JP6366198B2 - 回転電機のスロットコイルおよびスロットコイルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機のスロットコイルおよびスロットコイルの製造方法に関するものである。

従来から、回転電機のステータとして、ステータコアのスロットにセグメントコイル（以下、スロットコイルという）が配置されたものが知られている。このステータは、複数のスロットに板状導体のスロットコイルが収納され、複数のスロットコイルが接続コイルで接続される（例えば、特許文献１参照）。
ここで、スロットコイルにセグメントコイルを用いた場合、ロータ側からの磁束により、スロットコイルに渦電流による損失（すなわち、コイル渦損）が発生することが考えられる。そこで、特許文献１のスロットコイルに一端側から他端側に向けて延びるスリットを形成した。これにより、スロットコイルに発生するコイル渦損を抑えることが可能になる。

特開２０１５−１９５６８５号公報

近年、スロットコイルにセグメントコイルを用いた回転電機において、スロットコイルに発生するコイル渦損を一層良好に抑えることができる技術の実用化が求められている。さらに、このスロットコイルを容易に製造できる製造方法が求められている。

そこで、この発明は、スロットコイルのコイル渦損を抑えることができ、スロットコイルを容易に製造できる回転電機のスロットコイルおよびスロットコイルの製造方法を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、ステータコア（例えば、実施形態のステータコア２１）のスロット（例えば、実施形態のスロット２３）内に配置される板状導体であって、軸線（例えば、実施形態の軸線４１）方向の一端（例えば、実施形態の一端面３５）側から他端（例えば、実施形態の他端面３６）側に向けてねじれた状態にスリット（例えば、実施形態の内径側スリット３８、外径側スリット４３）が形成されたことを特徴とする。

このように、板状導体であるスロットコイルにスリットをねじれた状態に形成した。よって、ロータ側からの磁束により、スロットコイルに発生する渦電流を分断できる。これにより、スロットコイルのコイル渦損を抑えることができる。

上記の課題を解決するために、請求項２に記載した発明は、ステータコア（例えば、実施形態のステータコア２１）のスロット（例えば、実施形態のスロット２３）内に配置される板状導体（例えば、実施形態の内径側スロットコイル２６、外径側スロットコイル２７）を軸線を中心に回転させるとともに、前記板状導体の軸線に沿って加工部（例えば、実施形態の放電加工用のワイヤ５１）を移動することにより、前記板状導体にねじれた状態のスリットを形成することを特徴とする。

このように、板状導体を回転させ、かつ、板状導体の軸線に沿って加工部を移動するようにした。よって、板状導体にねじれた状態のスリットを形成できる。これにより、加工部を直線状に移動する簡単な操作で板状導体にスリットを容易に形成できる。

請求項３に記載した発明は、前記加工部は放電加工用のワイヤ（例えば、実施形態のワイヤ５１）であり、前記板状導体に貫通穴（例えば、実施形態の貫通穴４８）を加工する工程と、前記貫通穴に前記ワイヤを貫通させた状態に配置する工程と、前記板状導体を軸線を中心に回転させ、かつ、前記ワイヤを前記軸線に沿って移動する工程と、を含むことを特徴とする。

このように、板状導体を回転させ、かつ、ワイヤを軸線に沿って移動させるようにした。これにより、加工部としてのワイヤを直線状に移動する簡単な操作で板状導体にスリットを容易に形成できる。

この発明によれば、板状導体にスリットをねじれた状態に形成することにより、板状導体のコイル渦損を抑えることができる。さらに、板状導体を回転させ、かつ、加工部を板状導体の軸線に沿って直線状に移動することにより、ねじれた状態のスリットを有する板状導体を容易に製造できる。

本発明の一実施形態におけるステータを示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態におけるステータおよびロータを示す斜視図である。 本発明の一実施形態における内径側スロットコイルおよび外径側スロットコイルを示す斜視図である。 本発明の一実施形態における内径側スロットコイルや外径側スロットコイルのコイル渦損を抑える例を説明する斜視図である。 本発明の一実施形態における内径側スロットコイルの貫通穴に放電加工用のワイヤを配置する工程を説明する斜視図である。 本発明の一実施形態における内径側スロットコイルに内径側スリットを放電加工で形成する工程を説明する斜視図である。

