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JP2012060788A - Stator of rotary electric machine and rotary electric machine - Google Patents

Stator of rotary electric machine and rotary electric machine Download PDF

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JP2012060788A
JP2012060788A JP2010201952A JP2010201952A JP2012060788A JP 2012060788 A JP2012060788 A JP 2012060788A JP 2010201952 A JP2010201952 A JP 2010201952A JP 2010201952 A JP2010201952 A JP 2010201952A JP 2012060788 A JP2012060788 A JP 2012060788A
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JP
Japan
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coil
coils
stator
phase
unit
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Pending
Application number
JP2010201952A
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Japanese (ja)
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Masakatsu Matsubara
正克 松原
Takashi Hanai
隆 花井
Wataru Ito
伊藤  渉
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Toshiba Corp
Toshiba Industrial Products and Systems Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Industrial Products Manufacturing Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Industrial Products Manufacturing Corp filed Critical Toshiba Corp
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  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stator of a rotary electric machine and a rotary electric machine provided with the stator which are capable of securing an insulation performance between the same phases, and accommodating high-voltage needs, and accommodating high power needs by a small size.SOLUTION: In a stator of an rotary electric machine of the present embodiment, a stator coil which has two or more phases and is comprised of a plurality of unit coils connected is wound and attached on a stator core. The stator coils of each phase are constituted by that a plurality of coil arrays comprised of a plurality of coils connected in series are connected to power input terminals of each phase. Each turn number of the coil arrays of plural lines is configured so as to be equal. A plurality of unit coils of each phase are constituted by a combination of coils of the coil arrays not less than 2 among said plurality of coil arrays, and are configured so that the turn number may be equal.

Description

本発明の実施形態は、回転電機の固定子、及びこの固定子を備えた回転電機に関する。   Embodiments described herein relate generally to a stator of a rotating electrical machine and a rotating electrical machine including the stator.

従来、電気自動車やハイブリッド自動車に駆動電動機として搭載される車両用の回転電機において、固定子を構成する複数相の固定子コイルの各相の固定子コイルとして、複数の単位コイルが直列に接続されて構成されるコイル列を複数個、例えば2個並列に接続したものがある。この複数の単位コイルは、各々が磁極を形成するように固定子鉄心に巻装される。   2. Description of the Related Art Conventionally, in a rotating electrical machine for a vehicle mounted as a drive motor in an electric vehicle or a hybrid vehicle, a plurality of unit coils are connected in series as a stator coil of each phase of a plurality of stator coils constituting a stator. For example, two coil arrays connected in parallel may be provided. The plurality of unit coils are wound around the stator core so that each forms a magnetic pole.

このような固定子コイルの各単位コイルの巻回方法として、隣極接続と呼ばれるものがある。例えば、一相が8個の単位コイルから構成されるものの場合、その8個の単位コイルは、第1コイル列と第2コイル列とに二分される。これら第1及び第2コイル列の各単位コイルは、交互に逆極性になるようにして直列に接続される。そして、第1及び第2コイル列の直列回路が並列に接続される。この第1及び第2コイル列からなる並列回路において、一方の共通接続点は電源入力端子に接続され、他方の共通接続点は中性点端子に接続されている。
このような構成のものでは、同相の単位コイル間の絶縁(同相間絶縁)は、各単位コイルを構成する導線のエナメル被膜により行われるようになっている。
As a winding method of each unit coil of such a stator coil, there is a method called adjacent pole connection. For example, in the case where one phase is composed of eight unit coils, the eight unit coils are divided into a first coil row and a second coil row. The unit coils of the first and second coil arrays are connected in series so as to have opposite polarities alternately. A series circuit of the first and second coil arrays is connected in parallel. In the parallel circuit including the first and second coil arrays, one common connection point is connected to the power input terminal, and the other common connection point is connected to the neutral point terminal.
In such a configuration, the insulation between the in-phase unit coils (insulation between the in-phases) is performed by the enamel coating of the conductors constituting each unit coil.

ところで、電気自動車やハイブリット自動車などの車両用モータにおいては、小型にして高出力を得るために、印加電圧(使用電圧)を高くするようになってきており、使用電圧が高い場合には、同相単位コイル間の電位差が大きくなり、絶縁性能を確保できないおそれがある。   By the way, in a motor for a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle, an applied voltage (use voltage) is increased in order to reduce the size and obtain a high output. There is a possibility that the potential difference between the unit coils becomes large and insulation performance cannot be secured.

特開2008−109796号公報(図7、図8)JP 2008-107996 A (FIGS. 7 and 8)

そこで、同相間絶縁性能を確保でき、高電圧化に対応し、小型にして高出力化を図ることができる回転電機の固定子、及びこの固定子を備えた回転電機を提供する。   Accordingly, there are provided a stator for a rotating electrical machine that can ensure in-phase insulation performance, can cope with a high voltage, can be reduced in size, and can achieve a high output, and a rotating electrical machine including the stator.

本実施形態の回転電機の固定子は、複数の単位コイルが連結されてなる複数相の固定子コイルが固定子鉄心に巻装される。各相の固定子コイルは、複数のコイルを直列に接続してなる複数のコイル列が各相の電源入力端子に接続されて構成される。この複数列のコイル列の各ターン数が等しくなるように設定される。各相の複数の単位コイルは、前記複数のコイル列のうちの2つ以上のコイル列のコイルを組み合わせて構成され、ターン数が等しくなるように設定されている。
また、本実施形態の回転電機は、上記した固定子と、この固定子の界磁空間に配置された回転子とを備えている。
In the stator of the rotating electrical machine according to the present embodiment, a plurality of phase stator coils formed by connecting a plurality of unit coils are wound around a stator core. The stator coil of each phase is configured by connecting a plurality of coil arrays formed by connecting a plurality of coils in series to a power input terminal of each phase. The number of turns of the plurality of coil rows is set to be equal. The plurality of unit coils of each phase are configured by combining coils of two or more coil arrays out of the plurality of coil arrays, and are set to have the same number of turns.
The rotating electrical machine according to the present embodiment includes the above-described stator and a rotor disposed in the field space of the stator.

第1の実施形態のU相の固定子コイルの接続構成を模式的に示す図The figure which shows typically the connection structure of the U-phase stator coil of 1st Embodiment. U相の固定子コイルの配置及び接続構成を簡略的に示す図The figure which shows simply arrangement and connection composition of a U-phase stator coil 永久磁石電動機の構成を示す概略図Schematic showing the configuration of a permanent magnet motor U相の固定子コイルの等価回路を示す図Diagram showing equivalent circuit of U-phase stator coil 三相の固定子コイルの等価回路を模式的に示す図Diagram showing the equivalent circuit of a three-phase stator coil 第1の実施形態との比較例を示す図1相当図FIG. 1 equivalent diagram showing a comparative example with the first embodiment 第2の実施形態を示す図1相当図FIG. 1 equivalent diagram showing the second embodiment 図2相当図2 equivalent diagram 第2の実施形態との比較例を示す図1相当図FIG. 1 equivalent diagram showing a comparative example with the second embodiment 第3の実施形態を示す図1相当図FIG. 1 equivalent view showing the third embodiment 図2相当図2 equivalent diagram 第3の実施形態との比較例を示す図1相当図FIG. 1 equivalent diagram showing a comparative example with the third embodiment 第4の実施形態を示す図1相当図FIG. 1 equivalent view showing the fourth embodiment 図2相当図2 equivalent diagram 第4の実施形態との比較例を示す図1相当図FIG. 1 equivalent diagram showing a comparative example with the fourth embodiment

