JP2011193600A - Armature for rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、円筒状のコア基準面の軸方向に延びるスロットが当該コア基準面の周方向に複数分散配置されてなる電機子コアと、前記電機子コアに巻装されるコイルと、を備え、界磁に対して前記コア基準面の径方向に対向配置されて当該界磁とともに回転電機を構成する回転電機用電機子に関する。 The present invention comprises an armature core in which a plurality of slots extending in the axial direction of a cylindrical core reference surface are distributed in the circumferential direction of the core reference surface, and a coil wound around the armature core. The present invention relates to an armature for a rotating electrical machine that is disposed so as to face a magnetic field in the radial direction of the core reference surface and forms a rotating electrical machine together with the field.
回転電機用電機子においてコイルの占積率を高めるために、U字状に形成された平角線(断面形状が矩形の線状導体)のセグメント導体の導体辺部を電機子コアのスロット内に規則的に配置し、異なるセグメント導体の延出部同士を接合してコイルを形成する技術が既に知られている(例えば、下記の特許文献1参照)。この特許文献1に記載の構成では、当該文献の図3、図4に示されるように、セグメント導体30の渡り部にクランク形状部32を形成することで、コイルエンド部におけるセグメント導体の整列に関する精度の向上を図っている。
In order to increase the space factor of the coil in the armature for a rotating electrical machine, the conductor side portion of the segment conductor of a rectangular wire formed in a U shape (a linear conductor having a rectangular cross section) is placed in the slot of the armature core. A technique for arranging coils regularly by joining regularly extending portions of different segment conductors is known (see, for example,
しかしながら、上記特許文献1に記載の構成では、クランク形状部が導体1本分の幅だけ径方向にずれるように形成されていること及び図1や図4の内容より明らかなように、セグメント導体の一対の導体辺部は、電機子コアの異なるスロット内において径方向位置が導体1本分だけ互いにずれた位置に配置される。そのため、上記特許文献1に記載の構成では、スロット内において径方向に並ぶ導体の本数を必ず偶数とする必要があり、スロット内の径方向の導体本数を奇数とすることができない。しかし、回転電機は、コイルの巻数(ターン数)によって発生可能なトルクや逆起電力の大きさが変化するため、要求される特性を得るためには、スロット内の径方向の導体本数を奇数にすることが望ましい場合がある。上記特許文献1の技術では、このような場合における回転電機の設計自由度が低いという問題がある。
However, in the configuration described in
そこで、スロット内の径方向の導体本数を奇数にすることが可能であり、回転電機の要求特性に応じてコイルの巻数(ターン数)を任意に設定することが容易な設計自由度が高い回転電機用電機子の実現が望まれる。 Therefore, it is possible to make the number of radial conductors in the slot an odd number, and it is easy to set the number of turns (number of turns) of the coil according to the required characteristics of the rotating electrical machine. Realization of an armature for an electric machine is desired.
本発明に係る、円筒状のコア基準面の軸方向に延びるスロットが当該コア基準面の周方向に複数分散配置されてなる電機子コアと、前記電機子コアに巻装されるコイルと、を備え、界磁に対して前記コア基準面の径方向に対向配置されて当該界磁とともに回転電機を構成する回転電機用電機子の特徴構成は、前記コイルは、複数の互いに異なる相の相コイルを備え、各相コイルは複数のセグメント導体を接合して構成され、前記セグメント導体は、互いに異なる前記スロット内にそれぞれ配置される一対の導体辺部と、前記電機子コアの軸方向外側において前記一対の導体辺部の一端同士を接続する連続渡り部と、前記一対の導体辺部のそれぞれの他端から前記電機子コアの軸方向外側に延出する一対の延出部と、を連続導体で形成してなり、前記コア基準面の径方向における前記界磁側を径方向界磁側とするとともに前記界磁とは反対側を径方向反界磁側として、前記スロットは、前記径方向反界磁側の壁面であるスロット底面を有し、前記セグメント導体のそれぞれの前記連続渡り部における周方向中間位置よりも周方向一方側部分を渡り部一方部分、周方向他方側部分を渡り部他方部分とし、前記一対の導体辺部が異なる前記スロット内において互いに同じ径方向位置に配置される前記セグメント導体を同層配置セグメント導体とし、前記同層配置セグメント導体は、前記導体辺部が前記スロット底面に隣接して配置され、前記各相コイルの前記同層配置セグメント導体の前記渡り部一方部分は、前記各相コイルの前記同層配置セグメント導体の前記渡り部他方部分に対して径方向反界磁側にオフセットするオフセット領域を備えるとともに、当該オフセット領域で他相の前記相コイルにおける前記同層配置セグメント導体の前記渡り部他方部分に対して周方向に重複して配置されている点にある。 An armature core according to the present invention, in which a plurality of slots extending in the axial direction of a cylindrical core reference surface are distributed in the circumferential direction of the core reference surface, and a coil wound around the armature core. A rotating electric machine armature that is disposed opposite to the field in the radial direction of the core reference surface and constitutes the electric rotating machine together with the field, the coil is composed of a plurality of different phase coils Each phase coil is formed by joining a plurality of segment conductors, and the segment conductors are a pair of conductor side portions respectively disposed in the different slots, and the axially outer side of the armature core. Continuous conductors connecting one end of the pair of conductor side parts and a pair of extending parts extending from the other end of each of the pair of conductor side parts to the outer side in the axial direction of the armature core Formed with The field side in the radial direction of the core reference surface is a radial field side, and the opposite side to the field is a radial demagnetizing side, and the slot is a wall surface on the radial demagnetizing side. Each of the segment conductors has a circumferentially intermediate position relative to the intermediate position in the circumferential direction, the one side portion in the circumferential direction is a bridging portion one portion, and the other circumferential portion is the bridging portion other portion. The segment conductors arranged at the same radial position in the slots having different conductor side parts are the same layer arranged segment conductors, and the same layer arranged segment conductor has the conductor side parts adjacent to the bottom surface of the slot. The crossing part one part of the same-layer arrangement segment conductor of each phase coil is arranged with respect to the other part of the crossing part segment conductor of the phase coil An offset region offset to the direction demagnetizing side is provided, and the offset region is disposed so as to overlap in the circumferential direction with respect to the other portion of the cross-layered segment conductor in the phase coil of the other phase. In the point.
なお、本願において「回転電機」は、モータ(電動機)、ジェネレータ(発電機)、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。また、2つの部材の配置に関して、ある方向に「重複」とは、2つの部材のそれぞれが、当該方向の配置に関して同じ位置となる部分を少なくとも一部に有することを指す。 In the present application, the “rotary electric machine” is used as a concept including a motor (electric motor), a generator (generator), and a motor / generator that functions as both a motor and a generator as necessary. In addition, regarding the arrangement of two members, “overlap” in a certain direction means that each of the two members has at least a portion that is at the same position with respect to the arrangement in the direction.
この特徴構成によれば、同層配置セグメント導体がスロット底面に隣接する層に配置されるとともに、同層配置セグメント導体の渡り部一方部分が、オフセット領域で他相の同層配置セグメント導体の渡り部他方部分と周方向に重複するように配置される。よって、スロット底面に隣接する層に配置される異なる相の同層配置セグメント導体の連続渡り部同士が径方向におけるいずれか一方側から見て重なる部分において、連続渡り部同士が互いに干渉することを抑制することが可能な構成となっている。すなわち、各相コイルを構成する同層配置セグメント導体を少なくともスロット底面に隣接する層に配置して、当該層内に、互いに異なる相の相コイルを備えるコイルを構成することが可能な構成となっている。よって、スロット内において径方向に並ぶ導体辺部の本数を奇数とすることが可能であり、回転電機の要求特性に応じてコイルの巻数(ターン数)を任意に設定することが容易な設計自由度が高い回転電機用電機子を実現することができる。
なお、同層配置セグメント導体の渡り部一方部分が備えるオフセット領域のオフセット幅に応じて、コイルエンド部が占める径方向幅は同層配置セグメント導体の導体辺部が占める径方向範囲に比べて大きくなり易いが、当該オフセット領域のオフセット方向は径方向反界磁側となっているため、回転電機の製造時等におけるコイルエンド部と界磁との干渉が生じ難い構成となっている。さらに、スロット底面に隣接する層に配置される同層配置セグメント導体に対してオフセット領域のオフセット方向である径方向反界磁側には他の層のコイルが配置されないため、他の層のコイルに影響を与えることなく、スロット底面に隣接する層に配置される同層配置セグメント導体の連続渡り部を適切に配置することができる。
According to this characteristic configuration, the same-layer arranged segment conductors are arranged in a layer adjacent to the bottom surface of the slot, and one of the crossed portions of the same-layer arranged segment conductor is crossed between the same-layer arranged segment conductors of other phases in the offset region. It arrange | positions so that it may overlap with the other part part and the circumferential direction. Therefore, in the portion where the continuous crossover portions of the same-layer arranged segment conductors of different phases arranged in the layer adjacent to the bottom surface of the slot overlap each other when viewed from either side in the radial direction, the continuous crossover portions interfere with each other. It has a configuration that can be suppressed. In other words, the same layer arrangement segment conductors constituting each phase coil can be arranged in at least a layer adjacent to the bottom surface of the slot, and a coil having phase coils of different phases can be constituted in the layer. ing. Therefore, the number of conductor side portions arranged in the radial direction in the slot can be set to an odd number, and the design freedom for easily setting the number of turns (turns) of the coil according to the required characteristics of the rotating electrical machine is easy. An armature for a rotating electrical machine having a high degree can be realized.
In addition, the radial width occupied by the coil end portion is larger than the radial range occupied by the conductor side portion of the same-layer arranged segment conductor according to the offset width of the offset region provided in the one part of the crossed portion of the same-layer arranged segment conductor. However, since the offset direction of the offset region is on the radial demagnetization side, the coil end portion and the field are less likely to interfere with each other when the rotating electrical machine is manufactured. Further, since the coil of the other layer is not arranged on the radial demagnetization side which is the offset direction of the offset region with respect to the same-layer arranged segment conductor arranged in the layer adjacent to the bottom surface of the slot, the coil of the other layer is not arranged. Without affecting the above, it is possible to appropriately arrange the continuous crossing portions of the same-layer arranged segment conductors arranged in the layer adjacent to the bottom surface of the slot.
ここで、前記コイルは、前記各スロット内において前記導体辺部が径方向にm個(m:3以上の奇数)配列されたm層巻構造とされ、前記一対の導体辺部が異なる前記スロット内において互いに隣接する層となるように配置される前記セグメント導体を隣接層配置セグメント導体とし、前記各スロット内における最も前記径方向反界磁側の層には前記同層配置セグメント導体の前記導体辺部が配置され、それ以外の層には前記隣接層配置セグメント導体の前記導体辺部が配置されていると好適である。 Here, the coil has an m-layer winding structure in which m conductor side portions (m: odd number of 3 or more) are arranged in the radial direction in each slot, and the pair of conductor side portions are different from each other. The segment conductors arranged so as to be adjacent to each other in the inside are defined as adjacent layer arranged segment conductors, and the conductors of the same layer arranged segment conductors are arranged in the most radially opposite field side layer in each slot. It is preferable that the side portion is arranged and the conductor side portion of the adjacent layer arrangement segment conductor is arranged in the other layers.
