(57)【要約】【課題】回転電機の固定子では、鉄心ティース部において、鉄心外形側に電気設計的に冗長な鉄心部分を有しており、固定子コイルの断面形状が長方形形状であることや、コイルの組み立てに必要なスロット開口面積の関係から冗長部分を残した状態で設計せざるを得なかった。このためコイルの温度上昇が大きく、回転電機が大型化していた。【解決手段】二層巻きの固定子コイル４の下コイル４Ａが挿入されるスロット部分３Ａのスロット幅を電気設計的に冗長な鉄心外形側の鉄心ティース部８Ａを利用して拡大し、上下コイル４Ｂ、４Ａを合わせた固定子コイル４の通電断面積を大きくして通電抵抗を減少させ、発熱損失を低減させる。【選択図】図１
2006094673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状を成し、内周面に固定子スロットを周方向に沿って複数個並べて放射状に形成した固定子鉄心と、前記固定子鉄心の固定子スロット内に二層巻きにして挿入された上コイルと下コイルとからなる固定子コイルと、前記固定子コイルを前記固定子スロット内に固定するコイル固定具とからなる回転電機の固定子において、前記固定子コイルの前記下コイルが挿入されるスロット部分のスロット幅と前記下コイルの幅を、前記上コイルが挿入されるスロット部分のスロット幅と前記上コイルの幅より拡大したことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
前記上コイルが挿入されるスロット部分のスロット幅を、このスロット部分に隣り合う鉄心ティース部の磁束密度が設計制限値となるように定めたことを特徴とする請求項１記載の回転電機の固定子。
【請求項３】
前記固定子スロットの数をＮ、前記コイル固定具を前記固定子スロット内に挿入するために必要な空隙寸法をＷ、前記固定子鉄心の内周面から前記下コイル上端部までの距離をＬ１、前記固定子鉄心の内周面から前記固定子スロットの底までの距離をＬ２とした場合、２πＬ１／ＮまたはＷのいずれか短い方の長さの範囲内で前記下コイルが挿入されるスロット部分のスロット幅を前記固定子鉄心の周方向に沿っていずれか一方に拡大したことを特徴とする請求項１記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
前記下コイルが、前記固定子鉄心の周方向に複数個に分割され、分割された各下コイル間に前記コイル固定具を挿入したことを特徴とする請求項１記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
スロット幅を拡大した方向にスロット底部の幅を前記上コイルの幅に対して２πＬ２／Ｎまでの範囲で拡大した点から前記下コイルが挿入されるスロット部分の側面までを直線で結んだ範囲内でスロット幅を拡大して空隙を形成したことを特徴とする請求項３記載の回転電機の固定子。
【請求項６】
前記下コイルが挿入されるスロット部分を前記固定子鉄心の周方向に沿って少なくとも一方に、合計が２πＬ２／ＮもしくはＷのいずれか短い方の範囲で拡大する点と、前記下コイル上端部のスロット幅を２πＬ１／ＮもしくはＷのいずれか短い方の範囲内で拡大した位置を結んだ直線までの範囲内で、スロット幅を前記固定子鉄心の周方向両側に階段形状に拡大したスロットを有し、且つ前記下コイルを径方向にスロット形状に沿って分割し、且つ幅方向に複数個に分割したことを特徴とする請求項３記載の回転電機の固定子。
【請求項７】
