(57)【要約】【課題】回転電機の軸方向寸法の増大化を抑制する。【解決手段】回転電機は、負荷に連結される回転子１と、回転子１を覆う円筒で内周表面に軸方向に延びた溝１４が互いに周方向に間隔をあけて並んで複数形成された固定子鉄心１０と、溝１４に巻きつけられた固定子コイル２０を有する。固定子コイル２０は、３相で１組となる３相コイルを複数組有し、それぞれの３相コイルのコイルエンド部２３が負荷側および反負荷側それぞれの固定子鉄心１０の端部から軸方向外側に向かって延びるように巻き回される。サーキットリング３１は、固定子鉄心１０の負荷側および反負荷側それぞれの端部の軸方向外側に互いに所定の間隔をあけて複数配置されて、コイルエンド部２３と電気的に接続される。【選択図】図１
2010220372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の３相出力インバータによって駆動される回転電機において、
一方の軸方向端部が負荷に連結される回転軸の周りを回転する回転子と、
前記回転子を覆うように形成されて前記回転軸に垂直に広がる面を有する鋼鈑が前記回転軸方向に積層された略円筒で、前記略円筒の内周表面に前記回転軸方向に延びた溝が互いに周方向に間隔をあけて並んで複数形成された固定子鉄心と、
前記３相出力インバータからの３相の出力それぞれに対応し３相で１組となるコイルを複数組有し、３相のコイルそれぞれが別々の前記溝にそれぞれ巻き付けられて、複数組それぞれの３相コイルのコイルエンド部が負荷側および反負荷側それぞれの前記固定子鉄心端部から前記回転軸方向外側に向かって延びるように巻き回された固定子コイルと、
それぞれが導電特性を有し、それぞれが前記固定子鉄心の負荷側端部の前記回転軸方向外側に互いに所定の間隔をあけて前記回転軸方向に並んで複数配置されて、それぞれが負荷側の前記各コイルエンド部と電気的に接続された負荷側部分環状導体と、
それぞれが導電特性を有し、それぞれが前記固定子鉄心の反負荷側端部の前記回転軸方向外側に互いに所定の間隔をあけて前記回転軸方向に並んで複数配置されて、それぞれが反負荷側の前記各コイルエンド部と電気的に接続された反負荷側部分環状導体と、
前記負荷側部分環状導体および反負荷側部分環状導体それぞれに電気的に接続されて、外部と電気的に接続可能な引出しリードと、
を有することを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記引出しリードは、前記複数の３相出力インバータそれぞれに電気的に接続されるインバータ側引出しリードと、前記３相１組のコイルにおける電気的に中性点と電気的に接続された前記負荷側部分円環導体または反負荷側部分環状導体に接続された中性点側引出しリードと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記回転軸は水平に延びて、前記インバータ側引出しリードおよび前記中性点側引出しリードは、前記回転軸を含む鉛直平面の両側に、互いに対向するように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記負荷側部分環状導体および反負荷側部分環状導体それぞれに、同数ずつ前記３相出力インバータが電気的に接続されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数台の３相出力インバータにより駆動される回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
３相出力インバータによって電源供給されて駆動される回転電機は、一般に、回転軸周りを回転する回転子と、この回転子を取り囲む固定子を有する。固定子は、回転軸方向に複数積層された鋼鈑によって形成される固定子鉄心と、この固定子鉄心に巻かれる固定子コイルを有している。
【０００３】
一般に、このような回転電機は、複数台の３相出力インバータによって駆動されており、例えば１台の３相出力インバータが何らかの要因で停止した場合でも、回転電機を駆動し続けられるように冗長性を持たせている。
【０００４】
しかし、複数台の３相出力インバータを回転電機に接続すると、固定子鉄心の軸方向端部に形成されるコイル接続部の構造が、複雑になる場合がある。コイルの接続部の構造が複雑になると、固定子の軸方向寸法が増大する。固定子の寸法増大に伴い、回転電機の寸法も増大する。
【０００５】
回転電機の寸法増大を抑制する方法として、例えば、特許文献１に開示されているように、コイルの接続構造を改良し回転電機を小型化する方法などが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１９１７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