[第1の実施形態]
以下、本発明を電気自動車やハイブリッド自動車などに用いられるインバータ駆動方式の永久磁石電動機に適用した第1の実施形態について、図1〜図6を参照して説明する。
図3に示すように、永久磁石電動機1(回転電機)は、固定子2及び回転子3を備えている。固定子2は、固定子鉄心4に、複数相、例えば三相(U相、V相、W相)の固定子コイル5(U相コイル5u、V相コイル5v、W相コイル5w)が巻装された構成である。固定子鉄心4は、電磁鋼板からなる複数枚の円環状の鉄心材を積層して一体的に結着することで形成されていて、円筒状をなしている。
[First embodiment]
Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is applied to an inverter-driven permanent magnet motor used in an electric vehicle, a hybrid vehicle, or the like will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 3, the permanent magnet motor 1 (rotating electric machine) includes a stator 2 and a rotor 3. In the stator 2, a plurality of phases, for example, three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) stator coils 5 (U-phase coil 5 u, V-phase coil 5 v, W-phase coil 5 w) are wound around the stator core 4. It is a mounted configuration. The stator core 4 is formed by laminating a plurality of annular cores made of electromagnetic steel plates and integrally bonding them, and has a cylindrical shape.

固定子鉄心4の内周には、各相の固定子コイル5u〜5wを収納するための72個のスロット6が等角度で形成されている。各スロット6の内部にはそれぞれスロット絶縁紙(図示しない)が配置されていて、これにより、固定子鉄心4とスロット6内に配設される各相の固定子コイル5u〜5wとの間が絶縁されるようになっている。   On the inner periphery of the stator core 4, 72 slots 6 for accommodating the stator coils 5 u to 5 w of each phase are formed at equal angles. Slot insulating paper (not shown) is arranged inside each slot 6, so that a space between the stator core 4 and the stator coils 5 u to 5 w of each phase disposed in the slot 6 is provided. Insulated.

回転子3は、回転子鉄心7と、回転子鉄心7の内周側に設けられている回転軸8とを備えている。回転子鉄心7は、電磁鋼板からなる複数枚の円環状の鉄心材を積層して一体的に結着することで形成されていて、円筒状をなしている。回転子3は、固定子2の界磁空間に、その外周面と固定子2の内周面との間に僅かな隙間(エアギャップ)を隔てて配置され、固定子2に対して回転可能になっている。回転軸8は、回転子鉄心7を鉄心材の積層方向に貫いており、回転子鉄心7に固定されている。   The rotor 3 includes a rotor core 7 and a rotating shaft 8 provided on the inner peripheral side of the rotor core 7. The rotor core 7 is formed by laminating a plurality of annular cores made of electromagnetic steel plates and integrally bonding them, and has a cylindrical shape. The rotor 3 is arranged in the field space of the stator 2 with a slight gap (air gap) between its outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the stator 2, and can rotate with respect to the stator 2. It has become. The rotating shaft 8 passes through the rotor core 7 in the stacking direction of the iron core material, and is fixed to the rotor core 7.

回転子鉄心7の外周部には、外周に向かうに従って対向距離が順次大となる一対の磁性体スロット9が複数対、例えば12対(12極)、周方向に一定の間隔を存して設けられていて、これらは回転子鉄心7を鉄心材の積層方向に貫いている。各磁性体スロット9には永久磁石10が挿入されている。一対の永久磁石10は、回転子鉄心7の外周側において極性(N極、S極)が交互に逆になるように配置され、永久磁石電動機1の磁極を形成している。   A plurality of pairs, for example, 12 pairs (12 poles) of a pair of magnetic material slots 9 whose opposing distances are sequentially increased toward the outer periphery are provided on the outer peripheral portion of the rotor core 7 with a certain interval in the circumferential direction. These have penetrated the rotor core 7 in the lamination direction of the iron core material. A permanent magnet 10 is inserted into each magnetic material slot 9. The pair of permanent magnets 10 are arranged on the outer peripheral side of the rotor core 7 so that the polarities (N pole and S pole) are alternately reversed, and form a magnetic pole of the permanent magnet electric motor 1.

図4は、U相の固定子コイル5uの等価回路を示している。U相コイル5uは、2つのコイル列5u1,5u2が並列に接続されて構成されている。コイル列5u1は、12個のコイルU1〜U12が直列に接続されたものである。コイル列5u2は、12個のコイルU1'〜U12'が直列に接続されたものである。そして、これらコイル列5u1,5u2の各一方の端子が電源入力端子Puに接続され、各他方の端子が中性点端子Nに接続されている。なお、V相コイル5v、W相コイル5wもU相コイル5uと同様の構成となっている。   FIG. 4 shows an equivalent circuit of the U-phase stator coil 5u. The U-phase coil 5u is configured by connecting two coil arrays 5u1 and 5u2 in parallel. The coil array 5u1 is formed by connecting twelve coils U1 to U12 in series. The coil row 5u2 is formed by connecting twelve coils U1 ′ to U12 ′ in series. One terminal of each of the coil arrays 5u1 and 5u2 is connected to the power input terminal Pu, and the other terminal is connected to the neutral point terminal N. The V-phase coil 5v and the W-phase coil 5w have the same configuration as the U-phase coil 5u.

図5は、三相の固定子コイル5u,5v,5wの巻線構造の模式図を示している。U相コイル5u、V相コイル5v、W相コイル5wは、中性点端子Nを介してスター結線されている。そして、これらスター結線されたU相コイル5u、V相コイル5v、W相コイル5wの各一方の端子は、三相の電源入力端子Pu,Pv,Pwに接続されている。   FIG. 5 shows a schematic diagram of the winding structure of the three-phase stator coils 5u, 5v, 5w. The U-phase coil 5u, the V-phase coil 5v, and the W-phase coil 5w are star-connected via a neutral point terminal N. One terminal of each of the U-phase coil 5u, V-phase coil 5v, and W-phase coil 5w that is star-connected is connected to the three-phase power input terminals Pu, Pv, and Pw.

図1は、U相コイル5uにおける各コイルの接続構成を模式的に示す図で、図1に示すように、各コイルは渡り線を介して接続されている。U相コイル5uは、中性点端子Nを巻き始め端として巻装が開始され、コイルU12,U11,U10,U9,U8,U7,U6,U5,U4,U3,U2,U1の順に、交互に逆回りになるように巻回される。次に、コイルU1',U2',U3',U4',U5',U6',U7',U8',U9',U10',U11',U12'の順に,交互に逆回りになるように巻回され、中性点端子Nを巻き終わり端として巻装が終了される。   FIG. 1 is a diagram schematically showing the connection configuration of each coil in the U-phase coil 5u. As shown in FIG. 1, each coil is connected via a jumper. The winding of the U-phase coil 5u is started with the neutral point terminal N as the winding start end, and the coils U12, U11, U10, U9, U8, U7, U6, U5, U4, U3, U2, U1 are alternately arranged in this order. Is wound in the reverse direction. Next, the coils U1 ′, U2 ′, U3 ′, U4 ′, U5 ′, U6 ′, U7 ′, U8 ′, U9 ′, U10 ′, U11 ′, U12 ′ are alternately reversed in this order. Winding is completed with the neutral point terminal N as the end of winding.

