JP2018014807A - Coil end presser - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the size and weight of a coil end presser for suppressing movement of the stator coil end of a dynamo-electric machine, and a conductor composing the coil end.SOLUTION: A coil end presser 12 provided over the whole circumference of a coil end 24 is divided into multiple presser segments 26 in the circumferential direction. One presser segment 26 corresponds to three coils 16 each of U phase, V phase and W phase. Since the coil end presser 12 is divided, it can imitate the shape of the coil end 24, and can suppress internal stress. Since it corresponds to a 3-phase coil, forces applied from respective coils are cancelled and the force applied to the presser segment 26 is reduced.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、回転電機のステータのコイルエンド全周にわたって設けられるコイルエンド押さえ具に関する。   The present invention relates to a coil end presser provided over the entire circumference of a coil end of a stator of a rotating electrical machine.

電気エネルギを回転の運動エネルギに変換する電動機、回転の運動エネルギを電気エネルギに変換する発電機、さらに電動機と発電機どちらにも機能する電気機器が知られている。以下において、これらの電気機器を回転電機と記す。   An electric motor that converts electrical energy into rotational kinetic energy, a generator that converts rotational kinetic energy into electrical energy, and an electric device that functions as both the motor and the generator are known. Hereinafter, these electric devices are referred to as rotating electric machines.

回転電機は、同軸に配置されて相対的に回転する二つの部材を有する。通常は、一方が固定され、他方が回転する。固定された部材（ステータ）にコイルを配置し、このコイルに電力を供給することにより回転する磁界を形成する。この磁界との相互作用により他方の部材（ロータ）が回転する。ステータは、概略円筒形状を有するステータコアと、ステータコアに巻装されるコイルを含む。ステータコアは、円筒形状のヨーク部と、ヨーク部から円筒内側に向けて延び、周方向に配列されたティースを有する。コイルは、ティースに巻装される。コイルは、ステータコアの円筒軸線方向において、ステータコア端面から出た部分を有する。この部分はコイルエンドと呼ばれている。   The rotating electrical machine has two members that are arranged coaxially and relatively rotate. Normally, one is fixed and the other rotates. A coil is arranged on a fixed member (stator), and a rotating magnetic field is formed by supplying electric power to the coil. The other member (rotor) is rotated by the interaction with the magnetic field. The stator includes a stator core having a substantially cylindrical shape and a coil wound around the stator core. The stator core includes a cylindrical yoke portion, and teeth extending from the yoke portion toward the inside of the cylinder and arranged in the circumferential direction. The coil is wound around the teeth. The coil has a portion protruding from the end surface of the stator core in the cylindrical axis direction of the stator core. This part is called a coil end.

コイルエンドには様々な力が働き、この力によってコイルエンドが動く。例えば、車両に搭載された回転電機においては車両の走行に伴う振動による力が働き、コイルエンドも振動する。また、コイルに流れる電流と、回転電機に生じる磁界との相互作用によりコイルに力が作用し、これがコイルエンドを振動させる。コイルエンドの動きを押さえるための押さえ具が必要な場合がある。   Various forces act on the coil end, and the coil end moves by this force. For example, in a rotating electrical machine mounted on a vehicle, a force caused by vibrations caused by traveling of the vehicle acts, and a coil end also vibrates. Further, a force acts on the coil due to the interaction between the current flowing in the coil and the magnetic field generated in the rotating electrical machine, which vibrates the coil end. There is a case where a pressing tool for suppressing the movement of the coil end is required.

下記特許文献１には、コイルエンド（コイルエンド部２３）の全周を覆う一体形の樹脂製のカバー部材（２５）が示されている。コイルエンド（２３）がカバー部材（２５）により覆われているので、コイルエンド（２３）の動きが押さえられ、その位置がずれることはない。なお、（ ）内の符号は、下記特許文献１で用いられたものであり、本願の実施形態で用いられる符号とは関連しない。   Patent Document 1 below discloses an integral resin cover member (25) that covers the entire circumference of a coil end (coil end portion 23). Since the coil end (23) is covered with the cover member (25), the movement of the coil end (23) is suppressed and the position thereof is not shifted. In addition, the code | symbol in () is used by the following patent document 1, and is not related with the code | symbol used in embodiment of this application.