この構成によれば、電機子コアに対して単一の層を単位として配置される同層配置セグメント導体と、電機子コアに対して隣接する2つの層を単位として配置される隣接層配置セグメント導体とを用いて、スロット内において径方向に配置される導体辺部の本数を奇数とした3層以上の奇数層巻構造(m層巻構造)のコイルを備える回転電機用電機子を適切に構成することができる。この際、渡り部一方部分が径方向反界磁側へオフセットされたオフセット領域を備える同層配置セグメント導体は、スロット内における最も径方向反界磁側の層に配置されるため、他の層のコイルに影響を与えることなく、同層配置セグメント導体の連続渡り部を適切に配置することができる。 According to this configuration, the same-layer arrangement segment conductor arranged in units of a single layer with respect to the armature core, and the adjacent layer arrangement segment arranged in units of two layers adjacent to the armature core An armature for a rotating electrical machine including a coil having an odd-numbered winding structure (m-layer winding structure) of three or more layers in which the number of conductor side portions arranged in the radial direction in the slot is an odd number Can be configured. At this time, the same-layer arranged segment conductor having an offset region in which one portion of the crossover portion is offset to the radial direction field side is arranged in the layer on the most radial direction field side in the slot. It is possible to appropriately arrange the continuous crossing portions of the same-layer arranged segment conductors without affecting the coil.
また、前記同層配置セグメント導体の前記渡り部一方部分は、径方向におけるいずれか一方側から見て、周方向他方側へ向かうに従って軸方向における前記電機子コアから離間する側へ向かう一方側周方向延在部を備え、前記同層配置セグメント導体の前記渡り部他方部分は、径方向におけるいずれか一方側から見て、周方向一方側へ向かうに従って軸方向における前記電機子コアから離間する側へ向かう他方側周方向延在部を備え、前記一方側周方向延在部の少なくとも一部が、前記オフセット領域とされており、前記各相コイルの前記同層配置セグメント導体は、前記一方側周方向延在部における前記オフセット領域が、径方向におけるいずれか一方側から見て、他相の前記相コイルにおける前記同層配置セグメント導体の前記他方側周方向延在部に対して交差するように配置されていると好適である。 In addition, the one part of the crossing portion of the segment conductor of the same layer is viewed from one side in the radial direction, and the one side circumference toward the side away from the armature core in the axial direction as it goes to the other side in the circumferential direction. A side extending from the armature core in the axial direction as viewed from one side in the radial direction and toward the other side in the circumferential direction. The other-side circumferentially extending portion, and at least a part of the one-side circumferentially extending portion is used as the offset region, and the same-layer arranged segment conductor of each phase coil is the one side The offset region in the circumferentially extending portion is seen from one side in the radial direction, and the other side circumference of the same-layer arranged segment conductor in the phase coil of the other phase. It is preferable to be arranged so as to intersect the Konobezai unit.
この構成によれば、異なる相の同層配置セグメント導体の連続渡り部同士が径方向におけるいずれか一方側から見て重なる部分において、一方の同層配置セグメント導体の一方側周方向延在部におけるオフセット領域が、他方の同層配置セグメント導体の他方側周方向延在部と重なるため、連続渡り部同士が互いに干渉することをより確実に抑制しつつ、各相コイルを構成する同層配置セグメント導体を互いに同一の層に配置することができる。
さらに、一方側周方向延在部が、周方向他方側へ向かうに従って軸方向における電機子コアから離間する側へ向かうように形成され、他方側周方向延在部が、周方向一方側へ向かうに従って軸方向における電機子コアから離間する側へ向かうように形成されているため、毎極毎相あたりのスロット数を2以上の値とした場合に、互いに同一の層に配置される同じ相の同層配置セグメント導体の連続渡り部同士の干渉を抑制することも容易な構成となっている。
According to this configuration, in the portion where the continuous crossing portions of the same-layer arrangement segment conductors of different phases overlap each other when viewed from one side in the radial direction, in the one-side circumferential extension portion of one of the same-layer arrangement segment conductors Since the offset region overlaps the other side circumferentially extending portion of the other in-layer arrangement segment conductor, the in-layer arrangement segments constituting each phase coil are more reliably suppressed from interfering with each other between the continuous crossing portions. The conductors can be arranged on the same layer.
Furthermore, the one side circumferentially extending portion is formed so as to go to the side away from the armature core in the axial direction as going to the other circumferential side, and the other side circumferentially extending portion goes to the one circumferential side. Accordingly, when the number of slots per phase per pole is set to a value of 2 or more, the same phase arranged in the same layer is formed. It is also easy to suppress interference between continuous crossing portions of the same-layer arranged segment conductors.
また、上記のように、前記同層配置セグメント導体が備える前記一方側周方向延在部における前記オフセット領域が、径方向におけるいずれか一方側から見て、他相の前記相コイルにおける前記同層配置セグメント導体の前記他方側周方向延在部に対して交差するように、前記各相コイルを構成する前記同層配置セグメント導体が配置されている構成において、前記同層配置セグメント導体の前記渡り部一方部分は、周方向一方側に接続されている前記導体辺部と同じ周方向位置に、前記一方側周方向延在部を当該導体辺部に対して前記径方向反界磁側にオフセットするオフセット屈曲部を備え、前記同層配置セグメント導体の前記連続渡り部は、当該連続渡り部の周方向中間位置に、径方向位置及び延在方向の双方が互いに異なる前記一方側周方向延在部と前記他方側周方向延在部とを接続する変向オフセット屈曲部を備えていると好適である。 Further, as described above, the offset region in the one-side circumferential extending portion included in the same-layer arranged segment conductor is the same layer in the phase coil of the other phase when viewed from any one side in the radial direction. In the configuration in which the same-layer arranged segment conductors constituting each phase coil are arranged so as to intersect with the other-side circumferential extending portion of the arranged segment conductor, the crossing of the same-layer arranged segment conductors One part of the part is offset at the same circumferential position as the conductor side part connected to one side in the circumferential direction, and the one side circumferentially extending part is offset to the radial demagnetizing side with respect to the conductor side part. The continuous crossing portion of the same-layer arranged segment conductor is provided at the intermediate position in the circumferential direction of the continuous crossing portion, the radial position and the extending direction being different from each other. When provided with a deflection offset bent portion connected to the circumferential extending portion and said other side peripheral extending portion is suitable.
この構成によれば、渡り部一方部分におけるオフセット領域の周方向幅を大きくすることができるため、互いに同一の層に配置される異なる相の同層配置セグメント導体の連続渡り部同士が互いに干渉することを抑制しつつ、毎極毎相あたりのスロット数を大きくすることが容易な構成となっている。
また、変向オフセット屈曲部は、連続渡り部における最も電機子コアから軸方向に離間した位置に形成されるため、変向オフセット屈曲部の配置空間を適切に確保することが容易な構成となっている。よって、変向オフセット屈曲部として採用できる構造の自由度が高くなり、製造コストの削減等の観点から適切な構成を採用することができる。
According to this configuration, since the circumferential width of the offset region in the one portion of the crossover portion can be increased, the continuous crossover portions of the same-layer arranged segment conductors of different phases arranged in the same layer interfere with each other. While suppressing this, it is easy to increase the number of slots per pole per phase.
In addition, since the turning offset bent portion is formed at a position farthest from the armature core in the axial direction in the continuous crossing portion, it is easy to appropriately secure an arrangement space for the turning offset bent portion. ing. Therefore, the degree of freedom of the structure that can be adopted as the deflecting offset bent portion is increased, and an appropriate configuration can be adopted from the viewpoint of reducing the manufacturing cost.
また、前記各相コイルは、互いに異なる前記スロットにそれぞれ配置された前記導体辺部から延出する前記延出部同士を接合してなる接合渡り部を前記電機子コアの軸方向外側に有し、前記接合渡り部を構成する一対の前記延出部の内の周方向第一方向側に位置するものを第一方向側延出部、当該周方向第一方向側とは反対側の周方向第二方向側に位置するものを第二方向側延出部とし、前記各相コイルの前記同層配置セグメント導体の前記第一方向側延出部は、前記各相コイルの前記同層配置セグメント導体の前記第二方向側延出部に対して径方向反界磁側にオフセットするオフセット領域を備えるとともに、当該オフセット領域で他相の前記相コイルにおける前記同層配置セグメント導体の前記第二方向側延出部に対して周方向に重複して配置され、前記同層配置セグメント導体が備える前記第一方向側延出部と、同相の前記相コイルにおける他の前記同層配置セグメント導体の前記第二方向側延出部と、のそれぞれの接合面同士が互いに径方向に対向して接合されることで、各相の波巻状コイル部が形成されていると好適である。 Further, each of the phase coils has a joint bridging portion formed by joining the extending portions extending from the conductor side portions arranged in different slots from each other on the outer side in the axial direction of the armature core. The first direction side extension part, the circumferential direction on the opposite side to the first direction side in the circumferential direction, is located on the first direction side in the circumferential direction of the pair of extension parts constituting the joining crossover part. What is located on the second direction side is a second direction side extending portion, and the first direction side extending portion of the same layer arranged segment conductor of each phase coil is the same layer arranged segment of each phase coil. The second direction of the same-layer arranged segment conductor in the phase coil of the other phase in the offset region with an offset region offset to the radial demagnetizing side with respect to the second direction side extension portion of the conductor It overlaps in the circumferential direction with respect to the side extension The first direction side extension portion provided in the same layer arrangement segment conductor and the second direction side extension portion of the other same layer arrangement segment conductor in the phase coil of the same phase. It is preferable that the corrugated coil portions of each phase are formed by joining the surfaces facing each other in the radial direction.
この構成によれば、同層配置セグメント導体の第一方向側延出部が、オフセット領域で他相の同層配置セグメント導体の第二方向側延出部と周方向に重複するように配置される。よって、スロット底面に隣接する層に配置される異なる相の同層配置セグメント導体のそれぞれが構成する接合渡り部同士が径方向におけるいずれか一方側から見て重なる部分において、接合渡り部同士が互いに干渉することを抑制することが可能な構成となっている。このように、本構成によれば、一対の延出部を接合してなる接合渡り部の構成を、連続渡り部とほぼ同じ構成とすることができる。言い換えれば、電機子コアの軸方向両側の渡り部の構成をほぼ同じにすることができる。 According to this configuration, the first-direction extension part of the same-layer arrangement segment conductor is arranged so as to overlap the second-direction extension part of the same-phase arrangement segment conductor of the other phase in the offset region in the circumferential direction. The Therefore, in the portion where the joining transition portions formed by the same-layer arranged segment conductors of different phases arranged in the layer adjacent to the bottom surface of the slot overlap each other when viewed from one side in the radial direction, the joining transition portions are mutually connected. It is the structure which can suppress interfering. Thus, according to this structure, the structure of the joining transition part formed by joining a pair of extension part can be made into the structure substantially the same as a continuous transition part. In other words, the configuration of the crossing portions on both axial sides of the armature core can be made substantially the same.
