JP2011239536A - Coil, motor, winding for coil, and winding method of winding - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コイル、モータ、コイル用巻線、及び巻線の巻回方法に関する。 The present invention relates to a coil, a motor, a coil winding, and a winding method.
下記特許文献1には、導体と、導体を被覆する絶縁層と、絶縁層を被覆する半導電層とを有する構造の巻線を用いたコイルが開示されている。このように表面に半導電層を有する巻線を用いることにより、半導電層を有しない通常の巻線を用いたコイルと比較して巻線間の部分放電が抑制されるため、高電圧機器用途に適したコイルを得ることができる。
The following
図14は、表面に半導電層を有する巻線に関して、隣接する巻線同士の隙間寸法(巻線間隔)と、当該巻線間の電界強度との関係を解析した結果を示すグラフである。図14から明らかなように、巻線間隔が0.002mm付近の領域において、電界強度が他の領域よりも極端に大きくなっていることが分かる。従って、表面に半導電層を有する巻線を用いたコイルにおいて、隣接する巻線同士の間に0.002mm程度の隙間が生じると、その箇所の電界強度が高くなって巻線間の部分放電が発生しやすくなる。 FIG. 14 is a graph showing the results of analyzing the relationship between the gap size (winding interval) between adjacent windings and the electric field strength between the windings, with respect to the winding having a semiconductive layer on the surface. As can be seen from FIG. 14, in the region where the winding interval is around 0.002 mm, the electric field strength is extremely larger than in the other regions. Therefore, in a coil using a winding having a semiconducting layer on the surface, when a gap of about 0.002 mm is generated between adjacent windings, the electric field strength at that point becomes high, and the partial discharge between the windings Is likely to occur.
本発明はかかる事情に鑑みて成されたものであり、表面に半導電層を有する巻線を用いつつ、巻線間の部分放電を効果的に抑制することが可能な、コイル、モータ、及び巻線の巻回方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a coil, a motor, and a coil capable of effectively suppressing partial discharge between windings while using a winding having a semiconductive layer on the surface. It aims at obtaining the winding method of a coil | winding.
本発明の第1の態様に係るコイルは、ティース部を有するコアと、前記コアを被覆する絶縁材と、前記絶縁材を介して前記ティース部の外周上に整列して巻回され、導体、前記導体を被覆する絶縁層、及び前記絶縁層を被覆する半導電層を有する巻線と、を備え、前記巻線が前記ティース部の外周上に複数層に巻回されることによって巻線の積層構造が形成され、前記巻線の断面形状は六角形であり、前記積層構造の第1層においては、当該第1層内の前記巻線同士の間に所定の隙間が形成されるように、前記巻線が巻回されており、前記第1層の外側で前記第1層に隣接する前記積層構造の第2層においては、当該第2層内の前記巻線同士の間に所定の隙間が形成されるように、かつ、前記第1層内の前記巻線に面接触するように、前記巻線が巻回されていることを特徴とするものである。 The coil according to the first aspect of the present invention is a conductor having a core having a tooth portion, an insulating material covering the core, and being wound on the outer periphery of the tooth portion via the insulating material, An insulating layer covering the conductor, and a winding having a semiconductive layer covering the insulating layer, and the winding is wound in a plurality of layers on the outer periphery of the tooth portion. A laminated structure is formed, the cross-sectional shape of the winding is hexagonal, and a predetermined gap is formed between the windings in the first layer in the first layer of the laminated structure. In the second layer of the laminated structure that is wound outside the first layer and adjacent to the first layer, a predetermined gap is provided between the windings in the second layer. The windings are formed so that a gap is formed and in surface contact with the windings in the first layer. There is characterized in that it is wound.
第1の態様に係るコイルによれば、積層構造の第1層においては、当該第1層内の巻線同士の間に所定の隙間が形成されるように、巻線が巻回されており、積層構造の第2層においては、当該第2層内の巻線同士の間に所定の隙間が形成されるように、かつ、第1層内の巻線に接触するように、巻線が巻回されている。このように、第1層内の巻線同士の間、及び第2層内の巻線同士の間には、それぞれ所定の隙間が形成されているものの、第2層内の巻線は第1層内の巻線に接触しているため、互いに接触する巻線の半導電層同士を等電位に設定することができる。その結果、巻線間の部分放電を効果的に抑制することが可能となる。しかも、巻線の断面形状が六角形であることにより、断面形状が円形の巻線を使用する場合と比較すると、第1層内の巻線と第2層内の巻線との接触面積を広げることが可能となる。 According to the coil according to the first aspect, in the first layer of the laminated structure, the windings are wound so that a predetermined gap is formed between the windings in the first layer. In the second layer of the laminated structure, the windings are formed so that a predetermined gap is formed between the windings in the second layer and in contact with the windings in the first layer. It is wound. As described above, although predetermined gaps are formed between the windings in the first layer and between the windings in the second layer, the windings in the second layer are the first ones. Since they are in contact with the windings in the layers, the semiconductive layers of the windings in contact with each other can be set to the same potential. As a result, partial discharge between windings can be effectively suppressed. Moreover, since the cross-sectional shape of the winding is hexagonal, the contact area between the winding in the first layer and the winding in the second layer can be reduced compared to the case where a winding having a circular cross-sectional shape is used. It can be expanded.
本発明の第2の態様に係るコイルは、第1の態様に係るコイルにおいて特に、前記巻線の断面形状は、角部が丸みを帯びた六角形であり、前記角部の丸みの半径は、前記六角形に内接する円の半径よりも小さいことを特徴とするものである。 The coil according to the second aspect of the present invention is the coil according to the first aspect, in particular, the cross-sectional shape of the winding is a hexagon with rounded corners, and the radius of roundness of the corners is The radius is smaller than the radius of a circle inscribed in the hexagon.
第2の態様に係るコイルによれば、六角形の角部の丸みの半径は、当該六角形に内接する円の半径よりも小さい。従って、断面形状が円形の巻線を使用する場合と比較すると、占積率を向上することが可能となる。 According to the coil which concerns on a 2nd aspect, the radius of the roundness of the corner | angular part of a hexagon is smaller than the radius of the circle | round | yen inscribed in the said hexagon. Therefore, the space factor can be improved as compared with the case where a winding having a circular cross section is used.
本発明の第3の態様に係るコイルは、第1又は第2の態様に係るコイルにおいて特に、前記巻線は、等電位で対を成す第1巻線及び第2巻線を含み、前記第1層においては、当該第1層内の隣接ターンの前記第1巻線同士の間に所定の隙間が形成されるように、前記第1巻線が巻回されており、前記第2層においては、当該第2層内の隣接ターンの前記第2巻線同士の間に所定の隙間が形成されるように、かつ、前記第1層内の隣接ターンの前記第1巻線に面接触するように、前記第2巻線が巻回されていることを特徴とするものである。 The coil according to the third aspect of the present invention is the coil according to the first or second aspect, in particular, the winding includes a first winding and a second winding that form a pair at an equipotential. In the first layer, the first winding is wound so that a predetermined gap is formed between the first windings of adjacent turns in the first layer, and in the second layer, Is in surface contact with the first winding of the adjacent turn in the first layer so that a predetermined gap is formed between the second windings of the adjacent turn in the second layer. As described above, the second winding is wound.
