(57)【要約】【課題】コイル端部の接続構造で発生する電流損を適切に低減し、温度上昇を的確に抑制できる回転電機を得る。【解決手段】内径側に設けられた第１のコイル部材２と外径側に設けられた第２のコイル部材３からなる２層巻の固定子巻線、前記固定子巻線端部の前記第１のコイル部材２と前記第２のコイル部材３の先端部とにそれぞれ接触する第１および第２の接触部Ｅ，Ｆを有し前記第１および第２の接触部Ｅ，Ｆと一体に設けられた中間導電部Ｇを介して前記第１および第２の接触部Ｅ，Ｆを互いに結合して前記第１のコイル部材２の先端部と前記第２のコイル部材３の先端部とを電気的に接続する接続板５を備え、接続板５の横断面積に関し、第１および第２のコイル部材２，３と接触する接触部Ｅ，Ｆの横断面積よりも、中間導電部Ｇの横断面積を大きくするようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内径側に設けられた第１のコイル部材と外径側に設けられた第２のコイル部材からなる２層巻の固定子巻線、前記固定子巻線端部の前記第１のコイル部材と前記第２のコイル部材の先端部とにそれぞれ接触する第１および第２の接触部を有し前記第１および第２の接触部と一体に設けられた中間導電部を介して前記第１および第２の接触部を互いに結合して前記第１のコイル部材の先端部と前記第２のコイル部材の先端部とを電気的に接続する板状接続部材を備え、前記板状接続部材の横断面積に関し、前記第１および第２のコイル部材と接触する前記接触部の横断面積よりも、前記中間導電部の横断面積を大きくすることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記板状接続部材における横断面積の大きな部分と横断面積の小さな部分との段差部に、円弧部を形成して平滑化することを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記板状接続部材の一方の側縁を機内側に臨ませ、他方の側縁を機外側に臨ませるように前記板状接続部材を配置し、前記板状接続部材における機内側の側縁に沿う所定の幅のみ横断面積を大きくすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記板状接続部材の機外側における側縁に前記板状接続部材の両端に設けられた接触部間の電流流通に寄与しない冷却用拡大部を一体に設けたことを特徴とする請求項３に記載の回転電機。
【請求項５】
前記板状接続部材における機外側の角部を円弧状に形成することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機、特に、２層巻固定子巻線の上口コイルと下口コイルの先端を、接続銅板により電気的に接続する構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転電機における２層巻固定子巻線の上口コイルと下口コイルの先端は、接続導体により電気的に接続されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】実開昭６１−２０２１４５号公報
【０００４】
このような従来の回転電機固定子コイル端部の接続構造において、回転電機の運転中には、固定子コイルを流れる交流電流（電機子電流）により、上口・下口固定子コイルおよび接続導体に電流損が発生する。この構成においては、接続導体はコイルの内部を流れる冷却水により直接冷却される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような回転電機固定子コイル端の接続構造では、表皮効果により、接続板を流れる交流電流は、機内側の侵透深さδの領域に集中して流れる。特に、上口・下口コイル間の中間部には全電流が流れるため、電気損の大部分はこの部分で発生しており、損失値は均一に流れる場合よりも大きくなっていた。また、接続銅板を接続後に、手巻きにて絶縁を施工するが、接続板が矩形であり機外側に角部が存在していたため、接続コーナ部にて絶縁テーピングの重なり代が大きくなって結果的に絶縁厚が大きくなっていた。
このために、当該部位が固定子巻線の中で最高温度となる場合があり、発電機出力がこの温度で制限される場合があった。接続板の板厚を大きくして電流集中部の抵抗を減少して損失を低減する場合は、コイル先端の重量が大きくなるために巻線端部の振動特性に悪影響を及ぼす恐れがあった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、コイル端部の接続構造で発生する電流損を適切に低減し、温度上昇を的確に抑制できる回転電機を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る回転電機では、２層巻固定子巻線端部における第１のコイル部材と第２のコイル部材の先端部とにそれぞれ接触する第１および第２の接触部を有し前記第１および第２の接触部と一体に設けられた中間導電部を介して前記第１および第２の接触部を互いに結合して前記第１のコイル部材の先端部と前記第２のコイル部材の先端部とを電気的に接続する板状接続部材を備え、前記板状接続部材の横断面積に関し、前記第１および第２のコイル部材と接触する前記接触部の横断面積よりも、前記中間導電部の横断面積を大きくするようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、コイル端部の接続構造で発生する電流損を適切に低減し、温度上昇を的確に抑制できる回転電機を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
