JP2014103707A - Stator of rotary electrical machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機のステータに関し、特に、導体セグメント巻線構造を有するステータに関する。 The present invention relates to a stator for a rotating electrical machine, and more particularly to a stator having a conductor segment winding structure.
環状のステータコアの内周部に、複数相のステータコイルが巻回されているステータを備えた回転電機が知られている。例えば三相同期型回転電機では、U相、V相及びW相のステータコイルがステータコアに巻回されている。ステータコアの内周部には、径方向に向かって突出するティースが周方向に所定間隔で複数形成されており、周方向に隣り合うティース間にはスロットが形成されている。各相のステータコイルは、導線をステータコアのスロット内に挿入してティースの周囲に巻くことによって構成されており、一端部が電力供給用リード線の接続点である入力点に接続され、他端部が他相のステータコイルとの接続点である中性点に接続されている。 2. Description of the Related Art A rotating electric machine is known that includes a stator in which a plurality of stator coils are wound around an inner periphery of an annular stator core. For example, in a three-phase synchronous rotating electric machine, U-phase, V-phase, and W-phase stator coils are wound around a stator core. A plurality of teeth projecting in the radial direction are formed at predetermined intervals in the circumferential direction on the inner circumferential portion of the stator core, and slots are formed between the teeth adjacent in the circumferential direction. The stator coil of each phase is configured by inserting a conducting wire into a slot of the stator core and winding it around the teeth, one end of which is connected to an input point that is a connection point of the power supply lead wire, and the other end The part is connected to a neutral point which is a connection point with the stator coil of the other phase.
コイルを巻回する方法として、互いに周方向に離れた2つのスロットを用いてステータコイルを巻回する分布巻が知られている。このステータコイルとして、それぞれ両端部に脚部を有する複数のU字状の導体セグメントを、ステータコアの軸方向の一方側から他方側に複数のスロットに挿入するとともに、軸方向の他方側の端面から突出した脚部を径方向にオフセットして折り曲げ、径方向に隣り合う導体セグメントの脚部同士を接続することでコイル状に形成し、セグメントコイルとすることも考えられている。 As a method of winding a coil, distributed winding is known in which a stator coil is wound using two slots separated from each other in the circumferential direction. As this stator coil, a plurality of U-shaped conductor segments each having leg portions at both ends are inserted into a plurality of slots from one side of the stator core in the axial direction to the other side, and from the end surface on the other side in the axial direction. It is also considered to form a segment coil by bending the protruding leg portion in the radial direction and bending it, and connecting the leg portions of the conductor segments adjacent in the radial direction to form a coil.
例えば特許文献1には、複数の導体セグメントを連結することによりコイル状に形成し、単位コイルとしたものを複数個設け、ステータコアの周方向に複数の単位コイルを連結することにより各相のステータコイルを構成することが開示されている。特許文献1に記載された回転電機においては、同じスロット内に配置される異なる単位コイル間の電圧差を抑制するために、巻き始めの単位コイルと巻き終わりの単位コイルとがそれぞれ異なるスロットに配置されている。
For example, in
導体セグメント巻線構造において分布巻を採用した場合、ある相のステータコイルを製作するために、複数の単位コイルがステータコアの周方向に沿って一巡あるいは多巡したとき、巻き始めの導体セグメントの素線と巻き終わりの導体セグメントの素線とが同じスロット内に隣接して配置されることがある。この場合、巻き始めの導体セグメントの素線と巻き終わりの導体セグメントの素線との間の電位差が、導体セグメント間に生じる電位差の最大値となる。その電位差によって部分放電が発生し、コイルの皮膜が電食し、最終的に絶縁破壊を引き起こすおそれがある。 When distributed winding is adopted in the conductor segment winding structure, when a plurality of unit coils make one or more rounds along the circumferential direction of the stator core to produce a stator coil of a certain phase, the element of the conductor segment at the beginning of winding is used. The wire and the strand of the end-of-winding conductor segment may be placed adjacent to each other in the same slot. In this case, the potential difference between the element wire of the winding start conductor segment and the element wire of the winding end conductor segment becomes the maximum value of the potential difference generated between the conductor segments. Due to the potential difference, a partial discharge is generated, and the coating of the coil is eroded and may eventually cause dielectric breakdown.
本発明の目的は、コイルを構成する導体セグメント間の最大電位差を低減させることが可能な回転電機のステータを提供することである。 The objective of this invention is providing the stator of the rotary electric machine which can reduce the maximum electric potential difference between the conductor segments which comprise a coil.
