JP2020068569A - Rotating electric machine stator - Google Patents
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Abstract
【課題】十分な絶縁性能を確保しながら、製造コストの増大やスロットの占積率の低下を抑制できる回転電機のステータを提供すること。
【解決手段】ステータ2が備える各導体セグメント31が、導体で構成された導体素線34と、その導体素線34の周囲を被覆する絶縁被膜35とを有するようにする。ステータが、絶縁被膜の誘電率及び膜厚の少なくとも一方が異なる2以上の導体セグメント31a,31bが収容されているスロット17aを有することと、収容している全ての導体セグメントが略同一であるスロットが2以上存在する場合において、その2以上のスロットが、収容している導体セグメントにおける絶縁被膜の誘電率及び膜厚の少なくとも一方が異なる複数のスロットを含むことの少なくとも一方を満足するようにする。
【選択図】図3PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stator of a rotating electric machine capable of suppressing an increase in manufacturing cost and a decrease in space factor of a slot while ensuring a sufficient insulation performance.
SOLUTION: Each conductor segment 31 included in a stator 2 has a conductor element wire 34 made of a conductor and an insulating coating 35 covering the periphery of the conductor element wire 34. The stator has a slot 17a in which two or more conductor segments 31a and 31b in which at least one of the dielectric constant and the film thickness of the insulating coating is different are accommodated, and a slot in which all the conductor segments accommodated are substantially the same. When two or more exist, the two or more slots satisfy at least one of the plurality of slots in which at least one of the dielectric constant and the film thickness of the insulating coating in the accommodated conductor segment is different. .
[Selection diagram] Fig. 3
Description
本発明は、回転電機のステータに関する。 The present invention relates to a stator of a rotary electric machine.
従来、回転電機のステータとしては、特許文献1に記載されているものがある。このステータは、ステータコアと、コイルと、スロット絶縁体とを備える。ステータコアは、環状のヨークと、複数のティースを有し、複数のティースは、周方向に互いに間隔をおいて位置し、各ティースは、ヨークから径方向の内方側に突出する。スロット絶縁体は、隣り合うティース間の空間であるスロットの周囲壁に沿って配置される。また、コイルは、隣り合うティース間の空間であるスロットに挿通され、ティースにスロット絶縁体を介して巻回される。コイルは、スロット内に配置されるスロット内導体、スロット外に配置されるコイルエンド導体、及びそれらの導体を被覆する絶縁被膜を有する。このステータは、コイルの絶縁被膜の誘電率と膜厚を、スロット絶縁体の誘電率と膜厚と異なる値にしている。このようにして、(絶縁被膜の厚さt/絶縁被膜の誘電率ε)の0.46乗に比例する放電開始電圧を高くしてスロット内の絶縁性能を確保しながら、スロット内の占積率を大きくしている。 BACKGROUND ART Conventionally, as a stator of a rotary electric machine, there is one described in Patent Document 1. This stator includes a stator core, a coil, and a slot insulator. The stator core has an annular yoke and a plurality of teeth. The plurality of teeth are spaced apart from each other in the circumferential direction, and each of the teeth protrudes radially inward from the yoke. The slot insulator is arranged along the peripheral wall of the slot, which is the space between the adjacent teeth. Further, the coil is inserted into a slot, which is a space between adjacent teeth, and is wound around the tooth via a slot insulator. The coil has an in-slot conductor arranged in the slot, a coil end conductor arranged outside the slot, and an insulating coating film covering these conductors. In this stator, the dielectric constant and film thickness of the insulating film of the coil are different from the dielectric constant and film thickness of the slot insulator. In this way, the discharge start voltage proportional to the (thickness t of the insulating coating / dielectric constant ε of the insulating coating) raised to the 0.46th power is increased to secure the insulating performance in the slot while occupying the space in the slot. The rate is increasing.
絶縁被膜に作用する局所的なストレスは、その設置個所に依存して変動し、より詳しくは、絶縁被膜が覆っている導体素線の分担電圧や絶縁被膜の温度に依存して変動する。また、コイルの絶縁被膜としては、最も大きなストレスが作用する箇所を基準として、当該箇所に耐え得る材質や膜厚を有するものを用いる。しかし、この構成では、作用するストレスが小さい箇所において、絶縁被膜の絶縁性が放電を防止するのに必要な絶縁性に対して過大なものとなり、製造コストの増大や、スロットの占積率の低下を招き易い。 The local stress that acts on the insulating coating changes depending on the installation location, and more specifically, it changes depending on the shared voltage of the conductor wires covered by the insulating coating and the temperature of the insulating coating. As the insulating coating of the coil, a material having a material and a film thickness that can withstand the most stress is used as a reference. However, in this structure, the insulating property of the insulating coating becomes excessive with respect to the insulating property required to prevent discharge in a place where the stress acting is small, which increases the manufacturing cost and the space factor of the slot. It is easy to cause deterioration.
