特許 7647511 ステータ、回転機、及びステータの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-10

(45)【発行日】2025-03-18

(54)【発明の名称】ステータ、回転機、及びステータの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/28 20060101AFI20250311BHJP

   H02K 3/04 20060101ALI20250311BHJP

   H02K 15/35 20250101ALI20250311BHJP

【ＦＩ】

H02K3/28 N

H02K3/04 E

H02K15/35

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021191566

(22)【出願日】2021-11-25

(65)【公開番号】P2022180279

(43)【公開日】2022-12-06

【審査請求日】2024-02-26

(31)【優先権主張番号】P 2021087204

(32)【優先日】2021-05-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006105

【氏名又は名称】株式会社明電舎

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(74)【代理人】

【識別番号】100116001

【弁理士】

【氏名又は名称】森 俊秀

(74)【代理人】

【識別番号】100208580

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 玲奈

(72)【発明者】

【氏名】上野 駿

【審査官】永田 勝也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１５７７０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１８２５２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０４８２９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０２３５６２３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－１０９８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２１９８９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２０１４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０３４８４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ３／２８

Ｈ０２Ｋ ３／０４

Ｈ０２Ｋ １５／３５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転機のステータであって、
前記回転機の毎極毎相スロット数ｑ＝２であり、
複数のスロットを有するステータコアと、前記複数のスロットに収容される平角線である複数のセグメントコイルと、を備え、
前記複数のスロットの層数はＮであり（Ｎは奇数）、
前記複数のスロットのうちの最外径層は１層目であり、
前記複数のスロットのうちの最内径層はＮ層目であり、
前記複数のセグメントコイルは、第一のコイル群として、
前記複数のスロットのうちの第一のスロットの１層目から巻き始められ、
前記第一のスロットの１層目と、前記第一のスロットから周方向一方側に所定のスロットピッチ数だけ離れた第二のスロットの１層目にプラス方向で隣接する層とが繋がれ、同じ繋ぎ方でＮ層目まで繋がれ、該Ｎ層目のスロットは、第三のスロットであり、
Ｎ層目同士の渡りとして、前記第三のスロットのＮ層目と、前記第三のスロットから周方向一方側に前記所定のスロットピッチ数だけ離れた第四のスロットのＮ層目とが繋がれ、
前記第四のスロットのＮ層目と、前記第四のスロットから周方向他方側に前記所定のスロットピッチ数だけ離れた第五のスロットのＮ層目にマイナス方向で隣接する層とが繋がれ、同じ繋ぎ方で１層目まで繋がれ、該１層目のスロットは、第六のスロットであり、
１層目同士の渡りとして、前記第六のスロットの１層目と、前記第六のスロットから周方向一方側に前記所定のスロットピッチ数だけ離れた第七のスロットの１層目とが繋がれ、
前記第一のスロットの１層目からの巻き回しを、前記第七のスロットの１層目から繰り返し、前記第一のスロットから周方向他方側に前記所定のスロットピッチ数だけ離れた巻き終わりである第八のスロットの１層目まで繋ぐように波巻で巻かれた、
ステータ。

【請求項2】

前記Ｎ層目同士の渡りは、軸方向の反ロータ挿入側に配置され、
前記１層目同士の渡りは、軸方向のロータ挿入側に配置された、
請求項１に記載のステータ。

【請求項3】

前記複数のセグメントコイルは、第二のコイル群として、前記第一のスロットの１層目にプラス方向で隣接する第九のスロットから巻き始められ、前記第一のコイル群と同じ波巻で巻かれた、
請求項１又は２に記載のステータ。

【請求項4】

前記複数のセグメントコイルは、前記第一のコイル群の巻き始めと前記第二のコイル群の巻き終わりとが接続され、前記第一のコイル群と前記第二のコイル群とが直列接続された、
請求項３に記載のステータ。

【請求項5】

前記複数のセグメントコイルは、前記第一のコイル群の巻き始めと前記第二のコイル群の巻き始めとが接続され、前記第一のコイル群の巻き終わりと前記第二のコイル群の巻き終わりとが接続され、前記第一のコイル群と前記第二のコイル群とが並列接続された、
請求項３に記載のステータ。

【請求項6】

前記第一のコイル群は、複数のコイル群に分割され、
前記第二のコイル群は、複数のコイル群に分割され、
前記複数のセグメントコイルは、
前記分割された前記第一のコイル群の巻き始め同士が接続され、
前記分割された前記第一のコイル群の巻き終わり同士が接続され、
前記分割された前記第二のコイル群の巻き始め同士が接続され、
前記分割された前記第二のコイル群の巻き終わり同士が接続され、
前記分割された前記第一のコイル群の巻き始めと前記分割された前記第二のコイル群の巻き始めとが接続され、
前記分割された前記第一のコイル群の巻き終わりと前記分割された前記第二のコイル群の巻き終わりとが接続され、
前記分割された前記第一のコイル群と前記分割された前記第二のコイル群とが多並列接続された、
請求項３に記載のステータ。

