(57)【要約】【課題】絶縁性能の劣化を抑制し、接続信頼性を向上させる。【解決手段】回転電機の固定子であって、複数のセグメント導体と、前記複数のセグメント導体が配置されるスロット部が形成される固定子コアとを備え、前記複数のセグメント導体は、端部に設けられた接触面によって前記スロット部内で接続されており、一つの前記スロット部に配置される複数のセグメント導体のうち、少なくとも一つのセグメント導体には、前記固定子の周方向と垂直な面に前記接触面が形成され、他のセグメント導体には、前記固定子の径方向と垂直な面に前記接触面が形成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機の固定子であって、
複数のセグメント導体と、
前記複数のセグメント導体が配置されるスロット部が形成される固定子コアとを備え、
前記複数のセグメント導体は、端部に設けられた接触面によって前記スロット部内で接続されており、
一つの前記スロット部に配置される複数のセグメント導体のうち、少なくとも一つのセグメント導体には、前記固定子の周方向と垂直な面に前記接触面が形成され、他のセグメント導体には、前記固定子の径方向と垂直な面に前記接触面が形成されることを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機の固定子であって、
前記一つのスロット部において、前記固定子の周方向と垂直な面に前記接触面が形成されるセグメント導体と、前記固定子の径方向と垂直な面に前記接触面が形成されるセグメント導体とが、径方向に交互に配置されることを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項３】
請求項１に記載の回転電機の固定子であって、
前記複数のセグメント導体の各々は、各端部が異なるスロット部に挿入される形状に成形されており、
一の前記端部は、前記固定子の周方向と垂直な面に形成される接触面を有し、
他の前記端部は、前記固定子の径方向と垂直な面に形成される接触面を有することを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項４】
請求項１に記載の回転電機の固定子であって、
前記一つのスロット部に配置されるセグメント導体の数が８本であり、
当該一つのスロット部内に配置されるセグメント導体のうち、１本は前記固定子の周方向と垂直な面に前記接触面が形成され、他の７本は前記固定子の径方向と垂直な面に前記接触面が形成されることを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項５】
請求項１に記載の回転電機の固定子であって、
前記一つのスロット部に配置されるセグメント導体の数が６本であり、
当該一つのスロット部内に配置されるセグメント導体のうち、１本は前記固定子の周方向と垂直な面に前記接触面が形成され、他の５本は前記固定子の径方向と垂直な面に前記接触面が形成されることを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項６】
請求項１に記載の回転電機の固定子であって、
前記一つのスロット部に配置されるセグメント導体の数が４本であり、
当該一つのスロット部内に配置されるセグメント導体のうち、１本は前記固定子の周方向と垂直な面に前記接触面が形成され、他の３本は前記固定子の径方向と垂直な面に前記接触面が形成されることを特徴とする回転電機の固定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の固定子に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業機械の動力源や、自動車の駆動用として用いられる回転電機は、高効率化が求められている。近年の自動車駆動用の回転電機などでは、平角電線を用いたセグメント導体が固定子巻線として使用されている。セグメント導体が、固定子スロットに回転電機の径方向に積み重なるように配置されることで、固定子スロットの断面積に対する導体の比率（占積率）が高まる。その結果、回転電機の抵抗値が小さくなり、抵抗値に依存する銅損が低減する。しかし、固定子巻線同士を溶接などによって接続する際に、コイルエンド部分の線長が大きくなり、抵抗値の増加や、固定子巻線を含めた回転電機の軸方向長さが大きくなるなどの課題がある。
【０００３】
これらの課題に対して、本技術分野の背景技術として、特許文献１（特開２０１６−１８７２４５号公報）がある。特許文献１には、セグメント導体挿入方式の固定子巻線を凸凹形状とし、スロット内で接合する回転電機が記載されている。
【０００４】
