JP6496229B2 - Rotating electric machine - Google Patents

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Description

本発明は、回転電機に関する。   The present invention relates to a rotating electrical machine.

車両に搭載されて使用される電動機や発電機等の回転電機は、回転子と、複数のスロットを有する固定子コアと、各スロットに巻装された固定子コイルおよび各固定子コイルの端末部が接合される結線リングを有する固定子とを備えている。例えば、三相交流型の回転電機では、各結線リングは、U相、V相、W相等の相巻線として固定子コアの周方向に沿って円環状に設けられ、複数の相巻線が固定子コアの径方向に配列されている。
各結線リングには、周方向に沿って所定間隔で接合部が形成され、該接合部において各固定子コイルの端末部が、例えば、TIG溶接等の溶接により接合される(例えば、特許文献1参照)。
A rotating electrical machine such as an electric motor or a generator mounted on a vehicle includes a rotor, a stator core having a plurality of slots, a stator coil wound around each slot, and a terminal portion of each stator coil. And a stator having a connection ring to be joined. For example, in a three-phase AC type rotating electrical machine, each connection ring is provided in an annular shape along the circumferential direction of the stator core as a phase winding of U phase, V phase, W phase, etc., and a plurality of phase windings are provided. They are arranged in the radial direction of the stator core.
Each connection ring is formed with joint portions at predetermined intervals along the circumferential direction, and the terminal portions of the stator coils are joined at the joint portions by welding such as TIG welding (for example, Patent Document 1). reference).

特許第5016969号Patent No. 5016969

上記特許文献には記載されていないが、結線リングと固定子コイルとの接合において、ボイド等の発生を防ぎ、接合の信頼性を確保するために、通常、結線リングおよび固定子コイルは、共に、無酸素銅、高純度銅(6N、純度99.9999%)を用いる。このような無酸素銅、高純度銅を作製するには酸素の含有量を少なくするために多くの工程が必要であり、高コストとなっており、これが回転電機のコスト上昇の一因となっている。   Although not described in the above-mentioned patent document, in order to prevent the generation of voids in the joining of the connection ring and the stator coil and to ensure the reliability of joining, the connection ring and the stator coil are usually both Oxygen-free copper and high-purity copper (6N, purity 99.9999%) are used. In order to produce such oxygen-free copper and high-purity copper, many processes are required to reduce the oxygen content, resulting in high costs, which contributes to the cost increase of the rotating electrical machine. ing.

本発明の一態様によると、回転電機は、回転子と、ティース部を有する固定子コアと、前記ティース部に巻回され、前記固定子コアの軸方向の端面から突出される端末線を有する固定子コイルと、前記固定子コイルの前記端末線が接合される端子部を有する結線リングを有する固定子とを備え、前記固定子コイルは、前記ティース部に巻回された巻回部が絶縁皮膜により被覆され、前記結線リングおよび前記固定子コイルは、銅により形成され、前記結線リングは、酸素およびチタンを含む純度4N(99.99%)以下の希薄銅合金であり、前記固定子コイルは、前記チタンを含まない純度4N(99.99%)以下の銅である。 According to one aspect of the present invention, a rotating electrical machine includes a rotor, a stator core having a teeth portion, and a terminal wire wound around the teeth portion and protruding from an end surface in the axial direction of the stator core. A stator coil, and a stator having a connection ring having a terminal portion to which the terminal wire of the stator coil is joined, and the stator coil is insulated from a winding portion wound around the teeth portion. The connection ring and the stator coil are covered with a film, and the connection ring and the stator coil are made of copper , and the connection ring is a diluted copper alloy containing oxygen and titanium and having a purity of 4N (99.99%) or less, and the stator coil Is copper with a purity of 4N (99.99%) or less that does not contain titanium .

本発明によれば、回転電機のコストを低減することができる。   According to the present invention, the cost of the rotating electrical machine can be reduced.

本発明の一実施形態による回転電機の構成を示す要部断面の斜視図である。It is a perspective view of an important section section showing composition of a rotary electric machine by one embodiment of the present invention. 図1に図示された回転電機において、結線リングと固定子コイルとを固定子に組み付けた状態を示す断面斜視図である。FIG. 2 is a cross-sectional perspective view illustrating a state in which the connection ring and the stator coil are assembled to the stator in the rotating electric machine illustrated in FIG. 1. 図1に図示された回転電機の結線リングの構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structure of the connection ring of the rotary electric machine shown in FIG. 図2に図示された固定子において、固定子コイルが巻回された状態を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view illustrating a state in which a stator coil is wound in the stator illustrated in FIG. 2. 図2に図示された固定子における結線リングの端子部の構成を示す断面斜視図である。FIG. 3 is a cross-sectional perspective view illustrating a configuration of a terminal portion of a connection ring in the stator illustrated in FIG. 2. 結線リングと固定子コイルの接合部の状態を示す模式図であり、(A)は本発明の一実施の形態による接合状態を示し、(B)は比較例の方法による接合状態を示し、(C)は結線リングと固定子コイルに無酸素銅(6N)を用いた場合の接合状態を示す。It is a schematic diagram which shows the state of the junction part of a connection ring and a stator coil, (A) shows the joining state by one embodiment of this invention, (B) shows the joining state by the method of a comparative example, ( C) shows a joining state when oxygen-free copper (6N) is used for the connection ring and the stator coil.