第3の態様に係るコイルによれば、積層構造の第1層においては、当該第1層内の隣接ターンの第1巻線同士の間に所定の隙間が形成されるように、第1巻線が巻回されており、積層構造の第2層においては、当該第2層内の隣接ターンの第2巻線同士の間に所定の隙間が形成されるように、かつ、第1層内の隣接ターンの第1巻線に接触するように、第2巻線が巻回されている。このように、第1層内の第1巻線同士の間、及び第2層内の第2巻線同士の間には、それぞれ所定の隙間が形成されているものの、第2巻線は隣接ターンの第1巻線に接触しているため、第2巻線の半導電層と、隣接ターンの第1巻線の半導電層とを等電位に設定することができる。その結果、巻線間の部分放電を効果的に抑制することが可能となる。しかも、巻線の断面形状が六角形であることにより、断面形状が円形の巻線を使用する場合と比較すると、第1層内の第1巻線と第2層内の第2巻線との接触面積を広げることが可能となる。 According to the coil according to the third aspect, in the first layer of the laminated structure, the first winding so that a predetermined gap is formed between the first windings of adjacent turns in the first layer. In the second layer of the laminated structure, a predetermined gap is formed between the second windings of adjacent turns in the second layer, and in the first layer. The second winding is wound so as to be in contact with the first winding of the adjacent turn. As described above, although a predetermined gap is formed between the first windings in the first layer and between the second windings in the second layer, the second windings are adjacent to each other. Since it is in contact with the first winding of the turn, the semiconductive layer of the second winding and the semiconductive layer of the first winding of the adjacent turn can be set to the same potential. As a result, partial discharge between windings can be effectively suppressed. Moreover, since the cross-sectional shape of the winding is hexagonal, the first winding in the first layer and the second winding in the second layer are compared with the case where the winding having a circular cross-sectional shape is used. It becomes possible to widen the contact area.
本発明の第4の態様に係るコイルは、第3の態様に係るコイルにおいて特に、前記第2層内の前記第2巻線は、前記第1層内の同一ターンの前記第1巻線にさらに接触することを特徴とするものである。 The coil according to the fourth aspect of the present invention is the coil according to the third aspect, in particular, the second winding in the second layer is the first winding of the same turn in the first layer. Furthermore, it contacts.
第4の態様に係るコイルによれば、第2層内の第2巻線は、第1層内の同一ターンの第1巻線に接触する。従って、第2巻線の半導電層と、同一ターンの第1巻線の半導電層とを等電位に設定することができる。その結果、巻線間の部分放電をさらに効果的に抑制することが可能となる。 According to the coil of the fourth aspect, the second winding in the second layer is in contact with the first winding of the same turn in the first layer. Therefore, the semiconductive layer of the second winding and the semiconductive layer of the first winding of the same turn can be set to the same potential. As a result, partial discharge between windings can be more effectively suppressed.
本発明の第5の態様に係るコイルは、第3又は第4の態様に係るコイルにおいて特に、前記第2層の外側で前記第2層に隣接する前記積層構造の第3層においては、当該第3層内の隣接ターンの前記第2巻線同士の間に所定の隙間が形成されるように、前記第2巻線が巻回されており、前記第3層の外側で前記第3層に隣接する前記積層構造の第4層においては、当該第4層内の隣接ターンの前記第1巻線同士の間に所定の隙間が形成されるように、かつ、前記第3層内の隣接ターンの前記第2巻線に接触するように、前記第1巻線が巻回されていることを特徴とするものである。 The coil according to the fifth aspect of the present invention is the coil according to the third or fourth aspect, particularly in the third layer of the stacked structure adjacent to the second layer outside the second layer. The second winding is wound so that a predetermined gap is formed between the second windings of adjacent turns in the third layer, and the third layer is outside the third layer. In the fourth layer of the stacked structure adjacent to the first layer, a predetermined gap is formed between the first windings of the adjacent turns in the fourth layer, and adjacent to the third layer. The first winding is wound so as to be in contact with the second winding of the turn.
第5の態様に係るコイルによれば、積層構造の第1層においては第1巻線が巻回され、積層構造の第2層においては第2巻線が巻回されている状況において、積層構造の第3層においては第2巻線が巻回され、積層構造の第4層においては第1巻線が巻回されている。従って、第3層に第1巻線が巻回され、第4層に第2巻線が巻回される場合と比較すると、第1巻線の線長と第2巻線の線長との差を小さくできる。その結果、線長の差に起因する循環電流損を低減することが可能となる。 According to the coil of the fifth aspect, in the situation where the first winding is wound in the first layer of the laminated structure and the second winding is wound in the second layer of the laminated structure, In the third layer of the structure, the second winding is wound, and in the fourth layer of the laminated structure, the first winding is wound. Therefore, compared with the case where the first winding is wound on the third layer and the second winding is wound on the fourth layer, the line length of the first winding and the line length of the second winding are The difference can be reduced. As a result, it is possible to reduce the circulating current loss due to the difference in line length.
本発明の第6の態様に係るコイルは、第1〜第5のいずれか一つの態様に係るコイルにおいて特に、前記積層構造の最外層又は最外層に近い層においては、前記第1巻線及び前記第2巻線が混在して巻回されていることを特徴とするものである。 The coil according to the sixth aspect of the present invention is the coil according to any one of the first to fifth aspects, particularly in the outermost layer of the laminated structure or a layer close to the outermost layer, the first winding and The second winding is wound in a mixed manner.
第6の態様に係るコイルによれば、積層構造の最外層又は最外層に近い層においては、第1巻線及び第2巻線が混在して巻回されている。従って、コア又は絶縁材の形状の制約によって、第1巻線のみを含む層と第2巻線のみを含む層とのペアを設けることができない場合であっても、積層構造の同一層内に第1巻線及び第2巻線を混在して巻回することにより、占積率を向上することが可能となる。 According to the coil which concerns on a 6th aspect, in the outermost layer of a laminated structure, or the layer close | similar to an outermost layer, the 1st winding and the 2nd winding are mixed and wound. Therefore, even if it is not possible to provide a pair of a layer including only the first winding and a layer including only the second winding due to the restriction of the shape of the core or the insulating material, it is within the same layer of the laminated structure. The space factor can be improved by winding the first winding and the second winding together.
本発明の第7の態様に係るコイルは、第6の態様に係るコイルにおいて特に、前記積層構造の最外層又は最外層に近い層においては、隣接する巻線同士の間に形成される隙間に導電性の充填材が充填されていることを特徴とするものである。 The coil according to the seventh aspect of the present invention is a gap formed between adjacent windings in the outermost layer of the laminated structure or a layer close to the outermost layer, particularly in the coil according to the sixth aspect. It is characterized by being filled with a conductive filler.
第7の態様に係るコイルによれば、積層構造の最外層又は最外層に近い層においては、隣接する巻線同士の間に形成される隙間に導電性の充填材が充填されている。これにより、積層構造の同一層内に第1巻線及び第2巻線が混在して巻回されている場合であっても、隣接する巻線の半導電層同士を、充填材を介して等電位に設定することができる。その結果、巻線間の部分放電をさらに効果的に抑制することが可能となる。しかも、隣接する巻線同士の隙間への充填材の充填は、積層構造の最外層又は最外層に近い層に対して行われるため、例えば導電性ワニスをコイルの表面から含浸させる場合であっても、含浸不良の発生を抑制することが可能となる。 According to the coil which concerns on a 7th aspect, in the outermost layer of a laminated structure, or the layer close | similar to an outermost layer, the electroconductive filler is filled in the clearance gap formed between adjacent windings. Thereby, even if it is a case where the 1st winding and the 2nd winding are mixed and wound in the same layer of a layered structure, the semiconductive layers of the adjacent windings are connected via the filler. It can be set to equipotential. As a result, partial discharge between windings can be more effectively suppressed. Moreover, since the filler is filled into the gaps between adjacent windings in the outermost layer of the laminated structure or a layer close to the outermost layer, for example, when conductive varnish is impregnated from the coil surface, Also, it is possible to suppress the occurrence of poor impregnation.
