(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子鉄心の突極部の周りに沿って周回し、この突極部にエナメル丸線を整列に直巻するノズルを備えた突極形回転子の巻線装置において、巻線コーナ部を巻くときに前記エナメル丸線の張力を低下させる張力可変装置と前記張力可変装置を制御する張力制御装置を備えていることを特徴とする突極形回転子の巻線装置。
【請求項２】
回転子鉄心の突極部にノズルから繰り出されるエナメル丸線を整列に直巻する突極形回転子の巻線方法において、前記ノズルは前記突極部の周りを周回し、該ノズルから繰り出される前記エナメル丸線の張力を巻線コーナ部を巻くときのみ、所定の張力より弱くして前記突極部に直巻することを特徴とする突極形回転子の巻線方法。
【請求項３】
請求項２記載の突極形回転子の巻線方法において、ノズルの進行方向に対して前向きに傾斜させた状態で、突極部を周回し、エナメル丸線を直巻することを特徴とする突極形回転子の巻線方法。
【請求項４】
回転子鉄心の突極部にノズルから繰り出されるエナメル丸線を整列に直巻する突極形回転子の巻線装置において、前記ノズルから前記エナメル丸線が繰り出される開口部をＵ字形状とし、そのＵ字形状の深さを（（巻き廻すエナメル丸線の本数）×（エナメル丸線の外径）−（エナメル丸線の外径の半分））以上として、その内壁をテーパ状に広がるようにしたことを特徴とする突極形回転子の巻線装置。
【請求項５】
回転子鉄心の突極部にノズルから繰り出されるエナメル丸線を整列に直巻する突極形回転子の巻線装置において、前記ノズルから前記エナメル丸線が繰り出される開口部をＬ字形状とし、そのＬ字形状の長辺側の長さを（（エナメル丸線の本数）×（エナメル丸線の外径）−（エナメル丸線の外径の半分））以上として、その内壁をテーパ状に広がるようにしたことを特徴とする突極形回転子の巻線装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は同期発電機の突極形回転子にエナメル丸線を直巻する突極形回転子の巻線装置とその巻線方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、同期発電機の回転子鉄心の突極部にエナメル丸線を整列に直巻する従来例としては、例えば特開昭６１−４４４３号、特開昭５１−７７８０２号等に記載のノズル方式の巻線機が挙げられるが、これら巻線機の基本構成は、磁極周辺をエナメル丸線を繰り出しながら動くノズルと、このノズルを支持する架台と、この架台を動かす制御装置と、エナメル丸線の供給装置とから構成されている。この場合、エナメル丸線の供給装置は、巻線作業前に使用するエナメル丸線のサイズにより決められた張力に設定されている。
【０００３】
また、その巻線方法は、エナメル丸線の線サイズによって決められた所定の張力に設定し、１本のエナメル丸線を繰り出しながらノズルが磁極周辺を整列巻きになるように周回することにより巻線作業が行われる。その時のノズル形状は、開口部が円形状又は楕円形状で、その内壁はエナメル丸線に傷を付け難くするためにテーパ状に広がっている。
【０００４】
従来の開口部が円形状のノズルの場合及び楕円形状のノズルの場合について図８及び図９を参照して説明する。
図８は従来の開口部が円形状のノズル３Ａの正面図であり、その開口部は円形状でテーパ状に広がっている。また、図９は従来の開口部が楕円形状のノズル３Ｂであり、同図（ａ）はその開口部の幅の狭い方からみた正面図、同図（ｂ）はその開口部の幅の広い方からみた正面図である。この楕円形状の開口部は内壁がテーパ状に広がっており、その幅の広い方は内壁の内径が大きくなっている。隣接する磁極との間隔が狭く、また一般的にエナメル丸線の線サイズがφ１．５ｍｍ以上で大きな張力を必要とする場合には、開口部が円形状のノズルよりも楕円形状のノズルが用いられる。
【０００５】
次に、上記ノズルの動作及び従来のエナメル丸線を整列に直巻きする突極形回転子について図１０及び図１１を参照して説明する。
図１０は従来の突極形回転子鉄心であり、同図（ａ）はその断面図、同図（ｂ）はその突極部の側面図である。回転子鉄心には一体に成形された鉄心１１とその両端部に溝付きの整列巻き線用治具１３が取り付けられている。図示の如く回転子鉄心にノズル３から１本のエナメル丸線２を繰り出しながら、所定回数巻き廻すことにより回転子が形成される。
