sectional area of the coil, can flow a large current and can effectively prevent partial discharge, and can also increase the space factor to improve the performance of the motor. It is an object to provide a stator that can be improved.

本願の請求項1に記載した発明は、環状コアの内周部に形成された複数のスロットと、この複数のスロットに装着される複数のセグメントコイルとを備えるステータであって、絶縁被覆層を設けた各セグメントコイルの上記スロットから延出する各コイルエンド部の外周に、所定長さ範囲にわたって連続する半導電層を設け、前記複数のセグメントコイルは、第1相に属する第1セグメントコイルと、前記第1相とは異なる第2相に属し、前記第1セグメントコイルに近接して配置される第2セグメントコイルとを含み、前記第1セグメントコイルの上記半導電層と前記第2セグメントコイルの上記半導電層とを、少なくとも一点において接触するように構成したものである。 The invention described in claim 1 of the present application is a stator including a plurality of slots formed in an inner peripheral portion of an annular core, and a plurality of segment coils mounted in the plurality of slots, wherein an insulating coating layer is provided. A semiconducting layer continuous over a predetermined length range is provided on the outer periphery of each coil end portion extending from the slot of each provided segment coil, and the plurality of segment coils include a first segment coil belonging to a first phase A second segment coil belonging to a second phase different from the first phase and disposed in proximity to the first segment coil, the semiconductive layer of the first segment coil and the second segment coil The semiconductive layer is configured to contact at least one point.

セグメントコイルを採用したステータにおいて、一のスロット内には、同じ相に属するコイルが装着されるため、スロット内におけるコイル間での部分放電が問題になることは少ない。一方、コイルエンド部においては、断面積が大きなコイルが複雑に配列されることになるため、異なる相に属するセグメントコイルを離間して配置することが出来ない場合が多い。したがって、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て配置された場合、これらセグメントコイル間で部分放電が生じる恐れが高まる。   In a stator employing a segment coil, coils belonging to the same phase are mounted in one slot, so that partial discharge between the coils in the slot rarely becomes a problem. On the other hand, in a coil end part, since a coil with a large cross-sectional area is arranged in a complicated manner, segment coils belonging to different phases cannot often be arranged separately. Therefore, when segment coils belonging to different phases are arranged in contact or close to each other, the risk of partial discharge between these segment coils increases.

上記部分放電は、コイル表面に蓄積される静電気による電位差が引き金となって生じる場合が多い。本願発明では、セグメントコイルの上記スロットから延出する上記コイルエンド部の外周に、所定長さ範囲にわたって連続する半導電層が設けられている。また、上記コイルエンド部において、近接して配置されるとともに異なる相に属するセグメントコイルの上記半導電層を少なくとも1点において接触させるように構成している。接触点近傍の極小隙間において、通常は電界強度が上昇する部分であっても、表面に上記半導電層を設けることにより、コイル表面の電荷が分散されて、電界強度が低下させられる。電界強度が低下すると、上記半導電層を設けていない場合における部分放電開始電圧を上回る電圧が生じても、部分放電の発生が抑制されることになる。すなわち、異なる相に属するセグメントコイルが隣接して配置されても、これらセグメントコイル間において、電荷の蓄積による電位差が大きくなることはなく、これら部位において部分放電が生じるのを効果的に防止することができる。   In many cases, the partial discharge is triggered by a potential difference due to static electricity accumulated on the coil surface. In the present invention, a semiconducting layer continuous over a predetermined length range is provided on the outer periphery of the coil end portion extending from the slot of the segment coil. In the coil end portion, the semiconductive layers of the segment coils that are arranged close to each other and belong to different phases are configured to contact at least one point. In the minimal gap in the vicinity of the contact point, even when the electric field strength is usually increased, by providing the semiconductive layer on the surface, the electric charge on the coil surface is dispersed and the electric field strength is reduced. When the electric field strength decreases, even if a voltage exceeding the partial discharge start voltage in the case where the semiconductive layer is not provided is generated, the occurrence of partial discharge is suppressed. That is, even when segment coils belonging to different phases are arranged adjacent to each other, the potential difference due to charge accumulation does not increase between the segment coils, and it is possible to effectively prevent partial discharge from occurring in these portions. Can do.

