JP7057477B1 - Manufacture method of stator, M-phase AC motor equipped with it, and stator - Google Patents

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Abstract

固定子鉄心と、固定子鉄心の周方向に配置されたM・N個(M及びNはそれぞれ正の整数)のスロットと、M相のうちのいずれかの相の交流電流が流れる巻線からなる複数のコイルと、を備えるM相交流電動機の固定子は、M・Nで得られる値に対して互いに素な正の整数をXとするとき、周方向に隣接するX個のスロットを1個の基本スロット群として、当該基本スロット群内のX個のスロットのうちのいずれかに巻線が配置され、X個のスロットのうちのいずれかに巻線が配置された基本スロット群が、周方向に、スロットピッチXの周期で繰り返し配置される。From the stator core, MN slots (M and N are positive integers respectively) arranged in the circumferential direction of the stator core, and the winding through which the alternating current of any one of the M phases flows. The stator of an M-phase AC motor including a plurality of coils, and one of X slots adjacent to each other in the circumferential direction, where X is a positive integer that is mutually elementary with respect to the value obtained by MN. As a group of basic slots, a group of basic slots in which a winding is arranged in any one of the X slots in the group of basic slots and a winding is arranged in any of the X slots. It is repeatedly arranged in the circumferential direction with a cycle of slot pitch X.

Description

本発明は、固定子、これを備えるM相交流電動機、及び固定子の製造方法に関する。 The present invention relates to a stator, an M-phase AC motor including the stator, and a method for manufacturing the stator.

交流電動機は、極数とスロット数との関係及びスロットにおける巻線の配置の仕方によって、その特性は大きく変化する。例えば、極数が大きいと、固定子が磁気飽和しにくくなることから固定子を小型化できるメリットがあるが、交流電動機の最大速度(制御周波数)を大きくできないデメリットがある。また、スロット数が大きいと、逆起電圧波形がきれいな正弦波になるメリットがあるが、コイル数が多くなってしまうデメリットがある。また、スロット数を極数で除算して得られる値はコイルピッチに近い値となるが、その値が小さいほど、コイルエンドが小さくなり結果としてコイル長が短くなるので銅損が減少するが、その一方で、一極に集中する磁束量が多くなるので鉄損が増加する。また、交流電動機の回転子において、1極当たりの使用する磁石の量を増やすなどにより磁束量を増加させることで交流電動機のトルク密度を上げることが可能であるが、その一方で、回転子の磁束量が増えてしまうことでコギングトルク及びトルクリップルが大きくなってしまうデメリットがある。交流電動機を設計及び製造するにあたっては、これらメリット及びデメリットを考慮して、交流電動機に求められる特性、用途、使用環境、コストなどに応じて、極数、スロット数、及び巻線配置が適宜選定される。また、これら相反するメリットとデメリットとのトレードオフの関係が解消され、より多くのメリットが得られる交流電動機の特性、及び交流電動機の製造方法が望まれる。 The characteristics of an AC motor vary greatly depending on the relationship between the number of poles and the number of slots and the arrangement of windings in the slots. For example, if the number of poles is large, the stator is less likely to be magnetically saturated, so that there is an advantage that the stator can be miniaturized, but there is a disadvantage that the maximum speed (control frequency) of the AC motor cannot be increased. Further, when the number of slots is large, there is an advantage that the counter electromotive voltage waveform becomes a clean sine wave, but there is a disadvantage that the number of coils increases. Further, the value obtained by dividing the number of slots by the number of poles is close to the coil pitch, but the smaller the value, the smaller the coil end, and as a result, the coil length becomes shorter, so that the copper loss decreases. On the other hand, since the amount of magnetic flux concentrated in one pole increases, iron loss increases. Further, in the rotor of an AC motor, it is possible to increase the torque density of the AC motor by increasing the amount of magnetic flux by increasing the amount of magnets used per pole, but on the other hand, it is possible to increase the torque density of the rotor. There is a demerit that the cogging torque and torque ripple increase due to the increase in the amount of magnetic flux. When designing and manufacturing an AC motor, the number of poles, the number of slots, and the winding arrangement are appropriately selected according to the characteristics, applications, usage environment, cost, etc. required for the AC motor, taking these advantages and disadvantages into consideration. Will be done. Further, it is desired that the characteristics of the AC motor and the method of manufacturing the AC motor, in which the trade-off relationship between these contradictory merits and demerits is eliminated and more merits can be obtained, are desired.

例えば、P個の磁極が略等間隔に配置された可動子と、m相に励磁されるN個の巻線コイルの巻回中心が移動方向に対し略等間隔となるように配置された固定子とを備え、上記可動子の磁極数Pと固定子の巻線コイル数Nの組み合わせがP=2n(以下nは自然数)かつN=2n±1あるいはN=2(n±1)となるようにPとNを選択し、Nは相数mの整数倍ではないようにした永久磁石式電動機において、上記巻線コイルのターン数を上記巻線コイル間で異なるように設定し、上記巻線コイルの一つの巻回中心に対して1相分の巻線コイルのみを巻回したことを特徴とする永久磁石式電動機が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 For example, a mover in which P magnetic poles are arranged at approximately equal intervals and a fixed position in which the winding centers of N winding coils excited by the m phase are arranged at approximately equal intervals in the moving direction. The combination of the number of magnetic poles P of the mover and the number of winding coils N of the stator is P = 2n (hereinafter, n is a natural number) and N = 2n ± 1 or N = 2 (n ± 1). In a permanent magnet type motor in which P and N are selected so that N is not an integral multiple of the number of phases m, the number of turns of the winding coil is set to be different between the winding coils, and the winding is described. A permanent magnet type motor characterized in that only one phase of a winding coil is wound around one winding center of a wire coil is known (see, for example, Patent Document 1).

例えば、複数対の磁極を有する回転子と、前記回転子の回転軸方向に形成され、かつ周方向に配列された複数のスロットを有し、前記回転子と径方向に対向配置された固定子と、前記スロットに挿入されて前記固定子に巻装された複数の巻線と、を備えた3相交流電動機において、回転子の極数を2P、固定子の巻線を挿入するスロット数をNとし、スロット数Nを極対数Pで除した値が既約分数となり、かつ、該既約分数の分母の値が奇数となる関係を持ち、前記巻線を挿入する前記固定子の各スロットには、U相、V相及びW相の3相及びその逆位相の合計6相帯のいずれかの巻線が、1スロットにつき3層に重ねて配置され、各スロットに配置されている3層の巻線のうち、1層目の巻線は、U相、V相及びW相の3相の各巻線の配置が、互いに機械角で±120度の回転対称性を持つように配置され、残りの2層のうち片方の層である2層目の巻線は、前記1層目の巻線の配置を前記1層目の巻線の配置とはLスロット分だけずらして配置され、前記2層のうちの残りの層である3層目の巻線は、前記1層目の巻線の配置を前記1層目の巻線の配置とはLスロット分だけ前記2層目の巻線の配置とは逆方向にずらして配置されている、ことを特徴とする3相交流電動機が知られている(例えば、特許文献2参照。)。 For example, a stator having a plurality of pairs of magnetic poles and a stator having a plurality of slots formed in the rotation axis direction of the rotor and arranged in the circumferential direction and radially opposed to the rotor. In a three-phase AC motor equipped with a plurality of windings inserted into the slot and wound around the stator, the number of rotor poles is 2P and the number of slots into which the stator windings are inserted. Let N be, and the value obtained by dividing the number of slots N by the number of pole pairs P is the irreducible fraction, and the value of the denominator of the irreducible fraction is odd. In, any of the three phases of U phase, V phase and W phase, and the windings of a total of six phases of the opposite phase are arranged in three layers per slot, and are arranged in each slot 3. Of the windings of the layers, the windings of the first layer are arranged so that the arrangements of the U-phase, V-phase, and W-phase three-phase windings have rotational symmetry of ± 120 degrees with respect to each other at the mechanical angle. The winding of the second layer, which is one of the remaining two layers, is arranged so that the arrangement of the winding of the first layer is shifted from the arrangement of the winding of the first layer by the L slot. For the winding of the third layer, which is the remaining layer of the two layers, the arrangement of the winding of the first layer is the same as the arrangement of the winding of the first layer by the amount of the winding of the second layer. A three-phase AC motor characterized in that it is arranged so as to be offset in the direction opposite to the arrangement of the wires is known (see, for example, Patent Document 2).

例えば、複数対の磁極を有する回転子と、前記回転子の回転軸方向に形成され、周方向に配列された複数のスロットを有し、前記回転子と径方向に対向配置された固定子と、前記スロットに挿入されて前記固定子に巻装された複数の巻線と、を備え、前記回転子の極数を2P、前記固定子の巻線を挿入するスロット数を6Nとし、スロット数6Nを極対数Pで除した値が既約分数となり、かつ、2N>Pの関係を持つ3相交流電動機の固定子において、スロット数6Nを極数2Pで除した商をXとするとき、前記固定子には、所定の巻数で巻回されたコイルが1相あたり2N個スロット内に配置され、各1つのコイルは直列接続している別の1つのコイルと、電流の向きを合わせて1辺を共有して1つの中央スロットに重ねて配置され、前記の2つのコイルのスロットを共有していない各々の反対側の1辺は、各々スロットが前記中央スロットからXだけ離れている別のスロットに配置されて、前記2つのコイルは3つのスロットに渡って8の字状に連結して配置され、前記の8の字状の連結コイルの組が、前記固定子のスロットに1相あたりN組各々完全には重ならない位置に配置され、各々直列接続されている、ことを特徴とする3相交流電動機が知られている(例えば、特許文献3参照。)。 For example, a rotor having a plurality of pairs of magnetic poles and a stator having a plurality of slots formed in the rotation axis direction of the rotor and arranged in the circumferential direction and radially opposed to the rotor. , A plurality of windings inserted into the slot and wound around the stator, the number of poles of the rotor is 2P, the number of slots into which the windings of the stator are inserted is 6N, and the number of slots is When the value obtained by dividing 6N by the number of poles P is the irreducible fraction, and the quotient of the number of slots 6N divided by the number of poles 2P in the stator of the 3-phase AC motor having the relationship of 2N> P is X. In the stator, coils wound with a predetermined number of turns are arranged in 2N slots per phase, and each coil is aligned with another coil connected in series in the direction of current. One side of each opposite side that shares one side and is stacked in one central slot and does not share the slots of the two coils is one in which the slots are separated by X from the central slot. The two coils are arranged in a figure eight-shaped connection over three slots, and the set of the eight-shaped connecting coils is arranged in one phase in the slot of the stator. A three-phase AC motor is known in which each of the N sets is arranged at a position where they do not completely overlap each other and are connected in series (see, for example, Patent Document 3).

例えば、円筒形状であり内周面に周方向に複数のスロットが形成された固定子鉄心と複数の前記スロットにそれぞれ挿入されている複数相のコイルとを備えた固定子と、前記固定子に対して回転可能に支持されている可動子鉄心と前記可動子鉄心に設けられている少なくとも一対の可動子磁極とを備えた可動子とを有する回転電機の製造方法であって、導線から前記複数相のコイルが複数に分割された分束コイルを、前記各相のそれぞれについて形成する分束コイル形成工程と、棒状であり互いに離間して円周上に配置された複数のブレードと、各前記ブレードの内側部分と対向するように前記各前記ブレードの内側に配置され前記ブレードの形成方向に沿って移動するプッシャーとを備えたコイル挿入機の各前記ブレード間に、前記各相のそれぞれの複数の前記分束コイルを前記ブレードの形成方向に重ねて層状に挿入するコイルセット工程と、各前記スロットの位置が各前記ブレード間に形成された隙間の位置と一致するように、前記固定子鉄心を前記コイル挿入機にセットする固定子鉄心セット工程と、前記プッシャーを前記固定子鉄心側に移動させることにより、前記プッシャー側にある各前記ブレード間にそれぞれ挿入された複数の前記分束コイルで、この分束コイルよりも前記固定子鉄心側に隣接する前記分束コイルを押圧させて、前記各相のそれぞれの複数の前記分束コイルを一度に各前記スロットに順次重ねて層状に挿入する分束コイル一括挿入工程と、を有する回転電機の製造方法が知られている(例えば、特許文献4参照。)。 For example, a stator having a cylindrical shape and having a plurality of slots formed in the circumferential direction on the inner peripheral surface, a stator having a plurality of phases of coils inserted into the plurality of slots, and the stator. A method for manufacturing a rotary electric machine having a stator core rotatably supported with respect to a stator core and a stator having at least a pair of stator poles provided on the stator core, wherein the plurality of stators are formed from a lead wire. The bundle coil forming step of forming the bundle coil in which the phase coils are divided into a plurality of parts for each of the phases, and the plurality of blades which are rod-shaped and are arranged on the circumference apart from each other, and each of the above. A plurality of each of the phases between the blades of a coil inserter provided with pushers arranged inside the blades so as to face the inner portion of the blades and move along the direction of formation of the blades. The stator core so that the position of each of the slots coincides with the position of the gap formed between the blades and the coil setting step of stacking and inserting the bundled coils in a layer in the forming direction of the blades. In the stator core setting step of setting the coil in the coil insertion machine, and by moving the pusher to the stator core side, a plurality of the bundled coils inserted between the blades on the pusher side. By pressing the bundle coil adjacent to the stator core side of the bundle coil, a plurality of the bundle coils of each of the phases are sequentially stacked in the slots at once and inserted in a layered manner. A method for manufacturing a rotary electric machine having a bundle coil batch insertion step is known (see, for example, Patent Document 4).

例えば、周方向に複数のスロットを有する円環状の固定子コアと、周方向の異なる前記スロットに配置されるスロット収容部と前記スロットの外部で前記スロット収容部同士を接続しているターン部とを有する複数の導線からなる固定子巻線と、を備えた回転電機の固定子において、前記導線は、一端側に位置する第1スロット収容部から順に周方向に離間した前記スロットにそれぞれ収容される第2スロット収容部、第3スロット収容部、・・・、第n(nは4以上の自然数)スロット収容部と、前記固定子コアの軸方向一端側における前記スロットの外部と前記固定子コアの軸方向他端側における前記スロットの外部とで交互に前記スロット収容部同士を接続する前記第1ターン部、前記第2ターン部、・・・、前記第(n-1)スロット収容部と前記第nスロット収容部を接続する第(n-1)ターン部とを有し、前記第1スロット収容部から前記第nスロット収容部の前記固定子コアの中心軸線からの半径距離が順次大きく又は順次小さくなるよう配置された連続線とされているとともに、前記導線の前記スロット収容部または前記スロット収容部の延長線上の部位に、前記スロット収容部の表面よりも前記固定子コアの径方向に膨出する膨出部を有することを特徴とする回転電機の固定子が知られている(例えば、特許文献5参照。)。 For example, an annular stator core having a plurality of slots in the circumferential direction, a slot accommodating portion arranged in the slots having different circumferential directions, and a turn portion connecting the slot accommodating portions outside the slot. In the stator of a rotary electric machine including a stator winding composed of a plurality of conductors having The second slot accommodating portion, the third slot accommodating portion, ..., The nth (n is a natural number of 4 or more) slot accommodating portion, and the outside of the slot and the stator on one end side in the axial direction of the stator core. The first turn portion, the second turn portion, ..., The first (n-1) slot accommodating portion that alternately connects the slot accommodating portions to the outside of the slot on the other end side in the axial direction of the core. And a (n-1) turn portion connecting the nth slot accommodating portion, and the radial distance from the first slot accommodating portion to the central axis of the stator core of the nth slot accommodating portion is sequentially obtained. The stator core diameter is larger or sequentially smaller than the surface of the slot accommodating portion at a portion of the lead wire on the slot accommodating portion or an extension of the slot accommodating portion. A stator of a rotary electric machine characterized by having a bulging portion that bulges in a direction is known (see, for example, Patent Document 5).

特開2011-223676号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-223676 特開2016-140202号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-140202 特開2017-011959号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-011959 特開2018-085854号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-08584 特開2011-142798号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-142798

雪江明彦 著、「代数学1 群論入門」、日本評論社、2019年2月15日Akihiko Yukie, "Introduction to Algebra 1 Group Theory", Nihon Hyoronsha, February 15, 2019 雪江明彦 著、「代数学2 環と体とガロア理論」、日本評論社、2019年10月25日Akihiko Yukie, "Algebra 2 Rings, Body, and Galois Theory," Nihon Hyoronsha, October 25, 2019.

様々な極数、スロット数、及び巻線配置に対応可能な汎用性の高い交流電動機に関する技術開発が望まれている。 There is a demand for technological development of a highly versatile AC motor that can handle various numbers of poles, number of slots, and winding arrangements.

本開示の一態様によれば、固定子鉄心と、固定子鉄心の周方向に配置されたM・N個(M及びNはそれぞれ正の整数)のスロットと、M相のうちのいずれかの相の交流電流が流れる巻線からなる複数のコイルと、を備えるM相交流電動機の固定子は、M・Nで得られる値に対して互いに素な正の整数をXとするとき、周方向に隣接するX個のスロットを1個の基本スロット群として、当該基本スロット群内のX個のスロットのうちのいずれかに巻線が配置され、X個のスロットのうちのいずれかに巻線が配置された基本スロット群が、周方向に、スロットピッチXの周期で繰り返し配置される。 According to one aspect of the present disclosure, any one of a stator core, MN (M and N are positive integers) slots arranged in the circumferential direction of the stator core, and M phase. The stator of an M-phase alternating current motor comprising a plurality of coils consisting of windings through which a phase alternating current flows is circumferential, where X is a positive integer that is mutually elementary with respect to the values obtained by MN. With X adjacent slots as one basic slot group, a winding is arranged in any of the X slots in the basic slot group, and the winding is wound in any of the X slots. The basic slot group in which is arranged is repeatedly arranged in the circumferential direction at a cycle of slot pitch X.

また、本開示の一態様によれば、M相交流電動機は、上記固定子と、固定子に対して径方向に対向配置された回転子と、を備える。 Further, according to one aspect of the present disclosure, the M-phase AC motor includes the stator and a rotor arranged radially opposite to the stator.

また、本開示の一態様によれば、M相(Mは正の整数)のうちのいずれかの相の交流電流が流れる巻線からなる複数のコイルを備えるM相交流電動機の固定子の製造方法は、周方向に配置されたM・N個(Nは正の整数)のスロットを有する固定子鉄心を形成する固定子鉄心形成ステップと、M・Nで得られる値に対して互いに素な正の整数をXとするとき、周方向に隣接するX個のスロットのうちのいずれかに巻線を配置することで得られる基本スロット群を、スロットピッチXの周期で周方向に繰り返し配置する巻線配置ステップと、を備える。 Further, according to one aspect of the present disclosure, a stator of an M-phase AC electric motor including a plurality of coils composed of windings through which an AC current of any one of the M-phases (M is a positive integer) flows is manufactured. The method consists of a stator core forming step of forming a stator core having MN (N is a positive integer) slots arranged in the circumferential direction, and a mutual element with respect to the value obtained by MN. When a positive integer is X, the basic slot group obtained by arranging the winding in any of the X slots adjacent to each other in the circumferential direction is repeatedly arranged in the circumferential direction in the cycle of the slot pitch X. It comprises a winding arrangement step.

また、本開示の一態様によれば、M相(Mは正の整数)のうちのいずれかの相の交流電流が流れる巻線からなる複数のコイルを備えるM相交流電動機の固定子の製造方法は、円筒状の中空と、周方向に配置されたM・N個(Nは正の整数)のスロットと、を有する固定子鉄心を形成する固定子鉄心形成ステップと、M・Nで得られる値に対して互いに素な正の整数をXとするとき、インサータ巻線装置内において周方向に隣接するX個のブレードを1個の基本ブレード群とするときの当該基本ブレード群内のX個のブレードのうちのいずれかに巻線を配置するブレード準備ステップと、基本ブレード群内のブレードに巻線が配置されたインサータ巻線装置を固定子鉄心に挿入することで、ブレードに配置された巻線を、スロットピッチXの周期で周方向に隣接するX個のスロットを1個の基本スロット群としたときの当該基本スロット群内のX個のスロットのうちのいずれかへ移し替えて巻線をスロットに配置する巻線配置ステップと、を備える。 Further, according to one aspect of the present disclosure, a stator of an M-phase AC electric motor including a plurality of coils composed of windings through which an AC current of any one of the M-phases (M is a positive integer) flows is manufactured. The method is obtained by a stator core forming step of forming a stator core having a cylindrical hollow and MN (N is a positive integer) slots arranged in the circumferential direction, and MN. When X is a positive integer that is mutually elementary with respect to a value, X in the basic blade group when X blades adjacent to each other in the circumferential direction are used as one basic blade group in the inserter winding device. Placed on the blade by inserting into the stator core a blade preparation step that places the winding on one of the blades and an inserter winding device that has the winding placed on the blades in the basic blade group. The winding is transferred to one of the X slots in the basic slot group when the X slots adjacent to each other in the circumferential direction are made into one basic slot group in the cycle of the slot pitch X. It comprises a winding placement step for placing the winding in a slot.

また、本開示の一態様によれば、M相(Mは正の整数)のうちのいずれかの相の交流電流が流れる巻線からなる波巻コイルを備えるM相交流電動機の固定子の製造方法は、周方向に配置されたM・N個(Nは正の整数)のスロットを有する固定子鉄心を形成する固定子鉄心形成ステップと、互いに略平行な第1辺及び第2辺と、第1辺と第2辺とを結ぶ第3辺と、を有したU字形状に成形した平角線を複数生成する平角線生成ステップと、M・Nで得られる値に対して互いに素な正の整数をXとするとき、周方向に隣接するX個のスロットのうちのいずれかに平角線の第1辺及び第2辺を収容することで得られる基本スロット群を、スロットピッチXの周期で周方向に複数形成する平角線収容ステップと、隣接する基本スロット群間において、一方の基本スロット群の第1辺の一部ともう一方の基本スロット群の第2辺の一部とをそれぞれ折り曲げたうえで互いに接合することで、各基本スロット群内のスロットに巻線が収容された波巻コイルを形成するコイル形成ステップと、を備える。 Further, according to one aspect of the present disclosure, the manufacture of a stator of an M-phase AC electric motor including a wave-wound coil composed of a winding through which an AC current of any one of the M-phases (M is a positive integer) flows. The method consists of a stator core forming step of forming a stator core having MN (N is a positive integer) slots arranged in the circumferential direction, and first and second sides substantially parallel to each other. A flat line generation step for generating a plurality of U-shaped flat lines having a third side connecting the first side and the second side, and a positive positive with respect to the values obtained by MN. When the integer of A part of the first side of one basic slot group and a part of the second side of the other basic slot group are formed between the adjacent basic slot groups and the flat wire accommodating step formed in the circumferential direction. It comprises a coil forming step of forming a wave-wound coil in which a winding is housed in a slot in each basic slot group by bending and joining to each other.