そこで、本発明の目的は、十分な絶縁性能を確保しながら、製造コストの増大やスロットの占積率の低下を抑制できる回転電機のステータを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a stator for a rotary electric machine that can suppress an increase in manufacturing cost and a decrease in space factor of slots while ensuring sufficient insulation performance.
上記課題を解決するため、本発明に係る回転電機のステータは、環状のヨーク、及び前記ヨークの周方向に互いに間隔をおいた状態で前記ヨークから径方向の内側に突出する複数のティースを含み、前記周方向に隣り合うティースの間にスロットが設けられたステータコアと、前記ティースに巻回されると共に、螺旋状に接合された複数の導体セグメントを含むコイルと、を備える回転電機のステータであって、前記各導体セグメントは、導体で構成された導体素線と、その導体素線の周囲を被覆する絶縁被膜とを有し、前記絶縁被膜の誘電率及び膜厚の少なくとも一方が異なる2以上の前記導体セグメントが収容されている前記スロットを有することと、収容している全ての前記導体セグメントが略同一である前記スロットが2以上存在する場合において、その2以上のスロットが、収容している前記導体セグメントにおける前記絶縁被膜の誘電率及び膜厚の少なくとも一方が異なる複数の前記スロットを含むことの少なくとも一方を満足する。 In order to solve the above problems, a stator of a rotary electric machine according to the present invention includes an annular yoke, and a plurality of teeth protruding inward in the radial direction from the yoke in a state of being spaced from each other in the circumferential direction of the yoke. A stator of a rotating electric machine, comprising: a stator core having slots provided between teeth adjacent to each other in the circumferential direction; and a coil wound around the teeth and including a plurality of spirally joined conductor segments. Each of the conductor segments has a conductor element wire made of a conductor and an insulating film covering the periphery of the conductor element wire, and at least one of the dielectric constant and the film thickness of the insulating film is different. There is the slot in which the conductor segment is accommodated, and there are two or more slots in which all the conductor segments accommodated are substantially the same. In case the two or more slots, at least one of the dielectric constant and thickness of the insulating coating of the conductor segments are accommodated satisfies at least one of including a plurality of different said slots.
なお、上記「絶縁被膜の誘電率及び膜厚の少なくとも一方が異なる」との文言における異なりは、同一のものを製造することを意図した場合に生じる公差(設計誤差)を超えた値の異なりを意味するものとする。 The difference in the phrase "the dielectric constant and / or the film thickness of the insulating film is different" means that the value exceeds the tolerance (design error) that occurs when the same product is intended to be manufactured. Shall mean.
また、上記「導体セグメントが略同一である」との文言における「略同一」という条件は、同一のものを製造することを意図した場合に生じる公差(設計誤差)以内での差が生じている場合でも満たされるものとする。 In addition, the condition of "substantially the same" in the phrase "the conductor segments are substantially the same" has a difference within a tolerance (design error) that occurs when it is intended to manufacture the same thing. The case shall be met.
また、本明細書において、他に「異なる」という文言を用いた場合、それは、公差の範囲を超えた異なりを言い、他に「略同一」という文言を用いた場合、その条件は、公差内の異なりがあっても満たされるものとする。 In addition, in the present specification, when the word "different" is used, it means a difference exceeding the range of the tolerance, and when the word "substantially the same" is used, the condition is within the tolerance. Even if there is a difference in
なお、本発明において、外部から前記コイルへの電力の供給と前記コイルから外部への電力の供給のうちの少なくとも一方を行うための引出線を備え、前記複数の導体セグメントが含む複数の前記絶縁被覆は、最も電気を通しにくい性質を有する1以上の第1絶縁被膜と、前記第1絶縁被膜よりも電気を通し易い1以上の第2絶縁被膜とを含み、前記引出線を含む前記導体セグメントの前記絶縁被膜は、前記第1絶縁被膜であると好ましい。 In the present invention, a plurality of the insulations each including a lead wire for supplying at least one of the power supply from the outside to the coil and the power supply from the coil to the outside are included in the plurality of conductor segments. The coating includes one or more first insulating coatings having a property of least conducting electricity, and one or more second insulating coatings more easily conducting electricity than the first insulating coating, and the conductor segment including the lead wire. It is preferable that the insulating coating is a first insulating coating.
