JP2024058615A - Stator of rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機のステータに関する。 The present invention relates to a stator for a rotating electric machine.
従来、帯状のバックヨークの一方の長辺部側から突出した複数個のティースと、バックヨークにおける隣接するティースの間に、ティースが突出している側に設けられたV字状の切り込み部とを備えた積層板が積層されて構成されたストレートコアがある(特許文献1参照)。そして、ステータは、ストレートコアの切り込み部で折り曲げてリング状に形成されている。 Conventionally, there is a straight core that is constructed by stacking laminated plates having multiple teeth protruding from one long side of a band-shaped back yoke and V-shaped cutouts provided on the side where the teeth protrude between adjacent teeth on the back yoke (see Patent Document 1). The stator is formed into a ring shape by bending the straight core at the cutouts.
ところで、特許文献1に記載のステータでは、折り曲げたストレートコアが元の形に戻ろうとするスプリングバックにより、切り込み部の対向する斜面(スリット合わせ面)が互いに離間し、ステータコアの磁気特性が低下するおそれがある。
However, in the stator described in
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、帯状の鋼板が螺旋状に積層されたヘリカルコアステータコアを備えるステータにおいて、スプリングバックによるスリット合わせ面の離間を抑制することにある。 The present invention was made to solve the above problems, and its main purpose is to suppress the separation of the slit mating surfaces due to springback in a stator having a helical core stator core in which strip-shaped steel plates are stacked in a spiral shape.
上記課題を解決するための第1の手段は、
帯状の鋼板(20)が螺旋状に積層され内周側に開口する複数のスロット(23)が形成されたヘリカルステータコア(11)と、前記スロットに挿入され互いに接続されてステータ巻線を構成している複数の導体セグメント(30)とを備える、回転電機のステータ(10)において、
前記帯状の鋼板には、前記複数のスロットの少なくとも一部に対応する位置に1つ以上のスリット(25)が前記スロット側に開口するように形成されており、
前記導体セグメントの2つの足(31)が前記スリットに対応する前記スロットを跨いで接続された状態が1箇所以上存在している。
The first means for solving the above problem is to
A stator (10) for a rotating electric machine, comprising: a helical stator core (11) in which strip-shaped steel plates (20) are helically laminated and in which a plurality of slots (23) opening to the inner periphery side are formed; and a plurality of conductor segments (30) that are inserted into the slots and connected to each other to form a stator winding,
The strip-shaped steel plate has one or more slits (25) formed at positions corresponding to at least some of the plurality of slots so as to open toward the slots,
There is one or more locations where the two legs (31) of the conductor segment are connected across the slot corresponding to the slit.
上記構成によれば、ヘリカルステータコアは、帯状の鋼板が螺旋状に積層されており、内周側に開口する複数のスロットが形成されている。複数の導体セグメントは、前記スロットに挿入され、互いに接続されてステータ巻線を構成している。 According to the above configuration, the helical stator core is made of strip-shaped steel plates stacked in a spiral shape, and has multiple slots that open to the inner circumference. Multiple conductor segments are inserted into the slots and connected to each other to form the stator winding.
ここで、前記帯状の鋼板には、前記複数のスロットの少なくとも一部に対応する位置に1つ以上のスリットが前記スロット側に開口するように形成されている。このため、帯状の鋼板を螺旋状に積層する際に、スリットの互いに対向する側面(以下、「スリット合わせ面」という)を近付けるように帯状の鋼板を容易に変形させることができる。しかし、帯状の鋼板が元の形に戻ろうとするスプリングバックにより、スリット合わせ面が互いに離間し、ヘリカルステータコアの磁気特性が低下するおそれがある。 Here, the strip-shaped steel sheet has one or more slits formed at positions corresponding to at least some of the multiple slots so that they open toward the slots. Therefore, when the strip-shaped steel sheet is spirally stacked, the strip-shaped steel sheet can be easily deformed so that the opposing sides of the slits (hereinafter referred to as "slit mating surfaces") are brought closer together. However, springback, which causes the strip-shaped steel sheet to return to its original shape, can cause the slit mating surfaces to move apart from each other, which can degrade the magnetic properties of the helical stator core.
この点、前記導体セグメントの2つの足(31)が前記スリットに対応する前記スロットを跨いで接続された状態が1箇所以上存在している。一般的に、導体セグメントの両足をスロットに挿入した状態では、両足は互いに近付く方向の力をステータコアに作用させる。また、2つの導体セグメントにおいて、一方の導体セグメントの片足と他方の導体セグメントの片足とを接続した状態では、それらの片足は互いに近付く方向の力をステータコアに作用させる。したがって、導体セグメントの2つの足の間にあるスロットに対応するスリットにおいて、スリット合わせ面を互いに近付ける力が作用し、スプリングバックによるスリット合わせ面の離間を抑制することができる。 In this regard, there is one or more locations where the two legs (31) of the conductor segment are connected across the slot corresponding to the slit. Generally, when both legs of a conductor segment are inserted into a slot, the two legs apply a force to the stator core in a direction that brings them closer to each other. In addition, when one leg of one conductor segment is connected to one leg of the other conductor segment in two conductor segments, the legs apply a force to the stator core in a direction that brings them closer to each other. Therefore, in the slit corresponding to the slot between the two legs of the conductor segments, a force is applied that brings the slit mating surfaces closer to each other, and the separation of the slit mating surfaces due to springback can be suppressed.
上記課題を解決するための第2の手段は、
帯状の鋼板(20)が螺旋状に積層され内周側に開口する複数のスロット(23)が形成されたヘリカルステータコア(11)と、前記スロットに挿入され互いに接続されてステータ巻線を構成している複数の導体セグメント(30)とを備える、回転電機のステータ(10)において、
前記帯状の鋼板には、前記複数のスロットに対応する位置にそれぞれ1つのスリット(25)が前記スロット側に開口するように形成されており、
前記導体セグメントは、U字状に形成され、両足(31)が互いに2つ以上離れた前記スロットにそれぞれ挿入されている。
The second means for solving the above problem is
A stator (10) for a rotating electric machine, comprising: a helical stator core (11) in which strip-shaped steel plates (20) are helically laminated and in which a plurality of slots (23) opening to the inner periphery side are formed; and a plurality of conductor segments (30) that are inserted into the slots and connected to each other to form a stator winding,
The strip-shaped steel plate has a slit (25) formed at each of the positions corresponding to the plurality of slots so as to open toward the slot,
The conductor segment is formed in a U-shape, and both legs (31) are inserted into the slots that are spaced apart from each other by two or more.
上記構成によれば、ヘリカルステータコアは、帯状の鋼板が螺旋状に積層されており、内周側に開口する複数のスロットが形成されている。複数の導体セグメントは、前記スロットに挿入され、互いに接続されてステータ巻線を構成している。 According to the above configuration, the helical stator core is made of strip-shaped steel plates stacked in a spiral shape, and has multiple slots that open to the inner circumference. Multiple conductor segments are inserted into the slots and connected to each other to form the stator winding.
ここで、前記帯状の鋼板には、前記複数のスロットに対応する位置にそれぞれ1つのスリットが前記スロット側に開口するように形成されている。このため、帯状の鋼板を螺旋状に積層する際に、スリットの互いに対向する側面(以下、「スリット合わせ面」という)を近付けるように帯状の鋼板を容易に変形させることができる。しかし、帯状の鋼板が元の形に戻ろうとするスプリングバックにより、スリット合わせ面が互いに離間し、ヘリカルステータコアの磁気特性が低下するおそれがある。 Here, the strip-shaped steel sheet has one slit formed at each position corresponding to the multiple slots, opening toward the slot. Therefore, when stacking the strip-shaped steel sheet in a spiral shape, the strip-shaped steel sheet can be easily deformed so that the opposing sides of the slits (hereinafter referred to as "slit mating surfaces") are brought closer together. However, springback, which causes the strip-shaped steel sheet to return to its original shape, can cause the slit mating surfaces to move apart from each other, which can degrade the magnetic properties of the helical stator core.