【請求項7】

回転機のステータであって、
前記回転機の毎極毎相スロット数ｑ＝２であり、
複数のスロットを有するステータコアと、前記複数のスロットに収容される平角線である複数のセグメントコイルと、を備え、
前記複数のスロットの層数はＮであり（Ｎは奇数）、
前記複数のスロットのうちの最外径層は１層目であり、
前記複数のスロットのうちの最内径層はＮ層目であり、
前記複数のセグメントコイルは、第一のコイル群として、
前記複数のスロットのうちの第一のスロットの１層目から巻き始められ、
前記第一のスロットの１層目である第一の層と、前記第一のスロットから周方向一方側に第一のスロットピッチ数だけ離れた第二のスロットの前記第一の層にプラス方向で隣接する層である第二の層とが繋がれる第一の手順がされ、
前記第二のスロットの前記第二の層と、前記第二のスロットから周方向一方側に第二のスロットピッチ数だけ離れた第三のスロットの前記第二の層にプラス方向で隣接する層である第三の層とが繋がれる第二の手順がされ、
前記第三のスロットの前記第三の層と、前記第三のスロットから周方向一方側に第三のスロットピッチ数だけ離れた第四のスロットの前記第三の層にプラス方向で隣接する層である第四の層とが繋がれる第三の手順がされ、
前記第四のスロットの前記第四の層と、前記第四のスロットから周方向一方側に第二のスロットピッチ数だけ離れた第五のスロットの前記第四の層にプラス方向で隣接する層である第五の層とが繋がれる第四の手順がされ、
前記第一の手順、前記第二の手順、前記第三の手順及び前記第四の手順を同じ繋ぎ方でＮ層目まで繋がれ、該Ｎ層目のスロットは、第六のスロットであり、
Ｎ層目同士の渡りとして、前記第六のスロットのＮ層目と、前記第六のスロットから周方向一方側に前記第三のスロットピッチ数だけ離れた第七のスロットのＮ層目とが繋がれ、
前記第七のスロットのＮ層目と、前記第七のスロットから周方向他方側に前記第二のスロットピッチ数だけ離れた第八のスロットのＮ層目にマイナス方向で隣接する層である第六の層とが繋がれる第五の手順がされ、
前記第八のスロットの前記第六の層と、前記第八のスロットから周方向他方側に前記第三のスロットピッチ数だけ離れた第九のスロットの前記第六の層にマイナス方向で隣接する層である第七の層とが繋がれる第六の手順がされ、
前記第九のスロットの前記第七の層と、前記第九のスロットから周方向他方側に前記第二のスロットピッチ数だけ離れた第十のスロットの前記第七の層にマイナス方向で隣接する層である第八の層とが繋がれる第七の手順がされ、
前記第十のスロットの前記第八の層と、前記第十のスロットから周方向他方側に前記第一のスロットピッチ数だけ離れた第十一のスロットの前記第八の層にマイナス方向で隣接する層である第九の層とが繋がれる第八の手順がされ、
前記第五の手順、前記第六の手順、前記第七の手順及び前記第八の手順を同じ繋ぎ方で１層目まで繋がれ、該１層目のスロットは、第十二のスロットであり、
１層目同士の渡りとして、前記第十二のスロットの１層目と、前記第十二のスロットから周方向一方側に前記第二のスロットピッチ数だけ離れた第十三のスロットの１層目とが繋がれ、
前記第一のスロットの１層目からの巻き回しを、前記第十三のスロットの１層目から繰り返し、前記第一のスロットから周方向他方側に前記第二のスロットピッチ数だけ離れた巻き終わりである第十四のスロットの１層目まで繋ぐように波巻で巻かれた、
ステータ。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか１項に記載の前記ステータと、ロータと、を有する回転機。

【請求項9】

回転機のステータの製造方法であって、
前記回転機の毎極毎相スロット数ｑ＝２であり、
ステータコアが有する複数のスロットに、平角線である複数のセグメントコイルを収容し、
前記複数のスロットの層数はＮであり（Ｎは奇数）、
前記複数のスロットのうちの最外径層は１層目であり、
前記複数のスロットのうちの最内径層はＮ層目であり、
前記複数のセグメントコイルを、第一のコイル群として、
前記複数のスロットのうちの第一のスロットの１層目から巻き始め、
前記第一のスロットの１層目と、前記第一のスロットから周方向一方側に所定のスロットピッチ数だけ離れた第二のスロットの１層目にプラス方向で隣接する層とを繋ぎ、同じ繋ぎ方でＮ層目まで繋ぎ、該Ｎ層目のスロットは、第三のスロットであり、
Ｎ層目同士の渡りとして、前記第三のスロットのＮ層目と、前記第三のスロットから周方向一方側に前記所定のスロットピッチ数だけ離れた第四のスロットのＮ層目とを繋ぎ、
前記第四のスロットのＮ層目と、前記第四のスロットから周方向他方側に前記所定のスロットピッチ数だけ離れた第五のスロットのＮ層目にマイナス方向で隣接する層とを繋ぎ、同じ繋ぎ方で１層目まで繋ぎ、該１層目のスロットは、第六のスロットであり、
１層目同士の渡りとして、前記第六のスロットの１層目と、前記第六のスロットから周方向一方側に前記所定のスロットピッチ数だけ離れた第七のスロットの１層目とを繋ぎ、
前記第一のスロットの１層目からの巻き回しを、前記第七のスロットの１層目から繰り返し、前記第一のスロットから周方向他方側に前記所定のスロットピッチ数だけ離れた巻き終わりである第八のスロットまで繋ぐように波巻で巻く、
ステータの製造方法。