本発明は、径方向の内側に延びた複数のティースを備え、隣り合うティースの間にスロットが形成された環状のステータコアと、予め定めたスロット間隔を単位コイル間隔とし、単位コイル間隔で前記ステータコアの径方向に予め定めた配置順序で複数の素線を巻回して形成される単位コイルから成り、素線として、それぞれ両端部に脚部を有するU字状の導体セグメントを用い、単位コイル間隔で配置される2つのスロットの前記径方向に沿って複数の導体セグメントが配置されるように、前記ステータコアの軸方向の一方側から他方側に複数の導体セグメントを挿入し、前記軸方向の前記他方側の端面から突出した前記脚部を前記径方向にオフセットして折り曲げ、前記径方向に隣り合う単位コイル内の導体セグメントの脚部同士を接続し、これを隣接する複数の導体セグメントについて順次繰り返して、複数巻の単位コイルを形成するステータコイルと、を有し、前記ステータコイルの巻き始めの導体セグメントの素線と、巻き終わりの導体セグメントの素線とが同じスロット内に配置される回転電機のステータであって、前記巻き始めの導体セグメントの素線と前記巻き終わりの導体セグメントの素線との間に他の導体セグメントの素線が配置されている、ことを特徴とする回転電機のステータである。 The present invention includes an annular stator core having a plurality of teeth extending inward in the radial direction, in which slots are formed between adjacent teeth, and a predetermined slot interval as a unit coil interval, and the stator core at a unit coil interval. A unit coil formed by winding a plurality of strands in a predetermined arrangement order in the radial direction of each, using U-shaped conductor segments having legs at both ends as the strands, and unit coil spacing The plurality of conductor segments are inserted from one side of the stator core in the axial direction to the other side so that the plurality of conductor segments are arranged along the radial direction of the two slots arranged in the The legs protruding from the other end face are offset and bent in the radial direction to connect the legs of the conductor segments in the unit coils adjacent in the radial direction. A stator coil for repeating a plurality of adjacent conductor segments in order to form a unit coil of a plurality of turns, and a strand of a conductor segment at the beginning of winding of the stator coil, and a conductor coil at the end of winding. A stator of a rotating electrical machine in which a strand is disposed in the same slot, and a strand of another conductor segment is disposed between the strand of the conductor segment at the beginning of winding and the strand of the conductor segment at the end of winding. It is the stator of the rotary electric machine characterized by the above-mentioned.
また、本発明は、径方向の内側に延びた複数のティースを備え、隣り合うティースの間にスロットが形成された環状のステータコアと、予め定めたスロット間隔を単位コイル間隔とし、単位コイル間隔で前記ステータコアの径方向に予め定めた配置順序で複数の素線を巻回して形成される単位コイルから成り、素線として、それぞれ両端部に脚部を有するU字状の導体セグメントを用い、単位コイル間隔で配置される2つのスロットの前記径方向に沿って複数の導体セグメントが配置されるように、前記ステータコアの軸方向の一方側から他方側に複数の導体セグメントを挿入し、前記軸方向の前記他方側の端面から突出した前記脚部を前記径方向にオフセットして折り曲げ、前記径方向に隣り合う単位コイル内の導体セグメントの脚部同士を接続し、これを隣接する複数の導体セグメントについて順次繰り返して、複数巻の単位コイルを形成するステータコイルと、を有し、スロット内に配置される導体セグメントの数をNとすると、スロット内の単位コイルの素線数は、[(N/2)−1]及び[(N/2)+1]であり、単位コイルの一方の脚部が貫通する第1スロット群には、前記ステータコアの外径側に2本の隣接した導体セグメントの素線が配置され、単位コイルの他方の脚部が貫通する第2スロット群には、前記ステータコアの内径側に2本の隣接した導体セグメントの素線が配置されている、ことを特徴とする回転電機のステータである。 The present invention also includes an annular stator core having a plurality of teeth extending inward in the radial direction, in which slots are formed between adjacent teeth, and a predetermined slot interval as a unit coil interval. A unit coil is formed by winding a plurality of strands in a predetermined arrangement order in the radial direction of the stator core, and U-shaped conductor segments having leg portions at both ends are used as the strands. A plurality of conductor segments are inserted from one side of the stator core in the axial direction to the other side so that the plurality of conductor segments are arranged along the radial direction of the two slots arranged at the coil interval, and the axial direction The leg portions protruding from the other end face of the wire are offset and bent in the radial direction, and the leg portions of the conductor segments in the unit coils adjacent in the radial direction are And a stator coil that forms a plurality of turns of a unit coil by repeating this operation sequentially for a plurality of adjacent conductor segments, where N is the number of conductor segments arranged in the slot. The number of strands of the unit coil is [(N / 2) -1] and [(N / 2) +1], and the first slot group through which one leg portion of the unit coil passes is outside the stator core. In the second slot group in which the strands of two adjacent conductor segments are arranged on the radial side and the other leg portion of the unit coil penetrates, the strands of two adjacent conductor segments on the inner diameter side of the stator core. Is a stator of a rotating electrical machine.
