JP2024086361A - stator - Google Patents
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Abstract
Description
この明細書における開示は、回転電機の固定子に関する。 The disclosure in this specification relates to a stator for a rotating electric machine.
回転電機として、特許文献1に記載された回転電機が知られている。この回転電機では、複数の凸極が形成された固定子鉄心を有する固定子と、固定子鉄心を固定するために設けられ、固定子鉄心の外周側に装着された略円筒形状の金属製フレームとを備えた構成を有し、金属製フレームの内周面にスリット又は溝が形成されている。そしてこの構成により、フレームに鎖交する磁束による渦電流損失を低減することとしている。
The rotating electric machine described in
ところで、ティースレス構造の固定子を用いる場合には、固定子巻線のコイルエンド部分が径方向に屈曲され、そのコイルエンド部分において固定子巻線がベース部材(フレーム)に固定される構成が考えられる。この場合、強度確保を図るべく金属製のベース部材を用いた構成であると、固定子巻線の通電時においてコイルエンドからベース部材に鎖交する磁束に起因して渦電流損が生じることが懸念される。 When using a stator with a teethless structure, the coil end portion of the stator winding may be bent radially, and the stator winding may be fixed to a base member (frame) at the coil end portion. In this case, if a metal base member is used to ensure strength, there is a concern that eddy current loss may occur due to magnetic flux linking from the coil end to the base member when current is applied to the stator winding.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ティースレス構造の固定子において、強度確保を図りつつ、渦電流損失の低減を可能とすることを主たる目的とする。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and its main objective is to reduce eddy current loss while ensuring strength in a teethless stator.
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。 The various aspects disclosed in this specification employ different technical means to achieve their respective objectives. The objectives, features, and advantages disclosed in this specification will become more apparent by reference to the following detailed description and the accompanying drawings.
手段1は、
固定子巻線と、円筒状をなし前記固定子巻線が組み付けられる金属製のベース部材と、を有するティースレス構造の固定子であって、
前記固定子巻線は、軸方向端部のコイルエンドに、径方向に屈曲された屈曲部を有し、その屈曲部が、前記ベース部材に対して軸方向に対向しており、
前記ベース部材において前記固定子巻線の前記屈曲部に対向する対向部に、前記固定子巻線のコイルエンドからの鎖交磁束による渦電流を低減させる渦電流低減部が設けられていることを特徴とする。
A stator having a teethless structure including a stator winding and a cylindrical metal base member to which the stator winding is attached,
the stator winding has a bent portion bent in a radial direction at a coil end at an axial end portion, the bent portion facing the base member in the axial direction,
The base member is characterized in that an eddy current reducing portion is provided at a portion facing the bent portion of the stator winding, for reducing eddy currents caused by interlinkage magnetic flux from a coil end of the stator winding.
ティースレス構造の固定子では、ベース部材に対して固定子巻線が組み付けられ、その組み付け状態において、コイルエンドで固定子巻線が保持される構成が考えられる。この場合、固定子巻線のコイルエンドに、径方向に屈曲した屈曲部を設けることで、ベース部材の軸方向端部において、屈曲部をベース部材に対して固定することが可能となっている。また、ベース部材は、強度確保の観点から金属製にすることが考えられる。しかしながら、ベース部材を金属製にすると、固定子巻線の通電時においてコイルエンドからベース部材に鎖交する磁束に起因して渦電流損が生じることが懸念される。 In a stator with a teethless structure, the stator winding is assembled to a base member, and in this assembled state, the stator winding is held by the coil ends. In this case, by providing a radially bent portion at the coil end of the stator winding, it is possible to fix the bent portion to the base member at the axial end of the base member. In addition, the base member may be made of metal to ensure strength. However, if the base member is made of metal, there is a concern that eddy current loss will occur due to magnetic flux linking from the coil ends to the base member when current is applied to the stator winding.
この点、ベース部材において固定子巻線の屈曲部に対向する対向部に、固定子巻線のコイルエンドからの鎖交磁束による渦電流を低減させる渦電流低減部が設けられている構成とした。この場合、ベース部材の渦電流低減部によって、固定子巻線のコイルエンドからベース部材への鎖交磁束に起因する渦電流損が低減される。その結果、ティースレス構造の固定子において、強度確保を図りつつ、渦電流損失の低減を可能とすることができるものとなっている。 In this regard, an eddy current reduction section that reduces eddy currents due to the interlinkage magnetic flux from the coil ends of the stator winding is provided at the opposing portion of the base member that faces the bent portion of the stator winding. In this case, the eddy current reduction section of the base member reduces eddy current loss caused by the interlinkage magnetic flux from the coil ends of the stator winding to the base member. As a result, it is possible to reduce eddy current loss while ensuring strength in a teethless stator structure.
手段2では、前記ベース部材の前記対向部には、前記渦電流低減部として、前記屈曲部に電流が流れる向きに対して交差する方向に延びる複数の溝部が設けられている。 In the second method, the opposing portion of the base member is provided with a plurality of grooves that extend in a direction that intersects with the direction of current flow in the bent portion as the eddy current reduction portion.
上記構成によれば、ベース部材の対向部において、複数の溝部を、固定子巻線の屈曲部に電流が流れる向きに対して交差する方向に延びるように設けることで、固定子巻線のコイルエンドからの鎖交磁束による渦電流を好適に低減させることができる。 According to the above configuration, by providing multiple grooves in the opposing portions of the base member so that they extend in a direction that intersects with the direction of current flow in the bent portion of the stator winding, eddy currents due to interlinked magnetic flux from the coil ends of the stator winding can be suitably reduced.
