(57)【要約】【課題】  回転子に大きな遠心力が加わっても、コイルエンドの変形や電線の飛び出しを生じないように、冷却性能を低下させることなく、バインドテープをコイルエンドの外周の先端まで、さらにコイルエンドの先端よりも突出した部分まで巻回することができ、樹脂の流出抑制手段によりコイルエンドの先端の機械的強度も向上できる回転電機を提供する。【解決手段】  断面が四角形または台形で絶縁材料により形成されたスペーサを、前記コイルとコイルの間に配置し、またはＵ字型で絶縁材料により形成されたスペーサを、その直線部を前記コイルとコイルの間に挿入してコイルエンドの外周に密着させ、高粘度樹脂層を前記コイルエンドの表面に設けた構造とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のフレームと、
前記フレームの内周面に固定した固定子と、
前記フレームの軸方向両端面に取り付けたブラケットと、
前記固定子の内周面と径方向の空隙を介して対向するようにして、前記ブラケットに、軸受を介して回転自在に支持した回転子とを備え、
前記回転子が、
回転軸の外周面に固定され、複数のティースとスロットを有する薄板鋼板を積層して形成された回転子鉄心と、
電線を、前記スロット内に通し、軸方向の両端部が前記回転子鉄心の両端部から突出するようにして前記ティースに複数回巻回してリード線を接続し、コイルエンドの外周にバインドテープを巻回して形成されたコイルとを有し、
断面が四角形で絶縁材料により形成されたスペーサを、前記コイルとコイルの間に配置した構造であることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
断面が台形で絶縁材料により形成されたスペーサを、前記コイルとコイルの間に配置した構造であ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】
Ｕ字型で絶縁材料により形成されたスペーサを、その直線部を前記コイルとコイルの間に挿入し、コイルエンドの外周に密着させた構造であることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項４】
断面が四角形または台形で絶縁材料により形成されたスペーサを、前記コイルとコイルの間に配置し、またはＵ字型で絶縁材料により形成されたスペーサを、その直線部を前記コイルとコイルの間に挿入してコイルエンドの外周に密着させるとともに、高粘度樹脂層を前記コイルエンドの表面に設けた構造であることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機や電動機等として用いられる回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転電機は、一般的に、筒状のフレームと、前記フレームの内周面に固定した固定子と、前記フレームの軸方向両端面に取り付けたブラケットと、前記固定子の内周面と径方向の空隙を介して対向するようにして、前記ブラケットに、軸受を介して回転自在に支持した回転子とを備えて構成されている。
図６は、回転子のコイルエンドを示す図で、（ａ）は回転子の側面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線矢視平面図である。
図６において、２１は回転子鉄心、２２は大コイル、２３は中コイル、２４は小コイル、２５は絶縁部、２６は支持部、２７は回転軸である。構成としては、絶縁部２５を有した支持部２６が回転軸２７に設置され、回転子鉄心２１の図示しないティースに巻回するようにして、スロットに、大コイル２２、中コイル２３、および小コイル２４が装着されたものである。
製作手順としては、この状態で、これらのコイルを絶縁部２５および支持部２６とともに緊縛ひもやバインドテープ等の緊縛手段（図示しない）により緊縛後、樹脂処理して完成となる。ここでは、コイルの巻回方式が同芯巻きで、１つの極が大コイル、中コイルおよび小コイルの３個のコイルで構成される場合について説明する。
