JP7105241B2 - ステータおよびステータコイル - Google Patents
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Description
(ステータの構成)
図1~図14を参照して、第1実施形態によるステータ100の構造について説明する。ステータ100は、回転電機(モータ、ジェネレータ、または、モータ・ジェネレータ)の一部を構成する。たとえば、ステータ100の径方向内側には、ロータ(図示せず)が配置されている。なお、本願明細書では、「軸方向(中心軸線方向)」とは、ステータ100の中心軸線C1方向(Z方向)を意味する。また、「径方向」とは、ステータ100の径方向(R方向)を意味する。また、「周方向」とは、ステータ100の周方向を意味する。
図1に示すように、コイル20は、ステータコア10の中心軸線C1方向の端面10aから突出するコイルエンド部21と、ステータコア10のスロット13に配置されるスロット収容部22とを含む。
図5に示すように、第1実施形態では、コイル20(電源部側コイル20p)のリード線部40は、スロット収容部22に接続されていると共に、図7に示すように、中心軸線C1方向(矢印Z2方向)に見て、同相のコイル20のコイルエンド部21にオーバーラップする同相領域A1(たとえば、図7のハッチングの領域)に配置され、コイルエンド部21よりも軸方向内側に配置された根元部分41と、同相領域A1内において、根元部分41の電源部側の端部41aから、Z方向に、コイルエンド部21よりも軸方向外側(矢印Z1方向側)に突出するように配置されている引出部分42とを含む。なお、端部41aは、請求の範囲の「根元部分の電源部側端部」の一例である。なお、本願明細書では、「Z方向に突出する」とは、Z方向に平行する方向に突出するもの、および、Z方向に沿って突出するもののみならず、突出する方向に「単にZ方向成分があるもの」を含む広い概念を意味するものとして記載している。また、「コイルエンド部21にオーバーラップする」とは、径方向および周方向において、同相のコイルエンド部21が配置されている領域の内側に配置されていることを意味する。
図4に示すように、第1のU相コイル20Uaと、第2のU相コイル20Ubとは、互いに巻回方向が反対方向に形成されている。また、第3のU相コイル20Ucと、第4のU相コイル20Udとは、互いに巻回方向が反対方向に形成されている。なお、第1のU相コイル20Uaおよび第3のU相コイル20Ucは、請求の範囲の「第1の同芯巻コイル」の一例である。また、第2のU相コイル20Ubおよび第4のU相コイル20Udは、請求の範囲の「第2の同心巻コイル」の一例である。
図8に示すように、配線保持部材30は、リード線部保持部材31と、隔極配線部材32とを含む。リード線部保持部材31は、コイル20のリード線部40および中性点側線部50のうちの中性点接続線部51を保持するように構成されている。また、隔極配線部材32は、コイル20の中性点側線部50のうちの隔極線部52aおよび52bを保持するように構成されている。
図13に示すように、リード線部保持部材31は、複数の相(たとえば、3相)のリード線部40の配索部分43の各々が配置される複数(3つ)のリード線部配線領域31bを含む。すなわち、配線保持部材30は、U相コイル20Uのリード線部40を配置するリード線部配線領域31bUと、V相コイル20Vのリード線部40を配置するリード線部配線領域31bVと、W相コイル20W用のリード線部40を配置するリード線部配線領域31bWとを含む。なお、リード線部配線領域31bは、請求の範囲の「保持部」の一例である。
図14に示すように、隔極配線部材32は、リード線部保持部材31の矢印Z1方向側に配置(載置)されている。隔極配線部材32は、接続用配線部32aを含む。接続用配線部32aは、絶縁膜(図示せず)に被覆されている。具体的には、接続用配線部32aには、U相用配線、V相用配線、および、W相用配線が設けられており、各配線は絶縁膜により被覆されている。なお、U相用配線、V相用配線、および、W相用配線は、銅により成形されている。また、図14では、説明のために、複数の接続用配線部32aのうちの1つの接続用配線部32aのみを図示し、その他の接続用配線部32aの図示を省略している。
次に、図1、図5、および、図7~図12を参照して、第1実施形態によるステータ100の製造方法について説明する。
まず、図9Aに示すように、巻回始点を径方向内側に配置されるスロット収容部22が形成される側に配置した状態で、導線20aが巻枠(図示せず)に反時計回りに巻回される。好ましくは、巻枠に相間絶縁紙62が予め取り付けられている状態で、導線20aが巻回される。これにより、第1同芯巻コイル24aの導線20aの一端側の部分であるリード線部40の根元部分41が、自身のコイル20のコイルエンド部21の最外周よりも内側(最内周)に巻回される。そして、第1同芯巻コイル24aの導線20aの他端側の部分である中性点側線部50(隔極線部52a)は、コイルエンド部21の最外周に巻回され、巻回終点がコイルエンド部21よりも径方向外側に配置される。そして、リード線部40の引出部分42および隔極線部52aがコイルエンド部よりも外側に突出するように成形されることにより、図5に示す第1同芯巻コイル24aが形成される。