この点、前記導体セグメントは、U字状に形成され、両足が互いに2つ以上離れた前記スロットにそれぞれ挿入されている。一般的に、導体セグメントの両足をスロットに挿入した状態では、両足は互いに近付く方向の力をステータコアに作用させる。また、2つの導体セグメントにおいて、一方の導体セグメントの片足と他方の導体セグメントの片足とを接続した状態では、それらの片足は互いに近付く方向の力をステータコアに作用させる。したがって、導体セグメントの両足の間にあるスロットに対応するスリットにおいて、スリット合わせ面を互いに近付ける力が作用し、スプリングバックによるスリット合わせ面の離間を抑制することができる。さらに、全ての導体セグメントの両足の間に、必ず1つ以上のスロットが存在する。そして、1つのスロットに対応して1つのスリットが形成されているため、スリット合わせ面の離間を抑制する効果を、全ての導体セグメントが発揮することができる。 In this regard, the conductor segment is formed in a U-shape, and both legs are inserted into the slots that are two or more apart from each other. Generally, when both legs of a conductor segment are inserted into the slots, the two legs apply a force to the stator core in a direction that brings them closer to each other. In addition, when one leg of one conductor segment is connected to one leg of the other conductor segment in two conductor segments, the legs apply a force to the stator core in a direction that brings them closer to each other. Therefore, in the slits corresponding to the slots between the two legs of the conductor segments, a force that brings the slit mating surfaces closer to each other acts, and the separation of the slit mating surfaces due to springback can be suppressed. Furthermore, there is always one or more slots between the two legs of all conductor segments. And since one slit is formed corresponding to one slot, all conductor segments can exert the effect of suppressing the separation of the slit mating surfaces.
第3の手段では、前記スリットの互いに対向する側面の一方に凹部が形成され他方に凸部が形成されており、前記凹部と前記凸部とが圧入嵌合している。こうした構成によれば、スリット合わせ面に形成されて圧入嵌合した前記凹部と前記凸部とにより、スリット合わせ面の離間をさらに抑制することができる。 In the third method, a recess is formed on one of the opposing side surfaces of the slit and a protrusion is formed on the other, and the recess and the protrusion are press-fitted together. With this configuration, the recess and the protrusion formed on the slit mating surface and press-fitted together can further suppress the separation of the slit mating surface.
第4の手段では、前記スリットの互いに対向する側面の一方に第1係合部が形成され他方に第2係合部が形成されており、前記第1係合部と前記第2係合部とが係合している。こうした構成によれば、スリット合わせ面に形成されて係合した前記第1係合部と前記第2係合部とにより、スリット合わせ面の離間をさらに抑制することができる。 In the fourth means, a first engagement portion is formed on one of the opposing side surfaces of the slit and a second engagement portion is formed on the other, and the first engagement portion and the second engagement portion are engaged with each other. With this configuration, the first engagement portion and the second engagement portion formed on the slit mating surface and engaged with each other can further suppress the separation of the slit mating surface.
第5の手段では、前記スリットの前記スロットと反対側の端部に対応する前記帯状の鋼板の外縁部には切欠が形成されている。こうした構成によれば、帯状の鋼板を変形させて螺旋状に積層した際に応力が残留する部分を減少させることができ、スプリングバック量を減少させることができる。 In the fifth method, a notch is formed in the outer edge of the strip of steel sheet that corresponds to the end of the slit opposite the slot. With this configuration, it is possible to reduce the portion where stress remains when the strip of steel sheet is deformed and stacked in a spiral shape, and to reduce the amount of springback.
第6の手段では、前記スロット及び前記スリットの数はそれぞれ48以上である。こうした構成によれば、帯状の鋼板を螺旋状に積層する際に、各スリットに対応する位置での帯状の鋼板の変形量を少なくすることができる。したがって、ヘリカルステータコアの磁気特性が低下することを抑制することができるとともに、帯状の鋼板が元の形に戻ろうとするスプリングバックの力を低下させることができる。さらに、1つの導体セグメントの両足の間に存在するスロットの数を増やしやすくなるため、1つのスロットに対応する1つ以上のスリット合わせ面の離間を複数の導体セグメントで抑制することができる。 In the sixth means, the number of the slots and the slits is 48 or more. With this configuration, when the strip-shaped steel plate is stacked in a spiral shape, the amount of deformation of the strip-shaped steel plate at the positions corresponding to each slit can be reduced. This makes it possible to suppress the deterioration of the magnetic properties of the helical stator core, and to reduce the springback force that causes the strip-shaped steel plate to return to its original shape. Furthermore, since it becomes easier to increase the number of slots between both legs of one conductor segment, the separation of one or more slit mating surfaces corresponding to one slot can be suppressed by multiple conductor segments.
第7の手段では、第5の手段を前提として、前記ヘリカルステータコアは、中心軸を中心として周方向に延びるバックヨークと、前記バックヨークから前記中心軸に向かって延びるティースとを備え、前記スリットの前記スロットと反対側の端部は前記ティースの外径方向に位置している。こうした構成によれば、帯状の鋼板の外縁部に形成された切欠によりバックヨークを周方向に流れる磁束が遮られた際に、磁束をバックヨークにおけるティースの外径方向の部分に迂回させて周方向に流すことができる。したがって、磁気飽和によるヘリカルステータコアの磁気特性の低下を抑制することができる。 In the seventh aspect, based on the fifth aspect, the helical stator core includes a back yoke extending circumferentially around a central axis and teeth extending from the back yoke toward the central axis, and the ends of the slits opposite the slots are located in the outer radial direction of the teeth. With this configuration, when the magnetic flux flowing in the circumferential direction through the back yoke is blocked by a notch formed in the outer edge of the strip-shaped steel plate, the magnetic flux can be diverted to the outer radial portion of the teeth in the back yoke and allowed to flow in the circumferential direction. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the magnetic properties of the helical stator core due to magnetic saturation.
第8の手段では、前記スリットの互いに対向する側面は、円弧面状に形成されている。こうした構成によれば、帯状の鋼板を螺旋状に積層する際に、製造誤差等によるスリット合わせ面の形状差異を、円弧面状に形成されたスリット合わせ面の曲率が変化するようにスリット合わせ面が変形することにより吸収しやすくなる。したがって、スリット合わせ面同士を全面にわたって密着させやすくなり、ヘリカルステータコアの磁気特性を向上させることができる。 In the eighth means, the opposing side surfaces of the slits are formed in an arc shape. With this configuration, when the strip-shaped steel plate is spirally stacked, the shape difference of the slit mating surface due to manufacturing errors, etc., is easily absorbed by the slit mating surface being deformed so that the curvature of the slit mating surface formed in an arc shape changes. Therefore, it becomes easier to bring the slit mating surfaces into close contact over the entire surface, and the magnetic properties of the helical stator core can be improved.
第9の手段では、前記スリットの互いに対向する側面において、先に螺旋状に積層される側の側面の曲率半径よりも、後に螺旋状に積層される側の側面の曲率半径が大きい。こうした構成によれば、先に螺旋状に積層される側の側面に、後に螺旋状に積層される側の側面を倣わせるように変形させることができ、スリット合わせ面同士を全面にわたって密着させやすくなる。したがって、ヘリカルステータコアの磁気特性を向上させることができる。 In the ninth method, the radius of curvature of the side surface facing each other in the slit that will be stacked later in a spiral shape is greater than the radius of curvature of the side surface that will be stacked later in a spiral shape first. With this configuration, the side surface that will be stacked later in a spiral shape can be deformed to imitate the side surface that will be stacked earlier in a spiral shape, making it easier to bring the slit mating surfaces into close contact over the entire surface. This can improve the magnetic properties of the helical stator core.
