(57)【要約】【課題】コイルエンドに配置される電線の量のバラツキを減らし、コイルエンドの寸法が小さくできるようにした回転電機の固定子を提供すること。【解決手段】複数のコイル１０１〜１０６を渡り線１０７〜１２１により連続して巻回した回転電機の固定子において、磁極に対応して組合せ配列されたＵ相の複数のコイル１０１〜１０３と、同じく組合せ配列されたＲ相の複数のコイル１０４〜１０６の夫々が、各組合せ毎に複数の渡り線１０７〜１２１を備えているようにしたもの。【選択図】図１
2008160929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁極に対応して組合せ配列された複数のコイルを渡り線により連続して巻回した回転電機の固定子において、
前記組合せをなすコイルの間の渡り線が複数存在するようにして当該コイルが巻回されていることを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機の固定子において、
前記組合せをなすコイルの巻始めと巻終りのコイル端末が互いに同じスロット若しくは隣接するスロットに配置された状態で当該コイルが巻回されていることを特徴とする回転電機の固定子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の固定子に係り、特に固定子鉄心の複数のスロットに渡って巻回されたコイルを電機子巻線とした固定子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
誘導電動機などの回転電機の場合、例えば三相交流電力などの多相交流電力を対象とするものが一般的で、この場合、複数のスロットを有する固定子鉄心に多極構成された電機子巻線(固定子巻線)を施すのが通例であり、且つ、このとき電機子巻線の各コイルは、当該コイルに必要な巻回数になるまで１回の処理でスロットに巻回され、コイル間は渡り線で接続される。
【０００３】
ここで、図３は、従来技術による回転電機の固定子の一例として、３６スロット６極の三相誘導機の固定子を示したもので、図において、まず１が固定子鉄心で、次に２がスロットであり、従って、ここに示した固定子では、３６個のスロットを備えた固定子鉄心が用いられ、これに固定子コイルを施した場合が示されていることになる。
【０００４】
そして、ここでは、固定子コイルとして、１相当り６個、合計では１８個のコイルを用い、これらを２群に分け、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相毎に３個で組合せをなすコイルと、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の各相毎に３個で組合せをなすコイルとし、接続の仕方により、１Ｙ(単純Ｙ)結線、２Ｙ(２重Ｙ)結線、１Δ(単純Δ)結線、２Δ(２重Δ)結線の各結線方式の何れにも適用できるようにした場合が示されている。
【０００５】
ここで、この図３の固定子における１相分のコイルを抜き出して示したのが図４で、ここでは一例としてＵ相のコイル１０１、１０２、１０３とＲ相のコイル１０４、１０５、１０６が抜き出されている。そして、この場合、各コイル１０１〜１０６は、各々のコイルに必要とするターン数(巻回数)になるまで１回の処理でスロット２に巻回され、その上でコイル間は渡り線１０７〜１１０により接続されている。
【０００６】
このことは、Ｕ相とＲ相以外のＶ相とＳ相、それにＷ相とＴ相についても同じであり、この結果、Ｕ相とＲ相、Ｖ相とＳ相、それにＷ相とＴ相を夫々直列に接続してやれば、上記した１Ｙ結線と１Δ結線に対応させることができ、並列に接続してやれば、同じく上記した２Ｙ結線と２Δ結線に対応させることができる。
【０００７】
なお、このような回転電機の固定子についての従来技術は幾多あるが、敢えて挙げるとすれば特許文献１がある。
【特許文献１】特開平１０−１０８３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来技術は、コイルエンドでの電線量のバラツキに配慮がされているとは言えず、コイルエンドの寸法に凹凸が生じてしまうという問題があった。
【０００９】
詳しく説明すると、まず、従来技術による回転電機の固定子では、１本若しくは複数本の電線を束にしてマグネットワイヤとし、これを単位コイル当りｎ(ｎ：正の整数)回の巻線を施してコイルとするものとする。そうすると、この場合、第１コイル(初めの１個目にあるコイル)１０１の上にはｎ−１本の電線が配置されることになる。
【００１０】
次に、これに続けて第２コイル(１個目のコイル１０１の巻終り側に隣接するコイル：２番目のコイル)１０２を巻線するのであるが、この場合、第１コイル１０１をスロットに巻線した後、渡り線１０７を介することにより第２コイル１０２に対して連続して巻線し、これに続いて更に渡り線１０８を設け、第３コイル(２個目のコイル１０２に隣接し、１個目のコイル１０１とは反対側に配置されるコイル)１０３に連続して巻線する。
【００１１】
