JP2008125328A - 3相モータ用のステータ - Google Patents

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徹 畔柳
Keiichi Shinohara
敬一 篠原
Shin Sakaguchi
慎 坂口
Junichi Sugawara
純一 菅原
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Abstract

【課題】モータ性能の向上とコイルエンド部の小型化とを両立させることができる3相モータ用のステータを提供すること。
【解決手段】3相モータ用のステータ1は、複数のスロットを備えたステータコア2と、複数のスロット内に所定のスロット数を空けて分布巻き状態で配置したU相、V相及びW相の3相のコイル3U、V、Wとを有している。ステータコア2の軸方向端面201には、ステータコア2の軸方向Lに向けて3層のパネル層4A、B、Cを積層してなるターン用バスパネル4と、3相のコイル3U、V、Wを各相毎に連ねるための渡線用バスパネルとが対向配置してある。各相のコイル3U、V、Wを形成するU相のバスバー導体41U、V相のバスバー導体及びW相のバスバー導体は、それぞれ3層のパネル層4A、B、Cに、均等な本数で分散して設けてある。
【選択図】図9

Description

本発明は、複数のスロットを備えたステータコアと、複数のスロット内に所定のスロット数を空けて分布巻き状態で配置した3相のコイルとを有する3相モータ用のステータに関する。
U相、V相及びW相の3相のコイルをステータコアに配置してなる3相モータ用のステータは、その多くが絶縁被覆してなる断面円形状の銅線を複数回巻回してなる3相のコイルを用いている。一方、コイルエンド部(コイルの一部がステータコアの軸方向端面から突出してなる部分)の小型化や、コイルをステータコアに組み付ける工程の簡略化等を目的として、コイルをステータコアに組み付ける種々の方法が考えられている。
例えば、各相のコイルを形成するループ状導体において、互いに対向する一対の第1導体部分をステータコアにおけるスロット内に挿通配置すると共に、上記一対の第1導体部分の両端同士を連結する第2導体部分を、ステータコアの両側の軸方向端面に対向配置する組付方法が考えられる。このような方法を用いたモータの固定子としては、例えば特許文献1に開示されたものがある。
この特許文献1においては、固定子本体部(ステータコア)のスロット内に、U相、V相及びW相のコイルを形成する第1の導体部を挿通配置し、固定子本体部の軸方向両端に、U相、V相及びW相のコイルをそれぞれ形成する第2、第3の導体部を設けた固定子端板を対向配置している。また、各固定子端板は、3層に積層してあり、ステータコアの軸方向端面に最も近い一対の固定子端板にU相のコイルを形成する第2、第3の導体部を設け、ステータコアの軸方向端面から最も離れた一対の固定子端板にW相のコイルを形成する第2、第3の導体部を設け、中間に位置する一対の固定子端板にV相のコイルを形成する第2、第3の導体部を設けている。
しかしながら、上記特許文献1等においては、3層に積層した固定子端板においては、U相のコイルを形成する固定子端板と、V相のコイルを形成する固定子端板と、W相のコイルを形成する固定子端板とに分別して振り分けている。そのため、U相のコイルと、V相のコイルと、W相のコイルとの長さが互いに異なってしまい、各相毎の導体抵抗が互いに異なってしまう。これにより、出力トルク等のモータ性能を向上させるためには十分ではなかった。また、各相のコイルを3層の固定子端板に分別して振り分けたことにより、ステータコアの軸方向端面から突出して配置した部分であるコイルエンド部を小型化するためには十分ではなかった。
特開2001−275288号公報
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、モータ性能の向上とコイルエンド部の小型化とを両立させることができる3相モータ用のステータを提供しようとするものである。
本発明は、複数のスロットを備えたステータコアと、上記複数のスロット内に所定のスロット数を空けて分布巻き状態で配置したU相、V相及びW相の3相のコイルとを有する3相モータ用のステータにおいて、
上記ステータコアの軸方向端面の少なくとも一方には、該ステータコアの軸方向に向けて複数のパネル層を積層してなるターン用バスパネルが対向配置してあり、
上記各相のコイルにおいて上記ステータコアの軸方向端面から突出して上記パネル層に平行に配置する導体部分は、上記パネル層に設けたターン構成用のバスバー導体によって形成してあり、
U相の上記バスバー導体、V相の上記バスバー導体及びW相の上記バスバー導体は、それぞれ上記複数のパネル層に分散して設けてあることを特徴とする3相モータ用のステータにある(請求項1)。
本発明の3相モータ用のステータは、ステータコアに3相のコイルを配置してなり、ステータコアの少なくとも一方の軸方向端面には、上記ターン用バスパネルが対向配置してある。そして、各相のコイルをそれぞれ形成するU相のバスバー導体、V相のバスバー導体及びW相のバスバー導体は、それぞれ複数のパネル層に分散して設けてある。
これにより、複数の3相のバスバー導体は、互いの長さができるだけ均等になるように、複数のパネル層に分散して設けることができる。そのため、U相のコイルと、V相のコイルと、W相のコイルとの長さをできるだけ同じにすることができ、各相毎の導体抵抗をできるだけ均等にすることができる。これにより、上記ステータを用いて構成した3相モータにおいては、出力トルク等のモータ性能を向上させることができる。
また、複数の3相のバスバー導体を複数のパネル層に分散して設けたことにより、ステータコアの軸方向端面から突出して配置した部分であるコイルエンド部を小型化することができる。
それ故、本発明の3相モータ用のステータによれば、モータ性能の向上とコイルエンド部の小型化とを両立させることができる。
なお、各相のバスバー導体をそれぞれ複数のパネル層に分散して設けた状態とは、各パネル層において、U相のバスバー導体、V相のバスバー導体及びW相のバスバー導体が混在している状態のことをいう。また、上記バスバー導体は、上記スロット内に挿通配置した挿通導体と接合して、各相において各極のコイルにおけるターンを構成する。
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記3相のコイルは、複数回ターンして形成した単極コイルであり、上記ターン用バスパネルの軸方向外方には、上記3相の単極コイルを各相毎に連ねるための渡線用導体を設けた渡線用バスパネルを対向配置することが好ましい(請求項2)。
この場合には、渡線用導体によって、各相の単極コイルを互いに連結した連極コイルを形成することができる。また、上記3相のコイルを、渡線用バスパネルに設けた渡線用導体によって各相毎に連ねた後、スター結線又はデルタ結線等を行ってステータとすることができる。
また、上記複数のパネル層のうち軸方向外側に位置する外側パネル層においては、該外側パネル層に設けた複数本の上記バスバー導体のうちの所定本数を、上記外側パネル層よりも軸方向内側に位置する内側パネル層に設けた上記バスバー導体同士の間を通って上記ステータコアの軸方向端面から引き出された導体部分と接合することが好ましい(請求項3)。
この場合には、外側パネル層におけるバスバー導体と接合する導体部分を、内側パネル層におけるバスバー導体同士の間のスペースを利用して配置することができる。これにより、複数のパネル層によるコイルエンド部における径方向の寸法を、容易に小さくすることができる。
また、上記ターン用バスパネルにおける上記パネル層は、3層に積層してあり、上記U相のバスバー導体、上記V相のバスバー導体及び上記W相のバスバー導体は、それぞれ上記3層のパネル層に分散して設けてあることが好ましい(請求項4)。
この場合には、U相のコイルと、V相のコイルと、W相のコイルとの導体抵抗をより均等にすることができる。これにより、上記ステータを用いて構成した3相モータにおいては、出力トルク等のモータ性能を一層向上させることができる。また、この場合には、コイルエンド部を一層小型化することができる。
また、ターン用バスパネルは、別々に形成した3層のパネル層を積層したものとすることができ、また、3層のパネル層を一体成形したものとすることもできる。
また、上記U相のバスバー導体、上記V相のバスバー導体及び上記W相のバスバー導体は、それぞれ上記3層のパネル層に、均等な本数で分散して設けてあることが好ましい(請求項5)。
この場合には、U相のコイルと、V相のコイルと、W相のコイルとの導体抵抗をより均等にすることができる。
また、上記3層のパネル層は、上記ステータコアの軸方向端面に近い側から、1段目パネル層、2段目パネル層及び3段目パネル層として順次積層してあり、上記3段目パネル層においては、該3段目パネル層に設けた複数本の上記バスバー導体のうちの所定本数が、上記1段目パネル層に設けた上記バスバー導体同士の間及び上記2段目パネル層に設けた上記バスバー導体同士の間の少なくとも一方を通って上記ステータコアの軸方向端面から引き出された導体部分と接合してあり、上記2段目パネル層においては、該2段目パネル層に設けた複数本の上記バスバー導体のうちの所定本数が、上記1段目パネル層に設けた上記バスバー導体同士の間を通って上記ステータコアの軸方向端面から引き出された導体部分と接合してあることが好ましい(請求項6)。