また、本開示の一態様によれば、M相(Mは正の整数)のうちのいずれかの相の交流電流が流れる巻線からなる波巻コイルを備えるM相交流電動機の固定子の製造方法は、M・Nで得られる値(Nは正の整数)に対して互いに素な正の整数をXとするとき、固定子鉄心の周方向に隣接するX個のスロットを1個の基本スロット群として、当該基本スロット群に対応する長さを波巻の1周期分とする波巻形状を有する平角線を成形する第1の平角線成形ステップと、平角線を環状に巻く第2の平角線成形ステップと、環状に巻かれた平角線の径方向の外側から、固定子鉄心に設けられるスロットに対応する溝形状が形成された複数の磁性材料を挿入することで、平角線の一部からなる巻線がスロットに収容された波巻コイルを形成するコイル形成ステップと、を備える。 Further, according to one aspect of the present disclosure, a stator of an M-phase AC electric motor including a wave-wound coil composed of a winding through which an AC current of any one of the M-phases (M is a positive integer) flows is manufactured. The method is based on the fact that X is a positive integer that is mutually elementary with respect to the value obtained by M and N (N is a positive integer), and X slots adjacent to each other in the circumferential direction of the stator core are one basic. As a slot group, a first flat wire forming step for forming a flat wire having a wavy shape having a length corresponding to the basic slot group for one cycle of the wave winding, and a second for winding the flat wire in an annular shape. One of the flat wire by inserting a plurality of magnetic materials having a groove shape corresponding to the slot provided in the stator core from the radial outside of the flat wire forming step and the circularly wound flat wire. It comprises a coil forming step in which a winding composed of portions forms a wave winding coil housed in a slot.

本開示の一態様によれば、様々な極数、スロット数、及び巻線配置に対応可能な汎用性の高い交流電動機、これに備えられる固定子、及び固定子の製造方法を実現することができる。 According to one aspect of the present disclosure, it is possible to realize a highly versatile AC motor capable of supporting various numbers of poles, number of slots, and winding arrangements, a stator provided therein, and a method for manufacturing the stator. can.

本開示の実施形態による36スロットの3相交流電動機の固定子における7スロットピッチからなる1個の基本スロット群におけるコイル配置を例示する展開断面図である。It is a developed sectional view illustrating the coil arrangement in one basic slot group consisting of 7 slot pitches in the stator of a 36-slot three-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態による36スロットの3相交流電動機の固定子において周方向に1周に亘って図1に示す7スロットピッチからなる基本スロット群が配置されたときのコイル配置を例示する展開断面図である。Expanded cross section illustrating the coil arrangement when the basic slot group consisting of the 7 slot pitch shown in FIG. 1 is arranged in the circumferential direction in the stator of the 36-slot three-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure. It is a figure. 本開示の実施形態による36スロットの3相交流電動機の固定子において、36個スロットを仮想的に252個に展開させ、7スロットピッチからなる基本スロット群が仮想的に36個分配置されたときのコイル配置を例示する展開断面図である。In the stator of a 36-slot three-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure, when 36 slots are virtually expanded to 252 and a group of basic slots consisting of a 7-slot pitch is virtually arranged for 36 pieces. It is a developed sectional view which illustrates the coil arrangement of. 本開示の実施形態による36スロットの3相交流電動機の固定子において基本スロット群を7スロットピッチとした場合における各相コイルの第1の割り当て例を例示する展開断面図である。It is a developed sectional view illustrating the first allocation example of each phase coil in the case of the stator of the 36-slot three-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure, in the case where the basic slot group has a 7-slot pitch. 本開示の実施形態による36スロットの3相交流電動機の固定子において図4に示した第1の割り当て例により割り当てられた3相コイルの巻線配置を例示する展開断面図である。It is a developed sectional view illustrating the winding arrangement of the three-phase coil assigned by the first allocation example shown in FIG. 4 in the stator of the 36-slot three-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態による36スロットの3相交流電動機の固定子において基本スロット群を7スロットピッチとした場合における各相コイルの第2の割り当て例を例示する展開断面図である。It is a developed sectional view illustrating the second allocation example of each phase coil in the case of the stator of the 36-slot three-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure, in the case where the basic slot group has a 7-slot pitch. 本開示の実施形態による36スロットの3相交流電動機の固定子において図6に示した第2の割り当て例により割り当てられた3相コイルの巻線配置を例示する展開断面図である。It is a developed sectional view illustrating the winding arrangement of the 3-phase coil assigned by the 2nd allocation example shown in FIG. 6 in the stator of the 36-slot three-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態による36スロットの3相交流電動機の固定子において基本スロット群を7スロットピッチとした場合における第3の割り当て例を例示する展開断面図である。It is a developed sectional view which illustrates the 3rd allocation example in the case where the basic slot group is 7-slot pitch in the stator of the 36-slot three-phase AC motor according to the embodiment of this disclosure. 本開示の実施形態による36スロットの3相交流電動機の固定子において周方向に1周に亘って図8に示した第3の割り当て例により割り当てられたコイル配置を例示する展開断面図である。It is a developed sectional view illustrating the coil arrangement allocated by the third allocation example shown in FIG. 8 over one circumference in the circumferential direction in the stator of the 36-slot three-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態による36スロットの3相交流電動機の固定子において周方向に7周に亘って図8に示した第3の割り当て例により割り当てられたコイル配置を例示する展開断面図である。It is a developed sectional view illustrating the coil arrangement allocated by the third allocation example shown in FIG. 8 over 7 turns in the circumferential direction in the stator of the 36-slot three-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態による36スロットの3相交流電動機の固定子において基本スロット群を7スロットピッチとした場合における1個の基本スロット群におけるコイル配置のバリエーションを例示する展開断面図である。It is a developed sectional view illustrating the variation of the coil arrangement in one basic slot group when the basic slot group is set to 7 slot pitch in the stator of the 36-slot three-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態による36スロットの3相交流電動機の固定子において基本スロット群を13スロットピッチとした場合における1個の基本スロット群におけるコイル配置の第1の例を例示する展開断面図である。It is a developed sectional view illustrating the first example of the coil arrangement in one basic slot group in the case where the basic slot group is a 13-slot pitch in the stator of the 36-slot three-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure. .. 本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第1の形態を説明する展開断面図である。It is a developed sectional view explaining the 1st embodiment of the manufacturing method of the stator of the M-phase AC motor by embodiment of this disclosure. 本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第2の形態において用いられるインサータ巻線装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the inserter winding apparatus used in the 2nd Embodiment of the manufacturing method of the stator of the M-phase AC motor by embodiment of this disclosure. 本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第2の形態におけるインサータ巻線装置と環状コイルとの位置関係を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the positional relationship between the inserter winding device and an annular coil in the 2nd embodiment of the method of manufacturing the stator of the M-phase AC motor according to the embodiment of this disclosure. 本開示の実施形態によるM相交流電動機の環状コイルを有する固定子の製造方法の第2の形態を説明する上面図である。It is a top view explaining the 2nd embodiment of the manufacturing method of the stator which has the annular coil of the M-phase AC motor by embodiment of this disclosure. 本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第2の形態におけるインサータ巻線装置と第1のスロット群に相当する波巻コイルとの位置関係を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the positional relationship between the inserter winding device and the wave winding coil corresponding to the 1st slot group in the 2nd embodiment of the method of manufacturing the stator of the M-phase AC motor according to the embodiment of this disclosure. 本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第2の形態におけるインサータ巻線装置と第2のスロット群に相当する波波巻コイルとの位置関係を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the positional relationship between the inserter winding device and the wave winding coil corresponding to the 2nd slot group in the 2nd embodiment of the method of manufacturing the stator of the M-phase AC motor by the embodiment of this disclosure. 本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第2の形態におけるインサータ巻線装置と第1から第6のスロット群に相当する波巻コイルとの位置関係を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a positional relationship between an inserter winding device and a wave winding coil corresponding to the first to sixth slot groups in the second embodiment of the method for manufacturing a stator of an M-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure. be. 本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第2の形態において、第1から第6のスロット群を配置し終えた波巻コイルを示す上面図である。It is a top view which shows the wave winding coil which has finished arranging the 1st to 6th slot group in the 2nd form of the manufacturing method of the stator of the M phase AC motor by the embodiment of this disclosure. 本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第3の形態を説明する展開断面図である。It is a developed sectional view explaining the 3rd mode of the manufacturing method of the stator of the M phase AC motor by embodiment of this disclosure. 本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第4の形態における第1の平角線成形ステップを説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the 1st flat wire forming step in 4th Embodiment of the manufacturing method of the stator of the M phase AC motor by embodiment of this disclosure. 本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第4の形態における第2の平角線成形ステップを説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the 2nd flat wire forming step in 4th Embodiment of the manufacturing method of the stator of the M phase AC motor by embodiment of this disclosure. 本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第4の形態において、波巻形状に成形された平角線が環状に巻かれた状態を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a state in which a flat wire formed into a wavy shape is wound in an annular shape in the fourth embodiment of the method for manufacturing a stator of an M-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第4の形態におけるコイル形成ステップを説明する斜視図(その1)である。It is a perspective view (the 1) explaining the coil formation step in 4th Embodiment of the manufacturing method of the stator of the M phase AC motor by embodiment of this disclosure. 本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第4の形態におけるコイル形成ステップを説明する斜視図(その2)である。FIG. 2 is a perspective view (No. 2) illustrating a coil forming step in the fourth embodiment of the method for manufacturing a stator of an M-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure. 本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子と回転子との位置関係を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the positional relationship between the stator and the rotor of the M-phase AC motor according to the embodiment of this disclosure. 本開示の実施形態による固定子を備えるM相交流電動機の外観を例示する図である。It is a figure which illustrates the appearance of the M-phase AC motor provided with the stator according to the embodiment of this disclosure. 環状コイルにおける巻線の定義を説明する図である。It is a figure explaining the definition of a winding in an annular coil. 波巻コイルにおける巻線の定義を説明する図である。It is a figure explaining the definition of a winding in a wave winding coil.

以下図面を参照して、固定子、これを備えるM相交流電動機、及び固定子の製造方法について説明する。各図面において、同様の部材には同様の参照符号が付けられている。また、理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。また、図面に示される形態は実施するための一つの例であり、図示された形態に限定されるものではない。 Hereinafter, a method for manufacturing a stator, an M-phase AC motor including the stator, and a stator will be described with reference to the drawings. In each drawing, similar members are designated by the same reference numerals. In addition, the scales of these drawings have been changed as appropriate for ease of understanding. Further, the embodiment shown in the drawings is an example for carrying out, and is not limited to the illustrated embodiment.

また、本願明細書では、「・」は数の四則演算における乗算を表す演算子とする。なお、乗算を表す演算子「・」は、演算子「*」で表されてもよい。また、3つの正の整数M、N、Xに対し、M・Nと、Xとが互いに素の関係であるとは、M・NとXとの公約数が1以外にないことを意味する。このとき、MとXとの間、及びNとXとの間も、各々互いに素となる関係がある。また、M・NとXとの最小公倍数の値は、3つの整数を乗算したM・N・Xとなる性質がある。本開示の実施形態ではこれらの性質を利用する。 Further, in the present specification, "・" is an operator representing multiplication in the four arithmetic operations of numbers. The operator "・" representing multiplication may be represented by the operator "*". Further, for three positive integers M, N, and X, the fact that MN and X are relatively prime relations means that there is no common divisor between MN and X other than 1. .. At this time, there is also a disjoint relationship between M and X and between N and X, respectively. Further, the value of the least common multiple of MN and X has the property of being MN / X multiplied by three integers. These properties are utilized in the embodiments of the present disclosure.

まず、本開示の実施形態におけるコイル及び巻線の定義について説明する。 First, the definitions of the coil and the winding in the embodiment of the present disclosure will be described.

図29は、環状コイルにおける巻線の定義を説明する図である。図29に示すように電流が流れる銅線などの線材を使用して、閉じた環状の形状をつくり、同一形状で連結して束で重なっているコイルを「環状コイル」と称する。環状コイル4は、固定子の鉄心(コア)3に設けられたスロット2に収容される部分である巻線41と、スロットに2に収容されない部分であるコイルエンド42とで構成される。1つのコイルから引き出される線材を引き出し線43と称する。特に、コイルとコイルとを結線するための引き出し線を渡り線と称する。巻線41は、1本の線材で構成されることもあれば、複数束ねた線材で構成されることもある。1つの環状コイルにおける巻線の線材の数を「巻数」と称する。 FIG. 29 is a diagram illustrating a definition of winding in an annular coil. As shown in FIG. 29, a coil such as a copper wire through which an electric current flows is used to form a closed annular shape, and the coils connected in the same shape and overlapped in a bundle are referred to as an "annular coil". The annular coil 4 is composed of a winding 41 which is a portion accommodated in the slot 2 provided in the iron core (core) 3 of the stator and a coil end 42 which is a portion not accommodated in the slot 2. The wire drawn from one coil is referred to as a lead wire 43. In particular, the lead wire for connecting the coil to the coil is referred to as a crossover wire. The winding 41 may be composed of a single wire or a plurality of bundled wires. The number of winding wires in one annular coil is referred to as "number of turns".

図30は、波巻コイルの巻線の定義を説明する図である。波巻は、360度に渡る環状のコイルを波形状に曲げて固定子のスロットに巻装する方法である。図30に示すように、波巻コイル4は、固定子の鉄心3の軸方向の両端面に対して特定のスロットピッチで交互にコイルエンド42を形成しながらスロット2に巻装されるので、巻線41、コイルエンド42、及び引き出し線43のみで構成されることになる。波巻コイル4は、コイル間の渡り線が少ないこと、及び必要とするコイル数を少なくできることから、コイルエンド42も小さくできる利点がある。なお、波巻コイルの巻数は一般に1である。 FIG. 30 is a diagram illustrating a definition of winding of a wave winding coil. Wave winding is a method in which an annular coil extending over 360 degrees is bent into a wave shape and wound in a slot of a stator. As shown in FIG. 30, since the wave winding coil 4 is wound in the slot 2 while alternately forming the coil ends 42 at a specific slot pitch with respect to both end faces in the axial direction of the iron core 3 of the stator. It will be composed only of the winding 41, the coil end 42, and the lead wire 43. The wave winding coil 4 has an advantage that the coil end 42 can also be made smaller because the number of crossover wires between the coils is small and the number of required coils can be reduced. The number of turns of the wave winding coil is generally 1.

ここで、本開示の実施形態における電動機におけるM相交流、および巻線の+(プラス)巻線、-(マイナス)巻線について説明する。本開示の実施形態において、M相交流の電動機とは、振幅が同じかつ位相がM種類の異なる交流電流あるいは交流電圧が巻線に印加される電動機である。また、M相のうちの異なる相は互いに電気的に平衡しているものとする。電気的に平衡するM種類の位相とは、各々の位相が互いに360/M度ずつずれたM種類の位相を指す。 Here, the M-phase alternating current in the motor and the + (plus) winding and the- (minus) winding of the winding in the embodiment of the present disclosure will be described. In the embodiment of the present disclosure, the M-phase AC motor is a motor in which an AC current or an AC voltage having the same amplitude and different M types of phases is applied to the winding. Further, it is assumed that different phases of the M phase are electrically equilibrated with each other. The electrically balanced M-type phase refers to the M-type phase in which each phase is displaced by 360 / M degrees from each other.

また、ある1相の交流電流が流れるコイルの巻線は、コイルの巻線に流れる電流の方向に応じて、電流の位相が180度異なる2つの巻線に分けられる。例えば、図29に示す環状コイルを例にとり説明すると、1つの環状コイルにおける巻線41は、流れる電流の向きが異なる2つの巻線によって構成されている。一方の巻線41Pを「+巻線」と定義すると、もう一方の巻線41Nは、電気角で位相が180度異なる電流が流れる「-巻線」となる。各相の巻線の「+巻線」と「-巻線」とを明確に区別するとき、一般のM相交流において、各相の巻線は2倍の数だけ区別され、「+巻線」と「-巻線」まで区別された相を「相帯」と称する。 Further, the winding of a coil through which a certain one-phase alternating current flows is divided into two windings in which the phases of the currents differ by 180 degrees according to the direction of the current flowing through the windings of the coil. For example, taking the annular coil shown in FIG. 29 as an example, the winding 41 in one annular coil is composed of two windings having different directions of flowing currents. When one winding 41P is defined as "+ winding", the other winding 41N is a "-winding" in which a current whose phase differs by 180 degrees at an electric angle flows. When clearly distinguishing between "+ winding" and "-winding" of the winding of each phase, in general M-phase alternating current, the winding of each phase is distinguished by twice the number, and "+ winding". The phase in which "-winding" is distinguished is called "phase band".

従来の3相交流の電源により駆動される電動機を例にとり説明すると、3相交流の3相とは、U相、V相、W相という名称で区別され、各々の電流の大きさは同じかつ120度位相が異なり、電気的に平衡している。電動機の巻線に流れる電流は、各相のコイルの巻線を+巻線と-巻線に分けることができるので、各々を区別して、「-U」、「+U」、「-V」、「+V」、「-W」、「+W」の6相帯に分けられる。これら6相帯の巻線は、「-U」を基準に取ると、「-U」(0度)、「+V」(60度)、「-W」(120度)、「+U」(180度)、「-V」(240度)、「+W」(300度)の順に電気角で60度ずつ位相が異なる。電動機の固定子のスロットに配置される巻線にこれら6つの相帯を割り当てて電流を流すことで電磁気のアンペールの法則(右ねじの法則)にしたがって、離散的に配置された各巻線周りに磁界が生じ周期的な極性を固定子鉄心に発生させることが可能となる。電動機の巻線としては、電気的に平衡であれば十分なので、U相とV相とW相の巻線が互いに機械角で120度ずつ位置が回転対称(3回回転対称)となるように配置されることが多いが、「+U」、「-V」、「+W」、「-U」、「+V」、「-W」の6相帯を、互いに機械角で60度ずつ位置が回転対称(6回回転対称)となるように構成してもよい。なお、巻線の配置が6回回転対称を持つことが可能かどうかは、固定子のスロット数、回転子の極対数、またはスロットに収納される巻線の数(スロット内の層数)を均一に配置できるかなどによって制約を受ける。例えば明らかに6回回転対称とできない例として、スロット数が6の倍数でない場合がある。スロット数が6の倍数でない場合、6相帯を機械角で60度ずつ回転対称となるように配置することは物理的に不可能である。 Taking an electric motor driven by a conventional three-phase alternating current power supply as an example, the three phases of three-phase alternating current are distinguished by the names U-phase, V-phase, and W-phase, and the magnitudes of the respective currents are the same. They are 120 degree out of phase and electrically balanced. The current flowing through the windings of the motor can divide the windings of the coils of each phase into + windings and-windings, so each can be distinguished as "-U", "+ U", "-V", It is divided into 6 phase bands of "+ V", "-W", and "+ W". These 6-phase band windings are "-U" (0 degrees), "+ V" (60 degrees), "-W" (120 degrees), and "+ U" (180 degrees) based on "-U". Degrees), "-V" (240 degrees), and "+ W" (300 degrees) in that order, the phases differ by 60 degrees depending on the electrical angle. By allocating these six phase bands to the windings placed in the stator slots of the motor and passing an electric current around each winding placed discretely according to Ampere's law of electromagnetics (right-handed screw law). A magnetic field is generated and periodic polarity can be generated in the stator core. Since it is sufficient for the winding of the motor to be electrically balanced, the positions of the U-phase, V-phase, and W-phase windings should be rotationally symmetric (three-fold rotationally symmetric) by 120 degrees at each mechanical angle. Although it is often arranged, the positions of the 6-phase bands of "+ U", "-V", "+ W", "-U", "+ V", and "-W" rotate by 60 degrees at each mechanical angle. It may be configured to be symmetric (six-fold rotational symmetry). Whether or not the winding arrangement can have six-fold rotational symmetry depends on the number of slots in the stator, the number of pole pairs of the rotor, or the number of windings stored in the slots (the number of layers in the slots). It is restricted by whether it can be arranged evenly. For example, the number of slots may not be a multiple of 6 as an example in which the rotation symmetry cannot be clearly made 6 times. If the number of slots is not a multiple of 6, it is physically impossible to arrange the 6-phase bands so that they are rotationally symmetric by 60 degrees at a mechanical angle.

またさらに、M相交流の他の例として、5相交流の電源にて駆動される電動機を例とり説明すると、5相交流をA相、B相、C相、D相、E相の5つの相に区別すると、各々の相は順に電気角で72度ずつ電気的に位相が異なる。さらに電動機の各相の巻線にて、+巻線と-巻線とを区別すると、「-A」を基準として、「-A」(0度)、「+D」(36度)、「-B」(72度)、「+E」(108度)、「-C」(144度)、「+A」(180度)、「-D」(216度)、「+B」(252度)、「-E」(288度)、「+C」(324度)の順に電気角が36度ずつ異なる合計10相帯の電流が巻線に流れる。この10相帯を電気的に平衡となるように、電動機の固定子の巻線に割り当てることで、電動機は駆動可能となる。A相、B相、C相、D相、E相が割り当てられた巻線は、電気的に平衡となる必要があるため、各々の各相の巻線は互いに5回回転対称性を有するように配置される。すなわち、機械角にて72度ずつ位置が回転対称となるように巻線が配置される。配置される巻線は5回回転対称性を有していれば十分であるが、「-A」、「+D」、「-B」、「+E」、「-C」、「+A」、「-D」、「+B」、「-E」、「+C」の10相帯を区別して、これらが互いに10回回転対称の関係となるように巻線を配置し固定子を構成してもよい。ただし、その必要条件としてスロット数は、10(相数5の2倍)の倍数である必要がある。 Furthermore, as another example of M-phase alternating current, an electric motor driven by a 5-phase alternating current power supply will be described as an example. When distinguished into phases, each phase is electrically different in phase by 72 degrees in order of electrical angle. Furthermore, when distinguishing between + winding and-winding in the winding of each phase of the motor, "-A" (0 degree), "+ D" (36 degrees), and "-" are used as the reference. B "(72 degrees)," + E "(108 degrees)," -C "(144 degrees)," + A "(180 degrees)," -D "(216 degrees)," + B "(252 degrees)," A total of 10 phases of current, in which the electric angles differ by 36 degrees in the order of "-E" (288 degrees) and "+ C" (324 degrees), flows through the winding. By allocating this 10-phase band to the winding of the stator of the motor so that it is electrically balanced, the motor can be driven. Since the windings to which the A phase, B phase, C phase, D phase, and E phase are assigned need to be electrically balanced, the windings of each phase should have five-fold rotational symmetry with each other. Is placed in. That is, the windings are arranged so that the positions are rotationally symmetric by 72 degrees at the machine angle. It is sufficient that the wounds to be arranged have five-fold rotational symmetry, but "-A", "+ D", "-B", "+ E", "-C", "+ A", " The stator may be configured by distinguishing the 10-phase bands of "-D", "+ B", "-E", and "+ C" and arranging the windings so that they are in a rotationally symmetric relationship 10 times with each other. .. However, as a necessary condition, the number of slots needs to be a multiple of 10 (twice the number of phases 5).