【０００６】
図１１は前記ノズルの動作を説明するための図であり、ノズル３はエナメル丸線２を繰り出しながら鉄心の突極部１に平行に矢印の方向に進むことで、突極部１への巻線が実施される。
【０００７】
次に、従来のノズルを用いた巻線装置について説明すると、従来のノズルを用いた巻線装置では、突極形回転子に複数本のエナメル丸線を同時に整列に直巻きできる機構のものはなかった。また、エナメル丸線はφ３．２ｍｍのものまでしか標準品として市販されていないため、φ３．２ｍｍ以下のエナメル丸線を用いてシングル巻しかできなかった。したがって、発電機が大型になるほど、エナメル丸線を多く巻かねばならず、多く巻くほど界磁電圧が高くなり過ぎる傾向になるため、他の電気部品、例えば整流素子等の耐電圧特性上から界磁電圧を適正範囲に選定しなければならなかった。
【０００８】
そこで、従来方法では、例えば、５００ｋＶＡ以上の発電機では、極間の接続方法を並列に接続することにより調整していた。しかし、この方法では以下に説明するように回転機の電気的な設計をする上で自由度を少なくしていた。
【０００９】
例えば、１０極の場合のロータコイルの接続方法を図１２に示す。図において、同図（ａ）はそのロータコイルの１０シリースの直列接続図、同図（ｂ）はそのロータコイルの２並列の５シリースの接続図、同図（ｃ）はそのロータコイルの５並列の２シリースの接続図であり、この例ではこの３通りの接続しか考えられない。１４は１極分のコイルである。
【００１０】
ところで、発電機が大型になるほど１極に巻くコイル数が多くなるため、従来のシングル巻の場合、市販されているエナメル丸線がφ３．２ｍｍ以下しかないことと、許容される界磁電圧にしなければならないことから、図１２（ｂ）の２並列の５シリースの接続か、あるいは図１２（ｃ）の５並列の２シリースの接続が採用されていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した突極回転子の巻線装置により、φ１．５ｍｍ以上のエナメル丸線を、開口部が楕円形状のノズルを用いて巻く場合、隣接する極間の直線部ではエナメル丸線が前記ノズルの内壁の内径が大きい方から繰り出されるため、エナメル丸線のエナメル皮膜に与える影響は少ないが、巻線コーナ部では内壁の内径が小さい方から繰り出されるため、エナメル丸線のエナメル皮膜に傷を与える可能性があった。
【００１２】
本発明（請求項１乃至請求項３対応）は、上記状況に鑑みてなされたもので、その課題はエナメル丸線を整列に直巻きしてなる突極形回転子の品質の安定化を図るための巻線装置及び巻線方法を提供することにある。
【００１３】
ところで、従来のノズルを用いた巻線装置では、突極形回転子に複数本のエナメル丸線を同時に整列に直巻きできる機構のものはなかった。それに、エナメル丸線はφ３．２ｍｍのものまでしか市販されていないため、φ３．２ｍｍ以下のエナメル丸線を用いてシングル巻しかできなかった。したがって、発電機が大型になるほど、回転機の電気的な設計をする上で自由度が少なく、そのため最適設計ができず、回転機の大型化に繋がっていた。またノズル形状では、隣接する磁極との間隔が狭く、かつ大きな張力が必要な太いエナメル丸線を巻線する場合、ノズル自身に両壁があることと所定の強度を維持するための大きさが必要であることから、ノズル自身の大型化に繋がり、突極部の基部側の最も狭い部分を通過させる時にエナメル丸線に傷を与える可能性があった。また、従来技術ではシングル巻にしかできなかったため、作業効率を向上させることは困難であった。
【００１４】
本発明（請求項４乃至請求項５対応）は、上記状況に対処するためになされたもので、エナメル丸線を整列に直巻きしてなる突極形回転子の品質の安定化を図るための巻線装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、請求項１記載の発明は、回転子鉄心の突極部の周りに沿って周回し、この突極部にエナメル丸線を整列に直巻するノズルを備えた突極形回転子の巻線装置において、巻線コーナ部を巻くときに前記エナメル丸線の張力を低下させる張力可変装置と前記張力可変装置を制御する張力制御装置を備えていることを特徴とする。