すなわち、本願発明では、異なる相に属するセグメントコイルに設けた上記半導電層を、少なくとも1点において接触するように構成することにより、これらセグメントコイル間の部分放電を効果的に防止することができる。少なくとも1点において接触するように構成されていれば、上記接触点の接触形態は限定されることはない。たとえば、点接触のみならず、線接触や面接触であってもよい。また、上記半導電層は、厚みを薄く設定しても効果を発揮させることができる。このため、絶縁被覆層を厚くする従来の手法にくらべて、ステータの重量を小さくすることが可能になるとともに、製造コストを低減させることができる。   In other words, in the present invention, by configuring the semiconductive layer provided in the segment coils belonging to different phases so as to contact at least one point, partial discharge between these segment coils can be effectively prevented. . If it is comprised so that it may contact in at least 1 point, the contact form of the said contact point will not be limited. For example, not only point contact but also line contact or surface contact may be used. In addition, the semiconductive layer can exert its effect even if the thickness is set thin. For this reason, the weight of the stator can be reduced and the manufacturing cost can be reduced as compared with the conventional method of increasing the thickness of the insulating coating layer.

上記半導電層は、近接して配置されるとともに、部分放電が生じる恐れのある長さ範囲にわたって連続するように設ければ足りる。このため、コイルの曲げ加工後に、上記半導電層を部分放電が生じやすい部分に設けることが可能となり、導電性を付与するフィラーの配合量が多くなっても皮膜割れ層が生じることはない。さらに、本願発明では、スロットから延出するコイルエンド部に上記半導電層を設けているため、スロット内のコイルの太さが増加することがなく、占積率が低下することもない。   It is sufficient that the semiconductive layer is disposed so as to be continuous and provided continuously over a length range in which partial discharge may occur. For this reason, it becomes possible to provide the said semiconductive layer in the part which a partial discharge tends to produce after the bending process of a coil, and even if the compounding quantity of the filler which provides electroconductivity increases, a film crack layer does not arise. Furthermore, in the present invention, since the semiconductive layer is provided in the coil end portion extending from the slot, the thickness of the coil in the slot does not increase and the space factor does not decrease.

さらに、上記半導電層は、異なる相に属するセグメントコイルが近接して配置される部分のみに設ければ効果を発揮させることができる。したがって、セグメントコイルの端末まで設ける必要がないため、半導電層を剥離する端末加工が必要になることもない。   Furthermore, if the semiconductive layer is provided only in the portion where the segment coils belonging to different phases are arranged close to each other, the effect can be exhibited. Therefore, since it is not necessary to provide even the terminal of a segment coil, the terminal process which peels a semiconductive layer is not needed.

請求項2に記載した発明のように、上記半導電を、厚みが5μm以上で、表面抵抗率が、1×103〜1×109Ω/sqに設定するとともに、近接して配置される上記セグメントコイルの各半導電層を、上記接触点を中心として、セグメントコイルの軸線に沿って両方向に、少なくともセグメントコイルの最大断面幅以上の領域において対向するように形成するのが望ましい。 As in the invention described in claim 2, the semiconductivity is set to be 5 μm or more and the surface resistivity is set to 1 × 10 3 to 1 × 10 9 Ω / sq, and is arranged close to each other. Each of the semiconductive layers of the segment coil is preferably formed so as to face each other in both directions along the axis of the segment coil, at least in a region greater than the maximum cross-sectional width of the segment coil, with the contact point as the center.