本発明に係る回転電機用電機子の実施形態について、図面を参照して説明する。ここでは、本発明を、インナーロータ型の回転電機のステータに適用した場合を例として説明する。本実施形態に係るステータ1は、図1等に示すように、第一層コイル21を構成する各相の同層配置セグメント導体40aが、渡り部一方部分52aに第一オフセット領域90を備えている点に特徴を有する。これにより、各相コイル25を構成する同層配置セグメント導体40aを少なくともスロット底面3aに隣接する層(第一層)に配置して、当該層内に、互いに異なる相の相コイル25を備えるコイル20を構成することが可能となっている。以下、本実施形態に係るステータ1の構成について詳細に説明する。なお、以下の説明において参照する図面においては、簡素化のため、異なるターン間の接合部、中性点を形成するための接合部、及び電源に接続するための端子との接続部、並びにこれらを形成するための異形セグメント導体や屈曲部等は省略している。
An embodiment of an armature for a rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, a case where the present invention is applied to a stator of an inner rotor type rotating electrical machine will be described as an example. In the
以下の説明では、特に断らない限り、「軸方向L」、「周方向C」、「径方向R」は、後述する円筒状のコア基準面の軸心を基準として定義している。また、以下の説明では、「軸方向一方側L1」は、図1における軸方向Lに沿った上側を表し、「軸方向他方側L2」は、図1における軸方向Lに沿った下側を表すものとする。また、以下の説明では、図1に示すように、「周方向一方側C1」は、ステータ1(ステータコア2)を軸方向一方側L1から見た場合における時計回り方向側を表し、「周方向他方側C2」は、ステータ1(ステータコア2)を軸方向一方側L1から見た場合における反時計回り方向側を表す。なお、以下の説明では、コイル20やコイル20を構成するセグメント導体40についての各方向は、コイル20やセグメント導体40がステータコア2に装着された状態での方向として規定している。
In the following description, unless otherwise specified, the “axial direction L”, “circumferential direction C”, and “radial direction R” are defined with reference to the axial center of a cylindrical core reference plane described later. In the following description, “one axial direction L1” represents the upper side along the axial direction L in FIG. 1, and “other axial direction L2” represents the lower side along the axial direction L in FIG. It shall represent. In the following description, as shown in FIG. 1, “circumferential one side C <b> 1” represents a clockwise direction side when the stator 1 (stator core 2) is viewed from the axial one side L <b> 1. The “other side C2” represents the counterclockwise direction side when the stator 1 (stator core 2) is viewed from the one axial side L1. In the following description, each direction of the
本実施形態では、ステータ1及びステータコア2が、それぞれ、本発明における「回転電機用電機子」及び「電機子コア」に相当する。また、本実施形態では、ステータ1は、径方向内側R1に界磁としてのロータが配置されるインナーロータ型の回転電機のステータである。よって、径方向Rにおける界磁側を径方向界磁側とするとともに当該界磁とは反対側を径方向反界磁側とすると、本実施形態では、径方向内側R1及び径方向外側R2が、それぞれ、本発明における「径方向界磁側」及び「径方向反界磁側」に相当する。
In the present embodiment, the
1.ステータの全体構成
本実施形態に係るステータ1の全体構成について、図1を参照して説明する。図1に示すように、ステータ1は、ステータコア2及びコイル20を備え、回転電機用の電機子として構成されている。ステータコア2は磁性材料を用いて形成されており、コイル20を巻装可能とすべく、円筒状のコア基準面の軸方向Lに延びるスロット3が当該コア基準面の周方向Cに複数(本例では48個)分散配置されてステータコア2が形成されている。ここで、「円筒状のコア基準面」とは、スロット3の配置や構成に関して基準となる仮想的な面である。本実施形態は、図1から図3に示すように、互いに周方向Cに隣接するスロット3間に位置するティース5の径方向内側R1の端面を含む仮想的な円筒状の面であるコア内周面を定義することができ、この円筒状のコア内周面を本発明における「円筒状のコア基準面」とすることができる。また、円筒状のコア内周面と同心であって、軸方向L視(軸方向Lに沿って見た場合)における断面形状が当該コア内周面の軸方向L視における断面形状と相似の関係にある円筒状の面(仮想面を含む)も、本発明における「円筒状のコア基準面」になり得る。例えば、本実施形態では、図1から図3に示すように、ステータコア2は円筒状に形成されているため、取付用の突出部を除くステータコア2の外周面を「円筒状のコア基準面」とすることもできる。
1. Overall Configuration of Stator The overall configuration of the
ステータコア2は、上記の円筒状のコア内周面に、周方向Cに分散配置された複数のスロット3を有する。複数のスロット3は、所定の周方向間隔で配置されており、軸方向Lに延びるように設けられている。そして、各スロット3は、軸方向Lに直交する面における断面形状(本例では矩形状)が互いに等しく形成されている。また、スロット3は、径方向反界磁側(本実施形態では径方向外側R2と同じ)の壁面であるスロット底面3aを有しており、径方向内側R1に開口している。
The
本実施形態では、ステータ1は、三相交流(U相、V相、W相)で駆動される回転電機に用いられるステータである。そのため、ステータコア2には、U相用、V相用及びW相用のスロット3が、周方向Cに沿って繰り返し現れるように配置されている。本例では、ステータコア2には、毎極毎相あたりのスロット数が「2」となるように、U相用の互いに隣接する2つのスロット3と、V相用の互いに隣接する2つのスロット3と、W相用の互いに隣接する2つのスロット3とが、記載の順に周方向Cに沿って(本例では、周方向他方側C2に向かって)繰り返し現れるように形成されている。そして、ステータコア2に形成されるスロット3の相数(本例では3つ)に合わせて、コイル20も三相構成(U相、V相、W相)で形成されている。すなわち、コイル20は、複数(本例では3つ)の互いに異なる相の相コイル25であるU相コイル25uと、V相コイル25vと、W相コイル25wとを備えている(図8、図11参照)。そして、詳細は後述するが、コイル20は波巻でステータコア2に巻装されている。コイル20が備える各相の相コイル25(U相コイル25u、V相コイル25v、W相コイル25w)は同様の構成を有しているため、以下の説明では、必要な場合を除き、各相の相コイル25u、25v、25wを区別することなく説明する。
In the present embodiment, the
そして、図示は省略するが、ステータ1(ステータコア2)の径方向内側R1には、永久磁石や電磁石を備えた界磁としてのロータが、ステータ1に対して相対回転可能に配置される。すなわち、ステータ1は、界磁としてのロータに対して径方向Rに対向配置されて当該ロータとともに回転電機を構成している。そして、ステータ1から発生する回転磁界によりロータが回転する。すなわち、本実施形態に係るステータ1は、インナーロータ型で回転界磁型の回転電機用のステータとされている。
And although illustration is abbreviate | omitted, in the radial direction inner side R1 of the stator 1 (stator core 2), the rotor as a field magnet provided with the permanent magnet or the electromagnet is arrange | positioned so that relative rotation with respect to the
なお、上記のようなステータコア2は、例えば、円環板状の電磁鋼板を複数枚積層した積層構造体としたり、磁性材料の粉体である磁性材料を加圧成形してなる圧粉材を主な構成要素として形成したりすることができる。また、本実施形態では、ステータコア2には毎極毎相あたりのスロット数が「2」となるように複数のスロット3が形成されているが、当然ながら、毎極毎相あたりのスロット数は適宜変更可能である。例えば、毎極毎相あたりのスロット数を「1」や「3」等とすることができる。また、本実施形態では、ステータ1が、三相交流で駆動される回転電機に用いられるステータとして構成されているが、回転電機を駆動する交流電源の相数は適宜変更可能であり、例えば、「1」、「2」、「4」等とすることができる。当然ながら、コイル20が備える相コイル25の個数は、この交流電源の相数に合わせて適宜変更される。
Note that the
2.コイルの構成
次に、本実施形態に係るコイル20の構成について詳細に説明する。本実施形態では、コイル20は、図3に示すように、各スロット3内において導体辺部50(詳細は後述する)が径方向Rに3個配列された3層巻構造とされている。すなわち、各スロット3内には、3個の導体辺部50が径方向Rに重なる(積み重なる)ように、一列に整列配置されている。本明細書では、各スロット3内における導体辺部50の位置に関して、径方向外側R2から径方向内側R1に向かって、一から順に層番号を付して説明する。よって、本実施形態では、径方向R最外側の層が第一層となり、径方向R最内側の層が第三層となる。また、以下の説明において、第一層に配置された導体辺部50が構成するコイルを第一層コイル21といい、第二層に配置された導体辺部50が構成するコイルを第二層コイル22といい、第三層に配置された導体辺部50が構成するコイルを第三層コイル23という。なお、本例では、詳細は後述するが、第二層コイル22と第三層コイル23とは一体的に形成されている。
2. Next, the configuration of the
コイル20が備える各相コイル25は、複数のセグメント導体40を接合して構成されている。セグメント導体40は、図5に示すように、互いに異なるスロット3内にそれぞれ配置される一対の導体辺部50と、ステータコア2の軸方向L外側において一対の導体辺部50の一端同士を接続する連続渡り部52(52a、52b)と、一対の導体辺部50のそれぞれの他端からステータコア2の軸方向L外側に延出する一対の延出部51(51a、51b)と、を連続導体で形成してなる。なお、導体辺部50は、スロット3内において軸方向Lに沿って配置される。以下の説明では、セグメント導体40のそれぞれの連続渡り部52における周方向中間位置(本実施形態では、周方向中央位置と一致する。以下同様。)よりも周方向一方側C1部分を渡り部一方部分52a、周方向他方側C2部分を渡り部他方部分52bとする。なお、このようなセグメント導体40は、例えば、連続渡り部52が挿入方向後方側に位置する形態でステータコア2のスロット3に対して軸方向L外側から軸方向Lに沿って装着されるか、或いは、ステータコア2のスロット3に対して径方向内側R1から径方向Rに沿って装着される。
Each
セグメント導体40は、図3に示すように、延在方向(通電方向に等しい)に直交する面に沿って切断した断面の形状が矩形状の線状導体で構成されている。この線状導体を構成する材料は、例えば銅やアルミニウム等とすることができる。また、線状導体の表面は、異なる部材間の電気的な接続箇所(後述する接合部30の形成箇所等)を除き、樹脂等(例えばポリイミド等)からなる絶縁皮膜により被覆されている。なお、本例では、図3に示すように、導体辺部50は、線状導体の断面の長手方向が径方向Rに沿うようにスロット3内に配置されている。
As shown in FIG. 3, the segment conductor 40 is configured by a linear conductor having a rectangular cross section cut along a plane orthogonal to the extending direction (equal to the energizing direction). The material constituting this linear conductor can be, for example, copper or aluminum. Further, the surface of the linear conductor is covered with an insulating film made of a resin or the like (for example, polyimide or the like) except for an electrical connection location between different members (a location where a
