JP5799904B2 - Stator winding - Google Patents
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Description
本発明は、平角線により形成され、ステータコアのティースに集中巻きされるステータ巻線に関する。 The present invention relates to a stator winding formed by a rectangular wire and concentratedly wound on a tooth of a stator core.
回転電機を構成するステータとして、内周面から複数のティースを径方向に突出させたステータコアと、各ティースに集中巻きで巻回されたステータ巻線とを含む構成が知られている。また、このステータ巻線を複数層で複数列に巻回して、いわゆる整列巻きとする構造も知られている。 2. Description of the Related Art As a stator that constitutes a rotating electrical machine, a configuration is known that includes a stator core in which a plurality of teeth are protruded in a radial direction from an inner peripheral surface, and a stator winding wound around each tooth by concentrated winding. In addition, a structure in which the stator winding is wound in a plurality of rows in a plurality of layers to form a so-called aligned winding is also known.
例えば、特許文献１には、ステータコアの円周方向に間隔をおいて設けられた複数のティースのそれぞれに平角線を複数列かつ複数層に集中巻きで巻回して成るステータ巻線が記載されている。このステータ巻線では、ステータコアの径方向に沿った複数列の各列ごとに、平角線が複数層をなして巻回された渦状コイルを含んでいる。ステータの径方向で隣り合う渦状コイル同士は、内周側端部同士または外周側端部同士で接続されている。 For example, Patent Document 1 describes a stator winding formed by winding a plurality of rectangular wires in a plurality of rows and a plurality of layers in a concentrated manner on each of a plurality of teeth provided at intervals in the circumferential direction of the stator core. Yes. The stator winding includes a spiral coil in which a rectangular wire is wound in a plurality of layers for each of a plurality of rows along the radial direction of the stator core. The spiral coils adjacent in the radial direction of the stator are connected to each other between the inner peripheral side ends or the outer peripheral side ends.
特許文献２には、特許文献１に記載のステータ巻線と同様の構成で、ステータ巻線が隣り合うティース間のスロットに挿入される挿入部の層数に対し、片側のコイルエンド部の層数を多くすることが記載されている。 Patent Document 2 discloses a structure of the stator winding described in Patent Document 1, and the number of layers of the coil end portion on one side with respect to the number of layers of the insertion portion in which the stator winding is inserted into a slot between adjacent teeth. It is described to increase the number.
集中巻きのステータ巻線を複数層で複数列に巻回形成する場合に、隣り合う渦状コイル同士を、内周側端部同士または外周側端部同士で接続すれば巻線長を短くできる。一方、複数層を２層とし、複数列の総列数を奇数とすると、巻始めを第１列の外周層とした場合に、巻終りが内周層となってしまう。ステータ巻線の巻始め側端部と巻終り側端部とは、ステータ巻線のコイルエンドの外側に導出させて、バスバー等の別の導体に接続する必要がある。一方、上記のように巻終り側端部が最終列の内周層となると、内周層から曲げ部で曲げ形成しロータ側に向かって伸ばした後、コイルエンド側に向かって別の曲げ部で曲げ形成する必要がある。このため、ステータ巻線のロータ側端部のロータ側への飛び出しが大きくなり、ロータとの干渉を避ける面から改良の余地がある。 When concentrated winding stator windings are wound in a plurality of rows in a plurality of layers, the winding length can be shortened by connecting adjacent spiral coils between the inner peripheral ends or the outer peripheral ends. On the other hand, if the plurality of layers are two layers and the total number of rows in the plurality of rows is an odd number, when the winding start is the outer circumferential layer of the first row, the end of the winding becomes the inner circumferential layer. The winding start side end and winding end side end of the stator winding need to be led out of the coil end of the stator winding and connected to another conductor such as a bus bar. On the other hand, when the winding end side end becomes the inner peripheral layer of the final row as described above, after bending from the inner peripheral layer at the bent portion and extending toward the rotor side, another bent portion toward the coil end side It is necessary to bend and form. Therefore, the end of the stator winding on the rotor side protrudes to the rotor side, and there is room for improvement in terms of avoiding interference with the rotor.
また、一部の列の渦状コイルの層数を他の列の総数よりも多くすることで、総列数が奇数でも最終列の外周層からロータ側端部を導出させることが考えられる。ただし、この場合には、ステータ巻線の両側のコイルエンドのコイルエンド高さが、総列数が偶数である偶数列配置の場合よりも大きくなる原因となる。また、ステータの隣り合うティース間に形成されるスロット内でのステータ巻線の占積率が悪化する原因ともなる。 Further, it is conceivable that the rotor side end portion is derived from the outer peripheral layer of the final row even if the total number of rows is an odd number by increasing the number of layers of the vortex coils in some rows than the total number of other rows. However, in this case, the coil end heights of the coil ends on both sides of the stator windings are larger than in the case of the even-numbered row arrangement in which the total number of rows is even. In addition, the space factor of the stator winding in a slot formed between adjacent teeth of the stator may be deteriorated.
