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技術 回転電機の固定子

出願人 株式会社デンソー
発明者 田村暁斗
出願日 2015年2月19日 (5年1ヶ月経過) 出願番号 2015-030645
公開日 2016年8月22日 (3年6ヶ月経過) 公開番号 2016-152751
状態 特許登録済
技術分野 電動機、発電機の巻線
主要キーワード 近接箇所 加工ストレス 電気的位相 膜厚不足 長ピッチ 周方向全域 周方向ピッチ 並列巻線
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (15)

課題

固定子巻線コイルエンド部を形成するターン部において、干渉による絶縁被膜の潰れ発生を防止し得るようにした回転電機固定子を提供する。

解決手段

固定子20は、複数のスロット31を有する固定子コア30と、スロット31に収容されて固定子コア30に巻装された三相相巻線よりなる固定子巻線40とを備える。前記相巻線は、断面形状が矩形角線よりなるとともに、スロット31に収容されるスロット収容部51Cと、周方向に異なるスロット31に収容されたスロット収容部51C同士をスロット31の外部で接続しているターン部52A,52Bとを有する。ターン部52A,52Bは、固定子コア30の軸方向端面30aから最も離間した部位に周方向に延びる頭頂部53A,53Bを有し、固定子20の周方向全域において周方向に隣り合うターン部52A,52Bの頭頂部53A,53B同士が軸方向に重なり合っている。

概要

背景

従来、車両に搭載されて使用される回転電機として、回転可能に設けられた回転子と、該回転子と径方向に対向して配置され周方向に配列された複数のスロットを有する固定子コア、及び該固定子コアのスロットに巻装されたそれぞれ電気的位相の異なる複数の相巻線よりなる固定子巻線を有する固定子と、を備えたものが一般に知られている。

そして、特許文献1及び特許文献2には、図11及び図12に示すように、導体を覆う絶縁被膜を有する断面形状が矩形角線を用いて固定子コア130に巻装された三相の固定子巻線140,240が開示されている。この固定子巻線140,240を構成する各相巻線は、スロット131に収容されるスロット収容部151Cと、周方向に異なるスロット131に収容されたスロット収容部151C同士をスロット131の外部で接続しているターン部152とを有する。ターン部152は、延伸方向中央部に周方向に延びる頭頂部153を有し、頭頂部153の中央部には、径方向に折れ曲がるクランク部154が設けられている。この固定子巻線140,240は、固定子コア130の少なくとも軸方向一端側に多数のターン部152により形成されたコイルエンド部145を有する。

特許文献1の固定子巻線140は、図11に示すように、コイルエンド部145を形成するターン部152が、スロット131の内周側からN(Nは2以上の自然数層目に収容されたスロット収容部と、6スロットピッチ離れた他のスロットの内周側からN−1層目に収容されたスロット収容部同士を電気的に接続する波巻きにて巻装されている。

また、特許文献2の固定子巻線240は、図12〜図14に示すように、複数のU字形状導体セグメントを固定子コア130の軸方向一端側(図12の上方側)からスロット131に挿入して、固定子コア130の軸方向他端側(図12の下方側)に延出した開放端部を周方向にった後、所定の開放端部の端末同士を接続することにより固定子コア130に巻装されている。この場合、基本となるU字形状の導体セグメントとして、ターン部152の大きさが異なる大小2種類の導体セグメント150A,150Bが用いられる。また、各スロット131には、導体セグメントのスロット収容部151Cが径方向1列に4本ずつ収容されている。

大セグメント150Aは、図13に示すように、スロット131の内周側から1層目(最内層)に収容されたスロット収容部151Cと、6スロットピッチ離れた他のスロット131の内周側から4層目(最外層)に収容されたスロット収容部151C同士が接続される。また、小セグメント150Bは、図14に示すように、スロット131の内周側から2層目に収容されたスロット収容部151Cと、6スロットピッチ離れた他のスロット131の内周側から3層目に収容されたスロット収容部151C同士が接続される。これら大セグメント150A及び小セグメント150Bは、6スロットごとのスロット131に(6スロットピッチで)収容されて巻装されている。