【００１６】
請求項１記載の発明によると、巻線コーナ部でノズルの内壁の内径が小さい方から繰り出される際に適した張力に調整することができ、エナメル皮膜に与えるストレスを減少させることが可能となるので、エナメル皮膜に傷を与えることなく、鉄心の突極部にエナメル丸線を整列に直巻することができる。
【００１７】
請求項２記載の発明は、回転子鉄心の突極部にノズルから繰り出されるエナメル丸線を整列に直巻する突極形回転子の巻線方法において、前記ノズルは前記突極部の周りを周回し、該ノズルから繰り出されるエナメル丸線の張力を巻線コーナ部を巻くときのみ、所定の張力より弱くして前記突極部に直巻することを特徴とする。
【００１８】
請求項２記載の発明によると、巻線コーナ部でノズルの内壁の内径が小さい方から繰り出される際にエナメル丸線の張力を減少させることにより、エナメル皮膜に与えるストレスを減少させることが可能となるので、エナメル皮膜に傷を与えることなく、鉄心の突極部にエナメル丸線を整列に直巻することができる。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の突極形回転子の巻線方法において、ノズルの進行方向に対して前向きに傾斜させた状態で、突極部を周回し、エナメル丸線を直巻することを特徴とする。
【００２０】
請求項３記載の発明によると、エナメル丸線がノズルから繰り出される角度がより緩やかになり、よりエナメル皮膜に与えるストレスを減少させることが可能となるので、エナメル皮膜に傷を与えることなく、鉄心の突極部にエナメル丸線を整列に直巻することができる。
【００２１】
請求項４記載の発明は、回転子鉄心の突極部にノズルから繰り出されるエナメル丸線を整列に直巻する突極形回転子の巻線装置において、前記ノズルから前記エナメル丸線が繰り出される開口部をＵ字形状とし、そのＵ字形状の深さを（（巻き廻すエナメル丸線の本数）×（エナメル丸線の外径）−（エナメル丸線の外径の半分））以上として、その内壁をテーパ状に広がるようにしたことを特徴とする。
【００２２】
請求項４記載の発明によると、同時に複数本のエナメル丸線を整列に直巻することができる。
【００２３】
請求項５記載の発明は、回転子鉄心の突極部にノズルから繰り出されるエナメル丸線を整列に直巻する突極形回転子の巻線装置において、前記ノズルから前記エナメル丸線が繰り出される開口部をＬ字形状とし、そのＬ字形状の長辺側の長さを（（エナメル丸線の本数）×（エナメル丸線の外径）−（エナメル丸線の外径の半分））以上として、その内壁をテーパ状に広がるようにしたことを特徴とする。
【００２４】
請求項５記載の発明によると、同時に複数本のエナメル丸線を整列に直巻することができ、また隣接する磁極との間隔が狭い場合でも、突極部の基部側の最も狭い部分を容易に通過させることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態（請求項１対応）である突極形回転子の巻線装置の概略図である。
同図に示すように、本実施例の突極形回転子の巻線装置は、鉄心の突極部１周辺をエナメル丸線２を繰り出しながら動くノズル３と、エナメル丸線２に張力を与える張力可変装置４と、張力可変装置４を巻線中に可変制御する張力制御装置５と、ノズル３を支持する架台６と、架台６を制御する制御装置７と、エナメル丸線２を供給する供給装置８とから構成されている。
【００２８】
ノズル３は、エナメル丸線２を繰り出す開口部が楕円形状で内壁がテーパ状に広がっており、楕円形状の幅の広い方は、内壁の内径が大きくなっている。図では張力可変装置４が３点の位置の移動により張力を可変にすることを図示しているが、パウダーブレーキ等からなる張力可変装置を用いることができる。
【００２９】
次に、本実施形態の作用について説明する。
巻線は、エナメル丸線の供給装置８から供給されたエナメル丸線２に張力可変装置４によりそれぞれ位置毎に所定の張力が与えられ、ノズル３がエナメル丸線２を繰り出しながら鉄心の突極部１周辺を動き、整列に直巻きを行う。この際あらかじめ張力制御装置５に鉄心の突極部１周辺の位置毎でそれぞれ必要な張力を設定しておく。
【００３０】