この場合には、3段目パネル層におけるバスバー導体と接合する導体部分を、1段目パネル層におけるバスバー導体同士の間のスペース及び2段目パネル層におけるバスバー導体同士の間のスペースの少なくとも一方を利用して配置することができる。また、2段目パネル層におけるバスバー導体と接合する導体部分を、1段目パネル層におけるバスバー導体同士の間のスペースを利用して配置することができる。これにより、3層のパネル層によるコイルエンド部における径方向の寸法を、容易に小さくすることができる。
また、上記各相のコイルにおいて上記ステータコアの軸方向端面から上記各パネル層までそれぞれ引き出された導体部分、及び上記各パネル層における上記バスバー導体は、上記ステータコアの径方向に扁平しており、上記各パネル層における上記バスバー導体は、上記導体部分を扁平させることによって上記各パネル層において形成された空間を利用して設けてあることが好ましい(請求項7)。
この場合には、各パネル層において、上記導体部分及びバスバー導体をさらにスペース効率よく配置することができる。特に、上記導体部分及びバスバー導体の径方向における寸法を小さくすることができ、複数のパネル層によるコイルエンド部における径方向の寸法を、さらに小さくすることができる。
また、上記3層のパネル層において、いずれかのパネル層を第1パネル層、該第1パネル層とは異なるいずれかのパネル層を第2パネル層、及び残りのパネル層を第3パネル層としたとき、上記U相の複数のバスバー導体、上記V相の複数のバスバー導体及び上記W相の複数のバスバー導体は、1番目のターンを構成するバスバー導体が上記第1パネル層に、2番目のターンを構成するバスバー導体が上記第2パネル層に、3番目のターンを構成するバスバー導体が上記第3パネル層にそれぞれ設けると共に、4番目以降のターンを構成するバスバー導体も上記と同様のローテーションで設けることができる(請求項8)。
この場合には、3相のバスバー導体を、スペース効率よく整列させた状態で、それぞれ3層のパネル層に均等な本数で分散して設けることができる。
なお、各相のコイルにおける各ターンは、ステータコアの径方向外側から順次、1番目のターン、2番目のターン、3番目のターン、・・・とすることができる。
また、上記3層のパネル層において、いずれかのパネル層を第1パネル層、該第1パネル層とは異なるいずれかのパネル層を第2パネル層、及び残りのパネル層を第3パネル層としたとき、上記U相の複数のバスバー導体は、1番目のターンを構成するバスバー導体が上記第1パネル層に、2番目のターンを構成するバスバー導体が上記第2パネル層に、3番目のターンを構成するバスバー導体が上記第3パネル層にそれぞれ設けてあると共に、4番目以降のターンを構成するバスバー導体も上記と同様のローテーションで設けてあり、上記V相の複数のバスバー導体は、1番目のターンを構成するバスバー導体が上記第2パネル層に、2番目のターンを構成するバスバー導体が上記第3パネル層に、3番目のターンを構成するバスバー導体が上記第1パネル層にそれぞれ設けてあると共に、4番目以降のターンを構成するバスバー導体も上記と同様のローテーションで設けてあり、上記W相の複数のバスバー導体は、1番目のターンを構成するバスバー導体が上記第3パネル層に、2番目のターンを構成するバスバー導体が上記第1パネル層に、3番目のターンを構成するバスバー導体が上記第2パネル層にそれぞれ設けてあると共に、4番目以降のターンを構成するバスバー導体も上記と同様のローテーションで設けてあることもできる(請求項9)。
この場合には、3相のバスバー導体を、スペース効率よく整列させた状態で、それぞれ3層のパネル層に均等な長さ及び本数で分散して設けることができる。また、この場合には、3層のパネル層を互いに120°位相をずらして積層することにより、3層のパネル層を共通化することができる(3層のパネル層に設けるバスバー導体の形成状態を同じにすることができる)。
なお、各相のコイルにおける各ターンは、ステータコアの径方向外側から順次、1番目のターン、2番目のターン、3番目のターン、・・・とすることができる。
また、上記3層のパネル層において、いずれかのパネル層を第1パネル層、該第1パネル層とは異なるいずれかのパネル層を第2パネル層、及び残りのパネル層を第3パネル層としたとき、上記U相の複数のバスバー導体は、互いに隣接して1番目の組のターンを構成する複数本のバスバー導体が上記第1パネル層に、互いに隣接して2番目の組のターンを構成する複数本のバスバー導体が上記第2パネル層に、互いに隣接して3番目の組のターンを構成する複数本のバスバー導体が上記第3パネル層にそれぞれ設けてあり、上記V相の複数のバスバー導体は、互いに隣接して1番目の組のターンを構成する複数本のバスバー導体が上記第2パネル層に、互いに隣接して2番目の組のターンを構成する複数本のバスバー導体が上記第3パネル層に、互いに隣接して3番目の組のターンを構成する複数本のバスバー導体が上記第1パネル層にそれぞれ設けてあり、上記W相の複数のバスバー導体は、互いに隣接して1番目の組のターンを構成する複数本のバスバー導体が上記第3パネル層に、互いに隣接して2番目の組のターンを構成する複数本のバスバー導体が上記第1パネル層に、互いに隣接して3番目の組のターンを構成する複数本のバスバー導体が上記第2パネル層にそれぞれ設けてあることもできる(請求項10)。
この場合にも、3相のバスバー導体を、スペース効率よく整列させた状態で、それぞれ3層のパネル層に均等な長さ及び本数で分散して設けることができる。また、この場合にも、3層のパネル層を互いに120°位相をずらして積層することにより、3層のパネル層を共通化することができる(3層のパネル層に設けるバスバー導体の形成状態を同じにすることができる)。
なお、各相の複数のバスバー導体において、4番目の組以降のターンを構成する複数本のバスバー導体がある場合には、当該複数本のバスバー導体も上記と同様のローテーションで設けることができる。
また、各相のコイルにおける各組のターンは、ステータコアの径方向外側から順次、1番目の組のターン、2番目の組のターン、3番目の組のターン、・・・とすることができる。
また、上記ターン用バスパネルは、上記ステータコアの一方側の軸方向端面に対向配置してあり、上記各相のコイルは、上記スロット内に挿通配置する一対の挿通導体を一端において連結してなるU字状導体部と、上記ターン用バスパネルにおける上記パネル層に設けた上記バスバー導体とを用いて形成することができる(請求項11)。
この場合には、U字状導体部における一対の挿通導体をステータコアのスロット内に挿通配置し、当該U字状導体部の端部をバスバー導体によって連結して、導体を複数回ターンさせてなる各相のコイルを形成することができる。
また、上記ターン用バスパネルは、上記ステータコアの両側の軸方向端面に対向配置してあり、上記各相のコイルは、上記スロット内に挿通配置した挿通導体と、上記ターン用バスパネルにおける上記パネル層に設けた上記バスバー導体とを用いて形成することもできる(請求項12)。
この場合には、一対の挿通導体をステータコアのスロット内に挿通配置し、当該一対の挿通導体の軸方向両側の端部をバスバー導体によって連結して、導体を複数回ターンさせてなる各相のコイルを形成することができる。
また、上記挿通導体の断面積と上記バスバー導体の断面積とは同一になっており、上記バスバー導体は、上記挿通導体に比べて上記ステータコアの径方向における厚みが小さくなっていることが好ましい(請求項13)。
この場合には、各相のコイルにおける断面積を均一にして、導体に生じる損失を低減させることができる。また、各相のバスバー導体をステータコアの径方向に薄い扁平形状に形成して、ターン用バスパネル及び渡線用バスパネル等によって形成されたコイルエンド部を、ステータコアの径方向に小さくすることができる。これにより、同一サイズのステータにおいて、ロータを配置するための貫通穴の内径をできるだけ大きくすることができ、モータ性能を一層向上させることができる。
また、同じ上記スロット内に挿通配置した上記挿通導体同士の断面積は同一になっており、該複数の挿通導体は、上記ステータコアの内周側に位置するものが上記ステータコアの外周側に位置するものに比べて、上記ステータコアの周方向における幅が小さくなっていることが好ましい(請求項14)。
この場合には、各スロットにおいて、ステータコアの外周側に位置する挿通導体に比べてステータコアの内周側に位置する挿通導体の周方向における幅を小さくすることにより、ステータコアにおいてロータを配置するための貫通穴の内径をできるだけ大きくすることができ、モータ性能を一層向上させることができる。