ヘリカルステータコアが多角柱状に形成されている場合、多角柱状のヘリカルステータコアの角部に、帯状の鋼板の引張変形による残留応力が集中しやすい。このため、多角柱状のヘリカルステータコアの角部の磁気特性は、他の部分の磁気特性よりも低下しやすい。 When the helical stator core is formed in a polygonal column shape, residual stress due to tensile deformation of the strip-shaped steel plate tends to concentrate at the corners of the polygonal column-shaped helical stator core. For this reason, the magnetic properties of the corners of the polygonal column-shaped helical stator core tend to deteriorate more than the magnetic properties of other parts.
この点、第10の手段では、前記ヘリカルステータコアは多角柱状に形成され、前記ヘリカルステータコアの外周にはケースが加圧嵌合されている。こうした構成によれば、多角柱状のヘリカルステータコアの角部がケースにより圧縮され、帯状の鋼板の引張変形による残留応力を緩和することができる。したがって、ヘリカルステータコアの磁気特性を向上させることができる。 In this regard, in the tenth aspect, the helical stator core is formed in a polygonal column shape, and a case is press-fitted to the outer periphery of the helical stator core. With this configuration, the corners of the polygonal column-shaped helical stator core are compressed by the case, and residual stress due to tensile deformation of the strip-shaped steel plate can be alleviated. Therefore, the magnetic properties of the helical stator core can be improved.
第11の手段では、螺旋状に積層された前記帯状の鋼板の外周面の径方向の位置は、積層方向において互いにずれている。こうした構成によれば、ヘリカルステータコアの外表面の面積を増加させることができ、ヘリカルステータコアの放熱性を向上させることができる。 In the eleventh means, the radial positions of the outer circumferential surfaces of the spirally stacked band-shaped steel plates are offset from each other in the stacking direction. With this configuration, the area of the outer surface of the helical stator core can be increased, and the heat dissipation of the helical stator core can be improved.
第12の手段では、前記スリットの前記スロットと反対側の端部(25b)を前記ヘリカルステータコアの外径方向へ延長した延長線から外れた前記帯状の鋼板の外縁部(20b)には切欠(28)が形成されている。こうした構成によれば、帯状の鋼板を変形させて螺旋状に積層した際に応力が残留する部分(外縁部)を減少させることができ、スプリングバック量を減少させることができる。さらに、帯状の鋼板において、スリットの長手方向(延びる方向)の延長線上から外れた部分に切欠を形成している。このため、スリットの長手方向の延長線上に切欠を形成した場合と比較して、切欠を起点とした亀裂がスリットに至って鋼板が断裂することを抑制することができる。 In the twelfth means, a notch (28) is formed in the outer edge (20b) of the strip-shaped steel plate that is off the extension line of the end (25b) of the slit opposite the slot in the outer diameter direction of the helical stator core. With this configuration, it is possible to reduce the portion (outer edge) where stress remains when the strip-shaped steel plate is deformed and stacked in a spiral shape, and the amount of springback can be reduced. Furthermore, a notch is formed in the strip-shaped steel plate in a portion that is off the extension line of the longitudinal direction (extension direction) of the slit. Therefore, compared to the case where a notch is formed on the longitudinal extension line of the slit, it is possible to suppress a crack starting from the notch reaching the slit and causing the steel plate to break.
第13の手段では、前記スリットの前記スロットと反対側の端部(25b)に対応する前記帯状の鋼板の外縁部(20a)には、前記ヘリカルステータコアの外径方向へ突出する凸部(29)が形成されている。こうした構成によれば、ヘリカルステータコアの外径方向における前記外縁部の幅を拡大することができ、鋼板の曲げ(変形)による前記外縁部への応力集中を緩和することができる。したがって、前記外縁部への応力集中による前記外縁部の破断を抑制することができる。さらに、前記外縁部がヘリカルステータコアの周方向へ引き伸ばされた際に、ヘリカルステータコアの径方向における前記外縁部の幅が減少することを抑制することができる。 In the thirteenth means, a convex portion (29) protruding in the outer diameter direction of the helical stator core is formed on the outer edge portion (20a) of the strip-shaped steel plate corresponding to the end portion (25b) of the slit opposite the slot. With this configuration, the width of the outer edge portion in the outer diameter direction of the helical stator core can be expanded, and stress concentration on the outer edge portion due to bending (deformation) of the steel plate can be alleviated. Therefore, breakage of the outer edge portion due to stress concentration on the outer edge portion can be suppressed. Furthermore, when the outer edge portion is stretched in the circumferential direction of the helical stator core, a decrease in the width of the outer edge portion in the radial direction of the helical stator core can be suppressed.
第14の手段では、前記帯状の鋼板には、前記スリットの前記スロットと反対側の端部から、前記ヘリカルステータコアの周方向の両側に延びる周方向スリット(40)が形成されている。こうした構成によれば、鋼板の曲げにより応力集中する範囲を、前記スリットの前記スロットと反対側の端部に対応する前記帯状の鋼板の外縁部から、ヘリカルステータコアの周方向に周方向スリットの長さ範囲まで拡大することができる。このため、応力集中する範囲の平均応力を低下させることができる。したがって、前記外縁部への応力集中による前記外縁部の破断を抑制することができる。 In the fourteenth means, the strip-shaped steel plate is formed with circumferential slits (40) that extend from the end of the slit opposite the slot to both sides in the circumferential direction of the helical stator core. With this configuration, the range in which stress is concentrated due to bending of the steel plate can be expanded from the outer edge of the strip-shaped steel plate corresponding to the end of the slit opposite the slot to the length range of the circumferential slit in the circumferential direction of the helical stator core. This makes it possible to reduce the average stress in the range in which stress is concentrated. Therefore, it is possible to suppress breakage of the outer edge due to stress concentration on the outer edge.
第15の手段では、前記帯状の鋼板において、前記スリットの前記スロットと反対側の端部には円孔(25b)が形成され、前記円孔の前記スロットと反対側の端部から外れた部分に接続されるように前記円孔よりも小さい小円孔(25ba)が形成されている。こうした構成によれば、鋼板の曲げにより応力集中する範囲を、前記外縁部からステータコアの周方向に小円孔の範囲まで拡大することができる。したがって、前記外縁部への応力集中による前記外縁部の破断を抑制することができる。 In the fifteenth means, a circular hole (25b) is formed in the end of the slit opposite the slot in the band-shaped steel plate, and a small circular hole (25ba) smaller than the circular hole is formed so as to connect to a portion of the circular hole that is apart from the end opposite the slot. With this configuration, the range in which stress is concentrated due to bending of the steel plate can be expanded from the outer edge portion to the range of the small circular hole in the circumferential direction of the stator core. Therefore, it is possible to suppress breakage of the outer edge portion due to stress concentration on the outer edge portion.
以下、車両(例えば、ハイブリッド車や電気自動車)に搭載される回転電機のステータに具現化した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態及び変形例相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。回転電機は、例えば電動機(モータ)や、発電機、MG(Motor Generator)である。 Below, an embodiment of the present invention, which is embodied in a stator of a rotating electric machine mounted on a vehicle (e.g., a hybrid vehicle or an electric vehicle), will be described with reference to the drawings. Note that in the following embodiments and modified examples, parts that are identical or equivalent to each other are given the same reference numerals in the drawings, and the explanations of the parts with the same reference numerals are used. The rotating electric machine is, for example, an electric motor (motor), a generator, or a motor generator (MG).