以下、図1〜図6を参照して、本発明の回転電機の一実施の形態を説明する。
図1は、本発明の一実施形態による回転電機の構成を示す要部断面の斜視図である。
回転電機1は、例えば、ハイブリッド電気自動車等に搭載される。なお、以下の説明において、「軸方向」は回転電機1の回転軸に沿った方向を指し、「周方向」は回転電機1の回転方向に沿った方向を指す。また、「径方向」は回転電機1の回転軸を中心としたときの動径方向(半径方向)を指す。
Hereinafter, an embodiment of a rotating electrical machine of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a perspective view of an essential part cross section showing a configuration of a rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention.
The rotating electrical machine 1 is mounted on, for example, a hybrid electric vehicle. In the following description, “axial direction” refers to the direction along the rotational axis of the rotating electrical machine 1, and “circumferential direction” refers to the direction along the rotational direction of the rotating electrical machine 1. The “radial direction” refers to a radial direction (radial direction) when the rotation axis of the rotating electrical machine 1 is the center.

図示の回転電機1は、薄型のものであり、エンジンとトランスミッションの間に配置される。回転電機1の回転子6は、シャフト7に嵌合され、クラッチ等の切換装置を介し、エンジンのクランクシャフト及びトランスミッションに連結される。固定子4は、ハウジング3に固定されている。ハウジング3は、エンジンまたはトランスミッションケースに固定される。回転子6は、固定子4に対して回転可能とされている。   The illustrated rotating electrical machine 1 is thin and is disposed between the engine and the transmission. A rotor 6 of the rotating electrical machine 1 is fitted to a shaft 7 and connected to an engine crankshaft and a transmission via a switching device such as a clutch. The stator 4 is fixed to the housing 3. The housing 3 is fixed to the engine or the transmission case. The rotor 6 is rotatable with respect to the stator 4.

回転電機1は、電力の供給を受け、エンジンを補助駆動したり、回転電機1のみでトランスミッションを介し、車両を駆動する。また、回転電機1は、車両減速時には、車両の運動エネルギーの一部を電力に回生できる。    The rotating electrical machine 1 is supplied with electric power and assists the engine, or drives the vehicle with the rotating electrical machine 1 alone via the transmission. Further, the rotating electrical machine 1 can regenerate a part of the kinetic energy of the vehicle into electric power when the vehicle is decelerated.

本実施形態では、回転電機1は、三相4線式の交流型で、固定子4に設けられた複数の固定子コイル5がU相、V相、W相、中性相に対応するように配電部品10によってスター結線されている。配電部品10には、各相に対応する電力供給端子部11が設けられ、この電力供給端子部11において、バッテリーより、インバータを介して、各相の電力が、各相の端子部11に供給される。   In the present embodiment, the rotating electrical machine 1 is a three-phase four-wire AC type, and a plurality of stator coils 5 provided on the stator 4 correspond to the U phase, V phase, W phase, and neutral phase. Are connected by a power distribution component 10. The power distribution component 10 is provided with a power supply terminal unit 11 corresponding to each phase. In the power supply terminal unit 11, power of each phase is supplied from the battery to the terminal unit 11 of each phase via an inverter. Is done.

図2は、図1に図示された回転電機において、結線リングと固定子コイルとを固定子に組み付けた状態を示す断面斜視図である。
固定子4は、周方向に沿って配置される複数の固定子コア8を備えている。固定子コア8には、径方向内側に向かって突出したティース部12(図4も参照)が形成されている。このティース部12に絶縁材のボビン9を介して、めっきにより形成された絶縁皮膜5a(図4参照)で被覆された導線(エナメル線)が巻回され、1個の固定子コイル5が形成される。複数の固定子コイル5が円周方向に配置されている。周方向に配置された固定子コア8は、ハウジング3に圧入または、焼き嵌めすることで、円形の固定子4を形成している。なお、回転子6は、永久磁石式として例示されている。
FIG. 2 is a cross-sectional perspective view showing a state where the connection ring and the stator coil are assembled to the stator in the rotating electrical machine shown in FIG. 1.
The stator 4 includes a plurality of stator cores 8 arranged along the circumferential direction. The stator core 8 is formed with a tooth portion 12 (see also FIG. 4) that protrudes radially inward. A conductive wire (enameled wire) covered with an insulating coating 5a (see FIG. 4) formed by plating is wound around the tooth portion 12 through a bobbin 9 of an insulating material to form one stator coil 5. Is done. A plurality of stator coils 5 are arranged in the circumferential direction. The stator core 8 arranged in the circumferential direction forms a circular stator 4 by being press-fitted or shrink-fitted into the housing 3. The rotor 6 is illustrated as a permanent magnet type.