円筒状を成し、内周面に固定子スロットを周方向に沿って複数個並べて放射状に形成した固定子鉄心と、前記固定子鉄心の固定子スロット内に二層巻きにして挿入された上コイルと下コイルとからなる固定子コイルと、前記固定子コイルを前記固定子スロット内に固定するコイル固定具とからなる回転電機の固定子において、前記固定子スロットの数をＮ、前記コイル固定具を前記固定子スロット内に挿入するために必要な空隙寸法をＷ、前記固定子鉄心の内周面から前記下コイル上端部までの距離をＬ１、前記固定子鉄心の内周面から前記固定子スロットの底までの距離をＬ２とした場合、前記下コイルが挿入されるスロット部分に、幅方向に２πＬ３／Ｎの範囲内で前記固定子鉄心の周方向に沿って一方の方向に、径方向には前記下コイルが挿入されるスロット部分の範囲内となるような長方形状に拡大したスロット拡大部を形成し、スロット底部のスロット幅を他方の側に、前記スロット拡大部の幅との合計が２πＬ２／Ｎとなる範囲内で拡大し、その拡大点と前記下コイルが挿入されるスロット側面の適当な位置までを直線で結んだ範囲までスロット幅を拡大して空隙を形成したことを特徴とする回転電機の固定子（ただしＬ３：固定子鉄心の内周面から拡大部の鉄心内径側の面までの距離。）。
【請求項８】
円筒状を成し、内周面に固定子スロットを周方向に沿って複数個並べて放射状に形成した固定子鉄心と、前記固定子鉄心の前記固定子スロット内に二層巻きにして挿入された上コイルと下コイルとからなる固定子コイルと、前記固定子コイルを前記固定子スロット内に固定するコイル固定具とからなる回転電機の固定子において、前記固定子スロットの数をＮ、前記コイル固定具を前記固定子スロット内に挿入するために必要な空隙寸法をＷ、前記固定子鉄心の内周面から前記下コイル上端部までの距離をＬ１、前記固定子鉄心の内周面から前記固定子スロットの底までの距離をＬ２とした場合、固定子スロットを固定子鉄心の周方向に沿って一方もしくは両側に、合計が２πＬ２／Ｎとなる範囲でスロット底部のスロット幅を拡大する点と、スロット開口部を結ぶ直線までの範囲内で、固定子スロットを凹凸形状に拡大したことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項９】
円筒状を成し、内周面に固定子スロットを周方向に沿って複数個並べて放射状に形成した固定子鉄心と、前記固定子鉄心の前記固定子スロット内に二層巻きにして挿入された上コイルと下コイルとからなる固定子コイルと、前記固定子コイルを前記固定子スロット内に固定するコイル固定具とからなる回転電機の固定子において、前記固定子スロットの数をＮ、前記コイル固定具を前記固定子スロット内に挿入するために必要な空隙寸法をＷ、前記固定子鉄心の内周面から前記下コイル上端部までの距離をＬ１、前記固定子鉄心の内周面から前記固定子スロットの底までの距離をＬ２とした場合、スロット底部のスロット幅を前記固定子鉄心の周方向に沿って両側に合計が２πＬ２／Ｎとなる範囲内で拡大し、その拡大点と前記下コイルが挿入されるスロット側面の適当な位置までを直線で結んだ範囲までスロット幅を拡大して空隙を形成したことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項１０】
円筒状を成し、内周面に固定子スロットを周方向に沿って複数個並べて放射状に形成した固定子鉄心と、前記固定子鉄心の前記固定子スロット内に二層巻きにして挿入された上コイルと下コイルとからなる固定子コイルと、前記固定子コイルを前記固定子スロット内に固定するコイル固定具とからなる回転電機の固定子において、前記固定子スロットの数をＮ、前記コイル固定具を固定子スロット内に挿入するために必要な空隙寸法をＷ、前記固定子鉄心の内周面から前記下コイル上端部までの距離をＬ１、前記固定子鉄心の内周面から前記固定子スロットの底までの距離をＬ２とした場合、前記下コイルが挿入されるスロット部分に、幅方向に２πＬ３／Ｎの範囲内で固定子鉄心の周方向に沿って両側に、径方向には前記下コイルが挿入されるスロット部分の範囲内となるような長方形状に拡大したスロット拡大部を形成したことを特徴とする回転電機の固定子（ただしＬ３：固定子鉄心の内周面から拡大部の鉄心内径側の面までの距離。）。
