WO2023204150A1 - 回転電機用ステータ - Google Patents

回転電機用ステータ Download PDF

Info

Publication number
WO2023204150A1
WO2023204150A1 PCT/JP2023/015152 JP2023015152W WO2023204150A1 WO 2023204150 A1 WO2023204150 A1 WO 2023204150A1 JP 2023015152 W JP2023015152 W JP 2023015152W WO 2023204150 A1 WO2023204150 A1 WO 2023204150A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coil
slot
phase
slots
center
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2023/015152
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
伸吾 橋本
純一 菅原
徳久 三品
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aisin Corp filed Critical Aisin Corp
Priority to US18/836,433 priority Critical patent/US20250141283A1/en
Priority to CN202380034421.3A priority patent/CN119032495A/zh
Priority to EP23791798.4A priority patent/EP4513721A4/en
Publication of WO2023204150A1 publication Critical patent/WO2023204150A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/16—Stator cores with slots for windings
    • H02K1/165—Shape, form or location of the slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings

Definitions

  • the present disclosure relates to a stator for a rotating electrical machine.
  • stator coil is wound in short segment winding using a plurality of layers (layers in the radial direction within the slot) for each phase.
  • the present disclosure aims to reduce circulating current in a configuration in which the stator coil is connected in parallel in two sets for each phase and wound with short-pitch winding.
  • a stator core having a plurality of slots;
  • a stator coil formed by assembling a plurality of coil pieces for each phase to the stator core over the entire circumference,
  • the stator coil has two sets connected in parallel for each phase, and is wound with short-pitch winding,
  • the circumferential coil center of the first set of coils and the circumferential coil center of the second set of coils are, respectively,
  • a coil center position for each phase which corresponds to each coil center position formed at each magnetic pole pitch over the entire circumference of the stator core, or
  • a stator for a rotating electric machine is provided, which is alternately shifted by the same amount along the circumferential direction on one side and the other side with respect to the coil center position for each magnetic pole pitch.
  • stator coil is wired in two sets in parallel for each phase and wound with short-pitch winding.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a stator for a rotating electric machine according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a wiring configuration of a stator coil related to a stator for a rotating electric machine according to a first embodiment.
  • FIG. 3 is an overall winding diagram of a stator coil according to Example 1.
  • FIG. It is an explanatory view of a coil piece.
  • 4 is a winding diagram (a part of FIG. 3) of a general part according to Example 1, and is an explanatory diagram of a repeating pattern.
  • FIG. FIG. 3 is a side view (a side view viewed in the radial direction from the radial inside) showing a method of arranging the coil pieces forming the general portion according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing the positional relationship between coil pieces in the coil end portion according to Example 1, and is a schematic diagram of a part of the stator coil viewed from the inner diameter side.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of a stator coil according to a comparative example.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of circulating current.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of a current waveform based on an analysis result of a comparative example.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of a torque waveform based on an analysis result of a comparative example.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of a current waveform based on analysis results according to Example 1.
  • FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram of a torque waveform based on analysis results according to Example 1.
  • FIG. 3 is a winding diagram of a portion of a stator coil according to a second embodiment.
  • FIG. 7 is a side view (a side view viewed in the radial direction from the inside in the radial direction) showing a method of arranging the coil pieces forming the general part of the stator coil according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a stator 10 for a rotating electrical machine according to this embodiment.
  • the stator 10 for a rotating electrical machine includes a stator core 112 and a stator coil 114.
  • the stator core 112 has a cylindrical shape with a central axis I, and may be formed of, for example, laminated steel plates.
  • the configuration of stator coil 114 will be explained in detail below.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the connection mode of the stator coil 114 related to the stator 10 for a rotating electric machine of this embodiment.
  • the stator coils 114 are electrically connected at the neutral point of the Y-connection in two sets in parallel for each phase.
  • the stator coil 114 includes a U-phase first coil (hereinafter also referred to as “U1-phase coil 221 (U1)”) and a U-phase second coil (hereinafter referred to as “U2-phase coil 221 (U2)”). ) are electrically connected in parallel between the neutral point and the U-phase terminal 90U on the power line side.
  • U1-phase coil 221 (U1) U-phase first coil
  • U2-phase coil 221 (U2) U-phase second coil
  • the stator coil 114 has two sets (pairs) of the first coil 221V1 of the V phase and the second coil 221V2 of the V phase in a parallel relationship, and the neutral point and the power line. It is electrically connected to the side V-phase terminal 90V.
  • the stator coil 114 includes two sets (pairs) of a W-phase first coil 221W1 and a W-phase second coil 221W2, which are connected in parallel to the neutral point and the W-phase terminal 90W on the power line side. electrically connected between them.
  • the U-phase terminal 90U, V-phase terminal 90V, and W-phase terminal 90W are electrically connected to an inverter and a power source (not shown) via a terminal block 59 (see FIG. 1).
  • the U1 phase coil 221 (U1) includes eight series-connected coils U1-1 to U1-8, and the same applies to the U2-phase coil 221 (U2), which includes eight series-connected coils U2-1 to U2-. Contains 8. This also applies to the other phases (V phase and W phase).
  • FIG. 3 is an overall winding diagram of the stator coil 114 of this embodiment, and is a schematic diagram of the stator coil 114 expanded in the circumferential direction as seen in the axial direction, as well as the U1 phase coil 221 (U1) and the U2 phase coil 221. (U2) are shown separately. Further, in FIG. 3, only a portion of 48 slots is divided into two stages for convenience of viewing. In FIG. 3, the number placed above each slot 23 represents the slot number, and the numbers 1 to 6 placed on the left side of the stator core 112 represent the number of turns. Further, in FIG. 3, the transition portion of the stator coil 114 (see transition portion 54 in FIG. 4) is shown on the lead side by a dashed line, and on the half-lead side is shown by a solid line. This rule is also common to similar figures below (such as FIG. 8, which will be described later).
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of the coil piece 52.
  • FIG. 5 is a winding diagram (a part of FIG. 3) of a general part that does not involve a neutral point, etc., and is an explanatory diagram of a repeating pattern.
  • FIG. 6 is a side view (a side view viewed in the radial direction from the inside in the radial direction) showing a method of arranging the coil pieces forming the general part of the stator coil 114.
  • the current flowing through the stator coil 114 at a certain point in time is schematically shown by an arrow R5.
  • FIG. 6 schematically shows the number of coil pieces and symbols (diagonal lines) indicating the number, as well as welded portions 60 between the coil pieces.
  • FIG. 7 is a diagram showing the positional relationship (positional relationship in the axial direction) between the coil pieces at the coil end portion, and shows part of the stator coil 114 (part in the circumferential direction and part in the axial direction) from the inner diameter side.
  • FIG. 7 the star mark and numbers indicate slot pitches.
  • a coil piece is a coil piece that forms the stator coil 114, and may be a coil piece in a form called a segment coil, for example.
  • the coil piece may be a U-shaped coil piece 52 as shown in FIG. 4, for example.
  • the slot pitch for N slots (N is a positive integer) is also referred to as N slot pitch.
  • a slot pitch for six slots is also referred to as a 6-slot pitch.
  • N-1 slots 23 are positioned between two slots 23 forming a slot pitch of N in the circumferential direction.
  • one coil piece 52 is formed into a substantially U-shape having a pair of linear slot accommodating parts 50 and a transition part 54 connecting the pair of slot accommodating parts 50. It's fine.
  • the transition portion 54 on the other side in the axial direction may be formed by forming in the circumferential direction from the state shown in FIG.
  • a coupling portion 40 that is coupled to a coupling portion 40 of the transition portion 54 of another coil piece 52 is set.
  • the coupling portion 40 is a portion where an insulating film (not shown) is removed (that is, a portion where a conductor portion related to a linear conductor is exposed).
  • the pair of slot accommodating portions 50 are each inserted (wound) into the slot 23 between the teeth 22 in the circumferential direction (see FIG. 3).
  • the coil pieces 52 can be assembled, for example, in the axial direction.
  • the slot accommodating portions 50 of the coil pieces 52 shown in FIG. 3 are inserted in a number corresponding to the number of turns (in this embodiment, six as an example) in a line in the radial direction. Therefore, at both ends of the stator core 112 in the axial direction, a plurality of transition portions 54 extending in the circumferential direction are arranged in the radial direction. Note that the transition portion 54 (and the coupling portion 40 that is a part thereof) forms a coil end portion that is a portion that projects axially outward from the axial end surface of the stator core 112.
  • transition portion 54 on the lower side of the coil piece 52 may have an offset portion 521B that is offset in the direction of being separated from each other by one layer in the radial direction.