固定子コイル5の端末は、ボビン9の鍔部分に絡げられた後、回転電機1の軸方向に立上げ、配列される。ここで、コイル端末部の絶縁皮膜5aは、コイルの巻回始め、及び巻回終りにおいて剥離されている。また、固定子の軸方向端面に位置する固定子コイル5の巻回部の上面には、この巻回部を覆う様に配電部品10が設けられている。配電部品10に設けられた結線リング13U、13V、13Wと固定子コイル5の巻始め側の端末線20aが、同一相毎に結線されて、電力供給端子部11U、11V、11W(図3参照)から、U相、V相、W相の励磁電流が固定子コイル5に供給される。また、固定子コイル5の巻終り側の端末線20bは、全周に渡り、中性相の結線リング13Nに接続され、スター結線の中性相を構成する。配電部品10は、各相に対応した結線リング13U、13V、13Wと、スター結線の中性相を構成する結線リング13Nと、これらの結線リングを収容する絶縁部材15より構成される。なお、固定子コイル5、結線リング13U、13V、13W、13Nは丸線を用いた構造として例示されている。   The ends of the stator coil 5 are entangled with the flange portion of the bobbin 9 and then are raised and arranged in the axial direction of the rotating electrical machine 1. Here, the insulating film 5a of the coil terminal portion is peeled off at the start and end of winding of the coil. A power distribution component 10 is provided on the upper surface of the winding portion of the stator coil 5 located on the axial end surface of the stator so as to cover the winding portion. The connection rings 13U, 13V, 13W provided in the power distribution component 10 and the terminal wire 20a on the winding start side of the stator coil 5 are connected for each phase, and the power supply terminal portions 11U, 11V, 11W (see FIG. 3). ), The U-phase, V-phase, and W-phase excitation currents are supplied to the stator coil 5. Further, the terminal wire 20b on the winding end side of the stator coil 5 is connected to the neutral phase connection ring 13N over the entire circumference to constitute a neutral phase of star connection. The power distribution component 10 includes connection rings 13U, 13V, and 13W corresponding to each phase, a connection ring 13N that forms a neutral phase of star connection, and an insulating member 15 that houses these connection rings. In addition, the stator coil 5 and the connection rings 13U, 13V, 13W, and 13N are illustrated as a structure using a round wire.

図3は、図1に図示された回転電機の結線リングの構成を示す分解斜視図である。
結線リング13U、13V、13Wは、円環状で、回転電機の軸方向に突出する複数の端子部16(この例では、各結線リングに8箇所)と、径方向外側に形成される3相の電力供給端子部11U、11V、11Wとを有している。中性相の結線リング13Nも円環状であるが、結線リング13Nには、24箇所の端子部16が形成されている。
結線リング13U、13V、13W、13Nは、銅の単線導体により形成されている。結線リング13U、13V、13W、13Nには、絶縁皮膜の無い裸銅線が用いられる。結線リング13U、13V、13W、13Nを構成する材料については後述する。
FIG. 3 is an exploded perspective view showing the configuration of the connection ring of the rotating electrical machine shown in FIG.
The connection rings 13U, 13V, and 13W are annular, and have a plurality of terminal portions 16 protruding in the axial direction of the rotating electrical machine (in this example, eight locations on each connection ring), and three-phase formed on the radially outer side. It has power supply terminal portions 11U, 11V, and 11W. The neutral phase connection ring 13N is also annular, but the connection ring 13N has 24 terminal portions 16 formed therein.
The connection rings 13U, 13V, 13W, and 13N are formed of a copper single wire conductor. For the connection rings 13U, 13V, 13W, 13N, bare copper wires without an insulating film are used. The materials constituting the connection rings 13U, 13V, 13W, 13N will be described later.

図2に図示されるように、結線リング13U、13V、13W、13Nは、ドーナッツ状の絶縁部材15に、同芯状平面に配置される。絶縁部材15には、各結線リング13U、13V、13W、13Nに対応した溝部18が形成されている。結線リング13U、13V、13W、13Nは固定子4の内径側より結線リング13N、13W、13V、13Uの順に溝部18内に設置され、配電部品10として一体化されている。また、各結線リング13U、13V、13W、13Nの端子部16は、隣合わない様に円周方向でずらして配置されている。   As illustrated in FIG. 2, the connection rings 13U, 13V, 13W, and 13N are disposed on the donut-shaped insulating member 15 in a concentric plane. In the insulating member 15, grooves 18 corresponding to the connection rings 13U, 13V, 13W, and 13N are formed. The connection rings 13U, 13V, 13W, 13N are installed in the groove 18 in the order of the connection rings 13N, 13W, 13V, 13U from the inner diameter side of the stator 4, and are integrated as the power distribution component 10. Further, the terminal portions 16 of the connection rings 13U, 13V, 13W, and 13N are arranged so as to be shifted in the circumferential direction so as not to be adjacent to each other.