この構造において、回転子の回転により、３個のコイル２２、２３、２４には遠心力が働く。前記３個のコイルは、緊縛手段と樹脂により固定されているが、これらの耐力よりも大きい負荷が加わると、コイルエンドが変形し、または緊縛手段が切断して電線がばらばらになり、外周へ大きく飛び出して、電線の損傷による同相間短絡や、固定子巻線との接触によるコイル破損を招く。
この対策として、３個のコイル２２、２３、２４を外周から機械的に固定する方法が考えられる。
図７は、従来技術による回転子のコイルエンドを示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）はＡ−Ａ線矢視平面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図、（ｄ）はスペーサの斜視図である（特許文献１参照）。
図７において、１は回転子鉄心、２、３、４は回転子巻線、５はガラスバインドテープ、６は絶縁、７は鉄心押さえ、８は軸、９’はスペーサ、９Ａは突起、９Ｂは頂面、１０は通風穴、１２は冷却風、１３はスリーブ、１４は通風穴である。これは、コイルエンドの外周にガラスバインドテープ５を巻回したものである。さらに、コイルエンドの冷却を妨げないよう、スペーサ９’により通風穴１４を確保し、冷却風１２が通るようにしている。製作手順としては、鉄心押さえ７上に配置した回転子巻線２、３、４間に、側面に突起９Ａと頂面９Ｂを設けたスペーサ９’を対向して配置し、スペーサ９’の頂面９Ｂの位置で前記回転子巻線２、３、４および前記鉄心押さえ７とともにスリーブ１３によって一括にまとめて縛り、前記互いに対向する突起９Ａ、９Ａ間を避けて前記ガラスバインドテープ５を全周に巻回するものである。前記ガラスバインドテープ５は、例えば厚さ０．３３ｍｍ、幅１９ｍｍで、エポキシ樹脂を含浸して半硬化状としたガラス繊維テープであり、張力を加えながらコイルエンドの全周に複数回巻回後、加熱硬化して完成するものである。
このように、従来技術による回転子のコイルエンドでは、コイルエンドの冷却を阻害することなく、コイルエンドを外周から機械的に固定して、回転遠心力によるコイルの飛び出しを防止することができる。
【特許文献１】実用新案登録第２５５４４２９号公報（第３頁、図１−４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の回転子のコイルエンドは、コイルエンドの外周にガラスバインドテープを巻回する構成であるが、実際は、図８のようにコイルエンドの先端まで巻回することができない。
図８は、回転電機の回転子のコイルエンドを示す図で、（ａ）は回転子の側面図、（ｂ）はＤ−Ｄ線矢視平面図である。
図８において、２２は大コイル、２３は中コイル、２４は小コイル、２８は大コイル側バインドテープ、２９は小コイル側バインドテープ、Ｌ１は大コイル２２で先端が丸くなっている部分の軸方向長さである。ここでは、大コイル２２と中コイル２３を大コイル側バインドテープ２８でおさえ、小コイル２４を小コイル側バインドテープ２９でおさえる場合について説明する。このように、バインドテープの巻回を２箇所に分けているのは、コイルの冷却のためで、大コイル側バインドテープ２８と小コイル側バインドテープ２９の間において、風が通ることができる。
製作手順としては、まず、大コイル２２、中コイル２３、小コイル２４を回転子鉄心２１のスロットに挿入し、絶縁部２５および支持部２６とともに緊縛ひもやバインドテープ等の緊縛手段により緊縛する。その後、離型紙を全周に巻回し、さらに張力を加えて熱収縮性テープを全周に巻回して、樹脂処理をする。そして、離型紙と熱収縮性テープを全部剥がして、前記大コイル２２と中コイル２３の外周に、前記大コイル側バインドテープ２８を巻回するとともに、前記小コイル２４の外周に前記小コイル側バインドテープ２９を巻回し、加熱して完成となる。バインドテープを巻回する前に樹脂処理を行っておくのは、浮き線の発生を防止して電線の束をひとつにまとめておくためであり、さらにガラス繊維との擦れから電線皮膜の傷付きを防止するためである。
コイルは電線が複数回巻回されたものであるため、実際は、大コイル２２の外周は丸く形成される。このため、大コイル２２の先端の、長さＬ１の部分において、大コイル側バインドテープ２８は、巻き落ちを生じるために巻回できず、大コイル２２の半分程度しか外周からおさえることができない。つまり、回転遠心力により、大コイル２２の変形や電線の飛び出しを生じることが懸念される。