そして、コイル20は、このようなセグメント導体40(より正確には、セグメント導体40が備える延出部51)を順次接合して構成されている。なお、異なるセグメント導体40の延出部51同士の接合は、例えば、TIG溶接等のアーク溶接、電子ビーム溶接、レーザビーム溶接、抵抗溶接、ろう付け、半田付け等で行われる。本実施形態では、コイル20は、複数のセグメント導体40を波巻状に接合して構成されており、後述する同層配置セグメント導体40aが構成する第一波巻コイル61(図6参照)と、後述する隣接層配置セグメント導体40bが構成する第二波巻コイル62(図9参照)とを、三相の各相に対応してそれぞれ備えている。言い換えれば、コイル20が備える複数の互いに異なる相の相コイル25(本例では、U相コイル25u、V相コイル25v、及びW相コイル25w)のそれぞれは、第一波巻コイル61及び第二波巻コイル62を備えている。そして、同一の相を構成する第一波巻コイル61及び第二波巻コイル62は、互いに直列或いは並列に接続されている。
The
本実施形態では、複数のスロット3内における径方向R最外側の層である第一層には第一波巻コイル61が配置され、それ以外の層である第二層及び第三層には、第二波巻コイル62が配置されている。すなわち、第一層コイル21は、第一波巻コイル61を備えて構成されており、第二層コイル22及び第三層コイル23は、第二波巻コイル62を備えて構成されている。以下、これらの第一層コイル21、第二層コイル22、及び第三層コイル23の構成について詳細に説明する。なお、本実施形態では、第一波巻コイル61が、本発明における「波巻状コイル部」に相当する。
In the present embodiment, the
2−1.第一層コイルの全体構成
第一層コイル21は、上記のように、第一波巻コイル61を備えて構成されている。なお、ステータコア2には、U相用の互いに隣接する2つのスロット3と、V相用の互いに隣接する2つのスロット3と、W相用の互いに隣接する2つのスロット3とが、記載の順に周方向Cに沿って繰り返し現れるように形成されている。このような各相のスロット3の配置構成に合わせて、本実施形態では、図6に示すように、互いに周方向Cに1スロット分ずらした位置関係で配置される一対の第一波巻コイル61の組が、第一層コイル21が備える1つの相コイル25を構成している。なお、図6においては、第一波巻コイル61の構成の理解を容易にすべく、1つの第一波巻コイル61を強調して表している。
2-1. Overall Configuration of First Layer Coil The
そして、図8に示すように、図6に示す一対の第一波巻コイル61の組を周方向一方側C1に4スロット分及び8スロット分ずらした位置関係で配置される一対の第一波巻コイル61の組のそれぞれが、第一層コイル21が備える別の2つの相の相コイル25を構成している。なお、第一層コイル21を構成する第一波巻コイル61のそれぞれは、ステータコア2に対する周方向C位置が異なるものの互いに同様の構成を有しているため、以下では、必要な場合を除き、これらを区別することなく説明する。
Then, as shown in FIG. 8, a pair of first waves arranged in a positional relationship in which the set of the pair of first wave coils 61 shown in FIG. 6 is shifted by 4 slots and 8 slots on one circumferential side C1. Each of the sets of the wound coils 61 constitutes another two-
第一波巻コイル61は、図5に示すような同層配置セグメント導体40aを用いて構成されている。同層配置セグメント導体40aは、一対の導体辺部50が異なるスロット3内において互いに同じ径方向R位置に配置されるセグメント導体40であり、本実施形態では、同層配置セグメント導体40aの一対の導体辺部50は、各スロット3内における最も径方向外側R2の層(第一層)に配置されている。言い換えれば、同層配置セグメント導体40aは、導体辺部50がスロット底面3aに隣接して配置されている。また、本例では、図4に示すように、同層配置セグメント導体40aが備える一対の導体辺部50は、スロット3の配設ピッチの6倍に相当する距離だけ互いに周方向Cに離間した一対のスロット3にそれぞれ配置されている。
The first wave-
第一波巻コイル61は、図6に示すように、周方向Cに沿って2磁極ピッチに相当する間隔毎に配置された複数(本例では1ターンにつき4つ)の同層配置セグメント導体40aを用いて構成されている。具体的には、第一波巻コイル61は、これら複数の同層配置セグメント導体40aを用い、図6に示すように、互いに隣接する同層配置セグメント導体40aの延出部51(51a、51b)同士を順次接合して周方向Cに一巡する波巻状としたコイルである。すなわち、第一波巻コイル61は、1ターン(一巡回分)の波巻コイルである。なお、2磁極ピッチは、電気角でπに相当する距離である磁極ピッチの2倍の距離である。
As shown in FIG. 6, the first wave-
図4に示すように、第一波巻コイル61を構成する同層配置セグメント導体40aは、連続渡り部52がステータコア2に対して軸方向一方側L1の軸方向L外側に位置するように、ステータコア2に配置されている。よって、異なる同層配置セグメント導体40aの延出部51の先端部同士の接合箇所である接合部30は、ステータコア2に対して軸方向他方側L2の軸方向L外側に位置する。すなわち、各相コイル25は、互いに異なるスロット3にそれぞれ配置された導体辺部50から延出する延出部51同士を接合してなる接合渡り部53を、ステータコア2に対して軸方向他方側L2の軸方向L外側に有している。以下の説明では、接合渡り部53を構成する一対の延出部51の内の周方向第一方向側に位置するものを第一方向側延出部51aとし、当該周方向第一方向側とは反対側の周方向第二方向側に位置するものを第二方向側延出部51bとする。なお、本実施形態では、周方向第一方向側は周方向他方側C2と一致し、周方向第二方向側は周方向一方側C1と一致する。
As shown in FIG. 4, the same-layer arranged
ところで、第一層コイル21を構成する各相の同層配置セグメント導体40aは全て、導体辺部50が第一層に配置されている。そして、図4に示すように、軸方向一方側L1のコイルエンド部において、互いに異なる相の相コイル25を形成するための連続渡り部52同士が周方向Cに重複して配置される。また、軸方向他方側L2のコイルエンド部において、互いに異なる相の相コイル25を形成するための接合渡り部53同士が周方向Cに重複して配置される。本実施形態では、このように周方向Cに重複して配置される連続渡り部52同士や接合渡り部53同士が互いに干渉することを抑制しつつ、第一層コイル21を構成する各相の同層配置セグメント導体40aの導体辺部50を第一層に配置することが可能となっている。以下、このような配置構成を実現するための連続渡り部52及び接合渡り部53の構成について、順に詳細に説明する。
By the way, all the same-layer
2−2.第一層コイルにおける連続渡り部の構成
同層配置セグメント導体40aの連続渡り部52は、図5及び図6に示すように、径方向Rにおけるいずれか一方側から見て全体としてV字状に形成されている。そして、同層配置セグメント導体40aの渡り部一方部分52aは、第一オフセット屈曲部93と、第一周方向屈曲部71と、一方側周方向延在部54aと、を備えている。
2-2. Configuration of Continuous Cross Section in First Layer Coil As shown in FIGS. 5 and 6, the
第一オフセット屈曲部93は、当該第一オフセット屈曲部93より連続渡り部52の周方向中間位置側(後述する変向オフセット屈曲部92側)の部分を、当該第一オフセット屈曲部93より導体辺部50側の部分に対して径方向外側R2にオフセットするための屈曲部である。言い換えれば、第一オフセット屈曲部93は、当該第一オフセット屈曲部93より連続渡り部52の周方向中間位置側の部分の中心線の位置を、当該第一オフセット屈曲部93より導体辺部50側の部分の中心線の位置に対して径方向外側R2にオフセットするための屈曲部である。ここで、「中心線」とは、セグメント導体40を形成する線状導体の延在方向に直交する断面における中心点を延在方向に沿って連続的に結んだ線を意味する。本実施形態では、第一オフセット屈曲部93が、本発明における「オフセット屈曲部」に相当する。
The first offset
本実施形態では、第一オフセット屈曲部93は、渡り部一方部分52aの周方向一方側C1に接続されている導体辺部50と同じ周方向C位置に形成されている。そして、第一オフセット屈曲部93は、周方向Cにおけるいずれか一方側から見てクランク状に形成されており、径方向Rに沿った方向のオフセット幅は、導体辺部50における線状導体の径方向R幅(以下、単に「線状導体幅」という。)以上の値に設定される。本例では、図7に示すように、当該オフセット幅は、線状導体幅と同じ値に設定されている。なお、本明細書では、「クランク状」は、屈曲角が直角ではない緩やかな形状のクランク形状を含む概念として用いている。
In this embodiment, the 1st offset bending
第一周方向屈曲部71は、第一オフセット屈曲部93から連続渡り部52の周方向中間位置に向かうに従って、渡り部一方部分52aの延在方向を軸方向一方側L1を向いた状態から周方向他方側C2に屈曲するための屈曲部である。本実施形態では、第一周方向屈曲部71は、第一オフセット屈曲部93と同一の周方向C位置に、第一オフセット屈曲部93に対して軸方向一方側L1に隣接して形成されている。
The first circumferentially
一方側周方向延在部54aは、第一周方向屈曲部71より連続渡り部52の周方向中間位置側に形成されており、径方向Rにおけるいずれか一方側から見て、周方向他方側C2へ向かうに従って軸方向Lにおけるステータコア2から離間する側(本実施形態では軸方向一方側L1と同じ)へ向かう直線状に形成されている。本実施形態では、図4に示すように、一方側周方向延在部54aの周方向C長さは、スロット3の配設ピッチの3倍程度とされている。また、図7に示すように、本実施形態では、一方側周方向延在部54aは、軸方向Lにおけるいずれか一方側から見て円弧状に形成されているが、軸方向Lにおけるいずれか一方側から見た形状を、直線状(折れ線状を含む)とすることも可能である。
The one side circumferentially extending
そして、一方側周方向延在部54aは、第一オフセット屈曲部93により、渡り部一方部分52aの周方向一方側C1に接続されている導体辺部50(本例では、第一層に配置されている導体辺部50)に対して径方向外側R2にオフセットされ、当該導体辺部50に対して径方向外側R2に位置する。本実施形態では、上記のように、第一オフセット屈曲部93の径方向Rに沿ったオフセット幅は線状導体幅と同一の値に設定されている。よって、一方側周方向延在部54aは、第一層に配置されている導体辺部50に対して線状導体幅分だけ径方向外側R2に配置される。
The one side circumferentially extending
一方、同層配置セグメント導体40aの渡り部他方部分52bは、第二周方向屈曲部72と、他方側周方向延在部54bと、を備えている。第二周方向屈曲部72は、導体辺部50との境界部から連続渡り部52の周方向中間位置に向かうに従って、渡り部他方部分52bの延在方向を軸方向一方側L1を向いた状態から周方向一方側C1に屈曲するための屈曲部である。
On the other hand, the crossing portion
他方側周方向延在部54bは、第二周方向屈曲部72より連続渡り部52の周方向中間位置側に形成されており、径方向Rにおけるいずれか一方側から見て、周方向一方側C1へ向かうに従って軸方向におけるステータコア2から離間する側(本実施形態では軸方向一方側L1と同じ)へ向かう直線状に形成されている。他方側周方向延在部54bは、渡り部他方部分52bの周方向他方側C2に接続されている導体辺部50(本例では、第一層に配置されている導体辺部50)と同一の径方向R位置に位置する。図4に示すように、他方側周方向延在部54bの周方向C長さは、スロット3の配設ピッチの3倍程度とされている。また、図7に示すように、本実施形態では、他方側周方向延在部54bは、軸方向Lにおけるいずれか一方側から見て円弧状に形成されているが、軸方向Lにおけるいずれか一方側から見た形状を、直線状(折れ線状を含む)とすることも可能である。
The other side circumferentially extending
そして、同層配置セグメント導体40aの連続渡り部52は、当該連続渡り部52の周方向中間位置に、変向オフセット屈曲部92を備えている。この変向オフセット屈曲部92は、本例では連続渡り部52の周方向中央位置に形成されており、径方向R位置及び延在方向の双方が互いに異なる一方側周方向延在部54aと他方側周方向延在部54bとを接続する屈曲部である。本実施形態では、図4から図7に示すように、変向オフセット屈曲部92は、線状導体の中心線の軌跡が螺旋状となる形状を備えている。言い換えれば、変向オフセット屈曲部92は、周方向Cに沿って見た場合の形状が円弧状であり、径方向Rに沿って見た場合の形状がV字状となる形状を備えている。変向オフセット屈曲部92がこのように形成されているため、一方側周方向延出部54aにおいて軸方向一方側L1に面する線状導体の表面は、他方側周方向延出部54bにおいて軸方向他方側L2に面する。すなわち、変向オフセット屈曲部92は、線状導体の径方向R位置をオフセットさせつつ、当該線状導体を延在方向回りに180°回転している。