そして、各コイル20は、ステータコア10のスロット13に挿入される。たとえば、外径側スロット13bに一方のスロット収容部22が軸方向に挿入された後、外径側スロット13bとは周方向に離れた内径側スロット13aに他方のスロット収容部22が径方向内側から挿入される。なお、スロット収容部22とスロット13との間に、スロット絶縁紙61が配置された状態で、スロット収容部22がスロット13に配置される。
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
たとえば、上記実施形態では、ステータに、リード線部の配索部分を保持するリード線部保持部および隔極配線部材を設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図15に示す第1変形例に示すステータ300のように、リード線部340に配索部分を設けずに、引出部分342が接続される接続端子331aを有する配索パネル330が設けられていてもよい。
また、上記実施形態では、中性点側線部を、ステータコアの径方向外側から引き出す例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図17に示す第2変形例のステータ400のように、中性点側線部(中性点接続線部451)を、ステータコア10の径方向両側から引き出してもよいし、ステータコア10の径方向内側のみから引き出してもよい。
13 スロット 20、320、420 コイル(ステータコイル)
20a 導線 21、321 コイルエンド部
21a 最外周導線 22 スロット収容部
23 境界部(同相領域)
24a 第1同芯巻コイル(第1の同芯巻コイル)
24b 第2同芯巻コイル(第2の同芯巻コイル)
24c 第3同芯巻コイル(第1の同芯巻コイル)
24d 第4同芯巻コイル(第2の同芯巻コイル)
31、431 リード線保持部材 31a 取込口(案内部)
31b リード線部配線領域(保持部)
40、340、440 リード線部
41、341、441 根元部分
41a、341a、441a 端部(根元部分の電源部側端部)
42、342、442 引出部分
42a、342a 端部(引出部分の電源部側端部)
43 配索部分 50 中性点側線部
100、200、300 ステータ A1、A2 同相領域
Claims (11)
- ステータコアと、
前記ステータコアの中心軸線方向の端面から突出するコイルエンド部と、前記ステータコアの複数のスロットに配置されるスロット収容部と、前記スロット収容部と電源部とを接続するリード線部とを含む、コイルを複数備え、
前記リード線部は、前記スロット収容部に接続されていると共に、前記中心軸線方向に見て、前記ステータコアの周方向に隣り合う同相の前記コイルの前記コイルエンド部にオーバーラップする同相領域に配置され、且つ、前記コイルエンド部よりも軸方向内側に配置された根元部分と、前記同相領域内において、前記根元部分の電源部側端部から、前記中心軸線方向に、前記コイルエンド部よりも軸方向外側に突出する引出部分とを含み、
前記コイルは、複数の前記スロットのうちの一の前記スロットと前記一のスロットから前記ステータコアの周方向に離間して配置された他の前記スロットとに、導線が複数回巻回されて形成された同芯巻コイルであり、
複数の前記コイルは、前記ステータコアの周方向にそれぞれ隣り合って配置され、
前記コイルは、前記ステータコアの周方向で同相の他の前記コイルと隣り合って配置され、
前記ステータコアの周方向で隣り合って配置される同相の前記コイルの前記引出部分の各々は、前記同相領域内において、自身の前記コイルの前記コイルエンド部と、前記ステータコアの周方向に隣り合う同相の前記コイルの前記コイルエンド部との周方向の境界部を介して、前記根元部分の電源部側端部から、前記中心軸線方向に、前記コイルエンド部よりも軸方向外側に突出するように配置されている、ステータ。 - 前記根元部分は、前記スロット収容部と前記コイルエンド部とに巻回された前記同相のコイルの前記コイルエンド部の最外周の導線よりも内周側に配置されており、
前記引出部分は、前記同相領域内において、前記根元部分の電源部側端部から、前記同相のコイルの前記コイルエンド部に交差するように、前記中心軸線方向に、前記コイルエンド部よりも軸方向外側に突出するように配置されている、請求項1に記載のステータ。 - 前記根元部分は、前記スロット収容部と前記コイルエンド部とに巻回された自身の前記コイルの前記コイルエンド部の最外周の導線よりも内周側に配置されており、