同様の原理で、9相交流、12相交流などのような多相交流を電源とする電動機も構成可能である。 Based on the same principle, it is possible to configure a motor powered by polyphase alternating current such as 9-phase alternating current and 12-phase alternating current.

以下で説明する実施形態では、説明を簡明なものにするために、円筒状である固定子を直線的に展開した展開断面図を用いて説明する。展開断面図には、固定子の断面の上面から見た図と、固定子の側面から見た図が含まれる。固定子に設けられる各スロットには「スロット識別番号」が付与される。 In the embodiment described below, in order to simplify the explanation, a linearly developed cross-sectional view of a cylindrical stator will be used. The developed sectional view includes a view seen from the upper surface of the sectional view of the stator and a view seen from the side surface of the stator. A "slot identification number" is assigned to each slot provided in the stator.

以下、本開示の実施形態による固定子、これを備えるM相交流電動機(Mは正の整数)、及び固定子の製造方法について説明する。ここでは、一例として本開示の実施形態によるM相交流電動機としてインナーロータ型の交流電動機については説明する。インナーロータ型の交流電動機では、固定子鉄心には、内周側に開口するスロットが形成される。なお、本開示の実施形態は、アウターロータ型のM相交流電動機にも適用可能であり、この場合は、固定子鉄心には、外周側に開口するスロットが形成される。 Hereinafter, a stator according to the embodiment of the present disclosure, an M-phase AC motor provided with the stator (M is a positive integer), and a method for manufacturing the stator will be described. Here, as an example, an inner rotor type AC motor as an M-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure will be described. In the inner rotor type AC motor, a slot that opens on the inner peripheral side is formed in the stator core. The embodiment of the present disclosure is also applicable to an outer rotor type M-phase AC motor, in which case a slot opening on the outer peripheral side is formed in the stator core.

本開示の実施形態によるM相交流電動機(Mは正の整数)の固定子は、固定子鉄心と、各々が溝形状に形成され固定子鉄心の周方向に配置されたM・N個(Nは正の整数)のスロットと、M相のうちのいずれかの相の交流電流が流れる巻線からなる複数のコイルと、を備える。 The stators of the M-phase AC motor (M is a positive integer) according to the embodiment of the present disclosure are the stator core and MN (N) which are each formed in a groove shape and arranged in the circumferential direction of the stator core. Is a positive integer) slot and a plurality of coils consisting of windings through which an alternating current of any of the M phases flows.

本開示の実施形態では、M・Nで得られる値に対して互いに素な正の整数をXとするとき、周方向に隣接するX個のスロットを1個の基本スロット群として、当該基本スロット群内のX個のスロットのうちのいずれかにコイルの巻線が配置される。M・Nで得られる値と正の整数Xとは互いにその関係を有するので、M・Nで得られる値と正の整数Xとの最大公約数は1である。また、X個のスロットのうちのいずれかに巻線が配置されて構成される基本スロット群が、固定子鉄心の周方向に繰り返し配置される。各基本スロット群におけるコイルは同一の形状を有し、すなわち、巻線が配置(収容)されることになるスロットのスロットピッチ(スロット周期)は、各基本スロット群において同一である。また、X個のスロットのうちのいずれかに巻線が配置されて構成される基本スロット群が、固定子鉄心の周方向にスロットピッチXの周期でM・N個繰り返し配置することで、M・N個のスロット全てに、巻線が配置されることになる。本開示の一態様によれば、様々な極数、スロット数、及び巻線配置の組み合わせを実現可能であるが、以下、具体的な例についていくつか列記する。 In the embodiment of the present disclosure, when X is a positive integer that is relatively prime to the value obtained by MN, the X slots adjacent to each other in the circumferential direction are regarded as one basic slot group, and the basic slot is the basic slot. A coil winding is placed in any of the X slots in the group. Since the value obtained by MN and the positive integer X have a relationship with each other, the greatest common divisor of the value obtained by MN and the positive integer X is 1. Further, a group of basic slots configured by arranging windings in any of the X slots is repeatedly arranged in the circumferential direction of the stator core. The coils in each basic slot group have the same shape, that is, the slot pitch (slot cycle) of the slots in which the windings are arranged (accommodated) is the same in each basic slot group. Further, the basic slot group configured by arranging the windings in any of the X slots is repeatedly arranged M and N in the circumferential direction of the stator core at a cycle of the slot pitch X. -The windings will be arranged in all N slots. According to one aspect of the present disclosure, various combinations of the number of poles, the number of slots, and the winding arrangement can be realized, but some specific examples are listed below.

まず、一例として、36(=M・N)スロットの3(=M)相交流電動機の固定子において、7(=X)個のスロットを基本スロット群に設定した場合のコイル配置について、図1~図12を参照して説明する。 First, as an example, in the stator of a 3 (= M) phase AC motor with 36 (= MN) slots, the coil arrangement when 7 (= X) slots are set as the basic slot group is shown in FIG. 1. This will be described with reference to FIG.

図1は、本開示の実施形態による36スロットの3相交流電動機の固定子における7スロットピッチからなる1個の基本スロット群におけるコイル配置を例示する展開断面図である。図1において、上段は上面から見た固定子1を示し、下段は側面から見た固定子1を示すが、これ以降の図においても同様に記載することがある。 FIG. 1 is a developed sectional view illustrating a coil arrangement in one basic slot group consisting of a 7-slot pitch in a stator of a 36-slot three-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure. In FIG. 1, the upper row shows the stator 1 seen from the upper surface, and the lower row shows the stator 1 seen from the side surface, but the same may be described in subsequent drawings.

36スロットの3相交流電動機の固定子においては、相数Mは3であるので、Nは12となる。3(=M)・12(=N)で得られる値36に対して互いに素な正の整数Xとしては、1、5、7、11、13、17、19、23、25、29、31、及び35があるが、ここでは一例として、値36に対して互いに素な正の整数Xとして7を選定する。この場合、周方向に隣接する7(=X)個のスロット2を「基本スロット群」として規定する。基本スロット群におけるコイルの巻線の配置は7スロットピッチ内のスロット2のうちのいずれかに巻線41が配置さればよいが、図1では、一例として、スロット識別番号1及び4のスロット2に、巻線41が配置(収容)されて1つの環状コイルを構成している。すなわち、コイル4は、スロット識別番号1~7のスロット2からなる基本スロット群において、スロット識別番号1及び4のスロット2に収容される部分である巻線とスロット2に収容されない部分であるコイルエンドとからなる環状の線材にて構成される。なお、図1においては、引き出し線、及びスロット識別番号1~7のスロットからなる当該基本スロット群と隣接する他の基本スロット群への渡り線については、図示を省略している。 In the stator of a 36-slot three-phase AC motor, the number of phases M is 3, so N is 12. As positive integers X that are relatively prime to the value 36 obtained by 3 (= M) and 12 (= N), 1, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 25, 29, 31 , And 35, but here, as an example, 7 is selected as a positive integer X that is relatively prime for the value 36. In this case, 7 (= X) slots 2 adjacent to each other in the circumferential direction are defined as a "basic slot group". The winding arrangement of the coil in the basic slot group may be such that the winding 41 is arranged in any one of the slots 2 within the 7-slot pitch, but in FIG. 1, as an example, the slot 2 of the slot identification numbers 1 and 4 is arranged. The winding 41 is arranged (accommodated) in the winding coil 41 to form one annular coil. That is, the coil 4 is a coil which is a winding portion which is accommodated in the slot 2 of the slot identification numbers 1 and 4 and a portion which is not accommodated in the slot 2 in the basic slot group consisting of the slots 2 of the slot identification numbers 1 to 7. It is composed of an annular wire consisting of an end. In FIG. 1, the leader line and the crossover line to the other basic slot group adjacent to the basic slot group consisting of the slots of the slot identification numbers 1 to 7 are not shown.

図2は、本開示の実施形態による36スロットの3相交流電動機の固定子において周方向に1周に亘って図1に示す7スロットピッチからなる基本スロット群が配置されたときのコイル配置を例示する展開断面図である。 FIG. 2 shows the coil arrangement when the basic slot group consisting of the 7-slot pitch shown in FIG. 1 is arranged over one circumference in the circumferential direction in the stator of the 36-slot three-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure. It is a developed sectional view to exemplify.

図2に示すように、固定子鉄心3の周方向に36スロットが並ぶ固定子鉄心3には、7スロットピッチからなる図1に示す基本スロット群を、当該周方向に1周に亘って、スロットピッチ7の周期で、5個繰り返し配置することができる。各基本スロット群におけるコイルは同一の形状を有し、すなわち、巻線が配置(収容)されることになるスロット2のスロットピッチ(スロット周期)は、各基本スロット群において同一である。図2において、1番目の基本スロット群ではスロット識別番号1及び4のスロット2に環状形状に成形されたコイル4が配置され、2番目の基本スロット群ではスロット識別番号8及び11のスロット2に環状形状に成形されたコイル4が配置され、3番目の基本スロット群ではスロット識別番号15及び18のスロット2に環状形状に成形されたコイル4が配置され、4番目の基本スロット群ではスロット識別番号22及び25のスロット2に環状形状に成形されたコイル4が配置され、5番目の基本スロット群ではスロット識別番号29及び32のスロット2に環状形状に成形されたコイル4が配置される。隣接する基本スロット群間のコイル同士は、渡り線にて結線される。基本スロット群は7(=X)のスロットピッチを有するので、36(=M・N)スロットの固定子鉄心3に、7スロットピッチの基本スロット群を5個配置したとしても(すなわち固定子鉄心3において周方向に1周に亘って基本スロット群が配置したとしても)、5番目の基本スロット群の終端はスロット識別番号35のスロット2となり、スロット識別番号36のスロット2には至らない。 As shown in FIG. 2, in the stator core 3 in which 36 slots are arranged in the circumferential direction of the stator core 3, the basic slot group shown in FIG. 1 having a 7-slot pitch is provided over one circumference in the circumferential direction. Five can be repeatedly arranged in a cycle of slot pitch 7. The coils in each basic slot group have the same shape, that is, the slot pitch (slot cycle) of the slot 2 in which the windings are arranged (accommodated) is the same in each basic slot group. In FIG. 2, in the first basic slot group, the coil 4 formed in an annular shape is arranged in the slots 2 of the slot identification numbers 1 and 4, and in the second basic slot group, the slots 2 of the slot identification numbers 8 and 11 are arranged. The coil 4 formed in an annular shape is arranged, and in the third basic slot group, the coil 4 formed in an annular shape is arranged in the slots 2 of the slot identification numbers 15 and 18, and the slot identification is performed in the fourth basic slot group. In the fifth basic slot group, the coil 4 formed in an annular shape is arranged in the slots 2 of the slots 22 and 25, and the coil 4 formed in an annular shape is arranged in the slots 2 of the slot identification numbers 29 and 32. The coils between adjacent basic slot groups are connected by a crossover wire. Since the basic slot group has a slot pitch of 7 (= X), even if five basic slot groups having a 7-slot pitch are arranged in the stator core 3 of 36 (= MN) slots (that is, the stator core). (Even if the basic slot group is arranged in the circumferential direction in 3), the end of the fifth basic slot group is slot 2 of slot identification number 35, and does not reach slot 2 of slot identification number 36.

図3は、本開示の実施形態による36スロットの3相交流電動機の固定子において、36個スロットを仮想的に252個に展開させ、7スロットピッチからなる基本スロット群が仮想的に36個分配置されたときのコイル配置を例示する展開断面図である。 FIG. 3 shows, in the stator of a 36-slot 3-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure, 36 slots are virtually expanded to 252, and a basic slot group consisting of a 7-slot pitch is virtually 36 pieces. It is a developed sectional view which illustrates the coil arrangement at the time of arrangement.

図3に示すように、固定子鉄心3の周方向の1周目のコイル配置については、図2を参照して説明した通り、1番目の基本スロット群から5番目の基本スロット群が配置される。 As shown in FIG. 3, regarding the coil arrangement on the first circumference of the stator core 3 in the circumferential direction, as described with reference to FIG. 2, the first basic slot group to the fifth basic slot group are arranged. To.

5番目の基本スロット群に続く6番目の基本スロット群は、スロット識別番号36及び39のスロット2に環状形状に成形されたコイル4が配置される。以降はmを6以上の整数として、m+1番目の基本スロット群は、スロット識別番号「m・7+1」及び「m・7+4」のスロット2に環状形状に成形されたコイル4が配置され、mを6から251まで帰納的に繰り返すことで、仮想的な252個の各スロットに基本スロット群が36個均等に配置される。 In the sixth basic slot group following the fifth basic slot group, the coil 4 formed in an annular shape is arranged in the slots 2 of the slot identification numbers 36 and 39. After that, m is an integer of 6 or more, and in the m + 1st basic slot group, the coil 4 formed in an annular shape is arranged in the slots 2 of the slot identification numbers “m ・ 7 + 1” and “m ・ 7 + 4”, and m is set as m. By inductively repeating from 6 to 251 the 36 basic slot groups are evenly arranged in each of the virtual 252 slots.

ここで、1から252の番号がついた仮想的なスロット識別番号について、各スロット識別番号を36個のスロット識別番号に射影する方法について説明する。各スロット識別番号をスロット数の36で除算しその余りを求め、その余りの値をスロット識別番号として各スロットに割り当て直す。なお、余りが0になる場合は、スロット識別番号は36とする。これらの操作により、252個のスロットの識別番号は全て1から36のうちのいずれかのスロット識別番号へ変換される。例えば、1、37、73、109、145、181、及び217については36で除算すると余りが1となるので、スロット識別番号1、37、73、109、145、181、及び217は、スロット識別番号1に射影できる。同様に、2、38、74、110、146、182、及び218については36で除算すると余りが2となるので、スロット識別番号2、38、74、110、146、182、及び218は、スロット識別番号2に射影できる。以降についても同様の操作によりスロット識別番号3、4、…、35のいずれかに射影できる。なお、36、72、108、144、180、216、及び252については36で除算すると余りが0であるが、これらについてはスロット識別番号を36とする。以上の操作より、固定子の36個の各スロットに基本スロット群が均等に配置される。 Here, for virtual slot identification numbers numbered 1 to 252, a method of projecting each slot identification number onto 36 slot identification numbers will be described. Each slot identification number is divided by 36 of the number of slots to obtain the remainder, and the value of the remainder is reassigned to each slot as the slot identification number. If the remainder is 0, the slot identification number is 36. By these operations, the identification numbers of the 252 slots are all converted into the slot identification numbers of any one of 1 to 36. For example, for 1, 37, 73, 109, 145, 181 and 217, the remainder is 1 when divided by 36, so that the slot identification numbers 1, 37, 73, 109, 145, 181 and 217 are slot identification. Can be projected on number 1. Similarly, for 2, 38, 74, 110, 146, 182, and 218, the remainder is 2 when divided by 36, so slot identification numbers 2, 38, 74, 110, 146, 182, and 218 are slots. It can be projected on the identification number 2. After that, the same operation can be performed to project to any of the slot identification numbers 3, 4, ..., 35. For 36, 72, 108, 144, 180, 216, and 252, the remainder is 0 when divided by 36, but the slot identification number is 36 for these. From the above operation, the basic slot group is evenly arranged in each of the 36 slots of the stator.

1番目の基本スロット群のコイルの巻き始め及び36番目の基本スロット群のコイルの巻き終わりを除き、隣接する基本スロット群間のコイル同士は、渡り線にて結線される。 Except for the winding start of the coil of the first basic slot group and the winding end of the coil of the 36th basic slot group, the coils between adjacent basic slot groups are connected by a crossover.

252個の仮想的なスロットは、合計36・7個のスロットであるため、固定子の周方向に7周配置するものと考えれば、図1の基本スロット群におけるコイルと同一の形状を有するコイルが配置される基本スロット群を、図3に示すように36(=M・N)個繰り返し配置することで固定子鉄心3の周方向に7(=X)周に亘ってコイル4が配置され、最終的には36スロットの全てにコイル4の巻線が配置されることになる。このように、固定子鉄心3の周方向に基本スロット群を36個繰り返し配置することで、固定子鉄心3の周方向に7周に亘ってコイルが巻装されて36スロットの全てに巻線が配置されることになるのは、スロット数36とは互いに素の関係になる値「7」を基本スロット群のスロットピッチとして選定したからである。本開示の実施形態によれば、スロット数M・Nに対して互いに素な正の整数をXをスロットピッチとする基本スロット群とし、各基本スロット群においてはコイルは同一の形状を有するよう巻装し、このような基本スロット群を固定子鉄心の周方向にスロットピッチXの周期でM・N個繰り返し配置することで、M・N個のスロット全てに巻線を均等に配置することができる。なお、基本スロット群を、固定子鉄心3の周方向に36個ではなくこれより少ない数だけ繰り返し配置した3(=M)相交流電動機の固定子1を作成してもよい。 Since the 252 virtual slots are a total of 36.7 slots, a coil having the same shape as the coil in the basic slot group of FIG. 1 is considered to be arranged seven times in the circumferential direction of the stator. As shown in FIG. 3, the coil 4 is arranged over 7 (= X) circumferences in the circumferential direction of the stator core 3 by repeatedly arranging 36 (= MN) basic slots. Finally, the windings of the coil 4 will be arranged in all 36 slots. In this way, by repeatedly arranging 36 basic slot groups in the circumferential direction of the stator core 3, the coil is wound over 7 turns in the circumferential direction of the stator core 3 and wound around all 36 slots. Is arranged because the value "7", which has an elementary relationship with the number of slots 36, is selected as the slot pitch of the basic slot group. According to the embodiment of the present disclosure, a positive integer that is mutually elementary with respect to the number of slots M and N is a basic slot group having X as a slot pitch, and the coil is wound so as to have the same shape in each basic slot group. By repeatedly arranging such basic slot groups in the circumferential direction of the stator core at a cycle of slot pitch X, windings can be evenly arranged in all MN slots. can. It should be noted that the stator 1 of the 3 (= M) phase AC motor may be created in which the basic slot group is repeatedly arranged by a smaller number than 36 in the circumferential direction of the stator core 3.

図3に示すように、コイル4を、適宜、U相コイル、V相コイル、及びW相コイルに割り当てることで、36スロットの3相交流電動機の固定子が完成する。 As shown in FIG. 3, by appropriately allocating the coil 4 to the U-phase coil, the V-phase coil, and the W-phase coil, a stator of a 36-slot 3-phase AC motor is completed.

ここで、36スロットの3相交流電動機の固定子の各相コイルの割り当て例について、いくつか列記する。以降では、基本スロット群が周方向に複数個連続して配置され、各基本スロット群が、コイルエンドまたは引き出し線によって電気的に接続されたものを「スロット群」と称し、各スロット群の各巻線に相帯「-U」、「+U」、「-V」、「+V」、「-W」、「+W」のいずれかを割り当てたものを「コイル群」と称する。 Here, some examples of allocation of each phase coil of the stator of the three-phase AC motor of 36 slots are listed. Hereinafter, a plurality of basic slot groups are continuously arranged in the circumferential direction, and each basic slot group is electrically connected by a coil end or a lead wire, and is referred to as a "slot group". A line to which any of the phase bands "-U", "+ U", "-V", "+ V", "-W", and "+ W" is assigned is referred to as a "coil group".

図4は、本開示の実施形態による36スロットの3相交流電動機の固定子において基本スロット群を7スロットピッチとした場合における各相コイルの第1の割り当て例を例示する展開断面図である。 FIG. 4 is a developed sectional view illustrating a first allocation example of each phase coil in the case where the basic slot group has a 7-slot pitch in the stator of the 36-slot three-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure.

図4に示す第1の割り当て例では、図3を参照して説明した36(=M・N)個の基本スロット群を3(=M)等分した位置の渡り線を切断する(図中、破線の位置で切断。)。 In the first allocation example shown in FIG. 4, the crossover line at the position where the 36 (= MN) basic slot group described with reference to FIG. 3 is equally divided into 3 (= M) is cut (in the figure). , Cut at the position of the broken line.).

すなわち、固定子鉄心3の周方向の3周目に配置される12番目の基本スロット群と13番目の基本スロット群との間の渡り線を切断し、固定子鉄心3の周方向の5周目に配置される24番目の基本スロット群と25番目の基本スロット群との間の渡り線を切断する。そして、固定子鉄心3の周方向の1周目に配置される1番目の基本スロット群におけるスロット識別番号1のスロット2の巻線の引き出し線から始まり固定子鉄心3の周方向の3周目に配置される12番目の基本スロット群におけるスロット識別番号9のスロット2の巻線の引き出し線で終わるコイルを、第1のスロット群と呼び、第1相(例えばU相)のコイルに割り当てる。具体的には、1番目の基本スロット群の1つのコイルのスロット識別番号1のスロットの巻線に-U相を割り当てることで、そのコイルの他方の巻線は+U相の巻線となり、引き出し線によって連結された他の第1のスロット群に配置される巻線は-U相あるいは+U相が順次決定されていき、これにより第1のスロット群の各巻線の相帯が一意に決定される。これを第1のコイル群とする。また、固定子鉄心3の周方向の3周目に配置される13番目の基本スロット群におけるスロット識別番号13のスロット2の巻線の引き出し線から始まり固定子鉄心3の周方向の5周目に配置される24番目の基本スロット群におけるスロット識別番号21のスロット2の巻線の引き出し線で終わるコイルを第2のスロット群とし、第2相(例えばV相)のコイルに割り当てる。V相を割り当てられた第2のスロット群を第2のコイル群とする。また、固定子鉄心3の周方向の5周目に配置される25番目の基本スロット群におけるスロット識別番号25のスロット2の巻線の引き出し線から始まり固定子鉄心3の周方向の7周目に配置される36番目の基本スロット群におけるスロット識別番号36のスロット2の巻線の引き出し線で終わるコイルを第3のスロット群とし、第3相(例えばW相)のコイルに割り当てる。W相を割り当てられた第3のスロット群を第3のコイル群とする。以上の操作により、3つに分割されたスロット群に対して、スロット群の一端の引き出し線に相帯を割り当てることで、3つのコイル群が形成される。なお、図示の例は、交流電動機の相数が3であるので、コイル4に対し36個の基本スロット群を3等分して3相各相のコイルに割り当てたが、交流電動機の相数がMである場合は、コイル4に対し36個の基本スロット群をM等分してM相各相のコイルに割り当てればよい。 That is, the crossing line between the twelfth basic slot group and the thirteenth basic slot group arranged on the third lap in the circumferential direction of the stator core 3 is cut, and five laps in the circumferential direction of the stator core 3 are cut. Cut the crossing line between the 24th basic slot group and the 25th basic slot group arranged in the eye. Then, starting from the lead wire of the winding of the slot 2 of the slot identification number 1 in the first basic slot group arranged on the first lap in the circumferential direction of the stator core 3, the third lap in the circumferential direction of the stator core 3 starts. The coil ending at the lead wire of the winding of slot 2 having slot identification number 9 in the twelfth basic slot group arranged in is called the first slot group and is assigned to the coil of the first phase (for example, U phase). Specifically, by assigning the -U phase to the winding of the slot of the slot identification number 1 of one coil of the first basic slot group, the other winding of the coil becomes the winding of the + U phase and is pulled out. The windings arranged in the other first slot group connected by the wire are sequentially determined to be -U phase or + U phase, whereby the phase band of each winding of the first slot group is uniquely determined. To. This is referred to as a first coil group. Further, starting from the lead wire of the winding of the slot 2 of the slot identification number 13 in the 13th basic slot group arranged on the third lap in the circumferential direction of the stator core 3, the fifth lap in the circumferential direction of the stator core 3 starts. The coil ending with the lead wire of the winding of the slot 2 of the slot identification number 21 in the 24th basic slot group arranged in the second slot group is defined as the second slot group and is assigned to the coil of the second phase (for example, V phase). The second slot group to which the V phase is assigned is referred to as the second coil group. Further, starting from the lead wire of the winding of the slot 2 of the slot identification number 25 in the 25th basic slot group arranged on the 5th lap in the circumferential direction of the stator core 3, the 7th lap in the circumferential direction of the stator core 3 starts. The coil ending with the lead wire of the winding of the slot 2 of the slot identification number 36 in the 36th basic slot group arranged in the third slot group is defined as the third slot group and is assigned to the coil of the third phase (for example, W phase). The third slot group to which the W phase is assigned is referred to as the third coil group. By the above operation, three coil groups are formed by allocating a phase band to the lead wire at one end of the slot group for the slot group divided into three. In the example shown in the figure, since the number of phases of the AC motor is 3, 36 basic slot groups are divided into three equal parts for the coil 4 and assigned to the coils of each of the three phases. When is M, 36 basic slot groups may be divided into M equal parts for the coil 4 and assigned to the coils of each phase of the M phase.

