(57)【要約】 【課題】磁束が鎖交することによって導線内に発生する渦電流損を低減した固定子巻線及び回転電機を提供すること。【解決手段】本発明の固定子巻線４は、導線４０が所定の形状に巻回した構成を有する固定子巻線４において、導線４０は、平板状の導体４１Ａ〜Ｄが積層してなる導線部４１を有し、導線部４１は、その巻き始めと巻き終わりにおいて積層した導体４１Ａ〜Ｄが接合され、かつ巻き始めと巻き終わりの間の少なくとも一カ所がひねられていることを特徴とする。【選択図】図２
2010041786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導線が所定の形状に巻回した構成を有する固定子巻線において、
該導線は、平板状の導体が積層してなる導線部を有し、
該導線部は、その巻き始めと巻き終わりにおいて積層した該導体が接合され、かつ該巻き始めと該巻き終わりの間の少なくとも一カ所がひねられていることを特徴とする固定子巻線。
【請求項２】
前記導線部の前記巻き始めと前記巻き終わりの間で、発生する誘導起電力が１／２となる位置で前記導線部がひねられている請求項１記載の固定子巻線。
【請求項３】
前記導線部は、前記導線の全部を形成する請求項１〜２のいずれかに記載の固定子巻線。
【請求項４】
前記導線部は、前記導線の少なくとも一部を形成する請求項１〜２のいずれかに記載の固定子巻線。
【請求項５】
前記導線部は、磁束の向きにそって前記導体が広がる請求項１〜４のいずれかに記載の固定子巻線。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の固定子巻線を備えた回転電機の固定子の内周側に、周方向に異なる磁極を形成している回転子を有することを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の固定子巻線及び回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機及び発電機として使用される回転電機には、たとえば、特許文献１に記載されたものがある。
【０００３】
特許文献１には、予め定められた形状及び積層枚数の平板導体で形成される積層平板導体を含み、予め定められた形状は、固定子鉄心に巻着可能に開いた開放端部を有し、積層平板導体は、固定子鉄心のスロットに挿入され、積層平板導体の開放端部を閉じて形成された固定子巻線を有する回転電機が記載されている。
【０００４】
この回転電機は、開放端部を持つ積層平板導体を鉄心のスロットに挿入し、その端部を一巻きごとに閉じることで、固定子巻線の導線に鎖交する漏れ磁束によって発生する渦電流損を低減する効果を備えている。この漏れ磁束に起因する渦電流損は、渦電流を分断する方向に導体を分割することによって低減される。
【０００５】
しかしながら、開放端で積層平板導体を接合すると、積層平板導体同士が電気的に並列接続されて導通するため、磁束が鎖交したときに接合部を通じて新たに渦電流の流れる経路が形成され、渦電流損低減効果が減少する問題があった。
【特許文献１】特開２００５−１６０１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、磁束が鎖交することによって導線内に発生する渦電流損を低減した固定子巻線及び回転電機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明者等は固定子巻線に関して検討を重ねた結果、本発明をなすに至った。
【０００８】
請求項１に記載の本発明の固定子巻線は、導線が所定の形状に巻回した構成を有する固定子巻線において、導線は、平板状の導体が積層してなる導線部を有し、導線部は、その巻き始めと巻き終わりにおいて積層した導体が接合され、かつ巻き始めと巻き終わりの間の少なくとも一カ所がひねられていることを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の固定子巻線は、固定子巻線を構成する導線の少なくとも一カ所がひねられた導線部を有しており、このひねりにより重なり合う導体に発生する渦電流の向きが逆向きとなり、お互いの渦電流が打ち消しあう。この結果、本発明の固定子巻線では、渦電流損の発生が抑えられる。
【００１０】