半導電層の厚みが5μm未満の場合、近接するセグメントコイル間の電位差を十分に低減することができない。このため、半導電層の厚みを5μm以上に設定するのが好ましい。また、近接するセグメントコイル間の所要の電位差低減効果を確保するため、半導電層の表面抵抗率を、1×103〜1×109Ω/sqに設定するのが好ましい。上記構成を採用することにより、1台のステータの中で、印加電圧の高くなる入力側コイルの表面抵抗率が低下させられ、上記半導電層の対向領域における部分放電開始電圧を、1000V以上に設定することが可能となる。 When the thickness of the semiconductive layer is less than 5 μm, the potential difference between adjacent segment coils cannot be sufficiently reduced. For this reason, it is preferable to set the thickness of the semiconductive layer to 5 μm or more. Moreover, in order to ensure the required potential difference reduction effect between the adjacent segment coils, it is preferable to set the surface resistivity of the semiconductive layer to 1 × 10 3 to 1 × 10 9 Ω / sq. By adopting the above configuration, the surface resistivity of the input side coil where the applied voltage is increased in one stator is lowered, and the partial discharge start voltage in the opposing region of the semiconductive layer is set to 1000 V or more. It becomes possible to set.

上記半導電層を設ける範囲は、部分放電を効果的に防止できる範囲であれば足りる。たとえば、接触点を中心としてセグメントコイルの軸線に沿う両方向に、少なくとも上記セグメントコイルの最大断面幅以上の領域に設けることにより効果を期待できる。上記構成により、微小隙間を介して対向するセグメントコイル間の電位差が大きくなるのを防止し、これら隙間における部分放電を効果的に防止することができる。   The range in which the semiconductive layer is provided is sufficient as long as partial discharge can be effectively prevented. For example, the effect can be expected by providing at least a region equal to or larger than the maximum sectional width of the segment coil in both directions along the axis of the segment coil with the contact point as the center. With the above configuration, it is possible to prevent a potential difference between the segment coils facing each other through the minute gap, and to effectively prevent partial discharge in these gaps.

なお、半導電層を200mm以上の領域に連続して設ける場合は、すべての接触点から100mm以内の領域において、半導電層を対向させるように構成するのが望ましい。すなわち、2つの接触点が存在する場合は、これら接触点間の距離を200mm以内に設定することにより、これら領域において近接するセグメントコイル間の部分放電を確実に防止することができる。   In addition, when providing a semiconductive layer continuously in the area | region 200 mm or more, it is desirable to comprise so that a semiconductive layer may be made to oppose in the area | region within 100 mm from all the contact points. That is, when there are two contact points, by setting the distance between these contact points within 200 mm, partial discharge between adjacent segment coils can be reliably prevented in these regions.

上記半導電層を構成する材料は特に限定されることはない。請求項3に記載した発明のように、上記半導電層を、樹脂材料に導電性粒子を配合して構成することができる。たとえば、ポリアミドイミド樹脂等の熱硬化性樹脂に、カーボン粉体を10%〜40%配合して上記機能を有する半導電層を構成する樹脂材料を得ることができる。通常、カーボン粉体等のフィラーの配合量が増加すると、上記樹脂材料の破断伸び量は低下する。このため、部分放電防止効果の高い半導電層を、コアに巻き回される従来のコイルに適用するのは困難であった。本願発明では、上記半導電層は、曲げ加工がなされたセグメントコイルに後加工によって形成できるため、半導電層の破断伸び量が問題となることはない。   The material constituting the semiconductive layer is not particularly limited. As in the invention described in claim 3, the semiconductive layer can be constituted by blending conductive particles in a resin material. For example, the resin material which comprises the semiconductive layer which has the said function by mix | blending carbon powder 10%-40% with thermosetting resins, such as a polyamide-imide resin, can be obtained. Usually, when the amount of filler such as carbon powder increases, the elongation at break of the resin material decreases. For this reason, it has been difficult to apply a semiconductive layer having a high partial discharge prevention effect to a conventional coil wound around a core. In the present invention, since the semiconductive layer can be formed by post-processing on a segmented coil that has been bent, the elongation at break of the semiconductive layer does not become a problem.