【請求項１１】
請求項１乃至１０に記載の回転電機の固定子を用いた回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえばタービン発電機などの回転電機の固定子において、固定子巻線の温度上昇の低減を図るようにした回転電機および回転電機の固定子に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービン発電機などの回転電機は、大きく分けて固定子と回転子とを備えている。固定子は、固定子鉄心と、この固定子鉄心に巻回された固定子コイルとからなり、中空円筒状を成している。
【０００３】
回転子は、同じく回転子鉄心と、この回転子鉄心に巻回された回転子コイルとからなり、前記固定子の中空円筒内に同心円状に配置されている。
固定子および回転子のコイルは、銅などの電気導電性のバーなどからなり、回転子コイルと固定子コイルとはお互いに鉄心を通して磁気的に結合している。
【０００４】
図９に従来のタービン発電機などの回転電機における固定子の一部の概略構造を示す。
図９において、符号１は固定子鉄心で、ケイ素鋼板を扇形に打抜いたものを積重ねて全体として中空円筒状に形成されている。
【０００５】
固定子鉄心１の内周面２には、固定子コイルを挿入するための空間として固定子スロット３が、矢印Ｘで示す固定子鉄心１の周方向に沿って複数個等間隔に並べて放射状に形成されている。
【０００６】
符号４は前記固定子鉄心１の固定子スロット３内に挿入され、所定の結線に従って順次接続された固定子コイルである。
符号５は固定子コイル４の絶縁被覆、符号６は固定子スロット３内に挿入された固定子コイル４の抜け止めのために固定子スロット３開口部を塞ぐコイルくさびである。
【０００７】
固定子コイル４は通常二層巻きが用いられており、固定子スロット３の奥側（底側）に巻かれたコイル（以下、下コイルと称する）４Ａと、固定子スロット３の入口側（開口部側）に巻かれたコイル（以下、上コイルと称する）４Ｂとから構成されている。
【０００８】
下コイル４Ａと上コイル４Ｂとはそれぞれ固定子スロット３の下コイル４Ａが挿入されるスロット部分３Ａおよび上コイル４Ｂが挿入されるスロット部分３Ｂに挿入され、下コイル４Ａと上コイル４Ｂとの間にはコイル間スペーサ７が介在されている。
【０００９】
このように構成された回転電機の固定子において、図示しない回転子コイルにより生ずる磁束は固定子鉄心１のスロット間に位置する鉄心ティース部８を図示矢印Ｙのごとき方向に沿って流れ、固定子コイル４（４Ａ、４Ｂ）と鎖交することにより回転子コイルと固定子コイル４とはお互いに鉄心を通して磁気的に結合している(たとえば非特許文献１参照。)。
【００１０】
一般に回転電機の出力は、電流と電圧の積で表されるので、出力の大きい大型の回転電機になると当然固定子コイル４に流れる電流も大きくなり、回転電機の電流による損失（発熱損失）は電気抵抗に比例するため電流の大きな回転電機ではコイル導体の断面積を大きくして電気抵抗を小さくする必要がある。
【００１１】
このため、コイル導体としては曲げ成形が容易な細いワイヤー導体などを使用するのは適さず、前記したようにバーコイルのような曲げ成形のしにくい、硬く、太い導体を使用している。
【００１２】
バーコイルは固定子スロット３に挿入後、別の固定子スロットに挿入されたバーコイルと端部同士を電気的に接続して所定の結線に接続する必要があり、このためバーコイルの両端部はスロット間で接続しやすくするために所定の角度に曲げられている。
【００１３】
しかし、バーコイルは太くて、硬いため、固定子スロット３に挿入してから曲げ加工するのは難しく、損傷の原因ともなりかねないので、通常は固定子スロット３へ挿入する前に曲げ加工を施しておく。
【００１４】