本実施形態によれば、巻線コーナ部でノズル３の内壁の内径が小さい方からエナメル丸線２が繰り出される際に適した張力に調整することができ、エナメル皮膜に与えるストレスを減少させ、エナメル皮膜に傷を与えることなく、鉄心の突極部１にエナメル丸線２を整列に直巻することができるので、エナメル丸線を整列に直巻きしてなる突極形回転子の品質の安定化を図るための巻線装置を提供することができる。
【００３１】
図２は本発明の第２実施形態（請求項２対応）である突極形回転子の巻線方法を説明するための概略図である。
同図に示すように、本実施形態の突極形回転子の巻線方法は、鉄心の突極部１周辺をエナメル丸線２を繰り出しながらノズル３が動いている。そして、ノズル３の位置が図示したＡ→Ｂ→Ｃの位置（巻線コーナ部）の時に所定の張力より弱くして鉄心の突極部にエナメル丸線２を整列に直巻きを行う。その際の張力は所定の張力の３０〜７０％が望ましい。
【００３２】
次に、本実施形態の作用について説明すると、ノズル３の内壁の内径が小さい方からエナメル丸線２が繰り出される際に適した張力で巻くので、エナメル皮膜に与えるストレスを減少させ、エナメル皮膜に傷を与えることなくすることができる。
【００３３】
本実施形態によれば、エナメル皮膜に傷を与えずに整列に直巻きすることができるので、エナメル丸線２を整列に直巻きしてなる突極形回転子の品質の安定化を図るための巻線方法を提供することができる。
【００３４】
図３は本発明の第２実施形態（請求項２対応）である突極形回転子の巻線方法の変形例を説明するための概略図である。
同図に示すように、本実施形態の突極形回転子の巻線方法は、鉄心の突極部１周辺をエナメル丸線２を繰り出しながらノズル３が動いている。そして、ノズル３の位置が図示したＤの位置からＥの位置（巻線コーナ部）の時に所定の張力より弱くして鉄心の突極部にエナメル丸線２を整列に直巻きを行う。その際の張力は所定の張力の３０〜７０％が望ましい。
【００３５】
本実施形態は図２の第２実施形態と同様に、エナメル皮膜に傷を与えずに整列に直巻きすることができるので、エナメル丸線２を整列に直巻きしてなる突極形回転子の品質の安定化を図るための巻線方法を提供することができる。
【００３６】
図４は本発明の第３実施形態（請求項３対応）である突極形回転子の巻線方法を説明するための概略図である。
同図に示すように、本実施形態の突極形回転子の巻線方法は、鉄心の突極部１周辺をエナメル丸線２を繰り出しながらノズル３が進行方向に対して前向きに傾斜した状態で動いている。
【００３７】
次に、本実施形態の作用について説明すると、エナメル丸線２は、ノズル３の内壁の内径より大きい径で繰り出されるので、エナメル皮膜に与えるストレスを減少させ、エナメル皮膜に傷を与えることなくすることができる。
【００３８】
本実施形態によれば、エナメル皮膜に傷を与えずに整列に直巻きすることができるので、エナメル丸線２を整列に直巻きしてなる突極形回転子の品質の安定化を図るための巻線方法を提供することができる。
【００３９】
図５は本発明の第４実施形態（請求項４対応）である巻線装置のＵ字形ノズルであり、同図（ａ）はその外観図、同図（ｂ）はその正面図である。
同図に示すように、本実施形態であるＵ字形ノズル９は、エナメル丸線２を繰り出す開口部がＵ字形状となっており、その深さは（（巻き廻すエナメル丸線の本数）×（エナメル丸線の外径）−（エナメル丸線の外径の半分））以上として、その内壁はテーパ状に広がるように構成されている。なお、図では２本のエナメル丸線２は、Ｕ字形ノズル９の開口部から並んだ状態で繰り出す場合を示している。
本実施形態によれば、同時に複数本のエナメル丸線２を整列に直巻きすることができる巻線機を提供することができる。
【００４０】
図６は本発明の第５実施形態（請求項５対応）である巻線装置のＬ字形ノズルであり、同図（ａ）はその外観図、同図（ｂ）はその正面図である。
同図に示すように、本実施形態であるＬ字形ノズル１０は、エナメル丸線２を繰り出す開口部がＬ字形状となっており、その深さは（（巻き廻すエナメル丸線の本数）×（エナメル丸線の外径）−（エナメル丸線の外径の半分））以上として、その内壁はテーパ状に広がるように構成されている。
【００４１】