Further, the
上記のように構成された同層配置セグメント導体40aを備えることで、渡り部一方部分52aにおける第一オフセット屈曲部93から変向オフセット屈曲部92までの、一方側周方向延在部54aの全体を含む領域は、渡り部他方部分52bに対して線状導体幅以上のオフセット幅(本例では、線状導体幅に等しい)だけ径方向外側R2にオフセットされて配置されることになる。ここで、このように径方向外側R2にオフセットされて配置される渡り部一方部分52aにおける当該領域を、第一オフセット領域90とする。本実施形態では、一方側周方向延在部54aの全体が第一オフセット領域90とされている。そして、各相コイル25を構成する同層配置セグメント導体40aの渡り部一方部分52aに備えられる第一オフセット領域90は、当該同層配置セグメント導体40aと導体辺部50が同じ径方向R位置(本例では第一層)に配置されるとともに他相の相コイル25を構成する同層配置セグメント導体40aの渡り部他方部分52bに対して径方向外側にオフセットされて配置される領域である。言い換えれば、各相コイル25の同層配置セグメント導体40aの渡り部一方部分52aは、各相コイル25の同層配置セグメント導体40aの渡り部他方部分52bに対して径方向外側にオフセットする第一オフセット領域90を備えている。本実施形態では、第一オフセット領域90が、本発明における「渡り部一方部分が備えるオフセット領域」に相当する。
By including the same-layer
図8に示すように、径方向Rにおけるいずれか一方側から見て、互いに異なる相の相コイル25を構成する連続渡り部52同士が重なる部分において、一方の連続渡り部52の一方側周方向延在部54aと、他方の連続渡り部52の他方側周方向延在部54bとが重なるように配置されている。すなわち、各相コイル25を構成する同層配置セグメント導体40aは、径方向Rにおけるいずれか一方側から見て、第一オフセット領域90が、当該同層配置セグメント導体40aと導体辺部50が同じ径方向R位置に配置されるとともに他相の相コイル25を構成する同層配置セグメント導体40aの他方側周方向延在部54bに対して交差するように配置されている。言い換えれば、各相コイル25の同層配置セグメント導体40aの渡り部一方部分52aは、第一オフセット領域90で他相の相コイル25における同相配置セグメント導体40aの渡り部他方部分52bに対して周方向Cに重複して配置されている。より具体的には、各相コイル25の同層配置セグメント導体40aは、一方側周方向延在部54aにおける第一オフセット領域90が、径方向Rにおけるいずれか一方側から見て、他相の相コイル25における同層配置セグメント導体40aの他方側周方向延在部54bに対して交差するように配置されている。これにより、各相コイル25を構成する同層配置セグメント導体40aの渡り部一方部分52aが、当該同層配置セグメント導体40aと導体辺部50が同じ径方向R位置(本例では第一層)に配置されるとともに他相の相コイル25を構成する同層配置セグメント導体40aの渡り部他方部分52b対して周方向Cに重複して配置される構成において、相毎に異なる形状の相コイル25を用いることなく、互いに異なる相の連続渡り部52同士が互いに干渉することを抑制しつつ、第一層コイル21を構成する各相の同層配置セグメント導体40aの導体辺部50を第一層に配置することが可能となっている。
As shown in FIG. 8, when viewed from any one side in the radial direction R, in the portion where the
なお、本実施形態では、第一オフセット領域90の径方向R外側へのオフセット幅は線状導体幅と等しいため、図2に示すように、第一層コイル21のコイルエンド部が占める径方向R範囲は、線状導体幅の2倍程度となる。しかし、第一層コイル21の径方向外側R2には他の層のコイルが配置されず、第二層コイル22及び第三層コイル23は第一層コイル21に対して径方向内側R1に配置されているため、第二層コイル22や第三層コイル23に影響を与えることなく、第一層コイル21の連続渡り部52を適切に配置することが可能となっている。
In this embodiment, since the offset width to the outside in the radial direction R of the first offset
ところで、本実施形態では、ステータコア2には、毎極毎相あたりのスロット数が「2」となるように、各相のスロット3が配置されている。そのため、図4に示すように、導体辺部50が互いに同じ層に配置される同じ相の同層配置セグメント導体40aの連続渡り部52同士も、周方向Cに重複して配置される。本実施形態では、連続渡り部52が上記のように構成されていることで、互いに同一の層に配置される同じ相の同層配置セグメント導体40aの連続渡り部52同士の干渉を抑制することも可能となっている。
By the way, in the present embodiment, the
補足説明すると、上記のように、連続渡り部52は、周方向他方側C2へ向かうに従って軸方向一方側L1へ向かう一方側周方向延在部54aと、周方向一方側C1へ向かうに従って軸方向一方側L1へ向かう他方側周方向延在部54bと、を備えている。そして、一方側周方向延在部54aの全体は、第一オフセット領域90とされている。これにより、径方向Rにおけるいずれか一方側から見て、一方の同層配置セグメント導体40aの一方側周方向延在部54aと、他方の同層配置セグメント導体40bの他方側周方向延在部54bとが重なるように配置することで、互いに周方向Cに1スロット分ずれた位置関係で配置される一対の同じ相の同層配置セグメント導体40aとして互いに同じ構成のものを用いつつ、図6及び図7に示すように、一方の同層配置セグメント導体40aの連続渡り部52と、他方の同層配置セグメント導体40aの連続渡り部52との軸方向Lの位置関係を、連続渡り部52同士の干渉を抑制しつつ、周方向一方側C1と周方向他方側C2とで逆転させることが可能となっている。
If it explains supplementarily, as above-mentioned, the
2−3.第一層コイルにおける接合渡り部の構成
同層配置セグメント導体40aの接合渡り部53は、図6に示すように、径方向Rにおけるいずれか一方側から見て全体としてV字状に形成されている。そして、同層配置セグメント導体40aの第一方向側延出部51aは、第二オフセット屈曲部94と、第三周方向屈曲部73と、第四周方向屈曲部74と、第一方向側周方向延在部54cとを備えている。
2-3. Configuration of Junction Crossing Section in First Layer Coil As shown in FIG. 6, the
第二オフセット屈曲部94は、当該第二オフセット屈曲部94より接合部30側の部分を、当該第二オフセット屈曲部94より導体辺部50側の部分に対して径方向外側R2にオフセットするための屈曲部である。言い換えれば、第二オフセット屈曲部94は、当該第二オフセット屈曲部94より接合部30側の部分の中心線の位置を、当該第二オフセット屈曲部94より導体辺部50側の部分の中心線の位置に対して径方向外側R2にオフセットするための屈曲部である。
The second offset
本実施形態では、第二オフセット屈曲部94は、第一方向側延出部51aの延出元の導体辺部50と同じ周方向C位置に形成されている。そして、第二オフセット屈曲部94は、周方向Cにおけるいずれか一方側から見てクランク状に形成されており、径方向Rに沿った方向のオフセット幅は、線状導体幅以上の値に設定される。本例では、当該オフセット幅は、線状導体幅と同じ値に設定されている。なお、ステータ1の製造時における第二オフセット屈曲部94の形成工程と、同層配置セグメント導体40aのステータコア2のスロット3に対する装着工程との先後関係はいずれであっても良いが、同層配置セグメント導体40aがステータコア2のスロット3に対して軸方向Lに沿って装着される構成において第二オフセット屈曲部94の形成工程を先に行う場合には、当該装着時には径方向内側Rにオフセットさせた状態で軸方向Lに装着することになる。なお、本例では、図5にも示すように、同層配置セグメント導体40aが備える一対の導体辺部50の内の周方向一方側C1の導体辺部50に、第一オフセット屈曲部93と第二オフセット屈曲部94との双方が形成される。
In this embodiment, the 2nd offset bending
第三周方向屈曲部73は、第二オフセット屈曲部94から接合部30に向かうに従って、第一方向側延出部51aの延在方向を軸方向他方側L2を向いた状態から周方向一方側C1に屈曲するための屈曲部である。本実施形態では、第三周方向屈曲部73は、第二オフセット屈曲部94と同一の周方向C位置に、第二オフセット屈曲部94に対して軸方向他方側L2に隣接して形成されている。
The third circumferentially
第四周方向屈曲部74は、第三周方向屈曲部73にて屈曲後の第一方向側延出部51aの延在方向を周方向他方側C2に屈曲するための屈曲部である。そして、第一方向側延出部51aにおける第四周方向屈曲部74より先端側部分に、径方向内側R1を向く接合面31が形成されている。本実施形態では、第四周方向屈曲部74は、当該第四周方向屈曲部74より接合部30側部分の延在方向が軸方向Lに平行な方向となるように形成されている。
The fourth circumferential direction
そして、第三周方向屈曲部73と第四周方向屈曲部74との間に、径方向Rにおけるいずれか一方側から見て、周方向一方側C1に向かうに従って軸方向他方側L2へ向かう直線状の第一方向側周方向延在部54cが形成されている。第一方向側周方向延在部54cの周方向C長さは、スロット3の配設ピッチの3倍程度とされている。また、本実施形態では、第一方向側周方向延在部54cは、軸方向Lにおけるいずれか一方側から見て円弧状に形成されているが、軸方向Lにおけるいずれか一方側から見た形状を直線状(折れ線状を含む)とすることも可能である。
A straight line between the third circumferential direction
そして、第一方向側周方向延在部54cは、第二オフセット屈曲部94により、当該第一方向側延出部51aの延出元の導体辺部50(本例では、第一層に配置されている導体辺部50)に対して径方向外側R2にオフセットされ、当該導体辺部50に対して径方向外側R2に位置する。本実施形態では、上記のように、第二オフセット屈曲部94の径方向Rに沿ったオフセット幅は線状導体幅と同一の値に設定されている。よって、第一方向側周方向延在部54cは、第一層に配置されている導体辺部50に対して線状導体幅分だけ径方向外側R2に配置される。
And the 1st direction side circumferential
一方、同層配置セグメント導体40aの第二方向側延出部51bは、第五周方向屈曲部75と、第六周方向屈曲部76と、第二方向側周方向延在部54dとを備えている。第五周方向屈曲部75は、第二方向側延出部51bの延出元の導体辺部50との境界部から接合部30に向かうに従って、第二方向側延出部51bの延在方向を軸方向他方側L2を向いた状態から周方向他方側C2に屈曲するための屈曲部である。第六周方向屈曲部76は、第五周方向屈曲部75にて屈曲後の第二方向側延出部51bの延在方向を周方向一方側C1に屈曲するための屈曲部である。そして、第二方向側延出部51bにおける第六周方向屈曲部76より先端側部分に、径方向外側R2を向く接合面31が形成されている。本実施形態では、第六周方向屈曲部76は、当該第六周方向屈曲部76より接合部30側部分の延在方向が軸方向Lに平行な方向となるように形成されている。
On the other hand, the second direction
そして、第五周方向屈曲部75と第六周方向屈曲部76との間に、径方向Rにおけるいずれか一方側から見て、周方向他方側C2に向かうに従って軸方向他方側L2へ向かう直線状の第二方向側周方向延在部54dが形成されている。第二方向側周方向延在部54dの周方向C長さは、スロット3の配設ピッチの3倍程度とされている。なお、本実施形態では、第二方向側周方向延在部54dは、軸方向Lにおけるいずれか一方側から見て円弧状に形成されているが、軸方向Lにおけるいずれか一方側から見た形状を直線状(折れ線状を含む)とすることも可能である。
A straight line between the fifth circumferential direction
以上のように、接合渡り部53を構成する一対の延出部51の内の一方である第一方向側延出部51aにおける先端側部分(正確には、第二オフセット屈曲部94よりも接合部30側部分)は、第一層に配置されている導体辺部50に対して線状導体幅分だけ径方向外側R2に配置されている。一方、接合渡り部53を構成する一対の延出部51の内の他方である第二方向側延出部51bは、第一層に配置されている導体辺部50と同一の径方向R位置に配置されている。そして、第一方向側延出部51aの先端部に形成された径方向内側R1を向く接合面31と、第二方向側延出部51bの先端部に形成された径方向外側R2を向く接合面31とが接合されることで、接合部30が形成されている。このように、本実施形態では、同層配置セグメント導体40aが備える第一方向側延出部51aと、当該同層配置セグメント導体40aと導体辺部50が同じ径方向R位置に配置されるとともに同相の相コイル25を構成する同層配置セグメント導体40aが備える第二方向側延出部51bと、のそれぞれの接合面30同士が互いに径方向Rに対向して接合されることで、各相の第一層コイル21(第一波巻コイル61)が形成されている。言い換えれば、同層配置セグメント導体40aの第一方向側延出部51aと、同相の相コイル25における他の同層配置セグメント導体40aの第二方向側延出部51bと、のそれぞれの接合面同士が互いに径方向Rに対向して接合されることで、各相の第一層コイル21(第一波巻コイル61)が形成されている。