本発明によると、巻き始めの導体セグメントの素線と巻き終わりの導体セグメントの素線とが、同じスロット内で隣接することなく配置されるため、導体セグメント間の最大電位差を低減させることができる。 According to the present invention, since the strands of the conductor segment at the beginning of winding and the strands of the conductor segment at the end of winding are arranged without being adjacent in the same slot, the maximum potential difference between the conductor segments can be reduced. .
図1及び図2を参照して、本発明の実施形態に係る回転電機のステータについて説明する。図1は、ステータの一部をステータコアの軸方向の一方側(反リード側)から見た平面図であり、図2は、ステータの一部を軸方向の他方側(リード側)から見た平面図である。本実施形態に係る回転電機は、一例として三相同期型回転電機であり、ハイブリッド自動車、電気自動車又は燃料電池自動車等の車両に搭載される。 With reference to FIG.1 and FIG.2, the stator of the rotary electric machine which concerns on embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a plan view of a part of the stator as viewed from one side (anti-lead side) of the stator core in the axial direction, and FIG. 2 is a part of the stator as viewed from the other side (lead side) in the axial direction. It is a top view. The rotating electrical machine according to the present embodiment is a three-phase synchronous rotating electrical machine as an example, and is mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle, an electric vehicle, or a fuel cell vehicle.
本実施形態に係る回転電機は、ステータ100と図示しないロータとを備えている。ステータ100は、複数の電磁鋼板の積層体である環状のステータコア120から成り、ステータコア120の内周部には径方向に向かって突出し、所定間隔で周方向に配置された複数のティース140を備えている。周方向に隣り合うティース140間には、スロット160が形成されている。ステータ100には、U相、V相及びW相のそれぞれのステータコイルが巻回されている。図示しないロータは、複数の電磁鋼板の積層体であるロータコアと永久磁石とを含み、ステータコア120の内側に配置されている。
The rotating electrical machine according to the present embodiment includes a
本実施形態に係るステータコイルは、予め定めたスロット間隔を単位コイル間隔とし、単位コイル間隔でステータコア120の径方向に予め定めた配置順序で複数の素線を巻回して形成される単位コイルから成る。本実施形態に係るステータ100には導体セグメント巻線構造が採用され、素線として、例えば、それぞれ両端部に脚部を有するU字状の導体セグメント180が用いられる。また、ステータコイルを巻回する方法として、分布巻が採用されている。
The stator coil according to the present embodiment is a unit coil formed by winding a plurality of wires in a predetermined arrangement order in the radial direction of the
具体的には、単位コイル間隔で配置される2つのスロット160の径方向に沿って複数のU字状の導体セグメント180が配置されるように、図1に示すステータコア120の軸方向の一方側から他方側に複数の導体セグメント180の脚部を挿入する。そして、図2に示すステータコア120の軸方向の他方側の端面から突出した導体セグメント180の脚部を径方向にオフセットして折り曲げ、径方向に隣り合う単位コイル内の導体セグメント180の脚部同士を接続する。これを隣接する複数の導体セグメント180について順次繰り返すことによりステータコイルを形成する。各相のステータコイルの一端部が、電力供給用のリード線の接続点である入力点に接続され、他端部が他相のステータコイルとの接続点である中性点に接続される。本実施形態では、図2に示すステータコア120の軸方向の他方側にて、各相のステータコイルにリード線が接続される。従って、図2がステータコア120のリード側に相当し、図1がステータコア120の反リード側に相当する。
Specifically, one axial side of the
図1及び図2に示す例では、48個のスロット160がステータコア120に形成されている。各スロット160にはそれぞれ6個の導体セグメント180が径方向に配置され、コイルのターン数は6ターンとなっている。そして、それぞれ16個のスロット160にU相、V相及びW相のステータコイルが配置されている。なお、説明を簡便にするために、図1及び図2には、一相のステータコイルを構成する一部の導体セグメント180のみを模式的な接続関係として示している。図中のS1〜S48は、48個のスロット160を区別するためのスロット番号である。導体セグメント180内に示された1,2,3,・・・等の番号は、各スロット160に挿入される導体セグメント180を区別するための番号である。以下の説明では、一相のステータコイルの巻き始めとなる導体セグメントを1ターン目の導体セグメント1と称し、次に巻かれる導体セグメントを2ターン目の導体セグメントと称する。
In the example shown in FIGS. 1 and 2, 48
本実施形態では、24個の導体セグメント1〜24によってステータコア120を1周することで1番目から8番目の単位コイルが形成され、その8個の単位コイルによって1相のステータコイルの前半部が形成される。さらに、他の24個の導体セグメント25〜48によって、後半部の9番目から16番目の単位コイルが形成される。そして、8番目の単位コイルを構成する導体セグメント24の脚部と、9番目の単位コイルを構成する導体セグメント25の脚部とが接続されて1相のステータコイルとなる。この場合、24ターン目の導体セグメント24が、前半部の巻き終わりの導体セグメントに該当する。
In the present embodiment, the first to eighth unit coils are formed by making one round of the
図3を参照して、導体セグメントの配置関係及び接続関係について説明する。図3は、本実施形態に係るステータコイルの模式的な接続関係を示す図である。図3中の実線は、反リード側での導体セグメント間の接続関係を示し、破線は、リード側での導体セグメント間の接続関係を示している。 With reference to FIG. 3, the arrangement | positioning relationship and connection relationship of a conductor segment are demonstrated. FIG. 3 is a diagram showing a schematic connection relationship of the stator coil according to the present embodiment. The solid line in FIG. 3 shows the connection relationship between the conductor segments on the non-lead side, and the broken line shows the connection relationship between the conductor segments on the lead side.