特開２０１１−９７７８０号公報JP 2011-97780 A

コイルは、導線が巻回されて形成されるため形状にばらつきが生じやすい。そのため、一体形の押さえ具またはカバーをコイルエンドに取付ようとすると、形が合わない場合がある。このとき、コイルの導線を曲げて押さえ具等に形を合わせると、押さえ具等に導線からの反力が掛かる。また、コイルに流れる電流と磁界の相互作用によりコイルエンドが振動すると、これが押さえ具等に力を掛ける。これらの力に対応するため押さえ具等には十分な強度が必要とされ、そのため押さえ具が大きく、また重くなる場合があった。   Since the coil is formed by winding a conducting wire, the shape tends to vary. For this reason, when trying to attach an integrated pressing tool or cover to the coil end, the shape may not match. At this time, when the conductor of the coil is bent to match the shape of the presser or the like, a reaction force from the lead is applied to the presser or the like. Further, when the coil end vibrates due to the interaction between the current flowing through the coil and the magnetic field, this applies a force to the presser and the like. In order to cope with these forces, the presser or the like needs to have sufficient strength, and therefore the presser may be large and heavy.

本発明は、小形、軽量なコイルエンドの押さえ具を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a small and lightweight coil end pressing tool.

本発明のコイルエンド押さえ具は、コイルエンドの内周面に当接する内側部分と、コイルエンドの外周面に当接し、内側部分と協働してコイルエンドを径方向において挟む外側部分と、内側部分と外側部分を接続する接続部分と、を有する。コイルエンド押さえ具は、周方向において複数のセグメントに分割され、１つのセグメントは、相ごとに少なくとも１つの３相のコイルのコイルエンドに対応している。   The coil end presser of the present invention includes an inner portion that contacts the inner peripheral surface of the coil end, an outer portion that contacts the outer peripheral surface of the coil end and cooperates with the inner portion to sandwich the coil end in the radial direction, A connecting portion connecting the portion and the outer portion. The coil end presser is divided into a plurality of segments in the circumferential direction, and one segment corresponds to the coil end of at least one three-phase coil for each phase.

コイルエンド押さえ具を分割することにより、コイルエンドの形状が歪んでいた場合であっても、コイルエンド押さえ具に無理な力が掛かることを抑えることができる。１つのセグメントが３相のコイルに対応することで、３相のコイルにより生じる力を打ち消し合わせ、セグメントに掛かる力を小さくすることができる。   By dividing the coil end pressing tool, it is possible to prevent an excessive force from being applied to the coil end pressing tool even when the shape of the coil end is distorted. Since one segment corresponds to a three-phase coil, the force generated by the three-phase coil can be canceled out and the force applied to the segment can be reduced.

コイルエンド押さえ具に掛かる力が小さくなることで、コイルエンド押さえ具を小形、軽量なものとすることができる。   By reducing the force applied to the coil end presser, the coil end presser can be made small and light.

コイルエンド押さえ具を装着していない状態のステータを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the stator of the state which is not mounting | wearing with the coil end pressing tool. コイルエンド押さえ具を装着した状態のステータを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the stator of the state which mounted | wore with the coil end presser. 押さえ具セグメントの単体を示す図である。It is a figure which shows the simple substance of a pressing tool segment. ステータの切断端面を示す図である。It is a figure which shows the cut end surface of a stator.