固定子鉄心の軸方向外側には、固定子コイル等を配線するために、部分環状の導体が複数配置される。例えば、４組の３相出力インバータを接続して回転電機を駆動するときには、少なくとも、２４個の部分環状導体が軸方向に互いに間隔をあけて配列されるものがある。
【０００８】
これらの部分環状導体の周りには、固定子コイルのコイルエンド部や、引出しリード等が複雑に配線される。このため、軸方向寸法が増大してしまう。このような場合、上記のような例では、軸方向の寸法の増大を抑制することが困難になるものもある。
【０００９】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、回転電機の軸方向寸法の増大化を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係る回転電機は、複数の３相出力インバータによって駆動される回転電機において、一方の軸方向端部が負荷に連結される回転軸の周りを回転する回転子と、前記回転子を覆うように形成されて前記回転軸に垂直に広がる面を有する鋼鈑が前記回転軸方向に積層された略円筒で、前記略円筒の内周表面に前記回転軸方向に延びた溝が互いに周方向に間隔をあけて並んで複数形成された固定子鉄心と、前記３相出力インバータからの３相の出力それぞれに対応し３相で１組となるコイルを複数組有し、３相のコイルそれぞれが別々の前記溝にそれぞれ巻き付けられて、複数組それぞれの３相コイルのコイルエンド部が負荷側および反負荷側それぞれの前記固定子鉄心端部から前記回転軸方向外側に向かって延びるように巻き回された固定子コイルと、それぞれが導電特性を有し、それぞれが前記固定子鉄心の負荷側端部の前記回転軸方向外側に互いに所定の間隔をあけて前記回転軸方向に並んで複数配置されて、それぞれが負荷側の前記各コイルエンド部と電気的に接続された負荷側部分環状導体と、それぞれが導電特性を有し、それぞれが前記固定子鉄心の反負荷側端部の前記回転軸方向外側に互いに所定の間隔をあけて前記回転軸方向に並んで複数配置されて、それぞれが反負荷側の前記各コイルエンド部と電気的に接続された反負荷側部分環状導体と、前記負荷側部分環状導体および反負荷側部分環状導体それぞれに電気的に接続されて、外部と電気的に接続可能な引出しリードと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、回転電機の軸方向寸法の増大化を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る回転電機の一実施形態で、負荷側の軸方向端部の下半分を示す概略縦断面図である。
【図２】図１の３相コイルの一部の巻線図で、２組の３相コイルの配線を示している。
【図３】図１の実施形態の回転電機の軸方向端部の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る回転電機の一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、本実施形態の回転電機で、負荷側の軸方向端部の下半分を示す概略縦断面図である。図２は図１の３相コイルの一部の巻線図で、２組の３相コイルの配線を示している。図３は、図１の実施形態の回転電機の軸方向端部の概略斜視図である。
【００１４】
先ず、本実施形態の回転電機の構成について説明する。
【００１５】
本実施形態の回転電機は、図１に示すように、水平に延びる回転軸１周りを回転する回転子２と、この回転子２を半径方向外側から覆うように配置された固定子３と、固定子３を覆う主枠４を有する。主枠４の内面には取付け部５が設けられて、この取付け部５等によって固定子３を固定している。
【００１６】
回転子２は、一方の端部が負荷に連結される負荷側で、もう一方は反負荷側となる。固定子３は、固定子鉄心１０とこの固定子鉄心１０に巻き付けられる固定子コイル２０を有する。
【００１７】
また、この回転電機には、４台の３相出力インバータ（図示せず）が接続されている。各３相出力インバータそれぞれの３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の出力によって、回転電機を駆動する。
【００１８】
固定子鉄心１０は、回転軸１に垂直に広がる面を有する中空円板状の鋼鈑１２が、軸方向に積層された略円筒形状である。この円筒形状の中空部に回転子２が挿入される。この固定子鉄心１０の内周側の表面には、軸方向に延びた溝１４が互いに周方向に間隔をあけて並んで複数形成されている。
【００１９】
