(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子スロットを有する固定子鉄心と、この固定子鉄心の固定子スロットに挿入され、固定子鉄心に形成された固定子突極に巻回される固定子コイルとを有する回転電機の固定子において、
前記固定子コイルは、前記固定子鉄心の両端部から突出するとともに、挿入側コイルエンド部と、巻始め部と巻終り部とからなるコイル引出し端部を有する側の被挿入側コイルエンド部とを有し、
前記被挿入側コイルエンド斜辺部の軸方向長さを、前記挿入側コイルエンド斜辺部の軸方向長さよりも短くしたことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
請求項１記載の回転電機の固定子において、
前記挿入側コイルエンド部及び前記被挿入側コイルエンド部は、それぞれ、直線部と斜辺部からなり、
前記挿入側コイルエンド部と前記被挿入側コイルエンド部の軸方向長さはそれぞれ等しく、
被挿入側コイルエンド斜辺部の軸方向長さを、挿入側コイルエンド斜辺部の軸方向長さよりも短くしたことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項３】
請求項１記載の回転電機の固定子において、
前記挿入側コイルエンド部は、斜辺部からなり、
前記被挿入側コイルエンド部は、直線部と斜辺部からなり、
被挿入側コイルエンド斜辺部の軸方向長さを、挿入側コイルエンド斜辺部の軸方向長さよりも短くしたことを特徴とする回転電機の固定子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機の固定子に係り、特に、誘導電動機や同期機の小型化に好適な回転電機の固定子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
誘導電動機などの回転電機の固定子は、一般に、積層された固定子鉄心に形成された固定子突極に固定子コイルを巻回するように、固定子スロット内に固定子コイルが挿入されて構成されている。固定子鉄心の端部からは、固定子コイルがコイルエンド部が突出しており、固定子の全長は、固定子鉄心の軸方向の長さと、両端のコイルエンド部の長さによって定まるものである。
【０００３】
固定子鉄心に形成されたスロットに固定子コイルを挿入するには、一般に、コイル挿入装置が使用される。コイル挿入装置のブレードの先端に、固定子コイルを差し渡し、このブレードを固定子鉄心の中央の円筒形状の開口に挿入した後、固定子鉄心の開口の内径にほぼ等しい外径を有するストリッパを挿入することにより、固定子コイルが固定子スロット内に挿入される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、固定子コイルは、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相分のコイルが順次挿入されるが、例えば、最初にＵ相コイルを挿入した後、Ｖ相コイルを挿入しようとすると、既に挿入済みのＵ相コイルが、挿入しようとするＶ相コイルに干渉して、挿入の妨げとなる。また、Ｕ相コイル及びＶ相コイルの挿入後に、Ｗ相コイルを挿入しようとすると、挿入済みのＵ相コイル及びＶ相コイルとの干渉がさらにおおきくなるため、挿入の妨げとなる。従って、従来の回転電機の固定子においては、コイルエンド部が所望の全長を有することとなり、回転電機の固定子を小型化することが困難であるという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、小型な回転電機の固定子を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、固定子スロットを有する固定子鉄心と、この固定子鉄心の固定子スロットに挿入され、固定子鉄心に形成された固定子突極に巻回される固定子コイルとを有する回転電機の固定子において、