前記引出部分は、前記同相領域内において、前記根元部分の電源部側端部から、前記自身のコイルの前記コイルエンド部に交差するように、前記中心軸線方向に、前記コイルエンド部よりも軸方向外側に突出するように配置されている、請求項2に記載のステータ。 - 前記引出部分は、前記中心軸線方向に見て、前記同相領域内の自身または隣り合う前記コイルの前記コイルエンド部にオーバーラップする位置において、前記根元部分の電源部側端部から、前記中心軸線方向に、前記コイルエンド部よりも軸方向外側に突出するように配置されている、請求項1~3のいずれか1項に記載のステータ。
- 前記リード線部は、前記引出部分の電源部側端部に接続され、前記コイルエンド部よりも軸方向外側で配索される配索部分を含み、
前記引出部分は、前記中心軸線方向に見て、前記根元部分の電源部側端部から、前記配索部分に接続される前記引出部分の電源部側端部に渡って、前記同相領域に配置されている、請求項1~4のいずれか1項に記載のステータ。 - 前記コイルエンド部よりも軸方向外側に設けられ、前記配索部分を保持する保持部を含む、リード線部保持部材をさらに備え、
前記リード線部保持部材は、前記引出部分の電源部側端部を前記保持部に案内する案内部を含み、
前記案内部は、前記中心軸線方向に見て、案内する前記引出部分と同相の前記コイルエンド部にオーバーラップする位置に配置されている、請求項5に記載のステータ。 - 前記同芯巻コイルの前記導線の一端側の部分である前記リード線部の前記根元部分は、自身の前記同芯巻コイルの前記コイルエンド部の最外周よりも内周側に巻回されており、
前記同芯巻コイルの前記導線の他端側の部分である中性点側線部は、前記同芯巻コイルにおいて、前記ステータコアの径方向一方側から引き出されている、請求項1~6のいずれか1項に記載のステータ。 - 前記同芯巻コイルは、第1の前記同芯巻コイルと、前記第1の同芯巻コイルとは巻回方向が反対方向の第2の前記同芯巻コイルとを含み、
前記第1の同芯巻コイルおよび前記第2の同芯巻コイルの各々の前記中性点側線部は共に、前記径方向一方側から引き出されている、請求項7に記載のステータ。 - 前記中性点側線部は、前記ステータコアの径方向外側から引き出されている、請求項7または8に記載のステータ。
- 前記コイルは、
前記スロットを構成する複数のティースに跨って配置されているとともに、同一の前記スロットに他の前記コイルとともに配置され、且つ、前記他のコイルに径方向に隣接して配置される2層分布巻コイルであり、
複数の前記スロットのうちの第1の前記スロットと前記第1のスロットから前記ステータコアの周方向に複数のスロット分離間して配置された第2の前記スロットとに、導線が複数回巻回されて形成された第1コイルと、
複数の前記スロットのうちの前記第1のスロットに隣り合う第3の前記スロットと、前記第3のスロットから前記ステータコアの周方向に前記複数のスロット分離間して配置された第4の前記スロットとに、導線が複数回巻回されて形成された、前記第1コイルと前記ステータコアの周方向で隣り合って配置され前記第1コイルと同相の第2コイルと、を含み、
前記ステータコアの周方向で隣り合って配置される前記第1コイルと前記第2コイルとに、周方向に隣り合うように、複数の前記スロットのうちの前記第1のスロットに隣り合う第5の前記スロットと、前記第5のスロットから前記ステータコアの周方向に前記複数のスロット分離間して配置された第6の前記スロットとに、導線が複数回巻回されて形成された、前記第1コイルと前記第2コイルとは異相の第3コイルが配置されており、
前記第1コイルまたは前記第2コイルと、異相の前記第3コイルとは、径方向にオーバラップして配置されている、請求項1~9のいずれか1項に記載のステータ。 - ステータコアの中心軸線方向の端面から突出するコイルエンド部と、
前記ステータコアの複数のスロットに配置されるスロット収容部と、
前記スロット収容部と電源部とを接続するリード線部とを備え、
前記リード線部は、前記スロット収容部に接続されていると共に、前記中心軸線方向に見て、前記ステータコアの周方向に隣り合う同相のコイルのコイルエンド部にオーバーラップする同相領域に配置され、且つ、前記コイルエンド部よりも軸方向内側に配置される根元部分と、前記同相領域内において、前記根元部分の電源部側端部から、前記中心軸線方向に、前記同相のコイルのコイルエンド部よりも軸方向外側に突出する引出部分とを含み、
前記コイルは、複数の前記スロットのうちの一の前記スロットと前記一のスロットから前記ステータコアの周方向に離間して配置された他の前記スロットとに、導線が複数回巻回されて形成された同芯巻コイルであり、
複数の前記コイルは、前記ステータコアの周方向にそれぞれ隣り合って配置され、
前記コイルは、前記ステータコアの周方向で同相の他の前記コイルと隣り合って配置され、
前記ステータコアの周方向で隣り合って配置される同相の前記コイルの前記引出部分の各々は、前記同相領域内において、自身の前記コイルの前記コイルエンド部と、前記ステータコアの周方向に隣り合う同相の前記コイルの前記コイルエンド部との周方向の境界部を介して、前記根元部分の電源部側端部から、前記中心軸線方向に、前記コイルエンド部よりも軸方向外側に突出するように配置されている、ステータコイル。
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