手段3では、前記固定子巻線は、相ごとに複数の部分巻線からなる相巻線を有し、前記部分巻線は、周方向に所定間隔を離して設けられる一対の中間導線部と、軸方向一端側及び他端側に設けられ前記一対の中間導線部を環状に接続する渡り部とを有する空芯コイルであり、前記部分巻線における前記一対の中間導線部の間に、他相の前記部分巻線における前記一対の中間導線部のうち一方の中間導線部が配置されることで、各相の前記中間導線部どうしが近接状態で周方向に並べて配置されている。前記渡り部は、前記各中間導線部に対して径方向に屈曲されてなる前記屈曲部であり、かつ径方向に凸となる湾曲形状をなしており、前記ベース部材の前記対向部には、前記渦電流低減部として複数の溝部が設けられており、前記複数の溝部は、前記渡り部において前記一対の中間導線部に繋がる2つの基端部の間を起点として放射状に延びるように設けられている。 In the third aspect, the stator winding has a phase winding consisting of a plurality of partial windings for each phase, and the partial winding is an air-core coil having a pair of intermediate conductor parts arranged at a predetermined interval in the circumferential direction and a transition part arranged at one end side and the other end side in the axial direction to connect the pair of intermediate conductor parts in an annular manner, and one of the pair of intermediate conductor parts in the partial winding of the other phase is arranged between the pair of intermediate conductor parts in the partial winding, so that the intermediate conductor parts of each phase are arranged side by side in the circumferential direction in a close state. The transition part is a bent part bent in the radial direction with respect to each intermediate conductor part and has a curved shape that is convex in the radial direction, and the opposing part of the base member has a plurality of groove parts as the eddy current reduction part, and the plurality of groove parts are arranged so as to extend radially from the two base ends connected to the pair of intermediate conductor parts in the transition part as a starting point.
複数の部分巻線からなる固定子巻線において、部分巻線の渡り部を径方向に屈曲させることで、部分巻線どうしの干渉を抑制できる。また、渡り部を、径方向に凸となる湾曲形状とする一方、ベース部材の対向部に、渡り部において一対の中間導線部に繋がる2つの基端部の間を起点として放射状に延びるように複数の溝部を設ける構成とした。これにより、固定子巻線のコイルエンドからの鎖交磁束による渦電流を好適に低減させることができる。 In a stator winding consisting of multiple partial windings, the crossover parts of the partial windings are bent in the radial direction to suppress interference between the partial windings. The crossover parts are curved to be convex in the radial direction, while the opposing parts of the base member are provided with multiple grooves that extend radially from between the two base ends that connect to a pair of intermediate conductor parts in the crossover parts. This makes it possible to effectively reduce eddy currents due to the interlinkage magnetic flux from the coil ends of the stator winding.
手段4では、前記固定子巻線は、相ごとに複数の部分巻線からなる相巻線を有し、前記部分巻線は、周方向に所定間隔を離して設けられる一対の中間導線部と、軸方向一端側及び他端側に設けられ前記一対の中間導線部を環状に接続する渡り部とを有する空芯コイルであり、前記部分巻線における前記一対の中間導線部の間に、他相の前記部分巻線における前記一対の中間導線部のうち一方の中間導線部が配置されることで、各相の前記中間導線部どうしが近接状態で周方向に並べて配置されている。前記部分巻線には、軸方向両側のうち軸方向一端側において前記渡り部が径方向内側に屈曲されることで前記屈曲部が形成された第1部分巻線と、軸方向両側のうち軸方向他端側において前記渡り部が径方向外側に屈曲されることで前記屈曲部が形成された第2部分巻線と、が含まれている。前記ベース部材は、前記対向部として、前記第1部分巻線において径方向内側に屈曲された前記屈曲部に対向する第1対向部と、前記第2部分巻線において径方向外側に屈曲された前記屈曲部に対向する第2対向部とを有し、前記第1対向部及び前記第2対向部に、それぞれ前記渦電流低減部が設けられている。 In the fourth embodiment, the stator winding has a phase winding consisting of a plurality of partial windings for each phase, and the partial winding is an air-core coil having a pair of intermediate conductor parts arranged at a predetermined interval in the circumferential direction and a jumper part arranged at one axial end side and the other axial end side to connect the pair of intermediate conductor parts in a ring shape, and one of the pair of intermediate conductor parts in the partial winding of the other phase is arranged between the pair of intermediate conductor parts in the partial winding, so that the intermediate conductor parts of each phase are arranged side by side in the circumferential direction in close proximity to each other. The partial winding includes a first partial winding in which the jumper part is bent radially inward at one axial end side of both axial sides to form the bent part, and a second partial winding in which the jumper part is bent radially outward at the other axial end side of both axial sides to form the bent part. The base member has, as the opposing portion, a first opposing portion that faces the bent portion bent radially inward in the first partial winding, and a second opposing portion that faces the bent portion bent radially outward in the second partial winding, and the eddy current reduction portion is provided on each of the first opposing portion and the second opposing portion.