コイルU1とコイルU1'との間の渡り線は切断され、コイル列5u1,5u2の各始端となり、U相の電源が供給される電源入力端子Puに接続される。一方、コイル列5u1,5u2の各他端であるコイルU12の巻き始め端及びコイルU12'の巻き終わり端は、中性点端子Nに接続される。
ここで、コイルU1〜U12のターン数(巻数)は、図1に示すように、順に、「4」,「3」,「4」,「3」,「4」,「3」,「4」,「3」,「4」,「3」,「4」,「3」となっている。また、コイルU1'〜U12'のターン数は、順に、「3」,「4」,「3」,「4」,「3」,「4」,「3」,「4」,「3」,「4」,「3」,「4」となっている。
The connecting wire between the coil U1 and the coil U1 ′ is cut and becomes the starting ends of the coil arrays 5u1 and 5u2, and is connected to the power input terminal Pu to which the U-phase power is supplied. On the other hand, the winding start end of the coil U12 and the winding end end of the coil U12 ′, which are the other ends of the coil arrays 5u1 and 5u2, are connected to the neutral point terminal N.
Here, the number of turns (number of turns) of the coils U1 to U12 is “4”, “3”, “4”, “3”, “4”, “3”, “4” in order, as shown in FIG. ”,“ 3 ”,“ 4 ”,“ 3 ”,“ 4 ”,“ 3 ”. Further, the numbers of turns of the coils U1 ′ to U12 ′ are “3”, “4”, “3”, “4”, “3”, “4”, “3”, “4”, “3” in this order. , “4”, “3”, “4”.

そして、コイル列5u1,5u2は、共に各始端から電源が入力され、各コイルU1〜U12,U1'〜U12'は、交互に逆回りになるように巻回されているので、交互に異なる極性となり、図1に示す上下に対応するコイルどうしは同一の極性となる。このような構成のコイル列5u1と5u2とを重ね合わせて、上下に対応するコイルどうしで、1個の単位コイルが構成されるとともに、1個の磁極が形成される。これにより、12個の単位コイルA1〜A6及びB1〜B6(図2参照)が構成され、12個の磁極が形成される。各単位コイルのターン数は、2個のコイルのターン数をたし合わせて、すべて「7」になっている。   The coil arrays 5u1 and 5u2 are both supplied with power from their starting ends, and the coils U1 to U12 and U1 ′ to U12 ′ are alternately wound in the reverse direction. Thus, the upper and lower coils shown in FIG. 1 have the same polarity. By superimposing the coil arrays 5u1 and 5u2 having such a configuration, one unit coil is formed by coils corresponding to the upper and lower sides, and one magnetic pole is formed. Thereby, 12 unit coils A1-A6 and B1-B6 (refer FIG. 2) are comprised, and 12 magnetic poles are formed. The number of turns of each unit coil is “7” by adding the number of turns of the two coils.

図2は、U相コイル5uの配置及び接続構成を簡略的に示す図である。図2に示すように、コイル列5u1と5u2とを重ね合わせて形成された12個の単位コイルA1〜A6及びB1〜B6が、周方向に隣接して固定子鉄心4の全周にわたって配置されて構成されている。この12個の単位コイルA1〜A6及びB1〜B6の極性は、交互に異なるようになっている。
具体的には、コイルU1及びU1'で1個の単位コイルA1が形成され、以下同様に、コイルU2及びU2'、コイルU3及びU3'、・・・、コイルU11及びU11'、コイルU12及びU12'で、それぞれ単位コイルB1,A2,・・・,A6,B6が形成され、これらが時計回りに順に配置されている。
FIG. 2 is a diagram simply showing the arrangement and connection configuration of the U-phase coil 5u. As shown in FIG. 2, twelve unit coils A1 to A6 and B1 to B6 formed by superimposing the coil arrays 5u1 and 5u2 are arranged over the entire circumference of the stator core 4 adjacent to each other in the circumferential direction. Configured. The polarities of the twelve unit coils A1 to A6 and B1 to B6 are alternately different.
Specifically, one unit coil A1 is formed by the coils U1 and U1 ′, and similarly, coils U2 and U2 ′, coils U3 and U3 ′,..., Coils U11 and U11 ′, coils U12 and At U12 ′, unit coils B1, A2,..., A6, B6 are formed, and these are arranged in order clockwise.

なお、図3に示すように、V相コイル5vは、固定子鉄心4のスロット6に、U相コイル5uに対して右回りに4スロットずらして、上記したU相コイル5uと同様に各単位コイル間を渡り線で接続されて収納されている。また、W相コイル5wも、固定子鉄心4のスロット6に、V相コイル5vに対して右回りに4スロットずらして、上記したU相コイル5uと同様に各単位コイル間を渡り線で接続されて収納されている。   As shown in FIG. 3, the V-phase coil 5v is shifted to the slot 6 of the stator core 4 by 4 slots clockwise with respect to the U-phase coil 5u, and each unit is similar to the U-phase coil 5u. The coils are connected and connected by a crossover. Also, the W-phase coil 5w is also shifted by 4 slots clockwise to the slot 6 of the stator core 4 with respect to the V-phase coil 5v, and each unit coil is connected by a jumper as with the U-phase coil 5u described above. Has been stored.

各相の固定子コイル5u〜5wにおいて、異相間(U相とV相とのコイルエンド部間、V相とW相とのコイルエンド部間)は、図示しない相間絶縁紙により絶縁されるようになっている。これに対し、同相の各単位コイル間(例えばU相の場合、コイル列5u1の各コイルU1〜U12の隣接するコイルエンド部間及びコイル列5u2の各コイルU1'〜U12'の隣接するコイルエンド部間)は、各コイルを構成する導線のエナメル被膜により絶縁されるようになっている。   In the stator coils 5u to 5w of each phase, the different phases (between the coil end portions of the U phase and the V phase and between the coil end portions of the V phase and the W phase) are insulated by interphase insulating paper (not shown). It has become. On the other hand, between unit coils of the same phase (for example, in the case of U phase, between adjacent coil end portions of the coils U1 to U12 of the coil array 5u1 and adjacent coil ends of the coils U1 ′ to U12 ′ of the coil array 5u2 Are insulated by the enamel coating of the conductors constituting each coil.

この場合、U相コイル5uにおいて、U相コイル5uとV相コイル5vとのコイルエンド部間の相間絶縁紙の一部を折り曲げて、この折曲部を単位コイルA1(コイルU1,U1')と単位コイルB6(コイルU12,U12')との間に同相間絶縁紙として挿入するとよい。他のV相コイル5v及びW相コイル5wについても同様である。   In this case, in the U-phase coil 5u, a part of the interphase insulating paper between the coil end portions of the U-phase coil 5u and the V-phase coil 5v is bent, and this bent portion is unit coil A1 (coils U1, U1 ′). And the unit coil B6 (coils U12, U12 ′) may be inserted as in-phase insulating paper. The same applies to the other V-phase coil 5v and W-phase coil 5w.

