JP6945611B2 - Rotating machine stator - Google Patents
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Description
本願は、回転電機の固定子に関するものである。 The present application relates to a stator of a rotary electric machine.
近年、モータあるいは発電機等の回転電機は、小型で高出力かつ高効率化が求められている。これらの要求に対応するため、特に車載用モータにおいては、固定子に略矩形断面のコイルを用いた分布巻きが採用されている。分布巻きを採用した固定子は、集中巻きの固定子と比較してコイル占積率を向上することが可能となり、高出力化の効果が得られ、かつ回転磁界が滑らかに分布するため、騒音が小さい利点がある。しかし、一方で分布巻きはコイルエンド部が拡大し、モータサイズが大きくなってレイアウト性が悪化する課題がある。 In recent years, rotary electric machines such as motors and generators are required to be compact, have high output, and have high efficiency. In order to meet these demands, especially in an in-vehicle motor, distributed winding using a coil having a substantially rectangular cross section is adopted as a stator. A stator that employs distributed winding can improve the coil space factor compared to a centralized winding stator, has the effect of increasing output, and has a smooth distribution of the rotating magnetic field, resulting in noise. Has a small advantage. However, on the other hand, the distributed winding has a problem that the coil end portion is enlarged, the motor size is increased, and the layout property is deteriorated.
このような課題に対し、例えば特許文献1には、コイルに接続するバスバーを樹脂で一体成形して絶縁スペースを縮小し、コイルエンド部の拡大を抑制する回転電機の固定子が開示されている。また、例えば特許文献2には、円弧状バスバーを固定子外周部の固定子軸方向に階段状に連ねて設置し、径方向への拡大を防止する回転電機の固定子が開示されている。なお、バスバーとはコイルに電力を供給するための導体である。
To solve such a problem, for example,
しかし、特許文献1に開示された回転電機の固定子においては、バスバーを樹脂で一体化する必要があって製造価格が増大し、また、成形時における樹脂の充填不良が絶縁不良に直結して品質面にも課題がある。
特許文献2に開示された回転電機の固定子においては、固定子外周部にバスバーを固定子軸方向に階段上に連ねた場合、径方向は省スペースを維持できるが軸方向の拡大は抑制できない課題がある。また、狭いスペースにバスバーを配置するために工程が複雑化して製造価格が増加する課題がある。
However, in the stator of the rotary electric machine disclosed in
In the stator of a rotary electric machine disclosed in
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、固定子巻線のコイルエンド部の拡大を抑制できる回転電機の固定子を提供することを目的とする。 The present application discloses a technique for solving the above-mentioned problems, and an object of the present application is to provide a stator of a rotary electric machine capable of suppressing expansion of a coil end portion of a stator winding.
本願に開示される回転電機の固定子は、スロットを周方向に配列した円環状もしくは円筒状の固定子鉄心と、上記固定子鉄心に装着された固定子巻線と、上記固定子巻線を複数の単位コイルで構成し、上記単位コイル同士の少なくとも2組を接続するバスバーと、を備え、
上記バスバーは、上記単位コイルのコイルエンド部の内径側と外径側のそれぞれに少なくとも1組配置される共に、円弧状に形成された円弧部を有し、上記固定子鉄心の周方向に上記コイルエンド部の内径側と上記コイルエンド部の外径側に交互に配列されていることを特徴とする。
The stator of the rotary electric machine disclosed in the present application includes an annular or cylindrical stator core in which slots are arranged in the circumferential direction, a stator winding mounted on the stator core, and the stator winding. composed of a plurality of unit coils, and a bus bar connecting at least two pairs between the unit coils,
At least one set of the bus bar is arranged on each of the inner diameter side and the outer diameter side of the coil end portion of the unit coil, and has an arc portion formed in an arc shape. It is characterized in that the coil end portions are alternately arranged on the inner diameter side and the outer diameter side of the coil end portion .
本願に開示される回転電機の固定子によれば、複数あるバスバーを内外径に振り分けることにより、片側のみにバスバーを配置するよりもバスバー同士の重なる部分が少なくなり、絶縁距離の確保が必要となる箇所が抑制でき、固定子巻線のコイルエンド部の拡大を抑制できる。 According to the stator of the rotary electric machine disclosed in the present application, by allocating a plurality of bus bars to the inner and outer diameters, there is less overlap between the bus bars than when the bus bars are arranged on only one side, and it is necessary to secure an insulation distance. It is possible to suppress the expansion of the coil end portion of the stator winding.