概要

固定子巻線のコイルエンド部を形成するターン部において、干渉による絶縁被膜の潰れ発生を防止し得るようにした回転電機の固定子を提供する。固定子20は、複数のスロット31を有する固定子コア30と、スロット31に収容されて固定子コア30に巻装された三相の相巻線よりなる固定子巻線40とを備える。前記相巻線は、断面形状が矩形の角線よりなるとともに、スロット31に収容されるスロット収容部51Cと、周方向に異なるスロット31に収容されたスロット収容部51C同士をスロット31の外部で接続しているターン部52A,52Bとを有する。ターン部52A,52Bは、固定子コア30の軸方向端面30aから最も離間した部位に周方向に延びる頭頂部53A,53Bを有し、固定子20の周方向全域において周方向に隣り合うターン部52A,52Bの頭頂部53A,53B同士が軸方向に重なり合っている。

目的

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、固定子巻線のコイルエンド部を形成するターン部において、干渉による絶縁被膜の潰れ発生を防止し得るようにした回転電機の固定子を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

周方向に配列された複数のスロット(31)を有する固定子コア(30)と、前記スロットに収容されて前記固定子コアに巻装されたそれぞれ電気的位相の異なる三相(U相,V相,W相)の相巻線(41U,41V,41W)よりなる固定子巻線(40)と、を備えた回転電機固定子(20)において、前記固定子巻線を構成する前記相巻線は、導体(58)を覆う絶縁被膜(59)を有する断面形状が矩形角線よりなるとともに、前記スロットに収容されるスロット収容部(51C)と、周方向に異なる前記スロットに収容された前記スロット収容部同士を前記スロットの外部で接続しているターン部(52A,52B)とを有し、前記ターン部は、前記固定子コアの軸方向端面(30a)から最も離間した部位に周方向に延びる頭頂部(53A,53B)を有し、前記固定子の周方向全域において周方向に隣り合う前記ターン部の前記頭頂部同士が軸方向に重なり合っていることを特徴とする回転電機の固定子。

請求項2

軸方向に重なり合った前記頭頂部同士は、平面部(57A,57B)同士が軸方向に対向するように平行に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の回転電機の固定子。

請求項3

軸方向に重なり合った前記頭頂部同士は、三相の前記相巻線のうちで同相の相巻線の前記頭頂部同士であることを特徴とする請求項1又は2に記載の回転電機の固定子。

請求項4

前記頭頂部は、押圧成形により形成された径方向に折れ曲がるクランク部(54A,54B)を有することを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の回転電機の固定子。

請求項5

前記ターン部は、前記頭頂部の両側に前記固定子コアの軸方向端面に対して所定の角度で傾斜した斜行部(55A,55B)を有し、軸方向内側に配置された前記ターン部の前記頭頂部と、軸方向外側に配置された周方向に隣接する前記ターン部の前記斜行部が、周方向に近接していることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の回転電機の固定子。

請求項6

前記固定子コアの前記スロットは、前記固定子巻線の一相当たり2個の割合で形成されてスロット倍数が2とされ、前記ターン部の基準となる延伸方向長さをM(Mは2以上の任意の自然数スロットピッチとしたときに、M−1スロットピッチの前記ターン部(52B)とM+1スロットピッチの前記ターン部(52A)が軸方向に重なり合っていることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の回転電機の固定子。

技術分野

0001

本発明は、車両等に搭載されて電動機や発電機として使用される回転電機固定子に関する。

背景技術

0002

従来、車両に搭載されて使用される回転電機として、回転可能に設けられた回転子と、該回転子と径方向に対向して配置され周方向に配列された複数のスロットを有する固定子コア、及び該固定子コアのスロットに巻装されたそれぞれ電気的位相の異なる複数の相巻線よりなる固定子巻線を有する固定子と、を備えたものが一般に知られている。

0003

そして、特許文献1及び特許文献2には、図11及び図12に示すように、導体を覆う絶縁被膜を有する断面形状が矩形角線を用いて固定子コア130に巻装された三相の固定子巻線140,240が開示されている。この固定子巻線140,240を構成する各相巻線は、スロット131に収容されるスロット収容部151Cと、周方向に異なるスロット131に収容されたスロット収容部151C同士をスロット131の外部で接続しているターン部152とを有する。ターン部152は、延伸方向中央部に周方向に延びる頭頂部153を有し、頭頂部153の中央部には、径方向に折れ曲がるクランク部154が設けられている。この固定子巻線140,240は、固定子コア130の少なくとも軸方向一端側に多数のターン部152により形成されたコイルエンド部145を有する。