本発明の目的は、ステータ巻線において、内周層と外周層との２層の渦状コイルを複数奇数列に並んで設ける構成で、コイルエンド高さを偶数列配置の場合と同程度に維持し、かつ、スロット内での占積率の悪化を防止しつつ、ステータ巻線の両端部を外周層から導出可能とすることである。 It is an object of the present invention to provide a stator winding having a configuration in which two layers of spiral coils of an inner peripheral layer and an outer peripheral layer are arranged in an odd number of rows, and the coil end height is maintained at the same level as in the case of an even number of rows. In addition, both ends of the stator winding can be derived from the outer peripheral layer while preventing the space factor from deteriorating in the slot.
本発明に係るステータ巻線は、平角線により形成され、ステータコアのティースに集中巻きされるステータ巻線であって、内周層と外周層との二層構造から成る複数列の渦状コイルから成り、ステータ巻線の巻始めは外周層であり、渦状コイルの奇数列から偶数列への渡りは内周層同士で行われ、また、偶数列から奇数列への渡りは外周層同士で行われるが、渦状コイルが奇数列の場合、ｋを自然数として、最終列（２ｋ＋１列）よりひとつ前列（２ｋ列）の内周層は最終列（２ｋ＋１列）の内周層に渡り接続され、この最終列（２ｋ＋１列）の内周層の末端は前列（２ｋ列）の外周層に戻って渡り接続され、この前列（２ｋ列）の外周層は最終列（２ｋ＋１列）の外周層に渡り接続され、ステータ巻線の巻始め端部及び巻終り端部はいずれも渦状コイルの外周層から引き出されることを特徴とするステータ巻線である。 The stator winding according to the present invention is a stator winding formed of a rectangular wire and concentratedly wound on the teeth of the stator core, and is composed of a plurality of rows of spiral coils having a two-layer structure of an inner peripheral layer and an outer peripheral layer. The winding start of the stator winding is the outer peripheral layer, and the transition from the odd-numbered row to the even-numbered row of the spiral coil is performed between the inner peripheral layers, and the transition from the even-numbered row to the odd-numbered row is performed between the outer peripheral layers. However, when the spiral coil is an odd-numbered row, k is a natural number, and the inner circumferential layer of the previous row (2k row) is connected to the inner circumferential layer of the last row (2k + 1 row) from the last row (2k + 1 row). The end of the inner circumferential layer of the row (2k + 1 row) is connected back to the outer layer of the previous row (2k row), and the outer layer of this front row (2k row) is connected to the outer layer of the last row (2k + 1 row). The winding start end and winding end of the stator winding A stator winding, characterized in that it is withdrawn from the peripheral layer of the spiral coil.
本発明に係るステータ巻線によれば、内周層と外周層との２層の渦状コイルを複数奇数列に並んで設ける構成で、渦状コイルの奇数列から偶数列への渡りは内周層同士で行われ、また、偶数列から奇数列への渡りは外周層同士で行われるが、渦状コイルが奇数列の場合、最終列（２ｋ＋１列）よりひとつ前列（２ｋ列）の内周層は最終列（２ｋ＋１列）の内周層に渡り接続され、この最終列（２ｋ＋１列）の内周層の末端は前列（２ｋ列）の外周層に戻って渡り接続され、この前列（２ｋ列）の外周層は最終列（２ｋ＋１列）の外周層に渡り接続される。このため、ステータ巻線の両端部をいずれも外周層から導出可能となる。また、偶数列配置の場合に比べて一部の列の層数を増やす必要がないので、コイルエンド高さを偶数列配置の場合と同程度に維持できるとともに、スロット内での占積率の悪化を防止できる。 According to the stator winding according to the present invention, the two-layered spiral coils of the inner circumferential layer and the outer circumferential layer are provided side by side in a plurality of odd-numbered rows, and the transition from the odd-numbered rows to the even-numbered rows of the spiral coils In addition, the transition from the even number column to the odd number column is performed between the outer peripheral layers, but when the spiral coil is an odd number row, the inner peripheral layer of the previous row (2k + 1 row) is one row before the last row (2k + 1 row) The last row (2k + 1 row) is connected to the inner circumferential layer, and the end of the inner row of the last row (2k + 1 row) is connected back to the outer row of the previous row (2k row), and this previous row (2k row) The outer peripheral layers are connected to the outer peripheral layer of the last row (2k + 1 row). For this reason, both end portions of the stator winding can be led out from the outer peripheral layer. In addition, since it is not necessary to increase the number of layers in some columns as compared with the even-numbered row arrangement, the coil end height can be maintained at the same level as in the even-numbered row arrangement, and the space factor in the slot can be maintained. Deterioration can be prevented.
