JP6906329B2 - Manufacture method of stator, rotary electric machine, stator, and manufacturing method of rotary electric machine - Google Patents
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Description
本発明は、固定子、回転電機、固定子の製造方法、回転電機の製造方法、及び固定子に用いるコイル電線に関する。 The present invention relates to a stator, a rotary electric machine, a method for manufacturing a stator, a method for manufacturing a rotary electric machine, and a coil wire used for the stator.
産業や生活に密着した回転電機は、現代の社会を支える基盤機器である。特に、地球環境保護の観点から、ハイブリッド自動車や電気自動車が普及しつつある。これらの自動車においては、設置スペースの確保および軽量化による燃費向上の観点から、動力源のモータの小型・軽量化が要求される。 Rotating electric machines, which are closely related to industry and daily life, are the basic equipment that supports modern society. In particular, from the viewpoint of protecting the global environment, hybrid vehicles and electric vehicles are becoming widespread. In these automobiles, the motor of the power source is required to be smaller and lighter from the viewpoint of securing the installation space and improving the fuel efficiency by reducing the weight.
ハイブリッド自動車や電気自動車に用いる動力モータの固定子スロットの絶縁部は、固定子コア/コイル間および異相コイル間に挿入される絶縁紙(スロットライナ)と、それらの空隙を充填しコイルおよび絶縁紙をコアに固定する固着ワニスと、で構成されている(例えば、特許文献1参照)。 The insulator of the stator slot of the power motor used in hybrid vehicles and electric vehicles is the insulating paper (slot liner) inserted between the stator core / coil and the out-of-phase coil, and the coil and insulating paper that fill the gaps between them. It is composed of a fixing varnish that fixes the core to the core (see, for example, Patent Document 1).
動力モータを小型化するためには、駆動電圧を高くする手段又はコイル電流密度を高くする手段が考えられる。しかしながら、いずれの手段も、固定子内コイルの絶縁部における負荷の増大につながるため、小型化に対応するための絶縁構造を設計する必要がある。 In order to reduce the size of the power motor, it is conceivable to increase the drive voltage or increase the coil current density. However, since either means leads to an increase in the load in the insulating portion of the coil in the stator, it is necessary to design an insulating structure for miniaturization.
駆動電圧を高くする手段を用いる場合において従来技術の延長線上で対処するには、絶縁紙の厚さを増大させ、作用電圧に対応した絶縁距離を確保することになる。しかしながら、この手法では、スロット内のコイル占積率の低下を招き、コイル電流が低下する。この点を補うには、コイル電流密度を高くする必要があり、コイルの温度上昇が避けられない。 In the case of using a means for increasing the drive voltage, in order to deal with it as an extension of the conventional technique, the thickness of the insulating paper is increased and the insulation distance corresponding to the working voltage is secured. However, in this method, the coil space factor in the slot is lowered, and the coil current is lowered. To compensate for this point, it is necessary to increase the coil current density, and the temperature rise of the coil is unavoidable.
もう一つのコイル電流密度を高くする手段を用いる場合においては、上述の場合と同様に、コイルの温度上昇を伴うため、ハイブリッド自動車や電気自動車に用いる動力モータを小型化する際には障害となる。 When another means for increasing the coil current density is used, the temperature of the coil rises as in the above case, which is an obstacle when miniaturizing the power motor used for the hybrid vehicle or the electric vehicle. ..
従来の固定子の絶縁部においては、固着ワニスとしては、モータの運転により温度が上昇しても固着力が低下しない熱硬化性樹脂が用いられる。スロット内の構成部材を強固に固着させるためには、構成部材間の空隙への浸透性を考慮して、粘度の低い樹脂が用いられる。 In the insulating portion of the conventional stator, a thermosetting resin is used as the fixing varnish so that the fixing force does not decrease even if the temperature rises due to the operation of the motor. In order to firmly fix the constituent members in the slot, a resin having a low viscosity is used in consideration of the permeability into the voids between the constituent members.
一般的に、粘度の低い熱硬化性樹脂の耐熱性を改善することは困難であり、コイル電流密度アップに伴うコイルの温度上昇は、スロットの絶縁部における固着樹脂の熱劣化に伴う絶縁信頼性の低下の原因となる。 In general, it is difficult to improve the heat resistance of a thermosetting resin having low viscosity, and the temperature rise of the coil due to the increase in coil current density causes the insulation reliability due to the thermal deterioration of the fixed resin in the insulating portion of the slot. It causes a decrease in.
本発明は、固定子コイルの温度上昇及び固定子コイルへの高電圧印加において、固着樹脂の熱劣化を防止し、固定子の絶縁信頼性を向上することを目的とする。 An object of the present invention is to prevent thermal deterioration of the fixing resin and improve the insulation reliability of the stator when the temperature of the stator coil rises and a high voltage is applied to the stator coil.