このようなスロット内でセグメント導体を接続する回転電機の固定子について図１から図３を用いて説明する。以下の説明において、セグメント導体１３１、１３２の側面のうち、固定子の径方向と垂直な（すなわち、周方向の座標軸と軸方向の座標軸とで定義される面に沿って延在する）面を第１面、固定子の周方向と垂直な（すなわち、径方向の座標軸と軸方向の座標軸とで定義される面に沿って延在する）面を第２面とする。
【０００５】
図１は、従来例に係る回転電機の固定子の断面図である。回転電機の固定子１０は、固定子スロット１２が設けられた固定子コア１１及び固定子巻線１３によって構成される。固定子スロット１２の内部には、固定子巻線１３が配置される。固定子スロット１２の内壁と固定子巻線１３との間には、絶縁紙１５が配置される。固定子巻線１３は、断面が角型の線材で形成されており、複数の固定子スロット１２に波巻で巻装される。固定子巻線１３は、固定子コア１１の一方の端部から軸方向に挿入される第１セグメント導体１３１と、他方の端部から軸方向に挿入される第２セグメント導体１３２と、で構成される。
【０００６】
図２は、固定子スロット１２内で接続される第１セグメント導体１３１と第２セグメント導体１３２とを示す図である。
【０００７】
図２に示す第１セグメント導体１３１と第２セグメント導体１３２とは、両導体が接続される接触面２１、２２を径方向と垂直な第１面と平行に設けており、接触面の端部である凸凹の加工面を周方向と垂直な第２面に設けている。
【０００８】
図３は、従来例に係るセグメント導体１３１、１３２の接続部に生じるに誤差の累積を示す図である。図３において、加工されたセグメント導体１３１、１３２には誤差が存在し、接触面同士を確実に接触させるため導体が小さくなるマイナス側の誤差が生じないように管理されている。このため、接触面の端面である凸凹を周方向と垂直な第２面に設ける場合、径方向に誤差による変形量が累積し、絶縁紙１５を損傷し、絶縁性能が劣化し、接続信頼性が低下する可能性がある。
【０００９】
一方、第１セグメント導体１３１及び第２セグメント導体１３２を９０度回転して、セグメント導体１３１、１３２の接触面を周方向と垂直な第２面と平行に設ける場合、径方向の誤差による変形量の累積を抑制できるが、コイルと同じ数の変形部が生じるので、絶縁紙等の絶縁部材が損傷する可能性がある箇所が多くなり、絶縁性能が劣化し、接続信頼性が低下する可能性が高まる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１６−１８７２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、スロット内でのセグメント導体の絶縁性能の劣化を抑制し、接続信頼性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、回転電機の固定子であって、複数のセグメント導体と、前記複数のセグメント導体が配置されるスロット部が形成される固定子コアとを備え、前記複数のセグメント導体は、端部に設けられた接触面によって前記スロット部内で接続されており、前記複数のセグメント導体の少なくとも一つは、前記固定子の周方向と垂直な面に前記接触面が形成され、他の前記複数のセグメント導体は、前記固定子の径方向と垂直な面に前記接触面が形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一態様によれば、スロット内でのセグメント導体の絶縁性能の劣化を抑制し、接続信頼性を向上できる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明によって明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来例に係る回転電機の固定子の断面図である。
【図２】従来例に係るセグメント導体の接触面を示す図である。
【図３】従来例に係るセグメント導体の接続部に生じるに誤差の累積を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係る固定子巻線の嵌合部の形状を示す図である。
【図５】本発明の実施例２に係る固定子巻線の嵌合部の形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜実施例１＞
まず、本発明の実施例の回転電機の固定子１０の基本的な構造について、従来例を示す図１を用いて説明する。前述と同様に、実施例の説明において、セグメント導体１３１、１３２の側面のうち、固定子の径方向と垂直な（すなわち、周方向の座標軸と軸方向の座標軸とで定義される面に沿って延在する）面を第１面、固定子の周方向と垂直な（すなわち、径方向の座標軸と軸方向の座標軸とで定義される面に沿って延在する）面を第２面とする。
【００１６】