  • the upper transition section 54 may also have a similar offset section (not shown).
  • both the U1 phase coil 221 (U1) and the U2 phase coil 221 (U2) are formed from a plurality of coil pieces.
  • the plurality of coil pieces have a plurality of types, and the types differ depending on the circumferential interval (slot pitch) of the pair of inserted slots 23.
  • the plurality of types of coil pieces do not necessarily all have a U-shaped form, and may include an I-shaped coil piece (that is, a coil piece having only one slot accommodating part 50), may be in an I-shape.
  • the coil piece 52 inserted into one slot 23 means the coil piece 52 having the slot accommodating part 50 inserted into the one slot 23 concerned. Therefore, the U-shaped coil piece 52 having two slot accommodating parts 50 can also be regarded as a combination of a coil piece inserted into one slot 23 and a coil piece inserted into the other slot 23. can.
  • the stator coil 114 is wound in short-pitch winding.
  • the U1 phase coil 221 (U1) is inserted into a plurality of slots 23 (hereinafter also referred to as “center slots 23c”) that form a 6-slot pitch (corresponding to the magnetic pole pitch) over the entire circumference of the stator core 112.
  • first coil piece p6 the slot accommodating portions 50 on both sides in the circumferential direction are inserted into a pair of center slots 23c forming a 6-slot pitch.
  • the coil piece is inserted into the slot 23 means that the slot accommodating portion 50 of the coil piece is inserted into the slot 23.
  • the U1 phase coil 221 (U1) has coil pieces (hereinafter referred to as "second coil pieces p4" for differentiation) that are inserted into multiple pairs of slots 23 forming a four-slot pitch.
  • second coil pieces p4 the slot accommodating portions 50 on both sides in the circumferential direction are inserted into each pair of slots 23 forming a four-slot pitch.
  • the U1 phase coil 221 (U1) has coil pieces (hereinafter referred to as "third coil piece p5" for differentiation) that are inserted into multiple pairs of slots 23 forming a five-slot pitch.
  • third coil piece p5 the slot accommodating portions 50 on both sides in the circumferential direction are inserted into each pair of slots 23 forming a five-slot pitch.
  • the U1 phase coil 221 (U1) has a coil piece (hereinafter referred to as "fourth coil piece p7" for distinction) that is inserted into a plurality of pairs of slots 23 forming a 7-slot pitch.
  • fourth coil piece p7 the slot accommodating portions 50 on both sides in the circumferential direction are inserted into each pair of slots 23 forming a seven-slot pitch.
  • each triple slot consisting of three slots 23 adjacent in the circumferential direction with the center slot 23c as the center is a first triple slot 301 and a second triple slot 302 alternately in the circumferential direction.
  • the first coil piece p6 to the fourth coil piece p7 are arranged in the following relationship as shown in FIGS. 5 and 6.
  • the first coil piece p6 In the U1 phase (U1 phase coil 221 (U1)), the first coil piece p6, A third coil piece p5 and a fourth coil piece p7 are inserted. In this case, the slot accommodating portion 50 of each of the first coil piece p6, the third coil piece p5, and the fourth coil piece p7 on one side in the circumferential direction is inserted into the first center slot 301c.
  • the second coil piece p4 is provided in a pair with the first coil piece p6. Therefore, the second coil pieces p4 adjacent to each other in the circumferential direction are inserted into each slot 23 on both sides of the center slot 23c. At this time, the second coil piece p4 and the first coil piece p6 are arranged concentrically around the coil center position CT0.
  • only one third coil piece p5 and fourth coil piece p7 are arranged every 12 slot pitches, unlike the first coil piece p6 and second coil piece p4. That is, two first coil pieces p6 and two second coil pieces p4 are each provided between a pair of first center slots 301c (or between a pair of second center slots 302c) adjacent in the circumferential direction. Therefore, only one third coil piece p5 and one fourth coil piece p7 are provided. Further, the third coil piece p5 and the fourth coil piece p7 are arranged on the same one side of both sides in the circumferential direction of the first center slot 301c.
  • the first triple slot 301 has six slots in total, four in the first center slot 301c and one in each slot 23 on both sides of the first center slot 301c in the circumferential direction.
  • the housing portion 50 is inserted.
  • six slot accommodating portions 50 in total are inserted into the second triple slot 302, two in the second center slot 302c and two in each slot 23 on both sides of the second center slot 302c in the circumferential direction. be done.
  • the U2-phase coil 221 (U2) is a coil piece (the first It has one coil piece p6).
  • the center slot 23c is common to the center slot 23c related to the U1 phase coil 221 (U1).
  • the slot accommodating portions 50 on both sides in the circumferential direction are inserted into a pair of center slots 23c forming a 6-slot pitch.
  • the U2 phase coil 221 (U2) has a coil piece (second coil piece p4) inserted into a plurality of pairs of slots 23 forming a four-slot pitch.
  • the slot accommodating portions 50 on both sides in the circumferential direction are inserted into each pair of slots 23 forming a four-slot pitch.
  • the U2 phase coil 221 (U2) has a coil piece (third coil piece p5) inserted into a plurality of pairs of slots 23 forming a 5-slot pitch.
  • the slot accommodating portions 50 on both sides in the circumferential direction are inserted into each pair of slots 23 forming a five-slot pitch.
  • the U2 phase coil 221 (U2) has a coil piece (fourth coil piece p7) inserted into a plurality of pairs of slots 23 forming a 7-slot pitch.
  • the slot accommodating portions 50 on both sides in the circumferential direction are inserted into each pair of slots 23 forming a seven-slot pitch.
  • the configuration of the U2 phase coil piece is approximately the same as the configuration of the U1 phase coil piece, but the detailed shape may be different.
  • the first coil piece p6 of the U2 phase may have a slightly different shape from the second coil piece p4 of the U1 phase.
  • each coil piece in the first triple slot 301 is different from the above-mentioned U1 phase (U1 phase coil 221 (U1)).
  • the configuration (arrangement and direction of current) of each coil piece in the second three-slot 302 is substantially reversed.
  • the first coil piece p6, the third coil piece p5, and the fourth coil piece p7 are inserted into the second center slot 302c.
  • the slot accommodating portions 50 of the first coil piece p6, the third coil piece p5, and the fourth coil piece p7 on the other side in the circumferential direction are inserted into the second center slot 302c.
  • the second coil piece p4 is provided in a manner to form a pair with the first coil piece p6. Therefore, the second coil pieces p4 adjacent to each other in the circumferential direction are inserted into each slot 23 on both sides of the center slot 23c. At this time, the second coil piece p4 and the first coil piece p6 are arranged concentrically around the coil center position CT0.
  • only one third coil piece p5 and fourth coil piece p7 are arranged every 12 slot pitches, unlike the first coil piece p6 and second coil piece p4. That is, two first coil pieces p6 and two second coil pieces p4 are each provided between a pair of first center slots 301c (or between a pair of second center slots 302c) adjacent in the circumferential direction. Therefore, only one third coil piece p5 and one fourth coil piece p7 are provided. Further, the third coil piece p5 and the fourth coil piece p7 are arranged on the same one side of both sides in the circumferential direction of the first center slot 301c. This point is similar to the U1 phase coil 221 (U1).
  • the first triple slot 301 has six slots, two in the first center slot 301c and two in each slot 23 on both sides of the first center slot 301c in the circumferential direction.
  • the housing portion 50 is inserted.
  • six slot accommodating portions 50 are inserted, four in the second center slot 302c and one in each slot 23 on both sides of the second center slot 302c in the circumferential direction. be done.
  • the arrangement of the slot accommodating portion 50 of each coil piece in the first triple slot 301 (and the direction of the current), and the arrangement of each coil in the second triple slot 302 The arrangement of the slot accommodating portions 50 (and the direction of the current) of the two pieces are reversed. That is, if one is shifted by six slots and also reversed in the radial direction, it will overlap with the other.
  • each coil piece of the stator coil 114 is joined to each other on one side in the axial direction.
  • each pair of slots 23 into which each pair of coil pieces to be joined in each phase is inserted is spaced apart in the circumferential direction by a certain number of slots.
  • each pair of slots 23 into which each pair of coil pieces to be joined in each phase is inserted is 5 slots, as shown in FIGS. 3 and 6 (see welding section 60). separated by a minute. This allows welding locations to be set at a constant pitch on the welding side (lead side), making it easier to improve the efficiency of the welding process.
  • the coil end portion formed by the first coil piece p6 (the portion axially outer than the axial end surface of the stator core 112) is replaced by the coil end portion formed by the second coil piece p4. Extends axially outward from the end portion. This is the same for both the U1 phase coil 221 (U1) and the U2 phase coil 221 (U2). Thereby, it is possible to reduce the size of the coil end portion of the entire stator coil 114.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of the stator coil 114' according to a comparative example, with the upper side showing the configuration of the U1 phase coil 221 (U1)', and the lower side showing the configuration of the U2 phase coil 221 (U2)'.
  • FIG. 8 shows the configuration of a general part of a comparative example corresponding to FIG. 5.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of a circulating current
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a current waveform based on the analysis results of a comparative example.
  • the horizontal axis represents the rotor rotation angle (electrical angle), and the current waveforms of each phase are shown for 360 degrees.