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図１および図２は、回転電機のステータ１０の概略構成を示す斜視図である。図１は、コイルエンド押さえ具１２が未装着の状態を示し、図２では、コイルエンド押さえ具１２が装着された状態を示す。ステータ１０は、概略円筒または円環形状（以下、単に円筒形状と記す。）のステータコア１４とステータコア１４に装着されたコイル１６を含む。ステータ１０の円筒の内側にロータ（図示省略）が配置される。ロータには、永久磁石が配置され、ステータ１０により形成された回転磁界と、永久磁石の形成する磁界が相互作用してロータが回転する。ステータコア１４は、円筒形状のヨーク部１８と、ヨーク部１８の円筒内壁面から半径方向内側に延びるティース２０を含む。ティース２０は、ヨーク部１８の内周面に周方向に間隔をあけて配列される。隣接するティース２０の間の空間はスロットと呼ばれる。この実施形態のステータ１０は、ティース２０の数が１５個である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 are perspective views showing a schematic configuration of a stator 10 of a rotating electrical machine. FIG. 1 shows a state where the coil end presser 12 is not attached, and FIG. 2 shows a state where the coil end presser 12 is attached. The stator 10 includes a substantially cylindrical or annular shaped stator core 14 (hereinafter simply referred to as a cylindrical shape) and a coil 16 attached to the stator core 14. A rotor (not shown) is disposed inside the cylinder of the stator 10. A permanent magnet is disposed on the rotor, and the rotor rotates by the interaction between the rotating magnetic field formed by the stator 10 and the magnetic field formed by the permanent magnet. Stator core 14 includes a cylindrical yoke portion 18 and teeth 20 extending radially inward from the cylindrical inner wall surface of yoke portion 18. The teeth 20 are arranged on the inner peripheral surface of the yoke portion 18 at intervals in the circumferential direction. A space between adjacent teeth 20 is called a slot. In the stator 10 of this embodiment, the number of teeth 20 is fifteen.

このステータ１０のコイル１６は、導線が１個のティース２０に対して集中的に巻き付けられて形成される、所謂集中巻きの構成を有する。コイル１６の数はティース２０の数と同数である。導線は、ステータコア１４の一方の端面において、１個のティース２０の一方側のスロットから出て、他方側のスロットに入り、スロット内を延び、更に他方の端面において他方側のスロットから出て一方側のスロットに入る。導線は、これを繰り返して当該ティース２０に巻回される。１個のティース２０に巻かれた導線の端は、同相の別のコイルに延び、そこで導線同士が溶接される。三相集中巻きの回転電機の場合、３個ごとに同相のコイルが存在するので、２個置いて３個目のコイル同士が接続される。コイル間を接続する導線は渡り線２２と呼ばれる。コイル１６のスロットから出ている部分、つまりステータコア１４の円筒軸線方向における端面より突出している部分は、コイルエンド２４と呼ばれる。コイルエンド２４は、全体として略円環形状を有し、ステータコア１４の端面の外側に隣接して位置する。   The coil 16 of the stator 10 has a so-called concentrated winding structure in which a conductive wire is formed around a single tooth 20 in a concentrated manner. The number of coils 16 is the same as the number of teeth 20. The conducting wire exits from one slot of one tooth 20 at one end face of the stator core 14, enters the other slot, extends through the slot, and further exits from the other slot at the other end face. Enter the side slot. The conductive wire is wound around the teeth 20 by repeating this. The end of the conducting wire wound around one tooth 20 extends to another coil of the same phase, and the conducting wires are welded there. In the case of a three-phase concentrated winding rotating electrical machine, there are coils of the same phase for every three coils, so two coils are placed and the third coil is connected. The conducting wire connecting the coils is called a crossover wire 22. A portion protruding from the slot of the coil 16, that is, a portion protruding from the end face in the cylindrical axis direction of the stator core 14 is called a coil end 24. The coil end 24 has a substantially annular shape as a whole, and is positioned adjacent to the outside of the end face of the stator core 14.

コイルエンド２４に対してコイルエンド押さえ具１２が装着されている。コイルエンド押さえ具１２は、全体としてコイルエンド２４に対応した円環形状であり、周方向に複数に分割されている。分割された個々の部分を押さえ具セグメント２６と記す。この実施形態では、コイルエンド押さえ具１２は、５個の押さえ具セグメント２６に分割され、１つの押さえ具セグメント２６は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれ１個のコイルに対応して設けられている。また、この実施形態では、コイルエンド押さえ具１２は、ステータコア１４の両端のコイルエンド２４双方に対して設けられている。また、必要に応じて一方のコイルエンド２４のみにコイルエンド押さえ具１２を設けるようにしてもよい。   The coil end presser 12 is attached to the coil end 24. The coil end presser 12 has an annular shape corresponding to the coil end 24 as a whole, and is divided into a plurality in the circumferential direction. Each divided part is referred to as a presser segment 26. In this embodiment, the coil end presser 12 is divided into five presser segments 26, and one presser segment 26 is provided corresponding to one coil of each of the U phase, the V phase, and the W phase. It has been. In this embodiment, the coil end presser 12 is provided for both the coil ends 24 at both ends of the stator core 14. Moreover, you may make it provide the coil end pressing tool 12 only in one coil end 24 as needed.

