JP6855993B2 - Rotating machine stator - Google Patents

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Description

本発明は、回転電機のステータに係り、特に、ステータコアのスロット内に挿入されるコイルとステータコアとを絶縁するようにスロット内に配置される絶縁シートに関する。 The present invention relates to a stator of a rotary electric machine, and more particularly to an insulating sheet arranged in a slot so as to insulate a coil inserted into the slot of the stator core and the stator core.

従来、コイルが巻装されてなるステータと、ステータの内側に回転可能に設けられたロータとを備える回転電機が知られている。ステータのコイルは、筒状のステータコアの内周部に周方向へ間隔をおいて形成された複数のスロット内に挿入されて配置されている。そして、スロット内においてステータコアとコイルとを電気絶縁するために、絶縁シート（例えば絶縁紙）が介在される。 Conventionally, a rotary electric machine including a stator in which a coil is wound and a rotor rotatably provided inside the stator is known. The coil of the stator is inserted and arranged in a plurality of slots formed at intervals in the circumferential direction on the inner peripheral portion of the tubular stator core. Then, an insulating sheet (for example, insulating paper) is interposed in the slot to electrically insulate the stator core and the coil.

特許文献１には、径方向内方側に開口を有するスロット内にステータコアとコイルとを電気絶縁する絶縁紙を配置した回転電機のステータにおいて、スロットの開口に位置する部分で絶縁紙の端部同士を折り重ねた構造が開示されている（特許文献１の図４（ａ）参照）。 In Patent Document 1, in a rotary electric machine stator in which an insulating paper for electrically insulating a stator core and a coil is arranged in a slot having an opening on the inward side in the radial direction, an end portion of the insulating paper is provided at a portion located at the opening of the slot. A structure in which each other is folded is disclosed (see FIG. 4 (a) of Patent Document 1).

特開２０１３−９４９９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-9499

近年、回転電機の小型化のために、ステータとその内側に設けられたロータとの隙間が狭くなっており、ステータのコイルとロータとは接近して配置されている。また、径方向内方側に開口を有するスロット内にコイルが配置される場合には、コイルとロータとの間には絶縁シートのみが介在することになる。このように、コイルとロータとが接近し、さらに、それらの間に絶縁シートのみが介在する構造の場合には、コイルの表面に渦損が発生する可能性がある。 In recent years, in order to reduce the size of a rotary electric machine, the gap between the stator and the rotor provided inside the stator has become narrower, and the coil of the stator and the rotor are arranged close to each other. Further, when the coil is arranged in the slot having the opening on the inner side in the radial direction, only the insulating sheet is interposed between the coil and the rotor. In the case of a structure in which the coil and the rotor are close to each other and only the insulating sheet is interposed between them, vortex loss may occur on the surface of the coil.

特許文献１に開示された回転電機のステータのように、スロットの開口に位置する部分に絶縁シートの端部同士を折り重ねた構造であれば、折り重なった絶縁シートの厚み（２枚の絶縁紙の厚み）の分だけ、コイルとロータとの距離が離れるため、コイルにおける渦損の発生は抑制される可能性がある。 If the structure is such that the ends of the insulating sheets are folded over the portion located at the opening of the slot like the stator of the rotary electric machine disclosed in Patent Document 1, the thickness of the folded insulating sheets (two sheets of insulating paper). Since the distance between the coil and the rotor is increased by the amount of the thickness), the occurrence of vortex loss in the coil may be suppressed.

しかし、絶縁シートの端部同士の折り重ね部分が、スロットの径方向外方側の奥壁面に位置するように配置された場合には、スロットの開口に位置する部分には１枚の絶縁シートがくることになり、コイルとロータとの距離が近づいて、コイルにおいて渦損が発生する虞がある。 However, when the folded portion between the ends of the insulating sheets is arranged so as to be located on the inner wall surface on the outer side in the radial direction of the slot, one insulating sheet is provided at the portion located at the opening of the slot. As a result, the distance between the coil and the rotor becomes short, and there is a risk that vortex loss will occur in the coil.