【請求項10】

回転機のステータの製造方法であって、
前記回転機の毎極毎相スロット数ｑ＝２であり、
ステータコアが有する複数のスロットに、平角線である複数のセグメントコイルを収容し、
前記複数のスロットの層数はＮであり（Ｎは奇数）、
前記複数のスロットのうちの最外径層は１層目であり、
前記複数のスロットのうちの最内径層はＮ層目であり、
前記複数のセグメントコイルを、第一のコイル群として、
前記複数のスロットのうちの第一のスロットの１層目から巻き始め、
前記第一のスロットの１層目である第一の層と、前記第一のスロットから周方向一方側に第一のスロットピッチ数だけ離れた第二のスロットの前記第一の層にプラス方向で隣接する層である第二の層とを繋ぐ第一の手順を有し、
前記第二のスロットの前記第二の層と、前記第二のスロットから周方向一方側に第二のスロットピッチ数だけ離れた第三のスロットの前記第二の層にプラス方向で隣接する層である第三の層とを繋ぐ第二の手順を有し、
前記第三のスロットの前記第三の層と、前記第三のスロットから周方向一方側に第三のスロットピッチ数だけ離れた第四のスロットの前記第三の層にプラス方向で隣接する層である第四の層とを繋ぐ第三の手順を有し、
前記第四のスロットの前記第四の層と、前記第四のスロットから周方向一方側に第二のスロットピッチ数だけ離れた第五のスロットの前記第四の層にプラス方向で隣接する層である第五の層とを繋ぐ第四の手順を有し、
前記第一の手順、前記第二の手順、前記第三の手順及び前記第四の手順を同じ繋ぎ方でＮ層目まで繋ぎ、該Ｎ層目のスロットは、第六のスロットであり、
Ｎ層目同士の渡りとして、前記第六のスロットのＮ層目と、前記第六のスロットから周方向一方側に前記第三のスロットピッチ数だけ離れた第七のスロットのＮ層目とを繋ぎ、
前記第七のスロットのＮ層目と、前記第七のスロットから周方向他方側に前記第二のスロットピッチ数だけ離れた第八のスロットのＮ層目にマイナス方向で隣接する層である第六の層とを繋ぐ第五の手順を有し、
前記第八のスロットの前記第六の層と、前記第八のスロットから周方向他方側に前記第三のスロットピッチ数だけ離れた第九のスロットの前記第六の層にマイナス方向で隣接する層である第七の層とを繋ぐ第六の手順を有し、
前記第九のスロットの前記第七の層と、前記第九のスロットから周方向他方側に前記第二のスロットピッチ数だけ離れた第十のスロットの前記第七の層にマイナス方向で隣接する層である第八の層とを繋ぐ第七の手順を有し、
前記第十のスロットの前記第八の層と、前記第十のスロットから周方向他方側に前記第一のスロットピッチ数だけ離れた第十一のスロットの前記第八の層にマイナス方向で隣接する層である第九の層とを繋ぐ第八の手順を有し、
前記第五の手順、前記第六の手順、前記第七の手順及び前記第八の手順を同じ繋ぎ方で１層目まで繋ぎ、該１層目のスロットは、第十二のスロットであり、
１層目同士の渡りとして、前記第十二のスロットの１層目と、前記第十二のスロットから周方向一方側に前記第二のスロットピッチ数だけ離れた第十三のスロットの１層目とを繋ぎ、
前記第一のスロットの１層目からの巻き回しを、前記第十三のスロットの１層目から繰り返し、前記第一のスロットから周方向他方側に前記第二のスロットピッチ数だけ離れた巻き終わりである第十四のスロットの１層目まで繋ぐように波巻で巻く、
ステータの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ステータ、回転機、及びステータの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

回転機においては、例えば電動車両用のモータのように高トルク密度化、及び高出力密度化が求められている。最近では、ステータの巻き線として平角線を用いることで占積率を向上することが行われている。

【0003】

また従来、平角線を用いた波巻コイルをスタータコアのスロットへ容易に装着できるようにするために、各層において隣り合うコイルのストレート部をスロット内の径方向の同一位置に配置する構成が知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－１１５１８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来のような、セグメントコイルのペア同士を交互に接続するヘアピン方式では、偶数ターン数しか選択できないという問題があった。これは、軸方向他方側でセグメントコイルの脚を１層目と２層目、３層目と４層目と、順に接続していくため、ターン数が奇数の場合には脚が余り、ペアを作れないためである。偶数ターン数しか選択できない場合、偶数ターン数の電気特性しか実現できず、電気特性の自由度が低いという問題があった。

【0006】

本発明は、ヘアピン方式のステータにおいて、ターン数を奇数にすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係るステータは、回転機のステータであって、前記回転機の毎極毎相スロット数ｑ＝２であり、複数のスロットを有するステータコアと、前記複数のスロットに収容される平角線である複数のセグメントコイルと、を備え、前記複数のスロットの層数はＮであり（Ｎは奇数）、前記複数のスロットのうちの最外径層は１層目であり、前記複数のスロットのうちの最内径層はＮ層目であり、前記複数のセグメントコイルは、第一のコイル群として、前記複数のスロットのうちの第一のスロットの１層目から巻き始められ、前記第一のスロットの１層目と、前記第一のスロットから周方向一方側に所定のスロットピッチ数だけ離れた第二のスロットの１層目にプラス方向で隣接する層とが繋がれ、同じ繋ぎ方でＮ層目まで繋がれ、該Ｎ層目のスロットは、第三のスロットであり、Ｎ層目同士の渡りとして、前記第三のスロットのＮ層目と、前記第三のスロットから周方向一方側に前記所定のスロットピッチ数だけ離れた第四のスロットのＮ層目とが繋がれ、前記第四のスロットのＮ層目と、前記第四のスロットから周方向他方側に前記所定のスロットピッチ数だけ離れた第五のスロットのＮ層目にマイナス方向で隣接する層とが繋がれ、同じ繋ぎ方で１層目まで繋がれ、該１層目のスロットは、第六のスロットであり、１層目同士の渡りとして、前記第六のスロットの１層目と、前記第六のスロットから周方向一方側に前記所定のスロットピッチ数だけ離れた第七のスロットの１層目とが繋がれ、前記第一のスロットの１層目からの巻き回しを、前記第七のスロットの１層目から繰り返し、前記第一のスロットから周方向他方側に前記所定のスロットピッチ数だけ離れた巻き終わりである第八のスロットの１層目まで繋ぐように波巻で巻かれた。

【0008】

上記の一態様のステータにおいて、前記Ｎ層目同士の渡りは、軸方向の反ロータ挿入側に配置され、前記１層目同士の渡りは、軸方向のロータ挿入側に配置されてもよい。

【0009】

本発明の一態様に係るステータは、前記複数のセグメントコイルは、第二のコイル群として、前記第一のスロットの１層目にプラス方向で隣接する第九のスロットから巻き始められ、前記第一のコイル群と同じ波巻で巻かれてもよい。

【0010】

本発明の一態様に係るステータは、前記複数のセグメントコイルは、前記第一のコイル群の巻き始めと前記第二のコイル群の巻き終わりとが接続され、前記第一のコイル群と前記第二のコイル群とが直列接続されてもよい。