一方、曲げ加工を施したバーコイルを固定子スロット３に挿入する場合、固定子鉄心１の軸方向（図９において紙面に垂直な方向）に挿入することは難しいため、固定子スロット３の開口部から固定子鉄心１の径方向に沿って固定子スロット３の奥へ押し込むようにして、挿入するようにしている。
【００１５】
このようなコイルの組み立て方をとる場合は、固定子コイル４の下コイル４Ａの可能な導体幅はスロット開口部の幅によって制約を受けるので、固定子スロット３の形状は矩形が用いられ、上下コイル４Ａ、４Ｂの導体幅は同じ幅とするのが一般的である。
【００１６】
また、固定子スロット３内に挿入された固定子コイル４は、スロット内でのガタツキを抑え固定するために波形ばね板のようなコイル固定具９を固定子スロット３内に挿入してスロット内に固定されるので、固定子スロット３のスロット幅はコイル寸法に加えてコイル固定具９を入れるのに必要な隙間を空けている。
【非特許文献１】電気工学ハンドブック(第6版) 発行所：社団法人電気学会2001年2月20日発行、第635頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
前記した如く鉄心ティース部８は磁束の重要な通り道であるため、この部分の磁路面積を小さくしていくとそれに伴い磁束密度が増え、磁気抵抗が急激に増大することとなるため、固定子スロット３の幅は鉄心ティース部８を通過する磁束密度の大きさによって制約を受ける。
【００１８】
しかしながら、上述したように一般に、従来の固定子スロット３の形状はその幅が一定で、矩形を成し、しかも中空円筒状の固定子鉄心１に放射状に形成されているため、図９のように鉄心ティース部８の幅は固定子鉄心１の内径側の鉄心スティー部８Ｂに比べて外径側の鉄心スティー部８Ａの方が広くなっている。
【００１９】
このため、固定子鉄心１の内側部分の鉄心ティース部８Ｂの幅をその磁束密度が設計制限値となるように設計した場合、固定子鉄心１の内側よりも外側に位置する鉄心ティース部８Ａの磁束密度はその幅が広がっている分設計制限値よりも小さくなり、固定子鉄心内側の鉄心ティース部よりも外側で電気設計的に冗長となる部分が生じる。
【００２０】
一方、固定子鉄心組立時に、固定子鉄心１の径方向に沿って固定子コイル４を固定子スロット３内に挿入するために、下コイル４Ａの導体幅は少なくとも上コイル４Ｂ部分のスロット幅よりも小さくする必要があるが、固定子スロット３の幅はコイルの導体幅よりもコイル固定具７が入るための隙間の分だけ大きく作られるため、組立の面からは下コイル４Ａの導体幅は上コイル４Ｂの導体幅よりも最大で固定具のための隙間分だけ大きくできる。
【００２１】
本発明は、固定子スロット形状による鉄心ティース部の設計冗長部分を利用し、固定子コイルの断面積を増加させ、固定子コイルおよび固定子鉄心の冷却効果を高め、電流による損失を低減して、発電機を小型化、高効率化した回転電機の固定子を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
以上の目的を達成するために本発明の回転電機の固定子は、円筒状を成し、内周面に固定子スロットを周方向に沿って複数個並べて放射状に形成した固定子鉄心と、前記固定子鉄心の固定子スロット内に二層巻きにして挿入された上コイルと下コイルとからなる固定子コイルと、前記固定子コイルを前記固定子スロット内に固定するコイル固定具とからなる回転電機の固定子において、前記固定子コイルの前記下コイルが挿入されるスロット部分のスロット幅と前記下コイルの幅を、前記上コイルが挿入されるスロット部分のスロット幅と前記上コイルの幅より拡大したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の回転電機の固定子によれば、固定子スロット形状による鉄心ティース部の設計冗長部分を利用し、固定子コイルの断面積を増加させ、固定子コイルおよび固定子鉄心の冷却効果を高め、電流による損失を低減して、発電機を小型化、高効率化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態の説明において、図９に示す従来の回転電機の固定子と同一部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００２５】