そこで、本発明は、スロット内に絶縁シートが配置される回転電機のステータにおいて、コイルにおける渦損の発生を抑制することにある。 Therefore, the present invention is to suppress the occurrence of vortex loss in the coil in the stator of a rotary electric machine in which an insulating sheet is arranged in a slot.

本発明の回転電機のステータは、環状のヨークと、前記ヨークの内周面に周方向に間隔をあけて形成された複数のティースと、前記ティースの間に形成され径方向内方側に開口を有するスロットとを有するステータコアと、前記スロット内に挿入されるコイルと、前記スロット内に配置され前記ステータコアと前記コイルとを絶縁する絶縁シートと、を備える回転電機のステータであって、前記絶縁シートは前記開口から奥壁へ向かって両側面が折り込まれ、前記開口に位置する部分には、磁気シールド材が配置されており、前記磁気シールド材は、前記絶縁シートの前記開口に位置する部分に塗布されており、前記絶縁シートの前記両側面は前記奥壁まで延びて、前記絶縁シートの前記両側面の両端部は、前記奥壁で互いに向かって折られている、ことを特徴とする。 The stator of the rotary electric machine of the present invention is formed between an annular yoke, a plurality of teeth formed on the inner peripheral surface of the yoke at intervals in the circumferential direction, and an opening inward in the radial direction. A stator of a rotary electric machine including a stator core having a slot having a slot, a coil inserted into the slot, and an insulating sheet arranged in the slot to insulate the stator core and the coil. Both sides of the sheet are folded from the opening toward the back wall, and a magnetic shield material is arranged in a portion located at the opening, and the magnetic shield material is a portion located at the opening of the insulating sheet. Both sides of the insulating sheet extend to the back wall, and both ends of the side surfaces of the insulating sheet are folded toward each other at the back wall. ..

本発明の回転電機のステータによれば、絶縁シートのうちスロットの開口に位置する部分には磁気シールド材が配置されるため、コイルにおける渦損の発生を抑制することができる。 According to the stator of the rotary electric machine of the present invention, since the magnetic shield material is arranged in the portion of the insulating sheet located at the opening of the slot, it is possible to suppress the occurrence of vortex loss in the coil.

回転電機の軸方向断面図である。It is sectional drawing in the axial direction of a rotary electric machine. 図１に示すＡ−Ａ線におけるステータコアの断面図である。It is sectional drawing of the stator core in line AA shown in FIG. 図２の中の１つのスロットの拡大図である。It is an enlarged view of one slot in FIG. スロット内に絶縁シートを配置する工程手順を示す図である。It is a figure which shows the process procedure of arranging an insulating sheet in a slot.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本実施形態の回転電機１０の軸方向断面図である。図１に示すように、回転電機１０は、回転中心軸Ｘを中心に回転可能に設けられた回転シャフト１２に固設されたロータ１４と、このロータ１４の周囲にギャップを介して設けられた環状のステータ１６とを備えている。 FIG. 1 is an axial sectional view of the rotary electric machine 10 of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the rotary electric machine 10 is provided between a rotor 14 fixed to a rotary shaft 12 rotatably provided around a rotation center axis X and a gap around the rotor 14. It includes an annular stator 16.

ロータ１４は、複数の電磁鋼板を積層して形成されたロータコア１８と、このロータコア１８の外周縁部側に形成され、回転中心軸Ｘ方向に延びる永久磁石挿入孔２０内に挿入された複数の永久磁石２２と、ロータコア１８を軸方向両側から挟持するエンドプレート２４とを備えている。そして、永久磁石２２は、樹脂２６によって永久磁石挿入孔２０内に固定されている。 The rotor 14 has a rotor core 18 formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates, and a plurality of rotor cores 18 formed on the outer peripheral edge side of the rotor core 18 and inserted into permanent magnet insertion holes 20 extending in the X direction of the rotation center axis. It includes a permanent magnet 22 and an end plate 24 that sandwiches the rotor core 18 from both sides in the axial direction. The permanent magnet 22 is fixed in the permanent magnet insertion hole 20 by the resin 26.