0004

特許文献1の固定子巻線140は、図11に示すように、コイルエンド部145を形成するターン部152が、スロット131の内周側からN(Nは2以上の自然数層目に収容されたスロット収容部と、6スロットピッチ離れた他のスロットの内周側からN−1層目に収容されたスロット収容部同士を電気的に接続する波巻きにて巻装されている。

0005

また、特許文献2の固定子巻線240は、図12図14に示すように、複数のU字形状導体セグメントを固定子コア130の軸方向一端側(図12の上方側)からスロット131に挿入して、固定子コア130の軸方向他端側(図12の下方側)に延出した開放端部を周方向にった後、所定の開放端部の端末同士を接続することにより固定子コア130に巻装されている。この場合、基本となるU字形状の導体セグメントとして、ターン部152の大きさが異なる大小2種類の導体セグメント150A,150Bが用いられる。また、各スロット131には、導体セグメントのスロット収容部151Cが径方向1列に4本ずつ収容されている。

0006

大セグメント150Aは、図13に示すように、スロット131の内周側から1層目(最内層)に収容されたスロット収容部151Cと、6スロットピッチ離れた他のスロット131の内周側から4層目(最外層)に収容されたスロット収容部151C同士が接続される。また、小セグメント150Bは、図14に示すように、スロット131の内周側から2層目に収容されたスロット収容部151Cと、6スロットピッチ離れた他のスロット131の内周側から3層目に収容されたスロット収容部151C同士が接続される。これら大セグメント150A及び小セグメント150Bは、6スロットごとのスロット131に(6スロットピッチで)収容されて巻装されている。

先行技術

0007

特開2011−109894号公報
特開平11−164506号公報

発明が解決しようとする課題

0008

ところで、上記の特許文献1,2に開示された固定子巻線140,240は、導体を覆う絶縁被膜を有する断面形状が矩形の角線を成形型で所定形状に押圧成形曲げ加工)することにより形成されている。即ち、コイルエンド部145を形成するターン部152の頭頂部153及びクランク部154が押圧成形により形成されている。そのため、押圧成形時に特に大きな加工ストレスが掛かるクランク部154では、絶縁被膜の膜厚が減少し易い。また、隣接するクランク部同士が干渉して絶縁被膜が潰れることによって更に膜厚が減少すると、絶縁距離が保てなくなり、絶縁不良に繋がる恐れがある。

0009

特許文献1の場合には、図11に示すように、曲げ加工による絶縁被膜の膜厚減少が顕著なクランク部154同士が、周方向に1スロットピッチ分の距離で近接しており、さらにクランク部154同士が角当たりするため(図11のE部参照)、干渉による絶縁被膜の潰れが発生した際に絶縁性が大きく低下することとなる。

0010

また、特許文献2の大セグメント150Aの場合には、図13のF部に示すように、同一形状のターン部152が周方向で隣り合うため、頭頂部153同士が周方向に1スロットピッチ分の距離で近接してしまう。また、小セグメント150Bの場合も同様に、図14のG部に示すように、同一形状のターン部152が周方向で隣り合うため、頭頂部153同士が周方向に1スロットピッチ分の距離で近接してしまう。

0011

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、固定子巻線のコイルエンド部を形成するターン部において、干渉による絶縁被膜の潰れ発生を防止し得るようにした回転電機の固定子を提供することを解決すべき課題とするものである。