図３は、押さえ具セグメント２６を単独で示す図であり、コイルエンド２４が配置される側からみた状態が示されている。図４はコイルエンド押さえ具１２が装着された状態のステータ１０の、円筒軸線を含む面で切断した端面図である。押さえ具セグメント２６は、コイルエンド２４の内周面に当接する内側部分２８と、コイルエンド２４の外周面に当接する外側部分３０と、内側部分２８と外側部分３０を接続する接続部分３２を含む。内側部分２８、外側部分３０および接続部分３２は、コの字形に形成されており、コの字形で囲まれた部分にコイルエンド２４が位置し、内側部分２８と外側部分３０が径方向においてコイルエンド２４を挟んでいる。   FIG. 3 is a diagram showing the presser segment 26 alone, and shows a state seen from the side where the coil end 24 is arranged. FIG. 4 is an end view of the stator 10 with the coil end presser 12 attached, cut along a plane including the cylindrical axis. The presser segment 26 includes an inner portion 28 that contacts the inner peripheral surface of the coil end 24, an outer portion 30 that contacts the outer peripheral surface of the coil end 24, and a connection portion 32 that connects the inner portion 28 and the outer portion 30. . The inner portion 28, the outer portion 30 and the connecting portion 32 are formed in a U shape, the coil end 24 is located in a portion surrounded by the U shape, and the inner portion 28 and the outer portion 30 are coiled in the radial direction. The end 24 is sandwiched.

内側部分２８は、周方向に連続した壁として形成することができる。また、隣接する押さえ具セグメント２６間において、両方の押さえ具セグメント２６の内側部分２８が隙間なく接続するようにもできる。外側部分３０は、対応する３個のコイル１６に対応して３個の部分に分け形成することができ、分けられた個々の部分３０ａ，３０ｂ，３０ｃは間隔をあけて配置されている。コイルエンド押さえ具１２がコイルエンド２４に装着されたとき、外側部分３０、ステータコア１４の端面、および接続部分３２の縁とで開口３４が形成される。接続部分３２には、対応する３個のコイル１６の間に対向する部分に開口３６が設けられている。また、渡り線２２が設けられたコイルエンドに対しては、渡り線２２を挟むように位置する１対の挟持片３８が３個のコイル１６に対応して３箇所に設けられてる。   The inner portion 28 can be formed as a circumferentially continuous wall. In addition, the inner portions 28 of both the presser segment 26 can be connected with no gap between the adjacent presser segment 26. The outer portion 30 can be divided into three portions corresponding to the corresponding three coils 16, and the divided individual portions 30a, 30b, 30c are arranged at intervals. When the coil end presser 12 is attached to the coil end 24, an opening 34 is formed by the outer portion 30, the end face of the stator core 14, and the edge of the connection portion 32. In the connection portion 32, an opening 36 is provided in a portion facing the corresponding three coils 16. Further, with respect to the coil end provided with the connecting wire 22, a pair of holding pieces 38 positioned so as to sandwich the connecting wire 22 are provided at three locations corresponding to the three coils 16.

コイルエンド押さえ具１２とコイルエンド２４を接着剤、例えばワニスにより接着し固定することもできる。押さえ具セグメント２６のそれぞれにおいて内側部分２８が連続していることで、接着剤をコイルエンド２４内に保持する一助となる。また、隣接する押さえ具セグメント２６の内側部分２８同士が隙間なく連なることで、更に接着剤の保持が確実となる。また、外側部分の開口３４および接続部分の開口３６を設けたことにより、コイルエンド２４への接着剤の供給が容易に、また確実に行われる。   The coil end pressing tool 12 and the coil end 24 can be bonded and fixed with an adhesive, for example, varnish. The continuous inner portions 28 in each of the presser segments 26 help to hold the adhesive in the coil end 24. Further, the inner portions 28 of the adjacent pressing tool segments 26 are connected without gaps, so that the holding of the adhesive is further ensured. Further, by providing the opening 34 in the outer portion and the opening 36 in the connecting portion, the adhesive can be easily and reliably supplied to the coil end 24.