ステータ１６は、ロータ１４の周囲を取り囲むように形成された筒状のステータコア２８と、このステータコア２８に装着されたコイル３０とを備えている。ステータコア２８の外周面には、円筒状のケース３２が例えば焼嵌め等の固定方法によって固定されている。 The stator 16 includes a tubular stator core 28 formed so as to surround the rotor 14, and a coil 30 mounted on the stator core 28. A cylindrical case 32 is fixed to the outer peripheral surface of the stator core 28 by a fixing method such as shrink fitting.

図２は、図１に示すＡ−Ａ線におけるステータコア２８の断面図である。図２に示すように、ステータコア２８は、ステータコア２８の周方向に延びる環状のヨーク３４と、このヨーク３４の内周面からロータ１４に向けて径方向内方へ突出し、周方向に間隔をあけて設けられたティース３６とを備えている。各ティース３６間には、スロット３８が形成されている。スロット３８も、ステータコア２８の径方向に向けて延びると共に、周方向に間隔を置いて形成されている。 FIG. 2 is a cross-sectional view of the stator core 28 in line AA shown in FIG. As shown in FIG. 2, the stator core 28 protrudes inward in the radial direction from the inner peripheral surface of the annular yoke 34 extending in the circumferential direction of the stator core 28 and the inner peripheral surface of the yoke 34 toward the rotor 14, and is spaced apart in the circumferential direction. It is provided with a tooth 36 provided in the above direction. Slots 38 are formed between the teeth 36. The slots 38 also extend in the radial direction of the stator core 28 and are formed at intervals in the circumferential direction.

図３は、図２における１つのスロット３８を拡大して示す断面図である。スロット３８は、ステータコア２８の内周面に向けて開口している。 FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing one slot 38 in FIG. The slot 38 is open toward the inner peripheral surface of the stator core 28.

ティース３６は、ヨークの内周面からステータコア２８の径方向に向けて突出する本体部４２と、この本体部４２の径方向内方側端部に形成され、ステータコア２８の周方向に張り出した張出部４４，４５とを備えている。 The teeth 36 are formed on a main body portion 42 that protrudes from the inner peripheral surface of the yoke in the radial direction of the stator core 28 and a radial inner side end portion of the main body portion 42, and extends in the circumferential direction of the stator core 28. It has protrusions 44 and 45.

スロット３８の内表面は、最も径方向外方側に位置する後壁面３８１（奥壁面）と、ティース３６の本体部４２の側面によって規定された側壁面３８２，３８３と、前壁面３８４，３８５とを備えている。ここで、前壁面３８４は張出部４４の背面によって規定されており、前壁面３８５は張出部４５の背面によって規定されている。 The inner surface of the slot 38 includes a rear wall surface 381 (back wall surface) located on the outermost side in the radial direction, a side wall surface 382,383 defined by the side surface of the main body 42 of the teeth 36, and a front wall surface 384,385. It has. Here, the front wall surface 384 is defined by the back surface of the overhanging portion 44, and the front wall surface 385 is defined by the back surface of the overhanging portion 45.

このように形成されたスロット３８には、スロット３８の内表面に沿って絶縁シート５０が配置されている。絶縁シート５０は、スロット３８に挿入されるコイル３０とステータコア２８との間の電気的絶縁を図るための絶縁部材であり、例えば絶縁紙である。本実施形態では、絶縁シート５０の一部に磁気シールド材５２が浸漬塗布されている。 In the slot 38 formed in this way, the insulating sheet 50 is arranged along the inner surface of the slot 38. The insulating sheet 50 is an insulating member for electrically insulating the coil 30 inserted into the slot 38 and the stator core 28, and is, for example, insulating paper. In the present embodiment, the magnetic shield material 52 is immersed and coated on a part of the insulating sheet 50.

