JP2013081356A - Rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば車両用の電動機や発電機として使用される回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine used as, for example, an electric motor or generator for a vehicle.
従来の回転電機として、周方向に配列された複数対の磁極を有する回転子と、周方向に配列された複数のスロットを有し前記回転子と径方向に対向配置された固定子鉄心、及び、前記スロットに挿入されて前記固定子鉄心に巻装された複数の相巻線よりなる固定子巻線を有する固定子と、を備えた回転電機が知られている。このような回転電機においては、高出力化の要請から、固定子鉄心は、同一相の相巻線が収容される同相スロットを磁極ごとに周方向に連続して複数個ずつ有するように構成されている。 As a conventional rotating electrical machine, a rotor having a plurality of pairs of magnetic poles arranged in the circumferential direction, a stator core having a plurality of slots arranged in the circumferential direction and arranged to face the rotor in the radial direction, and There is known a rotating electrical machine including a stator having a stator winding formed of a plurality of phase windings inserted into the slot and wound around the stator core. In such a rotating electrical machine, due to a demand for higher output, the stator core is configured to have a plurality of in-phase slots that are continuous in the circumferential direction for each magnetic pole, in which phase windings of the same phase are accommodated. ing.
そして、特許文献１には、各相２倍スロット（同相スロットが２個の場合）の固定子において波巻きにて巻装された三相の固定子巻線が開示されている。この固定子巻線を構成する各相巻線（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）は、図１９（ａ）に示すように、延伸方向一端側の出力端子から他端側の中性点までを４個に分割されて、出力端子側から順に配置された第１〜第４部分巻線（ａ）〜（ｄ）により構成されている。この場合の各相巻線は、図１９（ｂ）に示すように、第１部分巻線（ａ）と第４部分巻線（ｄ）が同じ同相スロットＵ１に収容され、第２部分巻線（ｂ）と第３部分巻線（ｃ）が同じ同相スロットＵ２に収容されるように接続されている。なお、図１９（ｂ）には、代表としてＵ相の２個の同相スロットＵ１、Ｕ２が示されている。
また、特許文献２には、各相３倍スロット（同相スロットが３個の場合）で各スロットに固定子巻線の導体が径方向に６層存在する固定子において、重ね巻きと波巻きを混合した巻線方式について開示されており、内周側の４層を重ね巻きでスロットを充填した後、外周側の２層を波巻きにて充填している。この場合には、各相巻線の第１部分巻線と第６部分巻線が同じ同相スロットに収容されるように接続されることになる。
Further,
このように最先端の部分巻線と最後端の部分巻線が同じ同相スロットに収容される理由として、コイルエンドが高くなることを防ぐこと、コイルエンド上を径方向に横切る渡り線の形状を出来るだけ統一し造り易くすることが挙げられる。 As described above, the reason why the most advanced partial winding and the last partial winding are accommodated in the same in-phase slot is to prevent the coil end from becoming higher, and the shape of the crossover wire that crosses the coil end in the radial direction. The most common is to make it as easy as possible.
なお、コイルエンドを出来るだけ低く抑えるためには、各相出力線と中性点の位置を固定子鉄心の外径側に揃えることが有効であり、これを達成するように渡り線を配置すると、コイルエンド上を径方向に横切る渡り線の本数は偶数本に限られる。各相２倍スロットの回転電機の場合には０本又は各相２本の計６本となる。 In order to keep the coil end as low as possible, it is effective to align the position of each phase output line and the neutral point to the outer diameter side of the stator core. The number of crossovers that cross the coil end in the radial direction is limited to an even number. In the case of a rotating electrical machine having a double slot for each phase, the number is 0 or 2 for each phase.
コイルエンド上を横切る渡り線の本数が０本の場合、各部分巻線のスロット挿入位置に関わらず、コイルエンド上で巻線は６重に重なる。また、渡り線の形状パターンも９種類で同じである。ここで図２０（ａ）には、第１部分巻線と第４部分巻線が同一スロットに挿入される場合の、図２０（ｂ）には、第１部分巻線と第２部分巻線が同一スロットに挿入される場合の渡り線の重なりをそれぞれ示した。各図で、スロットよりも内径側に渡り線を示すが、実際にはこの渡り線は内周側→コイルエンド上→内周側の経路で内径側を避ける様にスロット間をつないでいる。この時、第１部分巻線と第３部分巻線が同一スロットに挿入されることは、コイルエンド上を横切る渡り線が０本である限り有り得ない。 When the number of crossovers crossing over the coil end is zero, the windings are superimposed six times on the coil end regardless of the slot insertion position of each partial winding. The shape of the crossover line is the same for nine types. Here, FIG. 20A shows the case where the first partial winding and the fourth partial winding are inserted into the same slot. FIG. 20B shows the first partial winding and the second partial winding. The crossovers of the crossover lines in the case where is inserted in the same slot are shown. In each figure, a connecting wire is shown on the inner diameter side of the slot. Actually, this connecting wire is connected between the slots so as to avoid the inner diameter side in the path from the inner periphery side to the coil end to the inner periphery side. At this time, it is impossible that the first partial winding and the third partial winding are inserted into the same slot as long as the number of crossovers across the coil end is zero.
一方、コイルエンド上を横切る渡り線の本数が計６本の場合、第１部分巻線と第２部分巻線および第３部分巻線と第４部分巻線がそれぞれ同じスロットに挿入される場合は、図２１（ｃ）に示すように、コイルエンド上で巻線は６重に重なり、渡り線の形状パターンが８種類となる。また、第１部分巻線と第３部分巻線および第２部分巻線と第４部分巻線がそれぞれ同じスロットに挿入される場合は、図２１（ｂ）に示すように、コイルエンド上での巻線の重なりは４重であり、渡り線の形状パターンは５種類となる。また、第１部分巻線と第４部分巻線および第２部分巻線と第３部分巻線がそれぞれ同じスロットに挿入される場合は、図２１（ａ）に示すように、コイルエンド上での巻線の重なりは４重であり、渡り線の形状パターンは４種類となる。 On the other hand, when the total number of crossovers across the coil end is six, the first partial winding and the second partial winding, and the third partial winding and the fourth partial winding are respectively inserted in the same slot. As shown in FIG. 21 (c), the windings overlap six times on the coil end, and there are eight types of crossover shape patterns. Further, when the first partial winding and the third partial winding, and the second partial winding and the fourth partial winding are respectively inserted in the same slot, as shown in FIG. There are four overlapping windings, and there are five types of crossover shape patterns. When the first partial winding and the fourth partial winding and the second partial winding and the third partial winding are respectively inserted in the same slot, as shown in FIG. There are four overlapping windings, and there are four types of crossover shape patterns.
従って、波巻きにおいて、最もコイルエンドが低く、造り易いのは第１部分巻線と第４部分巻線を同じスロットに挿入する構成であり、各相２倍スロットの回転電機では多くの場合この方式が用いられる。 Therefore, in the wave winding, the coil end is the lowest and easy to manufacture is a configuration in which the first partial winding and the fourth partial winding are inserted into the same slot. A method is used.