次に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、回転電機１０は、ステータ１１と、ロータ１２（図２参照）とを備えている。ステータ１１は、ステータコア組立体１４と、一対のベースプレート組立体１５，１６とを備えている。ステータコア組立体１４の両側にベースプレート組立体１５およびベースプレート組立体１６が絶縁シート１７を介して組み付けられている。
ステータコア組立体１４は、環状のステータコア２１と、複数のスロットコイル２５とを備える。

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ている。このステータコア２１は、径方向内側に複数のティース２２と、隣接するティース２２間に形成される複数のスロット２３とが形成されている。スロット２３は、ステータコア２１の軸線方向に貫通して形成され、ステータコア２１の内周面に開口部２４（図２参照）が開口されている。
スロット２３にスロットコイル２５が収納されている。スロットコイル２５は、ベースプレート組立体１５，１６の接続コイル（図示せず）で接続されている。

図２に示すように、スロットコイル２５は、軸線方向に沿って連続して配置される内径側スロットコイル２６と、軸線方向に沿って連続して配置される外径側スロットコイル２７とを含む。

内径側スロットコイル２６はロータ１２側に配置されている。また、外径側スロットコイル２７は、内径側スロットコイル２６に対して、ロータ１２と反対側に配置されている。内径側スロットコイル２６および外径側スロットコイル２７は、樹脂などの絶縁材（図示せず）で被覆されることにより一体にまとめられている。
なお、実施形態においては、構成の理解を容易にするために絶縁材を図示しない状態で説明する。

図３に示すように、内径側スロットコイル２６は、スロット２３内のロータ１２側に配置可能に板状に形成された板状導体（例えば、銅バー）である。具体的には、内径側スロットコイル２６は、第１側面３１、第２側面３２、内端面３３、外端面３４、一端面（一端）３５および他端面（他端）３６（図２参照）を有する。

第１側面３１および第２側面３２は、ステータコア２１の周方向に対向する面である。内端面３３は、ステータコア２１の内周側に位置する面である。外端面３４は、ステータコア２１の外周側に位置する面である。一端面３５は、軸線４１方向の一端に位置する面である。他端面３６は、軸線４１方向の一端に位置する面である（図２参照）。
第１側面３１、第２側面３２、内端面３３、外端面３４、一端面３５および他端面３６で内径側スロットコイル２６が板状の略矩形体に形成されている。

また、内径側スロットコイル２６は内径側スリット３８を有する。内径側スリット３８は、内径側スロットコイル２６の軸線４１方向の一端面３５側から他端面３６側に向け、内径側スロットコイル２６の表面にねじれた状態（螺旋状態）で連続して形成されている。さらに、内径側スリット３８は、内径側スロットコイル２６を貫通するように形成されている。
なお、軸線４１とは、内径側スロットコイル２６の長手方向に沿って延び、かつ、内径側スロットコイル２６の長手方向に対して直交する断面の中心に位置する軸線をいう。

外径側スロットコイル２７は、内径側スロットコイル２６と略同様に、板状の略矩形体に形成された板状導体（例えば、銅バー）である。外径側スロットコイル２７は、スロット２３内において、内径側スロットコイル２６に対してロータ１２と反対側に配置される。
さらに、外径側スロットコイル２７は、内径側スロットコイル２６と略同様に、表面にねじれた状態で連続して形成された外径側スリット４３を有する。

つぎに、内径側スロットコイル２６や外径側スロットコイル２７のコイル渦損を抑える例を図４に基づいて説明する。
図４に示すように、内径側スロットコイル２６がロータ１２に隣接して配置されている。このため、ロータ１２側からの磁束により、内径側スロットコイル２６に大きな渦電流が発生する。ここで、内径側スロットコイル２６に内径側スリット３８がねじれた状態で連続して形成されている。よって、内径側スロットコイル２６に発生する大きな渦電流が２本の渦電流４５，４６に分断される。
これにより、渦電流による損失（すなわち、コイル渦損）が内径側スロットコイル２６に発生することが抑えられる。

また、外径側スロットコイル２７が、内径側スロットコイル２６に対してロータ１２と反対側に配置されている。この外径側スロットコイル２７にも、内径側スロットコイル２６と略同様に、外径側スリット４３がねじれた状態で連続して形成されている。
よって、ロータ１２側からの磁束により、外径側スロットコイル２７に大きな渦電流が発生しても、内径側スロットコイル２６と同様に、大きな渦電流が２本の渦電流（図示せず）に分断される。
これにより、渦電流による損失（コイル渦損）が外径側スロットコイル２７に発生することが抑えられる。