請求項4に記載した発明のように、上記半導電層を、セグメントコイルの外周部に設けられた導電性樹脂から構成することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, the semiconductive layer can be composed of a conductive resin provided on the outer periphery of the segment coil .

また、請求項5に記載した発明のように、上記半導電層を、各セグメントコイルの外周部に設けられた半導電性を有するテープ材又はチューブ材からなるようにできる。 Further, as in the invention described in claim 5, the semiconductive layer can be made of a semiconductive tape material or tube material provided on the outer peripheral portion of each segment coil .

例えば、半導電性を有するカプトン粘着テープ(米国デュポン社の登録商標)、アラミド不織布(ニッカン工業株式会社、#5183、65μm)等のテープ材を採用できる。また、PFAやFEP等のフッ素系樹脂に導電材料を配合した熱収縮チューブを採用することができる。   For example, a tape material such as Kapton adhesive tape having semiconductivity (registered trademark of DuPont, USA), aramid non-woven fabric (Nikkan Kogyo Co., Ltd., # 5183, 65 μm) can be used. Further, a heat shrinkable tube in which a conductive material is blended with a fluorine-based resin such as PFA or FEP can be employed.

請求項6に記載した発明のように、各セグメントコイルの接続端部近傍には、上記半導電層が設けられていないように構成するのが好ましい。すなわち、各セグメントコイルの接続端部と、上記半導電層とは離間させて形成される。半導電層を介して電流が漏洩して損失が増加するからである。たとえば、上記接続端部近傍に、絶縁被覆層のみ形成されている領域を設けることにより、各セグメントコイルの接続端部と、上記半導電層とを離間させて設けることができる。   As in the invention described in claim 6, it is preferable that the semiconductive layer is not provided near the connection end of each segment coil. That is, the connection ends of the segment coils are formed apart from the semiconductive layer. This is because the current leaks through the semiconductive layer and the loss increases. For example, by providing a region in which only the insulating coating layer is formed in the vicinity of the connection end, the connection end of each segment coil and the semiconductive layer can be provided apart from each other.

セグメントコイルを用いて形成したステータにおいて、占積率を低下させることなく、部分放電を効果的に防止することができる。   In a stator formed using segment coils, partial discharge can be effectively prevented without lowering the space factor.

セグメントコイルをコアに組み付けた状態を示す要部の斜視図である。It is a perspective view of the principal part which shows the state which assembled | attached the segment coil to the core. セグメントコイルの一例を示す正面図である。It is a front view which shows an example of a segment coil. 図2におけるIII−III線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the III-III line in FIG. 部分放電開始電圧と表面抵抗率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a partial discharge start voltage and surface resistivity. コイルに設けた半導電層を接触させた状態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the state which made the semiconductive layer provided in the coil contact.

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4,5をコア2に装着したステータ1の要部斜視図である。また、図2は、セグメントコイル4,5の一形態を示す正面図である。本実施形態は、3相交流電動機のステータ1に本願発明を適用したものである。   FIG. 1 is a perspective view of a main part of a stator 1 in which segment coils 4 and 5 are attached to a core 2. FIG. 2 is a front view showing one embodiment of the segment coils 4 and 5. In the present embodiment, the present invention is applied to a stator 1 of a three-phase AC motor.

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4,5の幅にほぼ対応して形成されており、セグメントコイル4,5の直線部を上記スロット3に収容することにより、セグメントコイル4,5がコア2に組み付けられる。   The core 2 has a thick annular structure made of a magnetic material, and slots 3 are formed at predetermined intervals in the inner peripheral portion so as to penetrate in the axial direction and open to the inner peripheral surface. The slot 3 is formed substantially corresponding to the width of the segment coils 4 and 5, and the segment coils 4 and 5 are assembled to the core 2 by accommodating the straight portions of the segment coils 4 and 5 in the slot 3. It is done.