また、上記3層のパネル層は、上記ステータコアの軸方向端面に近い側から、1段目パネル層、2段目パネル層及び3段目パネル層として順次積層してあり、上記3層のパネル層においては、上記1段目パネル層に設けた上記バスバー導体の端部と上記挿通導体の端部との1段目連結位置、上記2段目パネル層に設けた上記バスバー導体の端部と上記挿通導体の端部との2段目連結位置、及び上記3段目パネル層に設けた上記バスバー導体の端部と上記挿通導体の端部との3段目連結位置に対応して、上記ステータコアの軸方向に向けて互いに連通する連通口がそれぞれ形成してあり、上記1段目パネル層に設けた上記バスバー導体の端部は、上記スロット内から上記1段目パネル層における上記連通口内まで挿通した状態の上記挿通導体と接合し、上記2段目パネル層に設けた上記バスバー導体の端部は、上記スロット内から上記1段目パネル層における上記連通口内を介して上記2段目パネル層における上記連通口内まで挿通した状態の上記挿通導体と接合し、上記3段目パネル層に設けた上記バスバー導体の端部は、上記スロット内から上記1段目パネル層における上記連通口内及び上記2段目パネル層における上記連通口内を介して上記3段目パネル層における上記連通口内まで挿通した状態の上記挿通導体と接合することができる(請求項15)。
この場合には、3層のパネル層にそれぞれ設けたバスバー導体の端部と挿通導体の端部との接合は、3層のパネル層を積層した後、3段目パネル層の外部から上記連通口を介して一括して行うことができる。これにより、上記接合を効率的に行うことができ、ステータの生産性を向上させることができる。
また、上記3層のパネル層は、上記ステータコアの軸方向端面に近い側から、1段目パネル層、2段目パネル層及び3段目パネル層として順次積層してあり、上記3層のパネル層においては、上記1段目パネル層に設けた上記バスバー導体の端部と上記挿通導体の端部との1段目連結位置、上記2段目パネル層に設けた上記バスバー導体の端部と上記挿通導体の端部との2段目連結位置、及び上記3段目パネル層に設けた上記バスバー導体の端部と上記挿通導体の端部との3段目連結位置に対応して、上記ステータコアの軸方向に向けて互いに連通する連通口がそれぞれ形成してあり、上記1段目パネル層に設けた上記バスバー導体の端部には、上記ステータコアの軸方向外方に向けて屈曲して、少なくとも上記3段目パネル層まで引き出した1段目引出端部が形成してあり、該1段目引出端部は、上記スロット内から上記1段目パネル層における上記連通口内及び上記2段目パネル層における上記連通口内を通って上記3段目パネル層における上記連通口内まで挿通した状態の上記挿通導体と接合し、上記2段目パネル層に設けた上記バスバー導体の端部には、上記ステータコアの軸方向外方に向けて屈曲して、少なくとも上記3段目パネル層まで引き出した2段目引出端部が形成してあり、該2段目引出端部は、上記スロット内から上記1段目パネル層における上記連通口内及び上記2段目パネル層における上記連通口内を通って上記3段目パネル層における上記連通口内まで挿通した状態の上記挿通導体と接合することもできる(請求項16)。
この場合にも、3層のパネル層にそれぞれ設けたバスバー導体の端部と挿通導体の端部との接合は、3層のパネル層を積層した後、3段目パネル層から一括して行うことができる。また、この場合には、上記接合は、3段目パネル層又は3段目パネル層よりもステータコアの軸方向の外方位置において行うことができる。これにより、上記接合を一層効率的に行うことができ、ステータの生産性を一層向上させることができる。
以下に、本発明の3相モータ用のステータにかかる実施例につき図面と共に説明する。
(実施例1)
本例の3相モータ用のステータ1は、図7、図9、図10に示すごとく、複数のスロット22を備えたステータコア2と、複数のスロット22内に所定のスロット数を空けて分布巻き状態で配置したU相、V相及びW相の3相のコイル3U、V、Wとを有している。ステータコア2の軸方向端面201には、ステータコア2の軸方向Lに向けて3層のパネル層4A、B、Cを積層してなるターン用バスパネル4が対向配置してある。
ターン用バスパネル4において、3層のパネル層4A、B、Cは、ステータコア2の軸方向端面201に近い側から、1段目パネル層4A、2段目パネル層4B及び3段目パネル層4Cとして順次積層してある。
各相のコイル3U、V、Wにおいてステータコア2の軸方向端面201から突出してパネル層4A、B、Cに平行に配置する導体部分は、パネル層4A、B、Cに設けたターン構成用のバスバー導体41によって形成してある。
3段目パネル層4Cにおいては、3段目パネル層4Cに設けた複数本のバスバー導体41のうちの所定本数が、1段目パネル層4Aに設けたバスバー導体41同士の間及び2段目パネル層4Bに設けたバスバー導体41同士の間の少なくとも一方を通ってステータコア2の軸方向端面201から引き出された導体部分と接合してある。また、2段目パネル層4Bにおいては、2段目パネル層4Bに設けた複数本のバスバー導体41のうちの所定本数が、1段目パネル層4Aに設けたバスバー導体41同士の間を通ってステータコア2の軸方向端面201から引き出された導体部分と接合してある。
そして、図1〜図6に示すごとく、U相のバスバー導体41U、V相のバスバー導体41V及びW相のバスバー導体41Wは、それぞれ3層のパネル層4A、B、Cに、均等な本数で分散して設けてある。
また、本例の3相のコイル3U、V、Wは、複数回ターンして形成した単極コイルを構成する。そして、図8、図10に示すごとく、ターン用バスパネル4の軸方向Lの外方には、3相の単極コイル(本例では、単にコイルという。)3U、V、Wを各相毎に連ねるための渡線用導体51U、V、Wを設けた渡線用バスパネル5が対向配置してある。
そして、本例のステータ1においては、渡線用導体51U、V、Wによって、各相のコイル(単極コイル)3U、V、Wを互いに連結して、連極コイルを形成している。
なお、本例において、図1、図2は、1段目パネル層4Aの全体図と部分拡大図とをそれぞれ示し、図3、図4は、2段目パネル層4Bの全体図と部分拡大図とをそれぞれ示し、図5、図6は、3段目パネル層4Cの全体図と部分拡大図とをそれぞれ示す。また、図7は、ステータコア2の部分拡大図を示し、図8は、渡線用バスパネル5の拡大図を示す。また、図9は、ステータコア2におけるU相のコイル3Uの配置状態を模式的に示す(V相及びW相のコイル3V、Wについても配置状態は同様である)。
以下に、本例の3相モータ用のステータ1につき、図1〜図12と共に詳説する。
本例の3相モータ用のステータ1は、ハイブリッド自動車、電気自動車等に使用できる3相モータに用いるものである。また、この3相モータは、モータジェネレータ又はジェネレータとして使用することもできるものである。
図7、図10に示すごとく、ステータコア2は、磁性材料からなる電磁鋼板23をその軸方向Lに積層してなり、この軸方向Lに向けて、ロータを回転可能に配置するための貫通穴21を有している。ステータコア2には、貫通穴21の内壁から径方向Rの外方に向けて放射状に複数のスロット22が形成されている。各スロット22は、軸方向Lに向けて貫通形成されていると共に、径方向Rの外方に向かうに連れて周方向Cにおける幅が拡大する形状に形成されている。
図9、図10に示すごとく、本例のステータ1においては、ターン用バスパネル4及び渡線用バスパネル5は、ステータコア2の一方側の軸方向端面201に対向配置してある。各相のコイル3U、V、Wにおいては、ステータコア2の一方側の軸方向端面201から突出配置する導体部分をバスバー導体41によって形成してある。
また、図12に示すごとく、各相のコイル3U、V、Wは、スロット22内に挿通配置する一対の挿通導体32同士を連結導体33によって連結してなる各相のU字状導体部310と、各パネル層4A、B、Cに設けた各相のバスバー導体41U、V、Wとを用いて形成してある。そして、U字状導体部310における一対の挿通導体32をステータコア2のスロット22内に挿通配置し、当該U字状導体部310の端部をバスバー導体41によって連結して、導体を複数回ターンさせてなる各相のコイル3U、V、Wを形成することができる。
また、ターン用バスパネル4及び渡線用バスパネル5は、ステータコア2の貫通穴21に対応した貫通穴を備えたリング形状を有している。
なお、図示は省略するが、ターン用バスパネル4及び渡線用バスパネル5は、ステータコア2の両側の軸方向端面201、202に対向配置し、各相のコイル3U、V、Wは、スロット22内に挿通配置した各相の挿通導体32と、各パネル層4A、B、Cに設けた各相のバスバー導体41U、V、Wとを用いて形成することもできる。この場合には、一対の挿通導体32をステータコア2のスロット22内に挿通配置し、当該一対の挿通導体32の軸方向両側の端部をバスバー導体41によって連結して、導体を複数回ターンさせてなる各相のコイル3U、V、Wを形成することができる。
図11に示すごとく、各スロット22には、複数本の挿通導体32が径方向Rに並ぶ状態で挿通配置してある。各相のコイル3U、V、Wは、絶縁被膜を備えると共に断面略四角形状を有する角線によって形成されている。また、各スロット22の内壁には、絶縁紙241が配置してあり、スロット22内に挿通配置した複数の挿通導体32は、絶縁フィルム242によって束ねてある。
また、コイルに生じる損失を最小限にするために、各相のコイル3U、V、Wは、断面積が一定に形成してある。そして、各相のコイル3U、V、Wにおいて、挿通導体32と連結導体33とバスバー導体41との断面積は同一になっており、また、同じスロット22内に挿通配置した複数の挿通導体32同士の断面積は同一になっている。
また、同図に示すごとく、スロット22内における導体の占有面積を向上させるために、複数の挿通導体32は、ステータコア2の内周側に位置するものがステータコア2の外周側に位置するものに比べて、ステータコア2の周方向Cにおける幅c1が小さいと共にステータコア2の径方向Rにおける厚みr1が大きくなっている。