図6は、第1の実施形態に対する固定子コイルの巻線構造を示す比較例であり、第1の実施形態の固定子2と同じ出力特性を有する。この構成のものでは、6個の単位コイルA1'〜A3'及びB1'〜B3'が直列に接続されたコイル列と、6個の単位コイルA4'〜A6'及びB4'〜B6'が直列に接続されたコイル列との2つのコイル列が並列に接続されている。各単位コイルのターン数はすべて「7」ターンとなっている。1相あたりの電流をI〔アンペア〕とすると、各単位コイルのアンペアターンは、I〔アンペア〕÷(並列回路数)×(ターン数)=I÷2×7=7I/2となる。第1の実施形態の各単位コイルのアンペアターンも、同じように、I〔アンペア〕÷(並列回路数)×(ターン数)=I÷2×(4+3)=7I/2となっている。   FIG. 6 is a comparative example showing the winding structure of the stator coil with respect to the first embodiment, and has the same output characteristics as the stator 2 of the first embodiment. In this configuration, a coil array in which six unit coils A1 ′ to A3 ′ and B1 ′ to B3 ′ are connected in series, and six unit coils A4 ′ to A6 ′ and B4 ′ to B6 ′ are connected in series. The two coil arrays are connected in parallel with the coil array connected to. The number of turns of each unit coil is “7” turns. Assuming that the current per phase is I [ampere], the ampere turn of each unit coil is I [ampere] ÷ (number of parallel circuits) × (number of turns) = I ÷ 2 × 7 = 7 I / 2. Similarly, the ampere turn of each unit coil of the first embodiment is also I [ampere] / (number of parallel circuits) × (number of turns) = I ÷ 2 × (4 + 3) = 7 I / 2.

上記した構成の固定子2によれば、各単位コイルを2個のコイルから構成しているので、図6に示す比較例の巻線構造の固定子に比べて、各単位コイルにおける最大電位差を小さくすることができる。これにより、絶縁性能を向上させることができ、高電圧化に対応できる。
すなわち、本実施形態では、図1に示すように、各単位コイルを構成する2個のコイルのターン数は「3」か「4」であるので、1個の単位コイルあたりの最大ターン数は「4」となり、単位コイルの分担電圧の割合は、4÷{(4+3)×6}=2/21になる。これに対して、比較例では、1個の単位コイルあたりのターン数は「7」であり、単位コイルの分担電圧の割合は、7÷(7×6)=1/6になる。単位コイルあたりの電位差はターン数が少ないほど小さくなることから、本実施形態の固定子2の方が比較例に比べて、単位コイルあたりの最大電位差を4/7に小さくすることができるのである。
そして、単位コイルの分担電圧を小さくすることができるので、同相の各コイル間に絶縁物を補強する必要がなく、充分に同相間絶縁性能を確保できる。
According to the stator 2 configured as described above, each unit coil is composed of two coils, so that the maximum potential difference in each unit coil is larger than that of the stator having the winding structure of the comparative example shown in FIG. Can be small. Thereby, insulation performance can be improved and it can respond to high voltage.
That is, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the number of turns of the two coils constituting each unit coil is “3” or “4”, so the maximum number of turns per unit coil is “4”, and the ratio of the voltage shared by the unit coils is 4 ÷ {(4 + 3) × 6} = 2/21. On the other hand, in the comparative example, the number of turns per unit coil is “7”, and the ratio of the voltage shared by the unit coils is 7 ÷ (7 × 6) = 1/6. Since the potential difference per unit coil is smaller as the number of turns is smaller, the stator 2 of this embodiment can reduce the maximum potential difference per unit coil to 4/7 as compared with the comparative example. .
And since the shared voltage of a unit coil can be made small, it is not necessary to reinforce an insulator between each coil of an in-phase, and can fully secure the in-phase insulation performance.

上記した構成の回転電機1によれば、同相間絶縁性能を確保できることから絶縁物の補強の必要がなく、高電圧化に対応した固定子2を備えているので、小型にして高出力化を図ることができる。
なお、本実施形態では、各単位コイルは、ターン数が「7」であり、ターン数が「3」か「4」の2個のコイルから構成されているが、各単位コイルのターン数は、適宜変更してよい。例えば、各単位コイルを2個のコイルから構成し、各単位コイルのターン数を「8」として、各コイルのターン数をすべて「4」とする構成にしてもよい。
According to the rotating electrical machine 1 configured as described above, since the in-phase insulation performance can be ensured, there is no need to reinforce the insulator, and the stator 2 corresponding to high voltage is provided. Can be planned.
In this embodiment, each unit coil has a number of turns of “7” and is composed of two coils with a number of turns of “3” or “4”. , May be changed as appropriate. For example, each unit coil may be composed of two coils, the number of turns of each unit coil may be “8”, and the number of turns of each coil may be “4”.

次に、第2、第3、第4の実施形態について、図7〜図15を参照して説明する。なお、図7〜図15には上記第1の実施形態と同一部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてだけ説明する。   Next, 2nd, 3rd, 4th embodiment is described with reference to FIGS. 7 to 15, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different parts are described.

[第2の実施形態]
図7及び図8に示す第2の実施形態においては、U相コイル5uは、4つのコイル列5u1',5u2',5u3',5u4'が並列に接続されて構成される。コイル列5u1'は、コイルU1,U2,U3,U4,U5,U6が、交互に逆回りに巻回され、直列に接続されて構成されている。同様にして、コイル列5u2'は、コイルU1'〜U6'から構成され、コイル列5u3'は、コイルU1''〜U6''から構成され、コイル列5u4'は、コイルU1'''〜U6'''から構成されている。
各コイル列5u1',5u2',5u3',5u4'の各始端コイルU1,U1',U1'',U1'''の一端が電源入力端子Puに接続され、各終端コイルU6,U6',U6'',U6'''の一端が中性点端子Nに接続される。
[Second Embodiment]
In the second embodiment shown in FIGS. 7 and 8, the U-phase coil 5u is configured by connecting four coil arrays 5u1 ′, 5u2 ′, 5u3 ′, and 5u4 ′ in parallel. The coil array 5u1 ′ is configured by winding coils U1, U2, U3, U4, U5, and U6 alternately in the reverse direction and connected in series. Similarly, the coil array 5u2 ′ is composed of coils U1 ′ to U6 ′, the coil array 5u3 ′ is composed of coils U1 ″ to U6 ″, and the coil array 5u4 ′ is composed of coils U1 ′ ″ to It consists of U6 '''.
One end of each starting coil U1, U1 ′, U1 ″, U1 ′ ″ of each coil row 5u1 ′, 5u2 ′, 5u3 ′, 5u4 ′ is connected to the power input terminal Pu, and each terminating coil U6, U6 ′, One end of U6 ″, U6 ′ ″ is connected to the neutral point terminal N.

そして、コイル列5u1',5u2',5u3',5u4'は、共に各始端コイルの一端から電源が入力され、各コイルU1〜U6,U1'〜U6',U1''〜U6'',U1'''〜U6'''は、交互に逆回りになるように巻回されているので、交互に異なる極性となり、図7に示す上下に対応するコイルどうしは同一の極性となる。このような構成のコイル列5u1'と5u3'、コイル列5u2'と5u4'をそれぞれ重ね合わせて、上下に対応するコイルどうしで1個の単位コイルが構成されるとともに、1個の磁極が形成される。これにより、12個の単位コイルA1〜A6及びB1〜B6(図8参照)が構成され、12個の磁極が形成される。各単位コイルのターン数は、すべて「7」になっている。   The coil arrays 5u1 ′, 5u2 ′, 5u3 ′, and 5u4 ′ are supplied with power from one end of each starting coil, and the coils U1 to U6, U1 ′ to U6 ′, U1 ″ to U6 ″, U1. Since "" to U6 "" are alternately wound in the reverse direction, they have alternately different polarities, and the coils corresponding to the upper and lower shown in FIG. 7 have the same polarity. The coil arrays 5u1 ′ and 5u3 ′ and the coil arrays 5u2 ′ and 5u4 ′ having such a configuration are overlapped to form one unit coil between the upper and lower coils, and one magnetic pole is formed. Is done. Thereby, 12 unit coils A1-A6 and B1-B6 (refer FIG. 8) are comprised, and 12 magnetic poles are formed. The number of turns of each unit coil is all “7”.