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 core 2 is not specifically limited. For example, a core formed by compacting magnetic powder or a core formed by stacking magnetic steel plates can be employed.

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。以下、異なる相に属するセグメントコイル4,5について説明する。   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. Hereinafter, the segment coils 4 and 5 belonging to different phases will be described.

図2に示すように、上記セグメントコイル4,5は、上記スロット3に収容される一対の直線部4b,5b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4a,4c及び5a,5cとを備えて形成されている。一方の上記コイルエンド部4a,5aは、所定のスロットに収容された一対の直線部4b,5bをそれぞれ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4c,5cの端部には、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4d,5dが設けられている。なお、上記他方のコイルエンド部4c,5c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 segment coils 4 and 5 have a pair of linear portions 4b and 5b accommodated in the slot 3 and a pair of chevron shapes that extend from both axial ends of the slot. Coil end portions 4a, 4c and 5a, 5c are provided. One of the coil end portions 4a and 5a is provided so as to connect the pair of linear portions 4b and 5b accommodated in a predetermined slot in a spanning manner. At the ends of the other coil end portions 4c and 5c, connection portions 4d and 5d for connecting to the segment coils accommodated in other slots are provided. The other coil end portions 4c and 5c are prepared in a plurality of forms according to the connection pattern of the segment coils.

上記セグメントコイル4,5は、上記接続部4d,5dを除く外周面の全域に、約15μmの厚みの絶縁被覆層9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 segment coils 4 and 5 are formed with an insulating coating layer 9 having a thickness of about 15 μm over the entire outer peripheral surface excluding the connection portions 4d and 5d, and provide insulation between adjacent segment coils and cores. It is configured so that it can be secured.

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4,5の断面を示す。   FIG. 3 shows a cross section of the segment coils 4 and 5 according to the first embodiment of the present invention.

図3に示すように、本実施形態に係るセグメントコイル4,5は、矩形断面を備える導電性のコイル材料8の外周表面に絶縁被覆層9を設けて構成される。   As shown in FIG. 3, the segment coils 4 and 5 according to the present embodiment are configured by providing an insulating coating layer 9 on the outer peripheral surface of a conductive coil material 8 having a rectangular cross section.

さらに、本実施形態では、絶縁被覆層9を設けた各セグメントコイル4,5の上記スロット3から延出するコイルエンド部4a,5a,4c,5cの外周部に半導電層6を設けるとともに、近接して配置されるとともに異なる相に属するセグメントコイル4,5の上記半導電層6,6を、少なくとも1点Pにおいて接触するように構成している。   Furthermore, in this embodiment, while providing the semiconductive layer 6 in the outer peripheral part of the coil end part 4a, 5a, 4c, 5c extended from the said slot 3 of each segment coil 4 and 5 which provided the insulating coating layer 9, The semiconductive layers 6 and 6 of the segment coils 4 and 5 which are arranged close to each other and belong to different phases are configured to contact at least at one point P.

図5に示すように、上記半導電層6は、上記接触点を中心として、セグメントコイルの軸線に沿って両方向に、少なくともセグメントコイルの最大断面幅以上の領域に設けられる。たとえば、矩形断面を有するコイルを採用した場合、上記接触点を中心として、矩形断面の対角線長さ以上の領域に、上記半導電層6を設けるのが好ましい。また、本本実施形態では、セグメントコイルの最大断面幅以上で、かつ100mm以下の範囲に、上記半導電層6を設けている。上記半導電層6の厚みは特に限定されることはなく、たとえば、5〜100μmの厚みで形成することができる。   As shown in FIG. 5, the semiconductive layer 6 is provided in both directions along the axis of the segment coil with the contact point as the center, at least in a region greater than the maximum cross-sectional width of the segment coil. For example, when a coil having a rectangular cross section is employed, it is preferable to provide the semiconductive layer 6 in a region that is longer than the diagonal length of the rectangular cross section with the contact point as the center. In the present embodiment, the semiconductive layer 6 is provided in the range of not less than the maximum sectional width of the segment coil and not more than 100 mm. The thickness of the semiconductive layer 6 is not particularly limited, and can be formed with a thickness of 5 to 100 μm, for example.