【0011】

本発明の一態様に係るステータは、前記複数のセグメントコイルは、前記第一のコイル群の巻き始めと前記第二のコイル群の巻き始めとが接続され、前記第一のコイル群の巻き終わりと前記第二のコイル群の巻き終わりとが接続され、前記第一のコイル群と前記第二のコイル群とが並列接続されてもよい。

【0012】

本発明の一態様に係るステータは、前記第一のコイル群は、複数のコイル群に分割され、前記第二のコイル群は、複数のコイル群に分割され、前記複数のセグメントコイルは、前記分割された前記第一のコイル群の巻き始め同士が接続され、前記分割された前記第一のコイル群の巻き終わり同士が接続され、前記分割された前記第二のコイル群の巻き始め同士が接続され、前記分割された前記第二のコイル群の巻き終わり同士が接続され、前記分割された前記第一のコイル群の巻き始めと前記分割された前記第二のコイル群の巻き始めとが接続され、前記分割された前記第一のコイル群の巻き終わりと前記分割された前記第二のコイル群の巻き終わりとが接続され、前記分割された前記第一のコイル群と前記分割された前記第二のコイル群とが多並列接続されてもよい。

【0013】

本発明の一態様に係るステータは、回転機のステータであって、前記回転機の毎極毎相スロット数ｑ＝２であり、複数のスロットを有するステータコアと、前記複数のスロットに収容される平角線である複数のセグメントコイルと、を備え、前記複数のスロットの層数はＮであり（Ｎは奇数）、前記複数のスロットのうちの最外径層は１層目であり、前記複数のスロットのうちの最内径層はＮ層目であり、前記複数のセグメントコイルは、第一のコイル群として、前記複数のスロットのうちの第一のスロットの１層目から巻き始められ、前記第一のスロットの１層目である第一の層と、前記第一のスロットから周方向一方側に第一のスロットピッチ数だけ離れた第二のスロットの前記第一の層にプラス方向で隣接する層である第二の層とが繋がれる第一の手順がされ、前記第二のスロットの前記第二の層と、前記第二のスロットから周方向一方側に第二のスロットピッチ数だけ離れた第三のスロットの前記第二の層にプラス方向で隣接する層である第三の層とが繋がれる第二の手順がされ、前記第三のスロットの前記第三の層と、前記第三のスロットから周方向一方側に第三のスロットピッチ数だけ離れた第四のスロットの前記第三の層にプラス方向で隣接する層である第四の層とが繋がれる第三の手順がされ、前記第四のスロットの前記第四の層と、前記第四のスロットから周方向一方側に第二のスロットピッチ数だけ離れた第五のスロットの前記第四の層にプラス方向で隣接する層である第五の層とが繋がれる第四の手順がされ、前記第一の手順、前記第二の手順、前記第三の手順及び前記第四の手順を同じ繋ぎ方でＮ層目まで繋がれ、該Ｎ層目のスロットは、第六のスロットであり、Ｎ層目同士の渡りとして、前記第六のスロットのＮ層目と、前記第六のスロットから周方向一方側に前記第三のスロットピッチ数だけ離れた第七のスロットのＮ層目とが繋がれ、前記第七のスロットのＮ層目と、前記第七のスロットから周方向他方側に前記第二のスロットピッチ数だけ離れた第八のスロットのＮ層目にマイナス方向で隣接する層である第六の層とが繋がれる第五の手順がされ、前記第八のスロットの前記第六の層と、前記第八のスロットから周方向他方側に前記第三のスロットピッチ数だけ離れた第九のスロットの前記第六の層にマイナス方向で隣接する層である第七の層とが繋がれる第六の手順がされ、前記第九のスロットの前記第七の層と、前記第九のスロットから周方向他方側に前記第二のスロットピッチ数だけ離れた第十のスロットの前記第七の層にマイナス方向で隣接する層である第八の層とが繋がれる第七の手順がされ、前記第十のスロットの前記第八の層と、前記第十のスロットから周方向他方側に前記第一のスロットピッチ数だけ離れた第十一のスロットの前記第八の層にマイナス方向で隣接する層である第九の層とが繋がれる第八の手順がされ、前記第五の手順、前記第六の手順、前記第七の手順及び前記第八の手順を同じ繋ぎ方で１層目まで繋がれ、該１層目のスロットは、第十二のスロットであり、１層目同士の渡りとして、前記第十二のスロットの１層目と、前記第十二のスロットから周方向一方側に前記第二のスロットピッチ数だけ離れた第十三のスロットの１層目とが繋がれ、前記第一のスロットの１層目からの巻き回しを、前記第十三のスロットの１層目から繰り返し、前記第一のスロットから周方向他方側に前記第二のスロットピッチ数だけ離れた巻き終わりである第十四のスロットの１層目まで繋ぐように波巻で巻かれた。

【0014】

本発明の一態様に係る回転機は、上記の一態様のステータと、ロータと、を有する。

【0015】

本発明の一態様に係るステータの製造方法は、回転機のステータの製造方法であって、前記回転機の毎極毎相スロット数ｑ＝２であり、ステータコアが有する複数のスロットに、平角線である複数のセグメントコイルを収容し、前記複数のスロットの層数はＮであり（Ｎは奇数）、前記複数のスロットのうちの最外径層は１層目であり、前記複数のスロットのうちの最内径層はＮ層目であり、前記複数のセグメントコイルを、第一のコイル群として、前記複数のスロットのうちの第一のスロットの１層目から巻き始め、前記第一のスロットの１層目と、前記第一のスロットから周方向一方側に所定のスロットピッチ数だけ離れた第二のスロットの１層目にプラス方向で隣接する層とを繋ぎ、同じ繋ぎ方でＮ層目まで繋ぎ、該Ｎ層目のスロットは、第三のスロットであり、Ｎ層目同士の渡りとして、前記第三のスロットのＮ層目と、前記第三のスロットから周方向一方側に前記所定のスロットピッチ数だけ離れた第四のスロットのＮ層目とを繋ぎ、前記第四のスロットのＮ層目と、前記第四のスロットから周方向他方側に前記所定のスロットピッチ数だけ離れた第五のスロットのＮ層目にマイナス方向で隣接する層とを繋ぎ、同じ繋ぎ方で１層目まで繋ぎ、該１層目のスロットは、第六のスロットであり、１層目同士の渡りとして、前記第六のスロットの１層目と、前記第六のスロットから周方向一方側に前記所定のスロットピッチ数だけ離れた第七のスロットの１層目とを繋ぎ、前記第一のスロットの１層目からの巻き回しを、前記第七のスロットの１層目から繰り返し、前記第一のスロットから周方向他方側に前記所定のスロットピッチ数だけ離れた巻き終わりである第八のスロットまで繋ぐように波巻で巻く。