コイルエンド押さえ具１２により、コイルエンド２４の移動、またはコイルエンド２４を構成する個々の導線の移動、特に径方向内側への移動を抑えることができる。コイルエンド押さえ具１２を構成する押さえ具セグメント２６は、隣接する押さえ具セグメント２６同士が互いに支え合って、径方向内側への移動が阻止され、これによりコイルエンド２４および導線の移動が抑えられる。   The coil end presser 12 can suppress movement of the coil end 24 or movement of individual conductors constituting the coil end 24, particularly movement inward in the radial direction. In the presser segment 26 constituting the coil end presser 12, the adjacent presser segments 26 support each other and are prevented from moving inward in the radial direction, thereby suppressing the movement of the coil end 24 and the conductor.

コイル１６は、コイル自身に流れる電流とロータの形成する磁界の相互作用により力を受ける。三相のコイル１６に作用する力は位相がずれているため、一部が打ち消し合って、押さえ具セグメント２６が三相のコイル１６から受ける力の合計を小さくしている。これにより、押さえ具セグメント２６の動きが抑えられる。   The coil 16 receives a force due to the interaction between the current flowing in the coil itself and the magnetic field formed by the rotor. Since the forces acting on the three-phase coil 16 are out of phase, some of them cancel each other out to reduce the total force received by the presser segment 26 from the three-phase coil 16. Thereby, the movement of the presser segment 26 is suppressed.

コイルエンド押さえ具１２が複数の押さえ具セグメント２６に分割されていることにより、コイルエンド押さえ具を小形、軽量にすることができる。コイルエンド２４は、導線の集合体であり、ステータコア１４に巻装された状態においてその形状が必ずしも一定とならない。コイルエンド押さえ具１２が全周にわたって一体に形成されたものであると、一定でないコイルエンド２４の形状のために歪みが生じ、応力集中が生じる場合がある。この歪みによって一体形のコイルエンド押さえ具が壊れないようにするためには、コイルエンド押さえ具の各部を厚くする必要があり、重くなり、また外形が大きくなる可能性がある。コイルエンド押さえ具を分割することで、コイルエンド２４の形状の歪みがコイルエンド押さえ具１２を歪ませないようにすること、または歪みが生じたとしても小さくすることができる。   Since the coil end presser 12 is divided into a plurality of presser segment 26, the coil end presser can be reduced in size and weight. The coil end 24 is an assembly of conducting wires, and the shape of the coil end 24 is not necessarily constant when wound around the stator core 14. If the coil end presser 12 is integrally formed over the entire circumference, distortion may occur due to the non-constant shape of the coil end 24, and stress concentration may occur. In order to prevent the integrated coil end presser from being broken by this distortion, it is necessary to increase the thickness of each part of the coil end presser, which may increase the weight and increase the outer shape. By dividing the coil end pressing tool, it is possible to prevent the distortion of the shape of the coil end 24 from distorting the coil end pressing tool 12, or to reduce the distortion even if the distortion occurs.