ここで、絶縁シート５０をステータコア２８のスロット３８内に配置する工程手順について説明する。図４は、スロット３８内に絶縁シート５０を配置する工程手順を示す図である。以下、図４（Ａ）〜（Ｄ）を単に（Ａ）〜（Ｄ）と記す。（Ａ）に示すように、最初に、絶縁シート５０はロール状に巻かれている。絶縁シート５０を所定の長さだけ引き出し、例えば（Ａ）に示す破線の位置で切断する。なお、（Ａ）に示すように、絶縁シート５０には、絶縁シート５０が引き出される方向に沿って磁気シールド材５２がそのほぼ中央位置に所望の幅で塗布されている。（Ｂ）には、（Ａ）で切り出した絶縁シート５０を９０度回転させた状態が示されている。次に、絶縁シート５０を（Ｂ）に示す破線の位置で山折りにする。それにより、（Ｃ）に示すように、絶縁シート５０が略ロ字状（筒状）になる。これにより、磁気シールド材５２が塗布された前側短辺と、前側短辺と対向し、絶縁シート５０の端部の折り重なり部５４が位置する後側短辺とができる。そして、（Ｄ）に示すように、略ロ字状の絶縁シート５０の前側短辺がスロット３８の開口４０側にくるように、また、絶縁シート５０の後側短辺がスロット３８の径方向外方の壁面（奥壁面）側にくるように、絶縁シート５０をスロット３８に挿入する。 Here, a process procedure for arranging the insulating sheet 50 in the slot 38 of the stator core 28 will be described. FIG. 4 is a diagram showing a process procedure for arranging the insulating sheet 50 in the slot 38. Hereinafter, FIGS. 4A to 4D are simply referred to as (A) to (D). As shown in (A), first, the insulating sheet 50 is wound in a roll shape. The insulating sheet 50 is pulled out by a predetermined length and cut at the position of the broken line shown in (A), for example. As shown in (A), the insulating sheet 50 is coated with the magnetic shielding material 52 at a substantially central position along the direction in which the insulating sheet 50 is pulled out with a desired width. In (B), a state in which the insulating sheet 50 cut out in (A) is rotated by 90 degrees is shown. Next, the insulating sheet 50 is folded into a mountain at the position of the broken line shown in (B). As a result, as shown in (C), the insulating sheet 50 becomes substantially square (cylindrical). As a result, a front short side coated with the magnetic shield material 52 and a rear short side facing the front short side and where the folded portion 54 of the end portion of the insulating sheet 50 is located are formed. Then, as shown in (D), the front short side of the substantially square-shaped insulating sheet 50 is closer to the opening 40 side of the slot 38, and the rear short side of the insulating sheet 50 is in the radial direction of the slot 38. The insulating sheet 50 is inserted into the slot 38 so as to be on the outer wall surface (back wall surface) side.

このように、スロット３８内に絶縁シート５０が挿入されることで、図３に示すように、スロット３８の前壁面３８４，３８５に沿って絶縁シート５０のうち磁気シールド材５２が塗布された前側短辺が配置されている。すなわち、開口４０に位置する部分に磁気シールド材５２が塗布された絶縁シート５０が配置されている。また、スロット３８の後壁面３８１（奥壁面）に沿って絶縁シート５０の端部の折り重なり部５４である後側短辺が配置され、スロット３８の側壁面３８２，３８３の各々に沿って絶縁シート５０の各々の長辺が配置されている。 By inserting the insulating sheet 50 into the slot 38 in this way, as shown in FIG. 3, the front side of the insulating sheet 50 to which the magnetic shielding material 52 is applied is applied along the front wall surfaces 384 and 385 of the slot 38. The short sides are arranged. That is, the insulating sheet 50 coated with the magnetic shield material 52 is arranged in the portion located at the opening 40. Further, the rear short side, which is the folded portion 54 of the end portion of the insulating sheet 50, is arranged along the rear wall surface 381 (back wall surface) of the slot 38, and is insulated along each of the side wall surfaces 382 and 383 of the slot 38. The long sides of each of the sheets 50 are arranged.