【0016】

本発明の一態様に係るステータの製造方法は、回転機のステータの製造方法であって、前記回転機の毎極毎相スロット数ｑ＝２であり、ステータコアが有する複数のスロットに、平角線である複数のセグメントコイルを収容し、前記複数のスロットの層数はＮであり（Ｎは奇数）、前記複数のスロットのうちの最外径層は１層目であり、前記複数のスロットのうちの最内径層はＮ層目であり、前記複数のセグメントコイルを、第一のコイル群として、前記複数のスロットのうちの第一のスロットの１層目から巻き始め、前記第一のスロットの１層目である第一の層と、前記第一のスロットから周方向一方側に第一のスロットピッチ数だけ離れた第二のスロットの前記第一の層にプラス方向で隣接する層である第二の層とを繋ぐ第一の手順を有し、前記第二のスロットの前記第二の層と、前記第二のスロットから周方向一方側に第二のスロットピッチ数だけ離れた第三のスロットの前記第二の層にプラス方向で隣接する層である第三の層とを繋ぐ第二の手順を有し、前記第三のスロットの前記第三の層と、前記第三のスロットから周方向一方側に第三のスロットピッチ数だけ離れた第四のスロットの前記第三の層にプラス方向で隣接する層である第四の層とを繋ぐ第三の手順を有し、前記第四のスロットの前記第四の層と、前記第四のスロットから周方向一方側に第二のスロットピッチ数だけ離れた第五のスロットの前記第四の層にプラス方向で隣接する層である第五の層とを繋ぐ第四の手順を有し、前記第一の手順、前記第二の手順、前記第三の手順及び前記第四の手順を同じ繋ぎ方でＮ層目まで繋ぎ、該Ｎ層目のスロットは、第六のスロットであり、Ｎ層目同士の渡りとして、前記第六のスロットのＮ層目と、前記第六のスロットから周方向一方側に前記第三のスロットピッチ数だけ離れた第七のスロットのＮ層目とを繋ぎ、前記第七のスロットのＮ層目と、前記第七のスロットから周方向他方側に前記第二のスロットピッチ数だけ離れた第八のスロットのＮ層目にマイナス方向で隣接する層である第六の層とを繋ぐ第五の手順を有し、前記第八のスロットの前記第六の層と、前記第八のスロットから周方向他方側に前記第三のスロットピッチ数だけ離れた第九のスロットの前記第六の層にマイナス方向で隣接する層である第七の層とを繋ぐ第六の手順を有し、前記第九のスロットの前記第七の層と、前記第九のスロットから周方向他方側に前記第二のスロットピッチ数だけ離れた第十のスロットの前記第七の層にマイナス方向で隣接する層である第八の層とを繋ぐ第七の手順を有し、前記第十のスロットの前記第八の層と、前記第十のスロットから周方向他方側に前記第一のスロットピッチ数だけ離れた第十一のスロットの前記第八の層にマイナス方向で隣接する層である第九の層とを繋ぐ第八の手順を有し、前記第五の手順、前記第六の手順、前記第七の手順及び前記第八の手順を同じ繋ぎ方で１層目まで繋ぎ、該１層目のスロットは、第十二のスロットであり、１層目同士の渡りとして、前記第十二のスロットの１層目と、前記第十二のスロットから周方向一方側に前記第二のスロットピッチ数だけ離れた第十三のスロットの１層目とを繋ぎ、前記第一のスロットの１層目からの巻き回しを、前記第十三のスロットの１層目から繰り返し、前記第一のスロットから周方向他方側に前記第二のスロットピッチ数だけ離れた巻き終わりである第十四のスロットの１層目まで繋ぐように波巻で巻く。

【発明の効果】

【0017】

本発明の一態様によれば、ヘアピン方式のステータにおいて、ターン数を奇数にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施形態に係るモータの一部を破断して示す概略斜視図である。

【図2】ステータコア及びセグメントコイルを示す概略斜視図である。

【図3】本発明の実施例１に係るステータにおけるセグメントコイルの配置について示す図であって、Ｕ１相の一例を示す図である。

【図4】本発明の実施例１に係るステータにおけるセグメントコイルの接続について示す図であって、Ｕ２相の一例を示す図である。

【図5】本発明の実施例４に係るステータにおけるセグメントコイルの配置について示す図であって、Ｕ１相の一例を示す図である。

【図6】本発明の実施例４に係るステータにおけるセグメントコイルの接続について示す図であって、Ｕ２相の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。実施形態では説明を分かり易くするため、本発明の主要部以外の構造や要素については、簡略化または省略して説明する。また、図面において、同じ要素には同じ符号を付す。なお、図面に示す各要素の形状、寸法などは模式的に示したもので、実際の形状、寸法などを示すものではない。

【0020】

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るモータの一部を破断して示す概略斜視図である。モータ１００は、回転機の一例である。モータ１００は、例えば、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、又はＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ－ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等の電動車両の駆動モータである。