本発明の第8の態様に係るコイルは、第1〜第7のいずれか一つの態様に係るコイルにおいて特に、前記巻線は、その端部において、前記導体と前記半導電層とを互いに電気的に絶縁するための絶縁処理が施されていることを特徴とするものである。 The coil according to the eighth aspect of the present invention is the coil according to any one of the first to seventh aspects, and in particular, the winding electrically connects the conductor and the semiconductive layer to each other at the end portion. It is characterized in that an insulation process is performed to insulate it.
第8の態様に係るコイルによれば、巻線は、その端部において、導体と半導電層とを互いに電気的に絶縁するための絶縁処理が施されている。従って、巻線の端部において導体と半導電層との間で部分放電が発生することを、予め回避することが可能となる。 According to the coil according to the eighth aspect, the winding is subjected to an insulation treatment at its end to electrically insulate the conductor and the semiconductive layer from each other. Therefore, it is possible to avoid in advance the occurrence of partial discharge between the conductor and the semiconductive layer at the end of the winding.
本発明の第9の態様に係るコイルは、第1〜第8のいずれか一つの態様に係るコイルにおいて特に、前記コイルは、同一相内で直列接続された複数のコイルのうち、少なくとも入力側に最も近いコイルであることを特徴とするものである。 The coil according to the ninth aspect of the present invention is the coil according to any one of the first to eighth aspects, and in particular, the coil is at least on the input side among a plurality of coils connected in series within the same phase. The coil is the closest to the coil.
第9の態様に係るコイルによれば、コイルは、同一相内で直列接続された複数のコイルのうち、少なくとも入力側に最も近いコイルである。入力側に最も近いコイルは入力電圧の影響を受けやすいため、高電圧が入力された場合に、当該コイルの両端電圧も高くなって巻線間の部分放電が生じやすい。従って、同一相内で直列接続された複数のコイルのうち、少なくとも入力側に最も近いコイルに対して、本発明を適用して部分放電が生じにくい構造を採用することにより、巻線間の部分放電を予め抑制することが可能となる。 According to the coil which concerns on a 9th aspect, a coil is a coil nearest to the input side at least among the several coils connected in series within the same phase. Since the coil closest to the input side is easily affected by the input voltage, when a high voltage is input, the voltage at both ends of the coil also increases and partial discharge between the windings is likely to occur. Therefore, by adopting a structure in which partial discharge is less likely to occur by applying the present invention to at least the coil closest to the input side among a plurality of coils connected in series in the same phase, a portion between windings It becomes possible to suppress discharge in advance.
本発明の第10の態様に係るコイルは、第9の態様に係るコイルにおいて特に、相が異なる複数のコイル同士の間を電気的に絶縁するための絶縁部材をさらに備えることを特徴とするものである。 The coil according to the tenth aspect of the present invention is characterized in that the coil according to the ninth aspect further includes an insulating member for electrically insulating a plurality of coils having different phases. It is.
第10の態様に係るコイルによれば、相が異なる複数のコイル同士の間は、絶縁部材によって電気的に絶縁される。従って、相内よりも高電圧となる相間を、絶縁部材によって適切に絶縁することが可能となる。 According to the coil which concerns on a 10th aspect, between several coils from which a phase differs is electrically insulated by an insulating member. Therefore, it is possible to appropriately insulate the phases having a higher voltage than the inside by the insulating member.
本発明の第11の態様に係るモータは、第1の態様に係るコイルを有するステータと、ロータと、を備えることを特徴とするものである。 A motor according to an eleventh aspect of the present invention includes a stator having a coil according to the first aspect and a rotor.
第11の態様に係るモータによれば、ステータが第1の態様に係るコイルを有することにより、積層構造の第1層においては、当該第1層内の巻線同士の間に所定の隙間が形成されるように、巻線が巻回されており、積層構造の第2層においては、当該第2層内の巻線同士の間に所定の隙間が形成されるように、かつ、第1層内の巻線に接触するように、巻線が巻回されている。このように、第1層内の巻線同士の間、及び第2層内の巻線同士の間には、それぞれ所定の隙間が形成されているものの、第2層内の巻線は第1層内の巻線に接触しているため、互いに接触する巻線の半導電層同士を等電位に設定することができる。その結果、巻線間の部分放電を効果的に抑制することが可能となる。しかも、巻線の断面形状が六角形であることにより、断面形状が円形の巻線を使用する場合と比較すると、第1層内の巻線と第2層内の巻線との接触面積を広げることが可能となる。 According to the motor according to the eleventh aspect, since the stator has the coil according to the first aspect, in the first layer of the laminated structure, there is a predetermined gap between the windings in the first layer. The winding is wound so as to be formed, and in the second layer of the laminated structure, the first gap is formed so that a predetermined gap is formed between the windings in the second layer. The winding is wound so as to contact the winding in the layer. As described above, although predetermined gaps are formed between the windings in the first layer and between the windings in the second layer, the windings in the second layer are the first ones. Since they are in contact with the windings in the layers, the semiconductive layers of the windings in contact with each other can be set to the same potential. As a result, partial discharge between windings can be effectively suppressed. Moreover, since the cross-sectional shape of the winding is hexagonal, the contact area between the winding in the first layer and the winding in the second layer can be reduced compared to the case where a winding having a circular cross-sectional shape is used. It can be expanded.
本発明の第12の態様に係るコイル用巻線は、コアのティース部の外周上に絶縁材を介して巻回されるコイル用巻線であって、導体と、前記導体を被覆する絶縁層と、前記絶縁層を被覆する半導電層と、を備え、角部が丸みを帯びた六角形の断面形状を有し、前記角部の丸みの半径は、前記六角形に内接する円の半径よりも小さいことを特徴とするものである。 A coil winding according to a twelfth aspect of the present invention is a coil winding wound around an outer periphery of a tooth portion of a core via an insulating material, and a conductor and an insulating layer covering the conductor And a semiconductive layer that covers the insulating layer, and has a hexagonal cross-sectional shape with rounded corners, and the radius of the rounded corners is a radius of a circle inscribed in the hexagons It is characterized by being smaller than.
第12の態様に係るコイル用巻線によれば、巻線は、導体と、導体を被覆する絶縁層と、絶縁層を被覆する半導電層と、を備え、角部が丸みを帯びた六角形の断面形状を有し、角部の丸みの半径は、当該六角形に内接する円の半径よりも小さい。従って、巻線をコアのティース部の外周上に複数層に巻回することによって巻線の積層構造を形成した際に、互いに隣接する層の巻線同士を面接触させることができる。そのため、互いに接触する巻線の半導電層同士を等電位に設定することができるため、巻線間の部分放電を効果的に抑制することが可能となる。しかも、巻線の断面形状が六角形であることにより、断面形状が円形の巻線を使用する場合と比較すると、互いに隣接する層の巻線同士の接触面積を広げることが可能となる。さらに、六角形の角部の丸みの半径は、当該六角形に内接する円の半径よりも小さい。従って、断面形状が円形の巻線を使用する場合と比較すると、占積率を向上することが可能となる。 According to the coil winding according to the twelfth aspect, the winding includes a conductor, an insulating layer covering the conductor, and a semiconductive layer covering the insulating layer, and the corners are rounded. It has a square cross-sectional shape, and the radius of roundness at the corner is smaller than the radius of a circle inscribed in the hexagon. Therefore, when a laminated structure of the windings is formed by winding the windings in a plurality of layers on the outer periphery of the tooth portion of the core, the windings of the layers adjacent to each other can be brought into surface contact. Therefore, since the semiconductive layers of the windings that are in contact with each other can be set to the same potential, partial discharge between the windings can be effectively suppressed. Moreover, since the cross-sectional shape of the winding is hexagonal, it is possible to increase the contact area between the windings of the layers adjacent to each other as compared with the case where a winding having a circular cross-sectional shape is used. Furthermore, the radius of roundness at the corner of the hexagon is smaller than the radius of the circle inscribed in the hexagon. Therefore, the space factor can be improved as compared with the case where a winding having a circular cross section is used.