ところで、回転電機の固定子巻線には、電動機として作動させる場合に各相出力端子間に図２２に示すような最大電圧Ｖ０なる方形波の電圧が印加されるが、実際に固定子巻線の相間に発生する最大の電圧は、図２３に示す様にＶ０を超える。図２４は、固定子巻線における、入力電圧に対する出力電圧の増幅率を周波数に対してプロットした例であるが、印加された方形波の高周波成分に対し、固定子巻線が共振周波数を持つことが電圧増幅の原因である。 By the way, a square wave voltage having a maximum voltage V 0 as shown in FIG. 22 is applied between the output terminals of each phase when the motor is operated as an electric motor. The maximum voltage generated between the line phases exceeds V 0 as shown in FIG. FIG. 24 is an example in which the amplification factor of the output voltage with respect to the input voltage in the stator winding is plotted with respect to the frequency. The stator winding has a resonance frequency with respect to the applied high frequency component of the square wave. This is the cause of voltage amplification.
このように最大相間電圧が大きくなると、相間の電流短絡を防ぐために固定子巻線の被膜を厚くする等相間距離を広げ、絶縁性能を向上させる必要性が生じる。 When the maximum interphase voltage is increased in this way, there is a need to increase the insulation distance by increasing the interphase distance by increasing the thickness of the stator winding film in order to prevent a current short circuit between phases.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、固定子巻線の相間における共振を低減させて、最大相間電圧を小さくし、絶縁のために必要な相間距離を短くし得るようにした回転電機を提供することを解決すべき課題とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to reduce resonance between phases of the stator winding, reduce the maximum interphase voltage, and shorten the interphase distance necessary for insulation. Providing a rotating electrical machine is a problem to be solved.
上記課題を解決するためになされた第一の発明は、周方向に配列された複数対の磁極を有する回転子（１４）と、周方向に配列された複数のスロット（３１）を有し前記回転子（１４）と径方向に対向配置された固定子鉄心（３０）、及び、前記スロット（３１）に挿入されて前記固定子鉄心（３０）に巻装された複数の相巻線（４１）よりなる固定子巻線（４０）を有する固定子（２０）と、を備えた回転電機において、前記固定子鉄心（３０）は、同一相の前記相巻線（４１）が収容される同相スロット（Ｕ１，Ｕ２）を前記磁極ごとに周方向に連続してｎ(ｎは２以上の自然数)個ずつ有し、各前記相巻線（４１）は、延伸方向一端から他端までを２ｎ個に分割されて、前記延伸方向一端側から順に配置された第１部分巻線（ａ）、第２部分巻線（ｂ）、・・・、第２ｎ部分巻線（ｄ）により構成され、前記第１部分巻線（ａ）と前記第２ｎ部分巻線（ｄ）が前記固定子鉄心（３０）の異なる前記同相スロット（Ｕ１，Ｕ２）に収容されていることを特徴とする。 A first invention made to solve the above-described problem has a rotor (14) having a plurality of pairs of magnetic poles arranged in the circumferential direction, and a plurality of slots (31) arranged in the circumferential direction. A stator core (30) disposed radially opposite the rotor (14), and a plurality of phase windings (41) inserted in the slot (31) and wound around the stator core (30) ) And a stator (20) having a stator winding (40) made of the same structure, the stator core (30) has the same phase in which the phase winding (41) of the same phase is accommodated. There are n (n is a natural number of 2 or more) consecutive slots (U1, U2) for each of the magnetic poles in the circumferential direction, and each of the phase windings (41) has 2n from one end to the other end in the extending direction. The first partial winding (a) divided into pieces and arranged in order from one end side in the extending direction, the second A shunt winding (b), ..., constituted by a second n partial winding (d), wherein the first partial winding (a) and the second n partial winding (d) are the stator core (30). Are housed in the in-phase slots (U1, U2) of different sizes.
第一の発明によれば、各相巻線は、延伸方向一端から他端までを２ｎ個に分割されて、延伸方向一端側から順に配置された第１部分巻線、第２部分巻線、・・・、第２ｎ部分巻線により構成され、第１部分巻線と第２ｎ部分巻線が固定子鉄心の異なる同相スロットに収容されている。そのため、負の相互インダクタンスによるコイルインダクタンスの低減を抑えることができるので、共振周波数が低くなり且つ共振ピークが低くなる。これにより、固定子巻線の相間における共振を低減させることができる。その結果、最大相間電圧は小さくなり、絶縁のために必要な相間距離を短くすることができる。 According to the first invention, each phase winding is divided into 2n pieces from one end to the other end in the extending direction, and arranged in order from one end side in the extending direction, the second partial winding, ... composed of second n partial windings, and the first partial winding and the second n partial winding are accommodated in different in-phase slots of the stator core. As a result, reduction of coil inductance due to negative mutual inductance can be suppressed, so that the resonance frequency is lowered and the resonance peak is lowered. Thereby, the resonance between the phases of the stator windings can be reduced. As a result, the maximum interphase voltage is reduced, and the interphase distance necessary for insulation can be shortened.
なお、相間電圧に影響を与える固定子巻線の共振周波数ｆｎは、コイルインダクタンスをＬ、静電容量をＣとした場合に、下記の式１により求められる。
The resonance frequency fn of the stator winding that affects the interphase voltage is obtained by the following
ｆｎ＝１／２π√ＬＣ ………式１
ここで、共振要素としてのコイルインダクタンスＬは、単独のコイルにより発生する自己インダクタンスと、コイルの結合により発生する相互インダクタンスとで決まる。また、静電容量Ｃは、主に固定子巻線と固定子鉄心との間に発生する対地容量で決まる。本発明では、同相スロットに収容される各相巻線の部分巻線の収容位置を上記のように変更することで、互いに影響し合う負の相互インダクタンスを０に近づけることができる。これにより、共振周波数ｆｎが低くなり且つ共振ピークが低くなるように、共振特性を変えることができる。
fn = 1 / 2π√LC .........
Here, the coil inductance L as a resonance element is determined by a self-inductance generated by a single coil and a mutual inductance generated by coupling of the coils. The capacitance C is determined mainly by the ground capacitance generated between the stator winding and the stator core. In the present invention, by changing the accommodation position of the partial winding of each phase winding accommodated in the in-phase slot as described above, negative mutual inductances that affect each other can be brought close to zero. Thereby, the resonance characteristics can be changed so that the resonance frequency fn is lowered and the resonance peak is lowered.
また、上記課題を解決するためになされた第二の発明は、周方向に配列された複数対の磁極を有する回転子（１４）と、周方向に配列された複数のスロット（３１）を有し前記回転子（１４）と径方向に対向配置された固定子鉄心（３０）、及び、前記スロット（３１）に挿入されて前記固定子鉄心（３０）に巻装された複数の相巻線（４１）よりなる固定子巻線（４０）を有する固定子（２０）と、を備えた回転電機において、前記固定子鉄心（３０）は、同一相の前記相巻線（４１）が収容される同相スロット（Ｕ１〜Ｕ４）を前記磁極ごとに周方向に連続して２ｋ(ｋは２以上の自然数)個ずつ有し、前記固定子巻線（４０）は、延伸方向一端から他端までにおいてｋ列に並んだ第１〜第ｋ並列巻線（４２−１，４２−２）よりなり、前記第１〜第ｋ並列巻線（４２−１，４２−２）を構成する各前記相巻線（４１）は、それぞれ延伸方向一端から他端までを２分割されて、それぞれの分割巻線が第１〜第２ｋの各前記同相スロット（Ｕ１〜Ｕ４）に独立して収容されていることを特徴とする。 In addition, a second invention made to solve the above problems has a rotor (14) having a plurality of pairs of magnetic poles arranged in the circumferential direction and a plurality of slots (31) arranged in the circumferential direction. A stator core (30) disposed radially opposite to the rotor (14), and a plurality of phase windings inserted into the slot (31) and wound around the stator core (30); And a stator (20) having a stator winding (40) made of (41), wherein the stator core (30) accommodates the phase winding (41) of the same phase. 2k (k is a natural number of 2 or more) continuous in the circumferential direction for each magnetic pole, and the stator winding (40) extends from one end to the other end in the extending direction. 1st to kth parallel windings (42-1 and 42-2) arranged in k rows in FIG. Each of the phase windings (41) constituting the first to k-th parallel windings (42-1, 42-2) is divided into two from one end to the other end in the extending direction. The first to second k in-phase slots (U1 to U4) are independently accommodated.