また、本例においては、同じスロット22内に挿通配置した複数の挿通導体32は、ステータコア2の最も内周側に位置するものの周方向Cにおける幅c1が最も小さいと共に径方向Rにおける厚みr1が最も大きくなっており、ステータコア2の最も外周側に位置するものの周方向Cにおける幅c1が最も大きいと共に径方向Rにおける厚みr1が最も小さくなっている。また、同じスロット22内に挿通配置した複数の挿通導体32は、外周側に位置するものほど周方向Cにおける幅c1が大きいと共に径方向Rにおける厚みr1が小さくなっている。
また、図1〜図6に示すごとく、各相のコイル3U、V、Wにおいてステータコア2の軸方向端面201から各パネル層4A、B、Cまでそれぞれ引き出された挿通導体32の端部、及び各パネル層4A、B、Cにおけるバスバー導体41は、ステータコア2の径方向Rに扁平している(後述する図23参照)。そして、各パネル層4A、B、Cにおけるバスバー導体41は、上記挿通導体32の端部を扁平させることによって各パネル層4A、B、Cにおいて形成された空間を利用して設けてある。
また、図12に示すごとく、各相のコイル3U、V、Wにおいて、連結導体33及びバスバー導体41は、挿通導体32に比べてステータコア2の径方向Rにおける厚みr1が小さくなっている。これにより、連結導体33及びバスバー導体41をステータコア2の径方向Rに薄い扁平形状に形成して、連結導体33によって形成されたコイルエンド部30及びターン用バスパネル4及び渡線用バスパネル5等によって形成されたコイルエンド部30を、ステータコア2の径方向Rに小さくすることができる。
図7に示すごとく、上記ステータコア2における複数のスロット22は、6の倍数分の数が形成してある。本例のステータコア2のスロット数は、U相、V相及びW相についてそれぞれ16スロットであり、合計48スロットである。また、各相のコイル3U、V、Wは、それぞれ8つ形成されており、上記渡線用バスパネル5によって、4つの各相のコイル3U、V、Wが連なった4連コイルが2組ずつ形成されている。そして、ステータ1においては、各相の4連コイルの一端を結束して中性点を形成し、この中性点を有するスター結線コイルが2組形成してある。
また、ステータコア2においては、3相のコイル3U、V、Wをそれぞれ形成する一対の挿通導体32を挿通配置する6種類のスロット22が隣接して、複数回繰り返し形成されている。すなわち、ステータコア2においては、6種類のスロット22をスロット組として、8つのスロット組が形成されている。
図7に示すごとく、隣接する6種類のスロット22(各スロット組)は、ステータコア2の周方向一方側C1から順に、一方側U相用スロットU2、他方側U相用スロットU1、一方側V相用スロットV2、他方側V相用スロットV1、一方側W相用スロットW2及び他方側W相用スロットW1として形成されている。
上記一方側U相用スロットU2内には、第1のU相のコイル3Uにおける周方向他方側C2の挿通導体32Uが挿通配置されている。また、上記他方側U相用スロットU1内には、第1のU相のコイル3Uの周方向他方側C2に隣接する第2のU相のコイル3Uにおける周方向一方側C1の挿通導体32Uが挿通配置されている。
上記一方側V相用スロットV2内には、第1のV相のコイル3Vにおける周方向他方側C2の挿通導体32Vが挿通配置されている。また、上記他方側V相用スロットV1内には、第1のV相のコイル3Vの周方向他方側C2に隣接する第2のV相のコイル3Vにおける周方向一方側C1の挿通導体32Vが挿通配置されている。
上記一方側W相用スロットW2内には、第1のW相のコイル3Wにおける周方向他方側C2の挿通導体32Wが挿通配置されている。また、上記他方側W相用スロットW1内には、第1のW相のコイル3Wの周方向他方側C2に隣接する第2のW相のコイル3Wにおける周方向一方側C1の挿通導体32Wが挿通配置されている。
図9に示すごとく、本例の3相のコイル3U、V、Wは、絶縁被覆した導体を9回ターンさせて形成されており、各相のコイル3U、V、Wは、9つのループ状導体31U、V、Wを連ねて構成されている。
また、図11に示すごとく、各スロット22内には、10本の挿通導体32がステータコア2の径方向Rに並んで挿通配置されている。
また、ターン用バスパネル4において、各パネル層4A、B、Cには、U相のバスバー導体41U、V相のバスバー導体41V及びW相のバスバー導体41Wがそれぞれ複数形成されている。
図2、図4、図6、図7に示すごとく、U相のバスバー導体41Uは、U相のコイル3Uを形成するために、第1のスロット組における他方側U相用スロットU1内に挿通配置された周方向一方側C1の挿通導体32Uと、4つのスロット22を空けて、第2のスロット組における一方側U相用スロットU2内に挿通配置された周方向他方側C2の挿通導体32Uとを連結するよう形成されている。
そして、各パネル層4A、B、Cにおいては、それぞれ他方側U相用スロットU1内に挿通配置された周方向一方側C1の挿通導体32Uと、一方側U相用スロットU2内に挿通配置された周方向他方側C2の挿通導体32Uとを連結する3本のU相のバスバー導体41Uが、8組形成されている。
図2、図4、図6、図7に示すごとく、V相のバスバー導体41Vは、V相のコイル3Vを形成するために、第1のスロット組における他方側V相用スロットV1内に挿通配置された周方向一方側C1の挿通導体32Vと、4つのスロット22を空けて、第2のスロット組における一方側V相用スロットV2内に挿通配置された周方向他方側C2の挿通導体32Vとを連結するよう形成されている。
そして、各パネル層4A、B、Cにおいては、それぞれ他方側V相用スロットV1内に挿通配置された周方向一方側C1の挿通導体32Vと、一方側V相用スロットV2内に挿通配置された周方向他方側C2の挿通導体32Vとを連結する3本のV相のバスバー導体41Vが、8組形成されている。
図2、図4、図6、図7に示すごとく、W相のバスバー導体41Wは、W相のコイル3Wを形成するために、第1のスロット組における他方側W相用スロットW1内に挿通配置された周方向一方側C1の挿通導体32Wと、4つのスロット22を空けて、第2のスロット組における一方側W相用スロットW2内に挿通配置された周方向他方側C2の挿通導体32Wとを連結するよう形成されている。
そして、各パネル層4A、B、Cにおいては、それぞれ他方側W相用スロットW1内に挿通配置された周方向一方側C1の挿通導体32Wと、一方側W相用スロットW2内に挿通配置された周方向他方側C2の挿通導体32Wとを連結する3本のW相のバスバー導体41Wが、8組形成されている。
図10、図12に示すごとく、上記U字状導体部310における一対の挿通導体32において、バスバー導体41と連結する側の端部がステータコア2の一方側の軸方向端面201から突出してなる突出部321は、スロット22内に挿通配置したストレート部分322に対して、各パネル層4A、B、Cに設けたバスバー導体41と接合する位置まで所定の形状に折曲形成してある。
また、U字状導体部310における一対の挿通導体32において、ステータコア2の他方側の軸方向端面202から突出してなる突出部321も、複数の連結導体33によるコイルエンド部30の径方向Rの寸法を小さくするよう所定の形状に折曲形成してある。
図2、図4、図6に示すごとく、各パネル層4A、B、Cにおいて、各相のバスバー導体41U、V、Wの両端部に対応する位置には、各相のU字状導体部310における一対の挿通導体32の端部を挿入配置するための挿入口43が形成してある。そして、各相のU字状導体部310における一対の挿通導体32の端部は、挿入口43内に挿入配置することによって各相のバスバー導体41U、V、Wの両端部に対面し、当該挿入口43において当該各相のバスバー導体41U、V、Wの両端部と接合してある。
また、図2に示すごとく、1段目パネル層4Aにおいては、各相のU字状導体部310における一対の挿通導体32の端部を、2段目パネル層4B又は3段目パネル層4Cまで貫通させるための貫通口44が形成してある。また、図4に示すごとく、2段目パネル層4Bにおいては、各相のU字状導体部310における一対の挿通導体32の端部を、3段目パネル層4Cまで貫通させるための貫通口44が形成してある。
そして、2段目パネル層4Bまで引き出す各相の挿通導体32U、V、Wの端部は、1段目パネル層4Aにおける貫通口44内を経由して、2段目パネル層4Bにおける挿入口43において各相のバスバー導体41U、V、Wの端部と接合してある。また、3段目パネル層4Cまで引き出す各相の挿通導体32U、V、Wの端部は、1段目パネル層4Aにおける貫通口44内及び2段目パネル層4Bにおける貫通口44内を経由して、3段目パネル層4Cにおける挿入口43において各相のバスバー導体41U、V、Wの端部と接合してある。
また、図6に示すごとく、3段目パネル層4Cにおいては、各相のコイル3U、V、Wの両端部を、上記渡線用バスパネル5まで貫通させるための貫通口44が形成してある。
そして、図8に示すごとく、渡線用バスパネル5まで引き出す各相のコイル3U、V、Wの両端部は、1段目パネル層4A、2段目パネル層4B及び3段目パネル層4Cにおける各貫通口44内を経由して、渡線用バスパネル5に設けた渡線用導体51U、V、Wの端部と接合してある。