図１は、従来例にかかる回転電機の固定子１０の断面図であるが、本実施例では、一つの固定子スロット１２に配置される第１セグメント導体１３１と第２セグメント導体１３２とのうち、少なくとも一組（例えば、上下に三つ並んだセグメント導体の中間の一組）において、第１セグメント導体１３１と第２セグメント導体１３２とを接続する接触面の向きが９０度回転した位置に設けられる点が図示した従来例と異なるが、固定子１０の基本的な構造は同じである。
【００１７】
図では、固定子１０の径方向内側に配置される回転子の記載を省略したが、回転子の形式は、永久磁石を有する永久磁石電動機、界磁巻線を有する同期電動機、かご形導体を有する誘導電動機、回転子コアだけで形成されるリラクタンスモータ等でもよい。また、回転子から磁界を発生させるための構成部品やその形状については限定されない。
【００１８】
回転電機の固定子１０は、回転電機の固定子１０は、固定子スロット１２が設けられた固定子コア１１及び固定子巻線１３によって構成される。固定子スロット１２の内部には、固定子巻線１３が配置される。固定子スロット１２の内壁と固定子巻線１３との間には、絶縁紙１５が配置される。なお、固定子巻線１３の被覆の絶縁耐力が十分であれば、絶縁紙１５を設けなくてもよい。また、絶縁紙１５を配置する場合でも、固定子巻線１３の全ての間に絶縁紙１５を配置する必要はなく、必要な箇所（例えば異相間で）固定子巻線１３の絶縁性を担保できれば絶縁紙１５の配置は特に限定されない。また、絶縁紙１５の材質も、紙に限らず、合成樹脂でもよい。
【００１９】
固定子巻線１３は、断面が角型の線材（例えば、断面において二つの辺が対向している平角線）で形成されており、各端部が複数の固定子スロット１２に挿入され、波巻で巻装されている。固定子巻線１３は、固定子コア１１の一方の端部から軸方向に挿入される第１セグメント導体１３１と、他方の端部から軸方向に挿入される第２セグメント導体１３２と、で構成される。各セグメント導体は、Ｕ字状に曲げて成形されており、各端部が異なる固定子スロット１２に挿入される。
【００２０】
本実施例のセグメント導体のうち、一部は、第１セグメント導体１３１と第２セグメント導体１３２とが接続される接触面を周方向と垂直な第２面と平行に（接触面の端面である凸凹の加工面を径方向と垂直な第１面に）設けており、他のセグメント導体は接触面を径方向と垂直な第１面と平行に（接触面の端面である凸凹の加工面を周方向と垂直な第２面に）設けている。
【００２１】
なお、図では、第１セグメント導体１３１の接続面を凸形状で形成し、第２セグメント導体１３２を凹形状で形成する例を示したが、第１セグメント導体１３１及び第２セグメント導体１３２の両方に段差形状を形成し、当該段差部分で露出した導体が互いに接触するように第１セグメント導体１３１と第２セグメント導体１３２とを配置してもよい。
【００２２】
また、固定子巻線１３を構成するセグメント導体は、一端部には、前記固定子の径方向と垂直な第１面と平行に接触面が形成され、他端部には、前記固定子の周方向と垂直な第２面と平行に接触面が形成されるとよい。このようにすると、固定子コア１１に固定子巻線１３を巻装するために複数種類のセグメント導体を準備する必要がなく、固定子１０の組立時に使用するセグメント導体の種類を削減でき、セグメント導体の取り付けミスを低減できる。
【００２３】
図４は、本発明の実施例１に係る固定子巻線１３の接続部を示す図である。実施例１では、径方向と垂直な第１面に凸凹の加工面を設けた（周方向と垂直な第２面と平行に接触面を設けた）固定子巻線１３ａと、周方向と垂直な第２面に凸凹の加工面を設けた（径方向と垂直な第１面と平行に接触面を設けた）固定子巻線１３ｂとが混在して、径方向に交互に配置されている。図４に示すように、一つのスロット内コイル数が８本である場合、固定子巻線１３ａと固定子巻線１３ｂとを交互に４本ずつ配置するとよい。
【００２４】
なお、本実施例のセグメント導体の配置は、固定子巻線１３ａと固定子巻線１３ｂとの割合が半分でなくてもよく、固定子巻線１３ａと固定子巻線１３ｂとの配置が交互でなくてもよい。
【００２５】
このように、本発明の実施例１では、第１セグメント導体１３１と第２セグメント導体１３２とが接続される接触面の方向を周方向と径方向で交互に設けたので、周方向と径方向に誤差を分散して、径方向での誤差の累積を抑制でき、スロット内でのセグメント導体の接続信頼性を向上できる。
【００２６】
＜実施例２＞
図５は、本発明の実施例２に係る固定子巻線１３の接続部を示す図である。以下の実施例２の説明において、実施例１と異なる箇所を主に説明し、実施例１と同じ機能を有する構成には同じ符号を付し、それらの説明は省略する。
【００２７】
実施例２では、前述した実施例１と同様に、径方向と垂直な第１面に凸凹の加工面を設けた（周方向と垂直な第２面と平行に接触面を設けた）固定子巻線１３ａと、周方向と垂直な第２面に凸凹の加工面を設けた（径方向と垂直な第１面と平行に接触面を設けた）固定子巻線１３ｂとが混在して配置されている。特に、図５に示すように、一つの固定子スロット１２に配置されるコイル数が８本の場合、１本の固定子巻線１３ａと７本の固定子巻線１３ｂとを配置する。