本発明の第13の態様に係る巻線の巻回方法は、導体、前記導体を被覆する絶縁層、及び前記絶縁層を被覆する半導電層を有し、六角形の断面形状を有する巻線を、コアを被覆する絶縁材を介して前記コアのティース部の外周上に整列して巻回する、巻線の巻回方法であって、前記巻線が前記ティース部の外周上に複数層に巻回されることによって巻線の積層構造が形成され、(A)前記積層構造の第1層において、当該第1層内の前記巻線同士の間に所定の隙間が形成されるように、前記巻線を巻回する工程と、(B)前記第1層の外側で前記第1層に隣接する前記積層構造の第2層において、当該第2層内の巻線同士の間に所定の隙間が形成されるように、かつ、前記第1層内の巻線に面接触するように、前記巻線を巻回する工程と、を備えることを特徴とするものである。 A winding method according to a thirteenth aspect of the present invention includes a conductor, an insulating layer covering the conductor, and a semiconductive layer covering the insulating layer, and having a hexagonal cross-sectional shape. Is wound in an aligned manner on the outer periphery of the tooth portion of the core via an insulating material covering the core, wherein the winding has a plurality of layers on the outer periphery of the tooth portion. (A) In the first layer of the laminated structure, a predetermined gap is formed between the windings in the first layer. A step of winding the winding; and (B) a predetermined gap between the windings in the second layer in the second layer of the stacked structure adjacent to the first layer outside the first layer. Winding the winding so that a gap is formed and in surface contact with the winding in the first layer. It is characterized in that to obtain.
第13の態様に係る巻線の巻回方法によれば、工程(A)では、積層構造の第1層において、当該第1層内の巻線同士の間に所定の隙間が形成されるように、巻線が巻回され、工程(B)では、積層構造の第2層において、当該第2層内の巻線同士の間に所定の隙間が形成されるように、かつ、第1層内の巻線に接触するように、巻線が巻回される。このように、第1層内の巻線同士の間、及び第2層内の巻線同士の間には、それぞれ所定の隙間が形成されているものの、第2層内の巻線は第1層内の巻線に接触しているため、互いに接触する巻線の半導電層同士を等電位に設定することができる。その結果、巻線間の部分放電を効果的に抑制することが可能となる。しかも、巻線の断面形状が六角形であることにより、断面形状が円形の巻線を使用する場合と比較すると、第1層内の巻線と第2層内の巻線との接触面積を広げることが可能となる。 According to the winding method of the winding according to the thirteenth aspect, in the step (A), in the first layer of the laminated structure, a predetermined gap is formed between the windings in the first layer. In the step (B), in the second layer of the laminated structure, the first layer is formed so that a predetermined gap is formed between the windings in the second layer. The winding is wound so as to contact the inner winding. As described above, although predetermined gaps are formed between the windings in the first layer and between the windings in the second layer, the windings in the second layer are the first ones. Since they are in contact with the windings in the layers, the semiconductive layers of the windings in contact with each other can be set to the same potential. As a result, partial discharge between windings can be effectively suppressed. Moreover, since the cross-sectional shape of the winding is hexagonal, the contact area between the winding in the first layer and the winding in the second layer can be reduced compared to the case where a winding having a circular cross-sectional shape is used. It can be expanded.
本発明によれば、表面に半導電層を有する巻線を用いつつ、巻線間の部分放電を効果的に抑制することが可能な、コイル、モータ、コイル用巻線、及び巻線の巻回方法を得ることができる。 According to the present invention, a coil, a motor, a coil winding, and a winding winding capable of effectively suppressing partial discharge between the windings while using a winding having a semiconductive layer on the surface. You can get a turn method.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、異なる図面において同一の符号を付した要素は、同一又は相応する要素を示すものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the element which attached | subjected the same code | symbol in different drawing shall show the same or corresponding element.
図1は、本発明の実施の形態に係るモータ1の全体構成を模式的に示す図である。図1に示すようにモータ1は、円環状のステータ3と、ステータ3の円環内に配置されたロータ2とを備えて構成されている。ステータ3は、分割された複数のコイル4が円環に沿って並設された構造(いわゆる分割ステータ)を有している。
FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of a
図2は、一つのコイル4の構造を模式的に示す図である。図2に示すようにコイル4は、四角柱状のティース部11を有するコア10と、ティース部11を含むコア10の一部表面上に配置されることにより、コア10を部分的に被覆する絶縁性のインシュレータ(絶縁材)12と、インシュレータ12を介してティース部11の外周上に整列して巻回された巻線13とを備えて構成されている。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the structure of one
図3は、巻線13の構造の第1の例を示す断面図である。図3に示すように巻線13は、六角形(略六角形を含む)の断面形状を有しており、中心の導体20と、導体20を被覆する絶縁層21と、絶縁層21を被覆する半導電層22とを含む構造を成している。導体20の材質は、例えば銅である。絶縁層21の材質は、例えばポリアミドイミドである。半導電層22の材質は、例えば、カーボンブラック粉末等の導電性物質が混練されたポリアミドイミドである。但し、各層の材質はこの例に限定されるものではない。また、導体20の対辺径(対向する辺同士の間隔)は例えば0.85mmであり、絶縁層21の厚みは例えば0.044mmであり、半導電層22の厚みは例えば0.005mmである。但し、各層の寸法はこの例に限定されるものではない。半導電層22の表面抵抗率は106Ω/□未満(望ましくは104Ω/□未満)に設定されており、これにより、高い部分放電開始電圧(104Ω/□未満で3800Vp以上)が実現される。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a first example of the structure of the winding 13. As shown in FIG. 3, the winding 13 has a hexagonal (including substantially hexagonal) cross-sectional shape, and includes a
図4は、巻線13の構造の第2の例を示す断面図である。図3に示した各層の六角形の角部が丸められた形状となっている。図5は、巻線13の対辺径Xと半導電層22の角部25の丸みの半径との関係を示す図である。半導電層22の角部25の丸みの半径は、六角形に内接する円の半径(即ち対辺径Xの1/2)よりも小さく設定されている。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a second example of the structure of the winding 13. The hexagonal corners of each layer shown in FIG. 3 are rounded. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the opposite side diameter X of the winding 13 and the radius of roundness of the
図3,4に示した巻線13の製造方法の例としては、導体20を断面六角形状に伸線した後に、絶縁層21及び半導電層22を順に焼付塗装する第1の手法、又は、導体20、絶縁層21、及び半導電層22を含む断面円形状の通常巻線を作製した後に、ローラー圧延又はダイス引きによって当該通常巻線を断面六角形状に伸線する第2の手法がある。第1の手法によると、焼付塗装時の表面張力によって絶縁層21及び半導電層22が丸くなりやすく、また、巻線のねじれを生じないように焼付塗装を行うのは困難であるため、第2の手法を採用するのが望ましい。また、第2の手法において通常巻線を断面六角形状に伸線する際には、伸線に伴う半導電層22の損傷を防止すべく、予め巻線の表面に潤滑油を塗布して動摩擦係数を0.06以下にしておくことが望ましい。
As an example of a method of manufacturing the winding 13 shown in FIGS. 3 and 4, after the