前記固定子コイルは、前記固定子鉄心の両端部から突出するとともに、挿入側コイルエンド部と、巻始め部と巻終り部とからなるコイル引出し端部を有する側の被挿入側コイルエンド部とを有し、前記被挿入側コイルエンド斜辺部の軸方向長さを、前記挿入側コイルエンド斜辺部の軸方向長さよりも短くするようにしたものである。
かかる構成により、被挿入側における挿入済みの固定子コイルの干渉を低減して、固定子コイルの全長を短くした場合でも、固定子コイルの挿入を容易に行い得るものとなり、短い固定子コイルの挿入が可能なことから、回転電機の固定子を小型にし得るものとなる。
（２）上記（１）において、好ましくは、前記挿入側コイルエンド部及び前記被挿入側コイルエンド部は、それぞれ、直線部と斜辺部からなり、前記挿入側コイルエンド部と前記被挿入側コイルエンド部の軸方向長さはそれぞれ等しく、被挿入側コイルエンド斜辺部の軸方向長さを、挿入側コイルエンド斜辺部の軸方向長さよりも短くしたものである。
（３）上記（１）において、好ましくは、前記挿入側コイルエンド部は、斜辺部からなり、前記被挿入側コイルエンド部は、直線部と斜辺部からなり、被挿入側コイルエンド斜辺部の軸方向長さを、挿入側コイルエンド斜辺部の軸方向長さよりも短くしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図８を用いて、本発明の一実施形態による回転電機の固定子の構成について説明する。
最初に、図１を用いて、本発明の一実施形態による回転電機の固定子を用いた回転電機の全体構成について説明する。
図１は、本発明の一実施の形態による回転電機の固定子を用いた回転電機を正面側から見た部分断面図である。
【０００８】
図１において、回転電機１０の固定子２０は、固定子鉄心２２と、この固定子鉄心２２に巻回された多相の固定子コイル２４とから構成されている。固定子コイル２４は、後述するように、固定子鉄心２２に形成せれたスロット内に挿入されており、固定子鉄心２２の突極に巻回されている。固定子２０は、ハウジング４０の内周面に固定保持されている。回転子３０は、回転子鉄心３２と、回転子鉄心３２に設けられた永久磁石挿入孔３４に挿入された永久磁石３６と、シャフト３８とから構成されている。シャフト３８は、ベアリング４２，４４によって回転自在に保持されている。ベアリング４２，４４は、エンドブラケット４６，４８によって支持されており、エンドブラケット４６，４８は、ハウジング２６の両端にそれぞれ固定されている。
【０００９】
また、回転子３０の永久磁石３６の位置を検出する磁極位置検出器ＰＳ及び回転子３０の位置を検出するエンコーダＥが、回転子３０の側面側に配置されている。回転電機１０は、磁極位置検出器ＰＳの信号と、エンコーダＥの出力信号によって、後述する制御装置によって運転制御される。
【００１０】
次に、図２を用いて、本実施形態による回転電機の固定子に用いる固定子コイル２４の外観構成について説明する。
図２は、本発明の一実施形態による回転電機の固定子に用いる固定子コイルの外観構成を示す平面図である。
【００１１】
固定子コイル２４は、図示するように、主として、６角形状をしている。固定子コイル２４は、挿入側コイルエンド斜辺部２４Ａと、被挿入側コイルエンド斜辺部２４Ｂと、直線部２４Ｃとが所定巻数だけ巻回され、さらに、巻始め部２４Ｚ１と、巻終り部２４Ｚ２とを備えている。固定子コイル２４は、図２に示すような形状となるように、予めコイル巻型の型枠に、コイルを所定巻数だけ巻回することにより、形成される。
【００１２】
ここで、固定子コイル２４は、図６を用いて後述するコイル挿入装置を用いて、固定子鉄心のスロットの中に挿入されるが、その際、最初に挿入される側が、挿入側コイルエンド斜辺部２４Ａであり、最後に挿入される側が、被挿入側コイルエンド斜辺部２４Ｂである。
【００１３】