ベース部材の軸方向両側に、固定子巻線の屈曲部(渡り部)に対向する対向部(第1対向部、第2対向部)をそれぞれ設けるとともに、それら各対向部に渦電流低減部を設ける構成とした。この場合、渡り部を内曲げとした第1部分巻線と、渡り部を外曲げとした第2部分巻線とを組み合わせて固定子巻線を構成することで、ベース部材に対する固定子巻線の組み付け性と、回転子に対する固定子の組み付け性とを良好なものにしつつ、軸方向両側においてコイルエンドでの渦電流損の対策を好適に実現できるものとなっている。 Opposing portions (first opposing portion, second opposing portion) that face the bent portion (crossover portion) of the stator winding are provided on both axial sides of the base member, and eddy current reduction portions are provided on each of these opposing portions. In this case, the stator winding is formed by combining a first partial winding with an inwardly bent crossover portion and a second partial winding with an outwardly bent crossover portion, which improves the ease of assembly of the stator winding to the base member and the stator to the rotor, while providing suitable measures against eddy current loss at the coil ends on both axial sides.
手段5では、前記第1部分巻線及び前記第2部分巻線における前記各渡り部は、前記各中間導線部に対して径方向に屈曲されてなる前記屈曲部であり、かつ径方向に凸となる湾曲形状をなしている。前記第1対向部には、前記渦電流低減部として複数の溝部が設けられ、その複数の溝部は、周方向に並ぶ前記渡り部ごとに、径方向内側に拡がる放射状に並べて設けられている。前記第2対向部には、前記渦電流低減部として複数の溝部が設けられ、その複数の溝部は、周方向に並ぶ前記渡り部ごとに、径方向外側に拡がる放射状に並べて設けられている。 In the fifth aspect, the crossover portions in the first partial winding and the second partial winding are bent in the radial direction with respect to the intermediate conductor portions, and have a curved shape that is convex in the radial direction. The first opposing portion is provided with a plurality of grooves as the eddy current reduction portion, and the plurality of grooves are arranged radially inward for each of the crossover portions arranged in the circumferential direction. The second opposing portion is provided with a plurality of grooves as the eddy current reduction portion, and the plurality of grooves are arranged radially inward for each of the crossover portions arranged in the circumferential direction.
上記構成によれば、ベース部材の軸方向両側において固定子巻線の屈曲部(渡り部)の湾曲形状を考慮しつつ、渡り部ごとの渦電流低減部である複数の溝部を好適な形態で設けることができる。 The above configuration allows multiple grooves, which are eddy current reduction sections for each transition section, to be provided in a suitable form on both axial sides of the base member while taking into consideration the curved shape of the bent section (transition section) of the stator winding.
手段6では、前記ベース部材は、前記対向部に組み付けられた円環状の円板部材を有し、前記円板部材には、板厚方向に貫通する複数のスリットが設けられており、そのスリットにより、前記渦電流低減部として複数の溝部が形成されている。 In means 6, the base member has an annular disk member attached to the opposing portion, and the disk member has a plurality of slits penetrating in the plate thickness direction, and the slits form a plurality of grooves as the eddy current reduction portion.
上記構成では、ベース部材の対向部に円環状の円板部材が組み付けられることで、円板部材の複数のスリットにより渦電流低減部としての複数の溝部が形成される。この場合、円板部材に対して打ち抜き等によりスリットを形成しておくことにより、ベース部材の対向部に渦電流低減部を簡易に設けることができる。 In the above configuration, a circular disk member is attached to the opposing portion of the base member, and multiple slits in the disk member form multiple grooves as eddy current reduction portions. In this case, by forming slits in the disk member by punching or the like, it is possible to easily provide an eddy current reduction portion on the opposing portion of the base member.
手段7では、前記ベース部材の前記対向部において前記固定子巻線の前記屈曲部との間に樹脂がモールドされている。 In the seventh aspect, resin is molded between the opposing portion of the base member and the bent portion of the stator winding.
ベース部材の対向部と固定子巻線の屈曲部との間に樹脂モールドが施されている構成では、樹脂を介して固定子巻線の屈曲部からベース部材側への熱伝導経路を形成することができる。この場合、ベース部材の対向部において、渦電流低減部として溝部が形成される構成であっても、その溝部内に樹脂が充填されることで、熱伝導性の低下が抑制される。 In a configuration in which a resin mold is applied between the opposing portion of the base member and the bent portion of the stator winding, a heat conduction path can be formed from the bent portion of the stator winding to the base member via the resin. In this case, even if a groove is formed as an eddy current reduction portion in the opposing portion of the base member, the decrease in thermal conductivity is suppressed by filling the groove with resin.
以下、本発明に係る回転電機を具体化した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態における回転電機は、例えば車両動力源として用いられるものとなっている。ただし、回転電機は、産業用、車両用、航空機用、家電用、OA機器用、遊技機用などとして広く用いられることが可能となっている。 Hereinafter, an embodiment of a rotating electric machine according to the present invention will be described with reference to the drawings. The rotating electric machine in this embodiment is used, for example, as a vehicle power source. However, rotating electric machines can be used widely in industrial, vehicle, aircraft, home appliances, office automation equipment, gaming machines, etc.