  • FIG. 10 the horizontal axis represents the rotor rotation angle (electrical angle), and the current waveforms of each phase are shown for 360 degrees.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of torque waveforms (torque waveforms at specific operating points A and B) based on the analysis results of the comparative example.
  • the horizontal axis represents the rotor rotation angle (electrical angle), and each torque waveform for 360 degrees is shown.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram of a current waveform based on the analysis results of this example, and is compared with FIG. 10.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram of torque waveforms (torque waveforms at specific operating points A and B) based on the analysis results of this example, and is compared with FIG. 11.
  • the stator coil 114' is wound with a short winding, and the arrangement of the slot accommodating portion 50 of each coil piece in the first triple slot 301 (the arrangement for six turns) is
  • the arrangement of the slot accommodating portions 50 of each coil piece in the slot 302 (the arrangement for six turns) itself is the same as in this embodiment.
  • the U1 phase coil 221 (U1)' and the U2 phase coil 221 (U2)' are wound so as to be shifted from each other by one slot.
  • the circumferential coil center CT1' of the U1 phase coil 221 (U1)' related to each magnetic pole and the circumferential coil center CT2' of the U2 phase coil 221 (U2)' related to each magnetic pole are respectively the magnetic poles. It deviates by a certain amount from the coil center position CT0 in the circumferential direction for each pitch. Specifically, as shown in FIG. 8, the circumferential coil center CT1' of the U1 phase coil 221 (U1)' is shifted to one side in the circumferential direction with respect to the coil center position CT0 (see arrow R81).
  • each coil center CT1' of the U1 phase is shifted to one side in the circumferential direction with respect to each coil center position CT0
  • each coil center CT2' of each U2 phase is shifted to one side in the circumferential direction with respect to each coil center position CT0. If it shifts to the other side in the circumferential direction, a circulating current that circulates within the loop of U1 phase coil 221 (U1)' and U2 phase coil 221 (U2)' that are connected in parallel is likely to occur. Specifically, as schematically shown in FIG. 10, a current flows through the parallel-connected U1 phase coil 221 (U1)' (see current I1 in FIG. 10) and a current flows through the U2 phase coil 221 (U2)'.
  • each coil center CT1 of the U1 phase coincides with each coil center position CT0.
  • each coil center CT2 of the U2 phase coincides with each coil center position CT0.
  • FIG. 14 is a winding diagram of a part of the stator coil 114A according to the second embodiment, and the view of the diagram is the same as that of FIG. 3.
  • stator coil 114A is wound with a short winding, and the arrangement of the slot accommodating portion 50 of each coil piece in the first triple slot 301 and the arrangement of each coil piece in the second triple slot 302 are different.
  • the arrangement of the slot accommodating portion 50 itself is the same as in the first embodiment described above.
  • the U1 phase coil 221A (U1) includes a plurality of fifth coil pieces c5 inserted into a plurality of pairs of slots 23 forming a seven slot pitch (slot pitch one slot larger than the magnetic pole pitch).
  • the U1 phase coil 221A (U1) includes a plurality of sixth coil pieces c6 inserted into a plurality of pairs of slots 23 forming a five slot pitch (slot pitch one slot smaller than the magnetic pole pitch).
  • each triple slot consisting of three slots 23 adjacent in the circumferential direction with the center slot 23c as the center is a first triple slot 301 and a second triple slot 302 alternately in the circumferential direction.
  • the fifth coil piece c5 and the sixth coil piece c6 are arranged in the following relationship.
  • the fifth coil piece c5 and the sixth coil piece c6 are inserted into the center slot 23c (first center slot 301c) of the first triple slot 301, and A fifth coil piece c5 and a sixth coil piece c6 are inserted into the slots 23 on both sides of the second triple slot 302.
  • the slot accommodating part 50 on one side in the circumferential direction is inserted into the center slot 23c related to the first triple slot 301, and the slot accommodating part 50 on the other side in the circumferential direction is inserted into the center slot 23c related to the first triple slot 301.
  • the slot 302 is inserted into the slot 23 on one side in the circumferential direction with respect to the center slot 23c.
  • the U2 phase coil 221A (U2) like the above-mentioned U1 phase coil 221A (U1), includes a plurality of fifth coil pieces c5 inserted into a plurality of pairs of slots 23 forming a 7-slot pitch. Further, the U2 phase coil 221A (U2) includes a plurality of sixth coil pieces c6 inserted into a plurality of pairs of slots 23 forming a five-slot pitch.
  • each coil piece in the first triple slot 301 is different from the above-mentioned U1 phase (U1 phase coil 221A (U1)).
  • the configuration (arrangement and direction of current) of each coil piece in the second three-slot 302 is substantially reversed.
  • the fifth coil piece c5 and the sixth coil piece c6 are inserted into the second central slot 302c of the second triple slot 302, and A fifth coil piece c5 and a sixth coil piece c6 are inserted into the slots 23 on both sides of the first triple slot 301.
  • the first triple slot 301 in the U2 phase, in the first triple slot 301, three slot accommodating portions 50 in total are inserted into the slots on both sides of the first central slot 301c, six in total.
  • the first triple slot 301 no slot accommodating portion 50 is inserted into the first central slot 301c.
  • the second triple slot 302 six slot accommodating portions 50 are inserted into the second central slot 302c.
  • no slot accommodating portion 50 is inserted into the slots 23 on both circumferential sides of the second central slot 302c.
  • the arrangement of the slot accommodating portion 50 of each coil piece in the first triple slot 301 (and the direction of the current), and the arrangement of each coil in the second triple slot 302 The arrangement of the slot accommodating portions 50 (and the direction of the current) of the two pieces are reversed. That is, if one is shifted by six slots and also reversed in the radial direction, it will overlap with the other.
  • each pair of slots 23 into which each pair of coil pieces to be joined in each phase is inserted is spaced apart in the circumferential direction by a certain number of slots.
  • each pair of slots 23 into which each pair of coil pieces to be joined in each phase is inserted is spaced apart by five slots, as shown in FIG. 14 and the like. This allows welding locations to be set at a constant pitch on the welding side (lead side), making it easier to improve the efficiency of the welding process.
  • the types of coil pieces forming the general portion can be reduced. That is, in the first embodiment described above, there are four types of coil pieces that form the general part, even if the slot pitch is different (although the slot pitch may be the same, the detailed parts of the coil pieces may be different). In this embodiment, two types are sufficient for differences in slot pitch. In this way, according to the present embodiment, it is possible to reduce the types of coil pieces for forming the stator coil 114A, and improve manufacturing efficiency.
  • FIG. 15 like FIG. 6 described above, is a side view (a side view viewed in the radial direction from the radial inside) showing a method of arranging the coil pieces forming the general part of the stator coil 114A according to the second embodiment.
  • the current flowing through the stator coil 114A at a certain point in time is schematically shown by an arrow R5.
  • FIG. 15 schematically shows a welded portion 60 between coil pieces.
  • FIG. 15 is also an explanatory diagram of the effect of reducing circulating current according to this embodiment, and shows the relationship between the coil centers CT1 and CT2 of the stator coil 114A and the above-mentioned coil center position CT0 (coil center position CT0 for each magnetic pole pitch). Show relationships.
  • FIG. 15 is also an explanatory diagram of the effect of reducing circulating current according to this embodiment, and shows the relationship between the coil centers CT1 and CT2 of the stator coil 114A and the above-mentioned coil center position CT0 (coil center position CT0
  • FIG. 15 shows a winding diagram of the general part in the same manner as FIG. 14.
  • the coil centers CT1 of the coils U1-2 and U1-3 are representatively shown for the U1 phase, but the same applies to the other coils U1-1, U1-4 to U1-8. . This also applies to the U2 phase.
  • each coil center CT1 of the U1 phase (the coil center of each coil U1-1 to U1-8) is circumferentially arranged on one side and the other side with respect to each coil center position CT0.
  • the coil center CT1 of the coil U1-2 is shifted by the same amount alternately along the circumferential direction (coil U1-3) with respect to the corresponding coil center position CT0. (closer side) by a certain amount ⁇ d (for example, half of one slot pitch).
  • the coil center CT1 of the coil U1-3 is shifted by a certain amount ⁇ d toward the other side in the circumferential direction (the side closer to the coil U1-2) with respect to the corresponding coil center position CT0.
  • the amount of deviation is the same by a certain amount ⁇ d, and the direction of deviation is alternately opposite in the circumferential direction, so that they are canceled out and a circulating current is less likely to occur.
  • the coil center CT2 of the coil U2-2 is shifted by a certain amount ⁇ d to one side in the circumferential direction (the side far from the coil U2-3) with respect to the corresponding coil center position CT0.
  • the coil center CT2 of the coil U2-3 is shifted by a certain amount ⁇ d to the other side in the circumferential direction (the side far from the coil U1-2) with respect to the corresponding coil center position CT0.
  • the amount of deviation is the same by a certain amount ⁇ d, and the direction of deviation is alternately opposite in the circumferential direction, so that they are canceled out and a circulating current is less likely to occur.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Abstract