また、本発明において、外部から前記コイルへの電力の供給と前記コイルから外部への電力の供給のうちの少なくとも一方を行うための引出線を備え、前記ステータコアに巻回される複数の前記コイルに含まれる複数の前記絶縁被覆は、最も電気を通しにくい性質を有する1以上の第1絶縁被膜と、前記第1絶縁被膜よりも電気を通し易い1以上の第2絶縁被膜とを含み、収容されている全ての前記導体セグメントの前記絶縁被膜の絶縁性が略同一のスロットが2以上存在し、その2以上のスロットには、収容している前記導体セグメントの前記絶縁被膜が前記第1絶縁被膜である第1スロットと、収容している前記導体セグメントの前記絶縁被膜が前記第2絶縁被膜である第2スロットが含まれ、前記引出線を含む前記導体セグメントは、前記第1スロットに収容されると好ましい。 Further, in the present invention, a plurality of the coils wound around the stator core is provided with a lead wire for at least one of supplying power from the outside to the coil and supplying power from the coil to the outside. The plurality of insulating coatings included in includes one or more first insulating coatings having a property of least conducting electricity and one or more second insulating coatings more easily conducting electricity than the first insulating coatings, and is housed. There are two or more slots having substantially the same insulating properties of the insulating coatings of all the conductor segments, and the insulating coatings of the accommodated conductor segments have the first insulating in the two or more slots. A first slot which is a coating, and a second slot in which the insulating coating of the contained conductor segment is the second insulating coating is included, and the conductor segment including the lead wire is Preferably housed in serial first slot.
本発明に係る回転電機のステータによれば、導体セグメントの絶縁被膜の絶縁性を、絶縁被膜に作用する局所的なストレスに基づいて変動させることができる。したがって、ストレスが高い箇所の絶縁性を上げることができる一方、ストレスが低い箇所の絶縁性を下げることができる。よって、例えば、絶縁被膜に作用する局所的なストレスに基づいて絶縁被膜の膜厚を変えることができるので、十分な絶縁性能を確保しながら、製造コストの増大やスロットの占積率の低下を抑制できる。 According to the stator of the rotating electric machine of the present invention, the insulating property of the insulating coating of the conductor segment can be changed based on the local stress acting on the insulating coating. Therefore, it is possible to improve the insulation properties of the places where the stress is high, while decreasing the insulation properties of the places where the stress is low. Therefore, for example, the film thickness of the insulating film can be changed based on the local stress acting on the insulating film, so that the manufacturing cost is increased and the space factor of the slot is decreased while securing sufficient insulating performance. Can be suppressed.
以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて新たな実施形態を構築することは当初から想定されている。また、以下の実施例では、図面において同一構成に同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、複数の図面には、模式図が含まれ、異なる図間において、各部材における、縦、横、高さ等の寸法比は、必ずしも一致しない。また、以下の説明及び図面において、θ方向は、環状のステータコアの周方向を示し、R方向は、環状のステータコアの径方向を示し、Z方向は、ステータコアの高さ方向を示す。θ方向、R方向、及びZ方向は、互いに直交する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. When a plurality of embodiments and modifications are included in the following, it is assumed from the beginning that a new embodiment is constructed by appropriately combining the characteristic parts. Further, in the following embodiments, the same reference numerals are given to the same components in the drawings, and duplicated description will be omitted. Further, a plurality of drawings include schematic drawings, and the dimensional ratios of the respective members such as length, width, height, etc. do not necessarily match between different drawings. Further, in the following description and drawings, the θ direction indicates the circumferential direction of the annular stator core, the R direction indicates the radial direction of the annular stator core, and the Z direction indicates the height direction of the stator core. The θ direction, the R direction, and the Z direction are orthogonal to each other.