図1は、回転電機10の縦断面図である。回転電機10は、アウタロータ式の表面磁石型多相交流モータであり、例えば車両のインホイールモータとして用いられる。以下の記載では、回転電機10において、回転軸線の延びる方向を軸方向とし、回転軸線の中心から放射状に延びる方向を径方向とし、回転軸線を中心として円周状に延びる方向を周方向としている。
Figure 1 is a vertical cross-sectional view of a rotating
回転電機10は、回転子20と、回転子20の径方向内側に配置された固定子30とを備えている。回転子20及び固定子30は、それぞれ円筒状をなしており、円環状に延びるエアギャップを挟んで径方向に互いに対向配置されている。回転電機10は、回転子20に、不図示の車輪のホイールに固定されるハブ11が一体化される一方、固定子30に、不図示の車体に固定される略円柱状のスピンドル12が一体化された構成となっている。ハブ11は、一対の軸受13,14によりスピンドル12に対して回転可能に支持されている。
The rotating
回転子20は、略円筒状の回転子キャリア21と、その回転子キャリア21に固定された環状の磁石ユニット22とを有している。回転子キャリア21は、円筒状をなす円筒部23と、円筒部23の軸方向一端の側に設けられ、径方向に延びる端板部24とを有している。円筒部23の内周面には磁石ユニット22が固定されている。回転子キャリア21の軸方向他端側は開放されている。回転子キャリア21は、磁石保持部材として機能する。
The
磁石ユニット22は、回転子キャリア21の円筒部23の内周面に固定された複数の磁石を有している。磁石ユニット22において、磁石は、回転子20の周方向に沿って極性が交互に変わるように並べられている。これにより、磁石ユニット22には、周方向に複数の磁極が形成されている。なお、回転電機10は、埋込磁石型の同期機(IPMSM)であってもよい。
The
回転子キャリア21の開放側の軸方向端部には回転子カバー15が固定されている。回転子カバー15は、円環板状をなしており、固定子30との径方向対向部分に軸受16を介在させた状態で、回転子キャリア21に対してボルト等の固定具により固定されている。
The
固定子30は、固定子巻線31と、固定子コア32と、固定子ホルダ33とを有している。固定子コア32及び固定子ホルダ33は、固定子コア32を径方向外側として一体化され、その径方向外側に固定子巻線31が組み付けられている。本実施形態では、固定子30は、スロットを形成するためのティースを有していないティースレス構造を有しており、固定子コア32において径方向外側の外周面は凸部(ティース)の無い曲面となっている。固定子コア32は、円筒状をなし、バックヨークとして設けられている。固定子ホルダ33が「ベース部材」に相当する。固定子巻線31は、複数の相巻線を有し、相ごとに単位コイルである複数の部分巻線41を有する構成となっている。本実施形態では、固定子巻線31がU,V,W相の3相巻線で構成されている。
The
次に、固定子30の構成を図2及び図3を用いてより具体的に説明する。図2は、固定子30の構成を示す斜視図であり、図3は、固定子30の分解斜視図である。
Next, the configuration of the
固定子巻線31は、複数の部分巻線41が周方向に並ぶ状態で配置されることで構成されている。部分巻線41は、導線材を多重に巻回することで構成された空芯コイルであり、周方向に所定間隔を離して設けられる一対の中間導線部42と、一対の中間導線部42を軸方向両端でそれぞれ接続する一対の渡り部43,44とを有し、これら一対の中間導線部42と一対の渡り部43,44とにより環状に形成されている。そして、部分巻線41における一対の中間導線部42の間に、他相の部分巻線41における一対の中間導線部42のうち一方の中間導線部42が配置されることで、各相の中間導線部42どうしが近接状態で周方向に並べて配置されている。
The stator winding 31 is configured by arranging a plurality of
軸方向両側の各渡り部43,44は、それぞれコイルエンドに相当する部分として設けられ、各渡り部43,44のうち、一方の渡り部43は径方向に屈曲形成され、他方の渡り部44は径方向に屈曲されることなく形成されている。これにより、各部分巻線41は、側面視で略L字状をなすものとなっている。各部分巻線41には、渡り部43が径方向内側に屈曲された部分巻線41A(第1部分巻線)と、渡り部43が径方向外側に屈曲された部分巻線41B(第2部分巻線)とが含まれている。固定子30において、軸方向一端側(図2の上側)のコイルエンドエリアCE1では、部分巻線41Aの渡り部43が径方向内側に屈曲され、軸方向他端側(図2の下側)のコイルエンドエリアCE2では、部分巻線41Bの渡り部43が径方向外側に屈曲されている。渡り部43は、各中間導線部42に対して径方向に屈曲されてなる屈曲部であり、かつ径方向に凸となる湾曲形状をなしている。なお、以下の説明では、部分巻線41Aの渡り部43,44を「渡り部43A,44A」、部分巻線41Bの渡り部43,44を「渡り部43B,44B」とも称することとする。
Each of the
固定子巻線31において、軸方向一端側では部分巻線41Aの渡り部43Aが径方向内側に屈曲された内曲げ構造となり、軸方向他端側では部分巻線41Bの渡り部43Bが径方向外側に屈強された外曲げ構造となっている。この場合、固定子コア32及び固定子ホルダ33のアセンブリに対する各部分巻線41の組み付けが容易になっているとともに、回転子20の径方向内側への固定子30の組み付けが容易になっている。
At one axial end of the stator winding 31, the
固定子ホルダ33は、固定子コア32の径方向内側に組み付けられる円筒部34と、円筒部34の軸方向一端側において円筒部34の径方向内側に設けられ、径方向に延びる端板部35と、軸方向他端側において円筒部34から径方向外側に向けて設けられた張出部36とを有している。固定子ホルダ33は金属材料により形成されており、金属材料としては例えば鉄、アルミニウムが用いられるとよい。
The
円筒部34には、冷却水等の冷媒を流通させる冷媒通路37が形成されている(図1参照)。冷媒通路37は、軸方向に扁平状に延び、かつ円筒部34に沿って環状に設けられており、入口部と出口部との間で周方向に冷媒を流通させるものとなっている。不図示とするが、冷媒通路37には、冷媒を循環させる外部循環経路が接続されるようになっている。外部循環経路には、例えば電動式のポンプと、ラジエータ等の放熱装置とが設けられ、ポンプの駆動に伴い循環経路と回転電機10の冷媒通路37とを通じて冷媒が循環する。
A
本実施形態では、ティースレス構造の固定子30において、軸方向端部に設けられた位置規制部により各部分巻線41の位置規制を行う構成としており、以下に、その位置規制部の構成を説明する。