請求項２に記載の固定子巻線は、請求項１において、導線部の巻き始めと巻き終わりの間で、発生する誘導起電力が１／２となる位置で導線部がひねられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の固定子巻線は、発生する誘導起電力が１／２となる位置がひねられており、ひねられた位置の両側に発生する渦電流を完全に打ち消すことができ、渦電流損の発生が抑えられる。
【００１２】
請求項３に記載の固定子巻線は、請求項１〜２のいずれかにおいて、導線部は、前記導線の全部を形成することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の固定子巻線は、導線の全体が導線部となっており、固定子巻線の全体で渦電流損の発生が抑えられる。
【００１４】
請求項４に記載の固定子巻線は、請求項１〜２のいずれかにおいて、導線部は、導線の少なくとも一部を形成することを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の固定子巻線は、少なくとも一部のみを導線部で形成したことで、固定子巻線のコストの低減が可能となる。このとき、導線部は、渦電流の発生しやすい箇所に位置するように形成されることが好ましく、鎖交する磁束の大きな部分に形成されることが好ましい。
【００１６】
請求項５に記載の固定子巻線は、請求項１〜４のいずれかにおいて、導線部は、磁束の向きにそって導体が広がることを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の固定子巻線は、導線部を構成する導体が磁束の向きにそって広がるように導線部が配されており、渦電流が分断され、より渦電流損の発生が抑えられる。
【００１８】
請求項６に記載の本発明の回転電機は、請求項１〜５のいずれかに記載の固定子巻線を備えた回転電機の固定子の内周側に、周方向に異なる磁極を形成している回転子を有することを特徴とする。
【００１９】
請求項６に記載の回転電機は、渦電流損が抑えられた固定子巻線を用いてなるものであり、全体として渦電流によるエネルギーの損失が抑えられた回転電機となっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を具体的な実施の形態を用いて説明する。
（第一実施形態）
本発明に係る回転電機１は、図１に示すように、略有底筒状の一対のハウジング部材１００、１０１とが開口部同士で接合されてなるハウジング１０と、ハウジング１０に軸受け１１０、１１１を介して回転自在に支承される回転軸２０に固定された回転子２と、ハウジング１０の内部で回転子２を包囲する位置でハウジング１０に固定された固定子３と、を備えている。
【００２１】
回転子２は、永久磁石により周方向に交互に異なる磁極を、固定子３の内周側と向き合う外周側に複数形成している。回転子２の磁極の数は、回転電機により異なるため限定されるものではない。
【００２２】
固定子３は、固定子コア３０と、固定子コア３０に巻装された固定子巻線４と、を備えた構成を有している。
【００２３】
固定子コア３０は、内周に複数のスロット３１が形成された円環状を有している。複数のスロット３１は、径方向に突出したティース部３２により区画され、その深さ方向が径方向と一致するように形成されている。
【００２４】
固定子コア３０は、厚さの電磁鋼板を積層させて形成されている。なお、積層された電磁鋼板の間には、絶縁薄膜が配置されている。なお、固定子コア３０は、この電磁鋼板の積層体からだけでなく、従来公知の金属薄板及び絶縁薄膜を用いて形成してもよい。
【００２５】
固定子巻線４は、導線４０が所定の巻回方法で巻回された構成を有している。固定子巻線４を構成する導線４０は、図２に示したように、薄板状の導体４１Ａ〜Ｄを、その厚さ方向に積層してなる導線部４１と、導線部４１の両端部が接合された積層されていない通常の導線（通常導線）４２と、を有している。
【００２６】
固定子巻線４は、導線部４１がティース部３２に連続して複数回巻き回されて形成される。このとき、導体４１Ａ〜Ｄの積層した方向が固定子巻線４の径方向に一致した状態で導線４０が巻回されている。本実施例を示した図２においては、導線部４１がティース部３２を二重に重なった状態で巻回している。導線部４１は、その巻き始め及び巻き終わりの部分（端部）のそれぞれが、通常導線４２と接合している。この通常導線４２は、隣接するティース部３２に巻回された導線部４１の巻き始めまたは巻き終わりの端部と接合され、固定子巻線４を形成している。