本実施形態の回転電機は、永久磁石同期電動機をはじめ、巻線界磁型や誘導機に適用できるものであり、3相巻線を有する回転電機である。回転電機は、図1に示す円筒形状のステータ10(固定子)や、ステータ10の径方向内側に配置されるロータ(図示略)など、を備える。ロータ(回転子)は、ステータ10に対して、回転軸を中心にして回転可能に配置されている。以下、軸方向とは、ステータ10の軸方向、すなわちロータの回転軸の軸方向のことを示し、径方向とは、ステータ10の径方向、すなわちロータの回転軸の中心を通りかつ回転軸に直交する方向のことを示し、周方向とは、ステータ10の周方向、すなわちロータの回転軸を中心とする周回方向のことを示す。
The rotating electric machine of this embodiment is applicable to permanent magnet synchronous motors, wound field type motors, and induction motors, and is a rotating electric machine with three-phase windings. The rotating electric machine includes a cylindrical stator 10 (fixed part) shown in FIG. 1, a rotor (not shown) arranged radially inside the
図1及び図2に示すように、ステータ10は、円環状をなすステータコア11(ヘリカルステータコア)と、そのステータコア11に巻装されたステータ巻線12とを備えている。本実施形態の回転電機は、インナロータ型の回転電機であり、ステータ10の径方向内側に、ロータが回転可能な状態で配置されるようになっている。ステータ巻線12は、相ごとの相巻線としてU相巻線、V相巻線及びW相巻線を有する3相巻線であり、各相の相巻線の一方の端部に動力線バスバ13が接続されるとともに、他方の端部に中性線バスバ14が接続されている。ステータ巻線12において、軸方向にステータコア11に重複する範囲がスロット内コイル部CSであり、軸方向両側でステータコア11よりも軸方向外側となる部分がコイルエンド部CE1,CE2である。
1 and 2, the
ステータコア11の外周には、ケース15が焼き嵌め(加圧嵌合)される。詳しくは、ケース15は、金属により円筒状に形成されている。ケース15を加熱膨張させてケース15の内径よりやや大きい外径のステータコア11を嵌め入れ、冷却して両者を固定する。なお、ケース15には、動力線バスバ13を逃がす逃がし溝等が形成されている。あるいは、ケース15に干渉しない位置に動力線バスバ13を配置することもできる。
The
図3に示すように、ステータコア11は、帯状の鋼板20が螺旋状に積層されて構成されている。帯状の鋼板20は、例えば磁性体である電磁鋼板により形成されている。帯状の鋼板20は、螺旋状に曲げられる前は直線状に延びている。ステータコア11は、48角柱状(多角柱状)に形成されている。
As shown in FIG. 3, the
ステータコア11は、円環状のバックヨーク21と、バックヨーク21から径方向内側へ突出し周方向に所定距離を隔てて配列された複数のティース22とを有し、隣り合うティース22の間にスロット23が形成されている。スロット23は、径方向を長手として延びる開口形状をなし、ステータコア11において周方向に等間隔に設けられている。ステータコア11では、スロット23の数は48(48以上)である。スロット23は、ステータコア11の内周側に開口している。そして、そのスロット23に巻装された状態でステータ巻線12が設けられている。48角柱状に成形されたステータコア11には、1つのスロット23に対応して1つのスリット25(詳しくは軸方向に重なる一連のスリット25)が形成されている。すなわち、48角柱状に成形されたステータコア11には、48(48以上)のスリット25が周方向に等間隔で形成されている。
The
図4は、帯状の鋼板20の部分拡大図である。図4(a)は帯状の鋼板20を螺旋状に曲げる前の状態を示しており、図4(b)は帯状の鋼板20を螺旋状に曲げた後の状態を示している。なお、図10以降においても、(a)と(b)との関係は同様である。
Figure 4 is a partially enlarged view of the strip-shaped
帯状の鋼板20には、48(複数)のスロット23に対応する位置に、それぞれ1つのスリット25がスロット23側に開口するように形成されている。図4(a)の状態において、スリット25は、バックヨーク21においてステータコア11の径方向の所定位置から内径側に広がるV字状に形成されている。スリット25の互いに対向する側面25a(以下、「スリット合わせ面25a」ともいう)は、平面状に形成されている。スリット25のスロット23と反対側(外径側)の端部(根本)には、円孔25b(孔)が形成されている。
In the strip-shaped
図4(b)に示すように、帯状の鋼板20を螺旋状に曲げる際には、円孔25bを支点にしてスリット合わせ面25a同士が近付くように帯状の鋼板20が変形させられる。そして、スリット合わせ面25a同士が当接あるいは近接させられる。帯状の鋼板20が元の形に戻ろうとするスプリングバックにより、スリット合わせ面25aが互いに離間した場合は、ステータコア11の磁気特性が低下することとなる。また、帯状の鋼板20において、円孔25b(変形の支点)からステータコア11の外径方向に延長した外縁部26の曲げ変形量は、他の部分の曲げ変形量よりもが大きくなる。そして、バックヨーク21において、外縁部26には引張応力が残留する。
As shown in FIG. 4(b), when bending the strip-shaped
図5は、ステータコア11に複数の導体セグメント30を挿入する態様を示す斜視図である。複数の導体セグメント30は、所定の並び順で配列された状態で、ステータコア11の軸方向から対応するスロット23へそれぞれ挿入される。
Figure 5 is a perspective view showing how
ステータ巻線12は、3相巻線がY結線(星形結線)により接続されることにより構成されている。ステータ巻線12は、不図示のインバータを介して電源から電力(交流電力)が供給されることで磁束を発生する。ステータ巻線12は、略矩形断面(平角断面)の一定太さの電気導体を略U字状に成形した分割導体としての複数の導体セグメント30を、互いに接続することで構成されている。以下、ステータ巻線12のセグメント構造について詳しく説明する。
The stator winding 12 is configured by connecting three-phase windings in a Y-connection (star-shaped connection). The stator winding 12 generates magnetic flux when power (AC power) is supplied from a power source via an inverter (not shown). The stator winding 12 is configured by connecting together a number of
図6は、導体セグメント30とステータコア11の一部とを示す斜視図である。導体セグメント30は、U字状(略U字状)をなし、直線状をなす一対の直線部31と、一対の直線部31どうしを繋ぐように屈曲形成されたターン部32とを有している。一対の直線部31(導体セグメント30の両足)は、ステータコア11の軸方向の厚さよりも長い長さを有している。導体セグメント30は、横断面が矩形状をなす導体(対向する一対の平面部を有する導体)を絶縁被膜により被覆した平角導線を用いて構成されており、各直線部31の先端部は、絶縁被膜が切除されることで、導体が露出した導体露出部33となっている。なお、導体セグメント30は、U字状等の折り返し形状が複数接続された連続体(例えば波型形状)であってもよいし、単体の直線部31(直線導体)が複数接続された形状であってもよい。また、導体セグメント30が接続された状態は、溶接等による接合部を含んでいてもよいし、切れ目のない連続体により形成されていてもよい。
6 is a perspective view showing a