単位コイルの一方の脚部が貫通する第1スロット群には、ステータコア120の外径側に2本の隣接した導体セグメントの素線が配置され、当該単位コイルの他方の脚部が貫通する第2スロット群には、ステータコア120の内径側に2本の隣接した導体セグメント180の素線が配置される。また、スロット160内に配置される導体セグメント180の数をNとすると、スロット160内の一方の単位コイルの素線数は[(N/2)−1]となり、他方の単位コイルの素線数は[(N/2)+1]となる。一例としてN=6の場合、スロット160内の一方の単位コイルの素線数は2本となり、他方の単位コイルの素線数は4本となる。
In the first slot group through which one leg of the unit coil penetrates, the strands of two adjacent conductor segments are arranged on the outer diameter side of the
例えば、スロットS1には、1番目の単位コイルを構成する導体セグメント1,2,3,4の素線と、8番目の単位コイルを構成する導体セグメント23,24の素線とが配置されている。スロットS1には、導体セグメント1,2,24,3,23,4の順番で、各導体セグメントの素線が外径側から内径側に配置されている。このようにスロットS1には、1番目の単位コイル内の2本の導体セグメント1,2の素線が外径側に隣接して配置されており、1番目の単位コイルの素線数が4本、8番目の単位コイルの素線数が2本となっている。
For example, in the slot S1, the strands of the
また、スロットS7には、1番目の単位コイルを構成する導体セグメント1,2,3,4の素線と、2番目の単位コイルを構成する導体セグメント5,6の素線とが配置されている。スロットS7には、導体セグメント1,6,2,5,3,4の順番で、各導体セグメントの素線が外径側から内径側に配置されている。このようにスロットS7には、1番目の単位コイル内の2本の導体セグメント3,4の素線が内径側に隣接して配置されており、1番目の単位コイルの素線数が4本、2番目の単位コイルの素線数が2本となっている。
Also, in the slot S7, the strands of the
また、スロットS13には、2番目の単位コイルを構成する導体セグメント5,6の素線と、3番目の単位コイルを構成する導体セグメント7,8,9,10の素線とが配置されている。スロットS13には、導体セグメント7,8,6,9,5,10の順番で、各導体セグメントの素線が外径側から内径側に配置されている。このようにスロットS13には、3番目の単位コイル内の2本の導体セグメント7,8の素線が外径側に隣接して配置されており、2番目の単位コイルの素線数が2本、3番目の単位コイルの素線数が4本となっている。
In the slot S13, the strands of the
他のスロットについても同様に、ある単位コイルを構成する導体セグメントの素線と、他の単位コイルを構成する導体セグメントの素線とが配置されている。上記の例では、スロットS1,S13,S25,S37が第1スロット群に属し、スロットS7,S19,S31,S43が第2スロット群に属し、第1スロット群に属すスロットと、第2スロット群に属すスロットとが交互に配置されている。また、1,3,5,7番目の単位コイルの素線数が4本、2,4,6,8番目の単位コイルの素線数が2本となっている。 Similarly, in other slots, a conductor wire of a conductor segment constituting a certain unit coil and a conductor wire of a conductor segment constituting another unit coil are arranged. In the above example, the slots S1, S13, S25, S37 belong to the first slot group, the slots S7, S19, S31, S43 belong to the second slot group, the slot belonging to the first slot group, and the second slot group Slots belonging to are alternately arranged. The number of strands of the first, third, fifth and seventh unit coils is four, and the number of strands of the second, fourth, sixth and eighth unit coils is two.