図１は本発明の第１の実施の形態による回転電機の固定子の一部の概略構造を示す図である。本実施の形態による固定子は、固定子スロット３の数をＮ、固定子鉄心１の内周面２から下コイル４Ａの上端部までの距離をＬ１、固定子鉄心１の内周面２から固定子スロット３の底までの距離をＬ２、上コイル４Ｂ、下コイル４Ａのコイル固定具９を挿入するのに必要な幅をＷとする。
【００２６】
本実施の形態においては、固定子鉄心１の上コイル４Ｂが挿入されるスロット部分３Ｂのスロット幅は、このスロット部分３Ｂに隣り合う固定子鉄心１の内側の鉄心ティース部８Ｂの磁束密度が設計制限値となるような幅に定められている。
【００２７】
一方、下コイル４Ａが挿入されるスロット部分３Ａのスロット幅は、電気設計的に冗長となる外側の鉄心ティース部８Ａにおいて、固定子鉄心１の周方向Ｘに沿って、いずれか一方の方向に２πＬ１／Ｎ、もしくはＷのいずれか一方の短い方の長さの範囲内でスロット部分３Ｂのスロット幅より拡大し、二段階スロット幅に形成されている。
【００２８】
これらのスロット部分３Ａ、３Ｂには、それぞれスロット幅からコイル固定具９を挿入するために必要なだけの空隙の寸法Ｗを差し引いた幅をもつ矩形の上下コイル４Ｂ、４Ａが挿入され、コイル固定具９により固定されている。
【００２９】
本実施の形態の回転電機の固定子によれば、電気設計的に冗長となる外側の鉄心ティース部８Ａを利用して下コイル４Ａが挿入されるスロット部分３Ａのスロット幅を拡大することにより、下コイル４Ａの幅を、従来の矩形スロットの場合に比してスロット幅の拡大分大きくすることができる。
【００３０】
そのため同じスロット深さの場合、従来の矩形スロットの場合に比して、上下合わせた固定子コイル４の通電断面積を大きくすることができ、固定子コイル４の通電抵抗を減少することができる。
【００３１】
これによって、コイル抵抗値に比例する通電抵抗損を減少できるため、通電によって生じる発熱を減少でき、発電機効率向上、上下コイルの温度上昇低減、発電機出力の向上、信頼性向上、および発電機重量の軽減が実現できる。
【００３２】
次に本発明の第２の実施の形態について図２を参照して説明する。なお、以下の実施の形態の説明において、寸法Ｌ１、Ｌ２は図１に示す第１の実施の形態と同一であるので、説明ならびに図示は省略する。
【００３３】
また、固定子鉄心１の上コイル４Ｂが挿入されるスロット部分３Ｂのスロット幅は、このスロット部分３Ｂに隣り合う固定子鉄心１の内側の鉄心ティース部８Ｂの磁束密度が設計制限値となるような幅に定められている点においても第１の実施の形態と同一であるので詳細な説明は省略する。
【００３４】
本実施の形態においては、下コイル４Ａが挿入されるスロット部分３Ａの幅は、電気設計的に冗長となる鉄心ティース部８Ａにおいて、固定子鉄心１の周方向Ｘに沿って、両側の方向に、合計が２πＬ１／ＮのもしくはＷのいずれか一方の小さい方の長さの範囲内でスロット部分３Ｂの幅より拡大し、二段階スロット幅に形成されている。
【００３５】
これらのスロット部分３Ａ、３Ｂには、それぞれスロット幅から固定具９を挿入するために必要なだけの空隙の寸法Ｗを差し引いた幅をもつ矩形の上下コイル４Ｂ、４Ａが挿入され、コイル固定具９により固定されている。
【００３６】