図4は、図2に図示された固定子において、固定子コイルが巻回された状態を示す斜視図である。
固定子コイル5の表面には、エナメルめっき膜等の絶縁皮膜5aが形成されている。固定子コイル5の巻始め側及び巻き終り側の端末線20a、20bは、先端の絶縁皮膜5aが剥離されている。端末線20a、20bは、ボビン9の鍔部に絡げた後、曲げ成形し、固定子4の軸方向に立上げられている。
FIG. 4 is a perspective view illustrating a state where the stator coil is wound in the stator illustrated in FIG. 2.
An insulating film 5 a such as an enamel plating film is formed on the surface of the stator coil 5. The terminal wires 20a and 20b on the winding start side and winding end side of the stator coil 5 have the insulating coating 5a at the tip thereof peeled off. The terminal wires 20 a and 20 b are entangled with the flange portion of the bobbin 9, then bent and formed up in the axial direction of the stator 4.

一方の巻終り側の端末線20bは、中性相として、結線リング13N(図2、図3参照)の端子部16の直下に立上げ、他方の巻始め側の端末線20aは、U、V、W相の結線となる各結線リング13U、13V、13W(図2、図3参照)の端子部16の直下に立ち上げられている。   The terminal wire 20b on one winding end side rises as a neutral phase immediately below the terminal portion 16 of the connection ring 13N (see FIGS. 2 and 3), and the terminal wire 20a on the other winding start side has U, The connection rings 13U, 13V, and 13W (see FIGS. 2 and 3) that are connected to the V and W phases are provided immediately below the terminal portions 16 of the connection rings.

再び、図2を参照する。
配電部品10において、絶縁部材15には、固定子コイル5の端末線20a、20bを挿入する孔17が設けられている。固定子コイル5の端末線20a、20bは、絶縁部材15の孔17に挿入され、さらに、各結線リング13U、13V、13Wの端子部16と接続される。端子部16には突起部21が形成されている。固定子コイル5の端末線20a、20bは、突起部21において、TIG溶接等の溶接により対応する結線リング13U、13V、13W、13Nに接合される。接合構造の詳細は後述する。
Reference is again made to FIG.
In the power distribution component 10, the insulating member 15 is provided with holes 17 into which the terminal wires 20 a and 20 b of the stator coil 5 are inserted. The terminal wires 20a and 20b of the stator coil 5 are inserted into the holes 17 of the insulating member 15, and further connected to the terminal portions 16 of the connection rings 13U, 13V, and 13W. A protrusion 21 is formed on the terminal portion 16. The terminal wires 20a and 20b of the stator coil 5 are joined to the corresponding connection rings 13U, 13V, 13W, and 13N by welding such as TIG welding at the protruding portion 21. Details of the bonding structure will be described later.

本実施形態では、絶縁部材15には、結線リング13Nに対し24個、結線リング13U、13V、13Wに対し各8個の孔が設けられている。
また、絶縁部材15の溝部18には、結線リングの端子部16に対応する部分に、端子部16の接合時の熱影響を避けるための逃げ19が設けられている。
In this embodiment, the insulating member 15 is provided with 24 holes for the connection ring 13N and 8 holes for each of the connection rings 13U, 13V, and 13W.
Further, the groove portion 18 of the insulating member 15 is provided with a relief 19 at a portion corresponding to the terminal portion 16 of the connection ring for avoiding a thermal effect when the terminal portion 16 is joined.

図5は、図2に図示された固定子における結線リングの端子部の構成を示す断面斜視図である。
図5を参照して、結線リング13U、13V、13Wの各端子部16と固定子コイル5の端末線20a、および結線リング13Nと固定子コイル5の端末線20bとの接合構造について説明する。
なお、結線リング13U、13V、13Wの各端子部16と固定子コイル5の端末線20a、および結線リング13Nと固定子コイル5の端末線20bとの接合構造は同様である。このため、以下の説明では、適宜、結線リング13U、13V、13W、13Nを代表して結線リング13とし、端末線20a、20bを代表して端末線20とする。
結線リング13の端子部16は突起部21、溝22、貫通孔23を備えている。突起部21は、回転電機1、すなわち、固定子4の軸方向における結線リング13の一面上に円筒状に突出して形成されている。溝22は、結線リング13の突起部21が設けられた一面と反対側に設けられている。貫通孔23は、溝22の底面から突起部21の端面21aまで、結線リング13を貫通して形成されている。端末線20は、結線リング13の溝22側から貫通孔23内に挿入され、その端面26が突起部21の端面21aとほぼ面一になる位置に配置される。
この状態で、結線リング13の突起部21と固定子コイル5の端末線20とがTIG溶接等の溶接により接合され、結線リング13の突起部21の端面21a上と固定子コイル5の端末線20の端面26上に接合部24が形成される。
FIG. 5 is a cross-sectional perspective view showing the configuration of the terminal portion of the connection ring in the stator shown in FIG.
With reference to FIG. 5, the connection structure of each terminal part 16 of the connection rings 13U, 13V, and 13W and the terminal wire 20a of the stator coil 5, and the connection ring 13N and the terminal wire 20b of the stator coil 5 will be described.
The connection structures of the terminal portions 16 of the connection rings 13U, 13V, and 13W and the terminal wire 20a of the stator coil 5 and the connection ring 13N and the terminal wire 20b of the stator coil 5 are the same. Therefore, in the following description, the connection rings 13U, 13V, 13W, and 13N are represented as connection rings 13 and the terminal lines 20a and 20b are represented as terminal lines 20 as appropriate.
The terminal portion 16 of the connection ring 13 includes a protruding portion 21, a groove 22, and a through hole 23. The protruding portion 21 is formed to protrude in a cylindrical shape on one surface of the rotating ring 1, that is, the connection ring 13 in the axial direction of the stator 4. The groove 22 is provided on the side opposite to the one surface on which the projection 21 of the connection ring 13 is provided. The through hole 23 is formed through the connection ring 13 from the bottom surface of the groove 22 to the end surface 21 a of the protrusion 21. The terminal wire 20 is inserted into the through-hole 23 from the groove 22 side of the connection ring 13, and the end surface 26 is disposed at a position that is substantially flush with the end surface 21 a of the protrusion 21.
In this state, the projection 21 of the connection ring 13 and the terminal wire 20 of the stator coil 5 are joined by welding such as TIG welding, and the end wire 21 on the projection 21 of the connection ring 13 and the terminal wire of the stator coil 5 are connected. The joining portion 24 is formed on the end face 26 of the 20.