また、大コイル２２先端の丸みの形状は、コイルの整形状態によって１個ずつ異なっている。さらに、大コイル側バインドテープ２８の巻回作業はバインドテープ巻回機を用いるが、バインドテープ巻回機の主軸の回転速度や起動、停止頻度、大コイル側バインドテープ２８の送り方等の操作方法により、巻回位置がばらつき、大コイル２２の先端では、大コイル側バインドテープ２８によるおさえが安定してできない。つまり、大コイル２２上で大コイル側バインドテープ２８が巻回できない部分がさらに広がり、ますます、大コイル２２の変形や電線の飛び出しを生じることが懸念されるという問題もあった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、回転子のコイルエンドをバインドテープで固定する構成の回転電機に適用でき、回転子に大きな遠心力が加わっても、コイルエンドの変形や電線の飛び出しを生じないように、冷却性能を低下させることなく、バインドテープをコイルエンドの外周の先端まで、さらに先端よりも突出した部分まで巻回することができ、樹脂の流出抑制手段によりコイルエンドの先端の機械的強度も向上できる回転電機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
大コイル側バインドテープの巻き落ちを防止するための手段として、大コイルと大コイルの間の隙間を少なくし、大コイル側バインドテープの巻回時の張力を受けることのできる支持面を設ければよい。そこで、上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、断面が四角形で絶縁材料により形成されたスペーサを、前記コイルとコイルの間に配置した構造としたものである。
また、請求項２に記載の発明は、断面が台形で絶縁材料により形成されたスペーサを、前記コイルとコイルの間に配置した構造としたものである。
また、請求項３に記載の発明は、Ｕ字型で絶縁材料により形成されたスペーサを、その直線部を前記コイルとコイルの間に挿入し、コイルエンドの外周に密着させた構造としたものである。
また、請求項４に記載の発明は、断面が四角形または台形で絶縁材料により形成されたスペーサを、前記コイルとコイルの間に配置し、またはＵ字型で絶縁材料により形成されたスペーサを、その直線部を前記コイルとコイルの間に挿入してコイルエンドの外周に密着させるとともに、高粘度樹脂層を前記コイルエンドの表面に設けた構造としたものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、次のような効果がある。
（１）請求項１に記載の発明によると、断面が四角形で絶縁材料により形成されたスペーサを、前記コイルとコイルの間に配置した構造としたので、回転子のコイルエンドをバインドテープで固定する構成の回転電機に適用でき、スペーサの外周面がバインドテープの巻回の支持面となるので、バインドテープをコイルエンドの外周の先端まで、さらに先端よりも突出した部分まで安定して巻回することができる回転電機とすることができる。
（２）請求項２に記載の発明によると、断面が台形で絶縁材料により形成されたスペーサを、前記コイルとコイルの間に配置した構造としたので、バインドテープの巻回時、スペーサが倒れにくくなり、巻回を容易にすることができる。
（３）請求項３に記載の発明によると、Ｕ字型で絶縁材料により形成されたスペーサを、その直線部を前記コイルとコイルの間に挿入し、コイルエンドの外周に密着させた構造としたので、部品点数が削減し、製作工数を短縮することができる。
（４）請求項４に記載の発明によると、断面が四角形または台形で絶縁材料により形成されたスペーサを、前記コイルとコイルの間に配置し、またはＵ字型で絶縁材料により形成されたスペーサを、その直線部を前記コイルとコイルの間に挿入してコイルエンドの外周に密着させるとともに、高粘度樹脂層を前記コイルエンドの表面に設けた構造としたので、コイルエンドの外周の先端まで、さらに先端よりも突出した部分まで平坦にしてバインドテープを安定して巻回することができると同時に、コイルからの樹脂の流出抑制もでき、コイルエンドの先端の機械的強度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明の第１の実施例による回転子のコイルエンドを示す図で、（ａ）はスペーサの斜視図、（ｂ）は回転子の側面図、（ｃ）はＥ−Ｅ線矢視平面図である。