そうすると、この従来技術の場合、第２コイル１０２の上には、当該コイルとして巻回されたｎ−１本の電線だけではなく、更に２本の渡り線１０７、１０８があるため、合計するとｎ＋１本の電線が配置されることになる。このとき第３コイル１０３の上には、初めの第１コイル１０１と同じくｎ−１本の電線が重なって配置されるだけである。
【００１２】
従って、従来技術では、コイルエンドに配置される電線の本数にバラツキが大きくなって、コイルエンドに凹凸が発生してしまうのである。
【００１３】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、コイルエンドに配置される電線の量のバラツキを減らし、コイルエンドの寸法が小さくできるようにした回転電機の固定子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的は、磁極に対応して組合せをなして配列された複数のコイルを渡り線により連続して巻回した回転電機の固定子において、前記組合せをなすコイルの間の渡り線が複数存在するようにして当該コイルが巻回されていることにより達成される。
【００１５】
このとき、更に前記組合せをなすコイルの巻始めと巻終りのコイル端末が互いに同じスロット若しくは隣接するスロットに配置された状態で当該コイルが巻回されているようにしても良い。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、コイルエンドの寸法(厚さ)が小さくできるので、電動機など回転電機のハウジング、エンドブラケットなどの枠部品が小型化できるようになり、回転電機の原価低減を図ることができる。
【００１７】
また、このとき、コイル端末の配置について任意に選べるようにしても良いため、このようにした場合、コイル端末の取違えを防止することができるようになり、従って、この点でも回転電機の原価低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る回転電機の固定子について、図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１９】
まず、ここに説明する実施形態は、本発明を三相誘導機の固定子に適用した場合の一例で、ここでも適用対象は、上記した従来技術の場合と同じく、３６スロット６極の三相誘導機の固定子である。
【００２０】
従って、この実施形態でも、従来技術における図３の場合と同じく、３６個のスロットを備えた固定子鉄心１を用いている。そして、各コイルは、各々のコイルに必要なターン数になるまで１回の処理でスロット２に巻回され、その上でコイル間が渡り線により接続されている。
【００２１】
また、この実施形態でも、固定子鉄心に施すべきコイルとしては、１相当り６個、合計では１８個のコイルを用い、これらを２群に分け、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相毎に夫々３個で組合せをなすコイルと、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の各相毎に夫々３個で組合せをなすコイルとし、接続の仕方により、１Ｙ(単純Ｙ)結線、２Ｙ(２重Ｙ)結線、１Δ(単純Δ)結線、２Δ(２重Δ)結線の各結線方式の何れにも適用できるようにしてあり、従って、この点でも、ここに説明する実施形態は、従来技術の場合と同じである。
【００２２】
ここで、図１は、上記したように、三相誘導機の固定子に適用した場合の本発明の一実施形態における固定子巻線から、その１相分を抜き出して示した図であり、従って、この実施形態でも、その固定子における巻線状態は、全体としては、図３に示した従来技術による固定子の場合とほとんど同じで、異なっているのは、コイルの一部における巻線の構成と渡り線の接続状態にある。
【００２３】
従って、この図１においても、一例としてＵ相のコイル１０１、１０２、１０３とＲ相のコイル１０４、１０５、１０６だけが抜き出された上で図示されているが、このとき、この図１の実施形態の場合、図４の従来技術の場合とは異なり、Ｕ相の第２コイル１０２が２個のコイル１０２ａ、１０２ｂに分けられ、Ｒ相でも、その第２コイル１０５が２個のコイル１０５ａ、１０５ｂに分けられている。そして、これに応じて、これら組合せをなすコイル間での渡り線の接続態様が異なっている点にある。
【００２４】
そして、この図１に示した実施形態の場合、その巻線の順序は、詳しく説明すると、次のようになる。
【００２５】
まず、Ｕ相においては、初め第１コイル１０１を巻回する。このとき当該第１コイルに必要なターン数をｎとした場合、ｎ回巻線することになる。次に、渡り線１０７を設け、第２コイル１０２として、まず、ターン数ｎ’のコイル１０２ａを巻線する。このときのターン数ｎ’については１以上ｎ−１以下、すなわち、１≦ｎ’≦(ｎ−１)とする。
【００２６】
ここで、この後、別の渡り線１０８を設け、ターン数ｎの第３コイル１０３を巻線する。次いで、更に別の渡り線１２０を設け、再び第２コイル１０２として、ターン数ｎ”のコイル１０２ｂを巻線する。このときのターン数ｎ”については、ｎ”＝ｎ−ｎ’となるようにする。そして、ここでＵ相についての巻線処理を終了させるのである。