図1は、本発明の一実施形態に係る回転電機1のステータ2の斜視図である。図1に示すように、ステータ2は、ステータコア11と、平角線を含むステータコイル15とを備える。ステータコア11は、環状の磁性体部品であり、例えば、複数の珪素鋼鈑(電磁鋼鈑)が積層されて構成されるが、樹脂バインダと磁性材粉末を加圧成形することにより構成されてもよい。ステータコア11は、環状で外周側に配設されるヨーク12と、複数のティース16を有する。複数のティース16は、θ方向に互いに間隔をおいて配設され、各ティース16は、ヨーク12からR方向内方側に突出する。θ方向に隣り合うティース16の間には、スロット17が設けられる。ステータコイル15は、2つのスロット17を交互に通過している状態で、同じ複数のティース16に跨るように螺旋状に巻回される複数のU,V,Wの三相のコイルを備える。
FIG. 1 is a perspective view of a
同じ相の複数のコイルは、直列に接続されて連結コイル体を構成する。各相の連結コイル体は、例えば、複数のティース16に跨るように複数のティース16にθ方向に1周又は2周に亘って分布巻きされる。例えば、各相の連結コイル体が、θ方向に2周に亘って分布巻きされる場合、各相の連結コイル体は、第1連結コイル体と、これに直列接続される第2連結コイル体を有する。第1連結コイル体は、複数のティース16に跨るように複数のティース16にθ方向に1周に亘って分布巻きされ、第2連結コイル体も、複数のティース16に跨るように複数のティース16にθ方向に1周に亘って分布巻きされる。第2連結コイル体が通過するスロット17が、第1連結コイル体が通過するスロット17に対してθ方向に1つずれるように、各相の連結コイル体を複数のティース16に巻回してもよい。U,V,Wの三相の連結コイル体の夫々の一端部が、Y結線やΔ結線されることで、ステータコイル15が構成される。他方、U,V,Wの三相の連結コイル体の夫々の他端部は、ステータコア11よりもR方向外周側に引き出され、引出線22U,22V,22Wとなる。各相の引出線22U,22V,22Wは、対応する各相の動力線(図示せず)に電気的に接続される。
A plurality of coils of the same phase are connected in series to form a linked coil body. The linked coil body of each phase is, for example, distributedly wound around the plurality of
U,V,Wの三相のコイルの夫々は、複数の導体セグメントを直列に溶接してなるセグメントコイルで構成される。図2は、導体セグメント31の正面図である。各コイルは、次のように形成される。詳しくは、先ず、略U字形の導体セグメント31を複数個準備する。各導体セグメント31は、互いに平行な2つの脚部32と、各脚部32の一端が連結されて、山形形状を有する連結部33を含む。各導体セグメント31は、断面矩形で平角状の導体で構成される導体素線34における両端部以外の中間部を絶縁被膜35で覆い、導体素線34の両端部を露出させることで形成される。導体素線34と、導体素線34の周囲を被覆する絶縁被膜35は、平角線38を構成する。
Each of the U, V, and W three-phase coils is composed of a segment coil formed by welding a plurality of conductor segments in series. FIG. 2 is a front view of the
図1及び図2を参照して、複数の導体セグメント31は、R方向に並んだ状態で、ステータコア11のZ方向他方側(図1の下側)から同じ2つのスロット17に挿入される。そして、各コイルの導体セグメント31の脚部32でステータコア11のZ方向一端面(図1の上端面)よりも外側に突出した突出部のステータコア側が曲げ加工される。本実施例では、当該突出部において絶縁被膜35から露出する先端部は、曲げ加工されずZ方向外側に延在する。
With reference to FIGS. 1 and 2, the plurality of
R方向に重なる複数の導体セグメント31に関し、R方向に隣り合う2つの導体セグメント31において、一方の導体セグメント31のθ方向一方側の先端部は、θ方向他方側に折り曲げられ、他方の導体セグメント31のθ方向他方側の先端部は、θ方向一方側に折り曲げられる。そして、当該一方の導体セグメント31のθ方向一方側の先端部が、当該他方の導体セグメント31のθ方向他方側の先端部にTIG溶接、抵抗溶接、又はレーザ溶接等で接合されて接続される。これによって、R方向に重なる複数の導体セグメント31が螺旋状に連結されて、コイルが構成される。各コイルのθ方向両端部の一部が2つのスロット17に挿入された状態で、コイルは、複数のティース16の周囲に巻回される。
Regarding the plurality of
各コイルにおいて、ステータ2のR方向両端に配置される2つの導体セグメント31の脚部32は、θ方向に隣り合う別のコイル側に曲げられる。そして、θ方向に隣り合うコイルにおいて、R方向端部に配置される2つの導体セグメント31の脚部32の先端部が溶接で接合される。これにより、θ方向に隣り合う同じ相の導体セグメント31が直列に接続され、θ方向に隣り合う同じ相のコイルが直列に接続される。
In each coil, the
再度、図1を参照して、ステータ2の内周側には、ステータ2に対して間隔をおいて図示しないロータが配設される。ステータ2とロータの中心は一致している。ロータは、回転軸の周囲に固定される環状の磁性体部品であり、例えば、複数の円環状の珪素鋼鈑(電磁鋼鈑)が積層されて構成される。ロータには、例えば、複数の永久磁石がθ方向に互いに間隔をおいた状態で埋め込まれる。回転電機1を駆動する際には、例えば、バッテリからの直流電流がインバータを介して三相交流電流に変換された後、三相交流電流が、U,V,Wの三相の動力線を介してU,V,Wの三相のコイルに供給される。係るU,V,Wの三相のコイルに対する三相交流電流の供給によって、ティース16が磁化されて磁極となり、磁極の位置がステータ2のθ方向に沿って移動する回転磁界が生じる。そして、ロータがその回転磁界に基づいて回動し、回転動力が生成される。
Again with reference to FIG. 1, a rotor (not shown) is arranged on the inner peripheral side of the