本発明の固定子は、コアバック及びティースを有するコアと、絶縁層で被覆された導体、及び絶縁層の外表面を被覆する第1の樹脂を含む電線と、を備え、電線の束であるセグメントコイルの外表面のうち隣り合う電線の少なくとも角部には、第2の樹脂が設けられている。 The stator of the present invention comprises a core having a core back and teeth, a conductor coated with an insulating layer, and an electric wire containing a first resin covering the outer surface of the insulating layer, and is a bundle of electric wires. A second resin is provided on at least the corners of adjacent electric wires on the outer surface of the segment coil.
本発明によれば、固定子コイルの温度上昇及び固定子コイルへの高電圧印加において、固着樹脂の熱劣化により発生する樹脂クラックを防止し、樹脂クラックにより引き起こされる部分放電開始電圧の低下を防止することができ、固定子の絶縁信頼性を向上することができる。 According to the present invention, when the temperature of the stator coil rises and a high voltage is applied to the stator coil, resin cracks caused by thermal deterioration of the fixed resin are prevented, and a decrease in the partial discharge start voltage caused by the resin cracks is prevented. It is possible to improve the insulation reliability of the stator.
本発明は、固定子、回転電機、固定子の製造方法、回転電機の製造方法、及び固定子に用いるコイル電線に関する。回転電機は、電動車両等に適用される。 The present invention relates to a stator, a rotary electric machine, a method for manufacturing a stator, a method for manufacturing a rotary electric machine, and a coil wire used for the stator. Rotating electric machines are applied to electric vehicles and the like.
以下、外径245mm、内径200mm、スロット数72、コア積厚94mmの固定子コアから切り出したコアに模擬コイル及びスロット絶縁紙を組み込み、それぞれの樹脂構成でスロット内構成材を固着した絶縁モデルについて部分放電開始電圧の測定を行った結果を用いて、本発明の実施形態について説明する。後述の実施例及び比較例は、回転電機の固定子の部分モデルであるが、下記の説明から自明のように、実機の回転電機の固定子と等価である。 The following is an insulation model in which a simulated coil and slot insulating paper are incorporated into a core cut out from a stator core having an outer diameter of 245 mm, an inner diameter of 200 mm, a number of slots of 72, and a core thickness of 94 mm, and the components inside the slots are fixed in each resin configuration. An embodiment of the present invention will be described with reference to the result of measuring the partial discharge start voltage. The examples and comparative examples described later are partial models of the stator of the rotary electric machine, but as is obvious from the following explanation, they are equivalent to the stator of the actual rotary electric machine.
図1は、絶縁モデル組立用に切り出した固定子コアの形状を示したものである。 FIG. 1 shows the shape of the stator core cut out for assembling the insulation model.
本図においては、コア1は、略円筒形状の固定子コアを中心角5°の扇形に切断したものであり、コアバック16と、ティース17a、17bと、で構成されている。ティース17a、17bの間には、一つのスロット2が設けられている。
In this figure, the core 1 is formed by cutting a substantially cylindrical stator core into a fan shape having a central angle of 5 °, and is composed of a
スロット2の形状は、幅一定の略矩形状であり、その幅は4.2mm、平行部深さは12.1mmである。コア1には、35A300相当(JIS C 2552)の打ち抜き電磁鋼板が用いられている。コア1を構成する電磁鋼板は、積層され、各々の電磁鋼板の外周部の表面を溶接することにより固定されている。
The shape of the
図2は、組み立てた絶縁モデルを示す斜視図である。また、図3は、組み立てた絶縁モデルを示す断面図である。 FIG. 2 is a perspective view showing the assembled insulation model. Further, FIG. 3 is a cross-sectional view showing an assembled insulation model.
これらの図に示すように、絶縁モデルは、4本の銅導体(コイル電線)を積み重ねることにより模擬コイル4(セグメントコイル)とし、模擬コイル4の中央部をスロット絶縁紙5で包み込み、これらをコア1のスロットに挿入した構成を有する。一本一本の模擬コイル4は、平角エナメル絶縁線で形成されている。なお、模擬コイル4(セグメントコイル)は、電線の束と呼ぶこともできる。
As shown in these figures, in the insulation model, four copper conductors (coil wires) are stacked to form a simulated coil 4 (segment coil), and the central portion of the simulated
模擬コイル4の長さは、160mmとしている。模擬コイル4は、スロットの両端部から均等に33mmはみ出させている。平角エナメル絶縁線は、平角の銅導体(銅線)の表面に厚さ0.05mmのポリイミド絶縁層が被覆されたものである。平角エナメル絶縁線の断面寸法は、短辺2.89mm、長辺3.42mm、コーナー面取り半径0.5mmである。
The length of the simulated
スロット絶縁紙5としては、厚さ0.18mmのアラミド紙/PET/アラミド紙がウレタン系接着剤で接着された3層ラミネート紙を用いている。スロット絶縁紙5の長さは100mmとし、スロット絶縁紙5は、スロットの両端部から3mmずつはみ出させている。
As the
上記の絶縁モデルを共通条件として、実施例においては、平角エナメル絶縁線の表面に、次の希釈液をスプレーコーティングすることにより、第1の樹脂層を形成した。 With the above insulation model as a common condition, in the examples, the surface of the flat enamel insulated wire was spray-coated with the following diluent to form a first resin layer.