この発明による実施の形態１を図１および図２について説明する。図１は実施の形態１における回転電機固定子コイル端部の全体構成を示す側面図である。図２は実施の形態１における回転電機固定子コイル端部のシリース接続部構造を示す側面図および断面図である。
【００１０】
図１は、この発明の実施の形態１である回転電機固定子コイル端部４のシリース接続板まわり構造を示すもので、図１は、図６のＡ部拡大図およびＢ−Ｂ断面図によりシリース接続板５の詳細形状を示すものである。
図１において、固定子鉄心１には、２層巻固定子巻線として内径側上口固定子巻線コイル部材２と外径側下口固定子巻線コイル部材３とが巻装されている。上口固定子巻線コイル部材２の機外側端部と下口固定子巻線コイル部材３の機外側端部とにより構成されるコイル端部４には、内径側上口固定子巻線コイル部材２の先端部に設けられた接触部２ａと下口固定子巻線コイル部材３の先端部に設けられた接触部３ａとを電気的に接続するシリース接続部Ｓを構成する接続板５が設けられている。
【００１１】
このような２層巻の固定子巻線においては、上口コイル２と下口コイル３を別個に製作し、固定子スロット内に固定した後に端部を電気接続することで、巻線として完成させる。従来の構成に対して作業性を改善するために、接続は矩形の導体板５を使用して行い、スロット内に固定後にロウ付けする。その後、隣接する相帯との絶縁を確保するためにコイルの先端には、接続板５の外周から主絶縁層６が施工される。この発明が対象とする、間接冷却の回転電機の場合は、固定子コイル端部、接続部は、主絶縁層６の外を流れる冷却ガスにより間接冷却される。
【００１２】
接続板５により構成されるシリース接続部Ｓは、図２に示すような構造を具備している。図２（ａ）はシリース接続部構造を示す拡大側面図である。図２（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線における拡大断面図である。
接続板５は、対をなす短冊状の接続板構成体５ａおよび５ｂにより構成され、接続板構成体５ａ，５ｂは一方の側縁を機内側に臨ませ、他方の側縁を機外側に臨ませて図示上下方向としての固定子径方向に延在する。接続板構成体５ａ，５ｂの両端部にはそれぞれ固定子巻線コイル部材２の機外側先端部に設けられた接触部２ａと接触する接触部Ｅ、および、固定子巻線コイル部材３の機外側先端部に設けられた接触部３ａと接触する接触部Ｆが設けられている。接続板５を構成する接続板構成体５ａ，５ｂの両端部に設けられた接触部Ｅ，Ｆは、それぞれ接触部Ｅ，Ｆと一体に設けられた中間導電部Ｇを介して互いに結合され、固定子巻線コイル部材２の機外側先端部と固定子巻線コイル部材３の機外側先端部とを電気的に接続する。
接続板構成体５ａ，５ｂにそれぞれ設けられた中間導電部Ｇの板厚は接触部Ｅ，Ｆに比べて厚く形成され、その中間導電部Ｇの図示水平方向における横断面積は接触部Ｅ，Ｆの図示水平方向における横断面積よりも大きくされている。
【００１３】
接続板構成体５ａ，５ｂに設けられた中間導電部Ｇには、固定子巻線コイル部材２の接触部２ａと固定子巻線コイル部材３の接触部３ａとの間に流れる電流の全電流が流れるが、この中間導電部Ｇの部分は横断面積が大きく設定されているので、この部分における電流損を小さく抑制することができる。
【００１４】
この発明による実施の形態では、このように上口コイル２と下口コイル３の中間位置の板厚を大きくしている。電流が集中して流れる部分のみ板厚を大きくすることで、重量の大幅な増加なしに、接続板５の電気損を低減可能である。
【００１５】
この発明による実施の形態１によれば、内径側に設けられた第１のコイル部材２と外径側に設けられた第２のコイル部材３からなる２層巻の固定子巻線、前記固定子巻線端部の前記第１のコイル部材２の先端部と前記第２のコイル部材３の先端部とにそれぞれ接触する第１および第２の接触部Ｅ，Ｆを有し前記第１および第２の接触部Ｅ，Ｆと一体に設けられた中間導電部Ｇを介して前記第１および第２の接触部Ｅ，Ｆを互いに結合して前記第１のコイル部材２の先端部と前記第２のコイル部材３の先端部とを電気的に接続する接続板５からなる板状接続部材を備え、前記接続板５からなる板状接続部材の横断面積に関し、前記第１および第２のコイル部材２，３と接触する前記接触部Ｅ，Ｆの横断面積よりも、前記中間導電部Ｇの横断面積を大きくするようにしたので、コイル端部の接続構造で発生する電流損を適切に低減し、温度上昇を的確に抑制できる回転電機を得ることができる。