また、図4に示すように、半導電層6は、表面抵抗率が、1×103〜1×109Ω/sqに設定されるとともに、PFAやFEP等のフッ素系樹脂に導電材料を配合した熱収縮チューブを、上記接触点Pを中心として200mmの範囲に装着して構成されている。また、半導電性を有するカプトン粘着テープ(米国デュポン社の登録商標)、アラミド不織布(ニッカン工業株式会社、#5183、65μm)等のテープ材を採用できる。 As shown in FIG. 4, the semiconductive layer 6 has a surface resistivity of 1 × 10 3 to 1 × 10 9 Ω / sq, and a conductive material applied to a fluorine-based resin such as PFA or FEP. The blended heat-shrinkable tube is mounted in a range of 200 mm with the contact point P as the center. Moreover, tape materials, such as a semiconductive Kapton adhesive tape (registered trademark of DuPont, USA) and an aramid nonwoven fabric (Nikkan Kogyo Co., Ltd., # 5183, 65 μm), can be used.

上記半導電層6は、図4に示すように、1×103〜1×109Ω/sqの表面抵抗を備えるため、部分放電開始電圧を1000V以上に高めることができる。本実施形態では、上記接触点Pの前後100mmの範囲において、各セグメントコイル4,5の半導電層6,6が対向させられているとともに、これら半導電層6,6間の部分放電開始電圧が1000V以上となるように設定している。このため、接触点Pの近傍における部分放電防止効果を得ることができるように構成している。 Since the semiconductive layer 6 has a surface resistance of 1 × 10 3 to 1 × 10 9 Ω / sq as shown in FIG. 4, the partial discharge start voltage can be increased to 1000 V or more. In this embodiment, in the range of 100 mm before and after the contact point P, the semiconductive layers 6 and 6 of the segment coils 4 and 5 are opposed to each other, and the partial discharge start voltage between the semiconductive layers 6 and 6 is set. Is set to be 1000 V or higher. For this reason, it has comprised so that the partial discharge prevention effect in the vicinity of the contact point P can be acquired.

なお、半導電層を200mm以上の領域に設ける場合は、確実な効果を得るために、200mmごとに接触点Pを設定するのが好ましい。上記のように半導電層6を設定することにより、これら領域において近接するセグメントコイル4,5間の部分放電開始電圧を1000V以上に高めることができる。   In addition, when providing a semiconductive layer in the area | region 200 mm or more, in order to acquire a reliable effect, it is preferable to set the contact point P for every 200 mm. By setting the semiconductive layer 6 as described above, the partial discharge start voltage between the adjacent segment coils 4 and 5 in these regions can be increased to 1000 V or more.

上記半導電層6は、従来の部分放電を防止するために設けられる絶縁被覆層に比べて非常に薄く設定することができる。このため、ステータの重量やコストを増加させることなく、部分放電を効果的に防止することができる。   The semiconductive layer 6 can be set very thin as compared with a conventional insulating coating layer provided to prevent partial discharge. For this reason, partial discharge can be effectively prevented without increasing the weight and cost of the stator.

上述した実施形態は、電動機の異なる相に属するセグメントコイル4,5あるいは24,25について説明したが、実際は3つの相に属するセグメントコイルが各スロットに装着され、異なる相に属するこれらセグメントコイル間の各構造に上述した実施形態が適用される。   In the above-described embodiment, the segment coils 4, 5 or 24, 25 belonging to different phases of the electric motor have been described. However, in reality, segment coils belonging to three phases are mounted in each slot, and between these segment coils belonging to different phases. The embodiment described above is applied to each structure.