図8に示すように、コイル列5u1'と5u3'、コイル列5u2'と5u4'をそれぞれ重ね合わせて形成された12個の単位コイルA1〜A6及びB1〜B6が、周方向に隣接して固定子鉄心4の全周にわたって配置されて構成されている。この12個の単位コイルの極性は、交互に異なるようになっている。
具体的には、コイルU1及びU1''で単位コイルA1が構成され、以下同様に、コイルU2及びU2''、・・・、コイルU6及びU6''で、それぞれ単位コイルB1、・・・、B3が構成され、これらが時計回りに順に配置されている。また、コイルU1'及びU1'''、コイルU2'及びU2'''、・・・、コイルU6'及びU6'''で、それぞれ単位コイルB4,A4,・・・,A6が形成され、これらが反時計回りに順に配置されている。
なお、V相コイル5v及びW相コイル5wについても、U相コイル5uと同様に構成される。
As shown in FIG. 8, twelve unit coils A1 to A6 and B1 to B6 formed by superimposing the coil arrays 5u1 ′ and 5u3 ′ and the coil arrays 5u2 ′ and 5u4 ′ are adjacent to each other in the circumferential direction. The stator core 4 is arranged over the entire circumference. The polarities of the 12 unit coils are alternately different.
Specifically, a unit coil A1 is composed of coils U1 and U1 ″, and similarly, unit coils B1,..., And coils U6 and U6 ″ are unit coils B1,. , B3 are configured and are arranged in order clockwise. In addition, the coils U1 ′ and U1 ′ ″, the coils U2 ′ and U2 ′ ″,..., The coils U6 ′ and U6 ″ ′ form unit coils B4, A4,. These are arranged in order counterclockwise.
The V-phase coil 5v and the W-phase coil 5w are configured in the same manner as the U-phase coil 5u.

図9は、第2の実施形態に対する固定子コイルの巻線構造を示す比較例であり、第2の実施形態の固定子2と同じ出力特性を有する。この構成のものでは、それぞれ3個のコイルA1',B1',A2'と、B2',A3',B3'と、A4',B4',A5'と、B5',A6',B6'とが直列に接続された4つのコイル列が並列に接続されている。各単位コイルのターン数はすべて「7」ターンとなっている。1相あたりの電流をI〔アンペア〕とすると、各単位コイルのアンペアターンは、I〔アンペア〕÷(並列回路数)×(ターン数)=I÷4×7=7I/4となる。第2の実施形態の各単位コイルのアンペアターンも、同じように、I〔アンペア〕÷(並列回路数)×(ターン数)=I÷4×(4+3)=7I/4となる。   FIG. 9 is a comparative example showing the winding structure of the stator coil for the second embodiment, and has the same output characteristics as the stator 2 of the second embodiment. In this configuration, three coils A1 ', B1', A2 ', B2', A3 ', B3', A4 ', B4', A5 ', B5', A6 ', B6', respectively Are connected in parallel. The number of turns of each unit coil is “7” turns. If the current per phase is I [ampere], the ampere turn of each unit coil is I [ampere] / (number of parallel circuits) × (number of turns) = I ÷ 4 × 7 = 7I / 4. Similarly, the ampere turn of each unit coil of the second embodiment is also I [ampere] ÷ (number of parallel circuits) × (number of turns) = I ÷ 4 × (4 + 3) = 7I / 4.

上記した構成の固定子2によれば、図9に示す比較例の巻線構造の固定子に比べて、各単位コイルの最大ターン数を少なくすることができるので、各単位コイルの最大電位差を小さくすることができ、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   According to the stator 2 configured as described above, the maximum number of turns of each unit coil can be reduced as compared with the stator having the winding structure of the comparative example shown in FIG. It can be made small, and the same effect as in the first embodiment can be obtained.

[第3の実施形態]
図10及び図11に示す第3の実施形態においては、U相コイル5uは、4つのコイル列5u1'',5u2'',5u3'',5u4''が並列に接続されて構成される。コイル列5u1''は、コイルU1〜U6が、同じ方向に巻回され、直列に接続されて構成されている。同様にして、コイル列5u2''は、コイルU1'〜U6'から構成され、コイル列5u3''は、コイルU1''〜U6''から構成され、コイル列5u4''は、コイルU1'''〜U6'''から構成されている。
各コイル列5u1'',5u2'',5u3'',5u4''の各始端コイルU1,U1',U1'',U1'''の一端が電源入力端子Puに接続され、各終端コイルU6,U6',U6'',U6'''の一端が中性点端子Nに接続される。
[Third embodiment]
In the third embodiment shown in FIGS. 10 and 11, the U-phase coil 5u is configured by connecting four coil arrays 5u1 ″, 5u2 ″, 5u3 ″, 5u4 ″ in parallel. The coil array 5u1 '' is configured by winding coils U1 to U6 in the same direction and connecting them in series. Similarly, the coil array 5u2 ″ is composed of coils U1 ′ to U6 ′, the coil array 5u3 ″ is composed of coils U1 ″ to U6 ″, and the coil array 5u4 ″ is composed of the coil U1 ′. It is comprised from '' -U6 '''.
One end of each starting coil U1, U1 ′, U1 ″, U1 ′ ″ of each coil row 5u1 ″, 5u2 ″, 5u3 ″, 5u4 ″ is connected to the power input terminal Pu, and each terminating coil U6 , U6 ′, U6 ″, U6 ′ ″ are connected to a neutral point terminal N at one end.

そして、コイル列5u1'',5u2'',5u3'',5u4''は、共に各始端コイルの一端から電源が入力される。コイル列5u1''の各コイルU1〜U6と、コイル列5u2''の各コイルU1'〜U6'は、すべて同一の極性となる。また、コイル列5u3''の各コイルU1''〜U6''と、コイル列5u4''の各コイルU1'''〜U6'''は、すべて同一の極性となる。コイル列5u1''及び5u2''の各コイルと、コイル列5u3''及び5u4''の各コイルとは逆極性になる。   The coil arrays 5u1 ″, 5u2 ″, 5u3 ″, and 5u4 ″ are all supplied with power from one end of each starting end coil. The coils U1 to U6 of the coil array 5u1 ″ and the coils U1 ′ to U6 ′ of the coil array 5u2 ″ all have the same polarity. Further, the coils U1 ″ to U6 ″ of the coil array 5u3 ″ and the coils U1 ′ ″ to U6 ′ ″ of the coil array 5u4 ″ all have the same polarity. The coils of the coil arrays 5u1 ″ and 5u2 ″ and the coils of the coil arrays 5u3 ″ and 5u4 ″ have opposite polarities.