そして、図3の破線で示すように、スロットS7に配置された導体セグメント1の脚部と、スロットS1に配置された導体セグメント2の脚部とが径方向にオフセットして接続されている。また、スロットS7に配置された導体セグメント2の脚部と、スロットS1に配置された導体セグメント3の脚部とが径方向にオフセットして接続されている。また、スロットS7に配置された導体セグメント3の脚部と、スロットS1に配置された導体セグメント4の脚部とが径方向にオフセットして接続されている。このように、スロットS1,S7に配置された導体セグメント1,2,3,4が接続されることで、1番目の単位コイルが形成される。同様に、スロットS7,S13に配置された導体セグメント5,6が接続されることで、2番目の単位コイルが形成される。以降においても同様にして、3番目から8番目の単位コイルが形成される。
As shown by a broken line in FIG. 3, the leg portion of the
また、スロットS7に配置された導体セグメント4の脚部と、スロットS13に配置された導体セグメント5の脚部とが径方向にオフセットして接続され、これにより、1番目の単位コイルと2番目の単位コイルとが連結される。以降においても同様にして、2番目から8番目の単位コイルが、その順番で連結される。
In addition, the leg of the
以上のようにして、24個の導体セグメント1〜24によって前半部の8個の単位コイルが形成され、さらに、他の24個の導体セグメント25〜48によって後半部の8個の単位コイルが形成され、前半部と後半部とが接続されて1相のステータコイルとなる。
As described above, eight unit coils in the first half are formed by the 24
また、他相のステータコイルとの重なりを避けて、全相のステータコイルをステータコア120に巻回するために、反リード側にてU字状の導体セグメントを径方向に折り曲げて各スロットに配置している。従って、図1に示すように、例えばスロットS1,S7にわたって導体セグメント1を最外径側に配置した場合、反リード側のスロットS1,S7の間で、導体セグメント1の一部がスロットよりも外径側にオフセットして配置されることになる。また、スロットS1,S7にわたって導体セグメント4を最内径側に配置した場合、反リード側のスロットS1,S7の間で、導体セグメント4の一部がスロットよりも内径側にオフセットして配置されることになる。このように、反リード側にて、導体セグメントの一部がスロットよりも外径側又は内径側にオフセットして配置される。
Also, in order to wind the stator coils of all phases around the
上述したステータ100によると、スロットS1には、巻き始めとなる1ターン目の導体セグメント1の素線と、巻き終わりとなる24ターン目の導体セグメント24の素線とが隣接することなく配置され、2ターン目の導体セグメント2の素線と導体セグメント24の素線とが隣接して配置される。これにより、導体セグメント2,24間の電位差が、導体セグメント間に発生する電位差の最大値となる。
According to the
ステータコイルの一端部から入力電圧が印加された場合、当該ステータコイルにかかる分担電圧は入力点からの線距離が比較的近い部分で高くなり、出力側である中性点に近くなるほど低くなる。従って、導体セグメント1,24の素線が隣接して配置されたときの導体セグメント1,24間の電位差よりも、導体セグメント2,24の素線が隣接して配置されたときの導体セグメント2,24間の電位差の方が低くなる。本実施形態によると、導体セグメント2,24の素線が隣接して配置されるため、導体セグメント1,24の素線が隣接して配置される場合と比べて、導体セグメント間に発生する最大電位差を1ターン分低減することが可能となる。その結果、回転電機の絶縁性能を向上させることが可能となる。
When an input voltage is applied from one end of the stator coil, the shared voltage applied to the stator coil increases at a portion where the line distance from the input point is relatively close, and decreases as the neutral point is closer to the output side. Therefore, the
(変形例)
次に、変形例に係るステータコイルについて説明する。上述した実施形態では、各スロット160にそれぞれ6個の導体セグメント180が配置される場合について説明したが、6個以外の個数の導体セグメント180が各スロット160に配置されていてもよい。一例として、図4を参照して、各スロット160にそれぞれ8個の導体セグメント180が配置される場合について説明する。図4は、変形例に係るステータコイルの模式的な接続関係を示す図である。変形例ではN=8となるため、スロット160内の一方の単位コイルの素線数は3本となり、他方の単位コイルの素線数は5本となる。
(Modification)
Next, a stator coil according to a modification will be described. In the above-described embodiment, the case where six
例えば、スロットS1には、1番目の単位コイルを構成する導体セグメント1,2,3,4,5の素線と、8番目の単位コイルを構成する導体セグメント30,31,32とが配置されている。スロットS1には、導体セグメント1,2,32,3,31,4,30,5の順番で、各導体セグメントの素線が外径側から内径側に配置されている。このようにスロットS1には、1番目の単位コイル内の2本の導体セグメント1,2の素線が外径側に隣接して配置されており、1番目の単位コイルの素線数が5本、8番目の単位コイルの素線数が3本となっている。