希釈液は、多官能エポキシ樹脂であるフェノールノボラック型エポキシ樹脂100質量部に対して、酸無水物系の硬化剤90質量部、イミタゾール系硬化促進剤2質量部を混合した材料をアセトンで溶解することにより作製した。 The diluent is a mixture of 100 parts by mass of a phenol novolac type epoxy resin, which is a polyfunctional epoxy resin, 90 parts by mass of an acid anhydride-based curing agent, and 2 parts by mass of an imidazole-based curing accelerator, and is dissolved in acetone. It was produced by.
よって、実施例の模擬コイル4は、平角エナメル絶縁線の表面に第1の樹脂層を形成したものである。ここで、第1の樹脂層の被覆厚さは、約0.05mmとした。
Therefore, in the simulated
さらに、スロット内の構成材を完全に固着させるために、第2の樹脂層を形成し、熱硬化処理を施した。 Further, in order to completely fix the constituent material in the slot, a second resin layer was formed and subjected to a thermosetting treatment.
図4は、実施例の模擬コイルの一部を示す断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing a part of the simulated coil of the embodiment.
本図において、熱硬化処理を施す前の状態を示している。銅導体11は、ポリイミド絶縁層12で被覆され、その外側を更に第1の樹脂層13で覆われている。そして、隣接する2本の銅導体11は、その周囲を第2の樹脂層14で覆われている。言い換えると、隣接する2本の銅導体11の間に形成された空隙には、第2の樹脂層14が塗布されている。第2の樹脂層14は、隣り合う2本の銅導体11の少なくとも角部(コーナー部)に設けられている。2本の銅導体11のそれぞれを覆う第1の樹脂層13は、接しているが、境界を有している。
In this figure, the state before the thermosetting treatment is shown. The
図5は、熱硬化処理を施した後における実施例の模擬コイルの一部を示す断面図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing a part of the simulated coil of the embodiment after the thermosetting treatment.
本図においては、図4の第1の樹脂層13が第1の硬化樹脂層113に、第2の樹脂層14が第2の硬化樹脂層114に変化している。図5においては、2本の銅導体11の間にある第1の樹脂層13は、溶融し、熱硬化し、一体化している。このため、図4に示す境界は消えている。第2の硬化樹脂層114は、隣り合う2本の銅導体11の少なくとも角部(コーナー部)に設けられている。
In this figure, the
上述の固定子を用いることにより、スロット絶縁紙の厚さを増大させることなく、高い駆動電圧に耐え得る回転電機を製造することができる。 By using the above-mentioned stator, it is possible to manufacture a rotary electric machine that can withstand a high driving voltage without increasing the thickness of the slot insulating paper.
つぎに、第2の樹脂層を形成するために用いた樹脂組成物について説明する。 Next, the resin composition used for forming the second resin layer will be described.
実施例1においては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂100質量部に対し、酸無水物系の硬化剤80質量部と、イミタゾール系硬化促進剤1質量部と、を混合して作製した樹脂組成物を、スロット内の構成材の空隙に流し込むことにより、第2の樹脂層を形成した。その後、熱硬化させ、スロット内の構成材を固着させた。 In Example 1, a resin composition prepared by mixing 100 parts by mass of a bisphenol A type epoxy resin with 80 parts by mass of an acid anhydride-based curing agent and 1 part by mass of an imidazole-based curing accelerator was prepared. A second resin layer was formed by pouring it into the voids of the constituent material in the slot. Then, it was thermoset and the constituent material in the slot was fixed.
実施例2においては、不飽和ポリエステル樹脂100質量部に対し、1時間半減温度が125℃の過酸化物系硬化剤2質量部を混合して作製した樹脂組成物を、実施例1と同様に、スロット内の構成材の空隙に流し込むことにより、第2の樹脂層を形成した。その後、熱硬化させ、スロット内の構成材を固着させた。 In Example 2, a resin composition prepared by mixing 2 parts by mass of a peroxide-based curing agent having a half-temperature of 125 ° C. for 1 hour with 100 parts by mass of an unsaturated polyester resin was prepared in the same manner as in Example 1. , A second resin layer was formed by pouring into the voids of the constituent material in the slot. Then, it was thermoset and the constituent material in the slot was fixed.