このような構成のコイル列5u1''と5u2''、コイル列5u3''と5u4''をそれぞれ重ね合わせて、上下に対応するコイルどうしで1個の単位コイルが構成されるとともに、1個の磁極が形成される。そして、コイル列5u1''及び5u2''とコイル列5u3''及び5u4''を上下に対応させて重ね合わせる。これにより、12個の単位コイルA1〜A6及びB1〜B6(図11参照)が構成され、12個の磁極が形成される。各単位コイルのターン数は、すべて「7」になっている。   The coil arrays 5u1 ″ and 5u2 ″ and the coil arrays 5u3 ″ and 5u4 ″ having such a configuration are overlapped to constitute one unit coil between the upper and lower coils, and one unit coil. Are formed. Then, the coil arrays 5u1 ″ and 5u2 ″ and the coil arrays 5u3 ″ and 5u4 ″ are overlapped with each other in the vertical direction. Thereby, 12 unit coils A1-A6 and B1-B6 (refer FIG. 11) are comprised, and 12 magnetic poles are formed. The number of turns of each unit coil is all “7”.

図11に示すように、コイル列5u1''及び5u2''を重ね合わせて構成された6個の単位コイルA1〜A6と、コイル列5u3''及び5u4''を重ね合わせて構成された6個の単位コイルB1〜B6とが、周方向に隣接せずに1つ置きとなるように交互に固定子鉄心4の全周にわたって配置されて構成されている。この12個の単位コイルA1〜A6及びB1〜B6の極性は、交互に異なるようになっている。   As shown in FIG. 11, 6 unit coils A1 to A6 configured by superimposing coil arrays 5u1 ″ and 5u2 ″, and 6 configured by superimposing coil arrays 5u3 ″ and 5u4 ″. The unit coils B <b> 1 to B <b> 6 are alternately arranged over the entire circumference of the stator core 4 so as to be alternately arranged without being adjacent in the circumferential direction. The polarities of the twelve unit coils A1 to A6 and B1 to B6 are alternately different.

具体的には、コイルU1及びU1'で単位コイルA1が構成され、以下同様に、コイルU2及びU2',・・・,コイルU6及びU6'で、それぞれ単位コイルA2,・・・,A6が構成され、これらが時計回りに順に1つ置きに配置されている。また、コイルU1''及びU1'''、コイルU2''及びU2'''、・・・、コイルU6''及びU6'''で、それぞれ単位コイルB1,B2,・・・,B6が形成され、これらが反時計回りに順に1つ置きに配置されている。
なお、V相コイル5v及びW相コイル5wについても、U相コイル5uと同様に構成される。
Specifically, a unit coil A1 is composed of coils U1 and U1 ′, and similarly, unit coils A2,..., A6 are respectively composed of coils U2 and U2 ′,. These are arranged alternately every other clockwise. In addition, coils U1 ″ and U1 ′ ″, coils U2 ″ and U2 ′ ″,..., Coils U6 ″ and U6 ″ ′ are unit coils B1, B2,. These are formed and arranged alternately every other counterclockwise.
The V-phase coil 5v and the W-phase coil 5w are configured in the same manner as the U-phase coil 5u.

図12は、第3の実施形態に対する固定子コイルの巻線構造を示す比較例であり、第3の実施形態の固定子2と同じ出力特性を有する。この構成のものでは、3個の単位コイルA1'〜A3'と、B1'〜B3'と、A4'〜A6'と、B4'〜B6'とが直列に接続された4つのコイル列が並列に接続されている。各コイル列の単位コイルが隣接せずに1つ置きとなるように交互に配置されて構成され、各単位コイルの極性は、交互に異なるようになっている。各単位コイルのターン数はすべて「7」ターンとなっている。1相あたりの電流をI〔アンペア〕とすると、各単位コイルのアンペアターンは、I〔アンペア〕÷(並列回路数)×(ターン数)=I÷4×7=7I/4となる。同じように、第3の実施形態の各単位コイルのアンペアターンも、I〔アンペア〕÷(並列回路数)×(ターン数)=I÷4×(4+3)=7I/4となっている。   FIG. 12 is a comparative example showing the winding structure of the stator coil for the third embodiment, and has the same output characteristics as the stator 2 of the third embodiment. In this configuration, four unit coils A1 ′ to A3 ′, B1 ′ to B3 ′, A4 ′ to A6 ′, and B4 ′ to B6 ′ are connected in series. It is connected to the. The unit coils of each coil row are alternately arranged so that they are not adjacent to each other, and the polarities of the unit coils are alternately different. The number of turns of each unit coil is “7” turns. If the current per phase is I [ampere], the ampere turn of each unit coil is I [ampere] / (number of parallel circuits) × (number of turns) = I ÷ 4 × 7 = 7I / 4. Similarly, the ampere turn of each unit coil of the third embodiment is also I [ampere] ÷ (number of parallel circuits) × (number of turns) = I ÷ 4 × (4 + 3) = 7I / 4.

上記した構成の固定子2によれば、図12に示す比較例の巻線構造の固定子に比べて、各単位コイルの最大ターン数を少なくすることができるので、各単位コイルの最大電位差を小さくすることができ、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   According to the stator 2 configured as described above, the maximum number of turns of each unit coil can be reduced as compared with the stator having the winding structure of the comparative example shown in FIG. It can be made small, and the same effect as in the first embodiment can be obtained.

[第4の実施形態]
図13及び図14に示す第4の実施形態においては、U相コイル5uは、4つのコイル列5u1''',5u2''',5u3''',5u4'''が並列に接続されて構成される。コイル列5u1'''は、コイルU1〜U9が直列に接続されて構成されている。同様にして、コイル列5u2'''は、コイルU1'〜U9'から構成され、コイル列5u3'''は、コイルU1''〜U9''から構成され、コイル列5u4'''は、コイルU1'''〜U9'''から構成されている。
[Fourth Embodiment]
In the fourth embodiment shown in FIGS. 13 and 14, the U-phase coil 5u includes four coil arrays 5u1 ′ ″, 5u2 ′ ″, 5u3 ′ ″, and 5u4 ′ ″ connected in parallel. Composed. The coil array 5u1 ′ ″ is configured by connecting coils U1 to U9 in series. Similarly, the coil array 5u2 ′ ″ is composed of coils U1 ′ to U9 ′, the coil array 5u3 ′ ″ is composed of coils U1 ″ to U9 ″, and the coil array 5u4 ′ ″ is The coils U1 ′ ″ to U9 ′ ″ are configured.

なお、コイル列5u1'''のコイルU1〜U3,U4〜U6,U7〜U9、コイル列5u2'''のコイルU3'〜U5',U6'〜U8'、コイル列5u3'''のコイルU2''〜U4'',U5''〜U7''、コイル列5u4'''のコイルU1'''〜U3''',U4'''〜U6''',U7'''〜U9'''は、交互に逆回りになるように巻回されている。   The coils U1 to U3, U4 to U6, U7 to U9 of the coil array 5u1 '' ', the coils U3' to U5 ', U6' to U8 'of the coil array 5u2' '', and the coils of the coil array 5u3 '' ' U2 ″ to U4 ″, U5 ″ to U7 ″, coils U1 ′ ″ to U3 ′ ″, U4 ′ ″ to U6 ′ ″, U7 ′ ″ to U9 in the coil row 5u4 ′ ″ '' 'Is wound so as to be reversed.