本実施形態において特徴的なことは、被挿入側コイルエンド斜辺部２４Ｂの軸方向長さＬ１が、挿入側コイルエンド斜辺部２４Ａの軸方向長さＬ２よりも短くしてあることである。なお、従来の固定子コイルにおいては、挿入側，被挿入側のコイルエンド斜辺部の軸方向長さは等しくなっている。
【００１４】
次に、図３を用いて、本実施形態による回転電機の固定子における固定子コイルの固定子鉄心への挿入状態について説明する。
図３は、固定子鉄心２２に挿入された固定子コイル２４の内、中心に位置する一巻き分のコイルについて、固定子鉄心２２を円周方向に展開した状態を示している。図中、Ｚ方向が、固定子鉄心２２の軸方向であり、Ｒ方向が、固定子鉄心２２の円周方向を示している。なお、従来の構成との比較のため、従来の固定コイル２４’の挿入状態を破線で示している。
【００１５】
図２において説明したように、本実施形態においては、被挿入側コイルエンド斜辺部２４Ｂの軸方向長さＬ１が、挿入側コイルエンド斜辺部２４Ａの軸方向長さＬ２よりも短くしてあることである。一方、従来の固定子コイル２４’においては、挿入側コイルエンド斜辺部２４Ａ’の軸方向長さＬＰ２は、被挿入側コイルエンド斜辺部２４Ｂ’の軸方向長さＬＰ１と等しいものである。
【００１６】
固定子コイル２４の直線部２４Ｃの軸方向長さは、固定子鉄心２２の軸方向長さＬ１０よりも長いものである。従って、挿入側には、挿入側コイルエンド直線部２４Ｃ１が、固定子鉄心２２から突出して、挿入側コイルエンド部の一部を構成することになる。ここで、挿入側コイルエンド直線部２４Ｃ１の軸方向長さをＬ３とすると、挿入側コイルエンド部の軸方向長さは、Ｌ５（＝Ｌ２＋Ｌ３）となる。
【００１７】
また、被挿入側には、被挿入側コイルエンド直線部２４Ｃ２が、固定子鉄心２２から突出して、被挿入側コイルエンド部の一部を構成することになる。ここで、被挿入側コイルエンド直線部２４Ｃ２の軸方向長さをＬ４とすると、被挿入側コイルエンド部の軸方向長さは、Ｌ６（＝Ｌ１＋Ｌ４）となる。
【００１８】
従って、固定子の全長（軸方向長さ）Ｌ７は、固定子鉄心２２の軸方向長さＬ１０に、挿入側及び被挿入側コイルエンド部の軸方向長さＬ５，Ｌ６を加えたものとなる。
【００１９】
ここで、具体的な軸方向長さについて説明する。
例えば、固定子鉄心２２の軸方向長さＬ１０を１５０ｍｍとするとき、従来の固定子コイル２４’を用いる固定子においては、挿入側コイルエンド部の軸方向長さＬＰ５は３０ｍｍであり、被挿入側コイルエンド部の軸方向長さＬＰ６は３０ｍｍであるため、固定子の全長（軸方向長さ）ＬＰ７は２１０ｍｍである。ここで、挿入側コイルエンド斜辺部２４Ａ’の軸方向長さＬＰ２は２０ｍｍであり、挿入側コイルエンド直線部２４Ｃ１’の軸方向長さＬＰ３は１０ｍｍである。また、被挿入側コイルエンド斜辺部２４Ｂ’の軸方向長さＬＰ１は２０ｍｍであり、被挿入側コイルエンド直線部２４Ｃ２’の軸方向長さＬＰ４は１０ｍｍである。
【００２０】
一方、本実施形態による固定子コイル２４を用いる固定子においては、挿入側コイルエンド部の軸方向長さＬ５は２５ｍｍであり、被挿入側コイルエンド部の軸方向長さＬ６は２５ｍｍであるため、固定子の全長（軸方向長さ）Ｌ７は２００ｍｍである。ここで、挿入側コイルエンド斜辺部２４Ａの軸方向長さＬ２は２０ｍｍであり、挿入側コイルエンド直線部２４Ｃ１の軸方向長さＬ３は５ｍｍである。また、被挿入側コイルエンド斜辺部２４Ｂの軸方向長さＬ１は１０ｍｍであり、被挿入側コイルエンド直線部２４Ｃ２の軸方向長さＬ４は１５ｍｍである。
即ち、本実施形態においては、固定子の全長Ｌ７を従来の全長ＬＰ７に比べて、１０ｍｍ短縮することができる。また、挿入側コイルエンド部の軸方向長さＬ５と、被挿入側コイルエンド部の軸方向長さＬ６とは等しくなっている。
【００２１】
ここで、挿入側のコイルエンド部について説明する。