さらに、下コイル４Ａはスロット幅方向に２つに分割され、２つの下コイル４Ａ１、４Ａ２を並べてスロット部分３Ａ内に挿入し、２つの下コイル４Ａ１、４Ａ２間に配置されたコイル固定具９により固定されている。
【００３７】
本実施の形態の回転電機の固定子によれば、電気設計的に冗長となる外側の鉄心ティース部８Ａを利用して下コイル４Ａが挿入されるスロット部分３Ａのスロット幅を拡大することにより、下コイル４Ａ１、４Ａ２二本分が挿入できる幅を、矩形スロットの場合に比して大きくすることができる。
そのため同じスロット深さの場合、従来の矩形スロットの場合に比して上、下合わせたコイルの通電断面積を大きくすることができ、コイルの通電抵抗を減少することができる。
【００３８】
これによって、コイル抵抗値に比例する通電抵抗損を減少できるため、通電によって生じる発熱を減少でき、発電機効率向上、上下コイルの温度上昇低減、発電機出力の向上、信頼性向上、および発電機重量の軽減が実現できる。
なお、前記第２の実施の形態の説明において、スロット部分３Ａを固定子鉄心１の周方向に沿って両側の方向に拡大しているが、いずれか一方の側に拡大するようにしてもよい。
【００３９】
次に本発明の第３の実施の形態について図３を参照して説明する。
本実施の形態においては、下コイル４Ａが挿入されるスロット部分３Ａのスロット幅は、電気設計的に冗長となる外側の鉄心ティース部８Ａにおいて、固定子鉄心１の周方向Ｘに沿って、いずれか一方の方向に２πＬ１／Ｎ、もしくはＷのいずれか一方の小さい方の長さの範囲内で前記スロット部分３Ｂのスロット幅より拡大し、二段階スロット幅に形成されている。
【００４０】
さらに、同じ方向にスロット底部３Ｃの幅を上コイル４Ｂの幅に対して２πＬ２／Ｎまでの範囲で拡大し、そこから下コイル４Ａを挿入するスロット部３Ａの適当な位置まで直線で結ぶ範囲までに空隙１０を形成している。
【００４１】
そして、これらのスロット部分３Ａ、３Ｂには、それぞれのスロット幅からコイル固定具９を挿入するために必要なだけの空隙の寸法Ｗを差し引いた幅をもつ矩形の上下コイル４Ｂ、４Ａが挿入され、コイル固定具９により固定されている。
【００４２】
本実施の形施の回転電機の固定子によれば、電気設計的に冗長となる外側の鉄心ティース部８Ａを利用して下コイル４Ａのコイル幅を拡大することができるとともに、下コイル４Ａとが挿入されるスロット部分３Ａにおいて、スロット部分３Ａと矩形の下コイル４Ａの間に空隙１０を設けることが可能となり、この空隙１０を冷却ガス通路として利用できる。
【００４３】
上記構成によって、下コイル４Ａが挿入されるスロット部分３Ａのスロット幅が拡大するため、同じスロット深さの場合、従来の矩形スロットに比して上下合わせたコイル４の通電断面積を大きくすることが可能となるためコイルの通電抵抗を減少することができる。
これによって、コイル抵抗値に比例する通電抵抗損を減少できるため、通電によって生じる発熱を減少できる。
【００４４】
さらに非一様幅鉄心スロットにより生じる空隙１０に冷却ガスを流すことにより冷却性能を向上することができ、発電機効率向上、上下コイルの温度低減、発電機出力の向上、信頼性向上、および発電機重量の軽減が実現できる。
【００４５】
次に本発明の第４の実施の形態について図４を参照して説明する。
本実施の形態においては、下コイル４Ａが挿入されるスロット部分３Ａのスロット幅は、固定子鉄心１の周方向に沿って２πＬ３／Ｎの範囲内で一方に、且つ固定子鉄心１の径方向にはスロット部分３Ａの長さの範囲内となるような長方形のスロット拡大部３Ｄを形成している。
【００４６】
ここでＬ３は、前記スロット拡大部３Ｄの鉄心内径側面と固定子鉄心１の内周面２との間の距離である。
さらに、スロット底部３Ｃの幅を前記スロット拡大部３Ｄと反対側に、前記第３の実施の形態で示したと同様に、前記スロット拡大部３Ｄの幅との合計が２πＬ２／Ｎとなる幅の範囲内で拡大し、そこから下コイル４Ａを挿入するスロット部３Ａの適当な位置までを直線で結ぶ範囲までに空隙１０を形成している。