複数のスロットを有するステータコアと、相ごとに複数のコイル片がステータコアに全周にわたり組み付けられることで、形成されるステータコイルとを含み、ステータコイルは、相ごとに２組が並列で結線され、かつ、短節巻きで巻装され、相ごとに、第１組のコイルの周方向のコイル中心と、第２組のコイルの周方向のコイル中心は、それぞれ、相ごとのコイル中心位置であって、ステータコアに全周にわたって磁極ピッチごとに形成される各コイル中心位置に一致する、又は、磁極ピッチごとのコイル中心位置に対して一方側と他方側とに周方向に沿って交互に同量ずれる、回転電機用ステータが開示される。

Description

回転電機用ステータ
　本開示は、回転電機用ステータに関する。
　ステータコイルが相ごとに複数の層（スロット内の径方向の層）を利用して短節巻きで巻装される技術が知られている。
特開２０２１－１４１７７４号公報
　ところで、ステータコイルが、相ごとに２組の並列で結線され、かつ、短節巻きで巻装される構成では、相ごとに並列接続されたコイルのループ内で循環する循環電流が発生しやすい。
　そこで、１つの側面では、本開示は、ステータコイルが、相ごとに２組の並列で結線され、かつ、短節巻きで巻装される構成において、循環電流を低減することを目的とする。
　１つの側面では、複数のスロットを有するステータコアと、
　相ごとに複数のコイル片が前記ステータコアに全周にわたり組み付けられることで、形成されるステータコイルとを含み、
　前記ステータコイルは、相ごとに２組が並列で結線され、かつ、短節巻きで巻装され、
　相ごとに、第１組のコイルの周方向のコイル中心と、第２組のコイルの周方向のコイル中心は、それぞれ、
　　相ごとのコイル中心位置であって、前記ステータコアに全周にわたって磁極ピッチごとに形成される各コイル中心位置に一致する、又は、
　　磁極ピッチごとの前記コイル中心位置に対して一方側と他方側とに周方向に沿って交互に同量ずれる、回転電機用ステータが提供される。
　１つの側面では、本開示によれば、ステータコイルが、相ごとに２組の並列で結線され、かつ、短節巻きで巻装される構成において、循環電流を低減することが可能となる。
本実施例の回転電機用ステータの概略を示す図である。 実施例１による回転電機用ステータに係るステータコイルの結線態様の一例を示す図である。 実施例１によるステータコイルの全体の巻線図である。 コイル片の説明図である。 実施例１による一般部の巻線図（図３の一部）であり、繰り返しパターンの説明図である。 実施例１による一般部を形成するコイル片の配置方法を示す側面図（径方向内側から径方向に視た側面図）である。 実施例１によるコイルエンド部におけるコイル片間の位置関係を示す図であり、ステータコイルの一部を内径側から視た概略図である。 比較例によるステータコイルの説明図である。 循環電流の説明図である。 比較例の解析結果に基づく電流波形の説明図である。 比較例の解析結果に基づくトルク波形の説明図である。 実施例１による解析結果に基づく電流波形の説明図である。 実施例１による解析結果に基づくトルク波形の説明図である。 実施例２によるステータコイルの一部の巻線図である。 実施例２によるステータコイルの一般部を形成するコイル片の配置方法を示す側面図（径方向内側から径方向に視た側面図）である。
　以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率はあくまでも一例であり、これに限定されるものではなく、また、図面内の形状等は、説明の都合上、部分的に誇張している場合がある。
　［実施例１］
　図１は、本実施例の回転電機用ステータ１０の概略を示す図である。回転電機用ステータ１０は、ステータコア１１２と、ステータコイル１１４とを有する。ステータコア１１２は、中心軸Ｉを有する円筒状の形態であり、例えば積層鋼板により形成されてよい。ステータコイル１１４の構成は、以下で詳説する。
　図２は、本実施例の回転電機用ステータ１０に係るステータコイル１１４の結線態様の一例を示す図である。本実施例では、一例として、３相８極の構成であり、スロット数は４８（＝３×８×２）個であるが、他の極数の構成に対しても適用可能である。
　ステータコイル１１４は、図２に模式的に示すように、相ごとに２組の並列関係で、Ｙ結線の中性点で電気的に接続されている。具体的には、ステータコイル１１４は、Ｕ相の第１コイル（以下、「Ｕ１相コイル２２１（Ｕ１）」とも称する）と、Ｕ相の第２コイル（以下、「Ｕ２相コイル２２１（Ｕ２）」とも称する）の２組（対）とが、並列関係で、中性点と動力線側のＵ相端子９０Ｕとの間に電気的に接続されている。なお、以下では、区別するときは、Ｕ１相コイル２２１（Ｕ１）に係るＵ相を、Ｕ１相とも称し、Ｕ２相コイル２２１（Ｕ２）に係るＵ相を、Ｕ２相とも称する。
　また、他の相も同様であり、ステータコイル１１４は、Ｖ相の第１コイル２２１Ｖ１と、Ｖ相の第２コイル２２１Ｖ２の２組（対）とが、並列関係で、中性点と動力線側のＶ相端子９０Ｖとの間に電気的に接続されている。また、ステータコイル１１４は、Ｗ相の第１コイル２２１Ｗ１と、Ｗ相の第２コイル２２１Ｗ２の２組（対）とが、並列関係で、中性点と動力線側のＷ相端子９０Ｗとの間に電気的に接続されている。なお、Ｕ相端子９０Ｕ、Ｖ相端子９０Ｖ、及びＷ相端子９０Ｗは、端子台５９（図１参照）を介してインバータや電源（図示せず）に電気的に接続される。
　Ｕ１相コイル２２１（Ｕ１）は、８つの直列接続のコイルＵ１―１からＵ１－８を含み、Ｕ２相コイル２２１（Ｕ２）についても同様であり、８つの直列接続のコイルＵ２―１からＵ２－８を含む。これは、他の相（Ｖ相及びＷ相）も同様である。
　次に、図３から図６を参照して、本実施例のステータコイル１１４の構成の詳細を説明する。以下では、主に、Ｕ相の構成を説明するが、他のＶ相やＷ相についても同様であってよい。
　図３は、本実施例のステータコイル１１４の全体の巻線図であり、周方向に展開した軸方向視のステータコイル１１４の概略図とともに、Ｕ１相コイル２２１（Ｕ１）と、Ｕ２相コイル２２１（Ｕ２）とを分けて示している。また、図３では、見易さの都合上、４８スロット分の一部だけを２段に分けている。図３において、各スロット２３の上に付された数字は、スロットの番号を表し、ステータコア１１２の左側に付された数字１～６は、ターン数を表す。また、図３において、ステータコイル１１４の渡り部（図４の渡り部５４参照）は、リード側が一点鎖線で示され、半リード側が実線で示されている。このルールは、以下の同様の図（後出の図８等）においても共通である。
　図４は、コイル片５２の説明図である。図５は、中性点等が関連しない一般部の巻線図（図３の一部）であり、繰り返しパターンの説明図である。図６は、ステータコイル１１４の一般部を形成するコイル片の配置方法を示す側面図（径方向内側から径方向に視た側面図）である。図６には、ある時点でステータコイル１１４に流れる電流が矢印Ｒ５で模式的に示されている。また、図６には、コイル片の本数及び当該本数を示す記号（斜め線）とともに、コイル片同士の溶接部６０が模式的に示されている。図７は、コイルエンド部におけるコイル片間の位置関係（軸方向の位置関係）を示す図であり、ステータコイル１１４の一部（周方向の一部かつ軸方向の一部）を内径側から視た概略図である。図７には、星マークと数字は、スロットピッチを示す。
　以下の説明において、コイル片とは、ステータコイル１１４を形成するコイル片であり、例えばセグメントコイルと呼ばれるような形態のコイル片であってよい。本実施例では、一例として、コイル片は、図４に示すような、Ｕ字状のコイル片５２であってよい。また、以下の説明において、Ｎ（Ｎは正の整数）個のスロット分のスロットピッチを、Ｎスロットピッチとも称する。例えば、６個のスロット分のスロットピッチを、６スロットピッチとも称する。なお、Ｎ個のスロットピッチを形成する２つのスロット２３の周方向の間には、Ｎ－１個のスロット２３が位置する。