第二の発明によれば、第１〜第ｋ並列巻線の延伸方向一端から他端までを２分割された前半と後半の分割巻線が隔離（別の同相スロットに配置）されることとなり、前半と後半の分割巻線の磁気結合が比較的弱くなるため、負の相互インダクタンスによるコイルインダクタンスの低減を抑えることができる。その結果、各分割巻線間の磁気結合を弱め、負の相互インダクタンスによるコイルインダクタンスの低減を抑えることができる。 According to the second invention, the first half and the second half of the first to k-th parallel windings divided in one direction from the other end to the other end are separated (arranged in separate in-phase slots). Since the magnetic coupling between the first half and the second half of the divided winding is relatively weak, it is possible to suppress the reduction of the coil inductance due to the negative mutual inductance. As a result, the magnetic coupling between the divided windings can be weakened, and the reduction of the coil inductance due to the negative mutual inductance can be suppressed.
なお、相間電圧に影響を与える固定子巻線の共振周波数ｆｎは、第一の発明の場合と同様に、上記の式１により求められる。第二の発明の場合にも、同相スロットに収容される各相巻線の部分巻線の収容位置を上記のように変更することで、互いに影響し合う負の相互インダクタンスを０に近づけることができる。これにより、共振周波数ｆｎが低くなり且つ共振ピークが低くなるように、共振特性を変えることができる。これにより、固定子巻線の相間における共振を低減させることができるため、最大相間電圧は小さくなり、絶縁のために必要な相間距離を短くすることができる。
Note that the resonance frequency fn of the stator winding that affects the interphase voltage is obtained by the
また、第二の発明によれば、同相内において、電気角が６０°／ｋずれた巻線が形成されることにより、起磁力分布が変化し、合計起磁力の変動幅が小さくなるため、磁気騒音を低減することができる。 Further, according to the second invention, in the same phase, by forming a winding having an electrical angle shifted by 60 ° / k, the magnetomotive force distribution changes, and the fluctuation range of the total magnetomotive force becomes small. Magnetic noise can be reduced.
以下、本発明に係る回転電機の実施形態について図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, embodiments of a rotating electrical machine according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
〔実施形態１〕
図１は、実施形態１に係る回転電機の構成を模式的に示す軸方向断面図である。本実施形態に係る回転電機１は、車両用電動機として使用されるものであって、図１に示すように、略有底筒状の一対のハウジング部材１０ａ，１０ｂが開口部同士で接合されてなるハウジング１０と、ハウジング１０に軸受け１１，１２を介して回転自在に支承される回転軸１３に固定された回転子１４と、ハウジング１０内の回転子１４を包囲する位置でハウジング１０に固定された固定子２０と、を備えている。
FIG. 1 is an axial cross-sectional view schematically showing the configuration of the rotating electrical machine according to the first embodiment. The rotating
回転子１４は、固定子２０の内周側と径方向に向き合う外周側に、周方向に所定距離を隔てて極性が交互に異なるように配置された複数の磁極を有する。これらの磁極は、回転子１４の所定位置に埋設された複数の永久磁石により形成されている。回転子１４の磁極の数は、回転電機により異なるため限定されるものではない。本実施形態においては、８極（Ｎ極：４、Ｓ極：４）の回転子が用いられている。
The
次に、図２〜図６を参照して固定子２０について説明する。図２は、実施形態１に係る固定子の全体斜視図である。図３は、実施形態１において固定子鉄心のスロットに導体セグメントを挿入する状態を示す説明図である。図４は、実施形態１における各相巻線の巻線方式を示す説明図であって、（ａ）斜め上方から見た斜視図であり、（ｂ）は軸方向から見た平面図であり、（ｃ）は周方向に展開した展開図である。図５（ａ）は、実施形態１に係る固定子巻線を構成する各相巻線の結線図であり、（ｂ）は実施形態１に係る固定子鉄心のＵ相の２個の同相スロット３１内に収容されたＵ相部分巻線の収容位置を示す模式図である。
Next, the
固定子２０は、図２に示すように、周方向に複数のスロット３１を有する円環状の固定子鉄心３０と、スロット３１に挿通配置された略Ｕ字形状の複数の導体セグメント５０の開放端部の端末部同士が固定子鉄心３０の軸方向一方側で溶接により接続されて固定子鉄心３０に巻装された三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の固定子巻線４０と、を備えている。
As shown in FIG. 2, the
固定子鉄心３０は、複数枚のコアシート（鋼板）を軸方向に積層して構成されている。固定子鉄心３０の内周面には、固定子巻線４０を収容できるように、固定子鉄心３０を軸方向に貫通し断面略矩形状の複数のスロット３１が周方向に等ピッチに、また、径方向に放射状に設けられている。固定子鉄心３０に形成されたスロット３１の数は、回転子１４の磁極数（８磁極）に対し、固定子巻線４０の１相あたり２個の割合で形成されており、スロット倍数ｎ(ｎは２以上の自然数)が２とされている。即ち、固定子鉄心３０には、同一相の相巻線４１を収容する同相スロット３１が前記磁極ごとに周方向に連続して２個ずつ設けられている。よって、本実施形態では、８×３×２＝４８より、スロット数は４８個とされている。
The
固定子鉄心３０のスロット３１に巻装された固定子巻線４０は、略Ｕ字形状をなす複数の導体セグメント５０の開放端側の端部同士を溶接で互いに接合することにより構成されている。この導体セグメント５０は、外周に絶縁被膜（図示せず）が被覆された平角導体をＵ字形状に折り曲げることにより形成されている。なお、導体セグメント５０両端部の溶接で接合される接合部５６には、絶縁被膜が剥離されることにより導体露出部（図示せず）が形成されている。
The stator winding 40 wound around the
略Ｕ字形状に形成された導体セグメント５０は、図３に示すように、互いに平行な一対の直線部５１、５１と、一対の直線部５１、５１の一端を互いに連結するターン部５２とからなる。ターン部５２の中央部には、固定子鉄心３０の端面３０ａに沿って延びる頭頂段部５３が設けられており、頭頂段部５３の両側には、固定子鉄心３０の端面３０ａに対して所定の角度で傾斜した傾斜部が設けられている。なお、符号２４は、固定子鉄心３０と固定子巻線４０との間を電気絶縁するインシュレータである。
As shown in FIG. 3, the
図３には、同一相の隣接する２個のスロット３１Ａ、３１Ｂに挿入配置される２個で一組の導体セグメント５０Ａ、５０Ｂが示されている。この場合、２個の導体セグメント５０Ａ、５０Ｂは、それらの一対の直線部５１、５１が、同一のスロット３１ではなく、隣接した２個のスロット３１Ａ、３１Ｂに別々に軸方向一端側から挿入される。即ち、図３の右側にある２個の導体セグメント５０Ａ、５０Ｂにおいて、一方の導体セグメント５０Ａは、一方の直線部５１が一のスロット３１Ａの最外層（第６層）に挿入され、他方の直線部５１が固定子鉄心３０の反時計回り方向に向けて１磁極ピッチ（ＮＳ磁極ピッチ）離れた他のスロット（図示せず）の第５層に挿入される。
FIG. 3 shows a pair of
そして、他方の導体セグメント５０Ｂは、一方の直線部５１がスロット３１Ａと隣接したスロット３１Ｂの最外層（第６層）に挿入され、他方の直線部５１が固定子鉄心３０の反時計回り方向に向けて１磁極ピッチ（ＮＳ磁極ピッチ）離れた他のスロット（図示せず）の第５層に挿入される。即ち、２個の導体セグメント５０Ａ、５０Ｂは、周方向に１スロットピッチずれた状態に配置される。このようにして、全スロット３１に対して偶数本の導体セグメント５０の直線部５１が挿入配置される。本実施形態の場合には、各スロット３１内に、合計６本の直線部５１が径方向１列に積層配置されている。
In the