図5は、本開示の実施形態による36スロットの3相交流電動機の固定子において図4に示した第1の割り当て例により割り当てられた3相コイルの巻線配置を例示する展開断面図である。図5では、固定子の断面を上面から見ている。 FIG. 5 is a developed sectional view illustrating the winding arrangement of the three-phase coil assigned by the first allocation example shown in FIG. 4 in the stator of the 36-slot three-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure. .. In FIG. 5, the cross section of the stator is viewed from above.

図3を参照して説明したコイル4に対し、図4を参照して説明した第1の割り当て例により3相各相のコイルを割り当てることにより、36個あるスロットのそれぞれに2つずつ巻線が均等に配置された2層巻コイルを有する固定子1が得られる。 By allocating the coils of each of the three phases to the coil 4 described with reference to FIG. 3 according to the first allocation example described with reference to FIG. 4, two windings are wound in each of the 36 slots. A stator 1 having a two-layer winding coil in which the coils are evenly arranged is obtained.

図6は、本開示の実施形態による36スロットの3相交流電動機の固定子において基本スロット群を7スロットピッチとした場合における各相コイルの第2の割り当て例を例示する展開断面図である。 FIG. 6 is a developed sectional view illustrating a second allocation example of each phase coil in the case where the basic slot group has a 7-slot pitch in the stator of the 36-slot three-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure.

図6に示す第2の割り当て例では、図3を参照して説明したコイル4に対し、36(=M・N)個の基本スロット群を3・2(=M・2)等分した位置の渡り線を切断する(図中、破線の位置で切断。)。 In the second allocation example shown in FIG. 6, 36 (= M · N) basic slot groups are equally divided into 3.2 (= M · 2) positions with respect to the coil 4 described with reference to FIG. Cut the crossover line (cut at the position of the broken line in the figure).

すなわち、固定子鉄心3の周方向の2周目に配置される6番目の基本スロット群と7番目の基本スロット群との間の渡り線を切断し、1番目から6番目までの連続する基本スロット群を第1のスロット群とする。固定子鉄心3の周方向の3周目に配置される12番目の基本スロット群と13番目の基本スロット群との間の渡り線を切断し、7番目から12番目までの連続する基本スロット群を第2のスロット群とする。固定子鉄心3の周方向の4周目に配置される18番目の基本スロット群と19番目の基本スロット群との間の渡り線を切断し、13番目から18番目までの連続する基本スロット群を第3のスロット群とする。固定子鉄心3の周方向の5周目に配置される24番目の基本スロット群と25番目の基本スロット群との間の渡り線を切断し、19番目から24番目までの連続する基本スロット群を第4のスロット群とする。固定子鉄心3の周方向の6周目に配置される30番目の基本スロット群と31番目の基本スロット群との間の渡り線を切断し、35番目から30番目まで連続する基本スロット群を第5のスロット群とする。また、31番目から36番目までの連続する基本スロット群を第6のスロット群とする。これにより、コイル4が5カ所の切断箇所により6つのスロット群に分けられることになる。 That is, the crossover line between the 6th basic slot group and the 7th basic slot group arranged on the 2nd lap in the circumferential direction of the stator core 3 is cut, and the 1st to 6th continuous basics are cut. Let the slot group be the first slot group. The crossover line between the 12th basic slot group and the 13th basic slot group arranged on the 3rd lap in the circumferential direction of the stator core 3 is cut, and the 7th to 12th continuous basic slot groups are cut. Is the second slot group. The crossover line between the 18th basic slot group and the 19th basic slot group arranged on the 4th lap in the circumferential direction of the stator core 3 is cut, and the 13th to 18th continuous basic slot groups are formed. Is the third slot group. The crossover line between the 24th basic slot group and the 25th basic slot group arranged on the 5th lap in the circumferential direction of the stator core 3 is cut, and the 19th to 24th continuous basic slot groups are cut. Is the fourth slot group. Cut the crossover between the 30th basic slot group and the 31st basic slot group arranged on the 6th lap in the circumferential direction of the stator core 3, and form a continuous basic slot group from the 35th to the 30th. It is a fifth slot group. Further, the continuous basic slot group from the 31st to the 36th is referred to as a sixth slot group. As a result, the coil 4 is divided into 6 slot groups according to 5 cutting points.

6つのスロット群は、固定子鉄心3の周方向に沿って順に、各相のコイルの巻線がスロット2に均等に割り当てられるよう6つの相帯、すなわち、第1のスロット群の1つ目のコイルの1つの巻線に第1相帯(例えば-U相)、第2のスロット群の1つ目のコイルの1つの巻線(第1スロット群と同じ位置の巻線)に第2相帯(例えば+V相)、第3のスロット群の1つ目のコイルの1つの巻線(第1スロット群と同じ位置の巻線)に第3相帯(例えば-W相)、第4のスロット群の1つ目のコイルの1つの巻線(第1スロット群と同じ位置の巻線)に第4相帯(例えば+U相)、第5のスロット群の1つ目のコイルの1つの巻線(第1スロット群と同じ位置の巻線)に第5相帯(例えば-V相)、第6のスロット群の1つ目のコイルの1つの巻線(第1スロット群と同じ位置の巻線)に第6相帯(例えば+W相)の順に割り当てられる。なお、図示の例は、交流電動機の相数が3であるので、コイル4に対し36個の基本スロット群を6等分して6相各相のコイルに割り当てたが、交流電動機の相数がMである場合は、コイル4に対し36個の基本スロット群をM・2等分してM・2相各相のコイルに割り当てればよい。これらの単純な操作によって相帯まで割り当てられた複数個のコイル群が得られる。各コイル群のコイルは、周方向に周期的に引き出し線によって接続されているため、各引き出し線の交差が発生しない。 The six slot groups are the first of the six phase bands, that is, the first slot group, so that the windings of the coils of each phase are evenly distributed to the slot 2 in order along the circumferential direction of the stator core 3. 1st phase band (eg-U phase) on one winding of the coil, 1st winding on the 1st coil of the 2nd slot group (winding at the same position as the 1st slot group) 2nd Phase band (for example, + V phase), 1st coil winding of the 1st coil of the 3rd slot group (winding at the same position as the 1st slot group), 3rd phase band (for example, -W phase), 4th 4th phase band (for example, + U phase) in one winding of the first coil of the slot group (winding at the same position as the first slot group), 1 of the first coil of the fifth slot group. One winding of the 5th phase band (for example, -V phase) in one winding (winding at the same position as the 1st slot group), 1 winding of the 1st coil of the 6th slot group (same as the 1st slot group) It is assigned to the winding of the position) in the order of the sixth phase band (for example, + W phase). In the example shown in the figure, since the number of phases of the AC motor is 3, 36 basic slot groups are divided into 6 equal parts for the coil 4 and assigned to the coils of each of the 6 phases. When is M, 36 basic slot groups may be equally divided into M and 2 with respect to the coil 4 and assigned to the coils of each of the M and 2 phases. By these simple operations, a plurality of coil groups allocated up to the phase band can be obtained. Since the coils of each coil group are periodically connected by leader wires in the circumferential direction, the intersection of the leader wires does not occur.

図7は、本開示の実施形態による36スロットの3相交流電動機の固定子において図6に示した第2の割り当て例により割り当てられた3相コイルの巻線配置を例示する展開断面図である。図7では、固定子の断面を上面から見ている。 FIG. 7 is a developed sectional view illustrating the winding arrangement of the three-phase coil assigned by the second allocation example shown in FIG. 6 in the stator of the 36-slot three-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure. .. In FIG. 7, the cross section of the stator is viewed from above.

図3を参照して説明したコイル4に対し、図6を参照して説明した第2の割り当て例により3相各相のコイルを割り当てることにより、36個あるスロットのそれぞれに2つずつ巻線が均等に配置された2層巻コイルを有する固定子1が得られる。 By allocating the coils of each of the three phases to the coil 4 described with reference to FIG. 3 according to the second allocation example described with reference to FIG. 6, two windings are wound in each of the 36 slots. A stator 1 having a two-layer winding coil in which the coils are evenly arranged is obtained.

続いて、本開示の実施形態の要である、基本スロット群を周方向に周期的に連続でM・N個配置するだけで、各スロットに巻線が均等に配置される理由について説明する。まずは類似する物理現象の例を用いて説明し、その次に、数学的な背景を説明する。 Subsequently, the reason why the windings are evenly arranged in each slot will be described by simply arranging MN pieces of the basic slot group periodically and continuously in the circumferential direction, which is the main point of the embodiment of the present disclosure. First, an example of a similar physical phenomenon will be explained, and then the mathematical background will be explained.

類似する物理現象の1つの事例として、一般家庭で使用されるアナログ式時計(12時間時計)がある。アナログ式時計は時間を刻む機械であり、長針の分針が時刻の0から59までの「分」を表し、短針の時針が0から11までの時刻の「時」を表す。例えば、0時0分より5時間、時間が経過しているならば、分針は0を、時針は5を指す。また、時刻は11時59分の後、0時0分に戻る。すなわち、時計が刻む時間は12時間の周期性がある。 One example of a similar physical phenomenon is an analog clock (12-hour clock) used in ordinary households. An analog clock is a machine that keeps track of time. The minute hand of the minute hand represents the "minute" of the time from 0 to 59, and the hour hand of the short hand represents the "hour" of the time from 0 to 11. For example, if 5 hours have passed since 0:00, the minute hand points to 0 and the hour hand points to 5. The time will return to 0:00 after 11:59. That is, the time ticked by the clock has a periodicity of 12 hours.

アナログ時計の12時間時計の設定のもとで開始時刻を0時0分として、+5時間ずつ時刻を刻む(時刻を記録する)とすると、12時間の周期性があるため、0時0分→5時0分→10時0分→3時0分→8時0分→1時0分→6時0分→11時0分→4時0分→9時0分→2時0分→7時0分→0時0分の順に時刻が刻まれ、12種類の時刻を刻んだあと、もとの0時0分に戻る。0時0分から開始して5時間ずつ時刻を刻み、次に0時0分に戻る間、時針は時計を5回転回り、そのときの経過時間は12時間・5回転=60時間である。 If the start time is set to 0:00 and the time is ticked by +5 hours (recording the time) under the setting of the 12-hour clock of the analog clock, there is a periodicity of 12 hours, so 0:00 → 5:00 → 10:00 → 3:00 → 8:00 → 1:00 → 6:00 → 11:00 → 4:00 → 9:00 → 2:00 → The time is ticked in the order of 7:00 → 0:00, and after ticking 12 kinds of time, it returns to the original 0:00. Starting from 0:00, the time is ticked by 5 hours, and then while returning to 0:00, the hour hand rotates the clock 5 times, and the elapsed time at that time is 12 hours and 5 rotations = 60 hours.

上述のように、0時0分を開始時刻として、+5時間ずつ時刻を刻むと、時刻は12種類の時刻を刻む一方で、時針は時計を5周する。また12と5との最小公倍数である60時間経過後にもとの時刻に戻る。この現象は刻む時刻が+5時間だけではなく、+7時間、+11時間、+13時間、+25時間など、12と互いに素な数を選択した場合も同様の現象となる。 As described above, when the time is ticked by +5 hours with 0:00 as the start time, the time ticks 12 kinds of time, while the hour hand goes around the clock 5 times. It also returns to the original time after 60 hours, which is the least common multiple of 12 and 5. This phenomenon occurs not only when the ticking time is +5 hours, but also when a relatively prime number such as +7 hours, +11 hours, +13 hours, and +25 hours is selected.

一方で、開始時刻を0時0分として、+6時間ずつ時刻を刻むとすると、0時0分→6時0分→0時0分→6時0分→…となり、0時0分と6時0分の2種類しか時は刻まれず、他の時刻は一切刻まれない。これは、12と6の最大公約数は6であり、6時間ずつ時間を刻むと、0時0分と6時0分の2つの同じ時刻で周期してしまうためである。 On the other hand, if the start time is 0:00 and the time is ticked by +6 hours, then 0:00 → 6:00 → 0:00 → 6:00 → ..., and 0:00 and 6 Only two types of hours are ticked, and no other time is ticked. This is because the greatest common divisor of 12 and 6 is 6, and if the time is ticked by 6 hours, the cycle will be at the same time of 0:00 and 6:00.

「アナログ式時計の時針」の分針を省略し12時間時計ではなく、M・N時間時計とし、これを「M・N個のスロットを有する固定子」と捉え、かつ、「+X時間ずつ時刻を刻むこと」を、「周方向にXスロットピッチずつ周方向にスロットを巡回すること」と捉えると、M・N個のスロットの固定子を+Xスロットピッチずつ周方向にスロットを巡回するとき、Xの値がM・Nと互いに素となる数であるならば、スロット識別番号1からM・Nの全てのスロットを1回ずつ巡回し、M・N・Xの数だけスロットを跨いだ後にもとの位置に戻る。M・N・Xの数だけスロットを跨ぐ間に、各スロットを巡回する経路は固定子をX回転だけ回る。これはXの整数倍がM・Nと一致せず、Xの整数倍とM・Nの整数倍が始めて一致するM・N・X(M・NとXの最小公倍数)の数だけスロットを跨いで始めてもとの位置に戻るためである。しかも、固定子のスロット数M・Nは相数Mの倍数であるため、「巡回するスロット識別番号の経路」は均等にM相で割れる。 The minute hand of the "analog-type clock hour hand" is omitted to use an MN time clock instead of a 12-hour clock, which is regarded as a "fixer with MN slots" and "+ X hours each time". If "carving" is regarded as "circulating slots in the circumferential direction by X slot pitch in the circumferential direction", when the stators of MN slots are circulated in the circumferential direction by + X slot pitch, X If the value of is a number that is mutually exclusive to MN, the slots from slot identification number 1 to MN are patrolled once, and even after straddling the slots by the number of MN. Return to the position of. While straddling the slots by the number of M, N, and X, the path that goes around each slot goes around the stator by X rotations. This is because the integer multiple of X does not match MN, and the number of slots is the same as the number of MN X (the least common multiple of MN and X) where the integer multiple of X and the integer multiple of MN match for the first time. This is to return to the original position after starting straddling. Moreover, since the number of slots M and N of the stator is a multiple of the number of phases M, the "path of the circulating slot identification number" is evenly divided by the M phase.

ここで上述の「巡回するスロット識別番号の経路」を「スロット軌道」と称する。例えば、スロット数M・N=36、X=7とする場合、スロット識別番号1を初項として、+7ずつ数字を加算するスロット軌道を「1→8→15→22→29→36→7→14→21→28→35→6→13→20→27→34→5→12→19→26→33→4→11→18→25→32→3→10→17→24→31→2→9→16→23→30→」(→1、以降繰り返し)とし、36個のスロット識別番号の数列と、矢印記号「→」で表す。このスロット軌道をM相で均等に割るとは、上述のスロット軌道をM等分することを意味するとする。すなわち、M=3の3相交流の場合、「1→8→15→22→29→36→7→14→21→28→35→6→」、「13→20→27→34→5→12→19→26→33→4→11→18→」、「25→32→3→10→17→24→31→2→9→16→23→30→」。これらの均等に3分割されたスロット軌道に各相帯を与えることで、電気的に平衡する電動機を構成することが可能である。例えば、「1→8→15→22→29→36→7→14→21→28→35→6→」に-U相を割り当て、「13→20→27→34→5→12→19→26→33→4→11→18→」に-V相を割り当て、「25→32→3→10→17→24→31→2→9→16→23→30→」に-W相を割り当てることで電気的に平衡する交流電動機を構成可能である。 Here, the above-mentioned "path of the patrol slot identification number" is referred to as a "slot trajectory". For example, when the number of slots MN = 36 and X = 7, the slot trajectory in which the number is added by +7 with the slot identification number 1 as the first term is "1 → 8 → 15 → 22 → 29 → 36 → 7 →". 14 → 21 → 28 → 35 → 6 → 13 → 20 → 27 → 34 → 5 → 12 → 19 → 26 → 33 → 4 → 11 → 18 → 25 → 32 → 3 → 10 → 17 → 24 → 31 → 2 → 9 → 16 → 23 → 30 → ”(→ 1, repeated thereafter), and is represented by a sequence of 36 slot identification numbers and an arrow symbol“ → ”. Dividing the slot orbit evenly by the M phase means dividing the above-mentioned slot orbit into M equal parts. That is, in the case of three-phase alternating current of M = 3, "1 → 8 → 15 → 22 → 29 → 36 → 7 → 14 → 21 → 28 → 35 → 6 →", "13 → 20 → 27 → 34 → 5 → 5 → 12 → 19 → 26 → 33 → 4 → 11 → 18 → ”,“ 25 → 32 → 3 → 10 → 17 → 24 → 31 → 2 → 9 → 16 → 23 → 30 → ”. By giving each phase band to these evenly divided slot orbits, it is possible to construct an electrically balanced motor. For example, assign the -U phase to "1 → 8 → 15 → 22 → 29 → 36 → 7 → 14 → 21 → 28 → 35 → 6 →" and "13 → 20 → 27 → 34 → 5 → 12 → 19 → 19 →". Assign the -V phase to "26 → 33 → 4 → 11 → 18 →" and assign the -W phase to "25 → 32 → 3 → 10 → 17 → 24 → 31 → 2 → 9 → 16 → 23 → 30 →". This makes it possible to configure an AC motor that is electrically balanced.

上述のスロット軌道について、開始のスロット識別番号を4ではなく、他のスロット識別番号の数字を選んでも同様の現象が起きる。例えば、スロット識別番号4をスタートとし、+7ずつ加算するとスロット軌道は、「4→11→18→25→32→3→10→17→24→31→2→9→16→23→30→1→8→15→22→29→36→7→14→21→28→35→6→13→20→27→34→5→12→19→26→33→」(→4、以降繰り返し)となる。この初項が異なる2つ目のスロット起動を3相で均等に割り、+U相、+V相、+W相を割り与える。すなわち、「4→11→18→25→32→3→10→17→24→31→2→9→」に+U相を割り当て、「16→23→30→1→8→15→22→29→36→7→14→21→」に+V相を割り当て、「28→35→6→13→20→27→34→5→12→19→26→33→」に+W相を割り当てる。スロット軌道の初項を他の数字に変えても、同様に全てのスロット番号を巡回する。 For the above-mentioned slot trajectory, the same phenomenon occurs even if the starting slot identification number is not 4 but a number of another slot identification number is selected. For example, if slot identification number 4 is started and +7 is added, the slot trajectory will be "4 → 11 → 18 → 25 → 32 → 3 → 10 → 17 → 24 → 31 → 2 → 9 → 16 → 23 → 30 → 1". → 8 → 15 → 22 → 29 → 36 → 7 → 14 → 21 → 28 → 35 → 6 → 13 → 20 → 27 → 34 → 5 → 12 → 19 → 26 → 33 → ”(→ 4, repeat thereafter) Become. The second slot activation with different first terms is evenly divided by three phases, and + U phase, + V phase, and + W phase are assigned. That is, + U phase is assigned to "4 → 11 → 18 → 25 → 32 → 3 → 10 → 17 → 24 → 31 → 2 → 9 →" and "16 → 23 → 30 → 1 → 8 → 15 → 22 → 29". → 36 → 7 → 14 → 21 → ”is assigned the + V phase, and“ 28 → 35 → 6 → 13 → 20 → 27 → 34 → 5 → 12 → 19 → 26 → 33 → ”is assigned the + W phase. Even if the first term of the slot trajectory is changed to another number, all slot numbers are patrolled in the same way.

分割されて-U相、-V相、-W相が割り当てられた3つのスロット軌道のスロット識別番号と、分割されて+U相、+V相、+W相が割り当てられた3つのスロット軌道のスロット識別番号とを合わせ、固定子にスロットに収容し配置される巻線と見なすと、各スロットに巻線が2つずつ配置される。分割したスロット軌道によって割り当てられた各相帯の巻線は、図5の第1の割り当て例の巻線の配置と完全に一致する。 The slot identification number of the three slot orbits divided into -U phase, -V phase, and -W phase, and the slot identification of the three slot orbits divided into + U phase, + V phase, and + W phase. When combined with the numbers and regarded as windings accommodated and arranged in slots in the stator, two windings are arranged in each slot. The windings of each phase band assigned by the divided slot trajectories perfectly match the arrangement of the windings in the first allocation example of FIG.