　図４に示す例では、一のコイル片５２は、一対の直線状のスロット収容部５０と、当該一対のスロット収容部５０を連結する渡り部５４と、を有した略Ｕ字状に成形されてよい。軸方向の他方側（図４の上側）の渡り部５４は、図４に示す状態から、周方向に成形することで形成されてよい。軸方向の他方側（図４の上側）の渡り部５４の端部には、他のコイル片５２の渡り部５４の結合部４０と結合される結合部４０が設定される。なお、結合部４０は、絶縁膜（図示せず）が除去された部位（すなわち線状導体に係る導体部が露出した部位）である。
　コイル片５２をステータコア１１２に組み付ける際、一対のスロット収容部５０は、それぞれ、周方向でティース２２間のスロット２３に挿入（巻装）される（図３参照）。この場合、コイル片５２は、例えば軸方向に組み付けることができる。
　一のスロット２３には、図３に示すコイル片５２のスロット収容部５０が、ターン数に応じた数（本実施例では、一例として６本）、径方向に並んで挿入される。従って、ステータコア１１２の軸方向の両端には、周方向に延びる渡り部５４が複数、径方向に並ぶ。なお、渡り部５４（及びその一部である結合部４０）は、ステータコア１１２の軸方向端面から軸方向外側に突出する部位であるコイルエンド部を形成する。
　なお、コイル片５２の下側の渡り部５４は、径方向に１層分だけ互いに離間する方向にオフセットするオフセット部５２１Ｂを有してもよい。上側の渡り部５４も、同様のオフセット部（図示せず）を有してもよい。
　本実施例では、Ｕ１相コイル２２１（Ｕ１）及びＵ２相コイル２２１（Ｕ２）は、ともに、複数のコイル片から形成される。複数のコイル片の形態は、複数種類であり、挿入される対のスロット２３の周方向間隔（スロットピッチ）に応じて種類が異なる。複数種類のコイル片は、必ずしもすべてがＵ字状の形態である必要はなく、Ｉ字状の形態のコイル片（すなわちスロット収容部５０を１つだけ有するコイル片）を含んでもよいし、すべてがＩ字状の形態であってもよい。なお、以下の説明において、一のスロット２３に挿入されるコイル片５２とは、当該一のスロット２３に挿入されるスロット収容部５０を有するコイル片５２を意味する。従って、スロット収容部５０を２つ有するＵ字状のコイル片５２は、一のスロット２３に挿入されるコイル片と、他の一のスロット２３に挿入されるコイル片との組み合わせとして捉えることもできる。
　本実施例では、ステータコイル１１４は、短節巻きで巻装される。具体的には、Ｕ１相コイル２２１（Ｕ１）は、ステータコア１１２に全周にわたって６スロットピッチ（磁極ピッチに対応）を形成する複数のスロット２３（以下、「中心スロット２３ｃ」とも称する）に挿入されるコイル片（以下、区別のため、「第１コイル片ｐ６」とも称する）を有する。各第１コイル片ｐ６は、周方向両側のスロット収容部５０が、６スロットピッチを形成する対の中心スロット２３ｃに挿入される。なお、「コイル片がスロット２３に挿入される」とは、当該コイル片のスロット収容部５０がスロット２３に挿入されることを意味する。
　また、Ｕ１相コイル２２１（Ｕ１）は、４スロットピッチを形成する複数対のスロット２３に挿入されるコイル片（以下、区別のため、「第２コイル片ｐ４」と称する）を有する。各第２コイル片ｐ４は、周方向両側のスロット収容部５０が、４スロットピッチを形成する各対のスロット２３に挿入される。
　また、Ｕ１相コイル２２１（Ｕ１）は、５スロットピッチを形成する複数対のスロット２３に挿入されるコイル片（以下、区別のため、「第３コイル片ｐ５」と称する）を有する。各第３コイル片ｐ５は、周方向両側のスロット収容部５０が、５スロットピッチを形成する各対のスロット２３に挿入される。
　また、Ｕ１相コイル２２１（Ｕ１）は、７スロットピッチを形成する複数対のスロット２３に挿入されるコイル片（以下、区別のため、「第４コイル片ｐ７」と称する）を有する。各第第４コイル片ｐ７は、周方向両側のスロット収容部５０が、７スロットピッチを形成する各対のスロット２３に挿入される。
　本実施例では、中心スロット２３ｃを中心として周方向に隣接する３つのスロット２３からなる各３連スロットを、周方向で交互に第１の３連スロット３０１及び第２の３連スロット３０２とした場合、第１コイル片ｐ６から第４コイル片ｐ７は、図５及び図６に示すように次の関係で配置される。
　Ｕ１相（Ｕ１相コイル２２１（Ｕ１））では、第１の３連スロット３０１の中心スロット２３ｃ（以下、区別するときは、「第１中心スロット３０１ｃ」とも称する）に、第１コイル片ｐ６、第３コイル片ｐ５、及び第４コイル片ｐ７が挿入される。この場合、第１コイル片ｐ６、第３コイル片ｐ５、及び第４コイル片ｐ７は、それぞれの周方向一方側のスロット収容部５０が第１中心スロット３０１ｃに挿入される。
　また、Ｕ１相では、第２の３連スロット３０２の中心スロット２３ｃ（以下、区別するときは、「第２中心スロット３０２ｃ」とも称する）に、第１コイル片ｐ６だけが挿入される。
　Ｕ１相では、第２コイル片ｐ４は、第１コイル片ｐ６と対をなす態様で設けられる。従って、周方向で隣り合う第２コイル片ｐ４は、中心スロット２３ｃの両側の各スロット２３に挿入される。この際、第２コイル片ｐ４と第１コイル片ｐ６とはコイル中心位置ＣＴ０を中心とした同芯状の配置となる。
　Ｕ１相では、第３コイル片ｐ５及び第４コイル片ｐ７は、第１コイル片ｐ６及び第２コイル片ｐ４とは異なり、１２スロットピッチごとに１つだけ配置される。すなわち、周方向で隣り合う対の第１中心スロット３０１ｃ間（又は対の第２中心スロット３０２ｃ間）に、第１コイル片ｐ６及び第２コイル片ｐ４は、それぞれ、２つ設けられるのに対して、第３コイル片ｐ５及び第４コイル片ｐ７は、１つだけ設けられる。また、第３コイル片ｐ５及び第４コイル片ｐ７は、第１中心スロット３０１ｃの周方向両側のうちの、同じ一方側に配置される。
　この場合、Ｕ１相では、第１の３連スロット３０１には、第１中心スロット３０１ｃに４本、第１中心スロット３０１ｃの周方向両側の各スロット２３にそれぞれ１本、合計、６本のスロット収容部５０が挿入される。また、第２の３連スロット３０２には、第２中心スロット３０２ｃに２本、第２中心スロット３０２ｃの周方向両側の各スロット２３にそれぞれ２本、合計、６本のスロット収容部５０が挿入される。
　Ｕ２相コイル２２１（Ｕ２）は、上述したＵ１相コイル２２１（Ｕ１）と同様、ステータコア１１２に全周にわたって６スロットピッチを形成する複数のスロット２３（中心スロット２３ｃ）に挿入されるコイル片（第１コイル片ｐ６）を有する。中心スロット２３ｃは、Ｕ１相コイル２２１（Ｕ１）に係る中心スロット２３ｃと共通である。各第１コイル片ｐ６は、周方向両側のスロット収容部５０が、６スロットピッチを形成する対の中心スロット２３ｃに挿入される。
　また、Ｕ２相コイル２２１（Ｕ２）は、４スロットピッチを形成する複数対のスロット２３に挿入されるコイル片（第２コイル片ｐ４）を有する。各第２コイル片ｐ４は、周方向両側のスロット収容部５０が、４スロットピッチを形成する各対のスロット２３に挿入される。
　また、Ｕ２相コイル２２１（Ｕ２）は、５スロットピッチを形成する複数対のスロット２３に挿入されるコイル片（第３コイル片ｐ５）を有する。各第３コイル片ｐ５は、周方向両側のスロット収容部５０が、５スロットピッチを形成する各対のスロット２３に挿入される。
　また、Ｕ２相コイル２２１（Ｕ２）は、７スロットピッチを形成する複数対のスロット２３に挿入されるコイル片（第４コイル片ｐ７）を有する。各第４コイル片ｐ７は、周方向両側のスロット収容部５０が、７スロットピッチを形成する各対のスロット２３に挿入される。
　このようにＵ２相のコイル片の構成は、Ｕ１相のコイル片の構成と略同じであるが、詳細な形状は異なってよい。例えば、Ｕ２相の第１コイル片ｐ６は、Ｕ１相の第２コイル片ｐ４とは形状が若干異なってもよい。
　Ｕ２相（Ｕ２相コイル２２１（Ｕ２））では、上述したＵ１相（Ｕ１相コイル２２１（Ｕ１））に対して、第１の３連スロット３０１における各コイル片の構成（配置や電流の向き）と、第２の３連スロット３０２における各コイル片の構成（配置や電流の向き）とは、実質的に反転した関係となる。