また、本例のターン用バスパネル4及び渡線用バスパネル5は、次のように組み付けることができる。すなわち、ステータコア2の一方側の軸方向端面201に1段目パネル層4Aを対向配置すると共に、この1段目パネル層4Aにおいて各相のバスバー導体41U、V、Wの接合を行い、次いで、1段目パネル層4Aに2段目パネル層4Bを積層すると共に、この2段目パネル層4Bにおいて各相のバスバー導体41U、V、Wの接合を行う。次いで、2段目パネル層4Bに3段目パネル層4Cを積層すると共に、この3段目パネル層4Cにおいて各相のバスバー導体41U、V、Wの接合を行い、その後、3段目パネル層4Cに渡線用バスパネル5を対向配置すると共に、この渡線用バスパネル5において渡線用導体51U、V、Wの接合を行うことができる。
本例において、各相のコイル3U、V、Wを構成するループ状導体31U、V、Wは、ステータコア2の最も外周側に位置するものが1番目のターンを構成し、ステータコア2の内周側に向けて順次2番目以降のターンを構成するものとする。
図2、図4、図6は、各パネル層4A、B、Cにおける各バスバー導体41U、V、Wの配設状態を拡大して示す図である。
そして、同各図に示すごとく、U相の複数のバスバー導体41U、V相の複数のバスバー導体41V及びW相の複数のバスバー導体41Wは、1番目のターンを構成するバスバー導体41が第1パネル層としての3段目パネル層4Cに設けてあり、2番目のターンを構成するバスバー導体41が第2パネル層としての2段目パネル層4Bに設けてあり、3番目のターンを構成するバスバー導体41が第3パネル層としての1段目パネル層4Aにそれぞれ設けてある。また、4番目以降のターンを構成するバスバー導体41も上記と同様のローテーションで、3段目パネル層4C、2段目パネル層4B及び1段目パネル層4Aに順次設けてある。
こうして、図6に示すごとく、3段目パネル層4Cには、1番目のターン、4番目のターン及び7番目のターンを構成する3相のバスバー導体41U、V、W(1)、(4)、(7)が設けてあり、図4に示すごとく、2段目パネル層4Bには、2番目のターン、5番目のターン及び8番目のターンを構成する3相のバスバー導体41U、V、W(2)、(5)、(8)が設けてあり、図2に示すごとく、1段目パネル層4Aには、3番目のターン、6番目のターン及び9番目のターンを構成する3相のバスバー導体41U、V、W(3)、(6)、(9)が設けてある。
なお、各相のバスバー導体41U、V、Wは、3層のパネル層4A、B、Cに対して、本例と異なるパターンで分散させて設けることもできる。
本例の3相モータ用のステータ1においては、上記のごとく、V相のバスバー導体41V及びW相のバスバー導体41Wは、均一な断面積に形成し、それぞれ3層のパネル層4A、B、Cに、均等な本数で分散して設けた。これにより、U相のコイル3Uと、V相のコイル3Vと、W相のコイル3Wとの長さを均一にすることができ、各相毎の導体抵抗を均等にすることができる。これにより、ステータ1を用いて構成した3相モータにおいては、出力トルク等のモータ性能を向上させることができる。
また、複数の3相のバスバー導体41U、V、Wを3層のパネル層4A、B、Cに均等な本数で分散して設けたことにより、ターン用バスパネル4及び渡線用バスパネル5によって形成されたコイルエンド部30(ステータコア2の軸方向端面201、202から突出して配置した部分)を小型化することができる。特に、コイルエンド部30をステータコア2の径方向Rに小さくすることができるため、同一サイズのステータ1において、ロータを配置するための貫通穴21の内径をできるだけ大きくすることができ、モータ性能を一層向上させることができる。
また、本例においては、3段目パネル層4Cにおけるバスバー導体41と接合する導体部分としての挿通導体32を、1段目パネル層4Aにおけるバスバー導体41同士の間のスペース及び2段目パネル層4Bにおけるバスバー導体41同士の間のスペースの少なくとも一方を利用して配置することができる。また、2段目パネル層4Bにおけるバスバー導体41と接合する導体部分としての挿通導体32を、1段目パネル層4Aにおけるバスバー導体41同士の間のスペースを利用して配置することができる。これにより、3層のパネル層4A、B、Cによるコイルエンド部30における径方向Rの寸法を、容易に小さくすることができる。
それ故、本例の3相モータ用のステータ1によれば、モータ性能の向上とコイルエンド部30の小型化とを両立させることができる。
(実施例2)
本例においては、図13〜図23に示すごとく、上記1段目パネル層4A、2段目パネル層4B及び3段目パネル層4Cにおける各相のバスバー導体41U、V、Wの接合を簡単に行うための工夫を行っている。
すなわち、本例のターン用バスパネル4は、3層のパネル層4A、B、Cにおける3段目パネル層4Cの軸方向Lの外方の表面から、3層のパネル層4A、B、Cにおける各相のバスバー導体41U、V、Wの接合を一括して行うことができる構造を有している。
より具体的には、図23に示すごとく、本例の3層のパネル層4A、B、Cにおいては、1段目パネル層4Aに設けたバスバー導体41の端部と挿通導体32の端部との1段目連結位置401、2段目パネル層4Bに設けたバスバー導体41の端部と挿通導体32の端部との2段目連結位置402、及び3段目パネル層4Cに設けたバスバー導体41の端部と挿通導体32の端部との3段目連結位置403に対応して、ステータコア2の軸方向Lに向けて互いに連通する連通口45がそれぞれ形成してある。換言すれば、本例の2段目パネル層4B及び3段目パネル層4Cにおいては、上記実施例1に示した1段目パネル層4Aにおける挿入口43に対応する位置に、この挿入口43に連なる連通口45を形成している。
本例においては、1段目パネル層4Aに設けた各相のバスバー導体41U、V、Wの端部は、ステータコア2のスロット22内から1段目パネル層4Aにおける連通口45内まで挿通した状態の各相の挿通導体32U、V、Wと接合してある。また、2段目パネル層4Bに設けた各相のバスバー導体41U、V、Wの端部は、ステータコア2のスロット22内から1段目パネル層4Aにおける連通口45内を介して2段目パネル層4Bにおける連通口45内まで挿通した状態の各相の挿通導体32U、V、Wと接合してある。また、3段目パネル層4Cに設けた各相のバスバー導体41U、V、Wの端部は、ステータコア2のスロット22内から1段目パネル層4Aにおける連通口45内及び2段目パネル層4Bにおける連通口45内を介して3段目パネル層4Cにおける連通口45内まで挿通した状態の各相の挿通導体32U、V、Wと接合してある。
また、図23に示すごとく、本例において用いるターン用バスパネル4は、3層のパネル層4A、B、Cを一体成形したものである。すなわち、本例のターン用バスパネル4は、各相のバスバー導体41U、V、Wを構成する導体を所定の形状に加工して所定の位置に配置した後、バスバー導体41同士の間の隙間に絶縁材42を流し込んで、3層のパネル層4A、B、Cを一体成形することができる。
また、バスバー導体41の端部と挿通導体32の端部との接合は、当該バスバー導体41の端部又は当該挿通導体32の端部の少なくとも一方の表面にコーティングした半田をレーザー光線によって溶融させて行うことができる。
また、図13、図14には、本例の1段目パネル層4Aの全体図と部分拡大図とをそれぞれ示し、図16、図17は、本例の2段目パネル層4Bの全体図と部分拡大図とをそれぞれ示し、図19、図20は、本例の3段目パネル層4Cの全体図と部分拡大図とをそれぞれ示す。また、図22は、本例の渡線用バスパネル5の全体図を示す。
また、図15、図18、図21は、各パネル層4A、B、Cにおける各バスバー導体41U、V、Wの配設状態を模式的に示す図である。同図における数字は、各スロット22内に挿通配置した10本の挿通導体32U、V、Wを示すものであり、ステータコア2の外周側から順番に番号を付している。そして、例えば、1番目のターンを構成するバスバー導体41は、1と2の間に、2番目のターンを構成するバスバー導体41は、2と3の間に掛け渡してある。
本例においても、U相の複数のバスバー導体41U、V相の複数のバスバー導体41V及びW相の複数のバスバー導体41Wは、図14、図15に示すごとく、1番目のターンを構成するバスバー導体41が第1パネル層としての3段目パネル層4Cに設けてあり、図17、図18に示すごとく、2番目のターンを構成するバスバー導体41が第2パネル層としての2段目パネル層4Bに設けてあり、図20、図21に示すごとく、3番目のターンを構成するバスバー導体41が第3パネル層としての1段目パネル層4Aにそれぞれ設けてある。また、4番目以降のターンを構成するバスバー導体41も上記と同様のローテーションで、3段目パネル層4C、2段目パネル層4B及び1段目パネル層4Aに順次設けてある。
本例においても、3層のパネル層4A、B、Cにおける各相のバスバー導体41U、V、Wの配置パターン等のその他の構成は、上記実施例1と同様である。
本例においては、3層のパネル層4A、B、Cにそれぞれ設けた各相のバスバー導体41U、V、Wの端部と各相の挿通導体32U、V、Wの端部との接合は、一体的に成形された3層のパネル層4A、B、Cにおける3段目パネル層4Cの軸方向Lの外方の表面から一括して行うことができる。これにより、各相のバスバー導体41U、V、Wの接合を効率的に行うことができ、ステータ1の生産性を向上させることができる。本例においても、その他は、上記実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