各コイル列5u1''',5u2''',5u3''',5u4'''の各始端コイルU1,U1',U1'',U1'''の一端が電源入力端子Puに接続され、各終端コイルU9,U9',U9'',U9'''の一端が中性点端子Nに接続される。
そして、コイル列5u1''',5u2''',5u3''',5u4'''は、共に各始端コイルの一端から電源が入力され、各コイルU1〜U9,U1'〜U9',U1''〜U9'',U1'''〜U9'''は、図13に示す上下に対応するコイルどうしは同一の極性となる。
One end of each starting coil U1, U1 ′, U1 ″, U1 ′ ″ of each coil row 5u1 ′ ″, 5u2 ′ ″, 5u3 ′ ″, 5u4 ′ ″ is connected to the power input terminal Pu, One end of each terminal coil U9, U9 ′, U9 ″, U9 ′ ″ is connected to the neutral point terminal N.
The coil arrays 5u1 ″ ′, 5u2 ′ ″, 5u3 ′ ″, and 5u4 ′ ″ are supplied with power from one end of each starting coil, and the coils U1 to U9, U1 ′ to U9 ′, U1. '' ˜U9 ″ and U1 ′ ″ ˜U9 ′ ″ have the same polarity between the upper and lower coils shown in FIG.

このような構成の4つのコイル列5u1''',5u2''',5u3''',5u4'''をすべて重ね合わせて、上下に対応するコイルどうしで1個の単位コイルが構成されるとともに、1個の磁極が形成される。これにより、12個の単位コイルC1〜C6及びD1〜D6(図14参照)が構成され、12個の磁極が形成される。各単位コイルは3個のコイルから構成され、各単位コイルのターン数は、すべて「3」になっている。   The four coil arrays 5u1 ′ ″, 5u2 ′ ″, 5u3 ′ ″, and 5u4 ′ ″ having such a configuration are all overlapped so that one unit coil is configured by the coils corresponding to the upper and lower sides. At the same time, one magnetic pole is formed. Thereby, 12 unit coils C1-C6 and D1-D6 (refer FIG. 14) are comprised, and 12 magnetic poles are formed. Each unit coil is composed of three coils, and the number of turns of each unit coil is all “3”.

図14に示すように、コイル列5u1''',5u2''',5u3''',5u4'''を重ね合わせて構成された12個の単位コイルC1〜C6及びD1〜D6が、周方向に隣接して固定子鉄心4の全周にわたって配置されて構成されている。この12個の単位コイルC1〜C6及びD1〜D6の極性は、交互に異なるようになっている。   As shown in FIG. 14, twelve unit coils C1 to C6 and D1 to D6 configured by superimposing coil arrays 5u1 ′ ″, 5u2 ′ ″, 5u3 ′ ″, and 5u4 ′ ″ Adjacent to the direction, the stator core 4 is arranged over the entire circumference. The polarities of the twelve unit coils C1 to C6 and D1 to D6 are alternately different.

具体的には、コイルU1,U1',U1''で単位コイルC1が形成され、以下同様に、コイルU2,U2',U1'''、コイルU3,U2'',U2'''、コイルU3',U3'',U3'''、コイルU4,U4',U4''、コイルU5,U5',U4'''、コイルU6,U5'',U5'''、コイルU6',U6'',U6'''、コイルU7,U7',U7''、コイルU8,U8',U7'''、コイルU9,U8'',U8'''、コイルU9',U9'',U9'''で、それぞれ単位コイルD1,C2,D2,C3,D3,C4,D4,C5,D5,C6,D6が形成され、これらが時計回りに順に配置されている。
なお、V相コイル5v及びW相コイル5wについても、U相コイル5uと同様に構成される。
Specifically, the unit coil C1 is formed by the coils U1, U1 ′, U1 ″, and similarly the coils U2, U2 ′, U1 ′ ″, the coils U3, U2 ″, U2 ′ ″, the coil U3 ′, U3 ″, U3 ′ ″, coils U4, U4 ′, U4 ″, coils U5, U5 ′, U4 ′ ″, coils U6, U5 ″, U5 ′ ″, coils U6 ′, U6 '', U6 ′ ″, coils U7, U7 ′, U7 ″, coils U8, U8 ′, U7 ″ ′, coils U9, U8 ″, U8 ′ ″, coils U9 ′, U9 ″, U9 '''Forms unit coils D1, C2, D2, C3, D3, C4, D4, C5, D5, C6, and D6, which are sequentially arranged in the clockwise direction.
The V-phase coil 5v and the W-phase coil 5w are configured in the same manner as the U-phase coil 5u.

図15は、第4の実施形態に対する固定子コイルの巻線構造を示す比較例であり、第4の実施形態の固定子2と同じ出力特性を有する。この構成のものでは、12個の単位コイルC1'〜C6'及びD1'〜D6'がそれぞれ並列に接続されている。12個の単位コイルC1'〜C6'及びD1'〜D6'それぞれの一端が電源入力端子Puに接続され、他端が中性点端子Nに接続される。そして、各単位コイルのターン数はすべて「9」となっている。1相あたりの電流をI〔アンペア〕とすると、各単位コイルのアンペアターンは、I〔アンペア〕÷(並列回路数)×(ターン数)=I÷12×9=9I/12=3I/4となる。同じように、第4の実施形態の各単位コイルのアンペアターンは、I〔アンペア〕÷(並列回路数)×(ターン数)=I÷4×(1+1+1)=3I/4となっている。   FIG. 15 is a comparative example showing the winding structure of the stator coil for the fourth embodiment, and has the same output characteristics as the stator 2 of the fourth embodiment. In this configuration, twelve unit coils C1 ′ to C6 ′ and D1 ′ to D6 ′ are connected in parallel. One end of each of the twelve unit coils C1 ′ to C6 ′ and D1 ′ to D6 ′ is connected to the power input terminal Pu, and the other end is connected to the neutral point terminal N. The number of turns of each unit coil is all “9”. Assuming that the current per phase is I [ampere], the ampere turn of each unit coil is I [ampere] ÷ (number of parallel circuits) × (number of turns) = I ÷ 12 × 9 = 9I / 12 = 3I / 4 It becomes. Similarly, the ampere turn of each unit coil of the fourth embodiment is I [ampere] ÷ (number of parallel circuits) × (number of turns) = I ÷ 4 × (1 + 1 + 1) = 3I / 4.