本実施形態による挿入側コイルエンド斜辺部２４Ａの軸方向長さＬ２は、従来の挿入側コイルエンド斜辺部２４Ａ’の軸方向長さＬＰ２と等しくしている。挿入側コイルエンド斜辺部は、後述するように、コイル挿入装置を用いて挿入される側である。コイル挿入装置を用いて固定子コイルを挿入する際には、固定子コイルの挿入側を、コイル挿入装置のブレードに差し渡す必要があり、この差し渡しに必要な部分が、挿入側コイルエンド斜辺部２４Ａである。差し渡しに必要な部分の長さを短くすると、コイル挿入装置のブレードに十分に差し渡すことができなくなるため、本実施形態においては、挿入側コイルエンド斜辺部２４Ａの軸方向長さＬ２は、従来の挿入側コイルエンド斜辺部２４Ａ’の軸方向長さＬＰ２と等しくしている。
しかしながら、本実施形態による挿入側コイルエンド直線部２４Ｃ１の軸方向長さＬ３は、従来の挿入側コイルエンド直線部２４Ｃ１’の軸方向長さＬＰ３よりも短くしている。これは、後述するように、コイルエンド部の長さＬ５，Ｌ６を従来よりも短くしたにも拘わらず、被挿入側コイルエンド部を挿入し易くするためである。
【００２２】
次に、被挿入側のコイルエンド部について説明する。
本実施形態による被挿入側コイルエンド斜辺部２４Ｂの軸方向長さＬ１は、従来の被挿入側コイルエンド斜辺部２４Ｂ’の軸方向長さＬＰ１よりも短くなっている。
【００２３】
被挿入側コイルエンド斜辺部は、コイル挿入装置を用いて固定子コイルを挿入する際に、ブレードによって引っ張られる部分である。固定子鉄心の開口部の中に、コイル挿入装置によって引っ張り込まれた固定子コイルは、コイル挿入装置のストリッパによって、固定子鉄心のスロットの中に押し込まれる。このとき、固定子コイルの被挿入側は、その前に挿入されている他の相の固定子コイルが干渉するため、最も、挿入し難いものである。
【００２４】
ここで、被挿入側における本実施形態による固定子コイルエンド部と従来の固定子コイルエンド部を比較すると理解されるように、本実施形態においては、被挿入側コイルエンド部の軸方向長さＬ６は、従来の被挿入側コイルエンド部の軸方向長さＬＰ６よりも短くなっているにも拘わらず、本実施形態による被挿入側コイルエンド斜辺部２４Ｂの軸方向長さＬ１は、従来の被挿入側コイルエンド斜辺部２４Ｂ’の軸方向長さＬＰ１よりも短くしているので、結果的に、本実施形態による被挿入側コイルエンド直線部２４Ｃ２の軸方向長さＬ４は、従来の被挿入側コイルエンド直線部２４Ｃ２’の軸方向長さをＬＰ４よりも長くできる。その結果、本実施形態においては、コイルが挿入されるスロットに近い側（固定子コイルエンド直線部２４Ｃ２の側）において、図中にハッチングで示す分だけ空間ＳＰが増大する。コイルの挿入時における挿入済みのコイルによる干渉は、この空間の狭さによって生じるため、空間ＳＰの分だけ広くすることができるため、従来よりも、コイル挿入装置を用いた挿入が容易となる。
【００２５】
ここで、図４を用いて、本実施形態による回転電機の固定子における固定子コイルの挿入のしやすさについて説明する。
図４（Ａ）は、本実施形態による固定子コイルの挿入状況を示しており、図４（Ｂ）は、従来方式による固定子コイルの挿入状況を示している。
【００２６】
図４（Ａ）に示すように、固定子鉄心２２に形成された固定子スロット２２Ｂの中に、Ｕ相の固定子コイル２４Ｕを挿入した後、Ｖ相の固定子コイル２４Ｖを挿入する場合、本実施形態においては、図３に示した空間ＳＰの部分が、図中にハッチングで示すような隙間として存在するので、Ｖ相固定子コイル２４Ｖは、Ｕ相固定子コイル２４Ｕの懐の中に入ることになる。ここで、Ｖ相固定子コイル２４Ｖは、Ｕ相固定子コイル２４Ｕと同一平面（径方向で）に形成できるので、Ｕ相固定コイル２４Ｕの位置干渉を受けること無く、Ｖ相固定子コイル２４Ｖを挿入することができる。
【００２７】