As described above, the distal end side portion of the first direction
なお、第一方向側周方向延在部54cと、第二方向側周方向延在部54dとは、周方向C長さが互いに等しく(本例では、スロット3の配設ピッチの3倍程度)なっている。よって、本実施形態では、第一方向側延出部51aの先端部と第二方向側延出部51bの先端部とを接合してなる接合部30は、接合渡り部53における周方向C中央位置に配置される。
The first direction side
上記のように構成された接合渡り部53を備えることで、第一方向側延出部51aにおける第二オフセット屈曲部94から接合部30までの、第一方向側周方向延在部54cの全体を含む領域は、第二方向側延出部51bに対して線状導体幅以上のオフセット幅(本例では、線状導体幅に等しい)だけ径方向外側R2にオフセットされて配置されることになる。ここで、このように径方向外側R2にオフセットされて配置される第一方向側延出部51aにおける当該領域を、第二オフセット領域91とする。本実施形態では、第一方向側周方向延在部54cの全体が、第二オフセット領域91とされている。そして、各相コイル25を構成する同層配置セグメント導体40aの第一方向側延出部51aが備える第二オフセット領域91は、当該同層配置セグメント導体40aと導体辺部50が同じ径方向R位置に配置されるとともに他相の相コイル25を構成する同層配置セグメント導体40aの第二方向側延出部51bに対して径方向外側R2にオフセットされて配置される領域である。言い換えれば、各相コイル25の同層配置セグメント導体40aの第一方向側延出部51aは、各相コイル25の同層配置セグメント導体40aの第二方向側延出部51bに対して径方向外側にオフセットする第二オフセット領域91を備えている。本実施形態ででは、第二オフセット領域91が、本発明における「第一方向側延出部が備えるオフセット領域」に相当する。
By providing the joining
図8に示すように、径方向Rにおけるいずれか一方側から見て、互いに異なる相の相コイル25を構成する接合渡り部53同士が重なる部分において、一方の接合渡り部53における第一方向側周方向延在部54cと、他方の接合渡り部53における第二方向側周方向延在部54dとが重なるように配置されている。すなわち、各相コイル25を構成する同層配置セグメント導体40aは、径方向Rにおけるいずれか一方側から見て、第二オフセット領域91が、当該同層配置セグメント導体40aと導体辺部50が同じ径方向R位置に配置されるとともに他相の相コイル25を構成する同層配置セグメント導体40aの第二方向側周方向延在部54dに対して交差するように配置されている。言い換えれば、各相コイル25の同層配置セグメント導体40aの第一方向側延出部51aは、第二オフセット領域91で他相の相コイル25における同層配置セグメント導体40aの第二方向側延出部51bに対して周方向Cに重複して配置されている。より具体的には、各相コイル25の同層配置セグメント導体40aは、第一方向側周方向延在部54cにおける第二オフセット領域91が、径方向Rにおけるいずれか一方側から見て、他相の相コイル25における同層配置セグメント導体40aの第二方向側周方向延在部54dに対して交差するように配置されている。これにより、各相コイル25を構成する同層配置セグメント導体40aの第一方向側延出部51aが、当該同層配置セグメント導体40aと導体辺部50が同じ径方向R位置(本例では第一層)に配置されるとともに他相の相コイル25を構成する同層配置セグメント導体40aの第二方向側延出部51bに対して周方向Cに重複して配置される構成において、相毎に異なる形状の相コイル25を用いることなく、互いに異なる相の接合渡り部53同士が互いに干渉することを抑制しつつ、第一層コイル21を構成する各相の同層配置セグメント導体40aの導体辺部50を第一層に配置することが可能となっている。
As shown in FIG. 8, when viewed from any one side in the radial direction R, in the portion where the
以上のように、一対の延出部51a、51bを接合してなる接合渡り部53は、変向オフセット屈曲部92に代えて接合部30を備えているという点を除いて、連続渡り部52とほぼ同じ構成となっている。よって、ここでは説明は省略するが、連続渡り部52と同様、第二層コイル22や第三層コイル23に影響を与えることなく、第一層コイル21の接合渡り部53を適切に配置することが可能となっている。また、同層配置セグメント導体40aとして同じ構成のものを用いつつ、互いに同一の層に配置される同じ相の同層配置セグメント導体40aが形成する接合渡り部53同士の干渉を抑制することも可能となっている。
As described above, the joining
2−4.第二層コイル及び第三層コイル
次に、第二層コイル22及び第三層コイル23の構成について、図9から図11に基づいて詳細に説明する。本実施形態では、第二層コイル22と第三層コイル23とは、第二波巻コイル62を備えて一体的に構成されている。第二波巻コイル62は、第二層及び第三層の2つの層に跨って配置されるコイルである。本実施形態では、図9に示すように、互いに周方向Cに1スロット分ずらした位置関係で配置される一対の第二波巻コイル62と、当該一対の第二波巻コイル62を周方向Cに1磁極ピッチ(6スロット分)ずらした位置関係で配置される一対の第二波巻コイル62との合計4つの第二波巻コイル62の組が、第二層コイル22及び第三層コイル23が備える1つの相コイル25を構成している。なお、図9においては、第二波巻コイル62の構成の理解を容易にすべく、1つの第二波巻コイル62を強調して表している。
2-4. Second Layer Coil and Third Layer Coil Next, the configuration of the
そして、図11に示すように、図9に示す4つの第二波巻コイル62の組を周方向一方側C1に4スロット分及び8スロット分ずらした位置関係で配置される4つの波巻コイル62の組のそれぞれが、第二層コイル22及び第三層コイル23が備える別の2つの相の相コイル25を構成している。なお、第二層コイル22及び第三層コイル23を構成する第二波巻コイル62のそれぞれは、ステータコア2に対する周方向C位置が異なるものの互いに同様の構成を有しているため、以下では、必要な場合を除き、これらを区別することなく説明する。
Then, as shown in FIG. 11, four wave coils arranged in a positional relationship in which the set of the four second wave coils 62 shown in FIG. 9 is shifted by 4 slots and 8 slots on one circumferential side C1. Each of the 62 sets constitutes another two-
第二波巻コイル62は、図9に示すように、第一波巻コイル61と同様、周方向Cに沿って2磁極ピッチに相当する間隔毎に配置された複数(本例では1ターンにつき4つ)のセグメント導体40を用いて波巻状に形成されたコイルであり、全体的な構成は第一波巻コイル61と同様とされている。第二波巻コイル62の第一波巻コイル61との大きな相違点は、第二波巻コイル62が同層配置セグメント導体40aではなく隣接層配置セグメント導体40bを用いて構成されていることである。以下では、この相違点を中心に詳細に説明するが、特に説明しない点については、第一波巻コイル61と同様とする。
As shown in FIG. 9, the second
上記のように、第二波巻コイル62は、隣接層配置セグメント導体40bを用いて構成されている。隣接層配置セグメント導体40bは、一対の導体辺部50が異なるスロット3内において互いに隣接する層となるように配置されるセグメント導体40であり、本実施形態では、隣接層配置セグメント導体40bの一対の導体辺部50は、各スロット3内における最も径方向外側の層以外の層(本例では、第二層及び第三層)に配置されている。具体的には、隣接層配置セグメント導体40bが備える一対の導体辺部50は、図9及び図10に示すように、周方向一方側C1の導体辺部50が第二層に配置され、周方向他方側C2の導体辺部50が第三層に配置されている。また、隣接層配置セグメント導体40bが備える一対の導体辺部50は、スロット3の配設ピッチの6倍に相当する距離だけ互いに周方向Cに離間した一対のスロット3にそれぞれ配置されている。
As described above, the second wave-
隣接層配置セグメント導体40bの連続渡り部52について説明する。隣接層配置セグメント導体40bの渡り部一方部分52aは、図9に示すように、第一周方向屈曲部71と、一方側周方向延在部54aと、を備えている。また、隣接層配置セグメント導体40bの渡り部他方部分52bは、第二周方向屈曲部72と、他方側周方向延在部54bと、を備えている。なお、隣接層配置セグメント導体40bの一対の導体辺部50は、異なるスロット3内において互いに隣接する層となるように配置されているため、図10にも示すように、隣接層配置セグメント導体40bの渡り部一方部分52aは、隣接層配置セグメント導体40bの渡り部他方部分52bに対して線状導体幅分だけ径方向外側R2に位置する。そのため、同層配置セグメント導体40aのように第一オフセット屈曲部93を備えなくとも、図11に示すように、径方向Rにおけるいずれか一方側から見て、互いに異なる相の相コイル25を構成する連続渡り部52同士が重なる部分において、一方の連続渡り部52の一方側周方向延在部54aと、他方の連続渡り部52の他方側周方向延在部54bとが重なるように配置するだけで、互いに異なる相の連続渡り部52同士が互いに干渉することを抑制しつつ、第二層コイル22及び第三層コイル23を構成する各相の隣接層配置セグメント導体40bの導体辺部50を第二層及び第三層に配置することが可能となっている。なお、図1に示すように、本実施形態では、第二層コイル22及び第三層コイル23が備える変向オフセット屈曲部92は、第一層コイル21が備える変向オフセット屈曲部92よりも軸方向他方側L2に位置している。
The
次に、隣接層配置セグメント導体40bの接合渡り部53について説明する。隣接層配置セグメント導体40bの第一方向側延出部51aは、図9に示すように、第三周方向屈曲部73と、第四周方向屈曲部74と、第一方向側周方向延在部54cと、を備えている。また、隣接層配置セグメント導体40bの第二方向側延出部51bは、第五周方向屈曲部75と、第六周方向屈曲部76と、第二方向側周方向延在部54dと、を備えている。そして、隣接層配置セグメント導体40bの一対の導体辺部50は、異なるスロット3内において互いに隣接する層となるように配置されているため、隣接層配置セグメント導体40bの第一方向側延出部54cは、隣接層配置セグメント導体40bの第二方向側延出部54dに対して線状導体幅分だけ径方向外側R2に位置する。そのため、同層配置セグメント導体40aのように第二オフセット屈曲部94を備えなくとも、図11に示すように、径方向Rにおけるいずれか一方側から見て、互いに異なる相の相コイル25を構成する接合渡り部53同士が重なる部分において、一方の接合渡り部53における第一方向側周方向延在部54cと、他方の接合渡り部53における第二方向側周方向延在部54dとが重なるように配置するだけで、互いに異なる相の接合渡り部53同士が互いに干渉することを抑制しつつ、第二層コイル22及び第三層コイル23を構成する各相の隣接層配置セグメント導体40bの導体辺部50を第二層及び第三層に配置することが可能となっている。なお、図1に示すように、本実施形態では、第二層コイル22及び第三層コイル23が備える接合部30は、第一層コイル21が備える接合部30と同じ軸方向L位置に位置している。
Next, the junction crossing 53 of the adjacent layer
3.その他の実施形態
(1)上記の実施形態では、第一層コイル21を構成する各相の相コイル25が、図4に示すような周方向C位置関係でステータコア2に対して配置される場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、図12に示すような周方向C位置関係で、第一層コイル21を構成する各相の相コイル25をステータコア2に対して配置する構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。図12に示す例では、図6に示す一対の第一波巻コイル61の組(以下、この段落において単に「当該波巻コイル組」という。)と、当該波巻コイル組を周方向一方側C1に2スロット分ずらした位置関係で配置される一対の第一波巻コイル61の組と、当該波巻コイル組を周方向一方側に4スロット分ずらした位置関係で配置される一対の第一波巻コイル61の組とが、第一層コイル21が備える各相の相コイル25を構成している。なお、図12を図4と比較すると明らかなように、本構成では、径方向一方側から見て1つの一方側周方向延在部54aに対して交差する他方側周方向延在部54bの個数が大きくなる部分があるが、一方側周方向延在部54aの全体が第一オフセット領域90とされているため、図12のような構成を採用することが可能となっている。
3. Other Embodiments (1) In the above embodiment, the phase coils 25 of each phase constituting the