スロット３１から軸方向他端側へ延出した一対の直線部５１、５１の開放端部は、固定子鉄心３０の端面３０ａに対して所定の角度をもって斜めに斜行するように互いに周方向反対側へ捻られて、略半磁極ピッチ分の長さの捻り部５４（図２及び図４参照）が形成されている。そして、固定子鉄心３０の軸方向他端側において、導体セグメント５０の所定の捻り部５４の先端部同士が溶接により接合されて所定のパターンで電気的に接続される。即ち、所定の導体セグメント５０が直列に接続されることにより、固定子鉄心３０のスロット３１に沿って周方向に渦巻き状に波巻きで巻回された３本の相巻線（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）４１を有する固定子巻線４０が形成される。
The open ends of the pair of
なお、固定子巻線４０の各相について、基本となるＵ字形状の導体セグメント５０により、固定子鉄心３０の周りを６周する巻線（コイル）が形成される。しかし、固定子巻線４０の各相について、出力用引き出し線及び中性点用引き出し線を一体に有するセグメント、並びに１周目と２周目とを接続するターン部を有するセグメントは、基本となる導体セグメント５０とは異なる異形セグメント（図示せず）で構成される。これら異形セグメントを用いて、図５（ａ）に示すように、固定子巻線４０の各相の巻線端が星型結線により結線される。
For each phase of the stator winding 40, a winding (coil) that makes six turns around the
固定子巻線４０を構成する３本の相巻線（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）４１は、図５（ａ）に示すように、延伸方向一端側の出力端子から他端側の中性点までを２ｎ個（本実施形態ではｎ＝２から４個）に分割されて、延伸方向一端側から順に配置された第１部分巻線ａ、第２部分巻線ｂ、第３部分巻線ｃ、第４部分巻線ｄにより構成されている。これら第１〜第４部分巻線ａ〜ｄの巻線方式は、全て波巻きである。 As shown in FIG. 5 (a), the three phase windings (U phase, V phase, W phase) 41 constituting the stator winding 40 are arranged in the middle of the other end side from the output terminal on one end side in the extending direction. The first partial winding a, the second partial winding b, and the third partial winding are divided into 2n pieces (n = 2 to 4 in the present embodiment) up to the sex point and arranged in order from one end side in the extending direction. It is constituted by a line c and a fourth partial winding d. The winding methods of these first to fourth partial windings a to d are all wave winding.
本実施形態では、各相巻線４１は、図５（ｂ）に示すように、第１部分巻線ａと第４部分巻線ｄが固定子鉄心３０の異なる同相スロット３１に収容されている。なお、図５（ｂ）には、代表としてＵ相の２個の同相スロットＵ１、Ｕ２が示されており、Ｖ相及びＷ相の場合も、Ｕ相と同様である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5B, each phase winding 41 has a first partial winding a and a fourth partial winding d accommodated in different in-
また、各相巻線４１は、出力端子側から偶数番目に位置する第２ｍ(ｍは１≦ｍ≦ｎを満たす全ての自然数)部分巻線と、第２ｍ部分巻線の１つ前の奇数番目に位置する第(２ｍ−１)部分巻線が、固定子鉄心３０の同一の同相スロット３１に収容されている。即ち、図５（ｂ）に示すように、Ｕ相の相巻線４１の第２部分巻線ｂと第１部分巻線ａが同一の同相スロットＵ１に収容されていると共に、第４部分巻線ｄと第３部分巻線ｃが同一の同相スロットＵ２に収容されている。
In addition, each phase winding 41 includes a second m (m is a natural number satisfying 1 ≦ m ≦ n) partial winding positioned evenly from the output terminal side, and an odd number one before the second m partial winding. The (2m-1) th partial winding located in the second position is accommodated in the same in-
なお、上記のように構成された固定子巻線４０の軸方向一端側には、図２に示すように、固定子鉄心３０の一端面から突出した導体セグメント５０の複数のターン部５２が固定子鉄心３０の径方向に積層されてなる第１コイルエンド群４７が形成されている。また、固定子巻線４０の軸方向他端側には、固定子鉄心３０の他端面から突出した導体セグメント５０の複数の斜行部５５及び溶接による接合部５６が固定子鉄心３０の径方向に積層されてなる第２コイルエンド群４８が形成されている。
A plurality of
また、本実施形態の回転電機１は、固定子巻線４０を流れる交流電流が各相出力端子間で最大電圧３３０Ｖ以上となるように設定されている。即ち、図６に示すパッシェンの法則に従い、大気圧にて約３３０Ｖ以上で部分放電が発生し得るようにされている。
Moreover, the rotary
以上のように構成された本実施形態の回転電機１によれば、固定子巻線４０を構成する各相巻線４１は、２ｎ個（本実施形態では４個）に分割されて、延伸方向一端側から順に配置された第１部分巻線ａ、第２部分巻線ｂ、第３部分巻線ｃ、第４部分巻線ｄにより構成され、第１部分巻線ａと第４部分巻線ｄが固定子鉄心３０の異なる同相スロット３１に収容されている。そのため、負の相互インダクタンスを０に近づけることができるので、図７に示すように、従来の巻線配置に比べて、共振周波数が低くなり且つ共振ピークが低くなる。これにより、固定子巻線４０の相間における共振を低減させることができる。その結果、最大相間電圧は小さくなり、絶縁のために必要な相間距離を短くすることができる。
According to the rotating
また、本実施形態では、各相巻線４１の延伸方向一端側から偶数番目に位置する第２ｍ部分巻線と、その１つ前の奇数番目に位置する第(２ｍ−１)部分巻線が、同一の同相スロット３１に収容されている。即ち、各相巻線４１の第２部分巻線ｂと第１部分巻線ａが同一の同相スロット３１に収容されていると共に、第４部分巻線ｄと第３部分巻線ｃが同一の同相スロット３１に収容されている。これにより、上記の、第１部分巻線ａと第４部分巻線ｄが固定子鉄心３０の異なる同相スロット３１に収容されていることと相俟って、固定子巻線４０の相間における共振を相乗的に低減させることができる。その結果、最大相間電圧は小さくなり、絶縁のために必要な相間距離を短くすることができる。
In the present embodiment, the second m partial windings that are even-numbered from one end side in the extending direction of each phase winding 41 and the odd (2m-1) partial windings that are odd-numbered before the second m partial winding are provided. Are accommodated in the same in-
また、本実施形態の回転電機１は、パッシェンの法則に従い、固定子巻線４０を流れる交流電流が各相出力端子間で最大電圧３３０Ｖ以上となるように設定されている。そのため、絶縁のための導体間の必要空間距離は、約３３０Ｖ以上の領域にて相間電圧と正の相関を持ち、最大相間電圧の低減により必要相間距離を直接低減させることができる。
In addition, the rotating
また、本実施形態では、各相巻線４１の第１〜第４部分巻線ａ〜ｄの巻線方式が全て波巻きにされているため、固定子巻線４０を容易に形成することできる。また、固定子巻線４０の相間における共振の低減効果を確実に得ることができる。 Further, in the present embodiment, since the winding methods of the first to fourth partial windings a to d of each phase winding 41 are all wave winding, the stator winding 40 can be easily formed. . In addition, the effect of reducing resonance between the phases of the stator winding 40 can be obtained with certainty.