ステータコア11のスロット23には、複数の導体セグメント30が径方向に一列に並べられた状態で挿入される。本実施形態では、スロット23内に、導体セグメント30の各直線部31を4層(複数層)に積層した状態で収容する構成としている。導体セグメント30において、一対の直線部31は互いに2つ以上離れた(所定のコイルピッチを隔てた)2つのスロット23にそれぞれ収容される。互いに2つ以上離れた2つのスロット23とは、隣り合う2つのスロット23ではなく、1つ以上のスロット23を間に挟んだ2つのスロット23である。一対の直線部31を収容する互いに2つ以上離れた2つのスロット23としては、例えば互いに3~6離れた2つのスロット23(4~7スロット飛び)を採用することができる。直線部31のうち、スロット23内に収容された部分が、ステータ巻線12のうちスロット内コイル部CSに相当する。なお、スロット23内には、ステータコア11とステータ巻線12(導体セグメント30)との間を電気絶縁する絶縁シート24が設けられている。絶縁シート24は、スロット23内に挿入される複数の導体セグメント30をまとめて囲むように折り曲げられ、スロット23内においてステータコア11の内周面(内壁面)と導体セグメント30との間に挟まれた状態で設けられている。
A plurality of
導体セグメント30の一対の直線部31は、2つのスロット23において径方向位置を1つずらしてそれぞれ収容されている。例えば一方の直線部31が径方向奥側(バックヨーク側)からn番目の位置に収容される場合、他方の直線部31は径方向奥側からn+1番目の位置に収容されるようになっている。
The pair of
ステータコア11のスロット23に対する各導体セグメント30の挿入に際し、各導体セグメント30の直線部31は、ステータコア11の軸方向両端の第1端側及び第2端側のうち第1端側から挿入され、その直線部31の先端部が第2端側から突出する。この場合、ステータコア11の第1端側では、導体セグメント30のターン部32により一方のコイルエンド部CE1が形成される。また、ステータコア11の第2端側では、各直線部31の反ターン部側が周方向に屈曲され、かつ互いに異なる導体セグメント30の直線部31どうしが接続されることにより、他方のコイルエンド部CE2が形成される。各コイルエンド部CE1,CE2の概要は図2に示すとおりである。次に、コイルエンド部CE2における導体セグメント30の接続についてより詳しく説明する。ここではまず、導体セグメント30どうしの接続について説明する。
When each
図7は、スロット23内に収容された状態の一部の導体セグメント30を示す図である。なお、図7では、ステータコア11を仮想線で示している。導体セグメント30において、一対の直線部31の反ターン部側は、ステータコア11の軸方向端面(図の上端面)から突出し、コア端面に対して所定の角度をもって斜行するように周方向へ屈曲されている。そして、異なる導体セグメント30の先端部の導体露出部33どうしが例えば溶接により接合されることで、複数の導体セグメント30が接続されるようになっている。
Figure 7 shows some of the
コイルエンド部CE2では、ステータコア11の軸方向外側において周方向の一定方向に延びる導体セグメント30の周方向先端部と、周方向の一定方向とは逆向き方向に延びる他の導体セグメント30の周方向先端部とが互いに接合されている。これにより、ステータ巻線12は、コイルエンド部CE2において、導体セグメント30の直線部31が軸方向に対して傾斜する向きで延び、かつ所定の頂部位置で折り返された状態となっている。この状態では、互いに接合された直線部31は、互いに近付く方向の力をステータコア11に作用させる。導体セグメント30は、各直線部31の反ターン部側が周方向でターン部32と同じ側に屈曲されるものと、各直線部31の反ターン部側が周方向にターン部32とは逆側に屈曲されるものとを含む。
At the coil end portion CE2, the circumferential tip of one
各相の相巻線では、その中間部分において導体セグメント30どうしの接合により導体の接続がなされている一方、巻線端部において、導体露出部33に対して各相の動力線バスバ13や中性線バスバ14が接続されている。
In the phase windings of each phase, the conductors are connected in the middle by joining the
図8は、曲げられた状態の帯状の鋼板20の部分拡大図である。一点鎖線は、応力が残留する位置を模式的に表しており、点Pに対応する位置おいて残留応力が他の部分よりも大きくなっている。ステータコア11は48角柱状(多角柱状)に形成されているため、ステータコア11の角部(外縁部26)に、帯状の鋼板20の引張変形による残留応力が集中している。
Figure 8 is a partially enlarged view of the strip-shaped
図9は、残留応力と鉄損との関係を示すグラフである。グラフに示すように、鉄損は残留引張応力が大きいほど大きくなる。帯状の鋼板20を螺旋状に曲げる際には、矢印A1で示すように、ステータコア11の外縁部26における引張応力が増加する。その結果、鉄損はL1まで増加する。その後、ステータコア11の外周にケース15を焼き嵌めすることにより、矢印A2で示すように、圧縮加重により引張応力が減少する。その結果、鉄損はL2まで減少する。
Figure 9 is a graph showing the relationship between residual stress and iron loss. As shown in the graph, the iron loss increases as the residual tensile stress increases. When bending the strip-shaped
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。 The present embodiment described above has the following advantages:
・帯状の鋼板20には、複数のスロット23に対応する位置にそれぞれ1つのスリット25がスロット23側に開口するように形成されている。このため、帯状の鋼板20を螺旋状に積層する際に、スリット25の互いに対向する側面(スリット合わせ面25a)を近付けるように帯状の鋼板20を容易に変形させることができる。
- The strip-shaped
・導体セグメント30は、U字状に形成され、一対の直線部31(両足)が互いに2つ以上離れたスロット23にそれぞれ挿入されている。導体セグメント30の一対の直線部31をスロット23に挿入した状態では、一対の直線部31は互いに近付く方向の力をステータコア11に作用させる。また、2つの導体セグメント30において、一方の導体セグメント30の直線部31(片足)と他方の導体セグメント30の直線部31とを接続した状態では、それらの直線部31は互いに近付く方向の力をステータコア11に作用させる。したがって、導体セグメント30の一対の直線部31の間にあるスロット23に対応するスリット25において、スリット合わせ面25aを互いに近付ける力が作用し、スプリングバックによるスリット合わせ面25aの離間を抑制することができる。なお、導体セグメント30の形状や接続状態にかかわらず、上述したいずれの導体セグメント30の直線部31も導体セグメント30の足に相当する。
The
・全ての導体セグメント30の一対の直線部31の間に、必ず1つ以上のスロット23が存在する。そして、1つのスロット23に対応して1つのスリット25が形成されているため、スリット合わせ面25aの離間を抑制する効果を、全ての導体セグメント30が発揮することができる。
- At least one
・帯状の鋼板20から形成されたステータコア11において、スロット23及びスリット25(軸方向に重なった一連のスリット25)の数はそれぞれ48(48以上)である。こうした構成によれば、帯状の鋼板20を螺旋状に積層する際に、各スリット25に対応する位置での帯状の鋼板20の変形量を少なくすることができる。したがって、ステータコア11の磁気特性が低下することを抑制することができるとともに、帯状の鋼板20が元の形に戻ろうとするスプリングバックの力を低下させることができる。さらに、1つの導体セグメント30の一対の直線部31の間に存在するスロット23の数を増やしやすくなるため、1つのスロット23に対応する1つのスリット合わせ面25aの離間を複数の導体セグメント30で抑制することができる。
- In the
・ステータコア11は48角柱状(多角柱状)に形成され、ステータコア11の外周にはケース15が焼き嵌め(加圧嵌合)されている。こうした構成によれば、48角柱状のステータコア11の角部がケース15により圧縮され、帯状の鋼板20の引張変形による残留応力を緩和することができる。したがって、ステータコア11の磁気特性を向上させることができる。
The
なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。 The above embodiment can be modified as follows. The same parts as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals and will not be described.