他方、電力を回生する際には、ロータが、外部からの動力によって回動すると、ロータに埋め込まれた永久磁石がロータ中心軸の回りを回転する。すると、U,V,Wの三相のコイルに電磁誘導の法則に基づく誘導起電力が誘起され、交流の誘導電流がU,V,Wの三相のコイルを流れた後、U,V,Wの三相の動力線を流れる。そして、係る誘導電流に基づくU,V,Wの三相のコイルからの交流電力が、インバータで直流電力に変換された後、バッテリ等に供給される。なお、ステータ2は、θ方向に間隔をおいて配置される複数の取付部36を有し、各取付部36は、R方向外方側に膨出する。図示しないボルトを、取付部36の締結孔37を通過させた後、図示しないケースの軸方向の端面等に固定することで、ステータ2がケースに取り付けられる。
On the other hand, when regenerating electric power, when the rotor is rotated by power from the outside, the permanent magnet embedded in the rotor rotates around the rotor central axis. Then, an induced electromotive force based on the law of electromagnetic induction is induced in the U, V, W three-phase coils, and an AC induced current flows in the U, V, W three-phase coils, and then U, V, It flows through the three-phase power line of W. Then, the AC power from the three-phase coils of U, V, and W based on the induced current is converted into DC power by the inverter and then supplied to the battery or the like. The
図3は、R方向と、θ方向とを含む平面で、ステータ2を切断したときの模式断面図の一部であり、ステータ2におけるスロット17周辺の拡大模式断面図である。なお、図3の紙面では、下側がR方向内側(ロータ側)に一致する。
FIG. 3 is a part of a schematic cross-sectional view when the
図3に示すように、スロット17内においては、複数の平角線38が、R方向に重なるように配置される。また、スロット17内では、ステータコイル15の導体素線34は、絶縁被膜35から露出することがなく、全周に亘って絶縁被膜35で覆われる。換言すると、各導体セグメント31においてスロット17内に配置されるスロット配置部40は、導体素線34と、その導体素線34の周囲を被覆する絶縁被膜35を有する。
As shown in FIG. 3, in the
図3に示すように、ステータ2は、異なる2以上の導体セグメント31a,31bが収容されているスロット17aを有する。本実施例では、スロット17aに収容されている6つの導体セグメント31が、R方向の最も外側に配置される1つの第1導体セグメント31aと、それよりもR方向内側に配置され、第1導体セグメント31aと異なる5つの略同一の第2導体セグメント31bを有する。
As shown in FIG. 3, the
一般的に、絶縁被膜に作用する局所的なストレスは、その設置個所に依存して変動し、より詳しくは、絶縁被膜が覆っている導体素線の分担電圧や絶縁被膜の温度に依存して変動する。この局所的なストレスは、回転電機の仕様毎に異なり、その局所的なストレスは、例えば、コンピュータシミュレーションで算出される。定性的な議論を行うと、電源側の動力線に近い導体セグメントは、導体素線の分担電圧が高くなり易い傾向があり、そのような導体セグメントは、絶縁性が高い絶縁被膜を有すると好ましい。また、温度が高くなると、一般的に、絶縁被膜の抵抗は、低下し易くなり、それに伴って耐電圧が下がり易くなる。したがって、ステータコイルを冷却する冷却油が掛り難い箇所の導体セグメントは、絶縁性が高い絶縁被膜を有すると好ましい。また、そのような箇所の絶縁被膜は、熱劣化し易いので、その理由からも、当該絶縁被膜は、絶縁性が高い方が好ましい。 In general, the local stress that acts on the insulating coating fluctuates depending on the installation location, and more specifically, it depends on the shared voltage of the conductor wires covered by the insulating coating and the temperature of the insulating coating. fluctuate. The local stress differs depending on the specifications of the rotating electric machine, and the local stress is calculated by, for example, computer simulation. When conducting a qualitative discussion, a conductor segment close to the power line on the power source side tends to have a high shared voltage of the conductor wires, and such a conductor segment preferably has an insulating coating having high insulation properties. . In addition, as the temperature rises, generally, the resistance of the insulating coating tends to decrease and the withstand voltage tends to decrease accordingly. Therefore, it is preferable that the conductor segment in the portion where the cooling oil for cooling the stator coil is hard to be applied has an insulating coating having a high insulating property. Further, the insulating coating in such a place is likely to be thermally deteriorated, and for that reason also, it is preferable that the insulating coating has a high insulating property.