(実施例3)
本例においては、図24〜図30に示すごとく、上記3層のパネル層4A、B、Cを共通化するための工夫を行っている。
すなわち、本例のターン用バスパネル4は、同一形状の3層のパネル層を互いに120°位相をずらすことにより形成することができる構造と、3層のパネル層4A、B、Cにおける3段目パネル層4Cの軸方向Lの外方の表面から、3層のパネル層4A、B、Cにおける各相のバスバー導体41U、V、Wの接合を一括して行うことができる構造を有している。
本例において、図24は、共通化したパネル層4A、B、Cの全体図を示し、図25は、1段目パネル層4Aの部分拡大図を示し、図27は、2段目パネル層4Bの部分拡大図を示し、図29は、3段目パネル層4Cの部分拡大図を示す。また、図26、図28、図30は、各パネル層4A、B、Cにおける各バスバー導体41U、V、Wの配設状態を模式的に示す図である。
本例においても、各相のコイル3U、V、Wを構成するループ状導体31U、V、Wは、ステータコア2の最も外周側に位置するものが1番目のターンを構成し、ステータコア2の内周側に向けて順次2番目以降のターンを構成するものとする。
そして、図25、図27、図29に示すごとく、U相の複数のバスバー導体41Uは、1番目のターンを構成するバスバー導体41U(1)が第1パネル層としての1段目パネル層4Aに設けてあり、2番目のターンを構成するバスバー導体41U(2)が第2パネル層としての2段目パネル層4Bに設けてあり、3番目のターンを構成するバスバー導体41U(3)が第3パネル層としての3段目パネル層4Cに設けてある。また、4番目以降のターンを構成するバスバー導体41U(4)〜(9)も上記と同様のローテーションで、1段目パネル層4A、2段目パネル層4B及び3段目パネル層4Cに順次設けてある。
また、図25、図27、図29に示すごとく、V相の複数のバスバー導体41Vは、1番目のターンを構成するバスバー導体41V(1)が2段目パネル層4Bに設けてあり、2番目のターンを構成するバスバー導体41V(2)が3段目パネル層4Cに設けてあり、3番目のターンを構成するバスバー導体41V(3)が1段目パネル層4Aに設けてある。また、4番目以降のターンを構成するバスバー導体41V(4)〜(9)も上記と同様のローテーションで、2段目パネル層4B、3段目パネル層4C及び1段目パネル層4Aに順次設けてある。
また、図25、図27、図29に示すごとく、W相の複数のバスバー導体41Wは、1番目のターンを構成するバスバー導体41W(1)が3段目パネル層4Cに設けてあり、2番目のターンを構成するバスバー導体41W(2)が1段目パネル層4Aに設けてあり、3番目のターンを構成するバスバー導体41W(3)が2段目パネル層4Bに設けてある。また、4番目以降のターンを構成するバスバー導体41W(4)〜(9)も上記と同様のローテーションで、3段目パネル層4C、1段目パネル層4A及び2段目パネル層4Bに順次設けてある。
こうして、本例においては、図25、図26に示すごとく、1段目パネル層4Aには、1番目のターン、4番目のターン及び7番目のターンを構成するU相のバスバー導体41U(1)、(4)、(7)と、3番目のターン、6番目のターン及び9番目のターンを構成するV相のバスバー導体41V(3)、(6)、(9)と、2番目のターン、5番目のターン及び8番目のターンを構成するW相のバスバー導体41W(2)、(5)、(8)とが設けてある。
また、図27、図28に示すごとく、2段目パネル層4Bには、2番目のターン、5番目のターン及び8番目のターンを構成するU相のバスバー導体41U(2)、(5)、(8)と、1番目のターン、4番目のターン及び7番目のターンを構成するV相のバスバー導体41V(1)、(4)、(7)と、3番目のターン、6番目のターン及び9番目のターンを構成するW相のバスバー導体41W(3)、(6)、(9)とが設けてある。
また、図29、図30に示すごとく、3段目パネル層4Cには、3番目のターン、6番目のターン及び9番目のターンを構成するU相のバスバー導体41U(3)、(6)、(9)と、2番目のターン、5番目のターン及び8番目のターンを構成するV相のバスバー導体41V(2)、(5)、(8)と、1番目のターン、4番目のターン及び7番目のターンを構成するW相のバスバー導体41W(1)、(4)、(7)とが設けてある。
なお、各相のバスバー導体41U、V、Wは、3層のパネル層4A、B、Cに対して、本例と異なるパターンで分散させて設けることもできる。
本例においても、その他の構成は、上記実施例2と同様である。
本例においては、同一形状を有するパネル層を互いに120°位相をずらして積層することにより、3層のパネル層4A、B、Cを形成することができる。これにより、3層のパネル層4A、B、Cに設けるバスバー導体41の形成状態(長さ及び本数)を同じにすることができ、ターン用バスパネル4の構造を簡単にすることができる。本例においても、その他は、上記実施例2と同様の作用効果を得ることができる。
(実施例4)
本例においても、図31〜図38に示すごとく、上記3層のパネル層4A、B、Cを共通化するための工夫を行っている。
すなわち、本例のターン用バスパネル4も、同一形状の3層のパネル層を互いに120°位相をずらすことにより形成することができる構造と、3層のパネル層4A、B、Cにおける3段目パネル層4Cの軸方向Lの外方の表面から、3層のパネル層4A、B、Cにおける各相のバスバー導体41U、V、Wの接合を一括して行うことができる構造を有している。
本例において、図31は、共通化したパネル層4A、B、Cの全体図を示し、図32は、1段目パネル層4Aの部分拡大図を示し、図34は、2段目パネル層4Bの部分拡大図を示し、図36は、3段目パネル層4Cの部分拡大図を示す。また、図33、図35、図37は、各パネル層4A、B、Cにおける各バスバー導体41U、V、Wの配設状態を模式的に示す図である。
本例において、各相のコイル3U、V、Wを構成するループ状導体31U、V、Wは、ステータコア2の最も外周側に位置するものが1番目のターンを構成し、ステータコア2の内周側に向けて順次2番目以降のターンを構成するものとする。
そして、図32、図34、図36に示すごとく、U相の複数のバスバー導体41Uは、互いに隣接して1番目の組のターンを構成する複数本のバスバー導体41Uが第1パネル層としての1段目パネル層4Aに設けてあり、互いに隣接して2番目の組のターンを構成する複数本のバスバー導体41Uが第2パネル層としての2段目パネル層4Bに設けてあり、互いに隣接して3番目の組のターンを構成する複数本のバスバー導体41Uが第3パネル層としての3段目パネル層4Cに設けてある。
また、V相の複数のバスバー導体41Vは、互いに隣接して1番目の組のターンを構成する複数本のバスバー導体41Vが2段目パネル層4Bに設けてあり、互いに隣接して2番目の組のターンを構成する複数本のバスバー導体41Vが3段目パネル層4Cに設けてあり、互いに隣接して3番目の組のターンを構成する複数本のバスバー導体41Vが1段目パネル層4Aに設けてある。
また、W相の複数のバスバー導体41Wは、互いに隣接して1番目の組のターンを構成する複数本のバスバー導体41Wが3段目パネル層4Cに設けてあり、互いに隣接して2番目の組のターンを構成する複数本のバスバー導体41Wが1段目パネル層4Aに設けてあり、互いに隣接して3番目の組のターンを構成する複数本のバスバー導体41Wが2段目パネル層4Bに設けてある。
また、本例においては、各組のターンを構成するバスバー導体41の本数は3本である。
そして、本例においては、図32、図33に示すごとく、1段目パネル層4Aには、1番目の組のターンを構成するU相のバスバー導体41U(1)、(2)、(3)と、2番目の組のターンを構成するV相のバスバー導体41V(4)、(5)、(6)と、3番目の組のターンを構成するW相のバスバー導体41W(7)、(8)、(9)とが設けてある。
また、図34、図35に示すごとく、2段目パネル層4Bには、2番目の組のターンを構成するU相のバスバー導体41U(4)、(5)、(6)と、3番目の組のターンを構成するV相のバスバー導体41V(7)、(8)、(9)と、1番目の組のターンを構成するW相のバスバー導体41W(1)、(2)、(3)とが設けてある。
また、図36、図37に示すごとく、3段目パネル層4Cには、3番目の組のターンを構成するU相のバスバー導体41U(7)、(8)、(9)と、1番目の組のターンを構成するV相のバスバー導体41V(1)、(2)、(3)と、2番目の組のターンを構成するW相のバスバー導体41W(4)、(5)、(6)とが設けてある。
なお、各相のバスバー導体41U、V、Wは、3層のパネル層4A、B、Cに対して、本例と異なるパターンで分散させて設けることもできる。
また、本例においては、図31に示すごとく、各スロット22内に挿通配置する複数の挿通導体32U、V、Wは、バスバー導体41U、V、Wのスペースを確保するために、ステータコア2の内周側に位置する4本がバスバー導体41U、V、Wとの接合部まで同一断面形状となっている。
本例においても、その他の構成は、上記実施例2と同様である。