In this embodiment, the
図2及び図3に示すように、コイルエンドエリアCE2側には、固定子ホルダ33の張出部36が位置規制部として設けられている。張出部36は、軸方向において固定子巻線31の外側、すなわち渡り部43,44の外側となる位置に、径方向外側に張り出すように設けられている。張出部36には、周方向に延びる環状の環状溝36aが設けられている。そして、張出部36の環状溝36aに部分巻線41Aの渡り部44Aが挿し入れられることにより、渡り部44Aの径方向の位置規制が可能になっている。また、張出部36には、軸方向に突出する突出部36bが設けられており、その突出部36bにより、部分巻線41Bにおける渡り部43Bの径方向及び周方向の位置規制が行われる構成となっている。
2 and 3, the protruding
コイルエンドエリアCE1側においては、部分巻線41Aの渡り部43Aと、部分巻線41Bの渡り部44Bとに対して、位置規制部材50による位置規制が行われるようになっている。位置規制部材50は環状に形成されており、固定子ホルダ33に対して軸方向から位置規制部材50が組み付けられることで、コイルエンドエリアCE1側の巻線端部の位置規制が行われるようになっている。
On the coil end area CE1 side, the position of the
位置規制部材50は、円環部51を有し、その円環部51に、固定子ホルダ33に対して係合可能なホルダ係合部52と、部分巻線41Aの渡り部43Aに対して係合可能な巻線係合部53と、部分巻線41Bの渡り部44Bに対して係合可能な巻線係合部54とが設けられている。ホルダ係合部52は、周方向に所定間隔で設けられ、固定子ホルダ33の軸方向端面に設けられた突起部33aに対して係合可能となっている。巻線係合部53は、周方向に所定間隔で設けられ、部分巻線41Aの渡り部43Aの内周部分に対して係合可能となっている。巻線係合部54は、周方向に所定間隔で設けられ、部分巻線41Bの渡り部44Bの外周部分に対して係合可能となっている。位置規制部材50は、ボルト等の固定具により固定子ホルダ33に対して固定されるようになっている。
The
図1に示すように、固定子30の軸方向端部には、固定子巻線31の各部分巻線41に電気的に接続される円環状の配線モジュール55が設けられている。配線モジュール55は、導通部材として各相用、及び中性線用の複数のバスバーを有している。配線モジュール55により、各相の部分巻線41が相ごとに並列又は直列に接続され、かつ各相の相巻線が中性点接続されている。配線モジュール55は、固定子30の軸方向両側のコイルエンドエリアCE1,CE2のうちコイルエンドエリアCE1側に設けられている。不図示とするが、配線モジュール55には各相の電力線が接続されており、この電力線を通じて固定子巻線31とインバータとの間の電力の入出力が行われるようになっている。
As shown in FIG. 1, an
また、回転電機10では、固定子ホルダ33に対して固定子巻線31や配線モジュール55が組み付けられてなるアセンブリにおいて樹脂モールドが施され、少なくとも軸方向両側の各コイルエンドを含む範囲で樹脂層60が形成されている。図1では、ドット付与部分が樹脂層60である。具体的には、コイルエンドエリアCE1側では、固定子ホルダ33の軸方向端面の外側において、固定子巻線31の各渡り部43,44を含む範囲で樹脂モールドが施されている。この場合、コイルエンドエリアCE1側では、回転子キャリア21の端板部24と固定子ホルダ33の軸方向端面との間の離間領域に樹脂モールドにより樹脂層60が形成されている。また、コイルエンドエリアCE2側では、固定子ホルダ33の張出部36の環状溝36a側において、固定子巻線31の各渡り部43,44よりも径方向外側を含む範囲で樹脂モールドにより樹脂層60が形成されている。
In the rotating
ところで、固定子30では強度確保等を図るべく固定子ホルダ33が金属製となっており、かかる構成では、固定子巻線31のコイルエンドから固定子ホルダ33への鎖交磁束に起因して渦電流損が生じることが懸念される。そこで本実施形態では、固定子ホルダ33において部分巻線41の屈曲部(渡り部43)に対向する対向部に、固定子巻線31のコイルエンドからの鎖交磁束による渦電流を低減させる渦電流低減部が設けられている構成としている。図4及び図5を用いて、渦電流低減部の構成を説明する。
In the
図4(a)は、固定子ホルダ33に部分巻線41A,41Bを取り付けた状態を示す斜視図であり、図4(b)は、固定子ホルダ33から部分巻線41A,41Bを取り外した状態を示す斜視図である。図5は、渦電流低減部の構成を拡大して示す平面図である。図5では、各渡り部43A,43Bに流れる電流の向きを破線にて示している。なお、図4及び図5では、説明の便宜上、固定子ホルダ33の軸方向端面の突起部33aを不図示としている。
Figure 4(a) is a perspective view showing the
図4(a),(b)に示すように、固定子ホルダ33の端板部35には、部分巻線41Aの渡り部43Aが軸方向に対向しており、その端板部35の軸方向端面に、渦電流低減部として複数の溝部71が形成されている。各溝部71は、固定子ホルダ33の径方向端部となる位置、すなわち円筒部34の外周面まで延びているとよい。また、固定子ホルダ33の張出部36には、部分巻線41Bの渡り部43Bが軸方向に対向しており、その張出部36の軸方向端面に、渦電流低減部として複数の溝部72が形成されている。各溝部72のうち少なくとも一部は、張出部36の外周面まで延びているとよい。溝部72は、張出部36の軸方向外側(図の下面側)まで通じていてもよいし、通じていなくてもよい。
4(a) and (b), the
つまり、固定子ホルダ33において、コイルエンドエリアCE1側の端板部35は、部分巻線41Aの渡り部43Aに対向する対向部(第1対向部)となり、コイルエンドエリアCE2側の張出部36は、部分巻線41Bの渡り部43Bに対向する対向部(第2対向部)となっている。そして、それら各対向部に渦電流低減部としての溝部71,72が設けられている。
In other words, in the
図5に示すように、各溝部71,72は、渡り部43A,43Bに電流が流れる向きに対して交差する方向(例えば直交する方向)に延びるように設けられている。より詳しくは、各溝部71,72は、渡り部43A,43Bにおいて一対の中間導線部42に繋がる2つの基端部の間を起点として放射状に延びるように設けられている。この場合、固定子ホルダ33の端板部35側では、周方向に並ぶ渡り部43Aごとに、複数の溝部71が径方向内側に拡がる放射状に並べて設けられている。また、固定子ホルダ33の張出部36には、周方向に並ぶ渡り部43Bごとに、複数の溝部72が径方向外側に拡がる放射状に並べて設けられている。
As shown in FIG. 5, each