一方、図４（Ｂ）は、図３に破線で示した固定子コイルの軸方向長さを短くするために、被挿入側コイルエンド直線部２４Ｃ’の長さＬＰ４を短くした場合を図示している。被挿入側コイルエンド直線部を短くすると、言い換えると、固定子鉄心側端と非挿入側コイルエンド部とで囲まれる空間を狭めると、コイルがスロット内に挿入されたとき、この直線部付近が特に引っ張られ、隣接コイルとの干渉が強くなり、挿入が困難になる。即ち、Ｖ相固定子コイル２４Ｖ’は、Ｕ相固定子コイル２４Ｕ’の懐の中には納まらず、同一平面には形成できなくなり、Ｖ相固定子コイル２４Ｖ’は、Ｕ相固定子コイル２４Ｕ’の干渉を受け、挿入することができないものである。
【００２８】
次に、図５〜図７を用いて、本実施形態による回転電機の固定子における固定子コイルの挿入方法について説明する。
最初に、図５を用いて、本実施形態による回転電機の固定子における固定子コイルの挿入状態について説明する。
図５は、本発明の一実施形態による回転電機の固定子における固定子コイルの挿入状態を示す部分断面図である。
【００２９】
固定子鉄心２２は、円周方向に並んで配列されている複数の固定子突極部２２Ａと、これらの間に存在しているスロット２２Ｂを有している。隣り合う固定子突極部２２Ａの間の開口部２２Ｃからスロット２２Ｂ内に、絶縁スロットライナ２６を装着した上で、その内部に予め巻回成形した固定子コイル２４を挿入する。スロットライナ２６は、固定子コイル２４を固定子突極部２２Ａから絶縁するとともに、固定子コイル２４の挿入時に、固定子コイル２４を挿入しやすくする。更に、固定子コイル２４を挿入すると、開口部２２Ｃの位置に、予め成形しておいたウェッジ２８を装着して、固定子コイル２４の飛び出しを防止する。
【００３０】
次に、図６及び図７を用いて、コイル挿入装置による固定子コイルの挿入方法について説明する。
図６は、コイル挿入装置による固定子コイルの挿入方法の説明図であり、図７は、図６のＡ−Ｂ断面図である。なお、図５と同一符号は、同一部分を示している。
【００３１】
図示するコイル挿入装置は、ハウジング１１０と、ブレード１１１と、ブレードホルダ１１２と、コイル挿入用のストリッパ１１３と、ロッド１４と、ボルト１１５と、ウェッジガイド１６と、ウェッジプッシャ１７とから構成されている。
【００３２】
ハウジング１１０は、図６で上から見た形状がほぼ円筒状に作られ、コイル挿入装置全体の基台となるものである。ハウジング１１０の内部には、ブレード１１１が取り付けられている。ブレード１１１は、上方向に向う複数本の棒状部材を円形櫛歯状に配列したものであり、周辺部に取付けられている。また、ハウジング１１０の内部で、ブレード１１１の外周側には、ウエッジガイド１１６が設けられている。ウエッジガイド１１６は、上方に向う複数本の棒状部材を円筒櫛歯状に配列したものであり、ウェッジ１２０をガイドする。ブレード１１１及びウエッジガイド１１６は、短円柱状のブレードホルダ１１２によって、ハウジング１１０に取り付けられている。
【００３３】
ここで、ブレード１１１とウェッジガイド１１６は、それぞれ、図７に示すような断面形状を有し、図示のように、ブレード１１１の外側にウェッジガイド１１６が一対一に重合せに組み合わされている。さらに、ブレード１１１とウェッジガイド１１６は、固定子鉄心２０の固定子突極部２２Ａと同じ本数を有し、その内周面で、円周方向にスロット２２Ｂの開口部２２Ｃに対応する間隔をおき、各固定子突極部２２Ａに向い合うようにして、環状に配置されている。
【００３４】
ストリッパ１１３は、図６の上側から見た形状がほぼ円形をした部材で作られていて、その周辺部には、ブレード１１１が入り込むようにした複数の縦溝が形成してある。ストリッパ１１３は、ボルト１１５によってロッド１１４に取付けられている。ロッド１１４は、図示しない流体圧シリンダ等の駆動手段に連結されており、上下に移動する。ロッド１１４の移動によって、ストリッパ１１３も上下に移動し、固定子コイル２４をブレード１１１の内周側の面（背面）に沿って移動し、スロット２２Ｂ内に挿入させる。
【００３５】