【００２７】
固定子巻線４において、導線部４１は、ティース部３２に連続して二重に巻き回されている。詳しくは、径方向外方から径方向内方に向けてティース部３２に巻回し、ティース部３２の外周面に巻き終わったら一重目の巻線部４１０が形成される。一重目の巻線部４１０の端部（ティース部３２の径方向内方側の端部）では、導線部４１は、１８０度ひねられている。すなわち、ひねりの両側で導体４１Ａ〜Ｄの積層方向が反転している。そして、一重目の巻線部４１０の外周を、導線部４１が径方向内方から径方向外方に向かって巻かれている。本実施形態では、導線部４１の巻き始めと巻き終わりの間の中央部に導線部４１のひねりがもうけられている。
【００２８】
固定子巻線４において、導線部４１は、導線部４１の一重目の巻線部４１０と二重目の巻線部４１１では、漏れ磁束に対して導体４１Ａ〜Ｄの並びが逆となっている。具体的には、一重目の巻線部４１０では径方向内方から外方に向かって薄板導体４１Ａ〜Ｄがこの順序で積層しており、二重目の巻線部４１１では径方向内方から外方に向かって薄板導体４１Ｄ〜Ａがこの順序で積層している。
【００２９】
本実施形態の回転電機１を駆動したときには、図３〜４で矢印で示したように、主磁束が固定子コア３０内を流れるとともに、漏れ磁束５０が発生する。この漏れ磁束５０は、導線部４１の一重目の巻線部４１０と二重目の巻線部４１１に対して鎖交する方向に発生している。そして、発生した漏れ磁束５０は、図５に示したように、一重目の巻線部４１０では渦電流６０が、二重目の巻線部４１１では渦電流６１が流れるように作用する。本実施形態では、ひねりにより導体４１Ａ〜Ｄの並びが反転しているため、一重目の巻線部４１０と二重目の巻線部４１１は逆向きとなっている。これにより、二つの巻線部４１０，４１１の間で、渦電流が打ち消しあう。この結果、固定子巻線４における渦電流損の発生が抑えられ、本実施形態の回転電機１は、渦電流によるエネルギーの損失が抑えられた回転電機となっている。
【００３０】
また、本実施形態の回転電機１及び固定子巻線４は、通常導線４２との接合がティース部３２の導線部４１の巻き始めと巻き終わりの端部だけでよく、各ティースごとに成形された巻線を挿入する固定子巻線の構造と比較しても、接合箇所を増やすことなく渦電流損の発生を防止できる効果を備えている。
【００３１】
（第二実施形態）
本実施形態は、固定子巻線の形態が異なる以外は、第一実施形態と同様な構成の回転電機である。本実施形態の固定子巻線４を図６〜７に示した。
【００３２】
本実施形態の固定子巻線４は、第一実施形態と同様な薄板状の導体４１Ａ〜Ｄをその厚さ方向に積層してなる導線部４１がティース部３２の外周に一重で巻回して形成されている。具体的には、径方向の最外方の巻き始めの端部から径方向内方に向けてティース部３２に巻回し、その途中で、導線部４１が１８０度ひねられている。そして、ティース部３２の径方向内方の端部側に巻線部４１の巻き終わりの端部が位置している。巻き始めと巻き終わりは、通常導線４２と接合している。
【００３３】
本実施形態においては、ひねりの径方向外方に位置する外側導線部４１３と径方向内方に位置する内側導線部４１４の間で渦電流を打ち消す。具体的には、漏れ磁束は、径方向で分布があり、図８において巻線部４１に鎖交する漏れ磁束５２〜５４の大きさを径方向外方から径方向内方に向かって、それぞれφ、２φ、３φとすると、外側導線部４１３に作用する誘導起電力の和は漏れ磁束（φ＋２φ）の大きさに比例し、内側導線部４１４に作用する誘導起電力は漏れ磁束（３φ）の大きさに比例する。
【００３４】
したがって、巻線部４１にひねりを入れることで、外側導線部４１３と内側導線部４１４のそれぞれに発生する渦電流６３，６４は、大きさは等しく逆位相となるため、外側導線部４１３と内側導線部４１４の間で打ち消すことができる。これにより、渦電流損の発生を防止できる。すなわち、本実施形態においても、第一実施形態と同様な効果が発揮できる。
【００３５】
（第三実施形態）