本実施例では、スロット17a内において、最もR方向外方に位置する第1導体セグメント31aの分担電圧が、そのスロット17a内において、それ以外の第2導体セグメント31bよりも高くなっている場合について説明する。係る背景において、本実施例では、第1導体セグメント31aの導体素線34は、第2導体セグメント31bの導体素線34と略一致する一方、第1導体セグメント31aの第1絶縁被膜35aは、第2導体セグメント31bの第2絶縁被膜35bと異なる。より詳しくは、第1絶縁被膜35aの膜厚は、第2絶縁被膜35bの膜厚と略一致するが、第1絶縁被膜35aの誘電率は、第2絶縁被膜35bの誘電率よりも低い。その結果、第1絶縁被膜35aは、第2絶縁被膜35bよりも絶縁性に優れる。
In this embodiment, in the
以上、本実施形態によれば、ステータ2が、絶縁被膜35a,35bの誘電率が異なる2以上の導体セグメント31a,31bが収容されているスロット17aを有している。したがって、1以上のスロット17a内に収容されている複数の導体セグメント31において、作用するストレスが異なる2以上の導体セグメント31a,31bが存在する場合、絶縁被膜35の絶縁性を、そのストレスに応じて最適設計でき、より詳しくは、ストレスが高い第1導体セグメント31aの第1絶縁被膜35aの絶縁性を上げることができる一方、ストレスが低い第2導体セグメント31bの第2絶縁被膜35bの絶縁性を下げることができる。よって、例えば、十分な絶縁性能を確保しながら、ストレスが低い第2絶縁被膜35bの膜厚を薄くすることができ、その結果、十分な絶縁性能を確保しながら、製造コストの増大やスロットの占積率の低下を抑制できる。
As described above, according to the present embodiment, the
更には、本開示の技術では、絶縁被膜35の絶縁性を、導体セグメント31毎に変化させることができる。したがって、その場合、スロットに収容されている部分の絶縁被膜の絶縁性がスロットから突出している部分の絶縁被膜の絶縁性と異なる導体セグメントを用いる場合との比較で、導体セグメント31a,31bの作り分けが容易になる。よって、各導体セグメント31a,31bを簡単安価に形成でき、ひいては、ステータ2も簡単安価に製造できる。
Furthermore, according to the technique of the present disclosure, the insulating property of the insulating
なお、本発明は、上記実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲において種々の改良や変更が可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications thereof, and various improvements and changes can be made in the matters described in the claims of the present application and equivalent ranges thereof.
例えば、上記実施形態では、導体セグメント31の絶縁被膜35が、ステータコア11におけるスロット17の内面に直接接触する場合について説明した。しかし、ステータコアにおいてスロットを画定するスロット画定面と、導体セグメントの絶縁被膜との間に、絶縁紙等で構成される絶縁部を配置してもよく、この絶縁部の配置によって、導体セグメントの導体素線が金属製のステータコアと短絡することを確実に防止してもよい。
For example, in the above embodiment, the case where the insulating
また、同一のスロット17aに配置される2以上の導体セグメント31a,31bにおいて、絶縁被膜35a,35bの種類を変えることで、絶縁被膜35の絶縁性能を変える場合について説明した。しかし、図4、すなわち、変形例のステータ102における図3に対応する拡大模式断面図に示すように、同一のスロット117aに収容される2以上の導体セグメント131a,131bにおいて、同じ材質の絶縁被膜135a,135bの膜厚を変えることで、絶縁被膜135a,135bの絶縁性能を変えてもよい。又は、図示しないが、同一のスロットに収容される2以上の導体セグメントにおいて、絶縁被膜の種類と膜厚の両方を変えることで、絶縁被膜の絶縁性能を変えてもよい。
Further, the case has been described in which the insulating performance of the insulating
また、同一のスロット17aに配置される2以上の導体セグメント31a,31bにおいて、それに作用するストレスが異なる場合について説明した。しかし、上述のように、ステータでは、動力線に近い周方向領域の分担電圧が、動力線から遠い周方向領域の分担電圧よりも大きくなり易く、動力線に近い周方向領域のストレスが、動力線から遠い周方向領域のストレスよりも大きくなり易い。また、ステータにおいて、冷却油の掛り具合が、周方向でばらつくこともある。このような場合は、収容している全ての導体セグメントが略同一であるスロットを2以上形成し、その2以上のスロットが、収容している導体セグメントにおける絶縁被膜の誘電率及び膜厚の少なくとも一方が異なる複数のスロットを含むようにしてもよい。
Moreover, the case where the stresses acting on the two or
より具体的には、図5、すなわち、更なる変形性のステータ202をZ方向一方側から見たときの模式平面図に示すように、θ方向の第1範囲に収まる第1領域R1に含まれる全てのスロットの夫々において、各スロットに収容される全ての導体セグメントを同一としてもよい。また、第1領域R1に対してθ方向に間隔をおいて位置して、θ方向の第2範囲に収まる第2領域R2に含まれる全てのスロットの夫々においても、各スロットに収容される全ての導体セグメントを同一としてもよい。そして、第1領域R1に含まれる導体セグメントの絶縁被膜の絶縁性を、第2領域R2に含まれる導体セグメントの絶縁被膜の絶縁性と異なるようにしてもよい。
More specifically, as shown in FIG. 5, that is, a schematic plan view of the further