以下において、図１から図６を用いて本発明の実施形態を説明する。まず本実施形態のステータ巻線を使用して構成されるステータについて説明する。図１は、本実施の形態のステータ巻線を含むステータを示す概略断面図である。ステータ１０は、略円筒状に形成された磁性材製のステータコア１２と、複数のステータ巻線１４とを含む。ステータコア１２は、積層鋼板型、分割コア型または磁性粉末の圧粉成形型とすることができる。ステータコア１２の内周面から径方向に複数のティース１６が突出している。複数のティース１６はステータコア１２の内周面の円周方向に間隔を置いて設けられ、隣り合うティース１６同士の間にスロット１８が形成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. First, a stator configured using the stator winding of the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a stator including a stator winding according to the present embodiment. The
ステータ巻線１４は、ティース１６ごとに１つずつ集中巻きで巻回されている。ステータ巻線１４は複数相、例えば３相分が設けられ、同相のステータ巻線１４同士は、図示しないバスバー等の導体で直列に接続されている。３相のステータ巻線１４同士も中性点で接続されている。
The stator winding 14 is wound by concentrated winding, one for each
ステータ１０の径方向内側には図示しないロータを配置することで、モータまたは発電機として使用される回転電機を構成する。
A rotating electric machine used as a motor or a generator is configured by arranging a rotor (not shown) on the radially inner side of the
次に図２から図６を用いてステータ１０に使用する奇数列の渦状コイル、開示した実施形態では２層５列のステータ巻線１４を詳しく説明する。図２は、本実施形態のステータ巻線の斜視図である。図３は、図２に示したステータ巻線の正面図である。図２、図３に示すように、ステータ巻線１４は、断面矩形の導体素線に絶縁層が被覆されて成る導体線である平角線を内周層と外周層との２層に巻回した渦状コイルを５列の奇数列に巻回することで形成されている。
Next, an odd number of spiral coils used in the
すなわち、ステータ巻線１４は、ステータコア１２の径方向に並んで設けられた５列の渦状コイルＵ１、Ｕ２・・・Ｕ５を備える。各渦状コイルＵ１、Ｕ２・・・Ｕ５は、内周層と外周層との２層に１巻きずつのターン部Ｔ１、Ｔ２・・・Ｔ１０を含んでいる。各渦状コイルはターン部Ｔ８等の内周層の外側にターン部Ｔ１０等の外周層が設けられている。
That is, the stator winding 14 includes five rows of spiral coils U1, U2,... U5 provided side by side in the radial direction of the
図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。図５は、図３のＢ−Ｂ断面図である。図４、図５に示すように、ステータ１０の径方向に並んで設けられる複数列の渦状コイルＵ１、Ｕ２・・・Ｕ５は、総列数を奇数の５としている。なお、図２から図５では、Ｔ１、Ｔ２・・・Ｔ１０によりターン部を示しており、外周から巻始めの１ターン目がＴ１でこのターン部Ｔ１が２ターン目のターン部Ｔ２として内周に巻回され、以下、同様にターン部Ｔ１０まで巻回されている。そして図２に示すように巻始めのターン部Ｔ１に巻始め側端部ＰＳが形成され、巻終りのターン部Ｔ１０に巻終り側端部ＰＧが形成されている。両方の端部ＰＳ，ＰＧは、ステータ巻線１４から外側に導出される。このようなステータ巻線１４は、図示しない巻回機構でエッヂワイズ曲げ加工またはフラットワイズ曲げ加工することにより形成される。
4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. As shown in FIGS. 4 and 5, the plurality of spiral coils U <b> 1, U <b> 2,... U <b> 5 arranged side by side in the radial direction of the
ステータ巻線１４はステータコア１２のティース１６(図１)に図示しないインシュレータを介して嵌合させることでティース１６の周囲に巻回配置される。なお、ステータ巻線１４は図示しない巻回機構を使用して、ステータコア１２のインシュレータが設けられたティース１６に直接巻き付けることもできる。
The stator winding 14 is wound around the
図６は、本実施形態のステータ巻線１４をティース１６に巻回した状態を示す模式図である。以下、図１から図５に示した要素と同一の要素には同一の符号を付して説明する。図６では、１つのティース１６に巻かれた１つのステータ巻線１４の断面を示している。ティース１６の周囲の四角の中にターン部を示す符号Ｔ１、Ｔ２・・・Ｔ１０を付している。Ｔ１、Ｔ２・・・Ｔ１０の順に巻始めから巻終りに向かって配置される。図６のターン部Ｔ１に向かう矢印及びターン部Ｔ１０から出る矢印は、それぞれ巻始め側端部ＰＳ、巻終り側端部ＰＧを示している。図６では巻始め側端部ＰＳ、巻終り側端部ＰＧを２つずつ示しているが、実際にはそれぞれ一方のみを使って巻始め側端部ＰＳ(または巻終り側端部ＰＧ)とする。それぞれ２層のターン部からなる渦状コイルＵ１、Ｕ２・・・Ｕ５はステータ径方向に奇数列である５列が並んで設けられている。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a state where the stator winding 14 of this embodiment is wound around the