ついで、内径側スロットコイル２６の製造方法を図５、図６に基づいて説明する。
図５（ａ）に示すように、内径側スロットコイル２６が、例えば、所定板厚の金属板（例えば銅板）からプレス打抜などで略矩形体（すなわち、銅バー）に加工される。内径側スロットコイル２６の一端面３５側において、第１側面３１から第２側面３２に貫通する貫通穴４８を加工する。

図５（ｂ）に示すように、内径側スロットコイル２６の貫通穴４８に、放電加工用のワイヤ（加工部）５１を貫通させた状態に配置する。

図６（ａ）に示すように、放電加工用のワイヤ５１を、例えば矢印Ａ方向へ送りながら、ワイヤ５１による放電加工を開始する。この状態において、内径側スロットコイル２６を軸線４１を中心に矢印Ｂ方向へ回転する。同時に、放電加工用のワイヤ５１を矢印Ａ方向へ送りながら、一端面３５側から他端面３６（図２参照）側へ軸線４１に沿って矢印Ｃ方向へ直線状に移動する。
これにより、内径側スロットコイル２６にねじれた状態の内径側スリット３８を放電加工により形成する。

図６（ｂ）に示すように、放電加工用のワイヤ５１が他端面３６（図２参照）側に到達するまで、放電加工用のワイヤ５１を他端面３６側へ軸線４１に沿って矢印Ｃ方向へ直線状に移動する。
放電加工用のワイヤ５１が他端面３６側に到達する。これにより、内径側スロットコイル２６に内径側スリット３８が放電加工で形成され内径側スロットコイル２６（図２も参照）の製造工程が完了する。

このように、内径側スロットコイル２６の製造方法によれば、ワイヤ５１による放電加工の際に、内径側スロットコイル２６を軸線４１を中心に回転させるようにした。よって、ワイヤ５１を軸線４１に沿って直線状に移動する簡単な操作で、内径側スロットコイル２６に内径側スリット３８を容易に形成できる。

また、内径側スロットコイル２６と同様の製造工程で、外径側スロットコイル２７（図３参照）に外径側スリット４３を容易に形成できる。

なお、本発明の技術範囲は上述した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において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記実施形態では、内径側スロットコイル２６や外径側スロットコイル２７に内径側スリット３８や外径側スリット４３を放電加工で形成する例について説明したが、これに限定するものではない。その他の例として、放電加工に代えてレーザ光を用いて内径側スロットコイル２６や外径側スロットコイル２７に内径側スリット３８や外径側スリット４３を形成することも可能である。

また、前記実施形態では、放電加工用のワイヤ５１を内径側スロットコイル２６の一端面３５側から他端面３６側まで移動させる例について説明したが、これに限定するものではない。その他の例として、内径側スロットコイル２６を回転するとともに、内径側スロットコイル２６を軸線４１方向へ移動させることも可能である。
この場合、放電加工用のワイヤ５１を一端面３５側から他端面３６側まで軸線４１に沿って移動させる必要がない。

１０…回転電機
２１…ステータコア
２３…スロット
２５…スロットコイル
２６…内径側スロットコイル（スロットコイル）
２７…外径側スロットコイル（スロットコイル）
３５…一端面（一端）
３６…他端面（他端）
３８…内径側スリット（スリット）
４１…内径側スロットコイルの軸線
４３…外径側スリット（スリット）
４８…貫通穴
５１…放電加工用のワイヤ（加工部）

Claims (3)

1. ステータコアのスロット内に配置される板状導体であって、
   軸線方向の一端側から他端側に向けてねじれた状態にスリットが形成されたことを特徴とする回転電機のスロットコイル。
2. ステータコアのスロット内に配置される板状導体を軸線を中心に回転させるとともに、前記板状導体の軸線に沿って加工部を移動することにより、前記板状導体にねじれた状態のスリットを形成することを特徴とするスロットコイルの製造方法。
3. 前記加工部は放電加工用のワイヤであり、
   前記板状導体に貫通穴を加工する工程と、
   前記貫通穴に前記ワイヤを貫通させた状態に配置する工程と、
   前記板状導体を軸線を中心に回転させ、かつ、前記ワイヤを前記軸線に沿って移動する工程と、
   を含むことを特徴とする請求項２に記載のスロットコイルの製造方法。

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