(2)上記の実施形態では、変向オフセット屈曲部92が、線状導体の中心線の軌跡が螺旋状となる形状を備えている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、変向オフセット屈曲部92を、図13及び図14に示すように形成することも可能である。このような変向オフセット屈曲部92は例えばプレス加工で形成することができ、上記実施形態とは異なり、一方側周方向延出部54aにおいて軸方向一方側L1に面する線状導体の表面は、他方側周方向延出部54bにおいても軸方向一方側L1に面する。
(2) In the above-described embodiment, the case where the deflection offset bending
(3)上記の実施形態では、第一オフセット屈曲部93が、渡り部一方部分52aの周方向一方側C1に接続されている導体辺部50と同じ周方向C位置に形成されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、第一オフセット屈曲部93を渡り部一方部分52aが備える一方側周方向延在部54aに形成する構成とすることも可能である。このような構成においては、上記の実施形態とは異なり、一方側周方向延在部54aの一部(第一オフセット屈曲部93から変向オフセット屈曲部92までの部分)が、第一オフセット領域90となる。また、上記の実施形態では、第一オフセット屈曲部93のオフセット幅が線状導体幅と同じ値に設定されている場合を例として説明したが、第一オフセット屈曲部93のオフセット幅は、線状導体幅以上の任意の値に設定することができ、例えば、線状導体幅の1.5倍や2倍の値とすることができる。また、第一オフセット屈曲部93のオフセット幅を、必要な絶縁距離に応じて定めたり、絶縁シートが装着される場合には当該絶縁シートの径方向R幅にも応じて定める構成としたりすることができる。例えば、第一オフセット屈曲部93のオフセット幅を、線状導体幅と絶縁シートの径方向R幅との和に設定することができる。
(3) In said embodiment, the case where the 1st offset bending
(4)上記の実施形態では、第二オフセット屈曲部94が、第一方向側延出部51aの延出元の導体辺部50と同じ周方向C位置に形成されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、第二オフセット屈曲部94を第一方向側延出部51aが備える第一方向側周方向延在部54cに形成する構成とすることも可能である。このような構成においては、上記の実施形態とは異なり、第一方向側周方向延在部54cの一部(第二オフセット屈曲部94から接合部30までの部分)が、第二オフセット領域91となる。また、上記の実施形態では、第二オフセット屈曲部94のオフセット幅が線状導体幅と同じ値に設定されている場合を例として説明したが、第二オフセット屈曲部94のオフセット幅は、線状導体幅以上の任意の値に設定することができ、例えば、線状導体幅の1.5倍や2倍の値とすることができる。また、第二オフセット屈曲部94のオフセット幅を、必要な絶縁距離に応じて定めたり、絶縁シートが装着される場合には当該絶縁シートの径方向R幅にも応じて定める構成としたりすることができる。例えば、第二オフセット屈曲部94のオフセット幅を、線状導体幅と絶縁シートの径方向R幅との和に設定することができる。
(4) In the embodiment described above, the second offset
(5)上記の実施形態では、コイル20が、各スロット3内において導体辺部50が径方向Rに3個配列された3層巻構造である場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、コイル20が、各スロット3内において導体辺部50が3以外の奇数個(例えば、1個、5個、7個等)配置された奇数層巻構造(例えば、1層巻構造、5層巻構造、7層巻構造等)である構成とすることもできる。また、コイル20が奇数層巻構造である場合において、ある1つの層のみ(例えば、第一層のみ)の層コイルを同層配置セグメント40aを用いて構成し、それ以外の全ての層の層コイルを隣接層配置セグメント導体40bのような同層配置セグメント導体40a以外のセグメント導体40を用いて構成しても良いし、全ての層の層コイルを同層配置セグメント導体40aを用いて構成することもできる。なお、全ての層の層コイルを同層配置セグメント導体40aを用いて構成する場合には、例えば、少なくとも最も径方向界磁側の層以外の層に配置される同層配置セグメント導体40aについて、渡り部一方部分52aが渡り部他方部分52bに対して径方向反界磁側にオフセットされた状態を維持しつつ、連続渡り部52の全体を導体辺部50に対して径方向反界磁側にオフセットさせることで、各層に配置された同層配置セグメント導体40aの連続渡り部52を適切に配置することができる。
(5) In the above embodiment, the case where the
(6)上記の実施形態では、コイル20が、各スロット3内において導体辺部50が径方向Rに奇数個配列された奇数層巻構造である場合を例として説明したが、コイル20を、各スロット3内において導体辺部50が径方向Rに偶数個配列された偶数層巻構造として構成することも当然に可能である。このような構成において、全ての層の層コイルを同層配置セグメント導体40aを用いて構成しても良いし、一部の層(例えば、第一層のみや、第一層及び第二層のみ)の層コイルを同層配置セグメント導体40aで構成し、残りの層の層コイルを隣接層配置セグメント導体40bのような同層配置セグメント導体40a以外のセグメント導体40を用いて構成しても良い。
(6) In the above embodiment, the
(7)上記の実施形態では、一方側周方向延在部54aが、径方向Rにおけるいずれか一方側から見て、周方向他方側C2へ向かうに従って軸方向一方側L1へ向かう直線状に形成され、他方側周方向延在部54bが、径方向Rにおけるいずれか一方側から見て、周方向一方側C1へ向かうに従って軸方向一方側L1へ向かう直線状に形成されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、一方側周方向延在部54aや他方側周方向延在部54bを、径方向Rにおけるいずれか一方側から見て、周方向Cに沿った直線状に形成することもできる。
(7) In the embodiment described above, the one side circumferentially extending
(8)上記の実施形態では、連続渡り部52における渡り部一方部分52aと渡り部他方部分52bとの境界を定めるとともに、変向オフセット屈曲部92の形成位置でもある連続渡り部52の周方向中間位置が、連続渡り部52の周方向中央位置である場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、当該周方向中間位置を、連続渡り部52の周方向中央位置に対して周方向一方側C1或いは周方向他方側C2に設定することも可能である。このような構成では、変向オフセット屈曲部92は、連続渡り部52の周方向中央位置以外の周方向中間位置に形成され、一方側周方向延在部54aと他方側周方向延在部54bとは、周方向C長さが互いに異なるものとなる。
(8) In the above-described embodiment, the circumferential direction of the
(9)上記の実施形態では、接合部30が、接合渡り部53における周方向C中央位置に配置されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、接合部30を、接合渡り部53における周方向C中央位置以外の周方向C位置に配置される構成とすることもできる。このような構成では、第一方向側周方向延在部54cと、第二方向側周方向延在部54dとは、周方向C長さが互いに異なるものとなる。
(9) In the above embodiment, the case where the
(10)上記の実施形態では、第一方向側延出部51aと第二方向側延出部51bとのそれぞれの接合面31同士が互いに径方向Rに対向して接合される場合を例として説明したが、第一方向側延出部51aと第二方向側延出部51bとのそれぞれの接合面31同士が互いに周方向Cに対向して接合される構成とすることもできる。
(10) In the above embodiment, as an example, the joining
(11)上記の実施形態では、周方向第一方向側が周方向他方側C2と一致し、周方向第二方向側が周方向一方側C1と一致する場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、周方向第一方向側が周方向一方側C1と一致し、周方向第二方向側が周方向他方側C2と一致する構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。この構成では、上記の実施形態とは異なり、同層配置セグメント導体40aが備える一対の導体辺部50の内の周方向一方側C1の導体辺部50に第一オフセット屈曲部93が形成され、周方向他方側C2の導体辺部50に第二オフセット屈曲部94が形成される。
(11) In the above embodiment, the case where the circumferential first direction side coincides with the other circumferential side C2 and the circumferential second direction side coincides with the circumferential one side C1 has been described as an example. However, the embodiment of the present invention is not limited to this, and the configuration is such that the circumferential first direction side coincides with the circumferential one side C1, and the circumferential second direction side coincides with the circumferential other side C2. Is also one preferred embodiment of the present invention. In this configuration, unlike the above-described embodiment, the first offset
(12)上記の実施形態では、第一層以外の層(第二層及び第三層)のコイルも波巻コイルである場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、第一層以外の層のコイルを重ね巻コイルや同心巻コイルとすることも可能である。また、第一層以外の層のコイルを、異なるスロット3内における互いに2層以上異なる層に一対の導体辺部50がそれぞれ配置されるセグメント導体40を用いて構成することもできる。
(12) In the above embodiment, the case where the coils of the layers other than the first layer (second layer and third layer) are also wave wound coils has been described as an example. However, the embodiment of the present invention is not limited to this, and the coils of the layers other than the first layer may be a lap coil or a concentric coil. In addition, the coils of the layers other than the first layer can be configured by using the segment conductors 40 in which the pair of
(13)上記の実施形態では、セグメント導体40を構成する線状導体の、延在方向に直交する断面における断面形状が矩形状である場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、当該断面形状が、円形状、楕円形状、正方形状、多角形状等の線状導体を用いることができる。 (13) In the above-described embodiment, the case where the cross-sectional shape of the linear conductor constituting the segment conductor 40 in the cross section orthogonal to the extending direction is rectangular has been described as an example. However, the embodiment of the present invention is not limited to this, and linear conductors such as a circular shape, an elliptical shape, a square shape, and a polygonal shape can be used as the cross-sectional shape.