図１において、３０はスペーサで、断面が四角形である。そして、耐熱性、電気絶縁性、機械的強度、耐環境性に優れるエポキシ樹脂やポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂に充填剤を混合し、金型に注型して製作される。またはこれらの樹脂をガラス基材シート等に含浸させて、積層、圧縮成型、さらに機械加工を行うことにより製作される。
製作手順と作用について説明する。まず、大コイル２２、中コイル２３、小コイル２４を、図示しない複数のティースに巻回するようにして、回転子鉄心２１のスロットに挿入し、絶縁部２５および支持部２６とともに緊縛ひもやバインドテープ等の緊縛手段により緊縛後、離型紙を全周に巻回、さらに張力を加えて熱収縮性テープを全周に巻回、樹脂処理する。そして、離型紙と熱収縮性テープを全部剥がし、前記大コイル２２と大コイル２２の間に前記スペーサ３０を設置して、前記大コイル２２と中コイル２３の外周に前記大コイル側バインドテープ２８を、前記小コイル２４の外周に前記小コイル側バインドテープ２９を巻回する。前記スペーサ３０の設置方法は、バインドテープを巻回時に手で押さえておくか、常温硬化型エポキシ樹脂等を点漬けして固定する。この後加熱して完成となる。
本発明が従来技術と異なる部分は、回転子巻線の間に、側面に突起と頂面を設けたスペーサを対向して配置し、スペーサの頂面の位置で前記回転子巻線および鉄心押さえとともにスリーブによって一括にまとめて縛り、互いに対向する突起間を避けてガラスバインドテープを全周に巻回するのではなく、断面が四角形で絶縁材料により形成されたスペーサを、コイルとコイルの間に配置してバインドテープを全周に巻回した点である。
ここで、スペーサ３０において、その先端は前記大コイル２２の先端よりも長くなるように配置しても良い。この場合、図２に示すように、スペーサ３０の外周面がバインドテープ２８の巻回の支持面となるので、前記大コイル側バインドテープ２８を前記大コイル２２の先端よりも突出した部分まで巻回することができ、前記大コイル２２の外周の先端をさらに確実におさえることができる。
また、本実施例では、前記大コイル側バインドテープ２８を巻回する前に樹脂処理を行う場合について説明したが、コイルエンドの表面に絶縁保護層を設けて前記大コイル側バインドテープ２８を巻回後に樹脂処理を行ってもよい。この場合、離型紙等の巻回、除去が不要になり、製作工数を低減させることができる。さらに、コイルの巻き方が同芯巻きではない集中巻きに対しても、コイルとコイルの間にスペーサ３０を設置することにより、同様の効果を得ることができる。
【実施例２】
【０００８】
図３は、本発明の第２の実施例による回転子のコイルエンドを示す図で、（ａ）はスペーサの斜視図、（ｂ）は回転子の側面図である。
図３において、３１はスペーサで、断面が台形であり、材質および製作方法は実施例１と同じである。
製作手順と作用も、実施例１と同様で、特にスペーサ３１の方が、バインドテープの巻回時、スペーサが倒れにくくなり、巻回を容易にすることができる。
ここで、絶縁スペーサ３１において、その先端は前記大コイル２２の先端よりも長くなるように配置しても良い。
【実施例３】
【０００９】
図４は、本発明の第３の実施例による回転子のコイルエンドを示す図で、（ａ）はスペーサの斜視図、（ｂ）はコイルエンドの平面図である。
図４において、３２はスペーサで、Ｕ字型である。そして、耐熱性、電気絶縁性、機械的強度、耐環境性に優れるエポキシ樹脂やポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂に充填剤を混合し、金型に注型して製作される。
製作手順と作用について説明する。まず、大コイル２２、中コイル２３、小コイル２４を回転子鉄心２１のスロットに挿入し、絶縁部２５および支持部２６とともに緊縛ひもやバインドテープ等の緊縛手段により緊縛後、離型紙を全周に巻回し、さらに張力を加えて熱収縮性テープを全周に巻回、樹脂処理する。そして、離型紙と熱収縮性テープを全部剥がし、前記スペーサ３２を、その直線部を前記コイルとコイルの間に挿入し、コイルエンドの外周に密着させ、前記大コイル２２と中コイル２３の外周に前記大コイル側バインドテープ２８を、前記小コイル２４の外周に前記小コイル側バインドテープ２９を巻回する。この後加熱して完成となる。