図6は、インシュレータ12の構造の一部を示す図である。図6に示すようにインシュレータ12の表面には、巻線13を整列して配置するための複数の凹部31〜36が形成されている。なお、凹部31〜36は、四角柱状のティース部11の必ずしも外周全域に対応して形成されている必要はなく、少なくとも四角柱の4カ所の角部に対応して形成されていればよい。
FIG. 6 is a diagram showing a part of the structure of the
図7及び図8は、インシュレータ12上に巻線13を巻回する工程を示す図である。図7及び図8に示した例において、巻線13は、等電位で対を成す2本の巻線(第1巻線A及び第2巻線B)を含んで構成されている。
7 and 8 are views showing a process of winding the winding
図7を参照して、巻線の積層構造の最も内側の層となる第1層L1において、凹部31〜36に従って第1巻線Aが順に巻回される。具体的に、第1巻線Aの第1ターンA1が凹部31に従って巻回され、次に第2ターンA2が凹部32に従って巻回され、第3〜第5ターンA3〜A5に関しても同様の動作が繰り返された後、第6ターンA6が凹部36に従って巻回される。ここで、確実な整列巻きを実現すべく、第1層L1内の第1巻線Aの隣接ターン同士の間には、所定の隙間(例えば巻線13の直径の3%程度の隙間)が設けられる。
Referring to FIG. 7, in the first layer L <b> 1 that is the innermost layer of the laminated structure of the windings, the first winding A is wound in order according to the
また、第1層L1の外側の層となる第2層L2において、すでに第1層L1に巻回された第1巻線Aに従って第2巻線Bが順に巻回される。具体的に、第2巻線Bの第1ターンB1が、第1巻線Aの第1ターンA1に従って巻回され、次に第2巻線Bの第2ターンB2が、第1巻線Aの第1ターンA1及び第2ターンA2に従って巻回され、第3〜第5ターンB3〜B5に関しても同様の動作が繰り返された後、第2巻線Bの第6ターンB6が、第1巻線Aの第5ターンA5及び第6ターンA6に従って巻回される。図7に示すように、第2層L2内の第2巻線Bの隣接ターン同士の間には、所定の隙間が設けられる。 Further, in the second layer L2, which is an outer layer of the first layer L1, the second winding B is wound in order according to the first winding A already wound around the first layer L1. Specifically, the first turn B1 of the second winding B is wound according to the first turn A1 of the first winding A, and then the second turn B2 of the second winding B is turned to the first winding A. After the first turn A1 and the second turn A2 are wound, and the same operation is repeated for the third to fifth turns B3 to B5, the sixth turn B6 of the second winding B is turned to the first turn. Winding is performed according to the fifth turn A5 and the sixth turn A6 of the line A. As shown in FIG. 7, a predetermined gap is provided between adjacent turns of the second winding B in the second layer L2.
また、図7に示すように、第2層L2内の第2巻線Bは、第1層L1内の隣接ターン及び同一ターンの第1巻線Aに接触している。例えば、第2巻線Bの第3ターンB3は、隣接ターンの第1巻線Aである第2ターンA2と、同一ターンの第1巻線Aである第3ターンA3とに接触している。これにより、第1巻線Aの第2ターンA2と第3ターンA3とは、第2巻線Bの第3ターンB3を介して間接的に接触することとなる。同様に、第1層L1内の第1巻線Aは、第2層L2内の同一ターン及び隣接ターンの第2巻線Bに接触している。例えば、第1巻線Aの第5ターンA5は、同一ターンの第2巻線Bである第5ターンB5と、隣接ターンの第2巻線Bである第6ターンB6とに接触している。これにより、第2巻線Bの第5ターンB5と第6ターンB6とは、第1巻線Aの第5ターンA5を介して間接的に接触することとなる。 Further, as shown in FIG. 7, the second winding B in the second layer L2 is in contact with the adjacent winding in the first layer L1 and the first winding A of the same turn. For example, the third turn B3 of the second winding B is in contact with the second turn A2 that is the first winding A of the adjacent turn and the third turn A3 that is the first winding A of the same turn. . As a result, the second turn A2 and the third turn A3 of the first winding A are indirectly contacted via the third turn B3 of the second winding B. Similarly, the first winding A in the first layer L1 is in contact with the second winding B of the same turn and the adjacent turn in the second layer L2. For example, the fifth turn A5 of the first winding A is in contact with the fifth turn B5 that is the second winding B of the same turn and the sixth turn B6 that is the second winding B of the adjacent turn. . As a result, the fifth turn B5 and the sixth turn B6 of the second winding B are indirectly contacted via the fifth turn A5 of the first winding A.
次に図8を参照して、第2層L2の外側の層となる第3層L3において、すでに第2層L2に巻回された第2巻線Bに従って第2巻線Bが順に巻回される。具体的に、第2巻線Bの第7ターンB7が、第2巻線Bの第6ターンB6に従って巻回され、次に第2巻線Bの第8ターンB8が、第2巻線Bの第5ターンB5及び第6ターンB6に従って巻回され、第9〜第11ターンB9〜B11に関しても同様の動作が繰り返された後、第2巻線Bの第12ターンB12が、第2巻線Bの第1ターンB1及び第2ターンB2に従って巻回される。図8に示すように、第3層L3内の第2巻線Bの隣接ターン同士の間には、所定の隙間が設けられる。 Next, referring to FIG. 8, in the third layer L3 which is the outer layer of the second layer L2, the second winding B is wound in order according to the second winding B already wound around the second layer L2. Is done. Specifically, the seventh turn B7 of the second winding B is wound according to the sixth turn B6 of the second winding B, and then the eighth turn B8 of the second winding B is turned to the second winding B. After the same operation is repeated for the ninth to eleventh turns B9 to B11, the twelfth turn B12 of the second winding B is turned to the second winding. Winding is performed according to the first turn B1 and the second turn B2 of the line B. As shown in FIG. 8, a predetermined gap is provided between adjacent turns of the second winding B in the third layer L3.
また、第3層L3の外側の層となる第4層L4において、すでに第3層L3に巻回された第2巻線Bに従って第1巻線Aが順に巻回される。具体的に、第1巻線Aの第7ターンA7が、第2巻線Bの第7ターンB7及び第8ターンB8に従って巻回され、次に第1巻線Aの第8ターンA8が、第2巻線Bの第8ターンB8及び第9ターンB9に従って巻回され、第9〜第11ターンA9〜A11に関しても同様の動作が繰り返された後、第1巻線Aの第12ターンA12が、第2巻線Bの第12ターンB12に従って巻回される。図8に示すように、第4層L4内の第1巻線Aの隣接ターン同士の間には、所定の隙間が設けられる。 Further, in the fourth layer L4 that is an outer layer of the third layer L3, the first winding A is wound in order according to the second winding B that has already been wound around the third layer L3. Specifically, the seventh turn A7 of the first winding A is wound according to the seventh turn B7 and the eighth turn B8 of the second winding B, and then the eighth turn A8 of the first winding A is The second winding B is wound according to the eighth turn B8 and the ninth turn B9, and the same operation is repeated for the ninth to eleventh turns A9 to A11, and then the twelfth turn A12 of the first winding A is performed. Is wound according to the twelfth turn B12 of the second winding B. As shown in FIG. 8, a predetermined gap is provided between adjacent turns of the first winding A in the fourth layer L4.