(比較例)
比較例においては、第1の樹脂層を形成していない状態で、図2及び3に示す構成とし、実施例1の第2の樹脂層に用いた樹脂組成物をスロット内の構成材の空隙に流し込むことにより、第2の樹脂層を形成した。その後、熱硬化させ、従来技術に相当する絶縁モデルとした。
(Comparison example)
In the comparative example, the configuration shown in FIGS. 2 and 3 was adopted in a state where the first resin layer was not formed, and the resin composition used for the second resin layer of Example 1 was used as a gap in the constituent material in the slot. A second resin layer was formed by pouring into. After that, it was thermoset to obtain an insulation model equivalent to the conventional technique.
実施例及び比較例における熱硬化の条件は、160℃×1時間とした。この熱硬化処理により、第1の樹脂層及び第2の樹脂層が同時に硬化された。 The conditions for thermosetting in Examples and Comparative Examples were 160 ° C. × 1 hour. By this thermosetting treatment, the first resin layer and the second resin layer were cured at the same time.
表1は、実施例及び比較例における絶縁モデルの構成を示したものである。ここで、第1の樹脂層を構成する樹脂材料を第1の樹脂、第2の樹脂層を構成する樹脂材料を第2の樹脂と呼ぶ。 Table 1 shows the configurations of the insulation models in Examples and Comparative Examples. Here, the resin material constituting the first resin layer is referred to as a first resin, and the resin material constituting the second resin layer is referred to as a second resin.
つぎに、実施例及び比較例として製作した絶縁モデルの固着樹脂の熱劣化について説明する。 Next, the thermal deterioration of the fixed resin of the insulating model manufactured as an example and a comparative example will be described.
固着樹脂(樹脂硬化物)の熱劣化を目的として、220℃×960時間で熱処理し、熱劣化処理前後の部分放電開始電圧の測定を行った。 For the purpose of thermal deterioration of the fixed resin (cured resin product), heat treatment was performed at 220 ° C. for 960 hours, and the partial discharge start voltage before and after the thermal deterioration treatment was measured.
表2は、部分放電開始電圧の測定結果を示したものである。表中の数値は、各隣接コイル電線間(3組み/絶縁モデル)の部分放電開始電圧の平均値で示したものである。部分放電開始電圧は、放電電荷量が100pCに達した電圧とし、印加電圧周波数は、50Hzとした。 Table 2 shows the measurement results of the partial discharge start voltage. The numerical values in the table are shown by the average value of the partial discharge start voltage between each adjacent coil electric wire (3 sets / insulation model). The partial discharge start voltage was a voltage at which the amount of discharge charge reached 100 pC, and the applied voltage frequency was 50 Hz.
表2から、実施例及び比較例とも、熱劣化前には、同様の部分放電開始電圧を示す。具体的には、1.89〜2.02である。 From Table 2, both Examples and Comparative Examples show the same partial discharge start voltage before thermal deterioration. Specifically, it is 1.89 to 2.02.
実施例1においては、熱劣化前に1.95であったものが、熱劣化後においては1.97となっている。 In Example 1, what was 1.95 before the heat deterioration became 1.97 after the heat deterioration.
実施例2においては、熱劣化前に2.02であったものが、熱劣化後においては1.85となっている。 In Example 2, what was 2.02 before the heat deterioration became 1.85 after the heat deterioration.
これに対して、比較例においては、熱劣化前に1.89であったものが、熱劣化後においては0.72にまで低下している。 On the other hand, in the comparative example, what was 1.89 before the thermal deterioration decreased to 0.72 after the thermal deterioration.
よって、実施例1及び2においては、熱劣化後でも部分放電開始電圧の低下が発生せず、本発明の効果が確認できる。しかし、比較例においては、熱劣化後に部分放電開始電圧が大きく低下することがわかる。 Therefore, in Examples 1 and 2, the partial discharge start voltage does not decrease even after thermal deterioration, and the effect of the present invention can be confirmed. However, in the comparative example, it can be seen that the partial discharge start voltage drops significantly after thermal deterioration.
ここで、熱劣化後の絶縁モデルを解体し、固着樹脂の状態を観察したところ、比較例では、樹脂クラックが発生していることがわかった。 Here, when the insulation model after thermal deterioration was disassembled and the state of the fixed resin was observed, it was found that resin cracks were generated in the comparative example.
図6は、比較例における樹脂クラックの状態を模式的に示す斜視図である。 FIG. 6 is a perspective view schematically showing the state of the resin crack in the comparative example.