【0021】

モータ１００は、毎極毎相スロット数ｑ＝２のモータである。モータ１００は、ハウジング１０１と、ロータ１０２と、ステータ１０３と、を備える。ハウジング１０１は、ロータ１０２及びステータ１０３を収容する。ロータ１０２は、ステータ１０３との間に空隙を設けて配置される。ロータ１０２は、シャフト１０４を有する。シャフト１０４の延びる方向を軸方向と呼ぶ。シャフト１０４の軸方向一方側は軸受１０５によって軸支され、シャフト１０４の軸方向他方側は軸受１０６によって軸支される。シャフト１０４の中心軸は、ロータ１０２の回転軸である。シャフト１０４の中心軸の軸回りを周方向と呼ぶ。シャフト１０４を図１の左側から軸方向に見たときに時計回り側を周方向一方側と呼び、反時計回り側を周方向他方側と呼ぶ。

【0022】

ステータ１０３は、ステータコア１０７及び巻線１０８を有する。ステータコア１０７及び巻線１０８について図２を参照してさらに説明する。巻線１０８は、分布巻きである。ステータコア１０７は、複数のスロットを有する。

【0023】

図２は、ステータコア及びセグメントコイルを示す概略斜視図である。図２では、スロット数を３６としているが、これは一例であって、毎極毎相スロット数ｑ＝２を満たしていれば、スロット数は他の数であってもよい。ステータコア１０７の複数のスロットのそれぞれには、セグメントコイル１１０が挿入される。ステータ１０３は、複数のセグメントコイル１１０を有する。複数のセグメントコイル１１０のそれぞれは、頭部１１１と、頭部１１１の一方側に延びる第一の脚部１１２と、頭部１１１の他方側に延びる第二の脚部１１３とを有する。第一の脚部１１２及び第二の脚部１１３のいずれかを指す場合に、単に脚部と呼ぶ場合がある。複数のセグメントコイル１１０のそれぞれは、ヘアピン形状である。巻線１０８は、ヘアピン方式の巻線方式で製造される。巻線１０８は、複数のセグメントコイル１１０をステータコア１０７の複数のスロットに挿入し、第一の脚部１１２及び第二の脚部１１３を、スター結線又はデルタ結線になるように接続して成る。第一の脚部１１２及び第二の脚部１１３の結線は、溶接で行ってもよいが、コイルエンドのサイズ縮小のために、バスバーで接続するようにしてもよい。

【0024】

複数のスロットの層数すなわちターン数は、Ｎである（Ｎは奇数）。従って、本実施の形態のステータ１０３は、ターン数が奇数である。後述する図３及び図４の実施例では、ターン数は７である。複数のスロットのうちの最外径層は１層目である。図３及び図４の実施例では、最外径層に層番号１を付してある。複数のスロットのうちの最内径層はＮ層目である。図３及び図４の実施例では、最内径層に層番号７を付してある。

【0025】

複数のセグメントコイルは、第一のコイル群として、複数のスロットのうちの第一のスロットの１層目から巻き始められる。図３の実施例では、スロット番号１の層番号１から巻き始められる。

【0026】

複数のセグメントコイルは、第一のスロットの１層目と、第一のスロットから周方向一方側にスロットピッチ数だけ離れた第二のスロットの１層目にプラス方向で隣接する層とが繋がれ、同じ繋ぎ方でＮ層目まで繋がれる。このＮ層目のスロットは、第三のスロットである。図３の実施例では、ステータの巻線は、Ｕ１相、Ｕ２相、Ｖ１相、Ｖ２相、Ｗ１相、及びＷ２相の各相の巻線から成り、スロットピッチ数は６である。図３の実施例では、周方向一方側は、図３における右側（スロット番号が増加する側）である。図３の実施例では、プラス方向で隣接するとは、図３における下側（層番号が増加する側）である。図３の実施例では、スロット番号１の層番号１とスロット番号７の層番号２とが繋がれ、同じ繋ぎ方で７層目まで、すなわちスロット番号３７の層番号７まで繋がれる。

【0027】

複数のセグメントコイルは、Ｎ層目同士の渡りとして、第三のスロットのＮ層目と、第三のスロットから周方向一方側にスロットピッチ数だけ離れた第四のスロットのＮ層目とが繋がれる。図３の実施例では、スロット番号３７の層番号７とスロット番号４３の層番号７とが繋がれる。

【0028】

複数のセグメントコイルは、第四のスロットのＮ層目と、第四のスロットから周方向他方側にスロットピッチ数だけ離れた第五のスロットのＮ層目にマイナス方向で隣接する層とが繋がれ、同じ繋ぎ方で１層目まで繋がれる。この１層目のスロットは、第六のスロットである。図３の実施例では、周方向他側は、図３における左側（スロット番号が減少する側）である。図３の実施例では、マイナス方向で隣接するとは、図３における上側（層番号が減少する側）である。図３の実施例では、スロット番号４３の層番号７とスロット番号３７の層番号６とが繋がれ、同じ繋ぎ方で１層目まで、すなわちスロット番号７の層番号１まで繋がれる。

【0029】

複数のセグメントコイルは、１層目同士の渡りとして、第六のスロットの１層目と、第三のスロットから周方向一方側にスロットピッチ数だけ離れた第七のスロットの１層目とが繋がれる。図３の実施例では、スロット番号７の層番号１とスロット番号１３の層番号１とが繋がれる。

【0030】

複数のセグメントコイルは、第一のスロットの１層目からの巻き回しを、第七のスロットの１層目から繰り返し、第一のスロットから周方向他方側にスロットピッチ数だけ離れた巻き終わりである第八のスロットまで繋ぐように波巻で巻かれる。図３の実施例では、スロット番号１の層番号１からの巻き回しを、スロット番号１３の層番号１から繰り返し、巻き終わりであるスロット番号４３の層番号１まで繋ぐように波巻で巻かれる。

【0031】

複数のセグメントコイルは、第二のコイル群として、複数のスロットのうちの第一のスロットの１層目から巻き始められる。図４の実施例では、スロット番号２の層番号１から巻き始められる。