【００１６】
実施の形態２．
この発明による実施の形態２を図１および図３について説明する。図１は実施の形態２における回転電機固定子コイル端部の全体構成を示す側面図である。図３は実施の形態２における回転電機固定子コイル端部のシリース接続部構造を示す側面図および断面図である。
この実施の形態２において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成と同一の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００１７】
図３は実施の形態２におけるシリース接続部の構成を示すものである。図３（ａ）はシリース接続部構造を示す拡大側面図である。図３（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線における拡大断面図である。
この実施の形態２の構成では、接続板５の断面積拡大部と、平滑部の間の段差部に角Ｒを施すことで、発電機運転中、固定子コイル２，３の熱伸びにより、接続板５が上口固定子コイル２と下口固定子コイル３の結合部を支点とした曲げモーメントが発生した場合、曲げ応力が集中する段差部の応力を低減でき、接続板５の機械強度に対する信頼性が増す。
【００１８】
この発明による実施の形態２によれば、実施の形態１における構成において、前記接続板５からなる板状接続部材における横断面積の大きな中間導電部Ｇの部分と横断面積の小さな接触部Ｅ，Ｆ部分との段差部に、円弧部Ｒを形成して平滑化するようにしたので、コイル端部の接続構造で発生する電流損を適切に低減し、温度上昇を的確に抑制できるとともに、段差部の応力を低減して接続板５からなる板状接続部材の機械強度に対する信頼性を向上できる回転電機を得ることができる。
【００１９】
実施の形態３．
この発明による実施の形態３を図１および図４について説明する。図１は実施の形態３における回転電機固定子コイル端部の全体構成を示す側面図である。図４は実施の形態３における回転電機固定子コイル端部のシリース接続部構造を示す側面図および断面図である。
この実施の形態３において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１および実施の形態２における構成と同一の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２０】
図４は実施の形態３におけるシリース接続部の構成を示すものである。図４（ａ）はシリース接続部構造を示す拡大側面図である。図４（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線における拡大断面図である。図４（ｃ）は図４（ｂ）のＣ−Ｃ線における拡大断面図である。
実施の形態１では、上口固定子コイル２と下口固定子コイル３の間に設けた接続板５の中間導電部Ｇの厚さを幅全体に亘って拡大していたが、図４に示す実施の形態３では、機内側の侵透深さδに対応する幅のみ、厚さを拡大することで、図１に示す実施の形態１に比べて電気損を増加させること無く接続板５の重量を低減でき、振動特性の改善とコストの低減につなげることも可能となる。
【００２１】
すなわち、接続板５を構成する短冊状の接続板構成体５ａおよび５ｂは、接続板構成体５ａ，５ｂは一方の側縁を機内側に臨ませ、他方の側縁を機外側に臨ませて延在しており、固定子巻線コイル部材２の接触部２ａと接触する接触部Ｅと固定子巻線コイル部材３の接触部３ａと接触する接触部Ｆとの間に流れる電流は、表皮効果により機内側の側縁に偏在して流れ、その電流流通域は侵透深さδとして示される。
接続板５を構成する接続板構成体５ａ，５ｂは、この電流流通域としての侵透深さδに相当する機内側の側縁に沿う所定の幅のみ肉厚部Ｌが形成されて厚さが大きくされ、横断面積が大きくされているので、電気損を増加させること無く接続板５の重量を低減できるものである。
【００２２】
この発明による実施の形態３によれば、実施の形態１または実施の形態２における構成において、前記接続板５からなる板状接続部材の一方の側縁を機内側に臨ませ、他方の側縁を機外側に臨ませるように前記接続板５からなる板状接続部材を配置し、前記接続板５からなる板状接続部材における機内側のほぼ侵透深さδに相当する所定の幅のみ肉厚部Ｌが形成されて板厚を大きくし横断面積を大きくするようにしたので、コイル端部の接続構造で発生する電流損を適切に低減し、温度上昇を的確に抑制できるととともに、電気損を増加させること無く接続板５からなる板状接続部材の重量を低減できる回転電機を得ることができる。
【００２３】
実施の形態４．
この発明による実施の形態４を図１および図５について説明する。図１は実施の形態４における回転電機固定子コイル端部の全体構成を示す側面図である。図５は実施の形態４における回転電機固定子コイル端部のシリース接部構造を示す側面図および断面図である。