以下、本願による回転電機の固定子の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、各図において、同一または同様の構成部分については同一符号を付しており、対応する各構成部材のサイズ、あるいは縮尺はそれぞれ独立している。 Hereinafter, embodiments of a stator of a rotary electric machine according to the present application will be described with reference to the drawings. In each figure, the same or similar components are designated by the same reference numerals, and the sizes or scales of the corresponding components are independent of each other.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1による回転電機の固定子を示す斜視図である。
図1に示すように、固定子100は、概形が円環状もしくは円筒状の固定子鉄心1と、固定子鉄心1に装着された固定子巻線2を有し、固定子鉄心1の内周には、周方向に複数の磁極3が配列されている。磁極3の相互間においてスロット4が形成され、スロット4には対地絶縁紙(図示せず)が装着されている。また、固定子鉄心1の外周を囲むように、薄板鋼板で作製された円筒形のケース5が配置されている。
FIG. 1 is a perspective view showing a stator of a rotary electric machine according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the
固定子巻線2は複数の単位コイルで構成されており、複数の単位コイルのそれぞれは、固定子鉄心1のスロット4に装着されるコイル部と、スロット4から突出して周方向の異なるスロット4に装着されるコイル部間のコイルエンド部6と、スロット4から軸方向に突出して固定子巻線2の別の単位コイルと接続する端末部6aを備えている。また、固定子巻線2は、複数の単位コイルの端末部6a同士を電気的に接続するバスバー7を有し、単位コイルとバスバー7によって固定子巻線2が構成されている。
The
バスバー7は、図2に示すように断面が長方形状の導電体、例えば銅線で構成されており、断面が短辺側の面の一方は固定子鉄心1の中心軸に垂直な基準平面7aとして形成され、断面が長辺側の面は円弧状に曲げ加工されて円弧部7bが形成されている。また、バスバー7の両端部には折曲部7cが形成されており、折曲部7cは後述する理由により2度折り曲げ加工が施されている。即ち、バスバー7の両端部のそれぞれの折曲部7cは、先ず、バスバー7の断面が短辺側を折曲面として第1折曲部7dが形成され、次に、折曲した第1折曲部7dの断面が長辺側を折曲面として円弧部7bの外側方向に第2折曲部7eが形成されている。このように、バスバー7の両端部には第1折曲部7dと第2折曲部7eの2度折り曲げ加工が施され、第2折曲部7eの端部、即ち、バスバー7の端末部7fの断面が長辺側の面でコイルエンド部6の端末部6aと接続できるように構成されている。また、バスバー7の両端部のそれぞれに第1折曲部7dと第2折曲部7eを形成する2度折り曲げ加工を施すことにより、円弧部7bの図2における下方に隙間が形成され、この隙間がコイル干渉を避ける逃がし部となる。即ち、第1折曲部7dと第2折曲部7eにより、円弧部7bはコイル干渉を避ける逃がし部を形成する。
As shown in FIG. 2, the
また、バスバー7は、図3に示すように周方向にコイルエンド部6の外径側に配列される第1バスバー(以下、外径側バスバーという。)71と、コイルエンド部6の内径側に配列される第2バスバー(以下、内径側バスバーという。)72により内外径に振り分けて構成されている。外径側バスバー71と内径側バスバー72は、コイルエンド部6の外径側と内径側に交互に周方向に配列されている。そして、隣接するバスバー7の外径側バスバー71と内径側バスバー72は、円弧の両端と固定子鉄心1の中心Pとにより形成されるそれぞれの角度θ1と角度θ2の一部を重複させて配置されている。これにより、コイルエンド部6が拡大するのを抑制している。
Further, as shown in FIG. 3, the
また、図3で示すように、内径側バスバー72は固定子100の内径よりも外側に配置される構造となっており、図示しない回転子と組み合わせる際に固定子100の軸方向におけるどちら側からでも回転子の挿入ができるようになっている。
Further, as shown in FIG. 3, the inner diameter
更に、バスバー7の両端部のそれぞれには、前述のようにコイル干渉を避ける逃がし部が形成される2回折り曲げ加工が施されており、かつ、固定子100の中心軸に垂直な基準平面7aが図4に示すように工程上の基準面となる仮想基準面Lに一致するように全てのバスバー7が配置されている。なお、仮想基準面とは、コイルを折り曲げた後の軸方向高さ(軸方向位置)のことで、この仮想基準面を各バスバー7で同じにすることにより、換言すれば、外径側バスバー71と内径側バスバー72の位置決めを一箇所にすることにより、次の効果を得る目的で設定される基準面である。
(1)固定子100を回転するのみですべて同位置、同距離で端末同士の溶接を行うことができ、溶接装置あるいは治具等の台数を減らし、設備価格を低減する。
(2)溶接後の溶接状態の確認をする際、例えば1回の画像処理判定で行うことができ、確認時間の短縮を図る。
Further, each of both ends of the
(1) Welding of terminals can be performed at the same position and the same distance only by rotating the
(2) When confirming the welding state after welding, for example, it can be performed by one image processing determination, and the confirmation time can be shortened.