【実施例1】

【0032】

図３は、本発明の実施例１に係るステータにおけるセグメントコイルの配置について示す図であって、Ｕ１相の一例を示す図である。図４は、本発明の実施例１に係るステータにおけるセグメントコイルの配置について示す図であって、Ｕ２相の一例を示す図である。

【0033】

実施例１では、ステータのスロット数が４８である場合を示している。実施例１のステータが適用されるモータは、毎極毎相スロット数ｑ＝２である。実施例１のステータが適用されるモータは、三相交流で駆動するモータである。実施例１のステータの巻線は、Ｕ１相、Ｕ２相、Ｖ１相、Ｖ２相、Ｗ１相、及びＷ２相の各相の巻線から成る。図３及び図４では、Ｕ１相及びＵ２相についてのみ示している。他の相のセグメントコイルの配置及び接続についても、Ｕ１相及びＵ２相と同様であるので、説明を省略する。

【0034】

図３及び図４において、各スロットの各層には、図２に示したセグメントコイル１１０の第一の脚部１１２及び第二の脚部１１３が挿入される。図３及び図４における破線は、セグメントコイル１１０の頭部１１１による接続を示す。図３及び図４における実線は、所定のセグメントコイル１１０の第一の脚部１１２又は第二の脚部１１３と、別のセグメントコイル１１０の第一の脚部１１２又は第二の脚部１１３との溶接による接続を示す。

【0035】

図３及び図４では、周方向に配置された複数のスロットのそれぞれに１から４８のスロット番号を付している。複数のスロットのそれぞれは、７層であり、径方向外側から径方向内側に向かって順に１から７のスロット層番号を付している。

【0036】

図３は、Ｕ１相のセグメントコイル１１０の第一の脚部１１２が挿入される位置を白丸で示し、第二の脚部１１３が挿入される位置を黒丸で示している。セグメントコイル１１０の波巻の巻き始めであるスロット番号１の層番号１は端子Ａに接続される。セグメントコイル１１０の波巻の巻き終わりであるスロット番号４３の層番号１は端子Ｂに接続される。巻き始めと巻き終わりは、必ず最外径層となるため、中性点やＵＶＷ端子への接続が容易となる。

【0037】

なお、層番号１や層番号７のスロット端で同じ層同士を接続する場合、コイル同士の干渉を避けるために内径側（又は外径側）に膨らませるようにコイルを成形する必要がある。軸方向のロータ挿入側で内径側に膨らむと、ロータとコイルが干渉しロータ挿入ができない。そこで、本実施例では、最終層同士の接続をセグメントコイルの頭部側（反ロータ挿入側）で行うため、コイルが内径側に膨らんでもロータ挿入に影響しない。本実施例では、７層目同士の渡りは、軸方向の反ロータ挿入側に配置され、１層目同士の渡りは、軸方向のロータ挿入側に配置される。

【0038】

図４は、Ｕ２相のセグメントコイル１１０の第一の脚部１１２が挿入される位置を白丸で示し、第二の脚部１１３が挿入される位置を黒丸で示している。セグメントコイル１１０の波巻の巻き始めであるスロット番号２の層番号１は端子Ｃに接続される。セグメントコイル１１０の波巻の巻き終わりであるスロット番号４４の層番号１は端子Ｄに接続される。巻き始めと巻き終わりは、必ず最外径層となるため、中性点やＵＶＷ端子への接続が容易となる。

【0039】

本実施例では、Ｕ１相とＵ２相とを直列に接続する。すなわち、図３のセグメントコイル１１０の巻き始めである端子Ａと、図４のセグメントコイル１１０の巻き終わりである端子Ｄとを接続する。この接続は、例えば、スロットピッチ数－１である７－１＝６の長さを有する溶接部によって接続する。例えば、図３の端子ＢをＵ相端子に接続し、図４の端子Ｃを中性点に接続する。

【0040】

本実施例によれば、ターン数を奇数にすることである。また本実施例によれば、コイルの接続は隣接の層または同層同士で行うため、コイルの形状が単純化され、コイルエンドを小型化することができる。

【実施例2】

【0041】

実施例２では、Ｕ１相とＵ２相とを並列に接続する。すなわち、図３のセグメントコイル１１０の巻き始めである端子Ａと、図４のセグメントコイル１１０の巻き始めである端子Ｃとを接続する。また、図３のセグメントコイル１１０の巻き終わりである端子Ｂと、図４のセグメントコイル１１０の巻き終わりである端子Ｄとを接続する。例えば、図３の端子Ａ及び図４の端子ＣをＵ相端子に接続し、図３の端子Ｂ及び図４の端子Ｄを中性点に接続する。

【実施例3】

【0042】

実施例３では、Ｕ１相及びＵ２相のほかに、例えばＵ３相及びＵ４相といった新たなＵ相を備え、この新たなＵ相をＵ１相及びＵ２相と並列に接続することにより、多並列接続を実現する。この多並列接続は、例えば、図３に示した第一のコイル群及び図４に示した第二のコイル群を分割することで実現してもよい。

【0043】

図３の第一のコイル群は、スロット番号１が巻き始めであってスロット番号４３が巻き終わりである。これに対して本実施例では、この第一のコイル群を分割する。例えば、第一のコイル群を、スロット番号１が巻き始めであってスロット番号１９が巻き終わりである第三のコイル群（例えばＵ１相）と、スロット番号２５が巻き始めであってスロット番号４３が巻き終わりである第四のコイル群（例えばＵ２相）と、に分割する。

【0044】

図４の第二のコイル群は、スロット番号２が巻き始めであってスロット番号４４が巻き終わりである。これに対して本実施例では、この第二のコイル群を分割する。例えば、第二のコイル群を、スロット番号２が巻き始めであってスロット番号２０が巻き終わりである第五のコイル群（例えばＵ３相）と、スロット番号２６が巻き始めであってスロット番号４４が巻き終わりである第六のコイル群（例えばＵ４相）と、に分割する。