課題を解決するための手段

0012

上記課題を解決するためになされた本発明は、
周方向に配列された複数のスロット(31)を有する固定子コア(30)と、前記スロットに収容されて前記固定子コアに巻装されたそれぞれ電気的位相の異なる三相(U相,V相,W相)の相巻線(41U,41V,41W)よりなる固定子巻線(40)と、を備えた回転電機の固定子(20)において、
前記固定子巻線を構成する前記相巻線は、導体(58)を覆う絶縁被膜(59)を有する断面形状が矩形の角線よりなるとともに、前記スロットに収容されるスロット収容部(51C)と、周方向に異なる前記スロットに収容された前記スロット収容部同士を前記スロットの外部で接続しているターン部(52A,52B)とを有し、
前記ターン部は、前記固定子コアの軸方向端面(30a)から最も離間した部位に周方向に延びる頭頂部(53A,53B)を有し、前記固定子の周方向全域において周方向に隣り合う前記ターン部の前記頭頂部同士が軸方向に重なり合っていることを特徴とする。

0013

本発明によれば、固定子巻線を構成する相巻線のターン部は、固定子コアの軸方向端面から最も離間した部位に周方向に延びる頭頂部を有し、固定子の周方向全域において周方向に隣り合うターン部の頭頂部同士が軸方向に重なり合っている。そのため、周方向に隣り合うターン部の頭頂部同士を軸方向に離隔することができるので、頭頂部同士の干渉による絶縁被膜の潰れ発生を防止することができる。

0014

なお、この欄および特許請求の範囲で記載された各部材や部位の後の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的な部材や部位との対応関係を示すものであり、特許請求の範囲に記載された各請求項の構成に何ら影響を及ぼすものではない。

図面の簡単な説明

0015

実施形態1に係る固定子を搭載した回転電機の軸方向断面図である。
実施形態1に係る固定子の一部を示す部分斜視図である。
実施形態1に係る固定子の一部を示す部分断面図である。
実施形態1に係る固定子巻線に用いられる大小一組の導体セグメントの斜視図である。
実施形態1に係る固定子巻線に用いられる小セグメントの部分斜視図である。
実施形態1に係る固定子巻線に用いられる導体セグメントの断面図である。
実施形態1において固定子コアのスロットに収容される導体セグメントの配置位置を示す固定子コアの周方向に展開した模式説明図である。
実施形態1に係る固定子巻線の結線図である。
実施形態1に係る固定子巻線に用いられる大小一組の導体セグメントの配置状態を示す正面図である。
図9のX−X線断面図である。
従来例1の固定子の一部を示す部分斜視図である。
従来例2の固定子の一部を示す部分斜視図である。
従来例2の固定子巻線を構成する大セグメントの部分斜視図である。
従来例2の固定子巻線を構成する小セグメントの部分斜視図である。

実施例

0016

以下、本発明に係る回転電機の固定子の実施形態について図面を参照して具体的に説明する。

0017

〔実施形態1〕
本実施形態に係る固定子20が搭載された回転電機1は、車両用電動機として使用されるものである。この回転電機1は、図1に示すように、有底筒状の一対のハウジング部材10a,10bが開口部同士で接合されてなるハウジング10と、ハウジング10に軸受け11,12を介して回転自在に支承される回転軸13に固定された回転子14と、ハウジング10内の回転子14を包囲する位置でハウジング10に固定された固定子20と、を備えている。

0018

回転子14は、固定子20の内周側と径方向に対向する外周側に、周方向に所定距離を隔てて極性が交互に異なるように配置された複数の磁極を有する。これらの磁極は、回転子14の所定位置埋設された複数の永久磁石により形成されている。回転子14の磁極の数は、回転電機により異なるため限定されるものではない。本実施形態では、8極(N極:4、S極:4)の回転子が用いられている。

0019

次に、図2図10を参照して固定子20について説明する。固定子20は、図2及び図3に示すように、周方向に配列された複数のスロット31を有する円環状の固定子コア30と、固定子コア30のスロット31に巻装されたそれぞれ電気的位相の異なる三相(U相、V相、W相)の相巻線よりなる固定子巻線40と、を備えている。

0020

固定子コア30は、円環状の複数の電磁鋼板を固定子コア30の軸方向に積層して形成された一体型のものである。この固定子コア30は、円環状のバックコア33と、バックコア33から径方向内方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34とからなり、隣り合うティース34の間にスロット31が形成されている。固定子コア30に形成されたスロット31の数は、回転子14の磁極数(8磁極)に対し、固定子巻線40の一相当たり2個の割合で形成されて、スロット倍数が2とされている。本実施形態では、8×3×2=48より、スロット数は48個とされている。即ち、48個のスロット31は、周方向に順番に繰り返し2個ずつ配置されたU相スロットU1,U2、V相スロットV1,V2及びW相スロットW1,W2よりなる。