図６でターン部Ｔ１、Ｔ２・・・Ｔ１０同士の間に示した矢印は、巻始めから巻終りに向かって順にターン部が接続されることを示している。すなわち、渦状コイルの奇数列Ｕ１（またはＵ３）から偶数列Ｕ２（またはＵ４）への渡り接続は、内周層同士で接続されている。また、偶数列Ｕ２（またはＵ４）から奇数列Ｕ３（またはＵ５）への渡り接続は、外周層同士で接続されている。この渡り接続は本発明の前提となるステータ巻線における基本の渡りルールである。 In FIG. 6, the arrows shown between the turn portions T1, T2,... T10 indicate that the turn portions are connected in order from the beginning of winding to the end of winding. That is, the connection between the odd-numbered rows U1 (or U3) and the even-numbered rows U2 (or U4) of the spiral coils is connected between the inner peripheral layers. In addition, the crossover connection from the even-numbered row U2 (or U4) to the odd-numbered row U3 (or U5) is connected between the outer peripheral layers. This transition connection is a basic transition rule in the stator winding which is the premise of the present invention.
しかし、最終列(一般的に表現すると２ｋ＋１列)よりひとつ前列（２ｋ列）である４列目の渦状コイルＵ４の内周層は、上記基本ルールに従うことなく、同列の外周層に巻回されずに、最終列（２ｋ＋１列)である５列目の渦状コイルＵ５の内周層に渡り接続されている。また、この最終列（２ｋ＋１列)の渦状コイルＵ５の内周層の末端は、前列（２ｋ）である４列目の渦状コイルＵ４の外周層に戻って渡り接続されている。これも前述した基本の渡りルールと異なる。更に、この前列（２ｋ列）の外周層は最終列（２ｋ＋１列）である渦状コイルＵ５の外周層に渡り接続されている。そして、この渡り基本ルールから外れた本発明の渡り接続によって、巻始め側端部ＰＳと巻終り側端部ＰＧとの両端部をいずれも外周層から導出可能とすることができる。 However, the inner circumferential layer of the fourth spiral coil U4 that is one row before the last row (generally expressed as 2k + 1 row) (2k row) is wound around the outer circumferential layer of the same row without following the above basic rule. Instead, they are connected across the inner circumferential layer of the fifth row of spiral coils U5, which is the last row (2k + 1 row). Further, the end of the inner peripheral layer of the spiral coil U5 in the last row (2k + 1 row) is returned and connected to the outer peripheral layer of the fourth row of spiral coils U4 as the previous row (2k). This is also different from the basic transition rule described above. Further, the outer circumferential layer of the front row (2k row) is connected to the outer circumferential layer of the spiral coil U5 which is the last row (2k + 1 row). Then, by the transition connection of the present invention that deviates from this transition basic rule, both ends of the winding start side end PS and the winding end side end PG can be derived from the outer peripheral layer.
次に、ステータ巻線１４の巻回手順を図２から図５を使用して詳しく説明する。図２、図４、図５に示すように、巻始め側端部ＰＳが設けられる１ターン目のターン部Ｔ１は、１列目の渦状コイルＵ１の外周層で巻かれて、その後渦状コイルＵ１の内周層の２ターン目のターン部Ｔ２がターン部Ｔ１の内周に沿って巻かれる。この場合、１ターン目のターン部Ｔ１は、図４にＴ１→Ｔ２で示す部分で、２ターン目のターン部Ｔ２に移行する。以下、Ｔ２→Ｔ３、Ｔ３→Ｔ４・・・は同様の意味である。また、図２、図３でステータ巻線１４の内部に示した矢印は巻始めから巻き終りに向かう方向を示している。 Next, the winding procedure of the stator winding 14 will be described in detail with reference to FIGS. As shown in FIGS. 2, 4, and 5, the turn portion T1 of the first turn provided with the winding start side end PS is wound around the outer peripheral layer of the first row of spiral coils U1, and then the spiral coil U1. The turn part T2 of the second turn of the inner peripheral layer is wound along the inner periphery of the turn part T1. In this case, the turn part T1 of the first turn is a part indicated by T1 → T2 in FIG. 4 and shifts to the turn part T2 of the second turn. Hereinafter, T2 → T3, T3 → T4... Have the same meaning. 2 and 3 indicate the direction from the beginning of winding to the end of winding.