For example, in the slot S1, the strands of the
また、スロットS7には、1番目の単位コイルを構成する導体セグメント1,2,3,4,5の素線と、2番目の単位コイルを構成する導体セグメント6,7,8の素線とが配置されている。スロットS7には、導体セグメント1,8,2,7,3,6,4,5の順番で、各導体セグメントの素線が外径側から内径側に配置されている。このように、スロットS7には、1番目の単位コイル内の2本の導体セグメント4,5の素線が内径側に隣接して配置されており、1番目の単位コイルの素線数が5本、2番目の単位コイルの素線数が3本となっている。
Further, in the slot S7, the strands of the
また、スロットS13には、2番目の単位コイルを構成する導体セグメント6,7,8の素線と、3番目の単位コイルを構成する導体セグメント9,10,11,12,13の素線とが配置されている。スロットS13には、導体セグメント9,10,8,11,7,12,6,13の順番で、各導体セグメントの素線が外径側から内径側に配置されている。このようにスロットS13には、3番目の単位コイル内の2本の導体セグメント9,10の素線が外径側に隣接して配置されており、2番目の単位コイルの素線数が3本、3番目の単位コイルの素線数が5本となっている。
In the slot S13, the strands of the
そして、図4の破線で示すように、スロットS1,S7に配置された導体セグメント1,2,3,4,5が接続されることで、1番目の単位コイルが形成される。同様に、スロットS7,S13に配置された導体セグメント6,7,8が接続されることで、2番目の単位コイルが形成される。以降においても同様にして、3番目から8番目の単位コイルが形成される。また、スロットS7に配置された導体セグメント5の脚部と、スロットS13に配置された導体セグメント6の脚部とが径方向にオフセットして接続され、これにより、1番目の単位コイルと2番目の単位コイルとが連結される。以降においても同様にして、2番目から8番目の単位コイルが、その順番で連結される。
And as shown with the broken line of FIG. 4, the 1st unit coil is formed by connecting the
以上のようにして、32個の導体セグメント1〜32によって前半部の8個の単位コイルが形成され、さらに、他の32個の導体セグメント33〜64によって後半部の8個の単位コイルが形成される。そして、8番目の単位コイルを構成する導体セグメント32の脚部と、9番目の単位コイルを構成する導体セグメント33の脚部とが接続されて1相のステータコイルとなる。
As described above, eight unit coils in the first half are formed by the 32
この変形例においても、スロットS1には、巻き始めとなる1ターン目の導体セグメント1の素線と、巻き終わりとなる32ターン目の導体セグメント32の素線とが隣接することなく配置され、2ターン目の導体セグメント2の素線と導体セグメント32の素線とが隣接して配置される。これにより、導体セグメント2,32間の電位差が、導体セグメント間に発生する電位差の最大値となる。従って、導体セグメント1,32の素線が隣接して配置される場合と比べて、導体セグメント間に発生する最大電位差を1ターン分低減することが可能となる。
Also in this modified example, in the slot S1, the strand of the first turn of the
次に、本実施形態に係るステータと従来技術に係るステータとを比較することで、本実施形態に係るステータの作用及び効果を明確に説明する。 Next, the operation and effect of the stator according to this embodiment will be described clearly by comparing the stator according to this embodiment with the stator according to the prior art.
図5から図7に、従来技術に係るステータを示す。図5は、従来技術に係るステータの一部をステータコアの軸方向の一方側(反リード側)から見た平面図であり、図6は、ステータの一部をステータコアの軸方向の他方側(リード側)から見た平面図である。図7は、従来技術に係るステータコイルの模式的な接続関係を示す図である。 5 to 7 show a stator according to the prior art. FIG. 5 is a plan view of a part of the stator according to the prior art as seen from one side (the opposite lead side) of the stator core in the axial direction, and FIG. 6 shows a part of the stator in the other side of the stator core in the axial direction ( It is the top view seen from the lead side. FIG. 7 is a diagram showing a schematic connection relationship of the stator coil according to the conventional technique.