本図に示すように、比較例の場合、銅導体11は、ポリイミド絶縁層12で被覆され、隣接する2本の銅導体11の間に形成された空隙に第2の硬化樹脂層114が形成されている。第2の硬化樹脂層114には、大きな樹脂クラック15が発生している。
As shown in this figure, in the case of the comparative example, the
比較例における熱劣化後の部分放電開始電圧は、模擬コイルの平角エナメル絶縁線2本の平面を単純に合わせたモデル(背合わせモデル)で測定される線間の部分放電開始電圧とほぼ等しい。よって、比較例で発生した樹脂クラック15が模擬コイルのポリイミド絶縁層12に到達した場合、隣接模擬コイルを連結する空隙が形成され、背合わせモデルと同等の状態となったことが推察できる。
The partial discharge start voltage after thermal deterioration in the comparative example is substantially equal to the partial discharge start voltage between the lines measured by a model (back-to-back model) in which the planes of two flat enamel insulated wires of the simulated coil are simply combined. Therefore, when the
このことから、更に熱劣化が進行した場合、模擬コイルのポリイミド絶縁層12が劣化し、早期に絶縁破壊に至ることが予想される。
From this, it is expected that if the thermal deterioration further progresses, the
同様に、熱劣化後の実施例1及び2の絶縁モデルを解体調査したところ、比較例と同様に、第2の樹脂層にはクラックが発生したが、その程度は軽微であり、第1の樹脂層との界面付近でクラック進展が停止している様子が確認され、固着樹脂として耐熱性の高い多官能エポキシ樹脂を第1の樹脂層として模擬コイルコーナ部に配置した効果が確認できた。 Similarly, when the insulation models of Examples 1 and 2 after thermal deterioration were disassembled and investigated, cracks were generated in the second resin layer as in the comparative example, but the degree was minor and the first It was confirmed that the crack growth stopped near the interface with the resin layer, and the effect of arranging the polyfunctional epoxy resin having high heat resistance as the fixing resin in the simulated coil corner portion as the first resin layer was confirmed.
ところで、実施例1及び2では、第2の樹脂層の形成に用いた材料が異なっている。このため、表2に示すように、熱劣化後の部分放電開始電圧には差が生じていないものの、形態的に異なってくる可能性がある。 By the way, in Examples 1 and 2, the materials used for forming the second resin layer are different. Therefore, as shown in Table 2, although there is no difference in the partial discharge start voltage after thermal deterioration, there is a possibility that the partial discharge start voltage will be morphologically different.
そこで、実施例1及び2の第1の硬化樹脂層と第2の硬化樹脂層との界面近傍を詳細に調査した。その結果、実施例1においては、第1の硬化樹脂層と第2の硬化樹脂層との間に両樹脂の混合層が形成されていることがわかった。 Therefore, the vicinity of the interface between the first cured resin layer and the second cured resin layer of Examples 1 and 2 was investigated in detail. As a result, it was found that in Example 1, a mixed layer of both resins was formed between the first cured resin layer and the second cured resin layer.
図7は、上記の混合層を含む断面を示したものである。 FIG. 7 shows a cross section including the above mixed layer.
本図に示すように、実施例1においては、第1の硬化樹脂層113と第2の硬化樹脂層114との間に混合層116が形成されている。混合層116は、第1の硬化樹脂層113の成分と第2の硬化樹脂層114の成分とが混ざり合った領域である。実施例1の場合、第1の樹脂及び第2の樹脂がともにエポキシ樹脂であるため、混合しやすい。混合層116は、第1の硬化樹脂層113に接する部分においては第1の硬化樹脂層113の成分に近い成分を有し、第2の硬化樹脂層114に接する部分においては第2の硬化樹脂層114の成分に近い成分を有する。言い換えると、混合層116は、濃度勾配を有する。このため、混合層116においては、物性が滑らかに変化している。これにより、第2の硬化樹脂層114におけるクラックの進展がより抑えられ、実施例2に比べ、熱劣化後の部分放電開始電圧が高く維持されるものと考えられる。
As shown in this figure, in Example 1, the
実施例においては、第1の樹脂として、三官能のフェノールノボラック型エポキシ樹脂を用いたが、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルアミン系エポキシ樹脂、グリシジルエーテル系エポキシ樹脂等の多官能エポキシ樹脂を単体あるいは混合して適用することも可能である。また、ビスフェノールA型等の二官能エポキシ樹脂と上記の多官能エポキシ樹脂とを混合した樹脂組成物も適用可能である。 In the examples, a trifunctional phenol novolac type epoxy resin was used as the first resin, but a polyfunctional epoxy resin such as a cresol novolac type epoxy resin, a glycidyl amine type epoxy resin, or a glycidyl ether type epoxy resin could be used alone or. It is also possible to mix and apply. Further, a resin composition obtained by mixing a bifunctional epoxy resin such as bisphenol A type and the above-mentioned polyfunctional epoxy resin is also applicable.