なお、スロット軌道を2Mで分割、あるいは2以上の整数×Mで分割してもよい。例えば、スロット数を36、X=7とし、初項を1としたスロット軌道において、3の2倍である6つで分割する場合、「1→8→15→22→29→36→」に-U相を割り当て、「7→14→21→28→35→6→」に+V相を割り当て、「13→20→27→34→5→12→」に-W相を割り当て、「19→26→33→4→11→18→」に+U相を割り当て、「25→32→3→10→17→24→」に-V相を割り当て、「31→2→9→16→23→30→」に+W相を割り当てる。一方で、初項を+3ずらしたスロット軌道にて「4→11→18→25→32→3→」に+U相を割り当て、「10→17→24→31→2→9→」に-V相を割り当て、「16→23→30→1→8→15→」に+W相を割り当て、「22→29→36→7→14→21→」に-U相を割り当て、「28→35→6→13→20→27→」に+V相を割り当て、「34→5→12→19→26→33→」に-W相を割り当てることで、図6及び図7に示した第2の割り当て例と同じ巻線配置を得る。 The slot trajectory may be divided by 2M, or may be divided by an integer of 2 or more × M. For example, in a slot trajectory where the number of slots is 36, X = 7, and the first term is 1, when dividing by 6 which is twice 3, it becomes "1 → 8 → 15 → 22 → 29 → 36 →". -Assign the U phase, assign the + V phase to "7-> 14-> 21-> 28-> 35-> 6->", assign the -W phase to "13-> 20-> 27-> 34-> 5-> 12->", and "19-> Assign + U phase to "26 → 33 → 4 → 11 → 18 →", assign -V phase to "25 → 32 → 3 → 10 → 17 → 24 →", and assign "31 → 2 → 9 → 16 → 23 → 30". → ”is assigned the + W phase. On the other hand, in the slot orbit with the first term shifted by +3, the + U phase is assigned to "4 → 11 → 18 → 25 → 32 → 3 →" and -V to "10 → 17 → 24 → 31 → 2 → 9 →". Allocate a phase, assign + W phase to "16 → 23 → 30 → 1 → 8 → 15 →", assign -U phase to "22 → 29 → 36 → 7 → 14 → 21 →", and assign "28 → 35 →". By assigning the + V phase to "6 → 13 → 20 → 27 →" and the -W phase to "34 → 5 → 12 → 19 → 26 → 33 →", the second allocation shown in FIGS. 6 and 7. Get the same winding arrangement as in the example.

なお、Xが、固定子のスロットの数M・Nと互いに素な数でないならば、スロット軌道は全てのスロットを巡回することができない。例えば、スロット数=36、X=18である場合、識別番号1のスロットを初項として、+18スロットピッチずつ周方向に巡回すると、スロット軌道は「1→19→1→19→…」となり、スロット識別番号1のスロット及びスロット識別番号19のスロットの2つのスロットのみしか巡回しない。これは36と18との最大公約数が18であるためである。したがって、スロット軌道は、18スロットピッチずつ巡回してしまい、全てのスロットを均等に巡回しないし、スロット軌道は全スロットを均等に3相で割ることもできない。 If X is not a relatively prime number with the number of slots M and N of the stator, the slot trajectory cannot go around all the slots. For example, when the number of slots = 36 and X = 18, if the slot with the identification number 1 is used as the first term and the +18 slot pitch is circulated in the circumferential direction, the slot trajectory becomes "1 → 19 → 1 → 19 → ...". Only two slots, the slot with slot identification number 1 and the slot with slot identification number 19, are patrolled. This is because the greatest common divisor of 36 and 18 is 18. Therefore, the slot orbit circulates by 18 slot pitches and does not circulate all the slots evenly, and the slot orbit cannot evenly divide all the slots by three phases.

スロット数M・NとXが互いに素な関係である場合、スロット軌道は、その軌道のスタートのスロット識別番号(スロット軌道の初項)が異なる場合でも、全てのスロット識別番号を経由することは変わらない。したがって、次の命題1、命題2が成立する。 When the number of slots MN and X are relatively prime, the slot orbit can pass through all the slot identification numbers even if the slot identification numbers at the start of the orbit (the first term of the slot orbit) are different. does not change. Therefore, the following Proposition 1 and Proposition 2 are established.

[命題1]
基本スロット群を固定子のスロットに、スロットピッチXでM・N個連続して繰り返し配置した際、1つのスロットに配置される巻線の数(1つのスロットの層数)は、基本スロット群に配置される巻線の合計数に一致する。
[命題2]:(命題1と同値)
基本スロット群のX個の各スロットに配置される巻線の巻数をn1、n2、…、nXとすると、基本スロット群を固定子のスロットスロットピッチXでM・N個連続して繰り返し配置した際、各スロットに配置される巻数はn1+n2+…+nXである(n1、n2、…、nXは0以上の整数。)。
[Proposition 1]
When the basic slot group is repeatedly arranged in the stator slot by MN at the slot pitch X, the number of windings arranged in one slot (the number of layers in one slot) is the basic slot group. Matches the total number of windings placed in.
[Proposition 2]: (Equivalent to Proposition 1)
Assuming that the number of turns of the windings arranged in each of the X slots of the basic slot group is n 1 , n 2 , ..., N X , the basic slot group is continuously MN at the slot slot pitch X of the stator. When repeatedly arranged, the number of turns arranged in each slot is n 1 + n 2 + ... + n X (n 1 , n 2 , ..., n X is an integer of 0 or more).

命題1及び命題2は後述する命題4により厳密に証明される。また例えば、本開示の実施形態である図4の場合、1つの基本スロット群に配置される巻線の数は2であるため、初項の異なる2つのスロット軌道が存在すると考えれば、全てのスロットの各々には2つずつ巻線が配置され2層巻のスロットとなる。また、命題2から固定子に配置する1つのスロットあたりの巻数を用意に調整することが可能である。例えば1つのスロットに配置される巻数を多くしたい場合、基本スロット群に配置する巻数を多くすることで固定子全体の総巻数を簡易に多くできる。 Proposition 1 and Proposition 2 are strictly proved by Proposition 4 described later. Further, for example, in the case of FIG. 4 which is the embodiment of the present disclosure, since the number of windings arranged in one basic slot group is 2, if it is considered that two slot trajectories having different first terms exist, all of them are considered. Two windings are arranged in each of the slots to form a two-layer winding slot. Further, from Proposition 2, it is possible to easily adjust the number of turns per slot arranged in the stator. For example, when it is desired to increase the number of turns arranged in one slot, the total number of turns of the entire stator can be easily increased by increasing the number of turns arranged in the basic slot group.

以下では、数学の代数学に基づき説明する。集合論、群論、環論及び環上の加群の基礎、各定理の詳細など、種々の基礎事項は代数学の入門書を参考にされたい(例えば、非特許文献1(雪江明彦 著、「代数学1 群論入門」、日本評論社、2019年2月15日)、非特許文献2(雪江明彦 著、「代数学2 環と体とガロア理論」、日本評論社、2019年10月25日)など)。各式における記号「=の上に~」との表記は、左辺の集合の要素と、右辺の集合の要素が1:1に対応することを表している。 In the following, the explanation will be based on algebra of mathematics. For various basic matters such as set theory, group theory, ring theory and basics of modules on rings, and details of each theorem, refer to the introductory book on algebra (for example, Non-Patent Document 1 (Akihiko Yukie, "" "Introduction to Algebra 1 Group Theory", Japan Critics, February 15, 2019), Non-Patent Document 2 (Akihiko Yukie, "Algebra 2 Rings, Body and Galois Theory", Japan Critics, October 25, 2019 )Such). The notation of the symbol "on top of =" in each equation indicates that the elements of the set on the left side and the elements of the set on the right side have a 1: 1 correspondence.

一般に代数学の環論にて互いに素な整数の性質として式1に示す中国式剰余定理が知られている。 Generally, the Chinese Remainder Theorem shown in Equation 1 is known as a property of relatively prime integers in the ring theory of algebra.

Figure 0007057477000001
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ここでpとqとは互いに素な整数である。Zは整数の集合を表し整数環と呼ぶ。pZ、qZ、(p・q)Zは、各々pの倍数の集合、qの倍数の集合、p・qの倍数の集合を表しイデアルと呼ばれている。また、Z/pZ、Z/qZ、Z/(p・q)Zは各々整数をpで割った余りの集合、整数をqで割った余りの集合、整数をp・qで割った余りの集合を示し、剰余環と呼ばれている。Z/pZ、Z/qZ、Z/(p・q)Zの各剰余環の要素を表示すると、式2~式4のようになる。各剰余環の要素は整数を除算した余りの数であり、一般の整数と区別するため、各式では「数字の上にバーを追加した文字」と表記する。また、剰余環にて余りが0になる要素については、0と表記せずp、q、p・qを用いることにする。 Here, p and q are relatively prime integers. Z represents a set of integers and is called a ring of integers. pZ, qZ, and (p · q) Z represent a set of multiples of p, a set of multiples of q, and a set of multiples of p · q, respectively, and are called ideals. Z / pZ, Z / qZ, and Z / (p · q) Z are the set of remainders obtained by dividing an integer by p, the set of remainders obtained by dividing an integer by q, and the remainder obtained by dividing an integer by p · q. It shows a set and is called a quotient ring. When the elements of each quotient ring of Z / pZ, Z / qZ, and Z / (p · q) Z are displayed, the equations 2 to 4 are obtained. The element of each quotient ring is the number of the remainder obtained by dividing an integer, and in order to distinguish it from a general integer, it is expressed as "a character with a bar added on the number" in each formula. Further, for the element whose remainder is 0 in the quotient ring, p, q, p · q are used instead of being expressed as 0.

Figure 0007057477000002
Figure 0007057477000002

Figure 0007057477000003
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Figure 0007057477000004
Figure 0007057477000004

式1の「×」は集合の直積を表し、2つの集合の2成分を同時に表示している。また、式1の両辺の関係は、集合の全単射となる写像fとその逆像f-1(f:Z/pZ×Z/qZ→Z/(p・q)Z、f-1:Z/(p・q)Z→Z/pZ×Z/qZ)が存在することを意味する。The "x" in Equation 1 represents the direct product of the set, and the two components of the two sets are displayed at the same time. Further, the relationship between both sides of Eq. 1 is the mapping f which is the bijection of the set and its inverse image f -1 (f: Z / pZ × Z / qZ → Z / (p · q) Z, f -1 :. It means that Z / (p · q) Z → Z / pZ × Z / qZ) exists.

また、式1の定理を前提に、次の命題3が成立する。 Further, on the premise of the theorem of Equation 1, the following proposition 3 holds.

[命題3]
写像φ:Z/pZ→Z/(p・q)Zが等価な濃度の全射であるとき、写像ψ:Z/(p・q)Z→Z/qZの全射を経由して、それらの合成写像ψφ:Z/pZ→Z/qZも等価な濃度の全射となる。
[Proposition 3]
When the map φ: Z / pZ → Z / (p · q) Z is a surjective function of equivalent density, they are via the map ψ: Z / (p · q) Z → Z / qZ surjective function. Composite map ψφ: Z / pZ → Z / qZ is also surjective with equivalent density.

また、整数環Zにおける加法「+」を演算としスカラー倍を定めた集合をZ加群とする。命題3と同様にZ/pZの剰余環上のZ加群をSPZとし、Z/qZの剰余環上のZ加群をTqZ、Z/(p・q)Zの剰余環上のZ加群をU(p・q)Zとするとき、命題3を整数環上のZ加群の線形写像(加法の演算とスカラー倍を保つ写像)に適用した次の命題が成立する。
[命題4]
写像φ’:SpZ→U(p・q)Zが等価な濃度の全射であるとき、写像ψ’:U(p・q)Z→TqZの全射を経由して、それらの合成写像ψ’φ’:SpZ→TqZも等価な濃度の全射となる。
Further, a set in which an addition "+" in the ring of integers is used as an operation and a scalar multiple is determined is defined as a Z module. As in Proposition 3, the Z module on the Z / pZ surplus ring is SPZ, the Z module on the Z / qZ surplus ring is T qZ , and the Z module on the Z / (p · q) Z surplus ring is Z. When the module is U (p · q) Z , the following proposition is established by applying the proposition 3 to the linear mapping of the Z module on the ring of integers (the arithmetic operation and the mapping that keeps the scalar multiple).
[Proposition 4]
When the map φ': S pZ → U (p · q) Z is a surjective function of equivalent density, they are combined via the map ψ': U (p · q) Z → T qZ surjective function. Map ψ'φ': S pZ → T qZ is also surjective with equivalent density.

ここで、「等価な濃度の全射」とは、集合AからBへの全射の写像F:A→Bにおいて、集合Aの各要素a1、a2、…、anのうち、Bの一つの要素bと、F(ai)=F(aj)=F(ak)…=bとなる関係にて、bに射影される集合Aの要素(ai、aj、ak、…)の数が、集合Bの任意の要素bにおいて等しくなる全射とする。すなわち等価な濃度の全射とは、集合Bの異なる任意の2要素b1、b2へ移されるAの要素の数は常に等しい全射の写像である。Here, "surjective function of equivalent density" means B among the elements a 1 , a 2 , ..., An of the set A in the mapping F: A → B of the surjective function from the set A to B. The elements (a i , a j , a) of the set A projected on b in the relationship of one element b of the above and F (a i ) = F (a j ) = F ( ak ) ... = b. Let k , ...) be surjective with equal numbers in any element b of the set B. That is, an equivalent density surjective is a map of surjective functions in which the number of elements of A transferred to any two different elements b 1 and b 2 of the set B is always equal.

命題3及び命題4は、式1に示す中国式剰余定理と式5に示す各剰余環及び整数環との包含関係にて、環あるいは加群の第1~3同型定理を適用し、等価な濃度の全射を前提とすることにより証明される。 Propositions 3 and 4 are equivalent by applying the first to third isomorphisms theorems of rings or additions in the inclusion relationship between the Chinese Remainder Theorem shown in Equation 1 and the Remainder Rings and Integer Rings shown in Equation 5. It is proved by assuming the total emission of the concentration.

Figure 0007057477000005
Figure 0007057477000005

pZとqZは整数環Zの部分集合でありイデアルでもあるので各々の等価性から環の第2同型定理より、式6及び式7が得られる。 Since pZ and qZ are subsets and ideals of the ring of integers Z, equations 6 and 7 can be obtained from the second isomorphism theorems of the rings from their equivalence.

Figure 0007057477000006
Figure 0007057477000006

Figure 0007057477000007
Figure 0007057477000007

式6及び式7を式8及び式9に示す第3同型定理に適用する。 Equations 6 and 7 are applied to the third isomorphism theorems shown in Equations 8 and 9.

Figure 0007057477000008
Figure 0007057477000008

Figure 0007057477000009
Figure 0007057477000009

式8及び式9は剰余環Z/(p・q)Zにおいて、剰余環Z/qZまたはZ/pZで同値関係をつくりグループ分けされた剰余環は、各々Z/pZ、Z/qZに同型であることを意味する。さらに式8及び式9にて、第1同型定理より、Kerφ”=Z/qZ、あるいはKerψ”=Z/pZを核とする全射φ”:Z/(p・q)Z→Z/pZ、ψ”:Z/(p・q)Z→Z/pZの存在は明らかであり、あとは全射φ”:Z/(p・q)Z→Z/pZにて、その逆像φ”-1:Z/pZ→Z/(p・q)Zに相当する写像を構成できればよい。全射の逆像を取る方法のひとつとして、前述の等価な濃度の全射を適用することにより命題3が成立する。また、各々の剰余環上のZ加群においても同様の証明を適用し命題4を得る。In equations 8 and 9, in the quotient ring Z / (p · q) Z, the quotient rings Z / qZ or Z / pZ are equivalence relations, and the grouped quotient rings are isomorphic to Z / pZ and Z / qZ, respectively. Means that Further, in Equations 8 and 9, from the first isomorphism theorems, Kerφ "= Z / qZ or Kerψ" = Z / pZ as the core of the surjective φ ": Z / (p · q) Z → Z / pZ. , Ψ ": Z / (p · q) Z → Z / pZ is clear, and the surjective function φ": Z / (p · q) Z → Z / pZ, the reverse image φ " -1 : It suffices if a map corresponding to Z / pZ → Z / (p · q) Z can be constructed. Proposition 3 is established by applying the above-mentioned surjective function of equivalent density as one of the methods of taking the inverse image of surjective function. Also, the same proof is applied to the Z module on each quotient ring to obtain Proposition 4.

命題3及び命題4は、Z/pZの要素をZ/qZの要素に射影させる際、写像:Z/pZ→Z/(p・q)Zが均一に写されるならば、Z/(p・q)Z→Z/qZも同様に均一に写される写像が必ず存在し、結果としてZ/pZの要素はZ/qZの要素に均一に射影されることを示している。例えば、スロット数を36とし、それに互いに素となる整数Xを7として、基本スロット群の識別番号の集合を剰余環Z/7Zと捉え、固定子のスロット識別番号の集合を剰余環Z/36Zと捉える。ここで、剰余環Z/7Zから剰余環Z/36Zへの写像を考えたとき、Z/7Zの要素数は7個、Z/36Zの要素数は36個なので、各要素を1:1に対応させる写像を構成することは単純にはできないが、Zから7Zと36Zとの共通部分である252Zへの自然な準同型として構成されるZ/252Zに、Z/7Zの構造を一度均一に射影し、均一に射影されたZ/252Zの各要素を36で除算しその余りの値によってグループを分けることで、Z/252Zの構造が均一にZ/36Zへ射影される。しかもその写像は等価な濃度の全射である。 In Proposition 3 and Proposition 4, when the element of Z / pZ is projected onto the element of Z / qZ, if the mapping: Z / pZ → Z / (p · q) Z is uniformly projected, Z / (p. -Q) Z → Z / qZ also shows that there is always a map that is uniformly projected, and as a result, the Z / pZ element is uniformly projected onto the Z / qZ element. For example, the number of slots is 36, the integer X that is relatively prime to it is 7, the set of identification numbers of the basic slot group is regarded as the quotient ring Z / 7Z, and the set of slot identification numbers of the stator is the quotient ring Z / 36Z. I catch it. Here, when considering the mapping from the residual ring Z / 7Z to the residual ring Z / 36Z, the number of elements of Z / 7Z is 7, and the number of elements of Z / 36Z is 36, so each element is 1: 1. Although it is not possible to simply construct a corresponding map, the structure of Z / 7Z is once uniformed to Z / 252Z, which is configured as a natural homomorphism from Z to 252Z, which is a common part of 7Z and 36Z. The structure of Z / 252Z is uniformly projected onto Z / 36Z by dividing each element of Z / 252Z projected and uniformly projected by 36 and dividing the group according to the value of the remainder. Moreover, the map is surjective with equivalent density.

命題3及び命題4を図1、図2及び図3を用いて説明すると次の通りである。図1に示す基本スロット群の各スロットを、固定子の36個のスロットに均等に配置しようとしても、図2に示すように固定子のスロットの数と、基本スロット群のスロットの数の倍数とが一致しないため、35個のスロットまでしか基本スロット群を配置できない。固定子のスロット1周期分のみに基本スロット群を配置するのではなく、図3に示すように固定子にて36個のスロットを7倍して、合計252個の仮想的なスロットがあるものと考え、7スロット分に相当する基本スロット群を36個複写して、基本スロット群内のスロット識別番号の順序関係を保ったまま各基本スロット群を連続して繋ぎ、合計252個のスロットとした後、固定子の仮想的な252個の各スロットへ配置(射影)することが可能となる。また、均等に基本スロット群が配置された仮想的な252個の各スロットに順に1~252の番号を付け、その番号を36で除算し、その余りの値を新規のスロット識別番号とすることで、1~36のスロット識別番号が与えられ(このとき除算の余りが0となるものは36と考えるものとする)、252個のスロットを均等に36個のスロットへ対応付けること(射影すること)が可能となる。結果として、7スロット分に相当する基本スロット群の構造が、均等に固定子の36個のスロットへ射影される。命題3あるいは命題4は7個スロットを有する基本スロット群から252個のスロットへの均等な射影方法(等価な濃度の全射)が存在するならば、252個のスロットから36個のスロットへの均等な射影方法が必ず存在することを保証する。252個のスロットから36個のスロットへの射影方法としては、252個のスロット識別番号をスロット数の36で割った余りが等しい値でグループを纏めることで、36スロットへの射影が一意に決まる。 Proposition 3 and Proposition 4 will be described below with reference to FIGS. 1, 2 and 3. Even if each slot of the basic slot group shown in FIG. 1 is evenly arranged in the 36 slots of the stator, the number of slots of the stator and the number of slots of the basic slot group are multiples as shown in FIG. Since the above does not match, the basic slot group can be arranged only up to 35 slots. Rather than arranging the basic slot group only for one cycle of the slot of the stator, as shown in Fig. 3, 36 slots are multiplied by 7 with the stator, and there are a total of 252 virtual slots. Thinking that, 36 copies of the basic slot group corresponding to 7 slots were copied, and each basic slot group was continuously connected while maintaining the order relationship of the slot identification numbers in the basic slot group, resulting in a total of 252 slots. After that, it becomes possible to place (project) in each of the virtual 252 slots of the stator. Also, assign numbers 1 to 252 in order to each of the virtual 252 slots in which the basic slot group is evenly arranged, divide the number by 36, and use the remaining value as the new slot identification number. Then, slot identification numbers 1 to 36 are given (at this time, the one whose division remainder is 0 is considered to be 36), and 252 slots are evenly associated with 36 slots (projection). ) Is possible. As a result, the structure of the basic slot group corresponding to 7 slots is evenly projected onto the 36 slots of the stator. Proposition 3 or Proposition 4 is from 252 slots to 36 slots if there is an even projection method (surjective function of equivalent density) from the basic slot group with 7 slots to 252 slots. Guarantee that there is always an even projection method. As a method of projecting from 252 slots to 36 slots, the projection to 36 slots is uniquely determined by grouping groups with the same value obtained by dividing the 252 slot identification numbers by 36 of the number of slots. ..

なお、第1の割り当て例を示した図5と第2の割り当て例を示した図7とを比較すると、同じ7スロットピッチの基本スロット群における巻線配置であったとしても、各相コイルの割り当ての仕方が異なると、結果として各スロットの巻線配置が異なることが分かる。一般に巻線を配置した固定子の磁極の極数を調べるための指標として、巻線係数が知られている。交流電動機の1次巻線係数によって、固定子の極性を把握することができる。巻線係数は、固定子のスロットの電気角での中心角を位置の離散変数として、固定子の各スロットに配置された1相の各巻線の巻数を離散フーリエ変換し、さらにその演算結果を巻線の合計巻数で除算して規格化し、絶対値を取ることで得られる。巻線係数は0から1の値を取り、回転子の極数の2極分(=1極対分)の中心角が、離散フーリエ変換時の1波長分(巻線係数の1次成分の周期)に相当する。1次巻線係数が大きいほど交流電動機のトルクが大きくなる。一方で、高次巻線係数が小さいほど交流電動機のトルクの脈動(トルクリップル)が小さくなる。例えば、電動機のトルクを大きくするため、磁石量を増やすなど回転子における1極当たりの磁束量を大きく増加させたとしても、高次の巻線係数の値が小さいのであれば、トルクを大きくしてもトルクの脈動は小さくなる。また、特に3の倍数次の巻線係数は、鉄損の低減にも影響を与える。トルクを大きくする一方で鉄損を低減させたい場合は、3の倍数次の巻線係数を低減させた配置を選択すればよい。表1に、回転子の磁極を10極として、第1の割り当て例による巻線配置の巻線係数と、第2の割り当て例による巻線配置の巻線係数とを示す。また、比較のため後述する第3の割り当て例による巻線配置の巻線係数も併せて示す。 Comparing FIG. 5 showing the first allocation example with FIG. 7 showing the second allocation example, even if the winding arrangement is in the basic slot group having the same 7-slot pitch, the winding arrangement of each phase coil It can be seen that if the allocation method is different, the winding arrangement of each slot is different as a result. Generally, the winding coefficient is known as an index for investigating the number of poles of the magnetic poles of the stator in which the winding is arranged. The polarity of the stator can be grasped by the primary winding coefficient of the AC motor. The winding coefficient is obtained by performing a discrete Fourier transform on the number of turns of each winding of one phase arranged in each slot of the stator, with the central angle at the electrical angle of the stator slot as the discrete variable of the position, and further calculating the calculation result. It is obtained by dividing by the total number of turns of the winding, standardizing, and taking the absolute value. The winding coefficient takes a value from 0 to 1, and the central angle of the two poles (= one pole pair) of the number of poles of the rotor is one wavelength at the time of the discrete Fourier transform (the primary component of the winding coefficient). Cycle). The larger the primary winding coefficient, the larger the torque of the AC motor. On the other hand, the smaller the higher-order winding coefficient, the smaller the torque pulsation (torque ripple) of the AC motor. For example, even if the amount of magnetic flux per pole in the rotor is greatly increased by increasing the amount of magnets in order to increase the torque of the motor, if the value of the higher-order winding coefficient is small, the torque is increased. However, the pulsation of torque becomes small. In particular, the winding coefficient of the multiple of 3 also affects the reduction of iron loss. If it is desired to increase the torque and reduce the iron loss, an arrangement in which the winding coefficient of the multiple of 3 is reduced may be selected. Table 1 shows the winding coefficient of the winding arrangement according to the first allocation example and the winding coefficient of the winding arrangement according to the second allocation example, where the magnetic poles of the rotor are 10 poles. In addition, for comparison, the winding coefficients of the winding arrangement according to the third allocation example described later are also shown.