結線リング13の端子部16は、塑性加工により形成される。つまり、溝22の成形と同時に突起部21が成形され、突起部21のほぼ中心に固定子コイル5の端末線20を挿入する貫通孔23が成形される。塑性加工により、溝22と同時に突起部21を成形することで、溝22の空間と突起部21の体積をほぼ同等とすることができ、突起部21の成形も容易となる。また、塑性加工により、溝22と同時に突起部21を成形することで、突起部21の貫通孔23の空間を除いた体積は、貫通孔23に挿入される固定子コイルの端末線20の先端の体積とほぼ同等とすることができる。このため、溶融時の熱バランスにより、TIG溶接等の溶接による接合が安定する。   The terminal portion 16 of the connection ring 13 is formed by plastic working. That is, the protrusion 21 is formed simultaneously with the formation of the groove 22, and the through hole 23 for inserting the terminal wire 20 of the stator coil 5 is formed substantially at the center of the protrusion 21. By forming the protrusion 21 simultaneously with the groove 22 by plastic working, the space of the groove 22 and the volume of the protrusion 21 can be made substantially equal, and the protrusion 21 can be easily formed. Further, by forming the protrusion 21 simultaneously with the groove 22 by plastic working, the volume excluding the space of the through hole 23 of the protrusion 21 is the tip of the terminal wire 20 of the stator coil inserted into the through hole 23. The volume can be substantially equal to. For this reason, the joining by welding, such as TIG welding, is stabilized by the heat balance at the time of melting.

固定子コイル5の端末線20を貫通孔23に挿入後、結線リング13の突起部21を外周よりかしめることで、結線リング13の端末線20が結線リング13の突起部21に固定される。   After the terminal wire 20 of the stator coil 5 is inserted into the through hole 23, the terminal wire 20 of the connection ring 13 is fixed to the protrusion 21 of the connection ring 13 by caulking the protrusion 21 of the connection ring 13 from the outer periphery. .

結線リング13と固定子コイル5とを接合した後、結線リング13の端子部16と固定子コイル5の端末線20との接合部24を含み、絶縁部材15上に配置された結線リング13を絶縁樹脂で被覆する。これにより、各結線リング間の絶縁品質が更に向上する。   After joining the connection ring 13 and the stator coil 5, the connection ring 13 including the joint portion 24 between the terminal portion 16 of the connection ring 13 and the terminal wire 20 of the stator coil 5 and disposed on the insulating member 15 is provided. Cover with insulating resin. Thereby, the insulation quality between each connection ring further improves.

本実施形態では、絶縁部材15には、各結線リング13U、13V、13W、13Nが配置される溝部18が形成されており、結線リング13U、13V、13W、13Nに対する沿面距離が確保される。このため、結線リング13U、13V、13W、13Nとして、絶縁皮膜の無い裸銅線を用いることができる。   In the present embodiment, the insulating member 15 is formed with a groove portion 18 in which the connection rings 13U, 13V, 13W, and 13N are disposed, and a creeping distance to the connection rings 13U, 13V, 13W, and 13N is ensured. For this reason, a bare copper wire without an insulating film can be used as the connection rings 13U, 13V, 13W, 13N.