本例においても、同一形状を有するパネル層を互いに120°位相をずらして積層することにより、3層のパネル層4A、B、Cを形成することができる。これにより、3層のパネル層4A、B、Cに設けるバスバー導体41の形成状態を同じにすることができ、ターン用バスパネル4の構造を簡単にすることができる。本例においても、その他は、上記実施例2と同様の作用効果を得ることができる。
(実施例5)
本例においては、図39、図40に示すごとく、3層のパネル層4A、B、Cにおける各相のバスバー導体41U、V、Wの接合を一層容易に行うことができる工夫を行っている。
すなわち、本例の3層のパネル層4A、B、Cにおいては、上記実施例2と同様に、1段目パネル層4Aに設けたバスバー導体41の端部と挿通導体32の端部との1段目連結位置401、2段目パネル層4Bに設けたバスバー導体41の端部と挿通導体32の端部との2段目連結位置402、及び3段目パネル層4Cに設けたバスバー導体41の端部と挿通導体32の端部との3段目連結位置403に対応して、ステータコア2の軸方向Lに向けて互いに連通する連通口45がそれぞれ形成してある。
また、図40に示すごとく、1段目パネル層4Aに設けた各相のバスバー導体41U、V、Wの端部には、ステータコア2の軸方向Lの外方に向けて屈曲して、少なくとも3段目パネル層4Cまで引き出した1段目引出端部411Aが形成してある。この1段目引出端部411Aは、ステータコア2のスロット22内から1段目パネル層4Aにおける連通口45内及び2段目パネル層4Bにおける連通口45内を通って3段目パネル層4Cにおける連通口45内まで挿通した状態の各相の挿通導体32U、V、Wと接合してある。
また、同図に示すごとく、2段目パネル層4Bに設けた各相のバスバー導体41U、V、Wの端部には、ステータコア2の軸方向Lの外方に向けて屈曲して、少なくとも3段目パネル層4Cまで引き出した2段目引出端部411Bが形成してある。この2段目引出端部411Bは、ステータコア2のスロット22内から1段目パネル層4Aにおける連通口45内及び2段目パネル層4Bにおける連通口45内を通って3段目パネル層4Cにおける連通口45内まで挿通した状態の各相の挿通導体32U、V、Wと接合してある。
また、3段目パネル層4Cに設けた各相のバスバー導体41U、V、Wの端部は、ステータコア2のスロット22内から1段目パネル層4Aにおける連通口45及び2段目パネル層4Bにおける連通口45を通って3段目パネル層4Cまで挿通した状態の各相の挿通導体32U、V、Wと接合してある。
本例においても、その他の構成は、上記実施例2と同様である。
本例においては、各相のバスバー導体41U、V、Wの接合は、3段目パネル層4C又は3段目パネル層4Cよりもステータコア2の軸方向Lの外方位置において行うことができる。これにより、各相のバスバー導体41U、V、Wの接合を一層効率的に行うことができ、ステータ1の生産性を一層向上させることができる。本例においても、その他は、上記実施例2と同様の作用効果を得ることができる。
実施例1における、ターン用バスパネルにおける1段目パネル層の全体を示す平面図。 実施例1における、1段目パネル層を部分的に拡大して示す平面図。 実施例1における、ターン用バスパネルにおける2段目パネル層の全体を示す平面図。 実施例1における、2段目パネル層を部分的に拡大して示す平面図。 実施例1における、ターン用バスパネルにおける3段目パネル層の全体を示す平面図。 実施例1における、3段目パネル層を部分的に拡大して示す平面図。 実施例1における、ステータコアのスロット内に配置する3相のコイルを示す断面説明図。 実施例1における、渡線用バスパネルを部分的に拡大して示す平面図。 実施例1における、ステータコアにおけるU相のコイルの配置状態を模式的に示す説明図。 実施例1における、3相モータ用のステータを示す側面図。 実施例1における、ステータコアにおけるスロット内への挿通導体の配置状態を示す断面説明図。 実施例1における、ループ状導体部を示す説明図。 実施例2における、1段目パネル層の全体を示す平面図。 実施例2における、1段目パネル層を部分的に拡大して示す平面図。 実施例2における、1段目パネル層におけるバスバー導体の配設状態を模式的に示す説明図。 実施例2における、2段目パネル層の全体を示す平面図。 実施例2における、2段目パネル層を部分的に拡大して示す平面図。 実施例2における、2段目パネル層におけるバスバー導体の配設状態を模式的に示す説明図。 実施例2における、3段目パネル層の全体を示す平面図。 実施例2における、3段目パネル層を部分的に拡大して示す平面図。 実施例2における、3段目パネル層におけるバスバー導体の配設状態を模式的に示す説明図。 実施例2における、渡線用バスパネルの全体を示す平面図。 実施例2における、ターン用バスパネル及び渡線用バスパネルの周辺を示す断面説明図。 実施例3における、共通化したパネル層の全体を示す平面図。 実施例3における、1段目パネル層を部分的に拡大して示す平面図。 実施例3における、1段目パネル層におけるバスバー導体の配設状態を模式的に示す説明図。 実施例3における、2段目パネル層を部分的に拡大して示す平面図。 実施例3における、2段目パネル層におけるバスバー導体の配設状態を模式的に示す説明図。 実施例3における、3段目パネル層を部分的に拡大して示す平面図。 実施例3における、3段目パネル層におけるバスバー導体の配設状態を模式的に示す説明図。 実施例4における、共通化したパネル層の全体を示す平面図。 実施例4における、1段目パネル層を部分的に拡大して示す平面図。 実施例4における、1段目パネル層におけるバスバー導体の配設状態を模式的に示す説明図。 実施例4における、2段目パネル層を部分的に拡大して示す平面図。 実施例4における、2段目パネル層におけるバスバー導体の配設状態を模式的に示す説明図。 実施例4における、3段目パネル層を部分的に拡大して示す平面図。 実施例4における、3段目パネル層におけるバスバー導体の配設状態を模式的に示す説明図。 実施例4における、ターン用バスパネル及び渡線用バスパネルの周辺を示す断面説明図。 実施例5における、ターン用バスパネル及び渡線用バスパネルの周辺を示す断面説明図。 実施例5における、1段目(2段目)パネル層に設けた各相のバスバー導体の1段目(2段目)引出端部を示す説明図。
符号の説明
1 3相モータ用のステータ
2 ステータコア
201 一方側の軸方向端面
202 他方側の軸方向端面
22 スロット
U2 一方側U相用スロット
U1 他方側U相用スロット
V2 一方側V相用スロット
V1 他方側V相用スロット
W2 一方側W相用スロット
W1 他方側W相用スロット
3U U相のコイル
3V V相のコイル
3W W相のコイル
30 コイルエンド部
31U、V、W ループ状導体
310 U字状導体部
32U、V、W 挿通導体
33 連結導体部
4 ターン用バスパネル
4A 1段目パネル層
4B 2段目パネル層
4C 3段目パネル層
41U、V、W バスバー導体
411A 1段目引出端部
411B 2段目引出端部
45 連通口
5 渡線用バスパネル
51U、V、W 渡線用導体
L 軸方向
C 周方向
R 径方向

Claims (16)

  1. 複数のスロットを備えたステータコアと、上記複数のスロット内に所定のスロット数を空けて分布巻き状態で配置したU相、V相及びW相の3相のコイルとを有する3相モータ用のステータにおいて、
    上記ステータコアの軸方向端面の少なくとも一方には、該ステータコアの軸方向に向けて複数のパネル層を積層してなるターン用バスパネルが対向配置してあり、
    上記各相のコイルにおいて上記ステータコアの軸方向端面から突出して上記パネル層に平行に配置する導体部分は、上記パネル層に設けたターン構成用のバスバー導体によって形成してあり、
    U相の上記バスバー導体、V相の上記バスバー導体及びW相の上記バスバー導体は、それぞれ上記複数のパネル層に分散して設けてあることを特徴とする3相モータ用のステータ。
  2. 請求項1において、上記3相のコイルは、複数回ターンして形成した単極コイルであり、
    上記ターン用バスパネルの軸方向外方には、上記3相の単極コイルを各相毎に連ねるための渡線用導体を設けた渡線用バスパネルが対向配置してあることを特徴とする3相モータ用のステータ。
  3. 請求項1又は2において、上記複数のパネル層のうち軸方向外側に位置する外側パネル層においては、該外側パネル層に設けた複数本の上記バスバー導体のうちの所定本数が、上記外側パネル層よりも軸方向内側に位置する内側パネル層に設けた上記バスバー導体同士の間を通って上記ステータコアの軸方向端面から引き出された導体部分と接合してあることを特徴とする3相モータ用のステータ。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項において、上記ターン用バスパネルにおける上記パネル層は、3層に積層してあり、
    上記U相のバスバー導体、上記V相のバスバー導体及び上記W相のバスバー導体は、それぞれ上記3層のパネル層に分散して設けてあることを特徴とする3相モータ用のステータ。
  5. 請求項4において、上記U相のバスバー導体、上記V相のバスバー導体及び上記W相のバスバー導体は、それぞれ上記3層のパネル層に、均等な本数で分散して設けてあることを特徴とする3相モータ用のステータ。