第1の樹脂の硬化剤として、本発明では、酸無水物系硬化剤を用いたが、アミン系、ポリアミド系、ジシアンジアミド等のエポキシ樹脂硬化剤として一般に用いられる硬化剤が適用可能であるが、硬化エポキシ樹脂に高耐熱性を付与することができる硬化剤を選定することが肝要である。 In the present invention, an acid anhydride-based curing agent is used as the curing agent for the first resin, but a curing agent generally used as an epoxy resin curing agent such as amine-based, polyamide-based, and dicyandiamide can be applied. It is important to select a curing agent that can impart high heat resistance to the cured epoxy resin.
ところで、実施例では、平角エナメル絶縁線に、別途、第1の樹脂を被覆して絶縁モデルを製作した。しかし、実機の固定子を本発明により製作する場合、実施例と同様な手法で第1の樹脂をコイルに被覆するのは、製造コストの面で得策とは言えない。このため、第1の樹脂層を形成する樹脂があらかじめ塗布された平角エナメル絶縁線を用い、固定子コイルを形成する方法が固定子の製造方法として望ましい。 By the way, in the embodiment, the flat enamel insulated wire was separately coated with the first resin to produce an insulating model. However, when the stator of the actual machine is manufactured by the present invention, it is not a good idea to coat the coil with the first resin by the same method as in the embodiment in terms of manufacturing cost. Therefore, a method of forming a stator coil using a flat enamel insulated wire to which a resin for forming a first resin layer is previously applied is desirable as a method for manufacturing a stator.
図8は、実機の固定子の製造方法の例を示すフロー図である。 FIG. 8 is a flow chart showing an example of a method for manufacturing a stator of an actual machine.
本図に示すように、固定子に用いるセグメントコイル(コイル電線)を成形し(S101)、第1の樹脂を含む第1の固着ワニスをセグメントコイル(1本1本のコイル電線)にコーティングする(S102)。そして、スロット絶縁紙をスロットに挿入し、スロット内のスロット絶縁紙の内側の空間にセグメントコイル(コイル電線)を挿入する(S103)。その後、セグメントコイルの曲げ加工を行い(S104)、セグメントコイルを溶接する(S105)。その後、第2の樹脂を含む第2の固着ワニスをセグメントコイルに塗布し、又は含浸し(S106)、熱硬化処理を行う(S107)。 As shown in this figure, the segment coil (coil wire) used for the stator is molded (S101), and the segment coil (one coil wire) is coated with the first fixed varnish containing the first resin. (S102). Then, the slot insulating paper is inserted into the slot, and the segment coil (coil electric wire) is inserted into the space inside the slot insulating paper in the slot (S103). After that, the segment coil is bent (S104), and the segment coil is welded (S105). Then, a second fixing varnish containing the second resin is applied or impregnated into the segment coil (S106), and a thermosetting treatment is performed (S107).
以下、回転電機及び固定子の例について説明する。 Hereinafter, examples of a rotary electric machine and a stator will be described.
図9は、本発明の固定子を備えた回転電機を示す断面図である。 FIG. 9 is a cross-sectional view showing a rotary electric machine provided with the stator of the present invention.
本図において、回転電機200は、回転子210と、固定子220と、ハウジング251と、を備えている。
In this figure, the rotary
ハウジング251の内周側には、固定子220が固定されている。固定子220の内周側には、回転子210が回転可能に設置されている。ハウジング251は、炭素鋼などの鉄系材料の切削、鋳鋼やアルミニウム合金の鋳造、又はプレス加工により、円筒状に成形されたものであり、電動機の外被を構成している。ハウジング251は、枠体又はフレームとも呼ばれている。
A
ハウジング251の外周側には、液冷ジャケット230が固定されている。液冷ジャケット230の内周壁とハウジング251の外周壁との間には、油などの液体の冷媒RFの冷媒通路253が設けられている。この冷媒通路253は、液漏れしないように形成されている。液冷ジャケット230は、軸受244、245を収納しており、軸受ブラケットとも呼ばれている。