0021

固定子巻線40を構成する相巻線は、スロット31に収容されるスロット収容部51Cと、周方向に異なるスロット31に収容されたスロット収容部51C同士をスロット31の外部で接続しているターン部52A,52Bとを有する。この固定子巻線40は、U字形状をなす複数の導体セグメント50を固定子コア30の軸方向一端側からスロット31に挿入して、軸方向他端側に延出した一対の開放端部を互いに周方向反対側へ捻った後、所定の捻り部の端末同士を溶接等により接合して所定のパターンで電気的に接続することにより形成されている。

0022

本実施形態では、基本となる導体セグメント50として、図4に示すように、大きさの異なる2種類の大小セグメント50A,50Bが採用されている。大セグメント50A及び小セグメント50Bは、矩形断面のコイル線材をそれぞれ異なる成形型で押圧成形することによりU字形状に形成されており、互いに平行な一対の直線部51A,51Bと、一対の直線部51A,51Bの一端同士を連結するターン部52A,52Bとからなる。大セグメント50Aと小セグメント50Bは、ターン部52A,52Bの延伸方向長さが異なる。

0023

具体的には、大セグメント50Aのターン部52Aは、7スロットピッチの長さに形成され、小セグメント50Bのターン部52Bは、5スロットピッチの長さに形成されている。よって以下、大セグメント50Aのターン部52Aを「長ピッチターン部52A」と呼び、小セグメント50Bのターン部52Bを「短ピッチターン部52B」と呼ぶ場合もある。

0024

ターン部52A,52Bの延伸方向(周方向)中央部で固定子コア30の軸方向端面30aから最も離間した部位には、軸方向端面30aと平行に周方向に延びる頭頂部53A,53Bが設けられている。この頭頂部53A,53Bの周方向中央部には、径方向に折れ曲がるクランク部54A,54Bが押圧成形により形成されている。クランク部54A,54Bの径方向への折れ曲がり量は、1本の導体セグメント50の径方向幅と概ね同じにされている。

0025

ターン部52A,52Bの頭頂部53A,53Bの周方向両側には、固定子コア30の軸方向端面30aに対して所定の角度で傾斜した斜行部55A,55Bが設けられている。本実施形態の場合には、大セグメント50Aの斜行部55Aの傾斜角度θ1と、小セグメント50Bの斜行部55Bの傾斜角度θ2が同等にされている(図9参照)。また、ターン部52A,52Bの両側にある各斜行部55A,55Bと各直線部51A,51Bとの間には、成形型で押圧成形することによってくの字形状に曲げ加工された立ち上がり部56A,56Bがそれぞれ形成されている。この立ち上がり部56A,56Bは、図5に示すように、固定子コア30の軸方向端面30aから露出した部位である。

0026

これら大セグメント50A及び小セグメント50Bは、図6に示すように、断面形状が矩形の導体58と、導体58の外周面被覆する内層59a及び外層59bからなる2層構造の絶縁被膜59とからなる角線を、成形型で押圧成形することによりU字形状に形成されている。

0027

次に、各スロット31に挿入配置される大セグメント50A及び小セグメント50Bの挿入配置方法について図7を参照して説明する。なお、図7には、三相の相巻線のうちU相巻線が収容されるU相スロットU1,U2が示されている。この場合、スロット倍数が2とされていることから、一方のU相スロットU1及び他方のU相スロットU2は、それぞれ周方向に6スロットピッチ離れて配置されている。

0028

大セグメント50Aは、一方の直線部51AがU相スロットU1の内周側から1層目に挿入され、他方の直線部51AがU相スロットU1から時計回り方向(矢印X方向)に7スロットピッチ離れたU相スロットU2の内周側から2層目に挿入される。また、小セグメント50Bは、一方の直線部51BがU相スロットU2の内周側から1層目に挿入され、他方の直線部51BがU相スロットU2から時計回り方向(矢印X方向)に5スロットピッチ離れたU相スロットU1の内周側から2層目に挿入される。