Figure 0007057477000010
Figure 0007057477000010

第1の割り当て例による巻線配置の1次巻線係数と第2の割り当て例による巻線配置の1次巻線係数とを比較すると、第2の割り当て例による巻線配置の1次巻線係数の方が、第1の割り当て例による巻線配置の1次巻線係数よりも大きいことから、交流電動機のトルクが大きくなることが分かる。このことは、36(=M・N)個の基本スロット群の分割数が大きいほど、巻線係数を大きくできることを示している。また、第2の割り当て例による巻線配置及び第1の割り当て例による巻線配置のいずれの場合も高次巻線係数は0に近く、一般的な従来の交流電動機と比べてかなり小さい。このことは、毎極毎相スロット数」(スロット数/(極数・相数))が、整数ではなく既約分数となる分数スロット型交流電動機の特徴をよく現わしている。 Comparing the primary winding coefficient of the winding arrangement according to the first allocation example and the primary winding coefficient of the winding arrangement according to the second allocation example, the primary winding of the winding arrangement according to the second allocation example. Since the coefficient is larger than the primary winding coefficient of the winding arrangement according to the first allocation example, it can be seen that the torque of the AC motor is large. This indicates that the larger the number of divisions of the 36 (= MN) basic slot group, the larger the winding coefficient. Further, in both the winding arrangement according to the second allocation example and the winding arrangement according to the first allocation example, the high-order winding coefficient is close to 0, which is considerably smaller than that of a general conventional AC motor. This is a good indication of the characteristics of fractional slot type AC electric machines in which the "number of slots per pole and phase" (number of slots / (number of poles / number of phases)) is not an integer but an irreducible fraction.

なお、一般に巻線係数について、固定子に配置されるコイルのコイルピッチが全て同じとすることが可能であれば、「巻線係数」=(「コイルの巻数を係数とするコイル中心位置の複素ベクトルの平均和」)・(「1つのコイルのコイルピッチによる位相差による低減」)の2項の乗算で表すことが可能である。「コイルの巻数を係数とするコイル中心位置の複素ベクトルの平均和」の項は分布巻係数と呼ばれ、「1つのコイルのコイルピッチによる位相差による低減」の項は短節係数と呼ばれている。特に分数スロット型交流電動機では、高次の分布巻係数の値を小さくすることが可能な特徴がある。 In general, if it is possible to make all the coil pitches of the coils arranged in the stator the same for the winding coefficient, then "winding coefficient" = ("complex at the center of the coil with the number of turns of the coil as the coefficient". It can be expressed by multiplying the two terms of "average sum of vectors") and ("reduction by phase difference due to coil pitch of one coil"). The term "average sum of complex vectors at the center of the coil with the number of turns of the coil as the coefficient" is called the distributed winding coefficient, and the term "reduction due to the phase difference due to the coil pitch of one coil" is called the short section coefficient. ing. In particular, the fractional slot type AC motor has a feature that the value of the high-order distributed winding coefficient can be reduced.

基本スロット群においては、任意の位置に巻線を配置することができる。上述した実施形態では、7スロットピッチからなる基本スロット群において1つの環状コイルとなるように配置したが、例えば次に示す第3の割り当て例のように2つの環状コイルとなるように巻線を配置してもよい。結果として、各々の本開示の実施形態では巻線係数が異なる。電動機の使用用途に応じて必要な特性が得られるように各巻線配置を選択すればよい。 In the basic slot group, the winding can be arranged at any position. In the above-described embodiment, the windings are arranged so as to be one annular coil in the basic slot group consisting of 7 slot pitches, but the windings are arranged so as to be two annular coils as in the third allocation example shown below, for example. It may be arranged. As a result, the winding coefficients are different in each of the embodiments of the present disclosure. Each winding arrangement may be selected so that the required characteristics can be obtained according to the intended use of the motor.

図8は、本開示の実施形態による36スロットの3相交流電動機の固定子において基本スロット群を7スロットピッチとした場合における第3の割り当て例を例示する展開断面図である。図8において、上段は上面から見た固定子1を示し、下段は側面から見た固定子1を示す。 FIG. 8 is a developed cross-sectional view illustrating a third allocation example in the case where the basic slot group has a 7-slot pitch in the stator of the 36-slot three-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure. In FIG. 8, the upper row shows the stator 1 seen from the upper surface, and the lower row shows the stator 1 seen from the side surface.

7スロットピッチからなる基本スロット群において、例えば、2つの環状コイルが配置される。コイル4は、スロット識別番号1~7のスロット2からなる基本スロット群において、スロット識別番号1及び4のスロット2に収容される部分である巻線とスロット2に収容されない部分であるコイルエンドとからなる第1の環状コイルと、スロット識別番号4及び7のスロット2に収容される部分である巻線とスロット2に収容されない部分であるコイルエンドとからなる第2の環状コイルと、が設けられる。スロット識別番号4のスロット2内において第1の環状コイルから延びる線材と第2の環状コイルへ向かう線材とが結線されることで、基本スロット群において8の字状の環状コイルが形成される。 In the basic slot group consisting of 7 slot pitches, for example, two annular coils are arranged. The coil 4 has a winding that is accommodated in slot 2 of slot identification numbers 1 and 4 and a coil end that is not accommodated in slot 2 in the basic slot group consisting of slots 2 of slot identification numbers 1 to 7. A first annular coil comprising a first annular coil and a second annular coil comprising a winding portion accommodated in slot 2 of slot identification numbers 4 and 7 and a coil end not accommodated in slot 2 are provided. Be done. By connecting the wire extending from the first annular coil and the wire toward the second annular coil in the slot 2 of the slot identification number 4, a figure eight annular coil is formed in the basic slot group.

図9は、本開示の実施形態による36スロットの3相交流電動機の固定子において周方向に1周に亘って図8に示した第3の割り当て例により割り当てられたコイル配置を例示する展開断面図である。 FIG. 9 is a developed cross section illustrating the coil arrangement allocated by the third allocation example shown in FIG. 8 over one circumference in the circumferential direction in the stator of the 36-slot three-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure. It is a figure.

図10は、本開示の実施形態による36スロットの3相交流電動機の固定子において周方向に7周に亘って図8に示した第3の割り当て例により割り当てられたコイル配置を例示する展開断面図である。第3の割り当て例では、第2の割り当て例と同じように36個の基本スロット群を6つのスロット群に分け、各々のスロット群の1つの巻線に6種類の相帯を割り当て6つのコイル群を得る。図10では、固定子の断面を上面から見ている。 FIG. 10 is a developed cross section illustrating the coil arrangement allocated by the third allocation example shown in FIG. 8 over 7 turns in the circumferential direction in the stator of the 36-slot three-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure. It is a figure. In the third allocation example, as in the second allocation example, 36 basic slot groups are divided into 6 slot groups, and 6 types of phase bands are assigned to one winding of each slot group. 6 coils. Get a swarm. In FIG. 10, the cross section of the stator is viewed from above.

図9に示すように、固定子鉄心3の周方向に36スロットが並ぶ固定子鉄心3には、7スロットピッチからなる図8に示す基本スロット群を、当該周方向に1周に亘って5個繰り返し配置することができる。図9は基本スロット群の中の構成を除いて図2と同じ基本スロット群の配置であり、基本スロット群を図3のように繰り返し、図6と同じ相帯の組み合わせを取ることで図11の巻線配置を得る。図10に示されるように36スロットの全てにコイル4の巻線が配置されることになる。36スロットの全てに巻線が配置されたコイル4を例えば均等に6分割して得られた6つのコイル群を3相各相のコイルを割り当てることにより、図10に示すように36個あるスロットのそれぞれに4つずつ巻線が均等に配置された4層のスロットを有する固定子1が得られる。 As shown in FIG. 9, in the stator core 3 in which 36 slots are arranged in the circumferential direction of the stator core 3, the basic slot group shown in FIG. 8 having a 7-slot pitch is 5 in the circumferential direction. Individuals can be placed repeatedly. FIG. 9 shows the same basic slot group arrangement as in FIG. 2 except for the configuration in the basic slot group. By repeating the basic slot group as shown in FIG. 3 and taking the same phase band combination as in FIG. 6, FIG. 11 Get the winding arrangement of. As shown in FIG. 10, the windings of the coil 4 are arranged in all 36 slots. As shown in FIG. 10, 36 slots are obtained by allocating coils for each of the three phases to a group of six coils obtained by, for example, dividing the coil 4 in which windings are arranged in all of the 36 slots into six evenly. A stator 1 is obtained with four layers of slots in which four windings are evenly distributed in each of the two.

図11は、本開示の実施形態による36スロットの3相交流電動機の固定子において基本スロット群を7スロットピッチとした場合における1個の基本スロット群におけるコイル配置のバリエーションを例示する展開断面図である。図11において、上段は上面から見た固定子1を示し、下段は側面から見た固定子1を示す。 FIG. 11 is a developed sectional view illustrating a variation in coil arrangement in one basic slot group when the basic slot group is set to 7 slot pitch in the stator of a 36-slot three-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure. be. In FIG. 11, the upper row shows the stator 1 seen from the upper surface, and the lower row shows the stator 1 seen from the side surface.

図11に示すパターンAの基本コイル群では、スロット識別番号2及び6のスロット2に、巻線41が収容されて1つの環状コイルが構成されている。すなわち、コイル4は、スロット識別番号1~7のスロット2からなる基本スロット群において、スロット識別番号2及び6のスロット2に収容される部分である巻線とスロット2に収容されない部分であるコイルエンドとからなる環状の線材にて構成される。なお、命題1により、図11に示すパターンAの上面にて、基本スロット群の巻線の合計数は2であるため、基本スロット群をM・N個配置したとき、各スロットの層数は2である。 In the basic coil group of the pattern A shown in FIG. 11, the winding 41 is housed in the slot 2 of the slot identification numbers 2 and 6, and one annular coil is formed. That is, the coil 4 is a coil which is a winding portion which is accommodated in the slot 2 of the slot identification numbers 2 and 6 and a portion which is not accommodated in the slot 2 in the basic slot group consisting of the slots 2 of the slot identification numbers 1 to 7. It is composed of an annular wire consisting of an end. According to Proposition 1, the total number of windings of the basic slot group is 2 on the upper surface of the pattern A shown in FIG. 11. Therefore, when MN of the basic slot groups are arranged, the number of layers of each slot is increased. It is 2.

図11に示すパターンBの基本コイル群では、スロット識別番号2及び6のスロット2に収容される部分である巻線とスロット2に収容されない部分であるコイルエンドとからなる第1の環状コイルと、スロット識別番号3及び5のスロット2に収容される部分である巻線とスロット2に収容されない部分であるコイルエンドとからなる第2の環状コイルと、が設けられる。第1の環状コイルのスロット識別番号6のスロット2の巻線から延びる線材と第2の環状コイルのスロット識別番号3のスロット2の巻線へ向かう線材とが結線されることで、基本スロット群において2重の環状コイルが形成される。なお、命題1により、図11に示すパターンBの上面にて、基本スロット群の巻線の合計数は6であるため、基本スロット群をM・N個配置したとき、各スロットの層数は6である。 In the basic coil group of the pattern B shown in FIG. 11, a first annular coil including a winding portion accommodated in the slot 2 of the slot identification numbers 2 and 6 and a coil end not accommodated in the slot 2 is provided. , A second annular coil including a winding portion accommodated in slot 2 of slot identification numbers 3 and 5 and a coil end not accommodated in slot 2 is provided. The basic slot group is formed by connecting the wire extending from the winding of slot 2 of the slot identification number 6 of the first annular coil and the wire toward the winding of slot 2 of slot identification number 3 of the second annular coil. A double annular coil is formed in. According to Proposition 1, the total number of windings of the basic slot group is 6 on the upper surface of the pattern B shown in FIG. 11. Therefore, when MN of the basic slot groups are arranged, the number of layers of each slot is increased. It is 6.

図11に示すパターンCの基本コイル群では、スロット識別番号1及び5のスロット2に収容される部分である巻線とスロット2に収容されない部分であるコイルエンドとからなる第1の環状コイルと、スロット識別番号2及び6のスロット2に収容される部分である巻線とスロット2に収容されない部分であるコイルエンドとからなる第2の環状コイルと、が設けられる。第1の環状コイルのスロット識別番号5のスロット2の巻線から延びる線材と第2の環状コイルのスロット識別番号2のスロット2の巻線へ向かう線材とが結線されることで、基本スロット群において2重の環状コイルが形成される。なお、命題1により、図11に示すパターンCの上面にて、基本スロット群の巻線の合計数は10であるため、基本スロット群をM・N個配置したとき、各スロットの層数は10である。 In the basic coil group of the pattern C shown in FIG. 11, a first annular coil including a winding portion accommodated in the slot 2 of the slot identification numbers 1 and 5 and a coil end not accommodated in the slot 2 is provided. A second annular coil including a winding portion accommodated in the slot 2 of the slot identification numbers 2 and 6 and a coil end not accommodated in the slot 2 is provided. The basic slot group is formed by connecting the wire extending from the winding of slot 2 of the slot identification number 5 of the first annular coil and the wire toward the winding of slot 2 of slot identification number 2 of the second annular coil. A double annular coil is formed in. According to Proposition 1, the total number of windings of the basic slot group is 10 on the upper surface of the pattern C shown in FIG. 11. Therefore, when MN of the basic slot groups are arranged, the number of layers of each slot is increased. It is 10.

図11に示すパターンDの基本コイル群では、スロット識別番号4及び2のスロット2に収容される部分である巻線とスロット2に収容されない部分であるコイルエンドとからなる第1の環状コイルと、スロット識別番号4及び7のスロット2に収容される部分である巻線とスロット2に収容されない部分であるコイルエンドとからなる第2の環状コイルと、が設けられる。ただし、第1の環状コイルと第2の環状コイルとでコイルの巻き方向が異なる。スロット識別番号4のスロット2内において第1の環状コイルから延びる線材と第2の環状コイルへ向かう線材とが結線されることで、基本スロット群において8の字状の環状コイルが形成される。なお、命題1により、図11に示すパターンDの上面にて、基本スロット群の巻線の合計数は8であるため、基本スロット群をM・N個配置したとき、各スロットの層数は8である。 In the basic coil group of the pattern D shown in FIG. 11, a first annular coil including a winding portion accommodated in the slot 2 of the slot identification numbers 4 and 2 and a coil end not accommodated in the slot 2 is provided. , A second annular coil including a winding portion accommodated in slot 2 of slot identification numbers 4 and 7 and a coil end not accommodated in slot 2 is provided. However, the winding direction of the coil differs between the first annular coil and the second annular coil. By connecting the wire extending from the first annular coil and the wire toward the second annular coil in the slot 2 of the slot identification number 4, a figure eight annular coil is formed in the basic slot group. According to Proposition 1, the total number of windings of the basic slot group is 8 on the upper surface of the pattern D shown in FIG. 11. Therefore, when MN of the basic slot groups are arranged, the number of layers of each slot is increased. It is 8.

図11に示すパターンEの基本コイル群では、スロット識別番号1及び6のスロット2に巻線が配置されるよう波巻コイル4が形成される。なお、命題1により、図11に示すパターンEの上面にて、基本スロット群の巻線の合計数は2であるため、基本スロット群をM・N個配置したとき、各スロットの層数は2である。 In the basic coil group of the pattern E shown in FIG. 11, the wave winding coil 4 is formed so that the windings are arranged in the slots 2 of the slot identification numbers 1 and 6. According to Proposition 1, the total number of windings of the basic slot group is 2 on the upper surface of the pattern E shown in FIG. 11. Therefore, when MN of the basic slot groups are arranged, the number of layers of each slot is increased. It is 2.

図11に示すパターンFの基本コイル群では、スロット識別番号1、3、5及び7のスロット2に巻線が配置されるよう波巻コイル4が形成される。なお、命題1により、図11に示すパターンFの上面にて、基本スロット群の巻線の合計数は4であるため、基本スロット群をM・N個配置したとき、各スロットの層数は4である。 In the basic coil group of the pattern F shown in FIG. 11, the wave winding coil 4 is formed so that the windings are arranged in the slots 2 of the slot identification numbers 1, 3, 5 and 7. According to Proposition 1, the total number of windings of the basic slot group is 4 on the upper surface of the pattern F shown in FIG. 11. Therefore, when MN of the basic slot groups are arranged, the number of layers of each slot is increased. 4.

上述した7スロットピッチからなる基本スロット群の各パターンは、一例であって、基本スロット群における7スロットピッチ内のスロット2のうちのいずれかに巻線が配置さればよく、他のパターンの巻線配置も可能である。 Each pattern of the basic slot group consisting of the above-mentioned 7-slot pitch is an example, and the winding may be arranged in any one of the slots 2 in the 7-slot pitch in the basic slot group, and the winding of the other pattern may be arranged. Line arrangement is also possible.

図12は、本開示の実施形態による36スロットの3相交流電動機の固定子において基本スロット群を5スロットピッチとした場合における1個の基本スロット群におけるコイル配置のバリエーションを例示する展開断面図である。図12において、上段は上面から見た固定子1を示し、下段は側面から見た固定子1を示す。 FIG. 12 is a developed sectional view illustrating a variation in coil arrangement in one basic slot group when the basic slot group is set to 5 slot pitch in the stator of a 36-slot three-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure. be. In FIG. 12, the upper row shows the stator 1 seen from the upper surface, and the lower row shows the stator 1 seen from the side surface.

36スロットの3相交流電動機の固定子においては、相数Mは3であるので、Nは12となる。3(=M)・12(=N)で得られる値36に対して互いに素な正の整数Xとしては、1、5、7、11、13、17、19、23、25、29、31、及び35があるが、ここでは一例として、値36に対して互いに素な正の整数Xとして5を選定する。 In the stator of a 36-slot three-phase AC motor, the number of phases M is 3, so N is 12. As positive integers X that are relatively prime to the value 36 obtained by 3 (= M) and 12 (= N), 1, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 25, 29, 31 , And 35, but here, as an example, 5 is selected as a positive integer X that is relatively prime for the value 36.

図12に示すパターンAの基本コイル群では、スロット識別番号2及び4のスロット2に、巻線41が収容されて1つの環状コイルが構成されている。すなわち、コイル4は、スロット識別番号1~5のスロット2からなる基本スロット群において、スロット識別番号2及び4のスロット2に収容される部分である巻線とスロット2に収容されない部分であるコイルエンドとからなる環状の線材にて構成される。なお、命題1により、図12に示すパターンAの上面にて、基本スロット群の巻線の合計数は2であるため、基本スロット群をM・N個配置したとき、各スロットの層数は2である。 In the basic coil group of the pattern A shown in FIG. 12, the winding 41 is housed in the slot 2 of the slot identification numbers 2 and 4, and one annular coil is formed. That is, the coil 4 is a coil which is a winding portion which is accommodated in the slot 2 of the slot identification numbers 2 and 4 and a portion which is not accommodated in the slot 2 in the basic slot group consisting of the slots 2 of the slot identification numbers 1 to 5. It is composed of an annular wire consisting of an end. According to Proposition 1, the total number of windings of the basic slot group is 2 on the upper surface of the pattern A shown in FIG. 12, so that when MN of the basic slot groups are arranged, the number of layers of each slot is increased. It is 2.

図12に示すパターンBの基本コイル群では、スロット識別番号1及び5のスロット2に収容される部分である巻線とスロット2に収容されない部分であるコイルエンドとからなる第1の環状コイルと、スロット識別番号2及び4のスロット2に収容される部分である巻線とスロット2に収容されない部分であるコイルエンドとからなる第2の環状コイルと、が設けられる。第1の環状コイルのスロット識別番号5のスロット2の巻線から延びる線材と第2の環状コイルのスロット識別番号2のスロット2の巻線へ向かう線材とが結線されることで、基本スロット群において2重の環状コイルが形成される。なお、命題1により、図12に示すパターンBの上面にて、基本スロット群の巻線の合計数は8であるため、基本スロット群をM・N個配置したとき、各スロットの層数は8である。 In the basic coil group of pattern B shown in FIG. 12, a first annular coil including a winding portion accommodated in slot 2 of slot identification numbers 1 and 5 and a coil end not accommodated in slot 2 is provided. A second annular coil including a winding portion accommodated in the slot 2 of the slot identification numbers 2 and 4 and a coil end not accommodated in the slot 2 is provided. The basic slot group is formed by connecting the wire extending from the winding of slot 2 of the slot identification number 5 of the first annular coil and the wire toward the winding of slot 2 of slot identification number 2 of the second annular coil. A double annular coil is formed in. According to Proposition 1, the total number of windings of the basic slot group is 8 on the upper surface of the pattern B shown in FIG. 12, so that when MN of the basic slot groups are arranged, the number of layers of each slot is increased. It is 8.

図12に示すパターンCの基本コイル群では、スロット識別番号1及び4のスロット2に収容される部分である巻線とスロット2に収容されない部分であるコイルエンドとからなる第1の環状コイルと、スロット識別番号2及び5のスロット2に収容される部分である巻線とスロット2に収容されない部分であるコイルエンドとからなる第2の環状コイルと、が設けられる。第1の環状コイルのスロット識別番号4のスロット2の巻線から延びる線材と第2の環状コイルのスロット識別番号3のスロット2の巻線へ向かう線材とが結線されることで、基本スロット群において2重の環状コイルが形成される。なお、命題1により、図12に示すパターンCの上面にて、基本スロット群の巻線の合計数は10であるため、基本スロット群をM・N個配置したとき、各スロットの層数は10である。 In the basic coil group of the pattern C shown in FIG. 12, a first annular coil including a winding portion accommodated in the slot 2 of the slot identification numbers 1 and 4 and a coil end not accommodated in the slot 2 is provided. A second annular coil including a winding portion accommodated in the slot 2 of the slot identification numbers 2 and 5 and a coil end not accommodated in the slot 2 is provided. The basic slot group is formed by connecting the wire extending from the winding of slot 2 of the slot identification number 4 of the first annular coil and the wire toward the winding of slot 2 of slot identification number 3 of the second annular coil. A double annular coil is formed in. According to Proposition 1, the total number of windings of the basic slot group is 10 on the upper surface of the pattern C shown in FIG. 12, so that when MN of the basic slot groups are arranged, the number of layers of each slot is increased. It is 10.