従来技術に係るステータ300においても、48個のスロット160がステータコア120に形成され、各スロット160にはそれぞれ6個の導体セグメント180が径方向に配置されている。そして、スロットS1,S7に配置された導体セグメント1,2,3によって1番目の単位コイルが形成され、スロットS7,S13に配置された導体セグメント4,5,6によって2番目の単位コイルが形成される。以降においても同様であり、スロットS43,S1に配置された導体セグメント22,23,24によって8番目の単位コイルが形成される。
Also in the
図7に示すように、スロットS1には、1番目の単位コイルを構成する導体セグメント1,2,3の素線と、8番目の単位コイルを構成する導体セグメント22,23,24の素線とが交互に配置されている。スロットS1には、導体セグメント1,24,2,23,3,22の順番で、各導体セグメントの素線が外径側から内径側に配置されている。
As shown in FIG. 7, in the slot S1, the strands of the
また、スロットS7には、1番目の単位コイルを構成する導体セグメント1,2,3の素線と、2番目の単位コイルを構成する導体セグメント4,5,6の素線とが交互に配置されている。スロットS7には、導体セグメント6,1,5,2,4,3の順番で、各導体セグメントの素線が外径側から内径側に配置されている。
In the slot S7, the strands of the
また、スロットS13には、2番目の単位コイルを構成する導体セグメント4,5,6の素線と、3番目の単位コイルを構成する導体セグメント7,8,9の素線とが交互に配置されている。スロットS13には、導体セグメント7,6,8,5,9,4の順番で、各導体セグメントの素線が外径側から内径側に配置されている。
In the slot S13, the strands of the
他のスロットについても同様に、ある単位コイルを構成する導体セグメントの素線と、他の単位コイルを構成する導体セグメントの素線とが交互に配置されている。そして、図7の破線で示すように、スロットS1,S7に配置された導体セグメント1,2,3が接続されることで、1番目の単位コイルが形成される。以降においても同様に、2番目から8番目の単位コイルが形成され、その順番通りに連結されてステータコイルの前半部が形成される。さらに、24個の導体セグメント25〜48によって後半部の8個の単位コイルが形成され、前半部と後半部とが接続されて1相のステータコイルとなる。
Similarly, in other slots, the strands of conductor segments constituting a certain unit coil and the strands of conductor segments constituting another unit coil are alternately arranged. And as shown with the broken line of FIG. 7, the 1st unit coil is formed by connecting the
なお、従来技術においては、図6に示すように、スロットS13に6個の導体セグメントを配置するために、4ターン目の導体セグメント4の素線をスロットS13の最内径側に配置している。導体セグメント3もスロットS7にて最内径側に配置されており、最内径側に配置された導体セグメント3,4の脚部同士を接続するために、リード側にて導体セグメント3の脚部をスロットよりも内径側にオフセットして折り曲げて導体セグメント4の脚部と接続している。また、最外径側に配置された導体セグメント6,7の脚部同士を接続するために、リード側にて導体セグメント7の脚部をスロットよりも外径側にオフセットして折り曲げて導体セグメント6の脚部と接続している。このように、従来技術においては、リード側にて、一部の導体セグメントの脚部がスロットよりも内径側又は外径側にオフセットして折り曲げられて他の導体セグメントの脚部と接続される。
In the prior art, as shown in FIG. 6, in order to arrange the six conductor segments in the slot S13, the strands of the
従来技術に係るステータ300においては、スロットS1には、巻き始めとなる1ターン目の導体セグメント1の素線と、巻き終わりとなる24ターン目の導体セグメント24の素線とが隣接して配置され、導体セグメント1,24間の電位差が、導体セグメント間に発生する電位差の最大値となる。
In the
スロットS1に着目して本実施形態に係るステータ100と従来技術に係るステータ300とを比較すると、導体セグメントの素線の配列の順番に以下に示す差が生じる。ステータ100においては、スロットS1での導体セグメントの並び順は、「1ターン目、2ターン目、(スロット数×ターン数÷相数÷巻線回数÷2)ターン目、・・・」となる。従って、ターン間の最大電位差は、2ターン目と(スロット数×ターン数÷相数÷巻線回数÷2)ターン目との間の電位差となる。図1から図3に示す例では、スロット数は48、ターン数は6、相数は3である。また、ステータコア120において導体セグメントを2周させて1相のステータコイルを形成するため、巻線回数は2である。従って、ステータ100では、2ターン目の導体セグメント2の素線と24ターン目の導体セグメント24の素線との間の電位差が、導体セグメント間に生じる電位差の最大値となる。
When the
一方、ステータ300においては、スロットS1での導体セグメントの並び順は、「1ターン目、(スロット数×ターン数÷相数÷巻線回数÷2)ターン目、2ターン目、・・・」となる。従って、ターン間の最大電位差は、1ターン目と(スロット数×ターン数÷相数÷巻線回数÷2)ターン目との間の電位差となる。具体的には、1ターン目の導体セグメント1の素線と24ターン目の導体セグメント24の素線との間の電位差が、導体セグメント間に生じる電位差の最大値となる。
On the other hand, in the
以上のように、ステータ100によると、ステータ300と比較して、ターン間の最大電位差を1ターン分低減させることができ、その結果、回転電機の絶縁性能を向上させることが可能となる。
As described above, according to the
上述した例では、ターン数が偶数(本実施形態では6又は8)の場合について説明したが、ターン数が奇数の場合(例えば5や7)であっても、巻き始めの導体セグメントの素線と巻き終わりの導体セグメントの素線との間に、他の導体セグメントの素線を巻回することで、従来技術と比べて、ターン間の最大電位差を1ターン分低減させることができる。なお、ターン数が奇数の場合、本実施形態に係るステータコイルでは、反リード側にて、導体セグメントの一部がスロットよりも外径側にオフセットして配置され、リード側にて、導体セグメントの脚部がスロットよりも内径側にオフセットして折り曲げられて他の導体セグメントの脚部と接続される。一方、従来技術に係るステータコイルでは、反リード側にて、導体セグメントの一部がスロットよりも内径側にオフセットして配置され、リード側にて、導体セグメントの脚部がスロットよりも外径側にオフセットして折り曲げられて他の導体セグメントの脚部と接続される。 