例えば、第1領域R1に配置される各導体セグメントに作用するストレスが、第2領域R2に配置される各導体セグメントに作用するストレスよりも大きい場合について説明すると、図6、すなわち、更なる変形例のステータ202において第1領域R1に含まれるスロット周辺部分での、図3に対応する拡大模式断面図に示すように、スロット217aに収容される各導体セグメント231aが、導体素線234と、その側面を全周に亘って取り囲む絶縁被膜235aを有してもよい。また、図7、すなわち、ステータ202において第2領域R2に含まれるスロット周辺部分での、図3に対応する拡大模式断面図に示すように、スロット217bに収容される各導体セグメント231bが、導体素線234と、その側面を全周に亘って取り囲む絶縁被膜235bを有してもよい。そして、絶縁被膜235aの材質が、絶縁被膜235bの材質と異なり、絶縁被膜235aの絶縁性が、絶縁被膜235bの絶縁性よりも大きくてもよい。このようにして、周方向単位で、導体セグメントの絶縁被膜235a,235bを変えることで、十分な絶縁性能を確保しながら、製造コストの増大やスロットの占積率の低下を抑制してもよい。なお、周方向単位で、導体セグメントの絶縁被膜を変える場合において、絶縁被膜の種類を変える代わりに絶縁被膜の膜厚を変えてもよい。また、周方向単位で、導体セグメントの絶縁被膜を変える場合において、周方向の異なる位置で、絶縁被膜の種類と膜厚の両方を変えてもよい。
For example, a case where the stress acting on each conductor segment arranged in the first region R1 is larger than the stress acting on each conductor segment arranged in the second region R2 will be described with reference to FIG. 6, that is, further deformation. As shown in an enlarged schematic cross-sectional view corresponding to FIG. 3 in the peripheral portion of the slot included in the first region R1 in the
また、同じスロットに収容される複数の導体セグメントで絶縁被膜を変える場合と、周方向単位で、導体セグメントの絶縁被膜を変える場合について説明した。しかし、ステータは、絶縁被膜の絶縁性が異なる2以上の導体セグメントを含む複数の導体セグメントを収容するスロットが1以上存在することと、収容している全ての導体セグメントが略同一であるスロットが2以上存在する場合において、その2以上のスロットが、収容している導体セグメントにおける絶縁被膜の誘電率及び膜厚の少なくとも一方が異なる複数のスロットを含むことの両方を満たしてもよい。 Further, the case where the insulating coating is changed for a plurality of conductor segments accommodated in the same slot and the case where the insulating coating of the conductor segment is changed for each circumferential direction have been described. However, the stator has one or more slots for accommodating a plurality of conductor segments including two or more conductor segments having different insulation properties of the insulating coating, and that all the accommodated conductor segments have substantially the same slot. When two or more slots are present, the two or more slots may both satisfy a plurality of slots in which at least one of the dielectric constant and the film thickness of the insulating coating in the accommodated conductor segment is different.
また、上述のように、ステータでは、動力線に近い周方向領域の分担電圧が、動力線から遠い周方向領域の分担電圧よりも大きくなり易い。したがって、一実施形態のステータは、外部からコイルへの電力の供給とコイルから外部への電力の供給のうちの少なくとも一方を行うための引出線を備え、複数の導体セグメントが含む複数の絶縁被覆は、最も電気を通しにくい性質を有する1以上の第1絶縁被膜と、第1絶縁被膜よりも電気を通し易い1以上の第2絶縁被膜とを含み、引出線を含む導体セグメントの絶縁被膜は、第1絶縁被膜であると好ましい。 Further, as described above, in the stator, the shared voltage in the circumferential region near the power line tends to be larger than the shared voltage in the circumferential region far from the power line. Therefore, the stator of one embodiment includes a lead wire for supplying at least one of the power supply from the outside to the coil and the power supply from the coil to the outside, and the plurality of insulating coatings included in the plurality of conductor segments. Includes one or more first insulating coatings having the property of least conducting electricity and one or more second insulating coatings more likely to conduct electricity than the first insulating coating, and the insulating coating of the conductor segment including the lead wire is The first insulating film is preferable.