　具体的には、Ｕ２相では、第１中心スロット３０１ｃに第１コイル片ｐ６だけが挿入される。
　また、Ｕ２相では、第２中心スロット３０２ｃに、第１コイル片ｐ６、第３コイル片ｐ５、及び第４コイル片ｐ７が挿入される。この場合、第１コイル片ｐ６、第３コイル片ｐ５、及び第４コイル片ｐ７は、それぞれの周方向他方側のスロット収容部５０が第２中心スロット３０２ｃに挿入される。
　また、Ｕ２相では、第２コイル片ｐ４は、第１コイル片ｐ６と対をなす態様で設けられる。従って、周方向で隣り合う第２コイル片ｐ４は、中心スロット２３ｃの両側の各スロット２３に挿入される。この際、第２コイル片ｐ４と第１コイル片ｐ６とはコイル中心位置ＣＴ０を中心とした同芯状の配置となる。
　また、Ｕ２相では、第３コイル片ｐ５及び第４コイル片ｐ７は、第１コイル片ｐ６及び第２コイル片ｐ４とは異なり、１２スロットピッチごとに１つだけ配置される。すなわち、周方向で隣り合う対の第１中心スロット３０１ｃ間（又は対の第２中心スロット３０２ｃ間）に、第１コイル片ｐ６及び第２コイル片ｐ４は、それぞれ、２つ設けられるのに対して、第３コイル片ｐ５及び第４コイル片ｐ７は、１つだけ設けられる。また、第３コイル片ｐ５及び第４コイル片ｐ７は、第１中心スロット３０１ｃの周方向両側のうちの、同じ一方側に配置される。この点は、Ｕ１相コイル２２１（Ｕ１）と同様である。
　この場合、Ｕ２相では、第１の３連スロット３０１には、第１中心スロット３０１ｃに２本、第１中心スロット３０１ｃの周方向両側の各スロット２３にそれぞれ２本、合計、６本のスロット収容部５０が挿入される。また、第２の３連スロット３０２には、第２中心スロット３０２ｃに４本、第２中心スロット３０２ｃの周方向両側の各スロット２３にそれぞれ１本、合計、６本のスロット収容部５０が挿入される。なお、上述したように、Ｕ１相とＵ２相では、第１の３連スロット３０１における各コイル片のスロット収容部５０の配置（及び電流の向き）と、第２の３連スロット３０２における各コイル片のスロット収容部５０の配置（及び電流の向き）とは、反転した関係となる。すなわち、一方を６スロット分だけずらしかつ径方向にも反転させると他方に重なる関係となる。
　本実施例では、ステータコイル１１４は、軸方向の一方側で各コイル片が互いに接合される。また、各相において接合される各対のコイル片が挿入される各対のスロット２３は、一定数のスロット分だけ周方向で離間する。本実施例では、各相において接合される各対のコイル片が挿入される各対のスロット２３は、図３及び図６（溶接部６０参照））等に示すように、いずれも、５スロット分だけ離間する。これにより、溶接側（リード側）で一定のピッチで溶接箇所を設定できるので、溶接工程の効率化が容易となる。
　また、本実施例では、図７に模式的に示すように、第１コイル片ｐ６によるコイルエンド部（ステータコア１１２の軸方向端面よりも軸方向外側の部分）は、第２コイル片ｐ４よるコイルエンド部よりも軸方向外側に延在する。これは、Ｕ１相コイル２２１（Ｕ１）及びＵ２相コイル２２１（Ｕ２）のいずれにおいても同様である。これにより、ステータコイル１１４全体におけるコイルエンド部の体格の低減を図ることができる。
　次に、図８から図１３を参照して、本実施例の更なる効果について説明する。
　図８は、比較例によるステータコイル１１４’の説明図であり、上側は、Ｕ１相コイル２２１（Ｕ１）’の構成を示し、下側は、Ｕ２相コイル２２１（Ｕ２）’の構成を示す。図８は、図５に対応する比較例の一般部の構成を示す。図９は、循環電流の説明図であり、図１０は、比較例の解析結果に基づく電流波形の説明図である。図１０には、横軸にロータ回転角（電気角）を取り、３６０度分の各相の電流波形が示されている。図１１は、比較例の解析結果に基づくトルク波形（特定の動作点Ａ、Ｂでの各トルク波形）の説明図である。図１２には、横軸にロータ回転角（電気角）を取り、３６０度分の各トルク波形が示されている。図１２は、本実施例の解析結果に基づく電流波形の説明図であり、図１０との対比をなす。図１３は、本実施例の解析結果に基づくトルク波形（特定の動作点Ａ、Ｂでの各トルク波形）の説明図であり、図１１との対比をなす。
　比較例では、ステータコイル１１４’は、短節巻きで巻装され、第１の３連スロット３０１における各コイル片のスロット収容部５０の配置（６ターン分の配置）と、第２の３連スロット３０２における各コイル片のスロット収容部５０の配置（６ターン分の配置）自体は、本実施例と同じである。
　比較例では、Ｕ１相コイル２２１（Ｕ１）’とＵ２相コイル２２１（Ｕ２）’は、互いに対して１スロット分だけずれる関係で巻装される。この場合、各磁極に係るＵ１相コイル２２１（Ｕ１）’の周方向のコイル中心ＣＴ１’と、各磁極に係るＵ２相コイル２２１（Ｕ２）’の周方向のコイル中心ＣＴ２’は、それぞれ、磁極ピッチごとの周方向のコイル中心位置ＣＴ０に対して一定量ずれる。具体的には、図８に示すように、Ｕ１相コイル２２１（Ｕ１）’の周方向のコイル中心ＣＴ１’は、コイル中心位置ＣＴ０に対して周方向一方側にずれる（矢印Ｒ８１参照）。これは、Ｕ１相において、どのコイル中心位置ＣＴ０に対しても同じずれ方である。また、Ｕ２相コイル２２１（Ｕ２）’の周方向のコイル中心ＣＴ２’は、コイル中心位置ＣＴ０に対して周方向他方側にずれる（矢印Ｒ８２参照）。これは、Ｕ２相において、どのコイル中心位置ＣＴ０に対しても同じずれ方である。なお、コイル中心位置ＣＴ０は、周方向で隣り合う中心スロット２３ｃ間の中間位置に対応し、周方向で隣り合う中心スロット２３ｃ間ごとに存在する。従って、コイル中心位置ＣＴ０は、Ｕ１相コイル２２１（Ｕ１）’の周方向のコイル中心ＣＴ１’とともに、磁極数と同じ数存在する。
　このような比較例では、Ｕ１相の各コイル中心ＣＴ１’が各コイル中心位置ＣＴ０に対して周方向一方側にずれ、かつ、Ｕ２相の各コイル中心ＣＴ２’が各コイル中心位置ＣＴ０に対して周方向他方側にずれる場合、並列接続されたＵ１相コイル２２１（Ｕ１）’とＵ２相コイル２２１（Ｕ２）’のループ内で循環する循環電流が発生しやすい。具体的には、図１０に模式的に示すように、並列接続されたＵ１相コイル２２１（Ｕ１）’に流れる電流（図１０の電流Ｉ１参照）とＵ２相コイル２２１（Ｕ２）’に流れる電流（図１０の電流Ｉ２参照）に有意な差が生じ、当該差に起因して循環電流が生じやすくなる。このような循環電流が生じると、図１０に示すように、Ｕ１相とＵ２相で電流波形に有意な差が生じ（この場合、歪が顕著な正弦波であって、互いに重ならない正弦波の波形となり）、その結果、図１１に示すように、トルク目標値に対してトルクが低下するという問題が生じる。
　これに対して、本実施例によれば、図６に示すように、Ｕ１相の各コイル中心ＣＴ１（コイルＵ１―１からＵ１－８のそれぞれのコイル中心）が各コイル中心位置ＣＴ０に一致し、かつ、Ｕ２相の各コイル中心ＣＴ２（コイルＵ２―１からＵ２－８のそれぞれのコイル中心）が各コイル中心位置ＣＴ０に一致する。これにより、比較例において生じる上述した不都合を低減又はなくすことができる。具体的には、並列接続されたＵ１相コイル２２１（Ｕ１）とＵ２相コイル２２１（Ｕ２）に流れる電流に有意な差が生じず、循環電流が生じがたくなる。従って、図１２に示すように、Ｕ１相とＵ２相で電流波形に有意な差が生じず（この場合、短節巻による歪の少ない滑らかな正弦波であって、互いに重なる正弦波の波形となり）、その結果、図１３に示すように、トルク目標値に対する低下が生じることなく、目標値どおりのトルクの発生が可能となる。
　［実施例２］
　次に、図１４を参照して、他の実施例（以下、区別のため、「実施例２」と称する）に付いて説明する。
　図１４は、実施例２によるステータコイル１１４Ａの一部の巻線図であり、図の見方は、図３と同様である。
　本実施例においても、ステータコイル１１４Ａは、短節巻きで巻装され、第１の３連スロット３０１における各コイル片のスロット収容部５０の配置と、第２の３連スロット３０２における各コイル片のスロット収容部５０の配置自体は、上述した実施例１と同じである。