  6. 請求項4又は5において、上記3層のパネル層は、上記ステータコアの軸方向端面に近い側から、1段目パネル層、2段目パネル層及び3段目パネル層として順次積層してあり、
    上記3段目パネル層においては、該3段目パネル層に設けた複数本の上記バスバー導体のうちの所定本数が、上記1段目パネル層に設けた上記バスバー導体同士の間及び上記2段目パネル層に設けた上記バスバー導体同士の間の少なくとも一方を通って上記ステータコアの軸方向端面から引き出された導体部分と接合してあり、
    上記2段目パネル層においては、該2段目パネル層に設けた複数本の上記バスバー導体のうちの所定本数が、上記1段目パネル層に設けた上記バスバー導体同士の間を通って上記ステータコアの軸方向端面から引き出された導体部分と接合してあることを特徴とする3相モータ。
  7. 請求項1〜6のいずれか一項において、上記各相のコイルにおいて上記ステータコアの軸方向端面から上記各パネル層までそれぞれ引き出された導体部分、及び上記各パネル層における上記バスバー導体は、上記ステータコアの径方向に扁平しており、
    上記各パネル層における上記バスバー導体は、上記導体部分を扁平させることによって上記各パネル層において形成された空間を利用して設けてあることを特徴とする3相モータ用のステータ。
  8. 請求項4〜7のいずれか一項において、上記3層のパネル層において、いずれかのパネル層を第1パネル層、該第1パネル層とは異なるいずれかのパネル層を第2パネル層、及び残りのパネル層を第3パネル層としたとき、
    上記U相の複数のバスバー導体、上記V相の複数のバスバー導体及び上記W相の複数のバスバー導体は、1番目のターンを構成するバスバー導体が上記第1パネル層に、2番目のターンを構成するバスバー導体が上記第2パネル層に、3番目のターンを構成するバスバー導体が上記第3パネル層にそれぞれ設けてあると共に、4番目以降のターンを構成するバスバー導体も上記と同様のローテーションで設けてあることを特徴とする3相モータ用のステータ。
  9. 請求項4〜7のいずれか一項において、上記3層のパネル層において、いずれかのパネル層を第1パネル層、該第1パネル層とは異なるいずれかのパネル層を第2パネル層、及び残りのパネル層を第3パネル層としたとき、
    上記U相の複数のバスバー導体は、1番目のターンを構成するバスバー導体が上記第1パネル層に、2番目のターンを構成するバスバー導体が上記第2パネル層に、3番目のターンを構成するバスバー導体が上記第3パネル層にそれぞれ設けてあると共に、4番目以降のターンを構成するバスバー導体も上記と同様のローテーションで設けてあり、
    上記V相の複数のバスバー導体は、1番目のターンを構成するバスバー導体が上記第2パネル層に、2番目のターンを構成するバスバー導体が上記第3パネル層に、3番目のターンを構成するバスバー導体が上記第1パネル層にそれぞれ設けてあると共に、4番目以降のターンを構成するバスバー導体も上記と同様のローテーションで設けてあり、
    上記W相の複数のバスバー導体は、1番目のターンを構成するバスバー導体が上記第3パネル層に、2番目のターンを構成するバスバー導体が上記第1パネル層に、3番目のターンを構成するバスバー導体が上記第2パネル層にそれぞれ設けてあると共に、4番目以降のターンを構成するバスバー導体も上記と同様のローテーションで設けてあることを特徴とする3相モータ用のステータ。
  10. 請求項4〜7のいずれか一項において、上記3層のパネル層において、いずれかのパネル層を第1パネル層、該第1パネル層とは異なるいずれかのパネル層を第2パネル層、及び残りのパネル層を第3パネル層としたとき、
    上記U相の複数のバスバー導体は、互いに隣接して1番目の組のターンを構成する複数本のバスバー導体が上記第1パネル層に、互いに隣接して2番目の組のターンを構成する複数本のバスバー導体が上記第2パネル層に、互いに隣接して3番目の組のターンを構成する複数本のバスバー導体が上記第3パネル層にそれぞれ設けてあり、
    上記V相の複数のバスバー導体は、互いに隣接して1番目の組のターンを構成する複数本のバスバー導体が上記第2パネル層に、互いに隣接して2番目の組のターンを構成する複数本のバスバー導体が上記第3パネル層に、互いに隣接して3番目の組のターンを構成する複数本のバスバー導体が上記第1パネル層にそれぞれ設けてあり、
    上記W相の複数のバスバー導体は、互いに隣接して1番目の組のターンを構成する複数本のバスバー導体が上記第3パネル層に、互いに隣接して2番目の組のターンを構成する複数本のバスバー導体が上記第1パネル層に、互いに隣接して3番目の組のターンを構成する複数本のバスバー導体が上記第2パネル層にそれぞれ設けてあることを特徴とする3相モータ用のステータ。
  11. 請求項1〜10のいずれか一項において、上記ターン用バスパネルは、上記ステータコアの一方側の軸方向端面に対向配置してあり、
    上記各相のコイルは、上記スロット内に挿通配置する一対の挿通導体を一端において連結してなるU字状導体部と、上記ターン用バスパネルにおける上記パネル層に設けた上記バスバー導体とを用いて形成してあることを特徴とする3相モータ用のステータ。
  12. 請求項1〜10のいずれか一項において、上記ターン用バスパネルは、上記ステータコアの両側の軸方向端面に対向配置してあり、
    上記各相のコイルは、上記スロット内に挿通配置した挿通導体と、上記ターン用バスパネルにおける上記パネル層に設けた上記バスバー導体とを用いて形成してあることを特徴とする3相モータ用のステータ。
  13. 請求項11又は12において、上記挿通導体の断面積と上記バスバー導体の断面積とは同一になっており、
    上記バスバー導体は、上記挿通導体に比べて上記ステータコアの径方向における厚みが小さくなっていることを特徴とする3相モータ用のステータ。
  14. 請求項11〜13のいずれか一項において、同じ上記スロット内に挿通配置した上記挿通導体同士の断面積は同一になっており、
    該複数の挿通導体は、上記ステータコアの内周側に位置するものが上記ステータコアの外周側に位置するものに比べて、上記ステータコアの周方向における幅が小さくなっていることを特徴とする3相モータ用のステータ。
  15. 請求項11〜14のいずれか一項において、上記3層のパネル層は、上記ステータコアの軸方向端面に近い側から、1段目パネル層、2段目パネル層及び3段目パネル層として順次積層してあり、
    上記3層のパネル層においては、上記1段目パネル層に設けた上記バスバー導体の端部と上記挿通導体の端部との1段目連結位置、上記2段目パネル層に設けた上記バスバー導体の端部と上記挿通導体の端部との2段目連結位置、及び上記3段目パネル層に設けた上記バスバー導体の端部と上記挿通導体の端部との3段目連結位置に対応して、上記ステータコアの軸方向に向けて互いに連通する連通口がそれぞれ形成してあり、
    上記1段目パネル層に設けた上記バスバー導体の端部は、上記スロット内から上記1段目パネル層における上記連通口内まで挿通した状態の上記挿通導体と接合してあり、
    上記2段目パネル層に設けた上記バスバー導体の端部は、上記スロット内から上記1段目パネル層における上記連通口内を介して上記2段目パネル層における上記連通口内まで挿通した状態の上記挿通導体と接合してあり、
    上記3段目パネル層に設けた上記バスバー導体の端部は、上記スロット内から上記1段目パネル層における上記連通口内及び上記2段目パネル層における上記連通口内を介して上記3段目パネル層における上記連通口内まで挿通した状態の上記挿通導体と接合してあることを特徴とする3相モータ用のステータ。
  16. 請求項11〜14のいずれか一項において、上記3層のパネル層は、上記ステータコアの軸方向端面に近い側から、1段目パネル層、2段目パネル層及び3段目パネル層として順次積層してあり、
    上記3層のパネル層においては、上記1段目パネル層に設けた上記バスバー導体の端部と上記挿通導体の端部との1段目連結位置、上記2段目パネル層に設けた上記バスバー導体の端部と上記挿通導体の端部との2段目連結位置、及び上記3段目パネル層に設けた上記バスバー導体の端部と上記挿通導体の端部との3段目連結位置に対応して、上記ステータコアの軸方向に向けて互いに連通する連通口がそれぞれ形成してあり、
    上記1段目パネル層に設けた上記バスバー導体の端部には、上記ステータコアの軸方向外方に向けて屈曲して、少なくとも上記3段目パネル層まで引き出した1段目引出端部が形成してあり、該1段目引出端部は、上記スロット内から上記1段目パネル層における上記連通口内及び上記2段目パネル層における上記連通口内を通って上記3段目パネル層における上記連通口内まで挿通した状態の上記挿通導体と接合してあり、
    上記2段目パネル層に設けた上記バスバー導体の端部には、上記ステータコアの軸方向外方に向けて屈曲して、少なくとも上記3段目パネル層まで引き出した2段目引出端部が形成してあり、該2段目引出端部は、上記スロット内から上記1段目パネル層における上記連通口内及び上記2段目パネル層における上記連通口内を通って上記3段目パネル層における上記連通口内まで挿通した状態の上記挿通導体と接合してあることを特徴とする3相モータ用のステータ。
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