【００２８】
実施例１（図４）のように、固定子巻線１３ａと固定子巻線１３ｂとを４本ずつ配置する場合と比較し、径方向に累積される誤差は大きくなるが、全てを固定子巻線１３ｂで構成した従来例（図３）より径方向に累積される誤差を低減できる。すなわち、本発明の実施例では、固定子１０の周方向と垂直な第２面と平行に接触面が形成される固定子巻線１３ａが少なくとも一つ設けられ、他の固定子巻線１３ｂには固定子１０の径方向と垂直な第１面と平行に接触面が形成されるので、径方向での誤差の累積を抑制でき、固定子スロット１２内での絶縁性能の劣化を抑制し、セグメント導体の接続信頼性を向上できる効果を奏する。
【００２９】
なお、図４、図５を用いて、スロット内コイル数が８本の場合について説明したが、スロット内のコイル本数は８本以外、例えば４本や６本でも本発明の効果を得ることができる。例えば、一つの固定子スロット１２に配置されるコイル数が６本の場合、１本以上の固定子巻線１３ａと５本以下の固定子巻線１３ｂとを配置するとよい。また、一つの固定子スロット１２に配置されるコイル数が４本の場合、１本以上の固定子巻線１３ａと３本以下の固定子巻線１３ｂとを配置するとよい。
【００３０】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、固定子巻線１３は、波巻以外に重ね巻や分布巻、同芯巻などでもよい。また、一つのセグメント導体に複数の接続面が設けられてもよい。前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。例えば、中性線接続部や端子接続部のみに本発明が用いられてもよい。また、実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００３１】
以上に説明したように、本発明の実施例によると、一つのスロット部（固定子スロット１２）に配置される複数のセグメント導体のうち、少なくとも一つの固定子巻線１３ａには、固定子１０の周方向と垂直な面（第２面と平行な面）に接触面が形成され、他の固定子巻線１３ｂには、固定子１０の径方向と垂直な面（第１面と平行な面）と平行に接触面が形成されるので、径方向での誤差の累積を抑制でき、固定子スロット１２内での絶縁性能の劣化を抑制し、セグメント導体の接続信頼性を向上できる。
【００３２】
また、一つのスロット部１２において、固定子１０の周方向と垂直な第２面と平行に接触面が形成される固定子巻線１３ａと、固定子１０の径方向と垂直な第１面と平行に接触面が形成される固定子巻線１３ｂとが、径方向に交互に配置されるので、周方向と径方向に誤差を分散して、径方向での誤差の累積を抑制でき、スロット内でのセグメント導体の接続信頼性を向上できる。
【００３３】
また、複数のセグメント導体の各々は、各端部が異なるスロット部１２に挿入される形状に成形されており、一の端部は、固定子１０の周方向と垂直な第２面と平行に形成される接触面を有し、他の端部は、固定子１０の径方向と垂直な第１面と平行に形成される接触面を有するので、固定子コア１１に固定子巻線１３を巻装するために複数種類のセグメント導体を準備する必要がなく、固定子１０の組立時に使用するセグメント導体の種類を削減でき、セグメント導体の取り付けミスを低減できる。
【００３４】
なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例及び同等の構成が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに本発明は限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えてもよい。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えてもよい。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をしてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１…回転電機、１０…固定子、１１…固定子コア、１２…固定子スロット、１３…固定子巻線、１３ａ…径方向と垂直な第１面に凸凹の加工を設けた固定子巻線、１３ｂ…周方向と垂直な第２面に凸凹の加工面を設けた固定子巻線、１５…絶縁紙、２１…第１セグメント導体の接触面、２２…第２セグメント導体の接触面、１３１…第１セグメント導体、１３２…第２セグメント導体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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