　Ｕ１相コイル２２１Ａ（Ｕ１）は、７スロットピッチ（磁極ピッチよりも１スロット分だけ大きいスロットピッチ）を形成する複数対のスロット２３に挿入される複数の第５コイル片ｃ５を含む。
　また、Ｕ１相コイル２２１Ａ（Ｕ１）は、５スロットピッチ（磁極ピッチよりも１スロット分だけ小さいスロットピッチ）を形成する複数対のスロット２３に挿入される複数の第６コイル片ｃ６を含む。
　本実施例では、中心スロット２３ｃを中心として周方向に隣接する３つのスロット２３からなる各３連スロットを、周方向で交互に第１の３連スロット３０１及び第２の３連スロット３０２とした場合、第５コイル片ｃ５及び第６コイル片ｃ６は、次の関係で配置される。
　Ｕ１相（Ｕ１相コイル２２１Ａ（Ｕ１））では、第１の３連スロット３０１の中心スロット２３ｃ（第１中心スロット３０１ｃ）に、第５コイル片ｃ５及び第６コイル片ｃ６が挿入され、かつ、第２の３連スロット３０２の両側のスロット２３に、第５コイル片ｃ５及び第６コイル片ｃ６が挿入される。
　第５コイル片ｃ５は、周方向一方側のスロット収容部５０が、第１の３連スロット３０１に係る中心スロット２３ｃに挿入され、周方向他方側のスロット収容部５０が、第２の３連スロット３０２における中心スロット２３ｃに対して周方向一方側のスロット２３に挿入される。
　この場合、Ｕ１相では、第１の３連スロット３０１において、第１中心スロット３０１ｃに６本のスロット収容部５０が挿入される。他方、第１の３連スロット３０１において、第１中心スロット３０１ｃの周方向両側のスロット２３には、１本もスロット収容部５０が挿入されない。また、第２の３連スロット３０２において、第２中心スロット３０２ｃの周方向両側のスロット２３にそれぞれ３本、合計、６本のスロット収容部５０が挿入される。他方、第２の３連スロット３０２において、第２中心スロット３０２ｃには、１本もスロット収容部５０が挿入されない。
　Ｕ２相コイル２２１Ａ（Ｕ２）は、上述したＵ１相コイル２２１Ａ（Ｕ１）と同様、７スロットピッチを形成する複数対のスロット２３に挿入される複数の第５コイル片ｃ５を含む。また、Ｕ２相コイル２２１Ａ（Ｕ２）は、５スロットピッチを形成する複数対のスロット２３に挿入される複数の第６コイル片ｃ６を含む。
　Ｕ２相（Ｕ２相コイル２２１Ａ（Ｕ２））では、上述したＵ１相（Ｕ１相コイル２２１Ａ（Ｕ１））に対して、第１の３連スロット３０１における各コイル片の構成（配置や電流の向き）と、第２の３連スロット３０２における各コイル片の構成（配置や電流の向き）とは、実質的に反転した関係となる。
　具体的には、Ｕ２相（Ｕ２相コイル２２１Ａ（Ｕ２））では、第２の３連スロット３０２の第２中心スロット３０２ｃに、第５コイル片ｃ５及び第６コイル片ｃ６が挿入され、かつ、第１の３連スロット３０１の両側のスロット２３に、第５コイル片ｃ５及び第６コイル片ｃ６が挿入される。
　この場合、Ｕ２相では、第１の３連スロット３０１において、第１中心スロット３０１ｃの両側のスロットに、３本ずつ、合計、６本のスロット収容部５０が挿入される。他方、第１の３連スロット３０１において、第１中心スロット３０１ｃには、１本もスロット収容部５０が挿入されない。また、第２の３連スロット３０２において、第２中心スロット３０２ｃに、６本のスロット収容部５０が挿入される。他方、第２の３連スロット３０２において、第２中心スロット３０２ｃの周方向両側のスロット２３には、１本もスロット収容部５０が挿入されない。なお、上述したように、Ｕ１相とＵ２相では、第１の３連スロット３０１における各コイル片のスロット収容部５０の配置（及び電流の向き）と、第２の３連スロット３０２における各コイル片のスロット収容部５０の配置（及び電流の向き）とは、反転した関係となる。すなわち、一方を６スロット分だけずらしかつ径方向にも反転させると他方に重なる関係となる。
　本実施例においても、上述した実施例１と同様、ステータコイル１１４Ａは、軸方向の一方側で各コイル片が互いに接合される。また、各相において接合される各対のコイル片が挿入される各対のスロット２３は、一定数のスロット分だけ周方向で離間する。本実施例では、各相において接合される各対のコイル片が挿入される各対のスロット２３は、図１４等に示すように、いずれも、５スロット分だけ離間する。これにより、溶接側（リード側）で一定のピッチで溶接箇所を設定できるので、溶接工程の効率化が容易となる。
　また、本実施例では、上述した実施例１に比べて、例えば一般部を形成するコイル片の種類を低減できる。すなわち、上述した実施例１では、一般部を形成するコイル片の種類は、スロットピッチ違いだけでも４種類あるのに対して（スロットピッチが同じでもコイル片の詳細部が異なる場合もある）、本実施例では、スロットピッチ違いに対しては２種類で済む。このようにして、本実施例によれば、ステータコイル１１４Ａを形成するためのコイル片の種類の低減を図り、製造効率を高めることができる。
　図１５は、前出の図６と同様、実施例２によるステータコイル１１４Ａの一般部を形成するコイル片の配置方法を示す側面図（径方向内側から径方向に視た側面図）である。図１５には、ある時点でステータコイル１１４Ａに流れる電流が矢印Ｒ５で模式的に示されている。また、図１５には、コイル片同士の溶接部６０が模式的に示されている。また、図１５は、本実施例による循環電流の低減効果の説明図でもあり、ステータコイル１１４Ａのコイル中心ＣＴ１、ＣＴ２と、上述したコイル中心位置ＣＴ０（磁極ピッチごとのコイル中心位置ＣＴ０）との関係を示す。図１５には、図１４と同じ態様で一般部の巻線図が示されている。図１５では、Ｕ１相に関して、コイルＵ１―２及びコイルＵ１―３の各コイル中心ＣＴ１が代表的に示されているが、他のコイルＵ１－１、Ｕ１－４からＵ１－８も同様である。これは、Ｕ２相についても同様である。
　本実施例によれば、Ｕ１相の各コイル中心ＣＴ１（コイルＵ１―１からＵ１－８のそれぞれのコイル中心）が、各コイル中心位置ＣＴ０に対して、一方側と他方側とに周方向に沿って交互に同量ずれる、具体的には、図１５に示すように、コイルＵ１―２のコイル中心ＣＴ１は、対応するコイル中心位置ＣＴ０に対して、周方向一方側（コイルＵ１―３に近い側）に一定量Δｄ（例えば１スロットピッチの半分）だけずれる。また、コイルＵ１―３のコイル中心ＣＴ１は、対応するコイル中心位置ＣＴ０に対して、周方向他方側（コイルＵ１―２に近い側）に一定量Δｄだけずれる。この場合、ずれ量が一定量Δｄで同じであり、かつ、ずれる方向が周方向で交互に逆となるので、相殺され、循環電流が生じ難くなる。Ｕ２相についても同様に、コイルＵ２―２のコイル中心ＣＴ２は、対応するコイル中心位置ＣＴ０に対して、周方向一方側（コイルＵ２―３から遠い側）に一定量Δｄだけずれる。また、コイルＵ２―３のコイル中心ＣＴ２は、対応するコイル中心位置ＣＴ０に対して、周方向他方側（コイルＵ１―２から遠い側）に一定量Δｄだけずれる。この場合、ずれ量が一定量Δｄで同じであり、かつ、ずれる方向が周方向で交互に逆となるので、相殺され、循環電流が生じ難くなる。
　このようにして、本実施例によっても、図１２及び図１３を参照して上述した実施例１の効果と同様に、Ｕ１相とＵ２相で電流波形に有意な差が生じず、その結果、トルク目標値に対する低下が生じることなく、目標値どおりのトルクの発生が可能となる。
　以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。
１０・・・回転電機用ステータ、１１２・・・ステータコア、１１４、１１４Ａ・・・ステータコイル、２３・・・スロット、２３ｃ・・・中心スロット、５２・・・コイル片、ｐ６・・・第１コイル片、ｐ４・・・第２コイル片、ｐ５・・・第３コイル片、ｐ７・・・第４コイル片、ｃ５・・・第５コイル片、ｃ６・・・第６コイル片、３０１・・・第１の３連スロット、３０２・・・第２の３連スロット、ＣＴ０・・・コイル中心位置、ＣＴ１・・・コイル中心（第１組のコイルの周方向のコイル中心）、ＣＴ２・・・コイル中心（第２組のコイルの周方向のコイル中心）