固定子ホルダ33の対向部(端板部35、張出部36)において、部分巻線41A,41Bの渡り部43A,43Bとの間には、樹脂モールドにより樹脂層60が形成されている。この場合、溝部71,72内にも充填されるようにして樹脂モールドが施されている。
A
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。 The present embodiment described above provides the following excellent effects:
金属製の固定子ホルダ33において、固定子巻線31の屈曲部に対向する対向部に、固定子巻線31のコイルエンドからの鎖交磁束による渦電流を低減させる渦電流低減部(溝部71,72)が設けられている構成とした。この場合、固定子ホルダ33の渦電流低減部によって、固定子巻線31のコイルエンドから固定子ホルダ33への鎖交磁束に起因する渦電流損が低減される。その結果、ティースレス構造の固定子30において、強度確保を図りつつ、渦電流損失の低減を可能とすることができるものとなっている。
The
固定子ホルダ33の対向部において、複数の溝部71,72を、固定子巻線31の屈曲部に電流が流れる向きに対して交差する方向に延びるように設けるようにした。これにより、固定子巻線31のコイルエンドからの鎖交磁束による渦電流を好適に低減させることができる。
In the opposing portion of the
複数の部分巻線41からなる固定子巻線31において、部分巻線41の渡り部43を径方向に屈曲させることにより、部分巻線41どうしの干渉を抑制できる。また、渡り部43を、径方向に凸となる湾曲形状とする一方、固定子ホルダ33の対向部に、渡り部43において一対の中間導線部42に繋がる2つの基端部の間を起点として放射状に延びるように複数の溝部71,72を設ける構成とした。これにより、固定子巻線31のコイルエンドからの鎖交磁束による渦電流を好適に低減させることができる。
In a stator winding 31 consisting of multiple
固定子ホルダ33の軸方向両側に、固定子巻線31の屈曲部(渡り部43A,43B)に対向する対向部をそれぞれ設けるとともに、それら各対向部に渦電流低減部を設ける構成とした。この場合、渡り部43Aを内曲げとした部分巻線41Aと、渡り部43Bを外曲げとした部分巻線41Bとを組み合わせて固定子巻線31を構成することで、固定子ホルダ33に対する固定子巻線31の組み付け性と、回転子20に対する固定子30の組み付け性とを良好なものにしつつ、軸方向両側においてコイルエンドでの渦電流損の対策を好適に実現できるものとなっている。
Opposing parts that face the bent parts (
固定子ホルダ33の端板部35側において、周方向に並ぶ渡り部43Aごとに、複数の溝部71を径方向内側に拡がる放射状に並べて設けるとともに、固定子ホルダ33の張出部36側において、周方向に並ぶ渡り部43Bごとに、複数の溝部72を径方向外側に拡がる放射状に並べて設ける構成とした。これにより、固定子ホルダ33の軸方向両側において固定子巻線31の屈曲部(渡り部43A,43B)の湾曲形状を考慮しつつ、渡り部43A,43Bごとの渦電流低減部である複数の溝部71,72を好適な形態で設けることができる。
On the
固定子ホルダ33の対向部と固定子巻線31の屈曲部との間に樹脂モールドが施されている構成としたため、樹脂を介して固定子巻線31の屈曲部から固定子ホルダ33側への熱伝導経路を形成することができる。この場合、固定子ホルダ33の対向部において、渦電流低減部として溝部71,72が形成される構成において、その溝部71,72内に樹脂が充填されることで、熱伝導性の低下を抑制することができる。
Since a resin mold is applied between the opposing portion of the
(変形例)
・渦電流低減部の変形例を図6に示す。図6では、固定子ホルダ33の端板部35に、円環状の円板部材81が組み付けられる構成となっている。円板部材81は、平面視において固定子ホルダ33の端板部35と同じ大きさを有しており、その径方向外側の外周部には、板厚方向に貫通する複数のスリット82が形成されている。円板部材81には、打ち抜き等によりスリット82が形成されているとよい。円板部材81は、固定子ホルダ33と同様に金属製であるとよい。そして、固定子ホルダ33の端板部35に、貼り付けや溶接、溶着等により円環状の円板部材81が組み付けられることにより、固定子ホルダ33における渡り部43Aとの対向部に、渦電流低減部としての溝部71が設けられるようになっている。
(Modification)
A modified example of the eddy current reduction section is shown in Fig. 6. In Fig. 6, an
固定子ホルダ33の端板部35に、複数の円板部材81を積層状態で組み付けることも可能である。また、各円板部材81においてスリット82の位置が周方向にずれている構成であってもよい。
It is also possible to assemble
上記構成では、固定子ホルダ33の対向部に円環状の円板部材81が組み付けられることで、円板部材81の複数のスリット82により複数の溝部71が形成される。この場合、スリット付きの円板部材81を固定子ホルダ33に組み付ける構成によれば、金属の一体物である固定子ホルダ33に切削等により複数の溝部71を形成する構成に比べて、固定子ホルダ33の対向部に渦電流低減部を簡易に設けることができる。固定子ホルダ33の張出部36側についても同様である。
In the above configuration, a
・上記実施形態では、溝部71,72を、各渡り部43において一対の中間導線部42に繋がる2つの基端部の間を起点として放射状に延びるように設けたが、この構成を変更してもよい。例えば、溝部71,72を、回転電機10の軸中心から放射状に延びるように設けてもよい。また、渡り部43ごとに、溝部71,72を互いに平行となる複数の溝部として設けてもよい。この場合、渡り部43ごとに、渡り部43の周方向中心点において回転電機10の軸中心に向かう向きで中心溝部を設けるとともに、その中心溝部の周方向両側に、中心溝部に平行に別の溝部を設ける構成とするとよい。
- In the above embodiment, the
・固定子ホルダ33において、部分巻線41の渡り部43に軸方向に対向する対向部に、渦電流低減部として、周方向に延び、かつ軸方向に凹ませた凹部を設ける構成としてもよい。この場合、固定子ホルダ33の軸方向端面と渡り部43との離間距離が大きくなることで渦電流低減効果が得られるものとなっている。
- The