ウェッジプッシャ１１７は、ウェッジガイド１１６と同様に、上方向に向う複数本の棒状部材を円形櫛歯状に配列して構成されている。ウェッジプッシャ１１７は、ウェッジガイド１１６の間に配置され、図示しない流体圧シリンダなどの駆動手段に連結されている。ウェッジプッシャ１１７は、この駆動手段により、ストリッパ１１３と一緒に上下に動き、図７に示されているように、２本のウェッジガイド１１６の間に保持されているウェッジ２８の下端を押し、固定子コイル２４と一緒にスロット２２Ｂ内に挿入してゆく。
【００３６】
次に、この挿入装置による固定子コイル２４の挿入動作について説明する。
最初に、ストリッパ１１３をブレード１１１の根元側、つまり図６の下側の後退位置に移動させた状態とする。次に、円周方向に並んでいる複数本のブレード１１１の中で、いま固定子コイル２４を挿入すべき２個のスロットに対応したブレード１１１を選び、これらに、予め巻回してある固定子コイルのコイルエンド部となる部分を差し渡して保持させ、スロットに対応しているウェッジガイド１１６の間にウェッジ１２０を保持させる。
【００３７】
一方、これと共に、予めスロットライナ２６が各スロット２２Ｂ内に装着してある固定子鉄心２０を用意しておき、これを、図６に示すように、円環状に配列されているブレード１１１の上方から挿入する。このとき固定子鉄心２０の固定子突極部２２Ａがそれぞれのブレード１１１に向い合うようにする。
そして、固定子鉄心２２の下側の側端面がウェッジガイド１１６の上端に当接する位置まで挿入したら、この位置に、図示していない固定子鉄心位置決定装置により固定する。
【００３８】
次に、図示しない駆動手段により、ロッド１１４を前進方向（上方向）に移動させ、ストリッパ１１３をブレード１１１の環内で前進させ、ブレード１１１に保持されているコイル２４を固定子鉄心２２のスロット２２Ａ内のスロットライナ２６内に挿入して行き、これと共に、同じく駆動手段によりウェッジプッシャ１１７を移動させ、ウェッジガイド１１６間に保持されているウェッジ１２０を、スロットライナ２６の内部でスロット２２Ｂの開口部２２Ｃ側に挿入する。
【００３９】
次に、図８を用いて、本実施形態による回転電機の固定子における固定子コイルの挿入結果について説明する。
図８の横軸は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各相を示し、縦軸は、各相の固定子コイルを挿入するときに要する駆動装置の力（挿入力）である。
【００４０】
図８の実線Ａは、図３に実線で示した形状を有する本実施形態による固定子コイル２４を、固定子スロットに挿入したときの各相毎の挿入力を示している。このとき、固定子スロット２２Ｂ内に固定子コイル２４が示す割合（占積率）は、６０％であり、両端の固定子コイルエンド部の軸方向長さは２５ｍｍであり、固定子の全長が２００ｍｍである。Ｕ相固定子コイルの挿入時の挿入力は、４５０ｋｇ・ｆである。Ｖ相固定子コイルの挿入時の挿入力は、５５０ｋｇ・ｆである。Ｗ相固定子コイルの挿入時の挿入力は、６５０ｋｇ・ｆである。
【００４１】
図８の破線Ｃは、図３に破線で示した形状を有する従来の固定子コイルを、固定子スロットに挿入したときの各相毎の挿入力を示している。このとき、占積率は６０％であり、両端の固定子コイルエンド部の軸方向長さは３０ｍｍであり、固定子の全長が２１０ｍｍである。Ｕ相固定子コイルの挿入時の挿入力は、４００ｋｇ・ｆである。Ｖ相固定子コイルの挿入時の挿入力は、５００ｋｇ・ｆである。Ｗ相固定子コイルの挿入時の挿入力は、６００ｋｇ・ｆである。
【００４２】
従来のものにおいては、本実施形態によるものよりも挿入力は小さくて済むものである。しかしながら、従来の固定子コイルの軸方向長さをを単に短くしたものでは、挿入力を大きくしても、固定子スロット内に固定子コイルを挿入できないのに対して、本実施形態においては、挿入力が多少大きくなるものの、固定子スロット内に挿入することが可能であり、従って、固定子の軸方向長さを短縮することができる。
