JP2019041440A - 回転電機のステータ - Google Patents

Abstract

【課題】２組のＹ結線されたコイルを有する回転電機のステータにおいて、コイルの引出し線と動力線を接続する構成を簡易にし、ステータの軽量化を図る。
【解決手段】回転電機のステータ１０は、ステータコア１２と、平角線で形成されステータコア１２に巻装された、２組のＹ結線された三相の相コイルと、各相の前記相コイルの引出し線３０U1，３０U2，３０V1，３０V2，３０W1，３０W2に接続され、各々三相の前記相コイルに電力を供給する三相の動力線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗとを有する。Ｕ相の２本の引出し線３０U1，３０U2と動力線２４Ｕが直接接合される。Ｖ相、Ｗ相においても、２本の引き出し線３０V1，３０V2と動力線２４Ｖ、および２本の引き出し線３０W1，３０W2と動力線２４Ｗが直接接合される。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機のステータに関し、特に相コイルと動力線の接続構造に関する。

電気エネルギを回転の運動エネルギに変換する電動機、回転の運動エネルギを電気エネルギに変換する発電機、さらに電動機と発電機どちらにも機能する電気機器が知られている。以下において、これらの電気機器を回転電機と記す。回転電機は、同軸に配置される固定されたステータと回転するロータを有する。典型的には、ステータまたはロータにコイルが設けられる。三相交流回転電機においては、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の相ごとにコイルが設けられる。三相のコイルの接続方法として、各相コイルの一端の引出し線を各々三相の動力線に接続し、各相コイルの他端同士を接続するＹ結線が知られている。三相のコイル同士を接続した点は中性点と呼ばれる。

下記特許文献１には、２組のＹ結線された三相のコイル（３Ｕ，３Ｖ，３Ｗ）を備えたステータが示されている（図２参照）。２組、三相のコイルは、共通の中性点バスバー（６）で接続され、中性点バスバー（６）が中性点となる。なお、上記の（ ）内の符号は、下記特許文献１で用いられた符号であり、本願の実施の形態で用いられる符号とは関連しない。

特開２０１６−１２３１５５号公報

２組のＹ結線されたコイルを有する回転電機のステータにおいて、同相の２個の相コイルの引出し線と動力線を接続するためにバスバーを用いると、バスバーの分、重量が増加する。

本発明は、回転電機のステータの軽量化に寄与する、同相２個の相コイルの引出し線と動力線の接続構造を提供することを目的とする。

本発明に係る回転電機のステータは、ステータコアと、平角線で形成されステータコアに巻装された、２組のＹ結線された三相の相コイルと、各相の相コイルの引出し線に接続され、各々三相の相コイルに電力を供給する三相の動力線とを有し、同相の相コイルの２本の引出し線と動力線とが直接接合されている。

同相コイルの２本の引出し線と動力線を直接接合することにより、バスバーを用いる必要がなく、その分、ステータが軽量となる。

本実施形態の回転電機のステータを示す図である。 ステータコアとセグメント導線を示す図である。 コイルの結線の態様を示す図である。 本発明に係る他の実施形態の回転電機のステータを示す図である。 図４に示す実施形態の動力線の全体を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図１は、本実施形態の回転電機のステータ１０の一部を示す図である。ステータ１０は、ステータコア１２と、ステータコア１２に巻装されたコイル１４を含む。

図２に示すように、ステータコア１２は、全体として円筒または円環形状の概形を有し、円筒または円環形状のヨーク部１６と、ヨーク部の内周壁から内側に向けて延びるティース１８を有する。ティース１８は、周方向に間隔をあけて配列され、隣接するティース１８の間の空間はスロット２０と呼ばれ、このスロット２０にコイル１４を形成する導線が配置される。

コイル１４は、平角線で形成された複数のセグメント導線２２から形成される。図２に示すように、セグメント導線２２は、ステータコア１２に装着される前は、略Ｕ字形の形状を有する。セグメント導線２２のＵ字の側辺を、ステータコア１２の一方の端面からスロット２０内に挿入し、他方の端面から出た先端を所定の形状に曲げ、他のセグメント導線２２の先端同士を溶接する。これにより、コイル１４が形成される。