本実施形態は、固定子巻線の形態が異なる以外は、第二実施形態と同様な構成の回転電機である。本実施形態の固定子巻線４の概略構成図を図８に示した。
【００３６】
本実施形態の固定子巻線４は、第一実施形態と同様な薄板状の導体４１Ａ〜Ｄをその厚さ方向に積層してなる導線部４１が導線４０の一部のみを構成している。本実施形態においては、漏れ磁束の大きい箇所であるティース部３２の径方向内方側に導線部４１がもうけられている。導線部４１には、ひねりが入れられている。導線部４１以外の導線４０は、通常導線４２により形成されている。
【００３７】
本実施形態においても、第一〜第二実施形態と同様な効果が発揮できる。
【００３８】
（第四実施形態）
本実施形態は、固定子巻線の形態が異なる以外は、第三実施形態と同様な構成の回転電機である。本実施形態の固定子巻線４の概略構成図を図９に示した。
【００３９】
本実施形態の固定子巻線４は、第一実施形態と同様な薄板状の導体４１Ａ〜Ｄをその厚さ方向に積層してなる導線部４１が導線４０の一部のみを構成している。本実施形態においては、漏れ磁束の大きい箇所であるティース部３２の径方向内方側に導線部４１がもうけられている。導線部４１には、ひねりが入れられている。導線部４１以外の導線４０は、通常導線４２により形成されている。
【００４０】
さらに、導線部４１は、導体４１Ａ〜Ｄの広がる方向が、漏れ磁束５６，５７ののびる方向にそうように形成されている。このように導体４１Ａ〜Ｄが配されたことで、渦電流を分断するように漏れ磁束５６，５７の方向に合わせてそれぞれの導線部４１がねじりにより分割することで、損失低減効果を高めることができる。
【００４１】
本実施形態においても、第一〜第三実施形態と同様な効果が発揮できる。
【００４２】
（第五実施形態）
本実施形態は、固定子巻線の導線部４１を構成する導体の構成が異なる以外は、第三実施形態と同様な構成の回転電機である。本実施形態の固定子巻線４の概略構成図を図１０に示した。
【００４３】
上記の第一〜四実施形態の導線部４１は、薄板状の導体４１Ａ〜Ｄをその厚さ方向に積層してなるが、本実施形態では、薄板状の導体４１Ｅ〜Ｌをその厚さ方向及び幅方向に積層してなる。
【００４４】
本実施形態においても、第一〜第四実施形態と同様な効果が発揮できる。
【００４５】
本実施形態においては、導線部４１の可撓性が向上しており、固定子巻線４及び回転電機を形成しやすくなる効果も発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第一実施形態の回転電機の断面図である。
【図２】第一実施形態の回転電機の固定子巻線の構成を示した図である。
【図３】第一実施形態の回転電機の固定子巻線の構成を示した図である。
【図４】第一実施形態の回転電機の固定子巻線の構成を示した図である。
【図５】第一実施形態の回転電機の固定子巻線の構成を示した図である。
【図６】第二実施形態の回転電機の固定子巻線の構成を示した図である。
【図７】第二実施形態の回転電機の固定子巻線の構成を示した図である。
【図８】第三実施形態の回転電機の固定子巻線の構成を示した図である。
【図９】第四実施形態の回転電機の固定子巻線の構成を示した図である。
【図１０】第五実施形態の回転電機の固定子巻線の構成を示した図である。
【符号の説明】
【００４７】
１：回転電機
２：回転子
３：固定子                ３０：固定子コア
３１：スロット            ３２：ティース部
４：固定子巻線            ４０：導線
４１：導線部              ４２：通常導線
５０，５２，５３，５４，５６，５７：漏れ磁束
６０，６１，６３，６４：渦電流
【図１】
2010041786.tif 000003
【図２】
2010041786.tif 000004
【図３】
2010041786.tif 000005
【図４】
2010041786.tif 000006
【図５】
2010041786.tif 000007
【図６】
2010041786.tif 000008
【図７】
2010041786.tif 000009
【図８】
2010041786.tif 000010
【図９】
2010041786.tif 000011
【図１０】
2010041786.tif 000012