２ターン目のターン部Ｔ２は巻終りで３ターン目のターン部Ｔ３の巻始めに、図４にＴ２→Ｔ３で示される渡りで接続される。この場合、１列目の渦状コイルＵ１と、２列目の渦状コイルＵ２とが内周層同士で接続され、１回目の渡りが形成される。 The turn part T2 of the second turn is connected to the beginning of the turn part T3 of the third turn at the end of the winding by a transition indicated by T2 → T3 in FIG. In this case, the first row of vortex coils U1 and the second row of vortex coils U2 are connected to each other by the inner circumferential layers, thereby forming the first transition.
３ターン目のターン部Ｔ３が内周層で巻かれた後、４ターン目のターン部Ｔ４がターン部Ｔ３の外周に沿って外周層で巻かれて２列目の渦状コイルＵ２が形成される。 After the turn portion T3 of the third turn is wound on the inner peripheral layer, the turn portion T4 of the fourth turn is wound on the outer peripheral layer along the outer periphery of the turn portion T3 to form the second row of spiral coils U2. .
４ターン目のターン部Ｔ４は巻終りで５ターン目のターン部Ｔ５の巻始めに、図４にＴ４→Ｔ５で示される渡りで接続される。この場合、２列目の渦状コイルＵ２と、３列目の渦状コイルＵ３とが外周層同士で接続され、２回目の渡りが形成される。以上のように、本発明に係るステータ巻線では、渦状コイルの奇数列から偶数列への渡りは内周層同士で行われ、また、偶数列から奇数列への渡りは外周層同士で行われる。 The turn part T4 of the fourth turn is connected to the beginning of the turn of the turn part T5 of the fifth turn at the end of the winding by a transition indicated by T4 → T5 in FIG. In this case, the second row of vortex coils U2 and the third row of vortex coils U3 are connected by the outer peripheral layers to form a second transition. As described above, in the stator winding according to the present invention, the transition from the odd-numbered columns to the even-numbered columns of the spiral coils is performed between the inner peripheral layers, and the transition from the even-numbered columns to the odd-numbered columns is performed between the outer peripheral layers. Is called.
そして以下同様に巻回と渡りが繰り返される。図４に示すように、各ターン部Ｔ１、Ｔ２・・・Ｔ１０の移行部、すなわち渡りは各渦状コイルの共通のコイルエンドの部分で行われスロット１８内でのステータ巻線１４の占積率を悪化させることなく、各ターン部Ｔ１、Ｔ２・・・Ｔ１０の長さを確保できる。
Thereafter, winding and crossing are repeated in the same manner. As shown in FIG. 4, the transition portion of each turn portion T1, T2... T10, that is, the transition is performed at a common coil end portion of each spiral coil, and the space factor of the stator winding 14 in the
また、最終列のひとつ前列(２ｋ列)である、図示の例では４列目の渦状コイルＵ４と、最終列（２ｋ＋１列）である、図示の例では５列目の渦状コイルＵ５とは、次のように巻回される。 In addition, the fourth row of vortex coils U4 in the illustrated example, which is one row before the last row (2k rows), and the fifth row of vortex coils U5 in the illustrated example, which are the last row (2k + 1 rows), It is wound as follows.
先ず、４列目の渦状コイルＵ４の内周層のターン部Ｔ７は渦状コイルＵ４の外周層のターン部が接続されずに、最終列（２ｋ＋１列）である５列目の渦状コイルＵ５の内周層に接続され、渡りが形成される。図示の例では、４列目の渦状コイルＵ４の内周層のターン部Ｔ７が、５列目の渦状コイルＵ５の内周層のターン部Ｔ８に、図２、図４にＴ７→Ｔ８で示す部分で接続される。 First, the turn portion T7 of the inner circumferential layer of the fourth row of vortex coils U4 is not connected to the turn portion of the outer circumference layer of the vortex coil U4, and the inner portion of the fifth row of vortex coils U5 is the last row (2k + 1 row). Connected to the surrounding layer, a crossover is formed. In the illustrated example, the turn portion T7 of the inner circumferential layer of the fourth row of vortex coils U4 is shown as the turn portion T8 of the inner circumference layer of the fifth row of vortex coils U5, and is shown by T7 → T8 in FIGS. Connected in part.