固定子コイル２０は、詳細な図示は省略するが、４台の３相出力インバータからの３相の出力それぞれに対応する３相コイル（図示せず）を４組有する。各組それぞれの３相コイルは、１台の３相出力インバータの３相の出力それぞれに対応した３つのコイル（Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイル）を有している。
【００２０】
各組の３相コイルそれぞれは、固定子鉄心１０の内周に形成された溝１４に別々に巻きつけられている。１本の溝１４に対して、１相分に相当するコイルの少なくとも一部が、溝１４が延びる方向に沿って巻きつけられている。１相分に相当するコイルは、溝１４内に収容されるコイル辺２１、および溝１４から軸方向に突出しているコイル端２２を含んでいる。
【００２１】
各組それぞれにおける３相コイルそれぞれのコイル端２２には、コイルの巻始めまたは巻終りとなるコイルエンド部２３が形成されている。図１では、２つのコイルエンド部２３を示している。
【００２２】
１相分に相当するコイルのコイルエンド部２３は、一方が３相出力インバータの１相の出力と電気的に接続される側（インバータ側）で、他方は１組の３相コイルの３相の中性点を形成する側（中性点側）となる。すなわち、１相分に相当するコイルのコイルエンド部２３は、インバータ側コイルエンド部（図示せず）および中性点側コイルエンド部（図示せず）を含む。１つの相におけるインバータ側コイルエンド部および中性点側コイルエンド部それぞれは、固定子鉄心１０の同じ側の軸方向端部から外側に向かって延びるように形成される。
【００２３】
本実施形態では、第１組および第３組それぞれの３相コイルのコイルエンド部２３は、負荷側の固定子鉄心１０端部から軸方向外側に向かって延びるように巻き回されている。第２組および第４組それぞれの３相コイルのコイルエンド部２３は、反負荷側の固定子鉄心１０端部から軸方向外側に向かって延びるように巻き回されている。
【００２４】
固定子鉄心１０の負荷側の軸方向端部の外側には、導電特性を有する負荷側部分環状導体（負荷側サーキットリング３１）が１２個配置されている。これらの負荷側サーキットリング３１は、軸方向に互いに所定の間隔をあけて軸方向に並んで配置されている。負荷側サーキットリング３１の形状は、回転軸１に垂直に広がる面を有する中空円板の一部を切り欠いた部分環状である。
【００２５】
負荷側サーキットリング３１は、固定子鉄心１０の負荷側の端部から軸方向外側に延びるリング固定部３０等に取り付けられる。
【００２６】
第１組の３相コイルそれぞれに対応する負荷側サーキットリング３１には、３相それぞれのインバータ側コイルエンド部および中性点側コイルエンド部がそれぞれ電気的に接続される。すなわち、Ｕ相コイルのインバータ側コイルエンド部および中性点側コイルエンド部、Ｖ相コイルのインバータ側コイルエンド部および中性点側コイルエンド部、並びにＷ相コイルのインバータ側コイルエンド部および中性点側コイルエンド部の６つのコイルエンド部２３が、それぞれ別々の負荷側サーキットリング３１に電気的に接続される。したがって、第１組用の負荷側サーキットリング３１は、少なくとも６個必要となる。
【００２７】
第３組の３相コイルについても同様に電気的に接続される。このため、負荷側サーキットリング３１は、上記の通り、少なくとも１２個必要となる。
【００２８】
図示は省略するが、固定子鉄心１０の反負荷側の軸方向端部の外側には、導電特性を有する反負荷側部分環状導体（反負荷側サーキットリング）が、負荷側サーキットリング３１と同様に、１２個配置されている。これらの反負荷側サーキットリングは、軸方向に互いに所定の間隔をあけて軸方向に並んで配置されている。反負荷側サーキットリングは、負荷側サーキットリング３１と同様の形状であって、負荷側サーキットリング３１と同様に取り付けられる。
【００２９】
第２組の３相コイルそれぞれに対応する反負荷側サーキットリングは、３相それぞれのインバータ側コイルエンド部および中性点側コイルエンド部が電気的に接続される。第４組の３相コイルも同様に接続される。
【００３０】
各負荷側サーキットリング３１それぞれには、引出しリード４０が電気的に接続されている。同様に、各反負荷側サーキットリングそれぞれにも、引出しリード４０が電気的に接続されている。これらの引出しリード４０は、回転電機の外部と、電気的に接続することができる。これらの引出しリード４０は、４台の３相出力インバータそれぞれと電気的に接続されるインバータ側引出しリード４１と、３相コイルの中性点を形成するため中性点側引出しリード４２を含んでいる。
【００３１】