また、本実施形態の固定子巻線４０は、スロット３１に軸方向に挿入配置された複数の導体セグメント５０が直列に接続されて固定子鉄心３０に巻装された複数の相巻線４１により構成され、固定子鉄心３０の軸方向一端側には、異なるスロット３１から延出した導体セグメント５０の端末部同士が互いに接合された接合部が周方向に周期的に且つ放射方向に配置されてなる第１コイルエンド群４７が形成され、固定子鉄心３０の軸方向他端側には、異なるスロット３１に収容されたスロット収容部５７同士を前記スロット３１の外部で連結する複数のターン部５２よりなる第２コイルエンド群４８が形成されている。そのため、固定子巻線４０を連続線で形成する場合に比べて、導体セグメント５０単体は、長さが非常に短く、ハンドリングが容易であるため、固定子巻線４０を容易に作製することができる。
In addition, the stator winding 40 of the present embodiment includes a plurality of
〔試験１〕
実施形態１の奏する最大電圧低減効果を確認するため、各相２倍スロットで１２層の波巻き仕様の回転電機にて、各部分巻線間の結線部のみを操作し、部分巻線のスロット挿入順をふった場合の相間電圧を測定する試験を行った。相間電圧の測定は、図８に示すように、相巻線４１間で共振が高くなる部位（例えば、相巻線４１の延伸方向において出力端子側から約１／４の位置）で行った。その実測値を図９に示す。
[Test 1]
In order to confirm the maximum voltage reduction effect achieved by the first embodiment, in the rotating electrical machine having 12 layers of wave winding specifications in each phase double slot, only the connection part between each partial winding is operated, and the slot of the partial winding A test was conducted to measure the interphase voltage when the insertion order was changed. As shown in FIG. 8, the phase voltage was measured at a portion where resonance between the
図９に示すように、ａ→ｃ→ｄ→ｂで示すプロット線（従来１）とａ→ｄ→ｃ→ｂで示すプロット線（従来２）は、特許文献１と同様に第１部分巻線ａと第４部分巻線ｄが同じスロットに収容されている場合である。そして、ａ→ｂ→ｃ→ｄで示すプロット線（実施形態１）は、図８（ｂ）に示すように、第１部分巻線ａと第４部分巻線ｄが異なる同相スロットＵ１、Ｕ２に収容されており、実施形態１の条件を満たす結線方式である。 As shown in FIG. 9, the plot line indicated by a → c → d → b (conventional 1) and the plot line indicated by a → d → c → b (conventional 2) This is a case where the line a and the fourth partial winding d are accommodated in the same slot. A plot line (embodiment 1) indicated by a → b → c → d shows in-phase slots U1, U2 in which the first partial winding a and the fourth partial winding d are different, as shown in FIG. 8B. This is a connection system that satisfies the conditions of the first embodiment.
実施形態１による結線方式では、共振による電圧波形の揺らぎが顕著に低減されることが図９のグラフより明らかである。また、従来１及び２の結線方式の場合には、最大電圧が入力電圧よりも増大しているのに対して、実施形態１の結線方式の場合には、入力電圧に対して約１８％の最大電圧の低減を達成している。
It is clear from the graph of FIG. 9 that in the connection system according to the first embodiment, fluctuations in the voltage waveform due to resonance are significantly reduced. Further, in the case of the
〔変形例１〕
図１０は、変形例１における各相巻線の巻線方式を示す説明図であって、（ａ）は斜め上方から見た斜視図であり、（ｂ）は軸方向から見た平面図である。
[Modification 1]
10A and 10B are explanatory views showing a winding method of each phase winding in Modification Example 1. FIG. 10A is a perspective view seen from obliquely above, and FIG. 10B is a plan view seen from the axial direction. is there.
変形例１は、固定子巻線４０を構成する各相巻線４１が、実施形態１のように、複数の導体セグメント５０を接続して形成されたものではなく、それぞれの相巻線４１が１本の連続線６０により形成されたものである。この場合、各相巻線４１の連続線６０は、固定子鉄心３０のスロット３１に収容される直線状の複数（１２本）のスロット収容部（図示せず）と、隣り合ったスロット収容部同士をスロット収容部の一端側と他端側とで交互に接続する複数（１１個）のターン部６２とを有する。この連続線６０は、延伸方向の最も一端側に位置する第１スロット収容部が固定子鉄心３０のスロット３１の最内層（第１層）に収容され、延伸方向の最も他端側に位置する第１２スロット収容部が固定子鉄心３０のスロット３１の最外層（第６層）に収容されて、固定子鉄心３０を周方向に１１／８周するように波巻により巻装されている。
In the first modification, each phase winding 41 constituting the stator winding 40 is not formed by connecting a plurality of
なお、変形例１の場合にも、固定子巻線４０を構成する３本の相巻線（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）４１は、実施形態１と同様に、延伸方向一端側の出力端子から他端側の中性点までを２ｎ個（本実施形態ではｎ＝２から４個）に分割されて、延伸方向一端側から順に配置された第１部分巻線ａ、第２部分巻線ｂ、第３部分巻線ｃ、第４部分巻線ｄにより構成され、第１部分巻線ａと第４部分巻線ｄが固定子鉄心３０の異なる同相スロットに収容されている（図５（ａ）（ｂ）参照）。これら第１〜第４部分巻線ａ〜ｄの巻線方式は、全て波巻きである。 Also in the case of the first modification, the three phase windings (U-phase, V-phase, W-phase) 41 constituting the stator winding 40 are output on one end side in the extending direction as in the first embodiment. The first partial winding a and the second partial winding are divided into 2n pieces (n = 2 to 4 in this embodiment) from the terminal to the neutral point on the other end side, and are arranged in order from one end side in the extending direction. The first partial winding a and the fourth partial winding d are accommodated in different in-phase slots of the stator core 30 (FIG. 5). (See (a) and (b)). The winding methods of these first to fourth partial windings a to d are all wave winding.
また、各相巻線４１は、実施形態１と同様に、第２部分巻線ｂと第１部分巻線ａが同一の同相スロットに収容されていると共に、第４部分巻線ｄと第３部分巻線ｃが同一の同相スロットに収容されている（図５（ｂ）参照）。 Similarly to the first embodiment, each phase winding 41 includes the second partial winding b and the first partial winding a accommodated in the same in-phase slot, and the fourth partial winding d and the third partial winding 41. The partial winding c is accommodated in the same in-phase slot (see FIG. 5B).
以上のように構成された変形例１の場合も、実施形態１と同様に、共振周波数を低くして共振ピークを低くすることができるので、固定子巻線４０の相間における共振を低減させることができる。その結果、最大相間電圧を小さくし、絶縁のために必要な相間距離を短くすることができる。 Also in the case of the modified example 1 configured as described above, similarly to the first embodiment, the resonance frequency can be lowered and the resonance peak can be lowered, so that the resonance between the phases of the stator winding 40 can be reduced. Can do. As a result, the maximum interphase voltage can be reduced and the interphase distance required for insulation can be shortened.