・上記実施形態では、各部分巻線41を、側面視で略L字状をなす形状としたが、これを変更してもよい。例えば、図7に示すように、部分巻線41として、側面視で略C字状をなす部分巻線41Cと、側面視で略I字状をなす部分巻線41Dとを用いる構成としてもよい。この場合、部分巻線41Cは、軸方向両側に、径方向に屈曲された渡り部43を有し、部分巻線41Dは、軸方向両側に、径方向に屈曲されていない渡り部44を有するものとなっている。
- In the above embodiment, each partial winding 41 has a shape that is approximately L-shaped in side view, but this may be changed. For example, as shown in FIG. 7, the partial winding 41 may be configured to use a partial winding 41C that is approximately C-shaped in side view and a partial winding 41D that is approximately I-shaped in side view. In this case, the partial winding 41C has a radially
・固定子巻線31は、複数の部分巻線41を用いたものに限定されず、導線を波巻きにより巻回した構成であってもよい。この場合、波巻きにより円筒状に形成され、かつ軸方向端部が径方向に屈曲されてなる固定子巻線31が、円筒状の固定子コア32に対して組み付けられている構成であるとよい。
The stator winding 31 is not limited to a configuration using multiple
・上記各実施形態では、回転子20として表面磁石型の回転子を用いたが、これに代えて、埋込磁石型の回転子や、界磁コイル式の回転子を用いる構成としてもよい。
- In each of the above embodiments, a surface magnet type rotor is used as the
・回転電機10は、アウタロータ式の回転電機に限られず、インナロータ式の回転電機であってもよい。
- The rotating
この明細書における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および/または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および/または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および/または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。 The disclosure in this specification is not limited to the exemplified embodiments. The disclosure includes the exemplified embodiments and modifications based thereon by those skilled in the art. For example, the disclosure is not limited to the combination of parts and/or elements shown in the embodiments. The disclosure can be implemented in various combinations. The disclosure can have additional parts that can be added to the embodiments. The disclosure includes the omission of parts and/or elements of the embodiments. The disclosure includes the substitution or combination of parts and/or elements between one embodiment and another embodiment. The technical scope of the disclosure is not limited to the description of the embodiments. Some technical scopes disclosed are indicated by the description of the claims, and should be interpreted as including all modifications within the meaning and scope equivalent to the description of the claims.
30…固定子、31…固定子巻線、33…固定子ホルダ、43…渡り部、71,72…溝部。 30... stator, 31... stator winding, 33... stator holder, 43... bridge portion, 71, 72... groove portion.
Claims (7)
前記固定子巻線は、軸方向端部のコイルエンドに、径方向に屈曲された屈曲部(43)を有し、その屈曲部が、前記ベース部材に対して軸方向に対向しており、
前記ベース部材において前記固定子巻線の前記屈曲部に対向する対向部に、前記固定子巻線のコイルエンドからの鎖交磁束による渦電流を低減させる渦電流低減部(71,72)が設けられている、固定子。 A stator (30) having a teethless structure, the stator winding (31) and a cylindrical metal base member (33) to which the stator winding is attached,
The stator winding has a bent portion (43) bent in a radial direction at a coil end at an axial end, the bent portion facing the base member in the axial direction,
a stator, the base member having an eddy current reducing portion (71, 72) disposed at an opposing portion facing the bent portion of the stator winding, the eddy current reducing portion reducing eddy current caused by interlinked magnetic flux from a coil end of the stator winding.