第１の３相出力インバータの３相それぞれの出力端子は、インバータ側引出しリード４１および負荷側サーキットリング３１を介して、以下のように第１組の３相コイルに電気的に接続される。
【００３２】
第１の３相出力インバータの３相それぞれの出力端子は、３相出力それぞれに対応するインバータ側引出しリード４１それぞれに接続される。これらの３相出力に対応するインバータ側引出しリード４１それぞれは、各相に対応する負荷側サーキットリング３１それぞれに接続される。各相に対応する各負荷側サーキットリング３１それぞれは、第１組の３相コイルの各相それぞれのインバータ側コイルエンド部に接続される。
【００３３】
第３の３相出力インバータの３相それぞれの出力端子は、第１の３相出力インバータと同様に、インバータ側引出しリード４１および負荷側サーキットリング３１等を介して、第３組の３相コイルに電気的に接続される。
【００３４】
第２および第４それぞれの３相出力インバータについても、反負荷側サーキットリング等を介して、第２組および第４組それぞれの３相コイルに電気的に接続される。
【００３５】
一方、第１組の３相コイルそれぞれの中性点側コイルエンド部は、３相それぞれに対応する負荷側サーキットリング３１に接続される。各負荷側サーキットリング３１それぞれは、中性点側引出しリード４２が接続されて、これらによって結線される。第３組の３相コイルについても、同様に結線されて、中性点が形成される。
【００３６】
第２組および第４組それぞれの３相コイルそれぞれの中性点側コイルエンド部は、これらに対応する反負荷側サーキットリングおよびこれらに対応する中性点側引出しリード４２等を介して、結線されて、中性点が形成される。
【００３７】
２組分の３相コイルの巻線図の概略は、図２のようになる。従来のように、固定子鉄心１０の一方の軸方向端部に４組の３相コイルを配線する場合よりも、配線を簡素化できる。
【００３８】
本実施形態では、回転軸１を含む鉛直平面の両側に、インバータ側引出しリード４１および中性点側引出しリード４２が互いに対向するように配置されている。
【００３９】
すなわち、負荷側では、図３に示すように、第１組および第３組それぞれのインバータ側引出しリード４１と、第１組および第３組それぞれの中性点側引出しリード４２とが、回転軸１を含む鉛直平面の両側それぞれに配置されている。図示は省略するが、反負荷側も、負荷側と同様に配置されている。
【００４０】
以上の説明からわかるように、本実施形態によれば、固定子鉄心１０の軸方向端部の両側に、負荷側サーキットリング３１および反負荷側サーキットリングそれぞれを配置して、３相コイルのコイルエンド部２３等を配線（結線）し、負荷側および反負荷側それぞれに２台ずつ３相出力インバータを接続することができる。このため、一方の軸方向端部に４台分を接続することに比べて、固定子コイル２０の配線構造を簡素化することができる。配線構造が簡素化されると、サーキットリング同士の間隔等を小さくすることもできる。また、コイルエンド部２３の巻き回しも簡素化できる。
【００４１】
したがって、回転電機の軸方向寸法の増大化を抑制することが可能になる。
【００４２】
また、回転軸１を含む鉛直平面の両側に、インバータ側引出しリード４１および中性点側引出しリード４２が互いに対向するように配置されているため、各引出しリード４０等の結線作業が容易になる。よって、製作コストの削減も可能になる。
【００４３】
上記実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。又、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【００４４】
例えば、負荷側および反負荷側それぞれに２個の３相出力インバータを接続しているが、これに限らない。回転電機の仕様に応じて、増減が可能である。
【００４５】
また、同数（２個）ずつ配置しているが、これに限らない。３相出力インバータの総数が奇数個の場合には、負荷側および反負荷側それぞれに異なる数の３相出力インバータを接続することも可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１…回転軸、２…回転子、３…固定子、４…主枠、５…取付け部、１０…固定子鉄心、１２…鋼鈑、１４…溝、２０…固定子コイル、２１…コイル辺、２２…コイル端、２３…コイルエンド部、３０…リング固定部、３１…負荷側サーキットリング、４０…引出しリード、４１…インバータ側引出しリード、４２…中性点側引出しリード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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