〔変形例２〕
図１１は、変形例２における各相巻線の巻線方式を示す説明図であって、（ａ）斜め上方から見た斜視図であり、（ｂ）は軸方向から見た平面図であり、（ｃ）は周方向に展開した展開図である。
[Modification 2]
FIG. 11 is an explanatory view showing a winding method of each phase winding in
変形例２は、固定子巻線４０を構成する各相巻線４１が、実施形態１と同様に、Ｕ字形状の複数の導体セグメント５０を溶接により接続して形成されたものであるが、実施形態１の各相巻線４１が波巻きで形成されているのに対して、変形例２の各相巻線４１は重ね巻きで形成されている点でのみ実施形態１と異なる。
In the second modification, each phase winding 41 constituting the stator winding 40 is formed by connecting a plurality of
この場合、各相巻線４１は、図１１に示すように、２本のスロット収容部が同一の同相スロット３１に収容されて、それぞれの同相スロットで２層ずつ重ねられるようにして固定子鉄心３０に巻装されている。
In this case, as shown in FIG. 11, each phase winding 41 has two slot accommodating portions accommodated in the same in-
なお、変形例２の場合にも、固定子巻線４０を構成する３本の相巻線（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）４１は、実施形態１と同様に、延伸方向一端側の出力端子から他端側の中性点までを２ｎ個（本実施形態ではｎ＝２から４個）に分割されて、延伸方向一端側から順に配置された第１部分巻線ａ、第２部分巻線ｂ、第３部分巻線ｃ、第４部分巻線ｄにより構成され、第１部分巻線ａと第４部分巻線ｄが固定子鉄心３０の異なる同相スロットに収容されている（図５（ａ）（ｂ）参照）。
Also in the case of the
また、各相巻線４１は、実施形態１と同様に、第２部分巻線ｂと第１部分巻線ａが同一の同相スロットに収容されていると共に、第４部分巻線ｄと第３部分巻線ｃが同一の同相スロットに収容されている（図５（ｂ）参照）。 Similarly to the first embodiment, each phase winding 41 includes the second partial winding b and the first partial winding a accommodated in the same in-phase slot, and the fourth partial winding d and the third partial winding 41. The partial winding c is accommodated in the same in-phase slot (see FIG. 5B).
以上のように構成された変形例２の場合も、実施形態１と同様に、共振周波数を低くして共振ピークを低くすることができるので、固定子巻線４０の相間における共振を低減させることができる。その結果、最大相間電圧を小さくし、絶縁のために必要な相間距離を短くすることができる。 In the case of the modified example 2 configured as described above, similarly to the first embodiment, the resonance frequency can be lowered and the resonance peak can be lowered, so that the resonance between the phases of the stator winding 40 can be reduced. Can do. As a result, the maximum interphase voltage can be reduced and the interphase distance required for insulation can be shortened.
〔実施形態２〕
実施形態２の回転電機は、実施形態１の回転電機と固定子２０の構成のみが異なる。即ち、実施形態２では、固定子鉄心３０に形成されるスロット３１のスロット倍数が２ｋ(ｋは２以上の自然数)とされ、固定子巻線４０を構成する各相巻線４１が、延伸方向一端（各相端子４３）から他端（中性点４４）までをｋ並列に配置された第１〜第ｋ並列巻線４２により構成され、第１〜第ｋ並列巻線４２は、それぞれ延伸方向一端から他端までを２分割されて、それぞれの分割巻線が第１〜第２ｋの各同相スロットに独立して収容されている点で、実施形態１と異なる。よって、実施形態１と共通する部材や構成については詳しい説明を省略し、以下、実施形態１と異なる点及び重要な点について説明する。なお、実施形態１と共通する部材については同じ符号を用いる。
[Embodiment 2]
The rotating electrical machine of the second embodiment is different from the rotating electrical machine of the first embodiment only in the configuration of the
実施形態２の固定子２０は、周方向に９６個のスロット３１を有する円環状の固定子鉄心３０と、スロット３１に挿通配置された略Ｕ字形状の複数の導体セグメント５０の開放端部の端末部同士が固定子鉄心３０の軸方向一方側で溶接により接続されて固定子鉄心３０に巻装された三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の固定子巻線４０と、を備えている。そして、実施形態２の固定子鉄心３０は、実施形態２ではｋ＝２とされているので、同一相の相巻線４１を収容する同相スロットが磁極ごとに周方向に連続して４（２ｋ＝４）個ずつ設けられている。即ち、スロット倍数が４とされている。
The
また、固定子巻線４０は、実施形態２ではｋ＝２とされているので、図１２に示すように、各相端子４３から中性点４４までにおいて２（ｋ）並列に構成された第１及び第２並列巻線４２−１，４２−２より構成されている。そして、第１及び第２並列巻線４２−１，４２−２を構成する各相巻線４１は、延伸方向一端から他端までをそれぞれ４個の部分巻線に分割されている。即ち、第１並列巻線４２−１を構成する３本の相巻線（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）４１は、それぞれ各相端子４３側から順に配置された第１部分巻線１ａ、第２部分巻線１ｂ、第３部分巻線１ｃ及び第４部分巻線１ｄにより構成されている。また、第２並列巻線４２−２を構成する３本の相巻線（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）４１は、各相端子４３側から順に配置された第１部分巻線２ａ、第２部分巻線２ｂ、第３部分巻線２ｃ及び第４部分巻線２ｄにより構成されている。
Further, since the stator winding 40 is set to k = 2 in the second embodiment, as shown in FIG. 12, a second (k) parallel configuration is made from each
第１及び第２並列巻線４２−１，４２−２は、図１３及び図１４に示すように、前半側の第１及び第２部分巻線（１ａ，１ｂ）（２ａ，２ｂ）と後半側の第３及び第４部分巻線（１ｃ，１ｄ）（２ｃ，２ｄ）が、固定子鉄心３０の異なる同相スロット３１に独立して収容されている。なお、図１３には、第１及び第２並列巻線４２−１，４２−２を構成する各相巻線４１のうち、代表として、Ｕ相の相巻線４１の同相スロット内での収容位置が示されており、Ｖ相及びＷ相の場合もＵ相と同様である。
As shown in FIGS. 13 and 14, the first and second parallel windings 42-1 and 42-2 are connected to the first and second partial windings (1a, 1b) (2a, 2b) on the first half side and the latter half, respectively. The third and fourth partial windings (1 c, 1 d) (2 c, 2 d) on the side are independently accommodated in different in-
図１３及び図１４において、Ｕ相の連続する４個の同相スロットＵ１〜Ｕ４は、右側から左側へ順番に第１〜第４同相スロットＵ１〜Ｕ４が並んでいる。この場合、第１同相スロットＵ１には、第２並列巻線４２−２の前半側の第１及び第２部分巻線（２ａ，２ｂ）が交互に４本ずつ収容され、第２同相スロットＵ２には、第２並列巻線４２−２の後半側の第３及び第４部分巻線（２ｃ，２ｄ）が交互に４本ずつ収容されている。また、第３同相スロットＵ３には、第１並列巻線４２−１の前半側の第１及び第２部分巻線（１ａ，１ｂ）が交互に４本ずつ収容され、第４同相スロットＵ４には、第１並列巻線４２−１の後半側の第３及び第４部分巻線（１ｃ，１ｄ）が交互に４本ずつ収容されている。 In FIG. 13 and FIG. 14, four in-phase slots U1 to U4 in which the U phase continues are arranged in order from the right side to the left side in the order of the first to fourth in-phase slots U1 to U4. In this case, four first and second partial windings (2a, 2b) on the first half side of the second parallel winding 42-2 are alternately accommodated in the first in-phase slot U1, and the second in-phase slot U2 Includes four third and fourth partial windings (2c, 2d) on the second half side of the second parallel winding 42-2 alternately. The third in-phase slot U3 accommodates four first and second partial windings (1a, 1b) on the first half side of the first parallel winding 42-1 alternately. , The third and fourth partial windings (1c, 1d) on the second half side of the first parallel winding 42-1 are alternately accommodated in four each.