Claims (5)

  1. 　複数のスロットを有するステータコアと、
    　相ごとに複数のコイル片が前記ステータコアに全周にわたり組み付けられることで、形成されるステータコイルとを含み、
    　前記ステータコイルは、相ごとに２組が並列で結線され、かつ、短節巻きで巻装され、
    　相ごとに、第１組のコイルの周方向のコイル中心と、第２組のコイルの周方向のコイル中心は、それぞれ、
    　　相ごとのコイル中心位置であって、前記ステータコアに全周にわたって磁極ピッチごとに形成される各コイル中心位置に一致する、又は、
    　　磁極ピッチごとの前記コイル中心位置に対して一方側と他方側とに周方向に沿って交互に同量ずれる、回転電機用ステータ。
  2. 　前記ステータコイルは、軸方向の一方側で複数の前記コイル片が互いに接合され、
    　各相において接合される各対のコイル片が挿入される各対のスロットは、一定数のスロット分だけ周方向で離間する、請求項１に記載の回転電機用ステータ。
  3. 　複数の前記コイル片は、相ごとに、複数の第１コイル片と、複数の第２コイル片とを含み、
    　複数の前記第１コイル片は、磁極ピッチごとの前記コイル中心位置を中心として周方向両側に配置される複数の中心スロットであって、磁極ピッチに対応するスロットピッチを形成する複数の中心スロットに、挿入され、
    　複数の前記第２コイル片は、前記ステータコアに全周にわたって前記コイル中心位置を中心として配置される複数対のスロットであって、磁極ピッチよりも２スロット分だけ小さいスロットピッチを形成する複数対のスロットに、挿入され、
    　前記第１コイル片によるコイルエンド部は、前記第２コイル片によるコイルエンド部よりも軸方向外側に延在する、請求項１に記載の回転電機用ステータ。
  4. 　複数の前記コイル片は、相ごとに、複数の第３コイル片と、複数の第４コイル片とを更に含み、
    　複数の前記第３コイル片は、磁極ピッチよりも１スロット分だけ大きいスロットピッチを形成する複数対のスロットに挿入され、
    　複数の前記第４コイル片は、磁極ピッチよりも１スロット分だけ小さいスロットピッチを形成する複数対のスロットに挿入され、
    　相ごとに、前記中心スロットを中心として周方向に隣接する３つのスロットからなる各３連スロットを、周方向で交互に第１の３連スロット及び第２の３連スロットとした場合、
    　前記第１組において、相ごとに、前記第１の３連スロットの前記中心スロットに、前記第１コイル片、前記第３コイル片、及び前記第４コイル片が挿入され、
    　前記第１組において、相ごとに、前記第２の３連スロットの前記中心スロットに、前記第１コイル片だけが挿入され、
    　前記第２組において、相ごとに、前記第１の３連スロットの前記中心スロットに、前記第１コイル片だけが挿入され、
    　前記第２組において、相ごとに、前記第２の３連スロットの前記中心スロットに、前記第１コイル片、前記第３コイル片、及び前記第４コイル片が挿入される、請求項３に記載の回転電機用ステータ。
  5. 　複数の前記コイル片は、相ごとに、複数の第５コイル片と、複数の第６コイル片とを含み、
    　複数の前記第５コイル片は、磁極ピッチよりも１スロット分だけ大きいスロットピッチを形成する複数対のスロットに挿入され、
    　複数の前記第６コイル片は、磁極ピッチよりも１スロット分だけ小さいスロットピッチを形成する複数対のスロットに挿入され、
    　相ごとに、前記ステータコアに全周にわたって磁極ピッチを形成する複数の中心スロットのそれぞれを中心として周方向に隣接する３つのスロットからなる各３連スロットを、周方向で交互に第１の３連スロット及び第２の３連スロットとした場合、
    　前記第１組において、相ごとに、前記第１の３連スロットの前記中心スロットに、前記第５コイル片が挿入され、かつ、前記第２の３連スロットの両側のスロットに、前記第５コイル片及び前記第６コイル片が挿入され、
    　前記第２組において、相ごとに、前記第２の３連スロットの前記中心スロットに、前記第５コイル片が挿入され、かつ、前記第１の３連スロットの両側のスロットに、前記第５コイル片及び前記第６コイル片が挿入される、請求項１に記載の回転電機用ステータ。
PCT/JP2023/015152 2022-04-21 2023-04-14 回転電機用ステータ Ceased WO2023204150A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18/836,433 US20250141283A1 (en) 2022-04-21 2023-04-14 Stator for rotating electrical machine
CN202380034421.3A CN119032495A (zh) 2022-04-21 2023-04-14 旋转电机用定子
EP23791798.4A EP4513721A4 (en) 2022-04-21 2023-04-14 STATOR OF ROTATING ELECTRIC MACHINE

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022070412A JP7687265B2 (ja) 2022-04-21 2022-04-21 回転電機用ステータ
JP2022-070412 2022-04-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023204150A1 true WO2023204150A1 (ja) 2023-10-26

Family

ID=88420086

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/015152 Ceased WO2023204150A1 (ja) 2022-04-21 2023-04-14 回転電機用ステータ

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20250141283A1 (ja)
EP (1) EP4513721A4 (ja)
JP (1) JP7687265B2 (ja)
CN (1) CN119032495A (ja)
WO (1) WO2023204150A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN120090389B (zh) * 2025-03-28 2025-12-02 海克斯康软件技术(青岛)有限公司 定子组件、电机及车辆

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012222983A (ja) * 2011-04-11 2012-11-12 Hitachi Automotive Systems Ltd 固定子および回転電機
WO2017014062A1 (ja) * 2015-07-22 2017-01-26 日立オートモティブシステムズ株式会社 回転電機の固定子及び回転電機
JP2018099010A (ja) * 2016-12-15 2018-06-21 スズキ株式会社 回転電機
JP2021141774A (ja) 2020-03-09 2021-09-16 日立Astemo株式会社 回転電機の固定子、回転電機、および車両駆動装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11575288B2 (en) * 2020-01-13 2023-02-07 Ford Global Technologies, Llc Hairpin winding electric machine
JP7484467B2 (ja) * 2020-06-12 2024-05-16 株式会社デンソー 回転電機

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012222983A (ja) * 2011-04-11 2012-11-12 Hitachi Automotive Systems Ltd 固定子および回転電機
WO2017014062A1 (ja) * 2015-07-22 2017-01-26 日立オートモティブシステムズ株式会社 回転電機の固定子及び回転電機
JP2018099010A (ja) * 2016-12-15 2018-06-21 スズキ株式会社 回転電機
JP2021141774A (ja) 2020-03-09 2021-09-16 日立Astemo株式会社 回転電機の固定子、回転電機、および車両駆動装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4513721A4

Also Published As

Publication number Publication date
CN119032495A (zh) 2024-11-26
JP7687265B2 (ja) 2025-06-03
JP2023160219A (ja) 2023-11-02
EP4513721A1 (en) 2025-02-26
US20250141283A1 (en) 2025-05-01
EP4513721A4 (en) 2025-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1381140B1 (en) Sequentially joined-segment coil for rotary electrical machine
US9859764B2 (en) Rotary electric machine with distributed armature winding
JP5726310B2 (ja) 回転電機およびその製造方法
JP5354302B2 (ja) 回転電機の固定子
JP6330656B2 (ja) 回転電機の固定子
US10666104B2 (en) Rotating electrical machine
US10873226B2 (en) Rotary electric machine
JPWO2015079732A1 (ja) 電気機械の電機子
US20230369921A1 (en) Stator and motor
JP2013128361A (ja) 回転電機の波巻き巻線
CN110337772B (zh) 分段定子电机
JP7468538B2 (ja) ステータおよびモータ
US20230127155A1 (en) Stator having coil structure of distributed winding, and three-phase ac electric motor comprising said stator
CN112583168B (zh) 一种电机定子绕组、定子及电机
WO2023204150A1 (ja) 回転電機用ステータ
JP5703918B2 (ja) 回転電機固定子
WO2019064373A1 (ja) 電動機及び電動機の製造方法
WO2025182886A1 (ja) 回転電機用ステータ
US20260088675A1 (en) Stator
JP2013121224A (ja) 回転電機
JP2844359B2 (ja) 永久磁石形ステッピングモータ
JP2025089650A (ja) 固定子および回転電機
CN121886790A (zh) 旋转电机用定子
CN107534329A (zh) 旋转电机
CN119343852A (zh) 多绕组组分数槽同步机器

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23791798

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18836433

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202380034421.3

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023791798

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2023791798

Country of ref document: EP

Effective date: 20241121

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 18836433

Country of ref document: US