上述したように、結線リング13の端子部16と固定子コイル5の端末線20とはTIG溶接等の溶接により接合される。結線リング13および固定子コイル5は、銅により形成されている。接合部24のボイド等の発生を抑制して接合部24の信頼性を確保するため、結線リング13および固定子コイル5は、共に、純度6N(99.9999%)レベルの無酸素銅、高純度銅を用いる必要がある。純度6Nレベルの無酸素銅、高純度銅を得るには、酸素等の不純物を低減するため、多数の工程が必要であり、高コストとなる。従って、純度6Nレベルの無酸素銅、高純度銅からなる結線リング13および固定子コイル5を用いることは、回転電機1のコストを上昇させる要因となる。   As described above, the terminal portion 16 of the connection ring 13 and the terminal wire 20 of the stator coil 5 are joined by welding such as TIG welding. The connection ring 13 and the stator coil 5 are made of copper. In order to suppress the occurrence of voids and the like in the joint 24 and ensure the reliability of the joint 24, the connection ring 13 and the stator coil 5 are both made of oxygen-free copper having a purity level of 6N (99.9999%), high It is necessary to use pure copper. In order to obtain oxygen-free copper and high-purity copper having a purity level of 6N, a large number of steps are required to reduce impurities such as oxygen, resulting in high costs. Therefore, the use of the connection ring 13 and the stator coil 5 made of oxygen-free copper having a purity level of 6N and high-purity copper and the stator coil 5 are factors that increase the cost of the rotating electrical machine 1.

そこで、本実施形態では、結線リング13にチタンを含む純度5N(99.999%)以下、望ましくは純度4N(99.99%)以下の希薄銅合金を用い、固定子コイル5に純度5N以下、望ましくは純度4N以下の通常の銅を用いた。結線リング13の希薄銅合金は、一例として、2〜12mass ppmの硫黄と、2〜30mass ppmの酸素と、4〜55mass ppmのチタンを含み、残部が銅からなる。この希薄銅合金は、銅純度が4Nもしくは5Nであるが、接合の信頼性が高く、かつ、無酸素銅、高純度銅より安価である。   Therefore, in the present embodiment, a dilute copper alloy having a purity of 5N (99.999%) or less, preferably 4N (99.99%) or less containing titanium is used for the connection ring 13, and a purity of 5N or less is used for the stator coil 5. Desirably, ordinary copper having a purity of 4N or less was used. As an example, the dilute copper alloy of the connection ring 13 includes 2 to 12 mass ppm of sulfur, 2 to 30 mass ppm of oxygen, and 4 to 55 mass ppm of titanium, with the balance being made of copper. This diluted copper alloy has a copper purity of 4N or 5N, but has a high bonding reliability and is cheaper than oxygen-free copper and high-purity copper.

図6(A)〜(C)は、結線リング13の端子部16と固定子コイル5の端末線20との接合状態を示す模式図である。図6(A)は、本発明の実施例、すなわち、結線リング13を、チタンを含む純度4Nの銅により形成し、固定子コイル5、すなわち、端末線20を通常の純度4Nの銅により形成したものである。図6(B)は、結線リング13および固定子コイル5を、共に、通常の純度4Nの銅により形成した比較例である。図6(C)は、結線リング13および固定子コイル5を、共に、純度6Nの高純度銅により形成した従来品である。各図に図示される黒い斑点がボイドである。   FIGS. 6A to 6C are schematic views showing a joined state between the terminal portion 16 of the connection ring 13 and the terminal wire 20 of the stator coil 5. FIG. 6A shows an embodiment of the present invention, that is, the connection ring 13 is made of 4N copper containing titanium, and the stator coil 5, that is, the terminal wire 20 is made of normal 4N copper. It is a thing. FIG. 6B is a comparative example in which the connection ring 13 and the stator coil 5 are both made of ordinary copper having a purity of 4N. FIG. 6C shows a conventional product in which the connection ring 13 and the stator coil 5 are both made of high-purity copper having a purity of 6N. The black spots shown in each figure are voids.

図6(A)に図示される本発明の実施例には、1〜2のボイドはみられるが、その数量、大きさおよび発生領域の広さは、いずれも、図6(B)に示される純度4Nの銅同士を接合した比較例に比し、遥かに小さい。図6(B)に示す比較例では、純度4Nの銅は酸素を含んでいるため、溶接により、酸素O2が析出し、多数の大きいボイドが広い範囲に亘り発生する。これに対し、本発明の実施例では、結線リング13にチタンが含有されているため、比較例と同量程度の酸素を含有しているが、溶接を行っても、酸化チタン(Ti−O)、二酸化チタン(Ti−O2)が生成され、ボイドの発生が抑制される。このチタン含有によるボイド発生の抑制効果は、チタンが結線リング13のみに含有され、固定子コイル5には含有されていない場合でも得られることが確認された。   In the embodiment of the present invention shown in FIG. 6 (A), 1 to 2 voids are observed, but the quantity, size, and width of the generation region are all shown in FIG. 6 (B). Compared to a comparative example in which copper having a purity of 4N is bonded to each other, it is much smaller. In the comparative example shown in FIG. 6B, since copper with a purity of 4N contains oxygen, oxygen O2 is precipitated by welding, and a large number of large voids are generated over a wide range. On the other hand, in the Example of this invention, since the connection ring 13 contains titanium, it contains the same amount of oxygen as in the comparative example. However, even if welding is performed, titanium oxide (Ti-O ), Titanium dioxide (Ti-O2) is generated, and the generation of voids is suppressed. It was confirmed that the effect of suppressing the generation of voids due to the inclusion of titanium was obtained even when titanium was contained only in the connection ring 13 and not contained in the stator coil 5.