また、他の実施形態のステータは、外部からコイルへの電力の供給とコイルから外部への電力の供給のうちの少なくとも一方を行うための引出線を備え、ステータコアに巻回される複数のコイルに含まれる複数の絶縁被覆は、最も電気を通しにくい性質を有する1以上の第1絶縁被膜と、第1絶縁被膜よりも電気を通し易い1以上の第2絶縁被膜とを含んでもよい。また、そのステータでは、収容されている全ての導体セグメントの絶縁被膜の絶縁性が略同一のスロットが2以上存在し、その2以上のスロットは、収容している導体セグメントの絶縁被膜が第1絶縁被膜である第1スロットと、収容している導体セグメントの絶縁被膜が第2絶縁被膜である第2スロットを含んでもよい。そして、引出線を含む導体セグメントは、第1スロットに収容されていると好ましい。なお、これらのいずれの場合でも、複数の導体セグメントが含む複数の絶縁被覆は、2つのみの異なる絶縁被膜を有してもよく、3以上の異なる絶縁被膜を有してもよい。 A stator according to another embodiment includes a lead wire for supplying at least one of electric power supplied to the coil from the outside and electric power supplied from the coil to the outside, and a plurality of coils wound around the stator core. The plurality of insulating coatings included in 1 may include one or more first insulating coatings that have the property of least conducting electricity, and one or more second insulating coatings that more easily conduct electricity than the first insulating coatings. Further, in the stator, there are two or more slots in which the insulating coatings of all the accommodated conductor segments have substantially the same insulating properties, and the two or more slots have the insulating coatings of the accommodated conductor segments as the first. The first slot, which is an insulating coating, and the insulating coating of the contained conductor segment may include a second slot, which is a second insulating coating. The conductor segment including the lead wire is preferably housed in the first slot. In any of these cases, the plurality of insulating coatings included in the plurality of conductor segments may have only two different insulating coatings, or may have three or more different insulating coatings.
1 回転電機、 2,102,202 ステータ、 11 ステータコア、 12 ヨーク、 15 ステータコイル、 16 ティース、 17,17a,117a,217a,217b スロット、 31,31a,31b,131a,131b,231a,231b 導体セグメント、 34,234 導体素線、 35,35a,35b,135a,135b,235a,235b 絶縁被膜、 θ方向 周方向、 R方向 径方向、 Z方向 高さ方向。 1 rotary electric machine, 2,102,202 stator, 11 stator core, 12 yoke, 15 stator coil, 16 teeth, 17,17a, 117a, 217a, 217b slot, 31,31a, 31b, 131a, 131b, 231a, 231b conductor segment , 34,234 conductor strands, 35,35a, 35b, 135a, 135b, 235a, 235b insulating coating, θ direction circumferential direction, R direction radial direction, Z direction height direction.
Claims (1)
前記ティースに巻回されると共に、螺旋状に接合された複数の導体セグメントを含むコイルと、を備える回転電機のステータであって、
前記各導体セグメントは、導体で構成された導体素線と、その導体素線の周囲を被覆する絶縁被膜とを有し、
前記絶縁被膜の誘電率及び膜厚の少なくとも一方が異なる2以上の前記導体セグメントが収容されている前記スロットを有することと、収容している全ての前記導体セグメントが略同一である前記スロットが2以上存在する場合において、その2以上のスロットが、収容している前記導体セグメントにおける前記絶縁被膜の誘電率及び膜厚の少なくとも一方が異なる複数の前記スロットを含むことの少なくとも一方を満足する、回転電機のステータ。 A stator core having an annular yoke and a plurality of teeth protruding inward in the radial direction from the yoke while being spaced from each other in the circumferential direction of the yoke, and having slots provided between the teeth adjacent in the circumferential direction. When,
A stator of a rotating electric machine comprising: a coil that is wound around the teeth and that includes a plurality of conductor segments that are spirally joined;
Each of the conductor segments has a conductor wire made of a conductor and an insulating coating that covers the periphery of the conductor wire,
It has the slot in which two or more conductor segments different in at least one of the dielectric constant and the film thickness of the insulating coating are accommodated, and the slot in which all the conductor segments accommodated are substantially the same. In the case where the two or more slots are present, the two or more slots satisfy at least one of the plurality of slots in which at least one of the dielectric constant and the film thickness of the insulating coating in the accommodated conductor segment is different, Electric machine stator.
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