【0045】

また、スロット番号１とスロット番号２とスロット番号２５とスロット番号２６とを接続（例えばＵ相端子）し、スロット番号１９とスロット番号２０とスロット番号４３とスロット番号４４とを接続（例えば中性点）することで、第三のコイル群と第四のコイル群と第五のコイル群と第六のコイル群とを並列に接続し、４並列接続を実現することが出来る。

【0046】

なお、上述の例では、第一のコイル群及び第二のコイル群をそれぞれ２分割したが、ほかの分割数であってもよく、例えば４分割としてもよい。

【実施例4】

【0047】

次に、図５及び図６を参照して実施例４について説明する。

【0048】

図５は、本発明の実施例４に係るステータにおけるセグメントコイルの配置について示す図であって、Ｕ１相の一例を示す図である。図６は、本発明の実施例４に係るステータにおけるセグメントコイルの配置について示す図であって、Ｕ２相の一例を示す図である。本実施例は、８極４８スロットの例であり、Ｕ相についてのみ示し、他の相はＵ相と同様であるので、説明を省略する。本実施例は、４８スロット７ターン、Ｕ相コイルの場合で説明する。本発明は、これに限られるものではなく、６極３６スロットや、奇数なら他のターン数（例えば９ターン）であってもかまわない。

【0049】

複数のスロットの層数すなわちターン数は、Ｎである（Ｎは奇数）。従って、本実施例のステータ１０３は、ターン数が奇数である。本実施例では、ターン数は７である。複数のスロットのうちの最外径層は１層目である。本実施例では、最外径層に層番号１を付してある。複数のスロットのうちの最内径層はＮ層目である。本実施例では、最内径層に層番号７を付してある。

【0050】

複数のセグメントコイルは、第一のコイル群として、複数のスロットのうちの第一のスロットの１層目から巻き始められる。本実施例では、スロット番号１の層番号１から巻き始められる。

【0051】

複数のセグメントコイルは、第一のスロットピッチ（例えば７）、第二のスロットピッチ（例えば６）、第三のスロットピッチ（例えば５）及び第二のスロットピッチの順で、これを繰り返してＮ層目まで繋がれる。複数のセグメントコイルは、Ｎ層目で折り返し、第二のスロットピッチ、第三のスロットピッチ、第一のスロットピッチ及び第二のスロットピッチの順で、これを繰り返して１層目まで繋がれる。さらにこれを繰り返す。

【0052】

本実施例では、５スロットピッチと7スロットピッチのセグメントコイルを交互に巻く重ね巻き方式で、波巻で接続していき、最内径層はセグメントコイル頭部側で内径側にふくらまるように成形し折り返し、最外径層はセグメントコイル脚部側で外径側にふくらませるように成形し溶接で接続する。

【0053】

本実施例は、図５及び図６のようにセグメントコイルを波状に接続していく接続方法であり、脚部側は6スロットピッチで溶接し、頭部側を5スロットピッチと7スロットピッチを交互に配置する。頭部側の最内径層は反ロータ挿入側で内径側にふくらませて折り返し、脚部側は最外径層で外径側にふくらませるように成形し溶接で接続する。図５のＵ１相と図６のＵ２相は、直列、又は並列の任意の接続が可能である。

【0054】

本実施例では、ステータの巻線は、Ｕ１相、Ｕ２相、Ｖ１相、Ｖ２相、Ｗ１相、及びＷ２相の各相の巻線から成り、スロットピッチ数は５、７である。本実施例では、周方向一方側は、図５及び図６における右側（スロット番号が増加する側）である。本実施例では、プラス方向で隣接するとは、図５及び図６における下側（層番号が増加する側）である。

【0055】

図５及び図６において、各スロットの各層には、図２に示したセグメントコイル１１０の第一の脚部１１２及び第二の脚部１１３が挿入される。図５及び図６における破線は、セグメントコイル１１０の頭部１１１による接続を示す。図５及び図６における実線は、所定のセグメントコイル１１０の第一の脚部１１２又は第二の脚部１１３と、別のセグメントコイル１１０の第一の脚部１１２又は第二の脚部１１３との溶接による接続を示す。

【0056】

図５及び図６では、周方向に配置された複数のスロットのそれぞれに１から４８のスロット番号を付している。複数のスロットのそれぞれは、７層であり、径方向外側から径方向内側に向かって順に１から７のスロット層番号を付している。

【0057】

図５は、Ｕ１相のセグメントコイル１１０の第一の脚部１１２が挿入される位置を白丸で示し、第二の脚部１１３が挿入される位置を黒丸で示している。セグメントコイル１１０の波巻の巻き始めであるスロット番号１の層番号１はＵ相端子に接続される。セグメントコイル１１０の波巻の巻き終わりであるスロット番号４３の層番号１は中性点に接続される。巻き始めと巻き終わりは、必ず最外径層となるため、中性点やＵＶＷ端子への接続が容易となる。

【0058】

図６は、Ｕ２相のセグメントコイル１１０の第一の脚部１１２が挿入される位置を白丸で示し、第二の脚部１１３が挿入される位置を黒丸で示している。セグメントコイル１１０の波巻の巻き始めであるスロット番号２の層番号１はＵ相端子に接続される。セグメントコイル１１０の波巻の巻き終わりであるスロット番号４４の層番号１は中性点に接続される。巻き始めと巻き終わりは、必ず最外径層となるため、中性点やＵＶＷ端子への接続が容易となる。

【0059】

本実施例によれば、ターン数を奇数にすることである。また本実施例によれば、コイルの接続は隣接の層または同層同士で行うため、コイルの形状が単純化され、コイルエンドを小型化することができる。

【0060】

また、本実施例によれば、ピッチの異なるコイルを交互に配置することで、Ｕ１相とＵ２相の電位差が低減し、循環電流が低減される。循環電流の低減により損失低減、騒音・振動低減の効果がある。

【0061】

本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行ってもよい。加えて、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0062】

１００…モータ、１０１…ハウジング、１０２…ロータ、１０３…ステータ、１０４…シャフト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】