なお、図ではＬ字形ノズル１０の長辺側を巻線を行う鉄心の突極部１に向いた状態で、複数本のエナメル丸線２はＬ字形ノズル１０の開口部から並んだ状態で繰り出される。複数本のエナメル丸線２はＬ字形ノズル１０長辺側に力が働いているので、エナメル丸線２が崩れることはない。
【００４２】
本実施形態によれば、同時に複数本のエナメル丸線２を整列に直巻きすることができ、また隣接する磁極との間隔が狭い場合でも突極部の基部側の最も狭い部分を容易に通過させることができる巻線機を提供することができる。
【００４３】
図７は本発明の第６実施形態である同時に２本のエナメル丸線を整列に直巻きした場合の突極形回転子を示したもので、同図（ａ）はその断面図、同図（ｂ）はその側面図である。
【００４４】
同図に示すように、本実施形態では、一体に成形された鉄心１１に絶縁物１２が取り付けられ、その上から同時に２本のエナメル丸線２が巻き廻されていく。一体に成形された鉄心１１の端部には１段目の所定のエナメル丸線２に必要な溝を設けた整列巻線用治具１３が取り付けられている。当然、整列巻線用治具１３の溝数は、２本のエナメル丸線２を巻き廻す場合、２の倍数となっている。また、回転子鉄心は、極数が４極、６極、８極、１０極、エナメル丸線がφ１．５ｍｍ〜φ３．２ｍｍ、回転子鉄心の外径がφ３００ｍｍ〜φ１０００ｍｍで、長さ３００ｍｍ〜７００ｍｍである。
【００４５】
本実施形態によれば、エナメル丸線２のサイズの選定および接続等、電気的な設計の自由度が増し、最適な設計ができ、小形化に優れた突極形回転子を提供することができる。また、製造上においても、同時に複数本のエナメル丸線２を整列に直巻きするので、巻線時間の短縮等、作業効率が良い突極形回転子を提供することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明（請求項１乃至請求項３対応）によれば、エナメル丸線を整列に直巻きしてなる突極形回転子の品質の安定化を図るための巻線装置および巻線方法を提供することができる。
【００４７】
また、本発明（請求項４乃至請求項５対応）によれば、エナメル丸線を整列に直巻きしてなる突極形回転子の品質の安定化を図るための巻線装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である突極形回転子の巻線装置の概略図。
【図２】本発明の第２実施形態である突極形回転子の巻線方法の概略図。
【図３】本発明の第２実施形態の変形例である突極形回転子の巻線方法の概略図。
【図４】本発明の第３実施形態である突極形回転子の巻線方法の概略図。
【図５】本発明の第４実施形態である巻線装置のノズルであり、同図（ａ）はその外観図、同図（ｂ）はその正面図。
【図６】本発明の第５実施形態である巻線装置のＬ字形ノズルであり、同図（ａ）はその外観図、同図（ｂ）はその正面図。
【図７】本発明の第６実施形態である同時に２本のエナメル丸線を整列に直巻きした場合の突極形回転子の状態を示したもので、同図（ａ）はその断面図、同図（ｂ）はその側面図。
【図８】従来の開口部が円形状のノズルの正面図。
【図９】従来の開口部が楕円形状のノズルであり、同図（ａ）はその幅の狭い方からみた正面図、同図（ｂ）はその幅の広い方からみた正面図。
【図１０】従来の突極形回転子鉄心であり、同図（ａ）はその断面図、同図（ｂ）はその突極部の側面図。
【図１１】従来のノズルの動作説明図。
【図１２】ロータコイルの接続図であり、同図（ａ）はそのロータコイルの１０シリースの直列接続の接続図、同図（ｂ）はそのロータコイルの２並列の５シリースの接続図、同図（ｃ）はそのロータコイルの５並列の２シリースの接続図。
【符号の説明】
１…鉄心の突極部、２…エナメル丸線、３，３Ａ，３Ｂ…ノズル、４…張力可変装置、５…張力制御装置、６…架台、７…制御装置、８…エナメル丸線の供給装置、９…Ｕ字形ノズル、１０…Ｌ字形ノズル、１１…一体に成形された鉄心、１２…絶縁物、１３…溝付きの整列巻線用治具、１４…１極分のコイル。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0003639956.tif 000011
【図１１】
0003639956.tif 000012
【図１２】
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