回転電機を、その回転軸線を横にして配置する場合、押さえ具セグメント２６の内側部分２８が連続した壁として形成されることにより、ステータ１０の内側に流出する冷却液の量を抑えることができる。コイルエンド２４の上方から掛けられた冷却液は、壁状の内側部分２８を伝って、コイルエンド２４に沿って流れる。このため、ロータ等の回転部分に掛かる冷却液の量が抑えられ、回転部分の抵抗が低減される。また、コイルエンド２４を冷却液で十分浸すことができコイルエンド２４の冷却性が向上する。また、外側部分の開口３４および接続部分の開口３６を設けたことにより、コイルエンド２４への冷却液の供給が容易に、また確実に行われる。   When the rotary electric machine is disposed with its rotation axis being lateral, the inner portion 28 of the presser segment 26 is formed as a continuous wall, so that the amount of coolant flowing out of the stator 10 can be suppressed. . The coolant applied from above the coil end 24 flows along the coil end 24 along the wall-shaped inner portion 28. For this reason, the amount of the coolant applied to the rotating part such as the rotor is suppressed, and the resistance of the rotating part is reduced. Further, the coil end 24 can be sufficiently immersed in the coolant, and the cooling performance of the coil end 24 is improved. In addition, by providing the opening 34 in the outer portion and the opening 36 in the connection portion, the coolant can be easily and reliably supplied to the coil end 24.

上述の実施形態では、１個の押さえ具セグメント２６は、３相のコイル１６ごとに１個ずつ、計３個のコイル１６に対応して設けられているが、押さえ具セグメントが対応するコイル１６の数はこれに限らない。例えば、相ごとに２個、計６個のコイルに対応するように設けられてもよい。また１つのコイルエンド押さえ具に、対応するコイルの個数が異なる押さえ具セグメントが属していてもよい。上述の実施形態と同様に１５個のコイルを備えたステータにおいて、６個のコイルに対応する２個の押さえ具セグメントと、３個のコイルに対応する１個の押さえ具セグメントからコイルエンド押さえ具を形成してもよい。また、コイルに流れる電流と周囲の磁界によるコイルエンドの動きが小さい場合には、３相のコイルとは関連させずに、１個の押さえ具セグメントに対応するコイルを１個、２個、４個など、３の倍数でない数とすることもできる。   In the above-described embodiment, one presser segment 26 is provided corresponding to a total of three coils 16, one for each three-phase coil 16, but the coil 16 to which the presser segment corresponds. The number of is not limited to this. For example, two coils may be provided for each phase, corresponding to a total of six coils. Further, a presser segment having a different number of corresponding coils may belong to one coil end presser. In the stator having 15 coils as in the above-described embodiment, the coil end presser is composed of two presser segments corresponding to 6 coils and one presser segment corresponding to 3 coils. May be formed. When the movement of the coil end due to the current flowing through the coil and the surrounding magnetic field is small, one coil, two coils, four coils corresponding to one pressing tool segment are not associated with the three-phase coil. It can also be a number that is not a multiple of 3, such as an individual.

１０ ステータ、１２ コイルエンド押さえ具、１４ ステータコア、１６ コイル
１８ ヨーク部、２０ ティース、２２ 渡り線、２４ コイルエンド、２６ 押さえ具セグメント、２８ 内側部分、３０ 外側部分、３２ 接続部分、３４ 開口、３６ 開口、３８ 挟持片。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Stator, 12 Coil end presser, 14 Stator core, 16 Coil 18 Yoke part, 20 Teeth, 22 Crossover, 24 Coil end, 26 Presser segment, 28 Inner part, 30 Outer part, 32 Connection part, 34 Opening, 36 Opening, 38 clamping piece.

Claims (1)

回転電機のステータのコイルエンド全周にわたって設けられるコイルエンド押さえ具であって、
コイルエンドの内周面に当接する内側部分と、
コイルエンドの外周面に当接し、内側部分と協働してコイルエンドを径方向において挟む外側部分と、
内側部分と外側部分を接続する接続部分と、
を有し、
コイルエンド押さえ具は、周方向において複数のセグメントに分割され、１つのセグメントは、相ごとに少なくとも１つの３相のコイルのコイルエンドに対応している、
コイルエンド押さえ具。
A coil end retainer provided over the entire circumference of the coil end of the stator of the rotating electrical machine,
An inner part that contacts the inner peripheral surface of the coil end;
An outer portion that contacts the outer peripheral surface of the coil end and cooperates with the inner portion to sandwich the coil end in the radial direction;
A connecting part connecting the inner part and the outer part;
Have
The coil end presser is divided into a plurality of segments in the circumferential direction, and one segment corresponds to the coil end of at least one three-phase coil for each phase.
Coil end presser.
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