・図10(a)に示すように、スリット25の互いに対向する側面25a(スリット合わせ面25a)の一方に凹部25cが形成され、他方に凸部25dが形成されていてもよい。そして、図10(b)に示すように、凹部25cと凸部25dとが圧入嵌合していてもよい。こうした構成によれば、スリット合わせ面25aに形成されて圧入嵌合した凹部25cと凸部25dとにより、スリット合わせ面25aの離間をさらに抑制することができる。
- As shown in FIG. 10(a), a
・図11(a)にスリット合わせ面25aの一部を示すように、スリット合わせ面25aの一方に複数の凹部25cが形成され、他方に複数の凸部25dが形成されていてもよい。そして、図11(b)に示すように、複数の凹部25cと複数の凸部25dとがそれぞれ嵌合していてもよい。こうした構成によれば、複数の凹部25cと複数の凸部25dとの接触面積を増加させることにより、複数の凹部25cと複数の凸部25dとの摩擦力を増大させることができ、スリット合わせ面25aの離間をさらに抑制することができる。なお、図12に示すように凹部25c及び凸部25dの形状を円弧状(丸形)にしたり、台形等のその他の形状にしたりすることもできる。また、図13に示すように、複数の凹部25cが互いに異なる形状であってもよく、それらに対応して複数の凸部25dが互いに異なる形状であってもよい。
・As shown in FIG. 11(a) showing a part of the
・図14に示すように、複数の凸部25dの外径α(幅)を複数の凹部25cの入口(開口)の間隔β(幅)よりも大きくしてもよい。こうした構成によっても、複数の凹部25cと複数の凸部25dとの接触面積を増加させることにより、複数の凹部25cと複数の凸部25dとの摩擦力を増大させることができ、スリット合わせ面25aの離間をさらに抑制することができる。さらに、図15に示すように、複数の凹部25cと複数の凸部25dとが間隔をあけずに連続的に形成されることにより、スリット合わせ面25aが離間しようとする時に、隣接する突起(凸部25dと、凹部25c同士の間の突起)で互いに反力を作用させることができる。したがって、スリット合わせ面25aの離間をさらに抑制することができる。また、図16に示すように、複数の突起(凸部25dと、凹部25c同士の間の突起)に孔25daを形成して、複数の突起を弾性変形しやすくすることもできる。
- As shown in FIG. 14, the outer diameter α (width) of the multiple
・図17(a)に示すように、スリット25の互いに対向する側面25a(スリット合わせ面25a)の一方に円形の切欠25e(第1係合部)が形成され、他方に円形の突起25f(第2係合部)が形成されていてもよい。そして、図17(b)に示すように、切欠25eと突起25fとが嵌合(係合)していてもよい。こうした構成によれば、スリット合わせ面25aに形成されて嵌合した切欠25eと突起25fとにより、スリット合わせ面25aの離間をさらに抑制することができる。
- As shown in FIG. 17(a), a
・図18(a)に示すように、スリット25の互いに対向する側面25a(スリット合わせ面25a)の一方に鋭角の切欠25e(第1係合部)が形成され、他方にR部(丸部)を有する突起25f(第2係合部)が形成されていてもよい。そして、図18(b)に示すように、切欠25eと突起25fとが嵌合(係合)していてもよい。こうした構成によれば、スリット合わせ面25aに形成されて嵌合した切欠25eと突起25fとにより、スリット合わせ面25aの離間をさらに抑制することができる。
- As shown in FIG. 18(a), an acute-
・図19(a)に示すように、スリット25の互いに対向する側面25a(スリット合わせ面25a)の一方側の近傍に三角形状の切欠25e(第1係合部)が形成され、他方側の近傍に爪状の突起25f(第2係合部)が形成されていてもよい。そして、図19(b)に示すように、切欠25eと突起25fとが係止(係合)していてもよい。こうした構成によれば、スリット合わせ面25a近傍に形成されて嵌合した切欠25eと突起25fとにより、スリット合わせ面25aの離間をさらに抑制することができる。なお、図20に示すように、切欠25eの開口部に外側ほど広がるテーパ25eaを形成し、突起25fの先端部にR部25fa(丸部)を形成してもよい。こうした構成によれば、切欠25eと突起25fとを係止させる際に、テーパ25eaとR部25faとが滑りやすくなり、切欠25eに突起25fを挿入しやすくすることができる。同様に、図21に示す形状の切欠25e(第1係合部)及び突起25f(第2係合部)を採用することもできる。切欠25eの開口部には外側ほど広がるテーパ25eaが形成され、突起25fの先端部にはR部25fa(丸部)が形成されている。
・As shown in FIG. 19(a), a
・図22に示すように、切欠25e(第1係合部)が複数段の角部25ebを有し、突起25f(第2係合部)が複数段の爪部25fbを有していてもよい。こうした構成によれば、切欠25eから突起25fが抜けにくくすることができ、スリット合わせ面25aの離間をさらに抑制することができる。
- As shown in FIG. 22, the
・図23(a)に示すように、切欠25eの開口部に開口端側(外側)ほど互いに近付くテーパ25ecを形成し、突起25fの先端部にR部25fa(丸部)を形成し、突起25fに孔25fcを形成してもよい。こうした構成によれば、切欠25eと突起25fとを係止させる際に、テーパ25ecの端部とR部25faとが滑りやすくなり、且つ突起25fが弾性変形しやすくなり、切欠25eに突起25fを挿入しやすくすることができる。また、開口端側ほど互いに近付くテーパ25ecにより、切欠25eから突起25fが抜けにくくすることができ、スリット合わせ面25aの離間をさらに抑制することができる。
As shown in FIG. 23(a), tapers 25ec approaching each other toward the opening end (outside) may be formed at the opening of the
・図24(a)に示すように、スリット25の互いに対向する側面25a(スリット合わせ面25a)の一方に円形の切欠25e(第1係合部)が形成され、他方に切欠25eの開口幅よりも狭い幅の矩形(直方体状)の突起25f(第2係合部)が形成されていてもよい。そして、図24(b)に示すように切欠25eに突起25fを挿入して潰す(かしめる)ことにより、図24(c)に示すように切欠25eの開口幅よりも突起25fの幅が広くなるように変形させてもよい。こうした構成によれば、スリット合わせ面25aに形成された切欠25eと挿入後に変形させられた突起25fとにより、スリット合わせ面25aの離間をさらに抑制することができる。
- As shown in FIG. 24(a), a
・図25に示すように、スリット25のスロット23と反対側の端部(円孔25b)に対応する帯状の鋼板20の外縁部20aに切欠27が形成されていてもよい。切欠27は、V字状やU字状に形成されている。こうした構成によれば、帯状の鋼板20を変形させて螺旋状に積層した際に応力が残留する部分(外縁部20a)を減少させることができ、スプリングバック量を減少させることができる。
- As shown in FIG. 25, a
・図26に示すように、スリット25のスロット23と反対側の端部(円孔25b)は、破線矢印で示すように、ティース22の外径方向に位置していてもよい。すなわち、スリット25のスロット23と反対側の端部が、スロット23の外径方向からずれていてもよい。なお、スリット25のスロット23と同じ側の端部(開口部)は、スロット23の外径方向に位置している。こうした構成によれば、帯状の鋼板20の外縁部20aに形成された切欠27や円孔25bによりバックヨーク21を周方向に流れる磁束が遮られた際に、磁束をバックヨーク21におけるティース22の外径方向の部分に迂回させて周方向に流すことができる。したがって、磁気飽和によるステータコア11の磁気特性の低下を抑制することができる。
- As shown in FIG. 26, the end (
・図27に示すように、スリット25の互いに対向する側面25aは、円弧面状に形成されていてもよい。ここでは、互いに対向する側面25aの曲率半径は同じである。こうした構成によれば、帯状の鋼板20を螺旋状に積層する際に、製造誤差等によるスリット合わせ面25aの形状差異を、円弧面状に形成されたスリット合わせ面25aの曲率が変化するようにスリット合わせ面25aが変形することにより吸収しやすくなる。したがって、スリット合わせ面25a同士を全面にわたって密着させやすくなり、ステータコア11の磁気特性を向上させることができる。
- As shown in FIG. 27, the opposing