そして、第１同相スロットＵ１に収容された第２並列巻線４２−２の前半側の第１及び第２部分巻線（２ａ，２ｂ）と、第３同相スロットＵ３に収容された第１並列巻線４２−１の前半側の第１及び第２部分巻線（１ａ，１ｂ）は、電気角で３０°離間している。これと同様に、第２同相スロットＵ２に収容された第２並列巻線４２−２の後半側の第３及び第４部分巻線（２ｃ，２ｄ）と、第４同相スロットＵ４に収容された第１並列巻線４２−１の後半側の第３及び第４部分巻線（１ｃ，１ｄ）も、電気角で３０°離間している。即ち、２並列に構成された第１並列巻線４２−１と第２並列巻線４２−２は、固定子鉄心３０に対して電気角で３０°離間した状態で巻装されている。
The first and second partial windings (2a, 2b) on the first half side of the second parallel winding 42-2 accommodated in the first in-phase slot U1 and the first parallel accommodated in the third in-phase slot U3 The first and second partial windings (1a, 1b) on the first half side of the winding 42-1 are separated by 30 ° in electrical angle. Similarly, the second and third partial windings (2c, 2d) of the second half of the second parallel winding 42-2 accommodated in the second in-phase slot U2 and the fourth in-phase slot U4 are accommodated. The third and fourth partial windings (1c, 1d) on the second half side of the first parallel winding 42-1 are also separated by 30 ° in electrical angle. That is, the first parallel winding 42-1 and the second parallel winding 42-2 that are configured in parallel are wound around the
以上のように構成された実施形態２の回転電機によれば、各相巻線４１は、延伸方向一端から他端までを２（ｋ＝２）並列に配置された第１及び第２並列巻線４２−１，４２−２により構成され、第１及び第２並列巻線４２−１，４２−２は、それぞれ延伸方向一端から他端までを２分割されて、それぞれの分割巻線が第１〜第４同相スロットに独立して収容されている。そのため、第１及び第２並列巻線４２−１，４２−２の延伸方向一端から他端までを２分割された前半と後半の分割巻線が隔離（別の同相スロットに配置）されることとなり、前半と後半の分割巻線の磁気結合が比較的弱くなるので、負の相互インダクタンスによるコイルインダクタンスの低減を抑えることができる。これにより、上記実施形態１の場合と同様に、共振周波数が低くなり且つ共振ピークが低くなるため、固定子巻線４０の相間における共振を低減させることができる。その結果、最大相間電圧は小さくなり、絶縁のために必要な相間距離を短くすることができる。 According to the rotating electrical machine of the second embodiment configured as described above, each phase winding 41 includes first and second parallel windings arranged in parallel in two (k = 2) from one end to the other in the extending direction. The first and second parallel windings 42-1 and 42-2 are each divided into two from one end to the other end in the extending direction, and the respective divided windings are the first. It is accommodated independently in the first to fourth in-phase slots. For this reason, the first and second divided windings divided in two from one end to the other end in the extending direction of the first and second parallel windings 42-1 and 42-2 are separated (arranged in different in-phase slots). Thus, since the magnetic coupling between the first half and the latter half of the divided winding becomes relatively weak, it is possible to suppress the reduction of the coil inductance due to the negative mutual inductance. Thereby, as in the case of the first embodiment, the resonance frequency is lowered and the resonance peak is lowered, so that the resonance between the phases of the stator winding 40 can be reduced. As a result, the maximum interphase voltage is reduced, and the interphase distance necessary for insulation can be shortened.
また、実施形態２の回転電機によれば、同相内において、電気角が３０°（６０°／（ｋ＝２））ずれた巻線が形成されることにより、起磁力分布が変化し、合計起磁力の変動幅が小さくなるため、磁気騒音を低減することができる。この実施形態２の優れた効果は、下記の試験２により確認されている。
Further, according to the rotating electrical machine of the second embodiment, the magnetomotive force distribution is changed by forming the winding with the electrical angle shifted by 30 ° (60 ° / (k = 2)) in the same phase, and the total Since the fluctuation range of the magnetomotive force is small, magnetic noise can be reduced. The excellent effect of the second embodiment has been confirmed by the following
なお、実施形態２では、固定子巻線４０を構成する各相巻線４１は、複数の導体セグメント５０を接続して形成されたものであるが、実施形態２の場合にも、上記の変形例１のように、それぞれの相巻線４１を１本の連続線６０で形成するようにしてもよい。また、実施形態２では、固定子巻線４０を構成する各相巻線４１の巻線方式が波巻きとされているが、上記の変形例２のように、波巻きではなく重ね巻きにしてもよい。
In the second embodiment, each phase winding 41 constituting the stator winding 40 is formed by connecting a plurality of
〔試験２〕
実施形態２の奏する磁気騒音低減効果を確認するため、図１５に示すようなスロット倍数が１とされた点でのみ異なる比較例１を準備し、実施形態２と比較例１の騒音レベルを調べる試験を行った。図１６には、実施形態２の起磁力分布の測定結果が示され、図１７には、比較例１の起磁力分布の測定結果が示されている。そして、図１８には、実施形態２と比較例１のそれぞれの騒音レベル（合計起磁力変動幅）が示されている。
[Test 2]
In order to confirm the magnetic noise reduction effect achieved by the second embodiment, a comparative example 1 that differs only in that the slot multiple is set to 1 as shown in FIG. 15 is prepared, and the noise levels of the second embodiment and the comparative example 1 are examined. A test was conducted. FIG. 16 shows the measurement result of the magnetomotive force distribution of
図１６及び図１７において、起磁力分布は、電気角６０°周期で変化しており、電気角が０°から３０°に変化したときに変動幅が最大となり、この変動幅が大きい程、騒音レベルは高くなる。そして、図１６及び図１７においてそれぞれの領域に発生する変動幅の差分を累積したものが、図１８に騒音レベル（合計起磁力変動幅）として示されている。図１８から明らかなように、実施形態２の騒音レベルは、比較例１の半分以下に低減されていることが解る。 16 and 17, the magnetomotive force distribution changes with a period of 60 ° electrical angle, and the fluctuation range becomes maximum when the electrical angle changes from 0 ° to 30 °. The larger the fluctuation range, the more the noise. The level becomes higher. In FIG. 16 and FIG. 17, the accumulated difference of fluctuation widths generated in the respective regions is shown as the noise level (total magnetomotive force fluctuation width) in FIG. As is clear from FIG. 18, it can be seen that the noise level of the second embodiment is reduced to less than half that of the first comparative example.