図6(C)の高純度銅(6N)同士の接合では、ボイドの発生は殆どみられない。これに比すと、本発明の実施例におけるボイド発生の抑制は、わずかに及ばない。しかし、接合の信頼性には影響しないことが確認された。   In the joining of the high purity copper (6N) shown in FIG. 6C, almost no voids are observed. Compared to this, the suppression of void generation in the embodiment of the present invention is slightly less. However, it was confirmed that the reliability of the bonding was not affected.

固定子コイル5を、結線リング13と同じ材料、つまり、チタンを含む希薄銅合金により形成してもよい。しかし、固定子コイル5は、端末線20を除き、エナメルめっき膜等の絶縁皮膜5aを施して絶縁を図る必要があるが、チタンを含む希薄銅合金は、強固な不働態皮膜を形成するため、エナメル等の絶縁皮膜5aをめっきにより形成するのは困難である。前処理により、不働態皮膜の再生成を防いでめっきする方法もあるが、高コスト化する。
このため、実質的にチタンを含有しない通常の純度4Nの銅により形成することとした。通常の純度4Nの銅の作製は、チタンが所定量含有される希薄銅合金を作製する場合に比し、製造コストが安価になるという利点もある。
The stator coil 5 may be formed of the same material as the connection ring 13, that is, a diluted copper alloy containing titanium. However, the stator coil 5 needs to be insulated by applying an insulating film 5a such as an enamel plating film except for the terminal wire 20, but the diluted copper alloy containing titanium forms a strong passive film. It is difficult to form the insulating film 5a such as enamel by plating. Although there is a method of plating by preventing the regeneration of the passive film by pretreatment, the cost is increased.
For this reason, it decided to form with the copper of the normal purity 4N which does not contain titanium substantially. The production of copper having a normal purity of 4N has an advantage that the production cost is lower than that in the case of producing a dilute copper alloy containing a predetermined amount of titanium.

本発明の実施形態によれば、下記の効果を奏する。
(1)結線リング13の端子部16と固定子コイル5の端末線20とが溶接により接合された固定子4において、結線リング13を、固定子コイル5よりもチタンが多く含有された銅により形成し、固定子コイル5を、純度5N(99.999%)以下の銅により形成した。これにより、結線リング13および固定子コイル5の低コスト化を図り、かつ、接合の信頼性を確保することができる。
According to the embodiment of the present invention, the following effects can be obtained.
(1) In the stator 4 in which the terminal portion 16 of the connection ring 13 and the terminal wire 20 of the stator coil 5 are joined by welding, the connection ring 13 is made of copper containing more titanium than the stator coil 5. The stator coil 5 was formed of copper having a purity of 5N (99.999%) or less. Thereby, cost reduction of the connection ring 13 and the stator coil 5 can be achieved, and the reliability of joining can be ensured.

(2)固定子コイル5を、通常の純度4Nの銅により形成すると共に、エナメルめっき膜で被覆した。このため、固定子コイル5を能率的に作製することが可能であり、かつ、チタンを含有する銅により形成された結線リング13と溶接しても接合時の信頼性を確保することができる。 (2) The stator coil 5 was formed of copper having a normal purity of 4N and covered with an enamel plating film. For this reason, the stator coil 5 can be efficiently manufactured, and reliability at the time of joining can be ensured even by welding with the connection ring 13 formed of copper containing titanium.

(3)固定子コイル5の銅の純度を、4N(99.99%)以下とすることにより、より低コスト化を図ることができる。 (3) By making the purity of the copper of the stator coil 5 4N (99.99%) or less, the cost can be further reduced.

なお、上記実施形態では、結線リング13U、13V、13W、13Nとして、絶縁皮膜の無い裸銅線を用いた構造として例示した。しかし、結線リング13U、13V、13W、13Nとして、めっきを施した銅配線を用いてもよい。   In addition, in the said embodiment, it illustrated as a structure using the bare copper wire without an insulating film as the connection rings 13U, 13V, 13W, and 13N. However, plated copper wiring may be used as the connection rings 13U, 13V, 13W, and 13N.

上記実施形態では、三相4線式のスター結線式の回転電機1として例示した。しかし、本発明は、中性相を有していないが、デルタ結線式の三相交流型の回転電機に適用することができる。また、本発明は、三相6線式の回転電機に適用することができる。さらに、本発明は、三相よりも多い相数(例えば6相)に適用することができる。   In the said embodiment, it illustrated as the rotary electric machine 1 of a three-phase 4 wire type star connection type. However, the present invention does not have a neutral phase, but can be applied to a three-phase AC type rotating electrical machine of delta connection type. Further, the present invention can be applied to a three-phase six-wire rotary electric machine. Furthermore, the present invention can be applied to a larger number of phases (for example, six phases) than three phases.