・図28に示すように、スリット25の互いに対向する側面25a1,25a2(スリット合わせ面)において、先に螺旋状に積層される側の側面25a1の曲率半径よりも、後に螺旋状に積層される側の側面25a2の曲率半径を大きくしてもよい。こうした構成によれば、先に螺旋状に積層される側の側面25a1に、後に螺旋状に積層される側の側面25a2を倣わせるように変形させることができ、スリット合わせ面25a1,25a2同士を全面にわたって密着させやすくなる。したがって、ステータコア11の磁気特性を向上させることができる。
- As shown in FIG. 28, the radius of curvature of the side surface 25a2 that will be stacked later in a spiral shape may be larger than the radius of curvature of the side surface 25a1 that will be stacked later in a spiral shape on the opposing side surfaces 25a1 and 25a2 (slit mating surfaces) of the
・図29はステータコア11の変更例を示す模式図である。図29(b)は、図29(a)のR部分を拡大して示している。螺旋状に積層された帯状の鋼板20の外周面S1,S2,S3の径方向D1の位置は、積層方向D2において互いにずれていてもよい。こうした構成によれば、ステータコア11の外表面の面積を増加させることができ、ステータコア11の放熱性を向上させることができる。なお、上記構成においては、ステータコア11の外周にケース15を焼き嵌め(加圧嵌合)するのではなく、ステータコア11とケースとをボルト締結やねじ締結等すればよい。
- Figure 29 is a schematic diagram showing a modified example of the
・図30に示すように、スリット25のスロット23と反対側の端部(円孔25b)をステータコア11の外径方向へ延長した延長線から外れた帯状の鋼板20の外縁部20bに切欠28が形成されていてもよい。切欠28は、V字状や、U字状、台形状、矩形状に形成されている。こうした構成によれば、帯状の鋼板20を変形させて螺旋状に積層した際に応力が残留する部分(外縁部26,20b)を減少させることができ、スプリングバック量を減少させることができる。さらに、帯状の鋼板20において、スリット25の長手方向(延びる方向)の延長線上から外れた部分に切欠28を形成している。このため、図25に示すようにスリット25の長手方向の延長線上に切欠27を形成した場合と比較して、切欠27を起点とした亀裂がスリット25に至って鋼板20が断裂することを抑制することができる。
30, a
・図31に示すように、スリット25のスロット23と反対側の端部(円孔25b)に対応する帯状の鋼板の外縁部20aに、ステータコア11の外径方向へ突出する凸部29が形成されていてもよい。凸部29は、半楕円状や矩形状に形成されている。こうした構成によれば、ステータコア11の外径方向における外縁部26の幅を拡大することができ、鋼板20の曲げによる外縁部26への応力集中を緩和することができる。したがって、外縁部26への応力集中による外縁部26の破断を抑制することができる。さらに、外縁部26がステータコア11の周方向へ引き伸ばされた際に、ステータコア11の径方向における外縁部26の幅が減少することを抑制することができる。なお、外縁部26は、鋼板20において、スリット25のスロット23と反対側の端部(円孔25b)からステータコア11の外径方向に延長した部分である。
・As shown in FIG. 31, a
・図32に示すように、帯状の鋼板20には、スリット25のスロット23と反対側の端部から、ステータコア11の周方向の両側に延びる周方向スリット40が形成されていてもよい。周方向スリット40は、長円状や、楕円状、矩形状、逆三角形状に形成されている。こうした構成によれば、鋼板20の曲げにより応力集中する範囲を、外縁部26からステータコア11の周方向に周方向スリット40の長さ範囲まで拡大することができる。このため、応力集中する範囲の平均応力を低下させることができる。したがって、外縁部26への応力集中による外縁部26の破断を抑制することができる。
- As shown in FIG. 32, the band-shaped
・図33に示すように、帯状の鋼板20において、スリット25のスロット23と反対側の端部には円孔25bが形成され、円孔25bのスロット23と反対側の端部から外れた部分に接続されるように円孔25bよりも小さい小円孔25baが形成されていてもよい。小円孔25baは、円孔25bよりも小さい任意の大きさで、複数又は単数形成されている。複数の小円孔25baは、互いに大きさが異なっていてもよい。こうした構成によれば、鋼板20の曲げにより応力集中する範囲を、外縁部26からステータコア11の周方向に小円孔25baの範囲まで拡大することができる。したがって、外縁部26への応力集中による外縁部26の破断を抑制することができる。
- As shown in FIG. 33, in the band-shaped
・図34に示すように、図30の切欠28と図31の凸部29とを組み合わせることもできる。こうした構成によれば、切欠28による効果、及び凸部29による効果を奏することができる。
- As shown in FIG. 34, the
・図35に示すように、図30の切欠28と図32の周方向スリット40とを組み合わせることもできる。こうした構成によれば、切欠28による効果、及び周方向スリット40による効果を奏することができる。
- As shown in FIG. 35, the
・図36に示すように、図31の凸部29と図32の周方向スリット40とを組み合わせることもできる。こうした構成によれば、凸部29による効果、及び周方向スリット40による効果を奏することができる。
- As shown in FIG. 36, it is also possible to combine the
・図37に示すように、図30の切欠28と図31の凸部29と図32の周方向スリット40とを組み合わせることもできる。こうした構成によれば、切欠28による効果、凸部29による効果、及び周方向スリット40による効果を奏することができる。
- As shown in FIG. 37, it is also possible to combine the
・図30の切欠28と、図33の円孔25b及び小円孔25baとを組み合わせることもできる。こうした構成によれば、切欠28による効果、並びに円孔25b及び小円孔25baによる効果を奏することができる。
- The
・図31の凸部29と、図33の円孔25b及び小円孔25baとを組み合わせることもできる。こうした構成によれば、凸部29による効果、並びに円孔25b及び小円孔25baによる効果を奏することができる。
- The
・図30の切欠28と、図31の凸部29と、図33の円孔25b及び小円孔25baとを組み合わせることもできる。こうした構成によれば、切欠28による効果、凸部29による効果、並びに円孔25b及び小円孔25baによる効果を奏することができる。
- It is also possible to combine the
・図38に示すように、帯状の鋼板20には、スロット23に対応する位置に2つ(1つ以上)のスリット25がスロット23側に開口するように形成されていてもよい。こうした構成は、上述した実施形態及び各変更例に適用することができる。上記構成によっても、導体セグメント30の2つの直線部31の間にあるスロット23に対応するスリット25において、スリット合わせ面25aを互いに近付ける力が作用し、スプリングバックによるスリット合わせ面25aの離間を抑制することができる。
- As shown in FIG. 38, the strip-shaped
・図39に示すように、帯状の鋼板20には、複数のスロット23の一部(少なくとも一部)に対応する位置に1つのスリット25がスロット23側に開口するように形成されていてもよい。こうした構成は、上述した実施形態及び各変更例に適用することができる。上記構成によっても、導体セグメント30の2つの直線部31の間にあるスロット23に対応するスリット25において、スリット合わせ面25aを互いに近付ける力が作用し、スプリングバックによるスリット合わせ面25aの離間を抑制することができる。
- As shown in FIG. 39, the strip-shaped
・図40に示すように、帯状の鋼板20には、複数のスロット23の一部(少なくとも一部)に対応する位置に2つ(1つ以上)のスリット25がスロット23側に開口するように形成されていてもよい。こうした構成は、上述した実施形態及び各変更例に適用することができる。上記構成によっても、導体セグメント30の2つの直線部31の間にあるスロット23に対応するスリット25において、スリット合わせ面25aを互いに近付ける力が作用し、スプリングバックによるスリット合わせ面25aの離間を抑制することができる。
- As shown in FIG. 40, the strip-shaped
なお、上記の各変更例を組み合わせて実施することもできる。 The above modifications can also be implemented in combination.