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.

セグメントコイルを採用したステータの占積率を低下させることなく、コイル間の部分放電を効果的に防止できる。   The partial discharge between the coils can be effectively prevented without reducing the space factor of the stator employing the segment coil.

1 ステータ
2 環状コア
3 スロット
4 セグメントコイル
4a コイルエンド部
4c コイルエンド部
5 セグメントコイル
5a コイルエンド部
5c コイルエンド部
6 半導電層
9 絶縁被覆層
P 接触点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stator 2 Annular core 3 Slot 4 Segment coil 4a Coil end part 4c Coil end part 5 Segment coil 5a Coil end part 5c Coil end part 6 Semiconductive layer 9 Insulation coating layer P Contact point

Claims (7)

環状コアの内周部に形成された複数のスロットと、この複数のスロットに装着される複数のセグメントコイルとを備えるステータであって、
絶縁被覆層を設けた各セグメントコイルの上記スロットから延出する各コイルエンド部の外周に、所定長さ範囲にわたって連続する半導電層を設け、
前記複数のセグメントコイルは、第1相に属する第1セグメントコイルと、前記第1相とは異なる第2相に属し、前記第1セグメントコイルに近接して配置される第2セグメントコイルとを含み、
前記第1セグメントコイルの上記半導電層と前記第2セグメントコイルの上記半導電層とを、少なくとも一点において接触するように構成した、ステータ。
A stator comprising a plurality of slots formed in the inner peripheral portion of the annular core, and a plurality of segment coils mounted in the plurality of slots,
On the outer periphery of each coil end portion extending from the slot of each segment coil provided with an insulating coating layer, a semiconductive layer continuous over a predetermined length range is provided,
The plurality of segment coils include a first segment coil belonging to a first phase and a second segment coil belonging to a second phase different from the first phase and disposed in proximity to the first segment coil. ,
The stator configured to contact the semiconductive layer of the first segment coil and the semiconductive layer of the second segment coil at at least one point.
上記半導電層は、厚みが5μm以上で、表面抵抗率が、1×103〜1×109Ω/sqに設定されているとともに、
近接して配置される上記セグメントコイルの各半導電層は、上記接触点を中心として、セグメントコイルの軸線に沿って両方向に、少なくともセグメントコイルの最大断面幅以上の領域において対向するように形成されている、請求項1に記載のステータ。
The semiconductive layer has a thickness of 5 μm or more and a surface resistivity of 1 × 10 3 to 1 × 10 9 Ω / sq.
The semiconductive layers of the segment coils arranged close to each other are formed so as to face each other in both directions along the axis of the segment coil at least in the region equal to or larger than the maximum sectional width of the segment coil with the contact point as the center. The stator according to claim 1.
上記半導電層は、樹脂材料に導電性粒子を配合して構成されている、請求項1又は請求項2に記載のステータ。   The stator according to claim 1, wherein the semiconductive layer is configured by mixing conductive particles in a resin material. 上記半導電層は、セグメントコイルの外周部に設けられた導電性樹脂から構成されている、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のステータ。 The stator according to any one of claims 1 to 3, wherein the semiconductive layer is made of a conductive resin provided on an outer peripheral portion of the segment coil . 上記半導電層は、各セグメントコイルの外周部に設けられた半導電性を有するテープ材又はチューブ材からなる、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のステータ。 The stator according to any one of claims 1 to 3, wherein the semiconductive layer is formed of a tape material or a tube material having semiconductivity provided on an outer peripheral portion of each segment coil . 各セグメントコイルの接続端部近傍には、上記半導電層が設けられていない、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のステータ。   The stator according to any one of claims 1 to 5, wherein the semiconductive layer is not provided near a connection end of each segment coil. 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載したステータに用いられるセグメントコイル。   The segment coil used for the stator of any one of Claims 1-6.
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