0029

その後、上記と同様にして、大セグメント50A及び小セグメント50Bが、周方向に隣接して2個ずつ繰り返し配置されたV相スロットV1,V2及びW相スロットW1,W2の1層目と2層目に順番に挿入される。このようにして、大セグメント50A及び小セグメント50Bが、各相スロットU,V,Wの1層目と2層目に周方向に1周するように挿入配置される。

0030

続いて、大セグメント50Aの一方の直線部51Aが、U相スロットU1の内周側から3層目に挿入され、他方の直線部51AがU相スロットU1から時計回り方向(矢印X方向)に7スロットピッチ離れたU相スロットU2の内周側から4層目に挿入される。また、小セグメント50Bの一方の直線部51Bが、U相スロットU2の内周側から3層目に挿入され、他方の直線部51BがU相スロットU2から時計回り方向(矢印X方向)に5スロットピッチ離れたU相スロットU1の内周側から4層目に挿入される。

0031

その後、上記と同様にして、大セグメント50A及び小セグメント50Bが、周方向に隣接して2個ずつ繰り返し配置されたV相スロットV1,V2及びW相スロットW1,W2の3層目と4層目に順番に挿入される。このようにして、大セグメント50A及び小セグメント50Bが、各相スロットU,V,Wの3層目と4層目に周方向に1周するように挿入配置される。

0032

続いて、大セグメント50Aの一方の直線部51Aが、U相スロットU1の内周側から5層目に挿入され、他方の直線部51AがU相スロットU1から時計回り方向(矢印X方向)に7スロットピッチ離れたU相スロットU2の内周側から6層目に挿入される。また、小セグメント50Bの一方の直線部51Bが、U相スロットU2の内周側から5層目に挿入され、他方の直線部51BがU相スロットU2から時計回り方向(矢印X方向)に5スロットピッチ離れたU相スロットU1の内周側から6層目に挿入される。

0033

その後、上記と同様にして、大セグメント50A及び小セグメント50Bが、周方向に隣接して2個ずつ繰り返し配置されたV相スロットV1,V2及びW相スロットW1,W2の5層目と6層目に順番に挿入される。このようにして、大セグメント50A及び小セグメント50Bが、各相スロットU,V,Wの5層目と6層目に周方向に1周するように挿入配置される。

0034

これにより、全相スロットU,V,W内には、合計6本の直線部51A,51Bが径方向1列に整列した状態で収容される。本実施形態の場合には、各相スロットU,V,W内において、3本の直線部51Aと3本の直線部51Bが交互に収容されている。

0035

その後、各スロット31から軸方向他端側(図2の下側)へ延出した一対の直線部51A,51Bの開放端部は、固定子コア30の軸方向端面30aに対して所定の角度をもって斜めに斜行するように互いに周方向反対側へ捻られて、概ね半磁極ピッチ分の長さの捻り部(図示せず)が形成される。そして、固定子コア30の軸方向他端側において、導体セグメント50の所定の捻り部の先端部同士が例えば溶接により接合されて所定のパターンで電気的に接続される。

0036

即ち、所定の導体セグメント50が直列に接続されて、スロット31の内周側からN(Nは1以上の自然数)層目に収容されたスロット収容部51Cと、他のスロット31の内周側からN+1層目に収容されたスロット収容部51C同士が電気的に接続される。これにより、固定子コア30のスロット31に沿って周方向に波巻きにて巻装された3本の相巻線41U,41V,41W(図8参照)よりなる固定子巻線40が形成される。

0037

なお、固定子巻線40の各相について、基本となるU字形状の導体セグメント50(大小セグメント50A,50B)により、固定子コア30の周方向に6周する相巻線が形成される。しかし、固定子巻線40の各相について、出力用引き出し線及び中性点用引き出し線と接続されたセグメント、並びに1周目と2周目、・・・、5周目と6周目をそれぞれ接続する接続部を有するセグメントは、基本となる導体セグメント50とは異なる異形セグメント(図示せず)で構成される。これら異形セグメントを用いて、図8に示すように、それぞれ4本の並列巻線U1〜U4,V1〜V4,W1〜W4が並列接続された相巻線41U,41V,41Wの巻線端が星型結線で結線されてなる固定子巻線40が形成される。