また、図8に示すように、第3層L3内の第2巻線Bは、第4層L4内の隣接ターン及び同一ターンの第1巻線Aに接触している。例えば、第2巻線Bの第8ターンB8は、隣接ターンの第1巻線Aである第7ターンA7と、同一ターンの第1巻線Aである第8ターンA8とに接触している。これにより、第1巻線Aの第7ターンA7と第8ターンA8とは、第2巻線Bの第8ターンB8を介して間接的に接触することとなる。同様に、第4層L4内の第1巻線Aは、第3層L3内の同一ターン及び隣接ターンの第2巻線Bに接触している。例えば、第1巻線Aの第10ターンA10は、同一ターンの第2巻線Bである第10ターンB10と、隣接ターンの第2巻線Bである第11ターンB11とに接触している。これにより、第2巻線Bの第10ターンB10と第11ターンB11とは、第1巻線Aの第10ターンA10を介して間接的に接触することとなる。 Further, as shown in FIG. 8, the second winding B in the third layer L3 is in contact with the adjacent winding in the fourth layer L4 and the first winding A of the same turn. For example, the eighth turn B8 of the second winding B is in contact with the seventh turn A7 which is the first winding A of the adjacent turn and the eighth turn A8 which is the first winding A of the same turn. . As a result, the seventh turn A7 and the eighth turn A8 of the first winding A are indirectly contacted via the eighth turn B8 of the second winding B. Similarly, the first winding A in the fourth layer L4 is in contact with the second winding B of the same turn and the adjacent turn in the third layer L3. For example, the tenth turn A10 of the first winding A is in contact with the tenth turn B10 which is the second winding B of the same turn and the eleventh turn B11 which is the second winding B of the adjacent turn. . Accordingly, the 10th turn B10 and the 11th turn B11 of the second winding B are indirectly contacted via the 10th turn A10 of the first winding A.
図9は、巻線13の積層構造の他の例を示す図である。図8には4層の積層構造を示したが、コア10又はインシュレータ12の形状の制約により、積層構造の端部において4層を確保できない場合もある。このような場合には、図9に示すように、積層構造の最外層L4又は最外層に近い層(この例では第3層L3)において、第1巻線Aと第2巻線Bとを混在して巻回する。
FIG. 9 is a diagram illustrating another example of the laminated structure of the
図9を参照して、第2層L2の外側の層となる第3層L3において、すでに第2層L2に巻回された第2巻線Bに従って第1巻線A及び第2巻線Bが順に巻回される。具体的に、第1巻線Aの第7ターンA7が、第2巻線Bの第6ターンB6に従って巻回され、次に第2巻線Bの第7ターンB7が、第2巻線Bの第5ターンB5及び第6ターンB6に従って巻回され、次に第1巻線Aの第8ターンA8が、第2巻線Bの第4ターンB4及び第5ターンB5に従って巻回され、次に第2巻線Bの第8ターンB8が、第2巻線Bの第3ターンB3及び第4ターンB4に従って巻回され、次に第1巻線Aの第9ターンA9が、第2巻線Bの第2ターンB2及び第3ターンB3に従って巻回され、次に第1巻線Aの第10ターンA10が、第2巻線Bの第1ターンB1及び第2ターンB2に従って巻回される。 Referring to FIG. 9, in the third layer L3 that is the outer layer of the second layer L2, the first winding A and the second winding B according to the second winding B that has already been wound around the second layer L2. Are wound in order. Specifically, the seventh turn A7 of the first winding A is wound according to the sixth turn B6 of the second winding B, and then the seventh turn B7 of the second winding B is turned to the second winding B. Is wound according to the fifth turn B5 and the sixth turn B6 of the first winding A, and then the eighth turn A8 of the first winding A is wound according to the fourth turn B4 and the fifth turn B5 of the second winding B. The eighth turn B8 of the second winding B is wound according to the third turn B3 and the fourth turn B4 of the second winding B, and then the ninth turn A9 of the first winding A is turned into the second winding. Winding is performed according to the second turn B2 and the third turn B3 of the line B, and then the tenth turn A10 of the first winding A is wound according to the first turn B1 and the second turn B2 of the second winding B. The
また、第3層L3の外側の層となる第4層L4において、すでに第3層L3に巻回された第1巻線A及び第2巻線Bに従って第1巻線A及び第2巻線Bが順に巻回される。図9に示した例では、第2巻線Bの第9ターンB9が、第1巻線Aの第9ターンA9及び第2巻線Bの第8ターンB8に従って巻回され、次に第2巻線Bの第10ターンB10が、第1巻線Aの第9ターンA9及び第10ターンA10に従って巻回され、次に第2巻線Bの第11ターンB11が、第1巻線Aの第10ターンA10に従って巻回される。 Further, in the fourth layer L4 which is an outer layer of the third layer L3, the first winding A and the second winding are already provided according to the first winding A and the second winding B which are already wound around the third layer L3. B is wound in order. In the example shown in FIG. 9, the ninth turn B9 of the second winding B is wound according to the ninth turn A9 of the first winding A and the eighth turn B8 of the second winding B, and then the second turn The tenth turn B10 of the winding B is wound according to the ninth turn A9 and the tenth turn A10 of the first winding A, and then the eleventh turn B11 of the second winding B is It is wound according to the 10th turn A10.
また、図9を参照して、巻線13の積層構造の最外層(この例では第4層L4)又は最外層に近い層(この例では第3層L3)においては、導電性ワニスをコイル4の表面から含浸させる等の手法によって、隣接する巻線13同士の間に形成される隙間に導電性の充填材40が充填されている。これにより、隣接する巻線13の半導電層22同士を、充填材40を介して等電位に設定することができる。なお、モータ1を絶縁油中に浸漬して使用することにより、隣接する巻線13間の隙間が絶縁油によって充填されるため、部分放電の開始電圧を上昇させることができる。
Referring to FIG. 9, in the outermost layer (fourth layer L4 in this example) or the layer close to the outermost layer (third layer L3 in this example), the conductive varnish is coiled. The
図10及び図11は、巻線13の積層構造の他の例をそれぞれ示す図である。図10,11に示した例において、巻線13は、1本の巻線(巻線A)によって構成されている。
10 and 11 are diagrams showing other examples of the laminated structure of the
図10に示した例では、巻線Aは、内側の層から外側の層に向かって順に巻回される。まず、巻線の積層構造の最も内側の層となる第1層L1において、凹部31〜36に従って巻線Aが順に巻回される。具体的に、巻線Aの第1ターンA1が凹部31に従って巻回され、次に第2ターンA2が凹部32に従って巻回され、第3〜第5ターンA3〜A5に関しても同様の動作が繰り返された後、第6ターンA6が凹部36に従って巻回される。次に、第1層L1の外側の層となる第2層L2において、すでに第1層L1に巻回された巻線Aに従って巻線Aが順に巻回される。具体的に、巻線Aの第7ターンA7が、第5ターンA5及び第6ターンA6に従って巻回され、次に第8ターンA8が、第4ターンA4及び第5ターンA5に従って巻回され、第9〜第11ターンA9〜A11に関しても同様の動作が繰り返された後、第12ターンA12が、第1ターンA1に従って巻回される。第3層L3以降においても同様に、下層ですでに巻回されている巻線Aに従って、巻線Aが順に巻回される。
In the example shown in FIG. 10, the winding A is wound in order from the inner layer to the outer layer. First, in the first layer L1 that is the innermost layer of the laminated structure of the windings, the winding A is sequentially wound according to the