図３は、コイル１４の結線の態様を示す図である。コイル１４には、三相の動力線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗにより三相交流電力が供給される。コイル１４は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル群２６Ｕ，２６Ｖ，２６Ｗを有する。コイル群２６Ｕは、並列する２列の相コイル２８U1，２８U2から構成される、コイル群２６Ｖ，２６Ｗも同様にそれぞれ、並列する２列の相コイル２８V1，２８V2、２８W1，２８W2から構成される。各相コイル２８U1，２８U2，２８V1，２８V2，２８W1，２８W2は、直列接続された複数の単コイルから構成される。Ｕ相の２個の相コイル２８U1，２８U2の一端はＵ相の動力線２４Ｕに接続され、Ｖ相の２個の相コイル２８V1，２８V2の一端はＶ相の動力線２４Ｖに接続され、Ｗ相の２個の相コイル２８W1，２８W2の一端は、Ｗ相の動力線２４Ｗに接続されている。各相コイル２８U1，２８U2，２８V1，２８V2，２８W1，２８W2のもう一方の端は、互いに共通接続されている。

上述のコイル１４の結線は、２個のＹ結線（スター結線）から構成されたものと見ることができる。つまり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれ１個の相コイル２８U1，２８V1，２８W1が、第１の組のＹ結線を構成し、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれもう１個の相コイル２８U2，２８V2，２８W2が、第２の組のＹ結線を構成する。

各相コイル２８U1，２８U2，２８V1，２８V2，２８W1，２８W2は、動力線２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗに接続するための引出し線３０U1，３０U2，３０V1，３０V2，３０W1，３０W2を有する。図１に示すように、Ｕ相の２本の引出し線３０U1，３０U2は、コイルエンドからステータコア１２の半径方向外側に向けて延び、さらに屈曲して端部がステータコア１２の軸線方向に対し周方向に傾いて延びる。２本の引出し線３０U1，３０U2は、互いに近づくように周方向に傾けられ、先端で接触し、この接触点にＵ相の動力線２４Ｕがさらに接触し、ここで溶接される。このように、Ｕ相の２本の引出し線３０U1，３０U2と動力線２４Ｕが１箇所で直接接合される。動力線２４Ｕと溶接する前の引出し線３０U1，３０U2は、片持ち支持状態にあり、動力線２４Ｕも片持ち支持状態にあり、両者の片持ち支持状態の自由端同士が接合される。Ｖ相の２本の引出し線３０V1，３０V2とＶ相の動力線２４Ｖ、およびＷ相の２本の引出し線３０W1，３０W2とＷ相の動力線２４Ｗも同様にそれぞれ１点で直接接合される。

２本の引出し線と動力線を１箇所で接合したことにより、バスバーなどの、これらを接続するための部材を必要とせず、ステータ１０の重量増を抑制することができる。

図４および図５は、本発明の他の実施形態を示す図である。図１〜３に示す実施形態とは、各相コイルの引出し線と動力線の接続構造が相違する。他の構成は、前述のステータ１０と同様であり、その説明は省略する。

Ｕ相の２本の引出し線４０U1，４０U2は、コイルエンドからステータコア１２の半径方向外側に向けて延び、さらに端部が曲げられて端部がステータコア１２の軸線方向に沿って延びている。２本の引出し線４０U1，４０U2の端部は、互いにほぼ平行にステータコア１２の軸線方向に延びている。これら２本の引出し線４０U1，４０U2の端部を橋渡すように動力線４２Ｕが延び、交差する位置において、引出し線４０U1，４０U2と動力線４２Ｕが溶接されて直接接合される。Ｖ相の２本の引出し線４０V1，４０V2とＶ相の動力線４２Ｖ、およびＷ相の２本の引出し線４０W1，４０W2とＷ相の動力線４２Ｗも同様に直接接合される。また、各動力線４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗは、ホルダ４４により回転電機のケース（不図示）等に固定され、引出し線と接続される端とは反対側の端には、回転電機の外部の動力線と接続するための端子４６Ｕ，４６Ｖ，４６Ｗが設けられている。

２本の引出し線と動力線を直接接合したことにより、バスバーなどの、これらを接続するための部材を必要とせず、ステータ１０の重量増を抑制することができる。

１０ ステータ、１２ ステータコア、１４ コイル、１６ ヨーク部、１８ ティース、２０ スロット、２２ セグメント導線、２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗ 動力線、２６Ｕ，２６Ｖ，２６Ｗ コイル群、２８U1，２８U2，２８V1，２８V2，２８W1，２８W2 相コイル、３０U1，３０U2，３０V1，３０V2，３０W1，３０W2 引出し線。

Claims (1)

1. ステータコアと、
   平角線で形成され前記ステータコアに巻装された、２組のＹ結線された三相の相コイルと、
   各相の前記相コイルの引出し線に接続され、各々三相の前記相コイルに電力を供給する三相の動力線と、
   を有し、
   同相の前記相コイルの２本の前記引出し線と前記動力線とが直接接合されている、
   回転電機のステータ。