以下、上述した実施形態及び変更例から抽出される特徴的な構成を記載する。
[構成1]
帯状の鋼板(20)が螺旋状に積層され内周側に開口する複数のスロット(23)が形成されたヘリカルステータコア(11)と、前記スロットに挿入され互いに接続されてステータ巻線を構成している複数の導体セグメント(30)とを備える、回転電機のステータ(10)において、
前記帯状の鋼板には、前記複数のスロットの少なくとも一部に対応する位置に1つ以上のスリット(25)が前記スロット側に開口するように形成されており、
前記導体セグメントの2つの足(31)が前記スリットに対応する前記スロットを跨いで接続された状態が1箇所以上存在している、回転電機のステータ。
[構成2]
帯状の鋼板(20)が螺旋状に積層され内周側に開口する複数のスロット(23)が形成されたヘリカルステータコア(11)と、前記スロットに挿入され互いに接続されてステータ巻線を構成している複数の導体セグメント(30)とを備える、回転電機のステータ(10)において、
前記帯状の鋼板には、前記複数のスロットに対応する位置にそれぞれ1つのスリット(25)が前記スロット側に開口するように形成されており、
前記導体セグメントは、U字状に形成され、両足(31)が互いに2つ以上離れた前記スロットにそれぞれ挿入されている、回転電機のステータ。
[構成3]
前記スリットの互いに対向する側面(25a)の一方に凹部(25c)が形成され他方に凸部(25d)が形成されており、前記凹部と前記凸部とが圧入嵌合している、構成1又は2に記載の回転電機のステータ。
[構成4]
前記スリットの互いに対向する側面の一方に第1係合部(25e)が形成され他方に第2係合部(25f)が形成されており、前記第1係合部と前記第2係合部とが係合している、構成1~3のいずれか1つに記載の回転電機のステータ。
[構成5]
前記スリットの前記スロットと反対側の端部(25b)に対応する前記帯状の鋼板の外縁部(20a)には切欠(27)が形成されている、構成1~4のいずれか1つに記載の回転電機のステータ。
[構成6]
前記スロット及び前記スリットの数はそれぞれ48以上である、構成1~5のいずれか1つに記載の回転電機のステータ。
[構成7]
前記ヘリカルステータコアは、中心軸を中心として周方向に延びるバックヨーク(21)と、前記バックヨークから前記中心軸に向かって延びるティース(22)とを備え、
前記スリットの前記スロットと反対側の端部(25b)は前記ティースの外径方向に位置している、構成5に記載の回転電機のステータ。
[構成8]
前記スリットの互いに対向する側面(25a、25a1、25a2)は、円弧面状に形成されている、構成1~7のいずれか1つに記載の回転電機のステータ。
[構成9]
前記スリットの互いに対向する側面において、先に螺旋状に積層される側の側面(25a1)の曲率半径よりも、後に螺旋状に積層される側の側面(25a2)の曲率半径が大きい、構成8に記載の回転電機のステータ。
[構成10]
前記ヘリカルステータコアは多角柱状に形成され、
前記ヘリカルステータコアの外周にはケース(15)が加圧嵌合されている、構成1~9のいずれか1つに記載の回転電機のステータ。
[構成11]
螺旋状に積層された前記帯状の鋼板の外周面の径方向の位置は、積層方向において互いにずれている、構成1~10のいずれか1つに記載の回転電機のステータ。
[構成12]
前記スリットの前記スロットと反対側の端部(25b)を前記ヘリカルステータコアの外径方向へ延長した延長線から外れた前記帯状の鋼板の外縁部(20b)には切欠(28)が形成されている、構成1~11のいずれか1つに記載の回転電機のステータ。
[構成13]
前記スリットの前記スロットと反対側の端部(25b)に対応する前記帯状の鋼板の外縁部(20a)には、前記ヘリカルステータコアの外径方向へ突出する凸部(29)が形成されている、構成1~12のいずれか1つに記載の回転電機のステータ。
[構成14]
前記帯状の鋼板には、前記スリットの前記スロットと反対側の端部から、前記ヘリカルステータコアの周方向の両側に延びる周方向スリット(40)が形成されている、構成1~13のいずれか1つに記載の回転電機のステータ。
[構成15]
前記帯状の鋼板において、前記スリットの前記スロットと反対側の端部には円孔(25b)が形成され、前記円孔の前記スロットと反対側の端部から外れた部分に接続されるように前記円孔よりも小さい小円孔(25ba)が形成されている、構成1~13のいずれか1つに記載の回転電機のステータ。
Characteristic configurations extracted from the above-described embodiment and modified examples will be described below.
[Configuration 1]
A stator (10) for a rotating electric machine, comprising: a helical stator core (11) in which strip-shaped steel plates (20) are helically laminated and in which a plurality of slots (23) opening to the inner periphery side are formed; and a plurality of conductor segments (30) that are inserted into the slots and connected to each other to form a stator winding,
The strip-shaped steel plate has one or more slits (25) formed at positions corresponding to at least some of the plurality of slots so as to open toward the slots,
A stator for a rotating electric machine, wherein there is at least one location where two legs (31) of the conductor segment are connected across the slot corresponding to the slit.
[Configuration 2]
A stator (10) for a rotating electric machine, comprising: a helical stator core (11) in which a strip-shaped steel plate (20) is spirally laminated and in which a plurality of slots (23) opening to the inner periphery side are formed; and a plurality of conductor segments (30) that are inserted into the slots and connected to each other to form a stator winding,
The strip-shaped steel plate has a slit (25) formed at each of the positions corresponding to the plurality of slots so as to open toward the slot,
The conductor segment is formed in a U-shape, and both legs (31) are inserted into the slots that are spaced apart from each other by two or more.
[Configuration 3]
3. The stator of a rotating electric machine according to
[Configuration 4]
A stator for a rotating electric machine according to any one of
[Configuration 5]
A stator for a rotating electric machine according to any one of
[Configuration 6]
6. The stator of a rotating electric machine according to any one of
[Configuration 7]
The helical stator core includes a back yoke (21) extending in a circumferential direction about a central axis, and teeth (22) extending from the back yoke toward the central axis,
6. The stator of a rotating electric machine according to claim 5, wherein an end (25b) of the slit opposite to the slot is positioned in an outer radial direction of the teeth.
[Configuration 8]
8. The stator of a rotating electric machine according to any one of
[Configuration 9]
A stator for a rotating electric machine according to configuration 8, wherein, on the opposing side surfaces of the slit, a radius of curvature of a side surface (25a2) that will be stacked later in a spiral shape is larger than a radius of curvature of a side surface (25a1) that will be stacked first in a spiral shape.
[Configuration 10]
The helical stator core is formed in a polygonal column shape,
10. The stator of a rotating electric machine according to any one of
[Configuration 11]
11. The stator of a rotating electric machine according to any one of
[Configuration 12]
A stator for a rotating electric machine according to any one of
[Configuration 13]
13. The stator of a rotating electric machine according to any one of
[Configuration 14]
The stator of a rotating electric machine according to any one of
[Configuration 15]
A stator for a rotating electric machine according to any one of
10…ステータ、11…ステータコア、12…ステータ巻線、20…帯状の鋼板、23…スロット、25…スリット、30…導体セグメント。 10... stator, 11... stator core, 12... stator winding, 20... strip-shaped steel plate, 23... slot, 25... slit, 30... conductor segment.
Claims (15)
前記帯状の鋼板には、前記複数のスロットの少なくとも一部に対応する位置に1つ以上のスリット(25)が前記スロット側に開口するように形成されており、
前記導体セグメントの2つの足(31)が前記スリットに対応する前記スロットを跨いで接続された状態が1箇所以上存在している、回転電機のステータ。 A stator (10) for a rotating electric machine, comprising: a helical stator core (11) in which strip-shaped steel plates (20) are helically laminated and in which a plurality of slots (23) opening to the inner periphery side are formed; and a plurality of conductor segments (30) that are inserted into the slots and connected to each other to form a stator winding,
The strip-shaped steel plate has one or more slits (25) formed at positions corresponding to at least some of the plurality of slots so as to open toward the slots,
A stator for a rotating electric machine, wherein there is at least one location where two legs (31) of the conductor segment are connected across the slot corresponding to the slit.
前記帯状の鋼板には、前記複数のスロットに対応する位置にそれぞれ1つのスリット(25)が前記スロット側に開口するように形成されており、
前記導体セグメントは、U字状に形成され、両足(31)が互いに2つ以上離れた前記スロットにそれぞれ挿入されている、回転電機のステータ。 A stator (10) for a rotating electric machine, comprising: a helical stator core (11) in which strip-shaped steel plates (20) are helically laminated and in which a plurality of slots (23) opening to the inner periphery side are formed; and a plurality of conductor segments (30) that are inserted into the slots and connected to each other to form a stator winding,
The strip-shaped steel plate has a slit (25) formed at each of the positions corresponding to the plurality of slots so as to open toward the slot,
The conductor segment is formed in a U-shape, and both legs (31) are inserted into the slots that are spaced apart from each other by two or more.
前記スリットの前記スロットと反対側の端部(25b)は前記ティースの外径方向に位置している、請求項5に記載の回転電機のステータ。 The helical stator core includes a back yoke (21) extending in a circumferential direction about a central axis, and teeth (22) extending from the back yoke toward the central axis,
6. The stator for a rotating electric machine according to claim 5, wherein an end (25b) of each of the slits opposite to the slot is positioned in an outer radial direction of each of the teeth.
前記ヘリカルステータコアの外周にはケース(15)が加圧嵌合されている、請求項1又は2に記載の回転電機のステータ。 The helical stator core is formed in a polygonal column shape,
3. The stator of claim 1, wherein a case (15) is press-fitted onto an outer periphery of the helical stator core.
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