【００４３】
さらに、図８の実線Ｂは、図３に実線で示した形状を有する本実施形態による固定子コイル２４を、固定子スロットに挿入したときの各相毎の挿入力を示している。このとき、占積率は７０％としており、両端の固定子コイルエンド部の軸方向長さは２５ｍｍであり、固定子の全長が２００ｍｍである。Ｕ相固定子コイルの挿入時の挿入力は、５００ｋｇ・ｆである。Ｖ相固定子コイルの挿入時の挿入力は、６００ｋｇ・ｆである。Ｗ相固定子コイルの挿入時の挿入力は、７００ｋｇ・ｆである。
【００４４】
近年、回転電機の小型化，高効率化を図るために、コイルの占積率を高める傾向にある。占積率が高まると、固定子スロット内に挿入される固定子コイルの巻回本数が増加するため、挿入が困難になる。しかしながら、本実施形態においては、図８の実線Ｂで示したように、挿入力は高くなるが、占積率が７０％に向上し、かつ、固定子の軸方向長さを短くしても、固定子コイルの挿入が可能となる。従って、占積率を高めて、高効率化を図れるとともに、固定子の軸方向長さを短くして、回転電機を小型化することができる。
【００４５】
本実施形態による固定子コイルは、軸方向長さが短くできると共に、図３において説明したように、挿入側コイルエンド部の軸方向長さと、被挿入側コイルエンド部の軸方向長さを等しくすることができる。コイルエンド部の軸方向長さは、固定子の漏洩磁束による漏洩リアクタンスのうちのコイル端漏洩パーミアンスと密接な関係があって、コイルの側端両側において該軸方向長さがそれぞれ異なっていると、漏洩パーミアンスが異なり、さらに漏洩リアクタンスが変わるため、回転電機の性能が低下する場合もある。しかしながら、本実施形態においては、回転電機の性能を向上することができる。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態によれば、回転電機の固定子を小型化することができる。
また、スロットに挿入する固定子コイルの占積率を高めて、回転電機の性能を向上することができる。
【００４７】
次に、図９を用いて、本発明の第２の実施形態による回転電機の固定子における固定子コイルの固定子鉄心への挿入状態について説明する。
図９は、本発明の第２の実施形態による回転電機の固定子における固定子コイルの固定子鉄心への挿入状態の説明図である。
【００４８】
図９は、図３と同様に、固定子鉄心２２に挿入された固定子コイル２４の内、中心に位置する一巻き分のコイルについて、固定子鉄心２２を円周方向に展開した状態を示している。図中、Ｚ方向が、固定子鉄心２２の軸方向であり、Ｒ方向が、固定子鉄心２２の円周方向を示している。なお、従来の構成との比較のため、従来の固定コイル２４’の挿入状態を破線で示している。
【００４９】
本実施形態による固定子コイル２４の軸方向長さＬ７は、図３に示した固定コイル２４の軸方向長さＬ７と同じであり、２００ｍｍとしている。しかしながら、図３に示した挿入側コイルエンド直線部２４Ｃ１はなく、その代わり、被挿入側コイルエンド直線部２４Ｃ２の軸方向長さＬ４’を２０ｍｍとしている。即ち、図３に示した固定子コイル２４に対して、右方向に５ｍｍだけシフトしたコイル挿入位置としている。
【００５０】
このような挿入位置とした結果、図示するように、コイルが挿入されるスロットに近い側（固定子コイルエンド直線部２４Ｃ２の側）において、図中にハッチングで示す分だけ空間ＳＰ’が、図３に示した空間ＳＰに比べて増大することができる。従って、図３に示した構成に比べて、コイル挿入装置を用いた挿入が容易となる。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態によれば、回転電機の固定子を小型化することができる。
【００５２】
次に、図１０を用いて、本発明の第３の実施形態による回転電機の固定子における固定子コイルの固定子鉄心への挿入状態について説明する。