A liquid-cooled
冷媒RFは、冷媒(油)の貯蔵空間250に溜まった液体が冷媒通路253を通り、冷媒出口254、255から固定子220へ向けて流出し、固定子220を冷却するようになっている。
In the refrigerant RF, the liquid accumulated in the refrigerant (oil)
固定子220は、固定子鉄心232を含む。固定子鉄心232は、珪素鋼板の薄板が積層されたものである。固定子鉄心232には、固定子コイル(後述の図10における符号260)が設けられている。固定子コイルは、固定子鉄心232の内周部に多数個設けられているスロットに巻回されている。固定子コイルからの発熱は、固定子鉄心232を介して、液冷ジャケット230に伝熱され、液冷ジャケット230内を流通する冷媒RFにより放熱される。
The
回転子210は、回転子鉄心212とシャフト213とで構成されている。回転子鉄心212は、珪素鋼板の薄板が積層された構成を有している。シャフト213は、回転子鉄心212の中心に固定されている。シャフト213は、液冷ジャケット230に取り付けられた軸受244、245により回転自在に支持されており、固定子220内の所定の位置で回転する。また、回転子210は、永久磁石218を有している。回転子210は、回転磁界を発生する固定子220の磁気的作用により回転する。
The
固定子コイルにおける一方のコイルエンド261からは、中性点結線用導体240が引き出されている。コイルエンド262は、溶接されている。
A
なお、液冷ジャケット230は、エンジンのケースや変速機のケース等によって構成される。
The liquid-cooled
回転電機200は、永久磁石内蔵型の三相同期モータである。回転電機200は、固定子鉄心232に巻回される固定子コイルに三相交流電流を供給することにより、回転子210を回転させる電動機として作動する。また、回転電機200は、エンジンによって駆動されると、発電機として作動して三相交流の発電電力を出力する。つまり、回転電機200は、電気エネルギーに基づいて回転トルクを発生する電動機としての機能と、機械エネルギーに基づいて発電を行う発電機としての機能との両方を有しており、自動車の走行状態によって上記機能を選択的に利用することができる。
The rotary
図10は、固定子をハウジングに挿入する前の状態を示す斜視図である。 FIG. 10 is a perspective view showing a state before the stator is inserted into the housing.
本図においては、回転電機のハウジング251と固定子220とを示している。
In this figure, the
ハウジング251は、厚さ2〜5mm程度の鋼板(高張力鋼板など)を絞り加工により円筒形状に形成されている。ハウジング251には、液冷ジャケットを固定するための複数のフランジ315が設けられている。複数のフランジ315は、円筒状のハウジング251の一端面の周縁部に、径方向外方に向かって設けられている。
The
固定子220は、固定子コイル260と、この固定子コイル260が装着される円筒状の固定子鉄心232と、を有している。
The
固定子鉄心232は、珪素鋼板(電磁鋼板)の薄板(厚さ0.05〜1.0mm程度)が積層されたものである。円筒状の固定子鉄心232の外周部には、固定子鉄心232の軸方向に平行に溶接部270が設けられている。溶接部270は、固定子鉄心232の外周部に予め設けられた半円状の溶接溝に形成されているため、溶接部270が固定子鉄心232の径方向外方に突出することはない。溶接部270は、TIG溶接やレーザー溶接などにより形成される。
The
固定子鉄心232は、コアバック342と、ティース395と、を有する。
The
固定子コイル260は、全体で6系統(U1、U2、V1、V2、W1、W2)のコイルが固定子鉄心232に密着して装着されている。そして、固定子コイル260を構成する6系統のコイルは、スロットによって相互に適正な間隔をもって配列されている。
In the
固定子コイル260における一方のコイルエンド340には、UVW三相それぞれの固定子コイル260の入出力用のコイル導体である交流端子391(U)、392(V)、393(W)と、中性点結線用導体240と、が引き出されている。
One
なお、回転電機の組み立てにおける作業性向上のため、交流端子391(U)、392(V)、393(W)は、コイルエンド340から固定子鉄心232の軸方向の外方に突出するように配置されている。そして、固定子220には、この交流端子391(U)、392(V)、393(W)を介して図示しない電力変換装置に接続されることにより、交流電力が供給されるようになっている。
In order to improve workability in assembling the rotary electric machine, the AC terminals 391 (U), 392 (V), and 393 (W) are projected outward from the
固定子コイル260は、導体の外周が絶縁被膜で覆われた構造とされ、電気的な絶縁性が維持されている。絶縁被膜に加えて、絶縁紙380により絶縁耐圧を維持すれば、更に信頼性を向上することができる。
The
絶縁紙380は、絶縁被膜が傷ついたり劣化したりしても、必要な絶縁耐圧の保持に寄与する。
The insulating
図10に示すように、固定子鉄心232は、ハウジング251の内側に焼嵌めにより嵌合固定される。具体的な組み立て方としては、例えば、まず、固定子鉄心232に、予め加熱して熱膨張により内径を広げておいたハウジング251を嵌め込む。次に、ハウジング251を冷却して内径を収縮させることにより、その熱収縮により固定子鉄心232の外周部を締め付ける。
As shown in FIG. 10, the
以下、固定子の部品であるコイル電線について説明する。 Hereinafter, the coil electric wire which is a component of the stator will be described.
図11は、本発明のコイル電線の例を示す模式断面図である。 FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing an example of the coil electric wire of the present invention.