次に、ターン部Ｔ８が５列目の内周層で巻回された後、このターン部Ｔ８が、４列目の渦状コイルＵ４の外周層のターン部Ｔ９にＴ８→Ｔ９で示す部分で接続され、渡りが形成される。そして４列目の内周層のターン部Ｔ７の外周に沿って外周層のターン部Ｔ９が巻回され、４列目の渦状コイルＵ４が形成される。 Next, after the turn portion T8 is wound on the inner circumferential layer of the fifth row, the turn portion T8 is connected to the turn portion T9 of the outer circumferential layer of the fourth row spiral coil U4 at a portion indicated by T8 → T9. And a crossover is formed. Then, the turn portion T9 of the outer peripheral layer is wound along the outer periphery of the turn portion T7 of the inner peripheral layer of the fourth row, and the spiral coil U4 of the fourth row is formed.
最後にターン部Ｔ９が４列目の外周層で巻回された後、このターン部Ｔ９が、５列目の渦状コイルＵ５の外周層のターン部Ｔ１０にＴ９→Ｔ１０で示す部分で接続され、渡りが形成される。そして５列目の内周層のターン部Ｔ８の外周に沿って外周層のターン部Ｔ１０が巻回され、５列目の渦状コイルＵ５が形成される。このターン部Ｔ１０の端部である巻終り側端部ＰＧが１つのコイルエンドの外側に導出される。 Finally, after the turn portion T9 is wound on the outer circumferential layer of the fourth row, the turn portion T9 is connected to the turn portion T10 of the outer circumferential layer of the fifth row spiral coil U5 at a portion indicated by T9 → T10. A transition is formed. Then, the turn portion T10 of the outer peripheral layer is wound along the outer periphery of the turn portion T8 of the inner peripheral layer of the fifth row, and the spiral coil U5 of the fifth row is formed. A winding end side end portion PG which is an end portion of the turn portion T10 is led out of one coil end.
このような構成によれば、最終列のひとつ前の偶数列(図示の例ではＵ４)の内周層は同列に巻回されずに最終列の奇数列(図示の例ではＵ５)の内周層に接続され、この奇数列(図示の例ではＵ５)の内周層は、前列の偶数列(図示の例ではＵ４)の外周層に接続され、更にこの外周層が最終列の奇数列(図示の例ではＵ５)の外周層に接続される。このため、ステータ巻線１４が２層で奇数列である５列であるのにもかかわらず、ステータ巻線１４の巻始め及び巻終りの両端部をいずれも外周層から導出可能となる。この結果、ロータ側端部である巻終り側端部ＰＧのロータ側への飛び出しを防止でき、ロータとの干渉を有効に防止できる。 According to such a configuration, the inner circumferential layer of the even-numbered row (U4 in the illustrated example) immediately before the last row is not wound in the same row, and the inner circumference of the odd-numbered row (U5 in the illustrated example) The inner peripheral layer of this odd-numbered column (U5 in the illustrated example) is connected to the outer peripheral layer of the even-numbered column (U4 in the illustrated example). In the illustrated example, it is connected to the outer peripheral layer of U5). For this reason, even though the stator winding 14 has two layers and five rows that are odd rows, both ends of the winding start and end of the stator winding 14 can be derived from the outer peripheral layer. As a result, it is possible to prevent the winding end side end portion PG that is the rotor side end portion from jumping out to the rotor side, and to effectively prevent interference with the rotor.
また、一部の列の層数を、総列数が偶数である偶数列配置の場合に比べて増やす必要がなく、ターン数の制約を受けない。このため、図３に示すコイルエンド高さＨ１、Ｈ２を偶数列配置の場合と同程度に維持できるとともに、スロット１８(図１)内でのステータ巻線１４の占積率の悪化を防止できる。例えば片側(図２から図４の下側)のコイルエンド高さＨ１を偶数列配置の場合と同じで２層分に維持できる。 In addition, it is not necessary to increase the number of layers of some columns as compared to the case of an even number column arrangement in which the total number of columns is an even number, and the number of turns is not restricted. Therefore, the coil end heights H1 and H2 shown in FIG. 3 can be maintained at the same level as in the case of the even-numbered row arrangement, and the space factor of the stator winding 14 in the slot 18 (FIG. 1) can be prevented from deteriorating. . For example, the coil end height H1 on one side (the lower side in FIGS. 2 to 4) can be maintained for two layers as in the case of the even-numbered row arrangement.