これにより、コイルエンド部6の加工工程において、位置決め、溶接(結線)などの工程を統合しやすく、設備あるいは治具も簡素化できることになり、設備コストを大幅に低減できる。また管理面においても一枚の画像写真で全溶接個所を一括判別できるなど生産効率面でも利点のある構造となっている。
As a result, in the processing process of the
以上のように、実施の形態1による回転電機の固定子100は、複数あるバスバー7を内外径に振り分けることによって、片側のみにバスバー7を配置するよりもバスバー7同士が重なる部分を少なくし、絶縁距離の確保が必要となる箇所を抑制している。これによりコイルエンド部6の拡大を抑制できる。また、固定子100の格納部の形状に合わせて局所的にバスバー7を内径側に配置するなどレイアウト自由度の高い設計も可能となる。
As described above, in the
また、バスバー7を内外径に交互に振り分けることによって、バスバー7を周方向に一部を重複させる配置にしてもバスバー7同士の絶縁距離を確保する必要がないため、コイルエンド部6が拡張するのを全体的に抑制することができる。更に、バスバー7を周方向に長くすることが可能となり、コイル配置の自由度も向上する。
Further, by alternately allocating the
また、内外径側に配置する全てのバスバー7の仮想基準面Lを同一面に配置しており、これにより、位置決め、溶接(結線)などの工程を統合しやすく、設備あるいは治具も簡素化できるため設備コストを大幅に低減できる。
In addition, the virtual reference surfaces L of all the
また、内径側に配置される内径側バスバー72を固定子100の内径よりも外径側に収まるようにしており、これにより、組み立て工程において回転子を固定子100の軸方向におけるどちら側からでも挿入可能となり、回転電機の格納工程が変わっても柔軟に対応できる利点がある。
Further, the inner diameter
また、バスバー7の表面は端末部7fを除いて絶縁被膜を有している。バスバー7の表面に絶縁被膜を有することにより、コイルエンド部6との絶縁に必要な距離を小さくすることができる。つまり、バスバー7とコイルエンド部6を近接して配置することができるため、コイルエンド部6の拡大を抑制できる。
Further, the surface of the
また、バスバー7とコイルエンド部6との結線部において、バスバー7の断面が長辺側の面でコイルエンド部6と接続するように構成されており、接続面積を大きく確保しやすく溶接性に優れ、溶接不良を低減できる利点がある。
Further, in the connection portion between the
更に、バスバー7には、円弧部7bが曲げ加工で形成されると共に、両端部に折曲部7cが形成され、この折曲部7cにはバスバー7の断面が短辺側を折曲面として第1折曲部7dが形成され、折曲された第1折曲部7dの断面が長辺側を折曲面とし、円弧部7bの外側方向に第2折曲部7eが形成される2度折り曲げ加工が施されている。従って、バスバー7は、両端部の2度折り曲げ加工により、コイル干渉を避ける逃がし部が形成されると共に、断面の短辺側を径方向とし、コイルエンド部6とは断面が長辺側の面で接続させることができ、バスバー7の内径側への張り出しを抑制できる。この際、バスバー7の円弧部7bの加工と、両端部に形成される折曲部7cの軸方向への曲げ加工を同時に加工することで、製造コストを抑え、かつ容易に実施できる。
Further, in the
本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。
Although exemplary embodiments are described in the present application, the various features, aspects, and functions described in the embodiments are not limited to the application of a particular embodiment, either alone or. It can be applied to embodiments in various combinations.
Therefore, innumerable variations not illustrated are envisioned within the scope of the techniques disclosed in the present application. For example, it is assumed that at least one component is modified, added or omitted.
1 固定子鉄心、2 固定子巻線、3 磁極、4 スロット、5 ケース、6 コイルエンド部、6a 端末部、7 バスバー、7a 基準平面、7b 円弧部、7c 折曲部、7d 第1折曲部、7e 第2折曲部、7f 端末部、71 外径側バスバー(第1バスバー)、72 内径側バスバー(第2バスバー)、100 固定子、L 仮想基準面、P 中心、θ1、θ2 角度 1 Stator core, 2 Stator winding, 3 magnetic poles, 4 slots, 5 cases, 6 coil ends, 6a terminals, 7 busbars, 7a reference planes, 7b arcs, 7c bends, 7d first bends Part, 7e 2nd bent part, 7f terminal part, 71 outer diameter side bus bar (1st bus bar), 72 inner diameter side bus bar (2nd bus bar), 100 stator, L virtual reference plane, P center, θ1, θ2 angle
Claims (7)
上記固定子鉄心に装着された固定子巻線と、
上記固定子巻線を複数の単位コイルで構成し、上記単位コイル同士の少なくとも2組を接続するバスバーと、を備え、
上記バスバーは、上記単位コイルのコイルエンド部の内径側と外径側のそれぞれに少なくとも1組配置される共に、円弧状に形成された円弧部を有し、上記固定子鉄心の周方向に上記コイルエンド部の内径側と上記コイルエンド部の外径側に交互に配列されていることを特徴とする回転電機の固定子。 An annular or cylindrical stator core with slots arranged in the circumferential direction,
With the stator winding attached to the above stator core ,
Constitute the stator winding in a plurality of unit coils, and a bus bar connecting at least two pairs between the unit coils,
At least one set of the bus bar is arranged on each of the inner diameter side and the outer diameter side of the coil end portion of the unit coil, and has an arc portion formed in an arc shape. A stator of a rotating electric machine, characterized in that it is alternately arranged on the inner diameter side of the coil end portion and the outer diameter side of the coil end portion.
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