図11に示した例では、巻線Aは、斜め上方に向かって順に巻回される(いわゆる斜め巻き)。まず、巻線Aの第1ターンA1が、第1層L1内において凹部31に従って巻回され、次に第2ターンA2が、第2層L2内において第1ターンA1に従ってその斜め上方に巻回される。次に第3ターンA3が、第1層L1内において凹部32に従って巻回され、次に第4ターンA4が、第2層L2内において第1ターンA1及び第3ターンA3に従ってその斜め上方に巻回される。次に第5ターンA5が、第3層L3内において第2ターンA2及び第4ターンA4に従ってその斜め上方に巻回される。次に第6ターンA6が、第4層L4内において第5ターンA5に従ってその斜め上方に巻回される。第7ターンA7以降においても同様に、凹部33〜36又はすでに巻回されている巻線Aに従って、巻線Aが順に巻回される。
In the example shown in FIG. 11, the winding A is wound in an obliquely upward direction (so-called diagonal winding). First, the first turn A1 of the winding A is wound according to the
図12は、巻線13の端部に施されている端部処理の第1の例を示す図である。巻線13の端部においては、半導電層22及び絶縁層21を剥離することによって導体20が露出されるが、その際、半導電層22のみを剥離することによって絶縁層21が露出した領域を、導体20と半導電層22との間に所定の距離だけ残す。これにより、当該領域を間に挟むことによって、導体20と半導電層22とが互いに電気的に分離される。
FIG. 12 is a diagram illustrating a first example of the end processing applied to the end of the winding 13. At the end of the winding 13, the
図13は、巻線13の端部に施されている端部処理の第2の例を示す図である。巻線13の端部においては、半導電層22及び絶縁層21を剥離することによって導体20が露出されるが、その際、半導電層22の先端及び導体20の一部を含む所定の領域を、絶縁性樹脂等の封止材50によって封止する。これにより、封止材50を間に挟むことによって、導体20と半導電層22とが電気的に分離される。
FIG. 13 is a diagram illustrating a second example of the end processing applied to the end of the winding 13. At the end of the winding 13, the
図14は、モータ1の使用例を示す図である。複数のコイルU1〜U4から成る直列接続体、複数のコイルV1〜V4から成る直列接続体、及び複数のコイルW1〜W4から成る直列接続体が、インバータ60のU相、V相、及びW相にそれぞれ接続されている。コイルU1,V1,W1は、それぞれの直列接続体のうち、入力側であるインバータ60に最も近いコイルである。上述したコイル4の構造を、少なくともコイルU1,V1,W1に対して適用する。但し、各直列接続体の全てのコイルに対して適用してもよい。
FIG. 14 is a diagram illustrating a usage example of the
また、U相のコイルU1〜U4とV相のコイルV1〜V4との間、V相のコイルV1〜V4とW相のコイルW1〜W4との間、及びW相のコイルW1〜W4とU相のコイルU1〜U4との間は、相間絶縁紙とエナメル等の絶縁材とを含む所定の絶縁部材(図示しない)によって、互いに電気的に絶縁されている。当該絶縁部材の厚みは、想定される相間電圧に応じて設定される。これにより、相内よりも高電圧となる相間を、当該絶縁部材によって適切に絶縁することができる。また、図2に示したように巻線13と接地電位(コア10)との間は、インシュレータ12によって互いに電気的に絶縁されている。インシュレータ12の厚みは、想定される対地電圧に応じて設定される。これにより、相内よりも高電圧となる対地間を、インシュレータ12によって適切に絶縁することができる。
Also, between the U-phase coils U1 to U4 and the V-phase coils V1 to V4, between the V-phase coils V1 to V4 and the W-phase coils W1 to W4, and between the W-phase coils W1 to W4 and U The phase coils U1 to U4 are electrically insulated from each other by a predetermined insulating member (not shown) including interphase insulating paper and an insulating material such as enamel. The thickness of the insulating member is set according to the assumed interphase voltage. Thereby, the phase which becomes a higher voltage than the inside can be insulated appropriately by the said insulating member. Further, as shown in FIG. 2, the winding 13 and the ground potential (core 10) are electrically insulated from each other by the
本実施の形態に係るコイル4によれば、積層構造の第1層L1においては、第1層L1内の巻線13同士の間に所定の隙間が形成されるように、巻線13が巻回されており、積層構造の第2層L2においては、第2層L2内の巻線13同士の間に所定の隙間が形成されるように、かつ、第1層L1内の巻線13に接触するように、巻線13が巻回されている。このように、第1層L1内の巻線13同士の間、及び第2層L2内の巻線13同士の間には、それぞれ所定の隙間が形成されているものの、第2層L2内の巻線13は第1層L1内の巻線13に接触しているため、互いに接触する巻線13の半導電層22同士を等電位に設定することができる。その結果、巻線13間の部分放電を効果的に抑制することが可能となるため、電気自動車用モータやハイブリッド自動車用モータ等の高電圧機器用途に適したコイルを得ることができる。しかも、巻線13の断面形状が六角形であることにより、断面形状が円形の巻線を使用する場合と比較すると、第1層L1内の巻線13と第2層L2内の巻線13との接触面積を広げることが可能となる。
According to the
また、図5に示したように、本実施の形態に係るコイル4によれば、六角形の角部の丸みの半径は、当該六角形に内接する円の半径よりも小さく設定されている。従って、断面形状が円形の巻線を使用する場合と比較すると、占積率を向上することが可能となる。
Further, as shown in FIG. 5, according to the
また、図7に示したように、本実施の形態に係るコイル4によれば、積層構造の第1層L1においては、第1層L1内の隣接ターンの第1巻線A同士の間に所定の隙間が形成されるように、第1巻線Aが巻回されており、積層構造の第2層L2においては、第2層L2内の隣接ターンの第2巻線B同士の間に所定の隙間が形成されるように、かつ、第1層L1内の隣接ターンの第1巻線Aに接触するように、第2巻線Bが巻回されている。このように、第1層L1内の第1巻線A同士の間、及び第2層L2内の第2巻線B同士の間には、それぞれ所定の隙間が形成されているものの、第2巻線Bは隣接ターンの第1巻線Aに接触しているため、第2巻線Bの半導電層22と、隣接ターンの第1巻線Aの半導電層22とを等電位に設定することができる。その結果、巻線13間の部分放電を効果的に抑制することが可能となる。しかも、巻線13の断面形状が六角形であることにより、断面形状が円形の巻線を使用する場合と比較すると、第1層L1内の第1巻線Aと第2層L2内の第2巻線Bとの接触面積を広げることが可能となる。
Further, as shown in FIG. 7, according to the
また、図7に示したように、本実施の形態に係るコイル4によれば、第2層L2内の第2巻線Bは、第1層L1内の同一ターンの第1巻線Aに接触する。従って、第2巻線Bの半導電層22と、同一ターンの第1巻線Aの半導電層22とを等電位に設定することができる。その結果、巻線13間の部分放電をさらに効果的に抑制することが可能となる。
Moreover, as shown in FIG. 7, according to the
また、図8に示したように、本実施の形態に係るコイル4によれば、積層構造の第1層L1においては第1巻線Aが巻回され、積層構造の第2層L2においては第2巻線Bが巻回されている状況において、積層構造の第3層L3においては第2巻線Bが巻回され、積層構造の第4層L4においては第1巻線Aが巻回されている。従って、第3層L2に第1巻線Aが巻回され、第4層L4に第2巻線Bが巻回される場合と比較すると、第1巻線Aの線長と第2巻線Bの線長との差を小さくできる。その結果、線長の差に起因する循環電流損を低減することが可能となる。
Further, as shown in FIG. 8, according to the
また、図9に示したように、本実施の形態に係るコイル4によれば、積層構造の最外層又は最外層に近い層においては、第1巻線A及び第2巻線Bが混在して巻回されている。従って、コア10又はインシュレータ12の形状の制約によって、第1巻線Aのみを含む層と第2巻線Bのみを含む層とのペアを設けることができない場合であっても、積層構造の同一層内に第1巻線A及び第2巻線Bを混在して巻回することにより、占積率を向上することが可能となる。
Moreover, as shown in FIG. 9, according to the
また、図9に示したように、本実施の形態に係るコイル4によれば、積層構造の最外層又は最外層に近い層においては、隣接する巻線13同士の間に形成される隙間に導電性の充填材40が充填されている。これにより、積層構造の同一層内に第1巻線A及び第2巻線Bが混在して巻回されている場合であっても、隣接する巻線13の半導電層22同士を、充填材40を介して等電位に設定することができる。その結果、巻線13間の部分放電をさらに効果的に抑制することが可能となる。しかも、隣接する巻線13同士の隙間への充填材40の充填は、積層構造の最外層又は最外層に近い層に対して行われるため、例えば導電性ワニスをコイル4の表面から含浸させる場合であっても、含浸不良の発生を抑制することが可能となる。
Moreover, as shown in FIG. 9, according to the
また、図12,13に示したように、本実施の形態に係るコイル4によれば、巻線13は、その端部において、導体20と半導電層22とを互いに電気的に絶縁するための絶縁処理が施されている。従って、巻線13の端部において導体20と半導電層22との間で部分放電が発生することを、予め回避することが可能となる。
Also, as shown in FIGS. 12 and 13, according to the
また、図14に示したように、本実施の形態に係るコイル4は、同一相内で直列接続された複数のコイルU1〜U4,V1〜V4,W1〜W4のうち、少なくとも入力側に最も近いコイルU1,V1,W1に対して適用される。入力側に最も近いコイルU1,V1,W1は入力電圧の影響を受けやすいため、高電圧が入力された場合に、当該コイルU1,V1,W1の両端電圧も高くなって巻線13間の部分放電が生じやすい。従って、同一相内で直列接続された複数のコイルU1〜U4,V1〜V4,W1〜W4のうち、少なくとも入力側に最も近いコイルU1,V1,W1に対して、コイル4を適用して部分放電が生じにくい構造を採用することにより、巻線13間の部分放電を予め抑制することが可能となる。
Moreover, as shown in FIG. 14, the
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined not by the above-mentioned meaning but by the scope of claims for patent, and is intended to include all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of claims for patent.