また、本実施形態では、前述の基本ルールと異なり、図２、図４にＴ８→Ｔ９で示すように、５列目の内周層のターン部Ｔ８から４列目の外周層のターン部Ｔ９に渡り移行させるので図４の上側のコイルエンドで、４列目の内周層のターン部Ｔ７から５列目の内周層のターン部Ｔ８に移行させる部分（Ｔ７→Ｔ８部分）の外側を通過させている。このため、コイルエンドの４列目と５列目との間に渡り移行部の重なりが生じる。一方、図２から図５の例では、スロット１８内での占積率を悪化させることなく、各ターン部Ｔ１、Ｔ２・・・Ｔ１０の長さを確保することを目的として、各ターン部Ｔ１、Ｔ２・・・Ｔ１０の渡り移行部、すなわち接続部を他側(図２から図４の上側)のコイルエンドに集中して設けている。このような構成と異なり、２層を維持して、かつ各ターン部の長さを確保して、隣り合う列の渡り部が列の配置方向に重なり合わないようにするために、複数の渡り移行部をステータ巻線１４の周方向にずらすことが考えられる。しかし、この場合にはスロット１８内にも渡り移行部が配置され、スロット１８内での隙間が大きくなり占積率が悪化する。図２から図４に示したコイルエンドに渡り移行部を集中して設ける構成によれば、このような不都合は生じない。その代わりに、この構成では、他側のコイルエンド高さＨ２(図３)は、３層になるため１層分大きくなっている。上記のようにターン部Ｔ８からターン部Ｔ９に接続することで渡り移行部の重なりがコイルエンドに形成されるが、この渡り移行部の重なりは３層分の中に納まる。これによっては他側のコイルエンド高さＨ２は大きくならない。このため、この他側のコイルエンド高さＨ２も偶数列配置の場合と同じに維持できる。
Further, in the present embodiment, unlike the above-described basic rule, as shown by T8 → T9 in FIGS. 2 and 4, the turn portion T8 of the outer peripheral layer of the fourth row from the turn portion T8 of the inner row of the fifth row. 4 at the upper coil end in FIG. 4, the outer side of the portion (T7 → T8 portion) that is transferred from the turn portion T7 of the inner circumferential layer of the fourth row to the turn portion T8 of the inner circumference layer of the fifth row. I let it pass. For this reason, the transition portion overlaps between the fourth and fifth rows of coil ends. On the other hand, in the example of FIGS. 2 to 5, each turn part T1 is used for the purpose of securing the length of each turn part T1, T2,... T10 without deteriorating the space factor in the
また、ターン数の制約を受けないので、ターン数が多くなることによる出力不足、電流の増加等に対して調整を行う必要がなく、回転電機特性の悪化を防止できる。 Further, since there is no restriction on the number of turns, there is no need to make adjustments for output shortage, current increase, etc. due to an increase in the number of turns, and deterioration of the rotating electrical machine characteristics can be prevented.
本実施形態と異なり、ティース１６の根元側から先端側に向かって１層分ステータ径方向に巻回し、先端に達したところで折り返して２層目を巻回する比較例が考えられる。この比較例では、電位差が大きくなる巻始め側端部と巻終り側端部とが近づくので、安価な被膜で絶縁性を確保することが難しい。本実施形態では、巻始め側端部ＰＳと巻終り側端部ＰＧとを大きく離間させることができ、絶縁性を向上できる。
Unlike the present embodiment, a comparative example is conceivable in which one layer is wound in the stator radial direction from the base side to the tip side of the
図７は、別の比較例のステータ巻線をティースに巻回した状態を示す、図６に対応する図である。図８は、図７の比較例のステータ巻線を示す斜視図である。図７の各ターン部Ｔ１、Ｔ２・・・Ｔ１０を意味する四角内の符号及び矢印の意味は図６と同様である。図７に示す比較例では、単純に巻始めから巻終りに向かって、ステータの径方向で隣り合う渦状コイルＵ１、Ｕ２・・・Ｕ４同士を内周層同士で接続した後、次に径方向で隣り合う渦状コイルＵ２、Ｕ３・・・Ｕ５同士を外周層同士で接続し、これを繰り返している。この比較例では、５列目の渦状コイルＵ５の巻終りであるターン部Ｔ１０が内周層となるので、ティース１６の先端側からロータ側（図７の下側）に向かうように曲げ部で曲げ形成した後、コイルエンド側に向かって別の曲げ部で曲げ形成し、外側に導出させる必要がある。
FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 6 and showing a state in which a stator winding of another comparative example is wound around a tooth. FIG. 8 is a perspective view showing a stator winding of the comparative example of FIG. The symbols in the squares and the meanings of the arrows representing the respective turn portions T1, T2,... T10 in FIG. In the comparative example shown in FIG. 7, the spiral coils U <b> 1, U <b> 2,... U <b> 4 that are adjacent in the radial direction of the stator are simply connected from the inner peripheral layers to the next in the radial direction. The adjacent spiral coils U2, U3,..., U5 are connected by the outer peripheral layers, and this is repeated. In this comparative example, the turn portion T10 that is the end of the winding of the fifth row of the spiral coil U5 is an inner peripheral layer, so that the bent portion extends from the tip side of the