このようにスロット３８内に配置された絶縁シート５０の内側には、コイル３０が挿入される。コイル３０は、その周囲に絶縁シート５０が巻かれることによってステータコア２８と絶縁された状態で配置される。コイル３０は、断面が略四角形をなす平角線からなるコイル導線３１によって構成され、１つのスロット３８内で複数（本実施形態では６本）のコイル導線３１が一列に並んで配置される。コイル導線３１は、例えば銅等により形成された芯材の周囲に例えばエナメル等の絶縁性樹脂によって絶縁被覆されて構成される。コイル導線３１は、例えば、略Ｕ字型に折り曲げ形成された導体セグメントであり、この導体セグメントの２本の脚部が周方向に隣接するか又は離れた２つのスロット３８に挿入され、ステータコア２８から軸方向外側へ突出した導体セグメントの脚部が曲げ加工されて溶接等によって周方向または径方向に隣接する別の導体セグメントと結線される。 The coil 30 is inserted inside the insulating sheet 50 thus arranged in the slot 38. The coil 30 is arranged in a state of being insulated from the stator core 28 by winding an insulating sheet 50 around the coil 30. The coil 30 is composed of coil conductors 31 made of flat wires having a substantially quadrangular cross section, and a plurality of coil conductors 31 (six in this embodiment) are arranged in a row in one slot 38. The coil lead wire 31 is configured by insulatingly coating the core material formed of, for example, copper or the like with an insulating resin such as enamel. The coil conductor 31 is, for example, a conductor segment formed by bending in a substantially U shape, and two legs of the conductor segment are inserted into two slots 38 adjacent to or separated from each other in the circumferential direction, and the stator core 28 is inserted. The leg portion of the conductor segment protruding outward in the axial direction is bent and connected to another conductor segment adjacent in the circumferential direction or the radial direction by welding or the like.

以上説明した本実施形態の回転電機のステータは、絶縁シート５０のうちスロット３８の開口４０に位置する部分に磁気シールド材５２が配置されている。そのため、ロータとコイル３０とが接近して配置されても、コイル３０において渦損が発生することを抑制することができる。それにより、回転電機１０の性能を向上することができる。特に、ロータとコイル３０とが接近して配置された場合、最も径方向内方側のコイル導線３１の表面において渦損が発生し易いが、本実施形態によれば、それを抑制することができる。 In the stator of the rotary electric machine of the present embodiment described above, the magnetic shield material 52 is arranged in the portion of the insulating sheet 50 located at the opening 40 of the slot 38. Therefore, even if the rotor and the coil 30 are arranged close to each other, it is possible to suppress the occurrence of vortex loss in the coil 30. Thereby, the performance of the rotary electric machine 10 can be improved. In particular, when the rotor and the coil 30 are arranged close to each other, vortex loss is likely to occur on the surface of the coil lead wire 31 on the innermost side in the radial direction, but according to the present embodiment, this can be suppressed. it can.

また、以上説明した本実施形態の回転電機のステータによれば、磁気シールド材５２によってコイル３０における渦損の発生を抑制できるため、ロータとコイル３０とをさらに接近させることが可能である。すなわち、ステータコア２８の径方向の長さを短縮することや、ステータとロータとの隙間を狭くすることが可能であり、回転電機１０を小型化することができる。 Further, according to the stator of the rotary electric machine of the present embodiment described above, the magnetic shield material 52 can suppress the occurrence of vortex loss in the coil 30, so that the rotor and the coil 30 can be further brought closer to each other. That is, it is possible to shorten the radial length of the stator core 28 and narrow the gap between the stator and the rotor, and it is possible to reduce the size of the rotary electric machine 10.

なお、ステータコア２８の全てのスロット３８において、スロット３８の開口４０に位置する部分に磁気シールド材５２を配置しなくてもよく、一部のスロット３８に本実施形態の磁気シールド材５２を用いてコイル３０を配置し、他のスロット３８には、他の渦損対策を施してコイルを配置することも可能である。 In all the slots 38 of the stator core 28, it is not necessary to arrange the magnetic shield material 52 in the portion located at the opening 40 of the slot 38, and the magnetic shield material 52 of the present embodiment is used in some of the slots 38. It is also possible to arrange the coil 30 and arrange the coil in the other slot 38 by taking other measures against eddy damage.