(14)上記の実施形態では、ステータ1が、径方向内側R1に界磁としてのロータが配置されるインナーロータ型の回転電機のステータである場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、ステータ1を、径方向外側R2に界磁としてのロータが配置されるアウターロータ型の回転電機のステータとして構成することも、本発明の好適な実施形態の一つである。このような構成では、径方向内側R1及び径方向外側R2が、それぞれ、本発明における「径方向反界磁側」及び「径方向界磁側」となる。
(14) In the above embodiment, the case where the
(15)上記の実施形態では、図1に示すように、周方向一方側C1が、ステータ1(ステータコア2)を軸方向一方側L1から見た場合における時計回り方向側と一致し、周方向他方側C2が、ステータ1(ステータコア2)を軸方向一方側L1から見た場合における反時計回り方向側と一致する場合を例として説明したが、周方向一方側C1と周方向他方側C2とを逆にすることも当然に可能である。 (15) In the above embodiment, as shown in FIG. 1, the circumferential one side C1 coincides with the clockwise direction when the stator 1 (stator core 2) is viewed from the axial one side L1, and the circumferential direction Although the case where the other side C2 coincides with the counterclockwise direction side when the stator 1 (stator core 2) is viewed from the one axial side L1 has been described as an example, the circumferential one side C1 and the circumferential other side C2 It is of course possible to reverse the above.
本発明は、円筒状のコア基準面の軸方向に延びるスロットが当該コア基準面の周方向に複数分散配置されてなる電機子コアと、電機子コアに巻装されるコイルと、を備え、界磁に対してコア基準面の径方向に対向配置されて当該界磁とともに回転電機を構成する回転電機用電機子に好適に利用することができる。 The present invention comprises an armature core in which a plurality of slots extending in the axial direction of a cylindrical core reference surface are distributed in the circumferential direction of the core reference surface, and a coil wound around the armature core, It can be suitably used for an armature for a rotating electrical machine that is disposed so as to face the field in the radial direction of the core reference surface and constitutes the rotating electrical machine together with the field.
1:ステータ(回転電機用電機子)
2:ステータコア(電機子コア)
3:スロット
3a:スロット底面
20:コイル
25:相コイル
31:接合面
40:セグメント導体
40a:同層配置セグメント導体
40b:隣接層配置セグメント導体
50:導体辺部
51:延出部
51a:第一方向側延出部
51b:第二方向側延出部
52:連続渡り部
52a:渡り部一方部分
52b:渡り部他方部分
53:接合渡り部
54a:一方側周方向延在部
54b:他方側周方向延在部
54c:第一方向側周方向延在部
54d:第二方向側周方向延在部
61:第一波巻コイル(波巻状コイル部)
90:第一オフセット領域(オフセット領域)
91:第二オフセット領域(オフセット領域)
92:変向オフセット屈曲部
93:第一オフセット屈曲部(オフセット屈曲部)
L:軸方向
C:周方向
C1:周方向一方側(周方向第二方向側)
C2:周方向他方側(周方向第一方向側)
R:径方向
R1:径方向内側(径方向界磁側)
R2:径方向外側(径方向反界磁側)
1: Stator (armature for rotating electrical machine)
2: Stator core (armature core)
3:
90: First offset area (offset area)
91: Second offset area (offset area)
92: turning offset bending portion 93: first offset bending portion (offset bending portion)
L: axial direction C: circumferential direction C1: circumferential one side (circumferential second direction side)
C2: the other side in the circumferential direction (the first direction side in the circumferential direction)
R: radial direction R1: radial inner side (radial field side)
R2: radially outer side (radially opposite field side)
Claims (5)
前記コイルは、複数の互いに異なる相の相コイルを備え、各相コイルは複数のセグメント導体を接合して構成され、
前記セグメント導体は、互いに異なる前記スロット内にそれぞれ配置される一対の導体辺部と、前記電機子コアの軸方向外側において前記一対の導体辺部の一端同士を接続する連続渡り部と、前記一対の導体辺部のそれぞれの他端から前記電機子コアの軸方向外側に延出する一対の延出部と、を連続導体で形成してなり、
前記コア基準面の径方向における前記界磁側を径方向界磁側とするとともに前記界磁とは反対側を径方向反界磁側として、前記スロットは、前記径方向反界磁側の壁面であるスロット底面を有し、
前記セグメント導体のそれぞれの前記連続渡り部における周方向中間位置よりも周方向一方側部分を渡り部一方部分、周方向他方側部分を渡り部他方部分とし、
前記一対の導体辺部が異なる前記スロット内において互いに同じ径方向位置に配置される前記セグメント導体を同層配置セグメント導体とし、
前記同層配置セグメント導体は、前記導体辺部が前記スロット底面に隣接して配置され、
前記各相コイルの前記同層配置セグメント導体の前記渡り部一方部分は、前記各相コイルの前記同層配置セグメント導体の前記渡り部他方部分に対して径方向反界磁側にオフセットするオフセット領域を備えるとともに、当該オフセット領域で他相の前記相コイルにおける前記同層配置セグメント導体の前記渡り部他方部分に対して周方向に重複して配置されている回転電機用電機子。 An armature core in which a plurality of slots extending in the axial direction of a cylindrical core reference surface are dispersedly arranged in the circumferential direction of the core reference surface; and a coil wound around the armature core. An armature for a rotating electrical machine that is disposed opposite to the radial direction of the core reference surface and constitutes a rotating electrical machine together with the field,
The coil includes a plurality of phase coils of different phases, and each phase coil is configured by joining a plurality of segment conductors,
The segment conductors include a pair of conductor side portions respectively disposed in the different slots, a continuous crossing portion connecting one end of the pair of conductor side portions on the outer side in the axial direction of the armature core, and the pair A pair of extending portions extending from the other end of each of the conductor side portions to the outside in the axial direction of the armature core, and a continuous conductor,
The field side in the radial direction of the core reference surface is a radial field side, and the opposite side to the field is a radial demagnetizing side, and the slot is a wall surface on the radial demagnetizing side. Having a slot bottom that is
More than the circumferential intermediate position of each of the segment conductors in the circumferential direction, the circumferential direction one side part is a bridging part one part, the circumferential direction other side part is the bridging part other part,
The segment conductors arranged at the same radial position in the slots in which the pair of conductor side parts are different from each other are defined as the same layer arranged segment conductors,
The same-layer arrangement segment conductor, the conductor side portion is arranged adjacent to the bottom surface of the slot,
An offset region in which the crossing portion one portion of the same-layer arranged segment conductor of each phase coil is offset to the radial demagnetizing side with respect to the other portion of the cross-layer arranged segment conductor of each phase coil And an overlapping armature for the rotating electrical machine disposed in the circumferential direction with respect to the other portion of the crossover segment conductor of the same-layer arranged segment conductor in the phase coil of the other phase in the offset region.
前記一対の導体辺部が異なる前記スロット内において互いに隣接する層となるように配置される前記セグメント導体を隣接層配置セグメント導体とし、
前記各スロット内における最も前記径方向反界磁側の層には前記同層配置セグメント導体の前記導体辺部が配置され、それ以外の層には前記隣接層配置セグメント導体の前記導体辺部が配置されている請求項1に記載の回転電機用電機子。 The coil has an m-layer winding structure in which m conductor sides are arranged in the radial direction (m: an odd number of 3 or more) in each slot,
The segment conductors arranged so that the pair of conductor side parts are adjacent to each other in the different slots are adjacent layer arranged segment conductors,
The conductor side portion of the same-layer arranged segment conductor is arranged on the most radially opposite field side layer in each slot, and the conductor side portion of the adjacent layer arranged segment conductor is arranged on the other layers. The armature for rotary electric machines according to claim 1, which is arranged.
前記同層配置セグメント導体の前記渡り部他方部分は、径方向におけるいずれか一方側から見て、周方向一方側へ向かうに従って軸方向における前記電機子コアから離間する側へ向かう他方側周方向延在部を備え、
前記一方側周方向延在部の少なくとも一部が、前記オフセット領域とされており、
前記各相コイルの前記同層配置セグメント導体は、前記一方側周方向延在部における前記オフセット領域が、径方向におけるいずれか一方側から見て、他相の前記相コイルにおける前記同層配置セグメント導体の前記他方側周方向延在部に対して交差するように配置されている請求項1又は2に記載の回転電機用電機子。 The one part of the crossing portion of the same-layer arranged segment conductor extends in the circumferential direction on one side toward the side away from the armature core in the axial direction as viewed from one side in the radial direction toward the other side in the circumferential direction. Equipped with
The other part of the crossing portion of the same layer-arranged segment conductor extends in the circumferential direction on the other side toward the side away from the armature core in the axial direction as viewed from one side in the radial direction. Equipped with
At least a part of the one-side circumferential extending portion is the offset region,
The same-layer arrangement segment conductor of each phase coil is the same-layer arrangement segment in the phase coil of the other phase when the offset region in the one-side circumferential extension portion is viewed from one side in the radial direction. The armature for rotary electric machines according to claim 1, wherein the armature is disposed so as to intersect with the other side circumferentially extending portion of the conductor.
前記同層配置セグメント導体の前記連続渡り部は、当該連続渡り部の周方向中間位置に、径方向位置及び延在方向の双方が互いに異なる前記一方側周方向延在部と前記他方側周方向延在部とを接続する変向オフセット屈曲部を備えている請求項3に記載の回転電機用電機子。 The one part of the crossing portion of the same-layer arranged segment conductor is at the same circumferential position as the conductor side connected to one side in the circumferential direction, and the one side circumferentially extending portion is set to the conductor side. An offset bend that offsets to the radial direction field side,
The continuous crossing portion of the segment conductors having the same layer is arranged at a circumferential intermediate position of the continuous crossing portion, the one-side circumferential extending portion and the other-side circumferential direction having different radial positions and extending directions. The armature for a rotating electrical machine according to claim 3, further comprising a deflection offset bending portion that connects the extending portion.
前記接合渡り部を構成する一対の前記延出部の内の周方向第一方向側に位置するものを第一方向側延出部、当該周方向第一方向側とは反対側の周方向第二方向側に位置するものを第二方向側延出部とし、
前記各相コイルの前記同層配置セグメント導体の前記第一方向側延出部は、前記各相コイルの前記同層配置セグメント導体の前記第二方向側延出部に対して径方向反界磁側にオフセットするオフセット領域を備えるとともに、当該オフセット領域で他相の前記相コイルにおける前記同層配置セグメント導体の前記第二方向側延出部に対して周方向に重複して配置され、
前記同層配置セグメント導体の前記第一方向側延出部と、同相の前記相コイルにおける他の前記同層配置セグメント導体の前記第二方向側延出部と、のそれぞれの接合面同士が互いに径方向に対向して接合されることで、各相の波巻状コイル部が形成されている請求項1から4のいずれか一項に記載の回転電機用電機子。 Each of the phase coils has a joining bridge portion formed by joining the extending portions extending from the conductor side portions arranged in the different slots, respectively, on the outer side in the axial direction of the armature core,
Of the pair of extending portions constituting the joining crossing portion, the one located on the circumferential first direction side is the first direction extending portion, the circumferential direction first opposite to the circumferential first direction side. The one located on the two direction side is the second direction side extension,
The first direction side extension portion of the same-layer arrangement segment conductor of each phase coil is radially opposite to the second direction side extension portion of the same-layer arrangement segment conductor of each phase coil. An offset region that is offset to the side, and is disposed in the offset region overlapping in the circumferential direction with respect to the second direction side extension portion of the same-layer arranged segment conductor in the phase coil of the other phase,
The joint surfaces of the first-direction extending portion of the same-layer arranged segment conductor and the second-direction extending portion of the other same-layer arranged segment conductor in the phase coil of the same phase are mutually connected. The armature for a rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 4, wherein a corrugated coil portion of each phase is formed by being opposed to each other in the radial direction.
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