図８に示すように、この比較例のステータ巻線１４では、ロータとの干渉を防止するために、巻終り側端部ＰＧを形成する工程で曲率半径が小さい曲げ加工を、図８のＶ１、Ｖ２の丸で囲んだ曲げ部で２回行う必要がある。このため、コイルエンドの体格及び巻線長が増大する原因となる。この曲げ時の曲率半径を過度に小さくすることは導体線の被膜を劣化させ、絶縁性能の低下につながるので、曲げることで形成される導体素線の内側及び外側の間の幅寸法に対して数倍の大きな曲率半径を確保することが望まれる。一方、この曲率半径を大きくすることは、コイルエンドの体格及び巻線長がさらに大きくなることにつながる。本実施形態によれば、曲げ加工を少なくできるのでこのような不都合は生じない。 As shown in FIG. 8, in the stator winding 14 of this comparative example, in order to prevent interference with the rotor, a bending process with a small curvature radius is performed in the step of forming the end portion PG at the end of winding. , It is necessary to perform twice at the bent portion surrounded by the circle of V2. For this reason, it becomes a cause which the physique and winding length of a coil end increase. If the radius of curvature at the time of bending is excessively reduced, the coating of the conductor wire is deteriorated and the insulation performance is deteriorated. Therefore, with respect to the width dimension between the inside and outside of the conductor wire formed by bending. It is desirable to secure a radius of curvature that is several times larger. On the other hand, increasing the radius of curvature leads to a further increase in the size and winding length of the coil end. According to this embodiment, since bending can be reduced, such inconvenience does not occur.
なお、上記では総列数を５とした場合を説明したが、総列数は奇数であればよく、数を限定するものではない。例えば総列数を３，７，９等とすることができる。 In the above description, the total number of columns is set to 5. However, the total number of columns may be an odd number, and the number is not limited. For example, the total number of columns can be 3, 7, 9, etc.
１０ ステータ、１２ ステータコア、１４ ステータ巻線、１６ ティース、１８ スロット。 10 stators, 12 stator cores, 14 stator windings, 16 teeth, 18 slots.
Claims (1)
内周層と外周層との二層構造から成る複数列の渦状コイルから成り、
ステータ巻線の巻始めは外周層であり、
渦状コイルの奇数列から偶数列への渡りは内周層同士で行われ、また、偶数列から奇数列への渡りは外周層同士で行われるが、
渦状コイルが奇数列の場合、ｋを自然数として、
最終列（２ｋ＋１列）よりひとつ前列（２ｋ列）の内周層は最終列（２ｋ＋１列）の内周層に渡り接続され、この最終列（２ｋ＋１列）の内周層の末端は前列（２ｋ列）の外周層に戻って渡り接続され、この前列（２ｋ列）の外周層は最終列（２ｋ＋１列）の外周層に渡り接続され、
ステータ巻線の巻始め端部及び巻終り端部はいずれも渦状コイルの外周層から引き出されることを特徴とするステータ巻線。 A stator winding formed by a flat wire and concentratedly wound on the teeth of the stator core,
Consists of multiple rows of spiral coils consisting of a two-layer structure of inner and outer layers,
The winding start of the stator winding is the outer layer,
Crossing from the odd-numbered row to the even-numbered row of the spiral coil is performed between the inner circumferential layers, and from the even-numbered row to the odd-numbered row is performed between the outer circumferential layers,
When the spiral coil is an odd number of rows, k is a natural number,
The inner circumferential layer of the last row (2k + 1 column) is connected to the inner circumferential layer of the last row (2k + 1 column) from the last row (2k + 1 row), and the end of the inner circumferential layer of this last row (2k + 1 row) is the front row (2k). The outer layer of the previous row (2k row) is connected to the outer layer of the last row (2k + 1 row),
A stator winding characterized in that both a winding start end portion and a winding end end portion of the stator winding are drawn from the outer peripheral layer of the spiral coil.
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