0038

このようにして固定子コア30に巻装された固定子巻線40の軸方向一端側には、固定子コア30の軸方向端面30aからスロット31の外部に突出した複数のターン部52A,52Bにより全体としてリング状の第1コイルエンド部45(図1及び図2参照)が形成されている。また、固定子巻線40の軸方向他端側には、固定子コア30の軸方向他端側の端面からスロット31の外部に突出した複数の捻り部及び端末接合部により全体としてリング状の第2コイルエンド部46(図1参照)が形成されている。

0039

上記のように形成された固定子巻線40の第1コイルエンド部45は、図2に示すように、固定子20の周方向全域において、周方向に隣り合う長ピッチターン部52Aと短ピッチターン部52Bの頭頂部53A,53B同士が軸方向に重なり合っている。この場合、図9及び図10に示すように、短ピッチターン部52Bは、長ピッチターン部52Aの軸方向内側に収まり、短ピッチターン部52Bの頭頂部53Bの軸方向外側面が、長ピッチターン部52Aの頭頂部53Aの軸方向内側面で覆われた状態になっている。

0040

そして、軸方向に重なり合った頭頂部53A,53B同士は、三相の相巻線41U,41V,41W(図8参照)のうちで同相の相巻線の頭頂部53A,53B同士となっている。具体的には、U相巻線41Uの長ピッチターン部52A(U)と短ピッチターン部52B(U)の頭頂部53A(U),53B(U)同士が軸方向に重なり合い、V相巻線41Vの長ピッチターン部52A(V)と短ピッチターン部52B(V)の頭頂部53A(V),53B(V)同士が軸方向に重なり合い、W相巻線41Wの長ピッチターン部52A(W)と短ピッチターン部52B(W)の頭頂部53A(W),53B(W)同士が軸方向に重なり合っている。

0041

また、それぞれ軸方向に重なり合った頭頂部53A,53B同士は、図2のA部、図9及び図10に示すように、長ピッチターン部52Aの頭頂部53Aの軸方向内側に位置する平面部57Aと、短ピッチターン部52Bの頭頂部53Bの軸方向外側に位置する平面部57B同士が、軸方向に対向するように平行に配置されている。

0042

また、周方向に隣接する頭頂部53A,53B同士は、スロット31の周方向ピッチ(1スロットピッチ)よりも大きく周方向にずれた状態になっている。即ち、本実施形態の場合には、図2に示すように、周方向に隣接する長ピッチターン部52Aの頭頂部53Aのクランク部54A同士、及び周方向に隣接する短ピッチターン部52Bの頭頂部53Bのクランク部54B同士が、周方向に2スロットピッチずらされている。さらに、図2のB部に示すように、短ピッチターン部52Bのクランク部54Bを有する頭頂部53Bと、長ピッチターン部52Aのストレート状に延びる斜行部55Aが、周方向に近接した状態になっている。

0043

なお、三相の相巻線41U,41V,41Wの長ピッチターン部52Aと短ピッチターン部52Bは、ターン部52,52Bの基準となる延伸方向長さをM(Mは2以上の任意の自然数)スロットピッチとしたときに、短ピッチターン部52BがM−1スロットピッチとされ、長ピッチターン部52AがM+1スロットピッチとされている。本実施形態の場合には、スロット倍数が2とされ、M=6とされているので、短ピッチターン部52Bが5スロットピッチとされ、長ピッチターン部52Aが7スロットピッチとされている。

0044

以上のように構成された本実施形態の固定子20によれば、固定子巻線40の第1コイルエンド部45を形成するターン部52A,52Bは、固定子20の周方向全域において周方向に隣り合う長ピッチターン部52Aと短ピッチターン部52Bの頭頂部53A,53B同士が軸方向に重なり合っている。そのため、周方向に隣り合う長ピッチターン部52Aと短ピッチターン部52Bの頭頂部53A,53B同士を軸方向に離隔することができるので、頭頂部53A,53B同士の干渉による絶縁被膜59の潰れ発生を防止することができる。