【００４７】
これらのスロット部分３Ａ、３Ｂには、それぞれのスロット幅からコイル固定具９を挿入するために必要なだけの空隙の寸法Ｗを差し引いた幅をもつ矩形の上下コイル４Ｂ、４Ａが挿入され、コイル固定具９により固定されている。
【００４８】
本実施の形態の回転電機の固定子によれば、下コイル４Ａが挿入されるスロット部分３Ａにおいて、スロット部分３Ａと矩形の下コイル４Ａとの間に空隙１０および多角形形状のスロット拡大部３Ｄを設けることが可能となり、冷却ガス通路として利用できる。
【００４９】
上記構成によって、非一様幅鉄心スロットにより生じる空隙１０およびスロットを長方形拡大したことによるスロット拡大部３Ｄの空隙１０に冷却ガスを流すことにより冷却性能を向上することができ、上下コイルの温度低減、発電機出力の向上、信頼性向上、および発電機重量の軽減が実現でき。
【００５０】
次に本発明の第５の実施の形態について図５を参照して説明する。
本実施の形態においては、スロット底部３Ｃの幅を固定子鉄心１の周方向Ｘに沿ってπＬ２／Ｎの範囲で拡大し、この拡大した外側の点ａと下コイル４Ａ上端部のスロット部分３Ａの幅をπＬ１／Ｎの範囲で拡大した点ｂとを結んだ直線までの範囲内で、スロット部分３Ａの幅を固定子鉄心１の周方向Ｘに沿って両側に階段形状に拡大し、且つスロット部分３Ａを高さ方向にスロット形状に沿って分割し、且つ幅方向に複数個に分割した下コイル４Ａを挿入してコイル固定具９により固定している。
【００５１】
本実施の形態の回転電機の固定子によれば、電気設計的に冗長となる外側の鉄心ティース部８Ａを利用して下コイル４Ａが挿入されるスロット部分３Ａのスロット幅を拡大することにより、下コイル４Ａの幅を、従来の矩形スロットの場合に比してスロット幅の拡大分大きくすることができる。
【００５２】
そのため同じスロット深さの場合、従来の矩形スロットの場合に比して、上下合わせた固定子コイル４の通電断面積を大きくすることができ、固定子コイル４の通電抵抗を減少することができる。
【００５３】
これによって、コイル抵抗値に比例する通電抵抗損を減少できるため、通電によって生じる発熱を減少でき、発電機効率向上、上下コイルの温度上昇低減、発電機出力の向上、信頼性向上、および発電機重量の軽減が実現できる。
【００５４】
次に本発明の第６の実施の形態について図６を参照して説明する。
本実施の形態においては、スロット底部３Ｃの幅を固定子鉄心１の周方向Ｘに沿って両側に向けてπＬ２／Ｎの範囲で拡大し、この拡大した外側の点ａと固定子鉄心１の内周面２とを結ぶ直線の範囲内で、固定子鉄心１の周方向Ｘに沿って両側それぞれにスロット部分３Ａ、３Ｂ側面に凹凸形状を設けている。
【００５５】
これらのスロット部分３Ａ、３Ｂにはそれぞれスロット幅からコイル固定具９を挿入するために必要なだけの空隙の寸法Ｗを差し引いた幅をもつ矩形の上下コイル４Ｂ、４Ａが挿入され、コイル固定具９により固定されている。
【００５６】
本実施の形態の回転電機の固定子によれば、鉄心スロット３と固定子コイル４の間に固定子コイル４のほぼ全長に亘って多数の空隙１１設けることが可能となり、冷却ガス通路として利用できる。
【００５７】
これによって、スロット側面に設けた凹凸形状の空隙１１に冷却ガスを流すことにより冷却性能を向上することができ、上下コイルの温度低減、発電機出力の向上、信頼性向上、および発電機重量の軽減が実現できる。
【００５８】
次に本発明の第７の実施の形態について図７を参照して説明する。
本実施の形態においては、スロット底部３Ｃの幅を固定子鉄心１の周方向Ｘに沿って両側に向けてそれぞれ上コイル４Ｂの幅に対してπＬ２／Ｎまでの範囲内で拡大し、そこから下コイル４Ａを挿入するスロット部３Ａの適当な位置まで直線で結ぶ範囲に空隙１０ａ、１０ｂを形成している。