図12に示すパターンDの基本コイル群では、スロット識別番号3及び1のスロット2に収容される部分である巻線とスロット2に収容されない部分であるコイルエンドとからなる第1の環状コイルと、スロット識別番号3及び5のスロット2に収容される部分である巻線とスロット2に収容されない部分であるコイルエンドとからなる第2の環状コイルと、が設けられる。ただし、第1の環状コイルと第2の環状コイルとでコイルの巻き方向が異なる。スロット識別番号3のスロット2内において第1の環状コイルから延びる線材と第2の環状コイルへ向かう線材とが結線されることで、基本スロット群において8の字状の環状コイルが形成される。なお、命題1により、図12に示すパターンDの上面にて、基本スロット群の巻線の合計数は10であるため、基本スロット群をM・N個配置したとき、各スロットの層数は10である。 In the basic coil group of the pattern D shown in FIG. 12, a first annular coil including a winding portion accommodated in the slot 2 of the slot identification numbers 3 and 1 and a coil end not accommodated in the slot 2 is provided. , A second annular coil including a winding portion accommodated in slot 2 of slot identification numbers 3 and 5 and a coil end not accommodated in slot 2 is provided. However, the winding direction of the coil differs between the first annular coil and the second annular coil. By connecting the wire extending from the first annular coil and the wire toward the second annular coil in the slot 2 of the slot identification number 3, a figure eight annular coil is formed in the basic slot group. According to Proposition 1, the total number of windings of the basic slot group is 10 on the upper surface of the pattern D shown in FIG. 12, so that when MN of the basic slot groups are arranged, the number of layers of each slot is increased. It is 10.

図12に示すパターンEの基本コイル群では、スロット識別番号1及び5のスロット2に巻線が配置されるよう波巻コイル4が形成される。なお、命題1により、図12に示すパターンEの上面にて、基本スロット群の巻線の合計数は2であるため、基本スロット群をM・N個配置したとき、各スロットの層数は2である。 In the basic coil group of the pattern E shown in FIG. 12, the wave winding coil 4 is formed so that the windings are arranged in the slots 2 of the slot identification numbers 1 and 5. According to Proposition 1, the total number of windings of the basic slot group is 2 on the upper surface of the pattern E shown in FIG. 12, so that when MN of the basic slot groups are arranged, the number of layers of each slot is increased. It is 2.

図12に示すパターンFの基本コイル群では、スロット識別番号1、3及び5のスロット2に巻線が配置されるよう波巻コイル4が形成される。なお、命題1により、図12示すパターンFの上面にて、基本スロット群の巻線の合計数は3であるため、基本スロット群をM・N個配置したとき、各スロットの層数は3である。 In the basic coil group of the pattern F shown in FIG. 12, the wave winding coil 4 is formed so that the windings are arranged in the slots 2 of the slot identification numbers 1, 3 and 5. According to Proposition 1, the total number of windings of the basic slot group is 3 on the upper surface of the pattern F shown in FIG. 12, so that when MN of the basic slot groups are arranged, the number of layers of each slot is 3. Is.

上述した5スロットピッチからなる基本スロット群の各パターンは、一例であって、基本スロット群における5スロットピッチ内のスロット2のうちのいずれかに巻線が配置さればよく、他のパターンの巻線配置も可能である。また、基本スロット群を配置する固定子のスロット数は36に限定されず、他のスロット数M・Nにおいても図11に示すA~Fのパターン(X=7)、図12に示すA~Fのパターン(X=5)はM・NとXとが互いに素な関係であれば適用可能である。 Each pattern of the basic slot group consisting of the above-mentioned 5-slot pitch is an example, and the winding may be arranged in any one of the slots 2 in the 5-slot pitch in the basic slot group, and the winding of the other pattern may be arranged. Line arrangement is also possible. Further, the number of slots of the stator in which the basic slot group is arranged is not limited to 36, and the patterns A to F (X = 7) shown in FIG. 11 and the A to A to 12 shown in FIG. The pattern F (X = 5) is applicable as long as MN and X are relatively prime.

続いて、本開示の実施形態による三相交流電動機の固定子の製造方法について、図13~図26を参照して説明する。以下の説明は、上述した各極数及び各スロット数を有する三相交流電動機について同様に成り立つ。 Subsequently, a method for manufacturing a stator of a three-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 13 to 26. The following description is similarly valid for the three-phase AC motor having the number of poles and the number of slots described above.

まず、本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第1の形態について説明する。 First, a first embodiment of the method for manufacturing a stator of an M-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure will be described.

図13は、本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第1の形態を説明する展開断面図である。ここでは、一例として、36スロットの3相交流電動機において7スロットピッチからなる基本スロット群を備える固定子の製造方法について説明する。 FIG. 13 is a developed sectional view illustrating a first embodiment of a method for manufacturing a stator of an M-phase AC motor according to an embodiment of the present disclosure. Here, as an example, a method of manufacturing a stator having a basic slot group consisting of a 7-slot pitch in a 36-slot three-phase AC motor will be described.

まず、固定子鉄心形成ステップにおいて、周方向に配置された36(=3・12)個のスロットを有する固定子鉄心を形成する。なお、この固定子鉄心を形成する工程においては、固定子鉄心とコイルとの間を電気的に絶縁する絶縁部材を固定子鉄心に装着させる場合もあるが、本実施形態の説明では省略する。 First, in the stator core forming step, a stator core having 36 (= 3.12) slots arranged in the circumferential direction is formed. In the step of forming the stator core, an insulating member that electrically insulates between the stator core and the coil may be attached to the stator core, but this is omitted in the description of the present embodiment.

次いで、巻線配置ステップにおいて、36(=3・12=M・N)に対して互いに素な正の整数である7(=X)個が周方向に隣接するスロットのうちのいずれかに巻線を配置することで得られる基本スロット群を、周方向に繰り返し配置する。 Next, in the winding arrangement step, 7 (= X), which are positive integers relatively prime to 36 (= 3.12 = MN), are wound in any of the slots adjacent to each other in the circumferential direction. The basic slot group obtained by arranging the lines is repeatedly arranged in the circumferential direction.

例えば、図13に示すように、スロット識別番号1~7のスロット2からなる1番目の基本スロット群において、スロット識別番号1及び4のスロット2に収容される部分である巻線とスロット2に収容されない部分であるコイルエンドとからなる環状コイルを形成する。そして、1番目の基本スロット群の巻線配置と同じ基本スロット群を、固定子鉄心3の周方向に36(=3・12=M・N)個繰り返し配置していくことで、36個のスロット全てに巻線を均等に配置することができる。図13では、図面を簡明にするために、固定子鉄心3の周方向に1周に亘って5個繰り返し配置した場合を示している。なお、基本スロット群を、固定子鉄心3の周方向に36個ではなくこれより少ない数だけ繰り返し配置した3(=M)相交流電動機の固定子1を作成してもよい。 For example, as shown in FIG. 13, in the first basic slot group consisting of slots 2 having slot identification numbers 1 to 7, the winding and slot 2 which are the portions accommodated in slots 2 of slot identification numbers 1 and 4 It forms an annular coil consisting of a coil end that is an unaccommodated portion. Then, 36 (= 3.12 = MN) basic slot groups, which are the same as the winding arrangement of the first basic slot group, are repeatedly arranged in the circumferential direction of the stator core 3 to form 36 pieces. Windings can be evenly distributed in all slots. FIG. 13 shows a case where five stator cores 3 are repeatedly arranged over one circumference in the circumferential direction in order to simplify the drawing. It should be noted that the stator 1 of the 3 (= M) phase AC motor may be created in which the basic slot group is repeatedly arranged by a smaller number than 36 in the circumferential direction of the stator core 3.

続いて、本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第2の形態について説明する。 Subsequently, a second embodiment of the method for manufacturing the stator of the M-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure will be described.

図14は、本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第2の形態において用いられるインサータ巻線装置を示す斜視図である。 FIG. 14 is a perspective view showing an inserter winding device used in the second embodiment of the method for manufacturing a stator of an M-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure.

本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第2の形態においては、インサータ巻線装置500が用いられる。インサータ巻線装置500は、インナーロータ型の固定子鉄心3の内径よりわずかに小さい外径を有し、固定子鉄心3のティースの歯先と同じ幅の形状を有するブレード501が設けられている。ブレード501の個数は、製造するM相交流電動機の固定子のスロットの個数に対応する。 In the second embodiment of the method for manufacturing a stator of an M-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure, the inserter winding device 500 is used. The inserter winding device 500 is provided with a blade 501 having an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the inner rotor type stator core 3 and having the same width as the tooth tip of the teeth of the stator core 3. .. The number of blades 501 corresponds to the number of slots in the stator of the M-phase AC motor to be manufactured.

本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第2の形態では、まず、固定子鉄心形成ステップにおいて、円筒状の中空と、周方向に配置されたM・N個のスロットと、を有する固定子鉄心を形成する。次いで、ブレード準備ステップにおいて、M・Nで得られる値に対して互いに素な正の整数をXとするとき、インサータ巻線装置500内において周方向に隣接するX個のブレード501を1個の基本ブレード群とするときの当該基本ブレード群内のX個のブレード501のうちのいずれかに巻線を配置する。ブレード準備ステップでは、上記基本ブレード群を、インサータ巻線装置500の周方向に、M・N個配置する。次いで、巻線配置ステップにおいて、基本ブレード群内のブレード501に巻線が配置されたインサータ巻線装置500を固定子鉄心3に挿入することで、ブレード501に配置された巻線を、固定子1の周方向に隣接するX個のスロット2を1個の基本スロット群としたときの当該基本スロット群内のX個のスロット2のうちのいずれかへ移し替えて巻線をスロット2に配置する。 In the second embodiment of the method for manufacturing a stator of an M-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure, first, in the stator core forming step, a cylindrical hollow and MN slots arranged in the circumferential direction are used. And to form a stator core with. Next, in the blade preparation step, when X is a positive integer that is relatively prime to the value obtained by MN, one X blade 501 adjacent to each other in the circumferential direction in the inserter winding device 500 is used. The winding is arranged in any one of the X blades 501 in the basic blade group when the basic blade group is used. In the blade preparation step, MN pieces of the basic blade group are arranged in the circumferential direction of the inserter winding device 500. Next, in the winding arrangement step, by inserting the inserter winding device 500 in which the winding is arranged on the blade 501 in the basic blade group into the stator core 3, the winding arranged on the blade 501 is inserted into the stator. When the X slots 2 adjacent to each other in the circumferential direction of 1 are used as one basic slot group, the winding is arranged in the slot 2 by transferring to one of the X slots 2 in the basic slot group. do.

環状コイル及び波巻コイルのいずれについても、第2の形態によるインサータ巻線装置を用いた固定子の製造方法は適用可能である。 The method for manufacturing a stator using the inserter winding device according to the second embodiment can be applied to both the annular coil and the wave winding coil.

第2の形態において、環状コイルを有する固定子は、インサータ巻線装置を用いて次のように製造することができる。 In the second embodiment, the stator having an annular coil can be manufactured by using an inserter winding device as follows.

図15は、本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第2の形態におけるインサータ巻線装置と環状コイルとの位置関係を示す斜視図である。 FIG. 15 is a perspective view showing the positional relationship between the inserter winding device and the annular coil in the second embodiment of the method for manufacturing a stator of an M-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure.

本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第2の形態では、環状に成形したコイル4をブレード501に掛ける。例えば36スロットの3相交流電動機の固定子の基本スロット群のスロットピッチXを7とする場合、ブレード準備ステップにおいて、インサータ巻線装置500内において周方向に隣接する7(=X)個のブレードを1個の基本ブレード群とするときの当該基本ブレード群内の7(=X)個のブレード501のうちのいずれかに巻線を配置する。図15では、一例として、図1に示す7スロットピッチからなる基本スロット群における3スロット分の巻線配置に対応するように、3個のブレード501に環状のコイル4が掛けられた状態を示している。 In the second aspect of the method for manufacturing the stator of the M-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure, the coil 4 formed in an annular shape is hung on the blade 501. For example, when the slot pitch X of the basic slot group of the stator of a 36-slot three-phase AC motor is 7, in the blade preparation step, 7 (= X) blades adjacent to each other in the circumferential direction in the inserter winding device 500 Is arranged as one basic blade group, the winding is arranged on any one of the 7 (= X) blades 501 in the basic blade group. FIG. 15 shows, as an example, a state in which an annular coil 4 is hung on three blades 501 so as to correspond to a winding arrangement for three slots in the basic slot group consisting of the seven slot pitch shown in FIG. ing.

図16は、本開示の実施形態によるM相交流電動機の環状コイルを有する固定子の製造方法の第2の形態を説明する上面図である。 FIG. 16 is a top view illustrating a second embodiment of a method for manufacturing a stator having an annular coil of an M-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure.

ブレード準備ステップでは、上記基本ブレード群を、インサータ巻線装置500の周方向に、M・N個配置する。例えば36スロットの3相交流電動機の固定子の基本スロット群のスロットピッチXを7とする場合、図16に示すように、ブレード準備ステップの処理1において、図1に示す7スロットピッチからなる基本スロット群における3スロット分の巻線配置に対応するように、7(=X)個のブレードからなる基本ブレード群において3個のブレード501に環状のコイル4-1を掛ける。次いで処理2において、環状のコイル4-1を配置した基本ブレード群に対して周方向に隣接する基本ブレード群に環状のコイル4-2を掛ける。次いで処理3において、環状のコイル4-2を配置した基本ブレード群に対して周方向に隣接する基本ブレード群に環状のコイル4-3を掛ける。次いで処理4において、環状のコイル4-3を配置した基本ブレード群に対して周方向に隣接する基本ブレード群に環状のコイル4-4を掛ける。次いで処理4において、環状のコイル4-3を配置した基本ブレード群に対して周方向に隣接する基本ブレード群に環状のコイル4-4を掛ける。次いで処理5において、環状のコイル4-4を配置した基本ブレード群に対して周方向に隣接する基本ブレード群に環状のコイル4-5を掛ける。次いで処理6において、環状のコイル4-5を配置した基本ブレード群に対して周方向に隣接する基本ブレード群に環状のコイル4-6を掛ける。図16では図示していないがコイル4-1からコイル4-6は渡り線により繋がれている。またコイル4-1からコイル4-6の装着により、たとえば本開示の第2の実施形態の例における第一のスロット群に相当するコイル4が装着完了となる。以降、図16では図示を省略するが処理6以降も同様の処理を繰り返し、最終的には36(=M・X)個の基本ブレード群に環状のコイルを配置する。そして、巻線配置ステップにおいて、基本ブレード群内のブレード501に巻線が配置されたインサータ巻線装置500を固定子鉄心3に挿入することで、ブレード501に配置された巻線を、周方向に並ぶ36(=M・X)個の基本スロット群内のスロット2へ移し替えて環状コイルの巻線をスロット2に配置する。 In the blade preparation step, MN pieces of the basic blade group are arranged in the circumferential direction of the inserter winding device 500. For example, when the slot pitch X of the basic slot group of the stator of a 36-slot 3-phase AC motor is 7, as shown in FIG. 16, in the process 1 of the blade preparation step, the basic slot pitch is composed of the 7 slot pitch shown in FIG. An annular coil 4-1 is hung on the three blades 501 in the basic blade group consisting of 7 (= X) blades so as to correspond to the winding arrangement for three slots in the slot group. Next, in the process 2, the annular coil 4-2 is hung on the basic blade group adjacent to the basic blade group in which the annular coil 4-1 is arranged in the circumferential direction. Next, in the process 3, the annular coil 4-3 is hung on the basic blade group adjacent to the basic blade group in which the annular coil 4-2 is arranged in the circumferential direction. Next, in the process 4, the annular coil 4-4 is hung on the basic blade group adjacent to the basic blade group in which the annular coil 4-3 is arranged in the circumferential direction. Next, in the process 4, the annular coil 4-4 is hung on the basic blade group adjacent to the basic blade group in which the annular coil 4-3 is arranged in the circumferential direction. Next, in the process 5, the annular coil 4-5 is hung on the basic blade group adjacent to the basic blade group in which the annular coil 4-4 is arranged in the circumferential direction. Next, in the process 6, the annular coil 4-6 is hung on the basic blade group adjacent to the basic blade group in which the annular coil 4-5 is arranged in the circumferential direction. Although not shown in FIG. 16, the coil 4-1 to the coil 4-6 are connected by a crossover. Further, by mounting the coils 4-1 to 4-6, for example, the coil 4 corresponding to the first slot group in the example of the second embodiment of the present disclosure is completed. Hereinafter, although not shown in FIG. 16, the same process is repeated in process 6 and subsequent steps, and finally, the annular coils are arranged in 36 (= MX) basic blade groups. Then, in the winding arrangement step, by inserting the inserter winding device 500 in which the winding is arranged on the blade 501 in the basic blade group into the stator core 3, the winding arranged on the blade 501 is rotated in the circumferential direction. The winding of the annular coil is arranged in the slot 2 by transferring to the slot 2 in the group of 36 (= MX) basic slots arranged in the line.

上述のインサータ巻線装置を用いた製造方法ならば、図14のブレード501にてZ軸を回転軸として、一定の角度ずつ回転し繰り返しコイルを挿入することで、固定子の全てのコイル4がブレード501に配置されることになる。 In the manufacturing method using the above-mentioned inserter winding device, all the coils 4 of the stator are inserted by rotating the blade 501 of FIG. 14 with the Z axis as the rotation axis by a constant angle and repeatedly inserting the coils. It will be placed on the blade 501.

第2の形態において、波巻コイルを有する固定子は、インサータ巻線装置を用いて次のように製造することができる。なお、本第2の形態ではスロット群の数について合計6つの場合を想定する。 In the second embodiment, the stator having a wave winding coil can be manufactured by using an inserter winding device as follows. In this second embodiment, it is assumed that the number of slot groups is 6 in total.

図17~図19は、本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第2の形態におけるインサータ巻線装置とブレード準備ステップで配置される波巻コイルとの位置関係を示す斜視図であって、図17は第1のスロット群に相当する波巻コイルを示し、図18は第2のスロット群に相当する波巻コイルを示し、以降、同様に第3から第6のスロット群に相当する波巻コイルをブレードに掛けた状態を図19に示す。図20は、本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第2の形態において、第1から第6のスロット群を配置し終えた波巻コイルを示す上面図である。 17 to 19 show the positional relationship between the inserter winding device and the wave winding coil arranged in the blade preparation step in the second embodiment of the method for manufacturing a stator of an M-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure. In a perspective view, FIG. 17 shows a wave winding coil corresponding to the first slot group, FIG. 18 shows a wave winding coil corresponding to the second slot group, and thereafter, similarly to the third to sixth. FIG. 19 shows a state in which the wave winding coil corresponding to the slot group is hung on the blade. FIG. 20 is a top view showing a wave winding coil in which the first to sixth slot groups have been arranged in the second embodiment of the method for manufacturing a stator of an M-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure.

本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第2の形態では、波巻形状に成形したコイル4をブレード501に掛ける。例えば36スロットの3相交流電動機の固定子の基本スロット群のスロットピッチXを7とする場合、ブレード準備ステップにおいて、インサータ巻線装置500内において周方向に隣接する7(=X)個のブレードを1個の基本ブレード群とするときの当該基本ブレード群内の7個のブレード501のうちのいずれかにコイル4が掛けられる。図17~図19では、一例として、基本スロット群の7スロットピッチに対応する長さを波巻コイル4の1周期分とし、当該1周期において4スロットと3スロットとで交互に波打つよう、基本ブレード群において3個分のブレード501にコイル4が掛けられ、4個分のブレード501に相当する長さのコイル4がブレード501の外に配置される。図17~図19に示すように、1周ごとに波巻形状に成形されたコイル4をブレードに配置していき、図20に示すように最終的には7周分の波巻形状のコイル4がブレード501に掛けられる。そして、巻線配置ステップにおいて、基本ブレード群内のブレード501に巻線が配置されたインサータ巻線装置500を固定子鉄心3に挿入することで、ブレード501に配置された巻線を、周方向に並ぶ36(=M・X)個の基本スロット群内のスロット2へ移し替えて波巻コイルの巻線をスロット2に配置する。これにより、7スロットピッチを1周期として当該1周期で4スロットと3スロットとで交互に波打つ波巻コイルが固定子鉄心3に形成される。 In the second aspect of the method for manufacturing the stator of the M-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure, the coil 4 formed into a wave winding shape is hung on the blade 501. For example, when the slot pitch X of the basic slot group of the stator of a 36-slot three-phase AC motor is 7, in the blade preparation step, 7 (= X) blades adjacent to each other in the circumferential direction in the inserter winding device 500 The coil 4 is hooked on any one of the seven blades 501 in the basic blade group when the above is regarded as one basic blade group. In FIGS. 17 to 19, as an example, the length corresponding to the 7-slot pitch of the basic slot group is set to one cycle of the wave winding coil 4, and the basic slot group undulates alternately in the 4 slots and the 3 slots in the cycle. In the blade group, the coil 4 is hooked on the three blades 501, and the coil 4 having a length corresponding to the four blades 501 is arranged outside the blade 501. As shown in FIGS. 17 to 19, the coil 4 formed into a wave-shaped shape is arranged on the blade for each round, and finally the coil having a wave-shaped shape for seven turns as shown in FIG. 20. 4 is hung on the blade 501. Then, in the winding arrangement step, by inserting the inserter winding device 500 in which the winding is arranged on the blade 501 in the basic blade group into the stator core 3, the winding arranged on the blade 501 is rotated in the circumferential direction. The winding of the wave winding coil is arranged in the slot 2 by transferring to the slot 2 in the group of 36 (= MX) basic slots arranged in the line. As a result, a wave winding coil that undulates alternately in 4 slots and 3 slots in the 1 cycle with a 7 slot pitch as one cycle is formed in the stator core 3.

続いて、本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第3の形態について説明する。 Subsequently, a third embodiment of the method for manufacturing the stator of the M-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure will be described.

図21は、本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第3の形態を説明する展開断面図である。ここでは、一例として、36スロットの3相交流電動機において7スロットピッチからなる基本スロット群を備える固定子の製造方法について説明する。 FIG. 21 is a developed sectional view illustrating a third embodiment of a method for manufacturing a stator of an M-phase AC motor according to an embodiment of the present disclosure. Here, as an example, a method of manufacturing a stator having a basic slot group consisting of a 7-slot pitch in a 36-slot three-phase AC motor will be described.