結線リング13、固定子コイル5は、丸線として例示したが、共に角線でもよいし、丸線と角線等の組み合わせとしてもよい。また、銅線を変形させることにより、1つの結線リング13に丸線や角線を混在させるようにしてもよい。同様に、1つの固定子コイル5に丸線や角線を混在させるようにしてもよい。丸線については、真円である必要はなく、楕円でも構わない。角線についても四角形である必要はなく、四角形以外の多角形でも構わない。   Although the connection ring 13 and the stator coil 5 are exemplified as round lines, both may be square lines or a combination of round lines and square lines. Moreover, you may make it mix a round wire and a square wire in the one connection ring 13 by deform | transforming a copper wire. Similarly, a round wire or a square wire may be mixed in one stator coil 5. The round line need not be a perfect circle and may be an ellipse. The square line need not be a square, and may be a polygon other than a square.

上記実施形態では、回転子6が永久磁石式の回転電機1として例示した。しかし、本発明は、回転子6は永久磁石式でなく、インダクション式や、シンクロナスリラクタンス、爪磁極式等にも適用可能である。また、内転型で説明を行っているが、外転型やリニアモータ、アキシャルギャップ型にも適用可能である。   In the above embodiment, the rotor 6 is exemplified as the permanent magnet type rotating electrical machine 1. However, the present invention can be applied not only to the permanent magnet type but also to the induction type, synchronous reluctance, claw magnetic pole type, and the like. Further, although the explanation is made with the inner rotation type, the present invention can also be applied to an outer rotation type, a linear motor, and an axial gap type.

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。   Although various embodiments and modifications have been described above, the present invention is not limited to these contents. Other embodiments conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention.

1 回転電機
4 固定子
5 固定子コイル
6 回転子
8 固定子コア
11、11U、11V、11W 電力供給端子部
12 ティース部
13、13U、13V、13W、13N 結線リング
16 端子部
20、20a、20b 端末線
21 突起部
21a 端面
22 溝
23 貫通孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating electrical machine 4 Stator 5 Stator coil 6 Rotor 8 Stator core 11, 11U, 11V, 11W Power supply terminal part 12 Teeth part 13, 13U, 13V, 13W, 13N Connection ring 16 Terminal part 20, 20a, 20b Terminal line 21 Protrusion 21a End face 22 Groove 23 Through-hole

Claims (5)

回転子と、
ティース部を有する固定子コアと、前記ティース部に巻回され、前記固定子コアの軸方向の端面から突出される端末線を有する固定子コイルと、前記固定子コイルの前記端末線が接合される端子部を有する結線リングを有する固定子とを備え、
前記固定子コイルは、前記ティース部に巻回された巻回部が絶縁皮膜により被覆され、
前記結線リングおよび前記固定子コイルは、銅により形成され、
前記結線リングは、酸素およびチタンを含む純度4N(99.99%)以下の希薄銅合金であり、前記固定子コイルは、前記チタンを含まない純度4N(99.99%)以下の銅である回転電機。
A rotor,
A stator core having a tooth portion, a stator coil wound around the tooth portion and having a terminal wire protruding from an end surface in the axial direction of the stator core, and the terminal wire of the stator coil are joined. And a stator having a connection ring having a terminal portion,
The stator coil has a winding portion wound around the teeth portion covered with an insulating film,
The connection ring and the stator coil are made of copper,
The connection ring is a dilute copper alloy having a purity of 4N (99.99%) or less containing oxygen and titanium, and the stator coil is a copper having a purity of 4N (99.99%) or less not containing the titanium. Rotating electric machine.
請求項1に記載の回転電機において、
前記固定子コイルを被覆する前記絶縁皮膜は、エナメルめっき膜である回転電機。
In the rotating electrical machine according to claim 1,
The rotary electric machine, wherein the insulating film covering the stator coil is an enamel plating film.
請求項1に記載の回転電機において、
前記結線リングは、2〜12mass ppmの硫黄と、2〜30mass ppmの酸素と、4〜55mass ppmのチタンを含み、残部が銅からなる回転電機。
In the rotating electrical machine according to claim 1,
The said connection ring is a rotary electric machine which contains 2-12 mass ppm sulfur, 2-30 mass ppm oxygen, 4-55 mass ppm titanium, and the remainder consists of copper.
請求項1〜のいずれか一項に記載の回転電機において、
前記結線リングの前記端子部は、前記結線リングにおける前記固定子の軸方向の一面上に突出する突起部と、前記結線リングの前記突起部と反対側に設けられた溝と、前記溝から前記突起部の端面まで貫通する貫通孔を有し、
前記固定子コイルの前記端末線は、前記結線リングの前記端子部の前記貫通孔内に配置されて前記突起部に接合されている回転電機。
In the rotary electric machine as described in any one of Claims 1-3 ,
The terminal portion of the connection ring includes a protrusion protruding on one surface in the axial direction of the stator in the connection ring, a groove provided on the opposite side of the protrusion of the connection ring, and the groove from the groove Having a through-hole penetrating to the end face of the protrusion,
The rotating electrical machine in which the terminal wire of the stator coil is disposed in the through hole of the terminal portion of the connection ring and joined to the protruding portion.
請求項に記載の回転電機において、
前記固定子コイルの前記端末線と前記結線リングの前記端子部とは、溶接により接合されている回転電機。
In the rotating electrical machine according to claim 4 ,
The rotating electrical machine in which the terminal wire of the stator coil and the terminal portion of the connection ring are joined by welding.
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