上記した構成の固定子2によれば、図15に示す比較例の巻線構造の固定子に比べて、各単位コイルの最大ターン数を少なくすることができるので、各単位コイルの最大電位差を小さくすることができ、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   According to the stator 2 having the above-described configuration, the maximum number of turns of each unit coil can be reduced as compared with the stator having the winding structure of the comparative example shown in FIG. It can be made small, and the same effect as in the first embodiment can be obtained.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
上記実施形態では、12極の場合について述べたが、例えば、8極、16極など、磁極の数は適宜変更してよい。また、上記したように各単位コイルのターン数も適宜変更してよい。
また、各コイル列を構成するコイルのターン数も適宜変更してよく、例えば、すべて異なるターン数のコイルにより各コイル列を構成してもよい。
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention.
In the above embodiment, the case of 12 poles has been described, but the number of magnetic poles such as 8 poles and 16 poles may be changed as appropriate. Further, as described above, the number of turns of each unit coil may be changed as appropriate.
Further, the number of turns of the coils constituting each coil row may be appropriately changed. For example, each coil row may be constituted by coils having different numbers of turns.
These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

以上の実施形態の固定子コイルは、以下に示される関係式に基づいて構成されている。まず、m個のコイル列が並列に接続され、各コイル列が直列に接続されたk個のコイルから構成されているものとする。
また、m個のコイル列のうち、1番目のコイル列のk個のコイルのターン数が、n1,1,n1,2,・・・,n1,k-1,n1,k、2番目のコイル列のk個のコイルのターン数が、n2,1,n2,2,・・・,n2,k-1,n2,k、・・・、m−1番目のコイル列のk個のコイルのターン数が、nm-1,1,n1,2,・・・,nm-1,k-1,nm-1,k、m番目のコイル列のk個のコイルのターン数が、nm,1,nm,2,・・・,nm,k-1,nm,kと表せるものとする。
このとき、各コイルのターン数は、以下の式に示す関係にある。ただし、m≧2とする。
The stator coil of the above embodiment is configured based on the relational expression shown below. First, it is assumed that m coil arrays are connected in parallel, and each coil array is composed of k coils connected in series.
The number of turns of the k coils in the first coil array among the m coil arrays is n 1,1 , n 1,2 ,..., N 1, k−1 , n 1, k. The number of turns of the k coils of the second coil array is n 2,1 , n 2,2 ,..., N 2, k−1 , n 2, k ,. The number of turns of the k coils in the coil array is n m−1,1 , n 1,2 ,..., N m−1, k−1 , n m−1, k , and the m th coil array. It is assumed that the number of turns of the k coils can be expressed as nm, 1 , nm, 2 ,..., Nm, k-1 , nm, k .
At this time, the number of turns of each coil is in the relationship shown in the following equation. However, m ≧ 2.

Figure 2012060788
Figure 2012060788

Figure 2012060788
Figure 2012060788

式(1)は、m個のコイル列において、各コイル列を構成するk個のコイルのターン数の和がどれも等しくなることを表している。
式(2)は、m個のコイル列それぞれのk番目のコイルどうしのターン数の和が、どれも等しくなることを表している。すなわち、上記した各単位コイルのターン数が等しくなることを表している。
Equation (1) represents that in the m coil arrays, the sum of the number of turns of the k coils constituting each coil array is equal.
Equation (2) represents that the sum of the number of turns of the k-th coils in each of the m coil arrays is equal. That is, the number of turns of each unit coil described above is equal.

このような条件式に基づいて構成される本実施形態の固定子によれば、各単位コイルを2個以上のコイルから構成しているので、比較例の各単位コイルを1個のコイルから構成している巻線構造の固定子に比べて、各単位コイルにおける最大電位差を小さくすることができる。これにより、同相間絶縁性能を確保することができ、高電圧化に対応できる。
上記した条件式に基づいて構成される固定子を備えた回転電機によれば、同相間絶縁性能を確保できることから絶縁物の補強の必要がなく、高電圧化に対応した固定子を備えているので、小型にして高出力化を図ることができる。
According to the stator of the present embodiment configured based on such a conditional expression, each unit coil is composed of two or more coils, so each unit coil of the comparative example is composed of one coil. The maximum potential difference in each unit coil can be reduced as compared with the winding structure stator. As a result, the in-phase insulation performance can be ensured and high voltage can be accommodated.
According to the rotating electrical machine having the stator configured based on the above conditional expression, since the in-phase insulation performance can be secured, there is no need to reinforce the insulator, and the stator corresponding to high voltage is provided. Therefore, it is possible to reduce the size and increase the output.

図面中、1は永久磁石電動機(回転電機)、2は固定子、3は回転子、4は固定子鉄心、5は固定子コイル、5uはU相コイル、5vはV相コイル、5wはW相コイル、5u1,5u2,5u1'〜5u4',5u1''〜5u4'',5u1'''〜5u4'''はコイル列、U1〜U12,U1'〜U12',U1''〜U9'',U1'''〜U9'''はコイル、A1〜A6,A1'〜A6',B1〜B6,B1'〜B6',C1〜C6,C1'〜C6',D1〜D6,D1'〜D6'は単位コイル、Pu,Pv,Pwは電源入力端子、Nは中性点端子を示す。   In the drawings, 1 is a permanent magnet motor (rotary electric machine), 2 is a stator, 3 is a rotor, 4 is a stator core, 5 is a stator coil, 5u is a U phase coil, 5v is a V phase coil, and 5w is W. Phase coils, 5u1, 5u2, 5u1 ′ to 5u4 ′, 5u1 ″ to 5u4 ″, 5u1 ′ ″ to 5u4 ′ ″ are coil arrays, U1 to U12, U1 ′ to U12 ′, U1 ″ to U9 ′. ', U1' '' to U9 '' 'are coils, A1 to A6, A1' to A6 ', B1 to B6, B1' to B6 ', C1 to C6, C1' to C6 ', D1 to D6, D1' D6 'is a unit coil, Pu, Pv, and Pw are power input terminals, and N is a neutral point terminal.

Claims (4)

複数の単位コイルが連結されてなる複数相の固定子コイルが固定子鉄心に巻装される回転電機の固定子において、
前記各相の固定子コイルは、複数のコイルを直列に接続してなる複数のコイル列が各相の電源入力端子に接続されて構成され、この複数列のコイル列の各ターン数が等しくなるように設定され、
前記各相の複数の単位コイルは、前記複数のコイル列のうちの2つ以上のコイル列のコイルを組み合わせて構成され、ターン数が等しくなるように設定されていることを特徴とする回転電機の固定子。
In a stator of a rotating electrical machine in which a plurality of stator coils formed by connecting a plurality of unit coils are wound around a stator core,
The stator coils of each phase are configured by connecting a plurality of coil arrays formed by connecting a plurality of coils in series to the power input terminals of the respective phases, and the number of turns of the plurality of coil arrays is equal. Is set to
The plurality of unit coils of each phase are configured by combining coils of two or more coil arrays out of the plurality of coil arrays, and are set so that the number of turns is equal. Stator.
前記単位コイルのターン数が奇数のときには、前記各コイル列の複数のコイルの少なくとも一部のコイルのターン数が異なるように設定されていることを特徴とする請求項1記載の回転電機の固定子。   2. The rotating electric machine according to claim 1, wherein when the number of turns of the unit coil is an odd number, the number of turns of at least some of the plurality of coils of each coil row is set to be different. Child. 前記単位コイルのターン数が偶数のときには、前記各コイル列の複数のコイルのターン数がすべて等しくなるように設定されていることを特徴とする請求項1記載の回転電機の固定子。   2. The stator of a rotating electrical machine according to claim 1, wherein when the number of turns of the unit coil is an even number, the number of turns of the plurality of coils in each coil row is set to be equal. 請求項1から3のいずれか1項に記載の固定子と、
この固定子の界磁空間に配置された回転子とを備えたことを特徴とする回転電機。
The stator according to any one of claims 1 to 3,
A rotating electrical machine comprising: a rotor disposed in a field space of the stator.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107508402A (en) * 2017-10-16 2017-12-22 杭州富生电器有限公司 A kind of series connection coiling of motor stator and the method for winding of tie
JP2020129955A (en) * 2019-05-10 2020-08-27 株式会社デンソー Rotary electric machine

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