この実施の形態４において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１から実施の形態３までにおける構成と同一の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２４】
図５は実施の形態４におけるシリース接続部の構成を示すものである。図５（ａ）はシリース接続部構造を示す拡大側面図である。図５（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線における拡大断面図である。
図５に示す実施の形態４では、接続板５の板厚を厚くしていない機外側の部分の幅を大きくすることで、シリース接続板５の冷却面積を拡大することができる。機外側の接続板には電流が流れないため、薄いフィン状の形状でもよく、重量の増加を抑制できる。これにより、冷却効果を改善でき、振動特性を維持したままで接続板５の損失低減、冷却性能向上が図れ、温度上昇低減が可能となる。
すなわち、接続板５の機外側における側縁に接続板５の両端に設けられた接触部Ｅ，Ｆ間の電流流通に寄与しない冷却用拡大部Ｈが一体に設けられており、重量増加を抑制しつつ冷却性能を改善することができる。
【００２５】
この発明による実施の形態４によれば、実施の形態３における構成において、前記接続板５からなる板状接続部材の一方の側縁を機内側に臨ませ、他方の側縁を機外側に臨ませるように前記接続板５からなる板状接続部材を配置し、前記接続板５からなる板状接続部材の機外側における側縁に前記接続板５からなる板状接続部材の両端に設けられた接触部Ｅ，Ｆ間の電流流通に寄与しない冷却用拡大部Ｈを一体に設けたので、コイル端部の接続構造で発生する電流損を適切に低減し、温度上昇を的確に抑制できるととともに、重量増加を抑制しつつ冷却性能を改善できる回転電機を得ることができる。
【００２６】
実施の形態５．
この発明による実施の形態５を図１および図６について説明する。図１は実施の形態５における回転電機固定子コイル端部の全体構成を示す側面図である。図６は実施の形態５における回転電機固定子コイル端部のシリース接続部構造を示す側面図および断面図である。
この実施の形態５において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１から実施の形態４までにおける構成と同一の構成を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２７】
図６は実施の形態５におけるシリース接続部の構成を示すものである。図６（ａ）はシリース接続部構造を示す拡大側面図である。図６（ｂ）は図１のＢ−Ｂ線における拡大断面図である。
図６に示す実施の形態５では、接続板５で上口固定子コイル２と下口固定子コイル３を結合後、接続板５の周囲に絶縁層６を施して対地絶縁するが、接続板５の機外側コーナ部に角Ｒを加工することで、接続板の周長を短く出来るため、コーナ部での絶縁の重なり量を低減でき、結果として絶縁厚を削減することができ、接続板５の温度上昇を更に抑制することが可能となる。
【００２８】
この発明による実施の形態５によれば、前記接続板５からなる板状接続部材における機外側の角部Ｒを円弧状に形成するようにしたので、コイル端部の接続構造で発生する電流損を適切に低減し、温度上昇を的確に抑制できるととともに、絶縁構成を適切化することにより接続板５からなる板状接続部材の温度上昇を更に抑制できる回転電機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明による実施の形態における回転電機固定子コイル端部の全体構成を示す側面図である。
【図２】この発明の実施の形態１における回転電機固定子コイル端部のシリース接続部構造を示す側面図および断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２における回転電機固定子コイル端部のシリース接続部構造を示す側面図および断面図である。
【図４】この発明の実施の形態３における回転電機固定子コイル端部のシリース接続部構造を示す側面図および断面図である。
【図５】この発明の実施の形態４における回転電機固定子コイル端部のシリース接続部構造を示す側面図および断面図である。
【図６】この発明の実施の形態５における回転電機固定子コイル端部のシリース接続部構造を示す側面図および断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  固定子鉄心、２  上口固定子コイル、３  下口固定子コイル、４  コイル端部、Ｓ  シリース接続部、５  接続板、６  シリース接続部絶縁層。
【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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