本図に示すように、コイル電線は、略矩形状の銅導体11の表面にポリイミド絶縁層12を設け、その外側に第1の樹脂層13を塗布したものである。銅導体11の角部は、通常、曲率を有している。
As shown in this figure, the coil electric wire is formed by providing a
本図に示すコイル電線を作製し、熱硬化処理を施す前に、絶縁紙に包んで固定子コアのスロットに挿入し、スロット内の空隙に第2の樹脂を流し込み、その後、熱硬化処理を施すことにより、スロット内の構成材を固着させる。コイル電線は、そのための部品である。言い換えると、コイル電線は、平角エナメル絶縁線の表面に、硬化していない第1の樹脂(樹脂組成物)を塗布したものである。 Before producing the coil wire shown in this figure and performing the thermosetting treatment, it is wrapped in insulating paper and inserted into the slot of the stator core, and the second resin is poured into the gap in the slot, and then the thermosetting treatment is performed. By applying, the constituent materials in the slot are fixed. The coil wire is a component for that purpose. In other words, the coil electric wire is obtained by applying a first uncured resin (resin composition) to the surface of a flat enamel insulated wire.
本図に示すようなコイル電線をあらかじめ準備し、必要な長さに切断して用いることにより、固定子の作製における工程の一部を外部で行い、組み立ての直前に第1の樹脂を塗布する工程を省略することができる。 By preparing a coil wire as shown in this figure in advance, cutting it to the required length, and using it, a part of the process in manufacturing the stator is performed externally, and the first resin is applied immediately before assembly. The step can be omitted.
1:コア、2:スロット、4:模擬コイル、5:スロット絶縁紙、11:銅導体、12:ポリイミド絶縁層、13:第1の樹脂層、14:第2の樹脂層、15:樹脂クラック、113:第1の硬化樹脂層、114:第2の硬化樹脂層、116:混合層、200:回転電機、210:回転子、220:固定子。 1: Core, 2: Slot, 4: Simulated coil, 5: Slot insulating paper, 11: Copper conductor, 12: Polyimide insulating layer, 13: First resin layer, 14: Second resin layer, 15: Resin crack , 113: 1st cured resin layer, 114: 2nd cured resin layer, 116: mixed layer, 200: rotary electric machine, 210: rotor, 220: stator.
Claims (6)
絶縁層で被覆された導体、及び前記絶縁層の外表面を被覆する第1の樹脂を含む電線と、を備え、
前記電線は、曲率を有する角部を有し、
前記絶縁層は、ポリイミドで構成され、
前記電線の束であるセグメントコイルの外表面のうち隣り合う前記電線の少なくとも前記角部には、第2の樹脂が設けられ、
前記第1の樹脂は、多官能エポキシ樹脂であり、
前記第2の樹脂は、二官能エポキシ樹脂又は不飽和ポリエステル樹脂である、固定子。 With a core with a core back and teeth,
A conductor coated with an insulating layer and an electric wire containing a first resin covering the outer surface of the insulating layer are provided.
The wire has curved corners and has
The insulating layer is made of polyimide.
Wherein at least the angle portion of the wire adjacent one of the outer surface of the segment coils is a bundle of wires, the second resin is provided et al is,
The first resin is a polyfunctional epoxy resin.
The second resin is a stator , which is a bifunctional epoxy resin or an unsaturated polyester resin.
前記第1の樹脂と前記第2の樹脂との間には、前記第1の樹脂及び前記第2の樹脂を含む混合層が形成されている、固定子。 A claim 1 Symbol mounting of the stator,
A stator in which a mixed layer containing the first resin and the second resin is formed between the first resin and the second resin.
前記導体は、断面形状が略矩形状である、固定子。 The stator according to claim 1 or 2.
The conductor is a stator having a substantially rectangular cross section.
前記ティースの間に形成されているスロットに前記電線を挿入する工程と、
隣り合う前記電線の少なくとも前記角部に前記第2の樹脂を設ける工程と、を含む、固定子の製造方法。 The method for manufacturing a stator according to any one of claims 1 to 3.
The step of inserting the electric wire into the slot formed between the teeth, and
A method for manufacturing a stator, which comprises a step of providing the second resin at least at the corners of adjacent electric wires.
前記固定子の前記コアを構成する前記ティースの間に形成されているスロットに前記電線を挿入する工程と、
隣り合う前記電線の少なくとも前記角部に前記第2の樹脂を設ける工程と、を含む、回転電機の製造方法。 The method for manufacturing a rotary electric machine according to claim 4.
A step of inserting the electric wire into a slot formed between the teeth constituting the core of the stator, and
A method for manufacturing a rotary electric machine, which comprises a step of providing the second resin at least at the corners of adjacent electric wires.
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