1 モータ
2 ロータ
3 ステータ
4 コイル
10 コア
11 ティース部
12 インシュレータ
13 巻線
20 導体
21 絶縁層
22 半導電層
31〜36 凹部
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記コアを被覆する絶縁材と、
前記絶縁材を介して前記ティース部の外周上に整列して巻回され、導体、前記導体を被覆する絶縁層、及び前記絶縁層を被覆する半導電層を有する巻線と、
を備え、
前記巻線が前記ティース部の外周上に複数層に巻回されることによって巻線の積層構造が形成され、
前記巻線の断面形状は六角形であり、
前記積層構造の第1層においては、当該第1層内の前記巻線同士の間に所定の隙間が形成されるように、前記巻線が巻回されており、
前記第1層の外側で前記第1層に隣接する前記積層構造の第2層においては、当該第2層内の前記巻線同士の間に所定の隙間が形成されるように、かつ、前記第1層内の前記巻線に面接触するように、前記巻線が巻回されている、コイル。 A core having a teeth portion;
An insulating material covering the core;
A winding having a conductor, an insulating layer that covers the conductor, and a semiconductive layer that covers the insulating layer, wound in alignment on the outer periphery of the teeth portion via the insulating material;
With
The winding is wound in a plurality of layers on the outer periphery of the teeth portion to form a laminated structure of windings,
The cross-sectional shape of the winding is hexagonal,
In the first layer of the laminated structure, the winding is wound so that a predetermined gap is formed between the windings in the first layer,
In the second layer of the stacked structure adjacent to the first layer outside the first layer, a predetermined gap is formed between the windings in the second layer, and A coil in which the winding is wound so as to be in surface contact with the winding in the first layer.
前記角部の丸みの半径は、前記六角形に内接する円の半径よりも小さい、請求項1に記載のコイル。 The cross-sectional shape of the winding is a hexagon with rounded corners,
The coil according to claim 1, wherein a radius of roundness of the corner portion is smaller than a radius of a circle inscribed in the hexagon.
前記第1層においては、当該第1層内の隣接ターンの前記第1巻線同士の間に所定の隙間が形成されるように、前記第1巻線が巻回されており、
前記第2層においては、当該第2層内の隣接ターンの前記第2巻線同士の間に所定の隙間が形成されるように、かつ、前記第1層内の隣接ターンの前記第1巻線に面接触するように、前記第2巻線が巻回されている、請求項1又は2に記載のコイル。 The winding includes a first winding and a second winding that are paired at an equipotential;
In the first layer, the first winding is wound so that a predetermined gap is formed between the first windings of adjacent turns in the first layer.
In the second layer, a predetermined gap is formed between the second windings of adjacent turns in the second layer, and the first winding of the adjacent turns in the first layer. The coil according to claim 1 or 2, wherein the second winding is wound so as to be in surface contact with the wire.
前記第3層の外側で前記第3層に隣接する前記積層構造の第4層においては、当該第4層内の隣接ターンの前記第1巻線同士の間に所定の隙間が形成されるように、かつ、前記第3層内の隣接ターンの前記第2巻線に接触するように、前記第1巻線が巻回されている、請求項3又は4に記載のコイル。 In the third layer of the stacked structure adjacent to the second layer outside the second layer, a predetermined gap is formed between the second windings of adjacent turns in the third layer. The second winding is wound,
In the fourth layer of the stacked structure adjacent to the third layer outside the third layer, a predetermined gap is formed between the first windings of adjacent turns in the fourth layer. The coil according to claim 3 or 4, wherein the first winding is wound so as to contact the second winding of an adjacent turn in the third layer.
ロータと、
備えるモータ。 A stator having the coil of claim 1;
A rotor,
Motor equipped.
導体と、
前記導体を被覆する絶縁層と、
前記絶縁層を被覆する半導電層と、
を備え、
角部が丸みを帯びた六角形の断面形状を有し、
前記角部の丸みの半径は、前記六角形に内接する円の半径よりも小さい、コイル用巻線。 A coil winding wound around an outer periphery of a teeth portion of the core via an insulating material,
Conductors,
An insulating layer covering the conductor;
A semiconductive layer covering the insulating layer;
With
It has a hexagonal cross-sectional shape with rounded corners,
The coil winding has a radius of roundness at the corners smaller than a radius of a circle inscribed in the hexagon.
前記巻線が前記ティース部の外周上に複数層に巻回されることによって巻線の積層構造が形成され、
(A)前記積層構造の第1層において、当該第1層内の前記巻線同士の間に所定の隙間が形成されるように、前記巻線を巻回する工程と、
(B)前記第1層の外側で前記第1層に隣接する前記積層構造の第2層において、当該第2層内の前記巻線同士の間に所定の隙間が形成されるように、かつ、前記第1層内の前記巻線に面接触するように、前記巻線を巻回する工程と、
を備える、巻線の巻回方法。
A winding having a conductor, an insulating layer covering the conductor, and a semiconductive layer covering the insulating layer, and having a hexagonal cross-sectional shape is formed on the teeth portion of the core via an insulating material covering the core. A winding method for winding a wire in an aligned manner on the outer periphery,
The winding is wound in a plurality of layers on the outer periphery of the teeth portion to form a laminated structure of windings,
(A) In the first layer of the laminated structure, a step of winding the winding so that a predetermined gap is formed between the windings in the first layer;
(B) In the second layer of the stacked structure adjacent to the first layer outside the first layer, a predetermined gap is formed between the windings in the second layer, and Winding the winding so as to be in surface contact with the winding in the first layer;
A winding method comprising:
Priority Applications (1)
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JP2010107607A JP2011239536A (en) | 2010-05-07 | 2010-05-07 | Coil, motor, winding for coil, and winding method of winding |
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-
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- 2010-05-07 JP JP2010107607A patent/JP2011239536A/en active Pending
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