In the above-described example, the case where the number of turns is an even number (6 or 8 in the present embodiment) has been described. However, even if the number of turns is an odd number (for example, 5 or 7), By winding the wire of another conductor segment between the wire of the conductor segment at the end of winding and the wire at the end of winding, the maximum potential difference between turns can be reduced by one turn compared to the prior art. When the number of turns is an odd number, in the stator coil according to the present embodiment, a part of the conductor segment is arranged offset on the outer diameter side from the slot on the opposite lead side, and the conductor segment on the lead side. The leg portions of the other conductor segments are bent to be offset toward the inner diameter side of the slot and connected to the leg portions of the other conductor segments. On the other hand, in the stator coil according to the prior art, a part of the conductor segment is arranged offset to the inner diameter side from the slot on the opposite lead side, and the leg portion of the conductor segment is outer diameter than the slot on the lead side. It is bent with offset to the side and connected to the legs of other conductor segments.
100 ステータ、120 ステータコア、140 ティース、160 スロット、180 導体セグメント。 100 stator, 120 stator core, 140 teeth, 160 slots, 180 conductor segments.
Claims (1)
予め定めたスロット間隔を単位コイル間隔とし、単位コイル間隔で前記ステータコアの径方向に予め定めた配置順序で複数の素線を巻回して形成される単位コイルから成り、素線として、それぞれ両端部に脚部を有するU字状の導体セグメントを用い、単位コイル間隔で配置される2つのスロットの前記径方向に沿って複数の導体セグメントが配置されるように、前記ステータコアの軸方向の一方側から他方側に複数の導体セグメントを挿入し、前記軸方向の前記他方側の端面から突出した前記脚部を前記径方向にオフセットして折り曲げ、前記径方向に隣り合う単位コイル内の導体セグメントの脚部同士を接続し、これを隣接する複数の導体セグメントについて順次繰り返して、複数巻の単位コイルを形成するステータコイルと、
を有し、
前記ステータコイルの巻き始めの導体セグメントの素線と、巻き終わりの導体セグメントの素線とが同じスロット内に配置される回転電機のステータであって、
前記巻き始めの導体セグメントの素線と前記巻き終わりの導体セグメントの素線との間に他の導体セグメントの素線が配置されている、
ことを特徴とする回転電機のステータ。 An annular stator core comprising a plurality of teeth extending radially inward and having slots formed between adjacent teeth;
A unit coil interval is defined as a unit coil interval, and unit coils are formed by winding a plurality of strands in a predetermined arrangement order in the radial direction of the stator core at a unit coil interval. One side of the stator core in the axial direction so that a plurality of conductor segments are arranged along the radial direction of two slots arranged at a unit coil interval using a U-shaped conductor segment having a leg portion A plurality of conductor segments are inserted on the other side from the side, and the legs protruding from the end surface on the other side in the axial direction are bent with offset in the radial direction, and the conductor segments in the unit coils adjacent in the radial direction are bent. A stator coil that connects the legs and repeats this sequentially for a plurality of adjacent conductor segments to form a unit coil of a plurality of turns;
Have
A stator of a rotating electrical machine in which a wire of a conductor segment at the start of winding of the stator coil and a wire of a conductor segment at the end of winding are disposed in the same slot
A strand of another conductor segment is disposed between a strand of the conductor segment at the start of winding and a strand of the conductor segment at the end of winding.
A stator for a rotating electrical machine.
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