0045

また、軸方向に重なり合った頭頂部53A,53B同士は、平面部57A,57B同士が軸方向に対向するように平行に配置されているので、図2のA部に示すように、頭頂部53A,53B同士が接触する際には面接触となる。そのため、頭頂部53A,53B同士の干渉時における絶縁被膜59の潰れを緩和し、絶縁被膜59の膜厚減少を低減することができる。

0046

また、軸方向に重なり合った頭頂部53A,53B同士は、三相の相巻線41U,41V,41Wのうちで同相の相巻線の頭頂部53A,53B同士となるようにされている。これにより、同相の相巻線の頭頂部53A,53B同士が軸方向に重なり合うことで、クランク部54A,54B同士が近接する箇所での電位差を低減することができるため、絶縁被膜59の潰れ発生による絶縁不良の発生を抑制することができる。

0047

また、ターン部52A,52Bの頭頂部53A,53Bは、押圧成形により形成された径方向に折れ曲がるクランク部54A,54Bを有することから、クランク部54A,54Bを押圧成形する際に大きな加工ストレスが加わるため、絶縁被膜59の膜厚減少が顕著となる。そのため、本実施形態のように、頭頂部53A,53B同士が軸方向に重なり合うようにすることによって、絶縁保護の効果が特に有効となる。

0048

また、ターン部52A,52Bは、頭頂部53A,53Bの両側に斜行部55A,55Bを有し、軸方向内側に配置された短ピッチターン部52Bの頭頂部53Bと、軸方向外側に配置された周方向に隣接する長ピッチターン部52Aの斜行部55Aが周方向に近接している。そのため、クランク部54Bを有する短ピッチターン部52Bの頭頂部53Bと周方向に近接する箇所が、長ピッチターン部52Aのストレート状に形成された斜行部55Aになるので(図2のB部参照)、近接箇所の絶縁距離を確保し易くなり、絶縁被膜59の膜厚不足による絶縁不良を防止することができる。

0049

また、本実施形態では、スロット倍数が2とされ、固定子巻線40の第1コイルエンド部45を形成するターン部52A,52Bの基準となる延伸方向長さMを6スロットピッチとしたときに、M−1で5スロットピッチの短ピッチターン部52Bと、M+1で7スロットピッチの長ピッチターン部52Aが軸方向に重なり合うようにされている。通常、スロット倍数が2とされて頭頂部53A,53Bを軸方向に重ねる場合には、2種類のピッチを組み合わせる必要がある。したがって、本実施形態のように、ターン部52A,52Bの延伸方向長さを、M−1スロットピッチとM+1スロットピッチの2種類のピッチを組み合わせることで、従来のMスロットピッチで巻装される固定子巻線の特性を変えることなく、絶縁性能だけを向上させることができる。

0050

〔他の実施形態〕
本発明は、上記の実施形態1に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。

0051

例えば、上記の実施形態1では、固定子巻線40の第1コイルエンド部45を形成するターン部52A,52Bは、延伸方向長さが異なる2種類のものが採用されていたが、3種類以上にして軸方向に重ねるターン部の数を変更してもよい。

0052

また、上記の実施形態1の固定子巻線40は、U字形状をなす複数の導体セグメント50を所定の状態に接続して形成されるセグメント型のものであるが、固定子巻線の軸方向両端部に形成される両方のコイルエンド部にそれぞれターン部を有するような連続線で形成される固定子巻線に対しても本発明を適用することができる。

0053

また、上記の実施形態1では、本発明に係る回転電機の固定子を車両用電動機に適用した例を説明したが、本発明は、車両に搭載される回転電機としての発電機あるいは電動機、さらには両者を選択的に使用し得る回転電機にも適用することができる。

0054

1…車両用電動機(回転電機)、 20…固定子、 30…固定子コア、 30a…軸方向端面、 31…スロット、 40…固定子巻線、 41U,41V,41W…相巻線、 51C…スロット収容部、 52A…長ピッチターン部(ターン部)、 52B…短ピッチターン部(ターン部)、 53A,53B…頭頂部、 54A,54B…クランク部、 55A,55B…斜行部、 57A,57B…平面部、 58…導体、 59…絶縁被膜。

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