【００５９】
これらのスロット部分３Ａ、３Ｂにはそれぞれスロット幅からコイル固定具９を挿入するために必要なだけの空隙の寸法Ｗを差し引いた幅を持つ矩形の上下コイル４Ｂ、４Ａが挿入され、コイル固定具９により固定されている。
【００６０】
本実施の形態の回転電機の固定子によれば、スロット部分３Ａと矩形の下コイル４Ａとの間に空隙１０ａ、１０ｂを設けることが可能となり、冷却ガス通路として利用できる。
【００６１】
これによって、非一様幅鉄心スロットにより生じる空隙１０ａ、１０ｂに冷却ガスを流すことにより冷却性能を向上することができ、上下コイルの温度低減、発電機出力の向上、信頼性向上および発電機重量の軽減が実現できる。
【００６２】
次に本発明の第８の実施の形態について図８を参照して説明する。
本実施の形態においては、スロット底部３Ｃの幅を固定子鉄心１の周方向Ｘに沿って両側に向けてそれぞれπＬ３／Ｎの範囲内で、且つ固定子鉄心１の径方向にはスロット部分３Ａの長さの範囲内となるような長方形のスロット拡大部３Ｄ１、３Ｄ２を形成している。
【００６３】
これらのスロット部分３Ａ、３Ｂにはそれぞれのスロット幅からコイル固定具９を挿入するために必要なだけの空隙の寸法Ｗを差し引いた幅をもつ矩形の上下コイル４Ｂ、４Ａが挿入され、コイル固定具９により固定されている。
【００６４】
本実施の形態の回転電機の固定子によれば、下コイル４Ａが挿入されるスロット部分３Ａにおいて、スロット部分３Ａと矩形の下コイル４Ａとの間の両側にスロット拡大部３Ｄ１、３Ｄ２を設けることが可能となり、冷却ガス通路として利用できる。
【００６５】
これによって、スロット拡大部３Ｄ１、３Ｄ２に冷却ガスを流すことにより冷却性能を向上することができ、上下コイルの温度低減、発電機出力の向上、信頼性向上および発電機重量の軽減が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１の実施の形態による回転電機の固定子の一部の概略構造を示す正面図。
【図２】本発明の第２の実施の形態による回転電機の固定子の一部の概略構造を示す正面図。
【図３】本発明の第３の実施の形態による回転電機の固定子の一部の概略構造を示す正面図。
【図４】本発明の第４の実施の形態による回転電機の固定子の一部の概略構造を示す正面図。
【図５】本発明の第５の実施の形態による回転電機の固定子の一部の概略構造を示す正面図。
【図６】本発明の第６の実施の形態による回転電機の固定子の一部の概略構造を示す正面図。
【図７】本発明の第７の実施の形態による回転電機の固定子の一部の概略構造を示す正面図。
【図８】本発明の第８の実施の形態による回転電機の固定子の一部の概略構造を示す正面図。
【図９】従来の一般的な回転電機の固定子の一部の概略構造を示す正面図。
【符号の説明】
【００６７】
１…固定子鉄心、２…固定子鉄心の内周面、３…固定子スロット、３Ａ、３Ｂ…スロット部分、３Ｃ…スロット底部、３Ｄ…スロット拡大部、４…固定子コイル、４Ａ…下コイル、４Ｂ…上コイル、５…絶縁被覆、６…コイルくさび、７…コイル間スペーサ、８…鉄心ティース部、８Ａ…外側の鉄心ティース部、８Ｂ…内側の鉄心ティース部、９…コイル固定具、１０，１１…空隙。
【図１】
2006094673.tif 000003
【図２】
2006094673.tif 000004
【図３】
2006094673.tif 000005
【図４】
2006094673.tif 000006
【図５】
2006094673.tif 000007
【図６】
2006094673.tif 000008
【図７】
2006094673.tif 000009
【図８】
2006094673.tif 000010
【図９】
2006094673.tif 000011