〔他の実施形態〕
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、実施形態１では、固定子巻線４０を構成する基本となる導体セグメント５０として、Ｕ字形状のものが採用されているが、Ｕ字形状のものに代えてＩ字形状の導体セグメントを用いてもよい。
For example, in the first embodiment, the
また、実施形態１では、ｎ(ｎは２以上の自然数)の値がｎ＝２とされ、実施形態２では、ｋ(ｋは２以上の自然数)の値がｋ＝２とされていたが、ｎ及びｋの値は、任意に設定することができる。 In the first embodiment, the value of n (n is a natural number of 2 or more) is n = 2, and in the second embodiment, the value of k (k is a natural number of 2 or more) is k = 2. , N, and k can be arbitrarily set.
また、実施形態１及び２は、本発明に係る回転電機をモータ（電動機）に適用した例であるが、本発明は、車両に搭載される回転電機として、電動機あるいは発電機、さらには両者を選択的に使用しうる回転電機にも適用することができる。
In addition,
１…回転電機、 １０…ハウジング、 １１、１２…軸受け、 １３…回転軸、 １４…回転子、 ２０…固定子、 ３０…固定子鉄心、 ３１…スロット、 ４０…固定子巻線、 ４１…相巻線、 ４２…並列巻線、 ４２−１…第１並列巻線、 ４２−２…第２並列巻線、 ａ，１ａ，２ａ…第１部分巻線、 ｂ，１ｂ，２ｂ…第２部分巻線、 ｃ，１ｃ，２ｃ…第３部分巻線、 ｄ，１ｄ，２ｄ…第４部分巻線、 ４３…相端子、 ４４…中性点、 ４７…第１コイルエンド群、 ４８…第２コイルエンド群、 ５０…導体セグメント、 ５１…直状部、 ５２…ターン部、 ５３…頭頂段部、 ５４…傾斜部、 ５５…斜行部、 ５６…接合部、 ５７…スロット収容部、 ６０…連続線、 ６２…ターン部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記固定子鉄心（３０）は、同一相の前記相巻線（４１）が収容される同相スロット（Ｕ１，Ｕ２）を前記磁極ごとに周方向に連続してｎ(ｎは２以上の自然数)個ずつ有し、
各前記相巻線（４１）は、延伸方向一端から他端までを２ｎ個に分割されて、前記延伸方向一端側から順に配置された第１部分巻線（ａ）、第２部分巻線（ｂ）、・・・、第２ｎ部分巻線（ｄ）により構成され、前記第１部分巻線（ａ）と前記第２ｎ部分巻線（ｄ）が前記固定子鉄心（３０）の異なる前記同相スロット（Ｕ１，Ｕ２）に収容されていることを特徴とする回転電機。 A rotor (14) having a plurality of pairs of magnetic poles arranged in the circumferential direction, and a stator having a plurality of slots (31) arranged in the circumferential direction and arranged opposite to the rotor (14) in the radial direction A stator having a stator winding (40) comprising an iron core (30) and a plurality of phase windings (41) inserted in the slot (31) and wound around the stator core (30). 20),
The stator core (30) has n-phase slots (U1, U2) in which the phase windings (41) of the same phase are accommodated in the circumferential direction for each of the magnetic poles (n is a natural number of 2 or more). One by one,
Each of the phase windings (41) is divided into 2n pieces from one end to the other end in the extending direction, and is arranged in order from the one end side in the extending direction. b),..., constituted by a second n partial winding (d), wherein the first partial winding (a) and the second n partial winding (d) are different from each other in the stator core (30). A rotating electrical machine that is housed in a slot (U1, U2).
各前記相巻線（４１）は、前記延伸方向一端側から偶数番目に位置する第２ｍ(ｍは１≦ｍ≦ｎを満たす全ての自然数)部分巻線と第(２ｍ−１)部分巻線が前記固定子鉄心（３０）の同一の前記同相スロットに収容されていることを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 1,
Each of the phase windings (41) includes a second m (m is an all natural number satisfying 1 ≦ m ≦ n) partial winding and a (2m−1) partial winding located evenly from one end side in the extending direction. Is housed in the same in-phase slot of the stator core (30).
前記第１〜第２ｎ部分巻線（ａ〜ｄ）の巻線方式は全て波巻きであることを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to claim 1 or 2,
The rotating electrical machine characterized in that all the winding methods of the first to second n partial windings (ad) are wave winding.
前記固定子鉄心（３０）は、同一相の前記相巻線（４１）が収容される同相スロット（Ｕ１〜Ｕ４）を前記磁極ごとに周方向に連続して２ｋ(ｋは２以上の自然数)個ずつ有し、
前記固定子巻線（４０）は、延伸方向一端から他端までにおいてｋ並列に構成された第１〜第ｋ並列巻線（４２−１，４２−２）よりなり、
前記第１〜第ｋ並列巻線（４２−１，４２−２）を構成する各前記相巻線（４１）は、それぞれ延伸方向一端から他端までを２分割されて、それぞれの分割巻線が第１〜第２ｋの各前記同相スロット（Ｕ１〜Ｕ４）に独立して収容されていることを特徴とする回転電機。 A rotor (14) having a plurality of pairs of magnetic poles arranged in the circumferential direction, and a stator having a plurality of slots (31) arranged in the circumferential direction and arranged opposite to the rotor (14) in the radial direction A stator having a stator winding (40) comprising an iron core (30) and a plurality of phase windings (41) inserted in the slot (31) and wound around the stator core (30). 20),
The stator iron core (30) has an in-phase slot (U1 to U4) in which the phase windings (41) of the same phase are accommodated continuously in the circumferential direction for each of the magnetic poles, and 2k (k is a natural number of 2 or more). One by one,
The stator winding (40) includes first to k-th parallel windings (42-1, 42-2) configured in parallel in k from one end to the other end in the extending direction,
Each of the phase windings (41) constituting the first to k-th parallel windings (42-1, 42-2) is divided into two from one end to the other end in the extending direction. Is independently housed in each of the first to second k in-phase slots (U1 to U4).
前記固定子巻線（４０）は、前記スロット（３１）に軸方向に挿入配置された複数の導体セグメント（５０）が直列に接続されて前記固定子鉄心（３０）に巻装された複数の前記相巻線（４１）により構成され、前記固定子鉄心（３０）の軸方向一端側には、異なる前記スロット（３１）から延出した前記導体セグメント（５０）の端末部同士が互いに接合された接合部が周方向に周期的に且つ放射方向に配置されてなる第１コイルエンド群（４７）が形成され、前記固定子鉄心（３０）の軸方向他端側には、異なる前記スロット（３１）に収容されたスロット収容部（５７）同士を前記スロット（３１）の外部で連結する複数のターン部（５２）よりなる第２コイルエンド群（４８）が形成されていることを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 4,
The stator winding (40) includes a plurality of conductor segments (50) inserted and arranged in the axial direction in the slot (31) and connected in series to be wound around the stator core (30). The end portions of the conductor segments (50) extending from different slots (31) are joined to each other on one end side in the axial direction of the stator core (30). The first coil end group (47) is formed in which the joined portions are periodically arranged in the circumferential direction and in the radial direction, and different slots (on the other end side in the axial direction of the stator core (30)) are formed. A second coil end group (48) comprising a plurality of turn portions (52) for connecting the slot accommodating portions (57) accommodated in 31) outside the slot (31) is formed. Rotating electric machine.
前記固定子巻線（４０）を流れる交流電流は、各相出力端子間で最大電圧３３０Ｖ以上であることを特徴とする回転電機。 In the rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 5,
An alternating current flowing through the stator winding (40) has a maximum voltage of 330 V or more between output terminals of each phase.
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