前記部分巻線は、周方向に所定間隔を離して設けられる一対の中間導線部(42)と、軸方向一端側及び他端側に設けられ前記一対の中間導線部を環状に接続する渡り部(43,44)とを有する空芯コイルであり、前記部分巻線における前記一対の中間導線部の間に、他相の前記部分巻線における前記一対の中間導線部のうち一方の中間導線部が配置されることで、各相の前記中間導線部どうしが近接状態で周方向に並べて配置されており、
前記渡り部は、前記各中間導線部に対して径方向に屈曲されてなる前記屈曲部であり、かつ径方向に凸となる湾曲形状をなしており、
前記ベース部材の前記対向部には、前記渦電流低減部として複数の溝部(71,72)が設けられており、
前記複数の溝部は、前記渡り部において前記一対の中間導線部に繋がる2つの基端部の間を起点として放射状に延びるように設けられている、請求項1に記載の固定子。 The stator winding has a phase winding consisting of a plurality of partial windings (41) for each phase,
The partial winding is an air-core coil having a pair of intermediate conductor portions (42) spaced a predetermined distance apart in the circumferential direction, and transition portions (43, 44) that are provided on one and the other axial ends and connect the pair of intermediate conductor portions in an annular manner, and one of the pair of intermediate conductor portions in the partial winding of another phase is disposed between the pair of intermediate conductor portions in the partial winding, so that the intermediate conductor portions of each phase are disposed adjacent to each other and aligned in the circumferential direction,
the transition portion is a bent portion that is bent in a radial direction with respect to each of the intermediate conductor portions, and has a curved shape that is convex in the radial direction,
The opposing portion of the base member is provided with a plurality of grooves (71, 72) as the eddy current reducing portion,
The stator according to claim 1 , wherein the plurality of grooves are provided so as to extend radially from a position between two base ends of the transition portion that are connected to the pair of intermediate conductor portions.
前記部分巻線は、周方向に所定間隔を離して設けられる一対の中間導線部(42)と、軸方向一端側及び他端側に設けられ前記一対の中間導線部を環状に接続する渡り部(43,44)とを有する空芯コイルであり、前記部分巻線における前記一対の中間導線部の間に、他相の前記部分巻線における前記一対の中間導線部のうち一方の中間導線部が配置されることで、各相の前記中間導線部どうしが近接状態で周方向に並べて配置されており、
前記部分巻線には、軸方向両側のうち軸方向一端側において前記渡り部が径方向内側に屈曲されることで前記屈曲部が形成された第1部分巻線(41A)と、軸方向両側のうち軸方向他端側において前記渡り部が径方向外側に屈曲されることで前記屈曲部が形成された第2部分巻線(41B)と、が含まれており、
前記ベース部材は、前記対向部として、前記第1部分巻線において径方向内側に屈曲された前記屈曲部に対向する第1対向部と、前記第2部分巻線において径方向外側に屈曲された前記屈曲部に対向する第2対向部とを有し、
前記第1対向部及び前記第2対向部に、それぞれ前記渦電流低減部が設けられている、請求項1に記載の固定子。 The stator winding has a phase winding consisting of a plurality of partial windings (41) for each phase,
The partial winding is an air-core coil having a pair of intermediate conductor portions (42) spaced a predetermined distance apart in the circumferential direction, and transition portions (43, 44) that are provided on one and the other axial ends and connect the pair of intermediate conductor portions in an annular manner, and one of the pair of intermediate conductor portions in the partial winding of another phase is disposed between the pair of intermediate conductor portions in the partial winding, so that the intermediate conductor portions of each phase are disposed adjacent to each other and aligned in the circumferential direction,
The partial windings include a first partial winding (41A) in which the bent portion is formed by bending the jumper portion radially inward at one axial end side of both axial sides, and a second partial winding (41B) in which the bent portion is formed by bending the jumper portion radially outward at the other axial end side of both axial sides,
the base member has, as the opposing portion, a first opposing portion opposing the bent portion bent radially inward in the first partial winding, and a second opposing portion opposing the bent portion bent radially outward in the second partial winding,
The stator according to claim 1 , wherein the eddy current reduction portion is provided on each of the first opposing portion and the second opposing portion.
前記第1対向部には、前記渦電流低減部として複数の溝部(71)が設けられ、その複数の溝部は、周方向に並ぶ前記渡り部ごとに、径方向内側に拡がる放射状に並べて設けられ、
前記第2対向部には、前記渦電流低減部として複数の溝部(72)が設けられ、その複数の溝部は、周方向に並ぶ前記渡り部ごとに、径方向外側に拡がる放射状に並べて設けられている、請求項4に記載の固定子。 the crossover portions of the first winding portion and the second winding portion are bent in a radial direction with respect to the intermediate conductor portions, and have a curved shape that is convex in the radial direction,
The first opposing portion is provided with a plurality of grooves (71) as the eddy current reduction portion, and the plurality of grooves are arranged radially inwardly in each of the transition portions arranged in the circumferential direction,
5. The stator of claim 4, wherein the second opposing portion is provided with a plurality of groove portions (72) as the eddy current reduction portion, and the plurality of groove portions are arranged radially outwardly for each of the circumferentially arranged crossover portions.
前記円板部材には、板厚方向に貫通する複数のスリット(82)が設けられており、そのスリットにより、前記渦電流低減部として複数の溝部(71)が形成されている、請求項1に記載の固定子。 The base member has an annular disk member (81) assembled to the opposing portion,
2. The stator according to claim 1, wherein the disk member is provided with a plurality of slits (82) penetrating in a plate thickness direction, and the slits form a plurality of grooves (71) as the eddy current reduction portion.
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