【実施例４】
【００１０】
図５は、本発明の第４の実施例による回転子のコイルエンドを示す図で、（ａ）は回転子の側面図、（ｂ）はＦ−Ｆ線矢視平面図である。図５において、３３は高粘度樹脂層で、耐熱性に優れるエポキシ樹脂やポリエステル樹脂に無機充填剤を配合する等した高粘度樹脂で形成される。
以下、製作手順と作用について説明する。
まず、大コイル２２、中コイル２３、小コイル２４を回転子鉄心２１のスロットに挿入し、絶縁部２５および支持部２６とともに緊縛ひもやバインドテープ等の緊縛手段により緊縛する。
その後、離型紙を全周に巻回するとともに、さらに張力を加えて熱収縮性テープを全周に巻回し、大コイル２２の表面に高粘度樹脂を塗布して高粘度樹脂層３３を形成する。これにより、前記不織布３０および大コイル２２からの樹脂の流出を抑制して、樹脂の充填性を向上し、大コイル２２の機械的強度を向上することができる。この後、樹脂処理し、離型紙と熱収縮性テープを全部剥がし、前記大コイル２２と大コイル２２の間にスペーサ３０を設置して、前記大コイル２２と中コイル２３の外周に前記大コイル側バインドテープ２８を、前記小コイル２４の外周に前記小コイル側バインドテープ２９を巻回、加熱して完成となる。
ここで、前記スペーサ３０において、その先端は前記大コイル２２の先端よりも長くなるように配置しても良いし、また、前記スペーサ３０は、その断面が台形でも良く、Ｕ字型のものを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施例による回転子のコイルエンドを示す図で、（ａ）はスペーサの斜視図、（ｂ）は回転子の側面図、（ｃ）はＥ−Ｅ線矢視平面図である。
【図２】本発明の第１の実施例による回転子のコイルエンドの平面図である。
【図３】本発明の第２の実施例による回転子のコイルエンドを示す図で、（ａ）はスペーサの斜視図、（ｂ）は回転子の側面図である。
【図４】本発明の第３の実施例による回転子のコイルエンドを示す図で、（ａ）はスペーサの斜視図、（ｂ）はコイルエンドの平面図である。
【図５】本発明の第４の実施例による回転子のコイルエンドを示す図で、（ａ）は回転子の側面図、（ｂ）はＦ−Ｆ線矢視平面図である。
【図６】回転子のコイルエンドを示す図で、（ａ）は回転子の側面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線矢視平面図である。
【図７】従来技術による回転子のコイルエンドを示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）はＡ−Ａ線矢視平面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図、（ｄ）はスペーサの斜視図である。
【図８】実際の回転子のコイルエンドを示す図で、（ａ）は回転子の側面図、（ｂ）はＤ−Ｄ線矢視平面図である。
【符号の説明】
【００１２】
１、２１  回転子鉄心
２、３、４  回転子巻線
５  ガラスバインドテープ
６  絶縁
７  鉄心押さえ
８  軸
９’  スペーサ
９Ａ  突起
９Ｂ  頂面
１０  通風穴
１２  冷却風
１３  スリーブ
１４  通風穴
２２  大コイル
２３  中コイル
２４  小コイル
２５  絶縁部
２６  支持部
２７  回転軸
２８  大コイル側バインドテープ
２９  小コイル側バインドテープ
３０  スペーサ（四角形型）
３１  スペーサ（台形型）
３２  スペーサ（Ｕ字型）
３３  高粘度樹脂層
Ｌ１  大コイル２２で先端が丸くなっている部分の軸方向長さ
【図１】
2006149096.tif 000003
【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】
2006149096.tif 000009
【図８】
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