以上説明した実施形態の回転電機のステータ１６では、絶縁シート５０に磁気シールド材５２が浸漬塗布されていた。しかし、絶縁シート５０に磁気シールド材５２を塗布せず、別体の磁気シールド材を、スロット３８の開口４０に位置する部分に配置するようにしてもよい。例えば、スロット３８の前壁面３８４，３８５に沿って、それらと絶縁シート５０との間に別体の磁気シールド材を配置する。或いは、例えば、最も径方向内方側のコイル導線３１の開口４０側の面と、絶縁シート５０との間に別体の磁気シールド材を配置する。このようにしても、コイル３０における渦損の発生を抑制できる。 In the stator 16 of the rotary electric machine of the embodiment described above, the magnetic shield material 52 is immersed and coated on the insulating sheet 50. However, the magnetic shield material 52 may not be applied to the insulating sheet 50, and a separate magnetic shield material may be arranged in a portion located at the opening 40 of the slot 38. For example, a separate magnetic shield material is arranged between them and the insulating sheet 50 along the front wall surfaces 384 and 385 of the slot 38. Alternatively, for example, a separate magnetic shield material is arranged between the surface of the coil lead wire 31 on the innermost side in the radial direction on the opening 40 side and the insulating sheet 50. Even in this way, the occurrence of vortex loss in the coil 30 can be suppressed.

１０ 回転電機、１２ 回転シャフト、１４ ロータ、１６ ステータ、１８ ロータコア、２０ 永久磁石挿入孔、２２ 永久磁石、２４ エンドプレート、２６ 樹脂、２８ ステータコア、３０ コイル、３１ コイル導線、３２ ケース、３４ ヨーク、３６ ティース、３８ スロット、４０ 開口、４２ 本体部、４４，４５ 張出部、５０ 絶縁シート、５２ 磁気シールド材、５４ 折り重なり部、３８１ 後壁面（奥壁面）、３８２，３８３ 側壁面、３８４，３８５ 前壁面、Ｘ 回転中心軸。 10 rotary electric machine, 12 rotary shaft, 14 rotor, 16 stator, 18 rotor core, 20 permanent magnet insertion hole, 22 permanent magnet, 24 end plate, 26 resin, 28 stator core, 30 coil, 31 coil lead wire, 32 case, 34 yoke, 36 teeth, 38 slots, 40 openings, 42 main body, 44, 45 overhangs, 50 insulation sheet, 52 magnetic shield material, 54 folding parts, 381 rear wall surface (back wall surface), 382,383 side wall surface, 384, 385 Front wall surface, X rotation center axis.

Claims (1)

環状のヨークと、前記ヨークの内周面に周方向に間隔をあけて形成された複数のティースと、前記ティースの間に形成され径方向内方側に開口を有するスロットとを有するステータコアと、前記スロット内に挿入されるコイルと、前記スロット内に配置され前記ステータコアと前記コイルとを絶縁する絶縁シートと、を備える回転電機のステータであって、
前記絶縁シートは前記開口から奥壁へ向かって両側面が折り込まれ、前記開口に位置する部分には、磁気シールド材が配置されており、
前記磁気シールド材は、前記絶縁シートの前記開口に位置する部分に塗布されており、
前記絶縁シートの前記両側面は前記奥壁まで延びて、前記絶縁シートの前記両側面の両端部は、前記奥壁で互いに向かって折られている、
ことを特徴とする回転電機のステータ。 A stator core having an annular yoke, a plurality of teeth formed on the inner peripheral surface of the yoke at intervals in the circumferential direction, and a slot formed between the teeth and having an opening on the inward side in the radial direction. A stator of a rotary electric machine including a coil inserted into the slot and an insulating sheet arranged in the slot to insulate the stator core and the coil.
Both sides of the insulating sheet are folded from the opening toward the back wall, and a magnetic shield material is arranged at a portion located at the opening .
The magnetic shield material is applied to a portion of the insulating sheet located at the opening.
Both sides of the insulating sheet extend to the back wall, and both ends of the side of the insulating sheet are folded toward each other at the back wall.
A stator of a rotary electric machine characterized by this.
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