図１０は、本発明の第３の一実施形態による回転電機の固定子における固定子コイルの固定子鉄心への挿入状態の説明図である。
【００５３】
図１０は、図３，図９と同様に、固定子鉄心２２に挿入された固定子コイル２４の内、中心に位置する一巻き分のコイルについて、固定子鉄心２２を円周方向に展開した状態を示している。図中、Ｚ方向が、固定子鉄心２２の軸方向であり、Ｒ方向が、固定子鉄心２２の円周方向を示している。なお、従来の構成との比較のため、従来の固定コイル２４’の挿入状態を破線で示している。
【００５４】
本実施形態による固定子コイル２４”の軸方向長さＬ７’は、図３に示した固定コイル２４の軸方向長さＬ７に比べて５ｍｍ短い、１９５ｍｍとしている。そして、挿入側においては、図９に示した固定子コイル２４と同様に、図３に示した挿入側コイルエンド直線部２４Ｃ１はなくしている。また、被挿入側においては、図３に示したものと同様な被挿入側コイルエンド部の配置としている。
【００５５】
このような挿入位置とした結果、挿入側においては、挿入側コイルエンド斜辺部２４Ａを有するため、コイル挿入装置によるコイル挿入が可能であるとともに、被挿入側においては、コイルが挿入されるスロットに近い側（固定子コイルエンド直線部２４Ｃ２の側）に空間ＳＰを有するため、従来よりも挿入が容易となる。しかも、固定子コイルの軸方向長さを短くでき、固定子を小型化することができる。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態によれば、回転電機の固定子を小型化することができる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、回転電機の固定子を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による回転電機の固定子を用いた回転電機を正面側から見た部分断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による回転電機の固定子に用いる固定子コイルの外観構成を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態による回転電機の固定子における固定子コイルの固定子鉄心への挿入状態の説明図である。
【図４】本発明の一実施形態による回転電機の固定子における固定子コイルの挿入のしやすさの説明図である。
【図５】本発明の一実施形態による回転電機の固定子における固定子コイルの挿入状態を示す部分断面図である。
【図６】コイル挿入装置による固定子コイルの挿入方法の説明図である。
【図７】図６のＡ−Ｂ断面図である。
【図８】本発明の一実施形態による回転電機の固定子における固定子コイルの挿入結果の説明図である。
【図９】本発明の第２の実施形態による回転電機の固定子における固定子コイルの固定子鉄心への挿入状態の説明図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態による回転電機の固定子における固定子コイルの固定子鉄心への挿入状態の説明図である。
【符号の説明】
１０…回転電機
２０…固定子
２２…固定子鉄心
２２Ａ…固定子突極部
２２Ｂ…スロット
２２Ｃ…開口部
２４…固定子コイル
２４Ａ…挿入側コイルエンド斜辺部
２４Ｂ…非挿入側コイルエンド斜辺部
２６…スロットライナ
２８…ウェッジ
３０…回転子
１１０…ハウジング
１１１…ブレード
１１２…ブレードホルダ
１１３…ストリッパ
１１４…ロッド
１１５…ボルト
１１６…ウェッジガイド
１１７…ウェッジプッシャ
１２０…ウェッジ
【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】
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