まず、固定子鉄心形成ステップ(処理1)において、周方向に配置された36(=3・12=M・N)個のスロット2を有する固定子鉄心3を形成する。 First, in the stator core forming step (process 1), the stator core 3 having 36 (= 3.12 = MN) slots 2 arranged in the circumferential direction is formed.

次いで、平角線生成ステップにおいて、コイルとなり得る線材を用いて、互いに略平行な第1辺及び第2辺と、第1辺と第2辺とを結ぶ第3辺と、を有したU字形状に成形した平角線を複数生成する。 Next, in the flat wire generation step, a U-shape having a first side and a second side substantially parallel to each other and a third side connecting the first side and the second side by using a wire material that can be a coil. Generate a plurality of flat lines formed in.

次いで、平角線収容ステップ(処理2)において、36(=M・N)に対して互いに素な正の整数を7(=X)とするとき、周方向に隣接する7(=X)個のスロット2のうちのいずれかに平角線の第1辺及び第2辺を収容することで得られる基本スロット群を、周方向に複数形成する。図21に示す例では、一例として、スロット識別番号1~7のスロット2からなる1番目の基本スロット群において平角線の第1辺をスロット識別番号1のスロット2に収容し、第2辺をスロット識別番号4のスロット2に収容する。スロット識別番号8~14のスロット2からなる2番目の基本スロット群において平角線の第1辺をスロット識別番号8のスロット2に収容し、第2辺をスロット識別番号11のスロット2に収容する。スロット識別番号15~21のスロット2からなる3番目の基本スロット群において平角線の第1辺をスロット識別番号15のスロット2に収容し、第2辺をスロット識別番号18のスロット2に収容する。スロット識別番号22~28のスロット2からなる4番目の基本スロット群において平角線の第1辺をスロット識別番号22のスロット2に収容し、第2辺をスロット識別番号25のスロット2に収容する。スロット識別番号29~35のスロット2からなる5番目の基本スロット群において平角線の第1辺をスロット識別番号29のスロット2に収容し、第2辺をスロット識別番号32のスロット2に収容する。図21では図示を省略するが、5番目の基本スロット群に隣接する6番目以降の基本スロット群においても処理2を繰り返し、最終的には36(=M・X)個の基本スロット群内のスロット2に平角線の第1辺と第2辺とを収容することで、36個のスロット全てに平角線の第1辺及び第2辺を均等に収容する。 Next, in the flat wire accommodating step (process 2), when 7 (= X) is a positive integer that is relatively prime for 36 (= MN), 7 (= X) adjacent to each other in the circumferential direction. A plurality of basic slot groups obtained by accommodating the first side and the second side of the flat wire in any of the slots 2 are formed in the circumferential direction. In the example shown in FIG. 21, as an example, in the first basic slot group consisting of slots 2 having slot identification numbers 1 to 7, the first side of the flat wire is accommodated in slot 2 of slot identification number 1, and the second side is accommodated. It is housed in slot 2 of slot identification number 4. In the second basic slot group consisting of slots 2 having slot identification numbers 8 to 14, the first side of the flat wire is housed in slot 2 of slot identification number 8, and the second side is housed in slot 2 of slot identification number 11. .. In the third basic slot group consisting of slots 2 having slot identification numbers 15 to 21, the first side of the flat wire is housed in slot 2 of slot identification number 15, and the second side is housed in slot 2 of slot identification number 18. .. In the fourth basic slot group consisting of slots 2 having slot identification numbers 22 to 28, the first side of the flat wire is housed in slot 2 of slot identification number 22, and the second side is housed in slot 2 of slot identification number 25. .. In the fifth basic slot group consisting of slots 2 having slot identification numbers 29 to 35, the first side of the flat wire is housed in slot 2 of slot identification number 29, and the second side is housed in slot 2 of slot identification number 32. .. Although not shown in FIG. 21, processing 2 is repeated in the sixth and subsequent basic slot groups adjacent to the fifth basic slot group, and finally in 36 (= MX) basic slot groups. By accommodating the first side and the second side of the flat wire in the slot 2, the first side and the second side of the flat wire are evenly accommodated in all 36 slots.

次いで、コイル形成ステップ(処理3)において、隣接する基本スロット群間において、一方の基本スロット群の第1辺の一部ともう一方の基本スロット群の第2辺の一部とをそれぞれ折り曲げたうえで接続点Tで互いに接合することで、各基本スロット群内の各スロット2に巻線が収容された波巻コイルを形成する。図21では図示を省略するが、5番目の基本スロット群に隣接する6番目以降の基本スロット群においても処理3を繰り返し、最終的には36(=M・X)個の基本スロット群内のスロット2に平角線の第1辺と第2辺とを収容することで、36個のスロット全てに平角線の第1辺及び第2辺が均等に収容された波巻コイルが形成される。 Next, in the coil forming step (process 3), a part of the first side of one basic slot group and a part of the second side of the other basic slot group are bent between adjacent basic slot groups. Then, by joining each other at the connection point T, a wave winding coil in which windings are housed is formed in each slot 2 in each basic slot group. Although not shown in FIG. 21, the process 3 is repeated in the sixth and subsequent basic slot groups adjacent to the fifth basic slot group, and finally in 36 (= MX) basic slot groups. By accommodating the first side and the second side of the flat wire in the slot 2, a wave winding coil in which the first side and the second side of the flat wire are evenly accommodated is formed in all 36 slots.

続いて、本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第4の形態について図22~図26を参照して説明する。 Subsequently, a fourth embodiment of the method for manufacturing the stator of the M-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 22 to 26.

本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第4の形態は、M・Nで得られる値(Nは正の整数)に対して互いに素な正の整数をXとするとき、固定子鉄心の周方向に隣接するX個のスロットを1個の基本スロット群として、当該基本スロット群に対応する長さを波巻の1周期分とする波巻形状を有する平角線を成形する第1の平角線成形ステップと、平角線を環状に巻く第2の平角線成形ステップと、環状に巻かれた平角線の径方向の外側から、固定子鉄心に設けられるスロットに対応する溝形状が形成された複数の磁性材料を挿入することで、平角線の一部からなる巻線がスロットに収容された波巻コイルを形成するコイル形成ステップと、を備える。 In the fourth embodiment of the method for manufacturing the stator of the M-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure, X is a positive integer that is mutually elementary with respect to the value obtained by MN (N is a positive integer). When, a flat wire having a wave winding shape having X slots adjacent to each other in the circumferential direction of the stator core as one basic slot group and a length corresponding to the basic slot group for one cycle of the wave winding. Corresponds to the first flat wire forming step to be molded, the second flat wire forming step in which the flat wire is wound in an annular shape, and the slot provided in the stator core from the radial outside of the rectangular wire wound in an annular shape. It comprises a coil forming step of forming a wave-wound coil in which a winding composed of a part of a rectangular wire is accommodated in a slot by inserting a plurality of magnetic materials having a groove shape.

図22は、本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第4の形態における第1の平角線成形ステップを説明する斜視図である。 FIG. 22 is a perspective view illustrating a first flat wire forming step in a fourth embodiment of the method for manufacturing a stator of an M-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure.

上述のように、M・Nで得られる値(Nは正の整数)に対して互いに素な正の整数をXとするとき、固定子鉄心の周方向に隣接するX個のスロットを1個の基本スロット群とする。第1の平角線成形ステップでは、コイルとなり得る線材である平角線を、図22に示すように、基本スロット群のXスロットピッチに対応する長さを波巻コイル4の1周期分とするような波巻形状に成形する。 As described above, when X is a positive integer that is relatively prime to the value obtained by M and N (N is a positive integer), one X slot adjacent to the circumferential direction of the stator core is set. The basic slot group of. In the first flat wire forming step, as shown in FIG. 22, the length corresponding to the X slot pitch of the basic slot group is set to one cycle of the wave winding coil 4 for the flat wire which is a wire material that can be a coil. Mold into a wavy shape.

図23は、本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第4の形態における第2の平角線成形ステップを説明する斜視図である。 FIG. 23 is a perspective view illustrating a second flat wire forming step in the fourth embodiment of the method for manufacturing a stator of an M-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure.

第2の平角線成形ステップでは、図22に示した波巻形状に成形された平角線を、図23に示すように環状に巻いていく。図24は、本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第4の形態において、波巻形状に成形された平角線が環状に巻かれた状態を示す斜視図である。 In the second flat wire forming step, the flat wire formed into the wavy shape shown in FIG. 22 is wound in an annular shape as shown in FIG. 23. FIG. 24 is a perspective view showing a state in which a flat wire formed into a wavy shape is wound in an annular shape in the fourth embodiment of the method for manufacturing a stator of an M-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure.

図25及び図26は、本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の製造方法の第4の形態におけるコイル形成ステップを説明する斜視図である。 25 and 26 are perspective views illustrating the coil forming step in the fourth embodiment of the method for manufacturing a stator of an M-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure.

コイル形成ステップにおいて、図25に示すように、外側から、固定子鉄心3に設けられるスロット2に対応する溝形状が形成された磁性材料からなる分割コア11を複数を挿入していくことで、平角線の一部からなる巻線がスロット2に収容された波巻コイル4を形成する。これにより、図26に示すように、固定子鉄心3の周方向に配置されたM・N個のスロット2内に巻線が配置された波巻コイル4が形成される。M・N個のスロット2を有する固定子鉄心3を形成する場合、固定子鉄心3の周方向において1個当たりの分割コア11の占める角度が「360度/(M・N)」となるように分割コア11を形成し、このような分割コア11をM・N個連結する。 In the coil forming step, as shown in FIG. 25, by inserting a plurality of split cores 11 made of a magnetic material having a groove shape corresponding to the slot 2 provided in the stator core 3 from the outside. A winding composed of a part of a flat wire forms a wave winding coil 4 housed in the slot 2. As a result, as shown in FIG. 26, a wave winding coil 4 in which windings are arranged in MN slots 2 arranged in the circumferential direction of the stator core 3 is formed. When forming the stator core 3 having MN slots 2, the angle occupied by the divided cores 11 in the circumferential direction of the stator core 3 is "360 degrees / (MN)". The divided cores 11 are formed in the above, and MN of such divided cores 11 are connected to each other.

図27は、本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子と回転子との位置関係を例示する断面図である。 FIG. 27 is a cross-sectional view illustrating the positional relationship between the stator and the rotor of the M-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure.

図27では、一例として、インナーロータ型のM相交流電動機の回転子及び固定子を示している。上述した本開示の実施形態によるM相交流電動機の固定子の固定子鉄心3の内側に、径方向に対向して回転子が設けられる。回転子は、回転軸を含む回転子鉄心6と、回転子鉄心6の径方向の表面に設けられる磁石である回転子磁極5とを備える。なお、本開示の実施形態は、アウターロータ型のM相交流電動機にも適用可能であり、この場合は、固定子鉄心には、外周側に開口するスロットが形成され、固定子鉄心の内側に、径方向に対向して回転子が設けられる。 FIG. 27 shows, as an example, a rotor and a stator of an inner rotor type M-phase AC motor. A rotor is provided inside the stator core 3 of the stator of the M-phase AC motor according to the embodiment of the present disclosure described above so as to face each other in the radial direction. The rotor includes a rotor core 6 including a rotating shaft, and a rotor magnetic pole 5 which is a magnet provided on the radial surface of the rotor core 6. The embodiment of the present disclosure is also applicable to an outer rotor type M-phase AC motor. In this case, the stator core is formed with a slot that opens on the outer peripheral side, and is inside the stator core. , Rotors are provided facing each other in the radial direction.

図28は、本開示の実施形態による固定子を備えるM相交流電動機の外観を例示する図である。 FIG. 28 is a diagram illustrating the appearance of an M-phase AC motor including a stator according to the embodiment of the present disclosure.

本開示の実施形態による三相交流電動機1000は、上述した固定子1と、固定子1に対して径方向に対向配置された回転子10とを備える。図において、参照符号3は固定子鉄心アを示し、参照符号4はコイルを示す。コイル4は、スロットに収容される巻線41と、スロットに収容されないコイルエンド42からなる。参照符号5は、回転子10に設けられる磁石である回転子磁極を示し、参照符号6は回転子10の回転軸を示す。 The three-phase AC motor 1000 according to the embodiment of the present disclosure includes the stator 1 described above and the rotor 10 radially opposed to the stator 1. In the figure, reference numeral 3 indicates a stator core a, and reference numeral 4 indicates a coil. The coil 4 includes a winding 41 accommodated in the slot and a coil end 42 not accommodated in the slot. Reference numeral 5 indicates a rotor magnetic pole which is a magnet provided on the rotor 10, and reference numeral 6 indicates a rotation axis of the rotor 10.

1 固定子
2 スロット
3 固定子の鉄心
4 コイル
5 回転子磁極
6 回転子鉄心
7 回転軸
11 分割コア
41 巻線
41P +(プラス)巻線
41N -(マイナス)巻線
42 コイルエンド
43 引き出し線
500 インサータ巻線装置
501 ブレード
1 Stator 2 Slot 3 Stator core 4 Coil 5 Rotor pole 6 Rotor core 7 Rotor shaft 11 Split core 41 Winding 41P + (plus) winding 41N- (minus) winding 42 Coil end 43 Lead wire 500 Insertor winding device 501 blade

Claims (12)

固定子鉄心と、前記固定子鉄心の周方向に配置されたM・N個(M及びNはそれぞれ正の整数)のスロットと、M相のうちのいずれかの相の交流電流が流れる巻線からなる複数のコイルと、を備えるM相交流電動機の固定子であって、
M・Nで得られる値に対して互いに素な正の整数をXとするとき、前記周方向に隣接するX個の前記スロットを1個の基本スロット群として、当該基本スロット群内のX個の前記スロットのうちのいずれかに前記巻線が配置され、
X個の前記スロットのうちのいずれかに前記巻線が配置された前記基本スロット群が、前記周方向に、スロットピッチXの周期で繰り返し配置される、固定子。
A stator core, MN slots (M and N are positive integers respectively) arranged in the circumferential direction of the stator core, and a winding through which an alternating current of any one of the M phases flows. A stator of an M-phase AC motor with multiple coils consisting of
When X is a positive integer that is relatively prime to the value obtained by M and N, X of the X slots adjacent to each other in the circumferential direction are regarded as one basic slot group, and X in the basic slot group. The winding is placed in any of the slots of the
A stator in which the basic slot group in which the winding is arranged in any of the X slots is repeatedly arranged in the circumferential direction at a cycle of slot pitch X.
X個の前記スロットのうちのいずれかに前記巻線が収容された前記基本スロット群が、前記周方向に、M・N個配置される、請求項1に記載の固定子。 The stator according to claim 1, wherein the basic slot group in which the winding is housed in any of the X slots is arranged in MN pieces in the circumferential direction. 前記コイルは、波巻形状に成形されたコイルである、請求項1または2に記載の固定子。 The stator according to claim 1 or 2, wherein the coil is a coil formed into a wavy shape. 前記コイルは、環状形状に成形されたコイルである、請求項1または2に記載の固定子。 The stator according to claim 1 or 2, wherein the coil is a coil formed into an annular shape. 連続する複数個の前記基本コイル群の間は、コイルエンドまたは引き出し線によって電気的に接続され、相帯が割り当てられている、請求項1~4のいずれか一項に記載の固定子。 The stator according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of continuous basic coil groups are electrically connected by a coil end or a lead wire and a phase band is assigned. 請求項1~5のいずれか一項に記載の固定子と、
前記固定子に対して径方向に対向配置された回転子と、
を備える、M相交流電動機。
The stator according to any one of claims 1 to 5 and the stator.
Rotors arranged radially facing the stator and
Equipped with an M-phase AC motor.
M相(Mは正の整数)のうちのいずれかの相の交流電流が流れる巻線からなる複数のコイルを備えるM相交流電動機の固定子の製造方法であって、
周方向に配置されたM・N個(Nは正の整数)のスロットを有する固定子鉄心を形成する固定子鉄心形成ステップと、
M・Nで得られる値に対して互いに素な正の整数をXとするとき、前記周方向に隣接するX個の前記スロットのうちのいずれかに前記巻線を配置することで得られる基本スロット群を、スロットピッチXの周期で前記周方向に繰り返し配置する巻線配置ステップと、
を備える、固定子の製造方法。
A method for manufacturing a stator of an M-phase AC motor including a plurality of coils composed of windings through which an AC current of any one of the M-phases (M is a positive integer) flows.
A stator core forming step for forming a stator core having MN slots (N is a positive integer) arranged in the circumferential direction,
When X is a positive integer that is relatively prime to the value obtained by M and N, the basic obtained by arranging the winding in any of the X slots adjacent to each other in the circumferential direction. A winding arrangement step in which slots are repeatedly arranged in the circumferential direction at a cycle of slot pitch X, and
A method of manufacturing a stator.
前記巻線配置ステップでは、前記基本スロット群を、前記周方向に、M・N個配置する、請求項7に記載の固定子の製造方法。 The method for manufacturing a stator according to claim 7, wherein in the winding arrangement step, MN pieces of the basic slot group are arranged in the circumferential direction. M相(Mは正の整数)のうちのいずれかの相の交流電流が流れる巻線からなる複数のコイルを備えるM相交流電動機の固定子の製造方法であって、
円筒状の中空と、周方向に配置されたM・N個(Nは正の整数)のスロットと、を有する固定子鉄心を形成する固定子鉄心形成ステップと、
M・Nで得られる値に対して互いに素な正の整数をXとするとき、インサータ巻線装置内において周方向に隣接するX個のブレードを1個の基本ブレード群とするときの当該基本ブレード群内のX個の前記ブレードのうちのいずれかに前記巻線を配置するブレード準備ステップと、
前記基本ブレード群内の前記ブレードに前記巻線が配置された前記インサータ巻線装置を前記固定子鉄心に挿入することで、前記ブレードに配置された前記巻線を、スロットピッチXの周期で前記周方向に隣接するX個の前記スロットを1個の基本スロット群としたときの当該基本スロット群内のX個の前記スロットのうちのいずれかへ移し替えて前記巻線を前記スロットに配置する巻線配置ステップと、
を備える、固定子の製造方法。
A method for manufacturing a stator of an M-phase AC motor including a plurality of coils composed of windings through which an AC current of any one of the M-phases (M is a positive integer) flows.
A stator core forming step for forming a stator core having a cylindrical hollow and MN (N is a positive integer) slots arranged in the circumferential direction.
When X is a positive integer that is relatively prime for the values obtained by M and N, the basics when X blades adjacent to each other in the circumferential direction are used as one basic blade group in the inserter winding device. A blade preparation step in which the winding is placed on any of the X blades in the blade group.
By inserting the inserter winding device in which the windings are arranged on the blades in the basic blade group into the stator core, the windings arranged on the blades are inserted into the blades at a cycle of slot pitch X. When the X slots adjacent to each other in the circumferential direction are used as one basic slot group, the winding is arranged in the slot by transferring to any one of the X slots in the basic slot group. Winding arrangement step and
A method of manufacturing a stator.
前記ブレード準備ステップでは、前記基本ブレード群を、前記インサータ巻線装置の前記周方向に、M・N個配置する、請求項9に記載の固定子の製造方法。 The method for manufacturing a stator according to claim 9, wherein in the blade preparation step, MN pieces of the basic blade group are arranged in the circumferential direction of the inserter winding device. M相(Mは正の整数)のうちのいずれかの相の交流電流が流れる巻線からなる波巻コイルを備えるM相交流電動機の固定子の製造方法であって、
周方向に配置されたM・N個(Nは正の整数)のスロットを有する固定子鉄心を形成する固定子鉄心形成ステップと、
互いに略平行な第1辺及び第2辺と、前記第1辺と前記第2辺とを結ぶ第3辺と、を有したU字形状に成形した平角線を複数生成する平角線生成ステップと、
M・Nで得られる値に対して互いに素な正の整数をXとするとき、前記周方向に隣接するX個の前記スロットのうちのいずれかに前記平角線の前記第1辺及び前記第2辺を収容することで得られる基本スロット群を、スロットピッチXの周期で前記周方向に複数形成する平角線収容ステップと、
隣接する前記基本スロット群間において、一方の前記基本スロット群の前記第1辺の一部ともう一方の前記基本スロット群の前記第2辺の一部とをそれぞれ折り曲げたうえで互いに接合することで、各前記基本スロット群内の前記スロットに前記巻線が収容された前記波巻コイルを形成するコイル形成ステップと、
を備える、固定子の製造方法。
A method for manufacturing a stator of an M-phase AC motor including a wave-wound coil composed of windings through which an AC current of any one of the M-phases (M is a positive integer) flows.
A stator core forming step for forming a stator core having MN slots (N is a positive integer) arranged in the circumferential direction,
A flat line generation step for generating a plurality of U-shaped flat lines having a first side and a second side substantially parallel to each other and a third side connecting the first side and the second side. ,
When X is a positive integer that is relatively prime to the value obtained by M and N, the first side of the flat line and the first side of the flat line in any of the X slots adjacent to each other in the circumferential direction. A flat wire accommodating step in which a plurality of basic slot groups obtained by accommodating two sides are formed in the circumferential direction in a cycle of slot pitch X, and
Between the adjacent basic slot groups, a part of the first side of one of the basic slot groups and a part of the second side of the other basic slot group are bent and joined to each other. In the coil forming step of forming the wave winding coil in which the winding is housed in the slot in each basic slot group.
A method of manufacturing a stator.
M相(Mは正の整数)のうちのいずれかの相の交流電流が流れる巻線からなる波巻コイルを備えるM相交流電動機の固定子の製造方法であって、
M・Nで得られる値(Nは正の整数)に対して互いに素な正の整数をXとするとき、固定子鉄心の周方向に隣接するX個のスロットを1個の基本スロット群として、当該基本スロット群に対応する長さを波巻の1周期分とする波巻形状を有する平角線を成形する第1の平角線成形ステップと、
前記平角線を環状に巻く第2の平角線成形ステップと、
環状に巻かれた前記平角線の径方向の外側から、前記固定子鉄心に設けられる前記スロットに対応する溝形状が形成された複数の磁性材料を挿入することで、前記平角線の一部からなる前記巻線が前記スロットに収容された前記波巻コイルを形成するコイル形成ステップと、
を備える、固定子の製造方法。
A method for manufacturing a stator of an M-phase AC motor including a wave-wound coil composed of windings through which an AC current of any one of the M-phases (M is a positive integer) flows.
When X is a positive integer that is relatively prime to the value obtained by M and N (N is a positive integer), X slots adjacent to each other in the circumferential direction of the stator core are used as one basic slot group. A first flat wire forming step for forming a flat wire having a wavy shape having a length corresponding to the basic slot group for one cycle of the wavy winding.
A second flat wire forming step in which the flat wire is wound in a ring shape,
By inserting a plurality of magnetic materials having a groove shape corresponding to the slot provided in the stator core from the radial outside of the flat wire wound in an annular shape, a part of the flat wire can be inserted. A coil forming step in which the winding is housed in the slot to form the wave winding coil.
A method of manufacturing a stator.
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