【００２７】
そうすると、このとき第２コイル１０２のターン数は、コイル１０２ａのターン数とコイル１０２ｂのターン数の和(ｎ’＋ｎ”)、すなわち、ｎとなって、第１コイル１０１及び第３コイル１０３と同じになる。
【００２８】
そして、この場合、まず、第１コイル１０１の上には、当該コイル自身の巻線だけによるｎ−１本の電線が配置されることになる。次に、第３コイル１０３の上には、当該コイル自身の巻線によるｎ−１本の電線に加えて渡り線１２０の１本が配置されるので、合計ではｎ本の電線が配置される。
【００２９】
一方、第２コイル１０２の場合、コイル１０２ａの巻線によるｎ’−１本の電線とコイル１０２ｂの巻線によるｎ”−１本の電線に、渡り線１０７、１０８の２本の電線が配置されるので、第２コイル１０２の上には、ｎ本の電線が配置されることになる。
【００３０】
次に、Ｒ相においても同様に巻線を行うが、このときも第２コイル１０５については、ターン数ｎ’のコイル１０５ａとターン数ｎ”のコイル１０５ｂに分けて巻線し、同じく渡り線についても、渡り線１０９、１１０だけではなく、更に渡り線１２１を設けて１相分の巻線を終了させるのである。
【００３１】
従って、Ｒ相においても、Ｕ相の場合と同じで、まず、第１コイル１０４の上には、当該コイル自身の巻線だけによるｎ−１本の電線が配置され、次に、第２コイル１０５の上には、ｎ本の電線が配置され、そして、第３コイル１０６の上にはｎ本の電線が配置されることになる。
【００３２】
そうすると、この実施形態の場合、コイルエンドでの電線本数の最大値はｎで、最小値はｎ−１になるので、バラツキは１本となるが、このとき、図４の従来技術では、最大値はｎ＋で最小値はｎ−１なので、バラツキは２本になっている。
【００３３】
そして、このことは、組合せをなすコイル、例えばコイル１０２、１０３の間の渡り線が複数本、例えば渡り線１０８、１２０の複数本が存在することによるものである。
【００３４】
従って、この実施形態によれば、コイルエンドに配置される電線の量のバラツキが少なくなり、且つ、コイルエンドでの電線本数の最大値も小さくなるので、その分、コイルエンドの寸法(厚さ)が減少でき、よって、電動機など回転電機のハウジング、エンドブラケットなどの枠部品が小型化できるようになり、回転電機の原価低減を更に図ることができる。
【００３５】
ここで、上記実施形態の技法によれば、固定子コイルの巻線処理において、最後に巻線されるコイルが選択できるようになり、この結果、巻終りのコイル端末の配置を任意に選択することができるようになる。そこで、次に、このように巻終りのコイル端末の配置が選択できるようにした場合の実施形態について、図２により説明する。
【００３６】
ここで、この図２も、上記した図１の場合と同じで、三相誘導機の固定子に適用した場合の本発明の一実施形態における固定子巻線から、その１相分を抜き出して示した図であり、従って、この実施形態でも、その固定子における巻線状態は、全体としては、図３に示した従来技術による固定子の場合とほとんど同じで、異なっているのは、コイルの一部における巻線の構成と渡り線の接続状態にある。
【００３７】
そして、この図２において、まず、図１の場合と大きく異なっているのは、Ｕ相における第１コイル１０１が３個のコイル１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃに分けられている点にある。そして、まず、これらの中のコイル１０１ａの入力端をＵ相の入力とし、出力端は渡り線１０７により、第２コイル１０２の中のコイル１０２ａに接続する。
【００３８】
次に、コイル１０１ｂの入力端は、第２コイル１０２の中のコイル１０２ｂから渡り線１２２を接続し、出力端はＵ相の入力とする。そして、コイル１０１ｃの入力端は、渡り線１２３を介してＲ相の第２コイル１０５の中のコイル１０５ｂの出力端に接続し、出力端はＲ相の出力とする。
【００３９】
このとき、コイル１０２ｂを巻回した後、コイル１０１ｂを巻回し、コイル１０５ｂを巻回した後、コイル１０１ｃを巻回して、１相分の巻線を終了させるのである。そして、このとき、コイル１０１ａとコイル１０１ｂ、それにコイル１０１ｃのターン数の総和がｎになるように各コイルのターン数を調整しておく。
【００４０】
そうすると、この実施形態の場合、図示のように、Ｕ相の入力とＲ相の入力を隣接したスロットにすることができ、Ｕ相の出力とＲ相の出力については、同じスロットにすることができる。
【００４１】
そして、このことは、組合せをなすコイル、例えばコイル１０２、１０３の間の渡り線が複数本、例えば渡り線１０８、１２０が存在することを前提として、更に組合せをなすコイルの巻始めと巻終りのコイル端末が互いに同じスロット若しくは隣接するスロットに配置された状態で当該コイルが巻回されていることによる。
【００４２】
従って、この実施形態によれば、図１の実施形態の場合と同じく、電動機など回転電機のハウジング、エンドブラケットなどの枠部品の小型化による回転電機の原価低減に加えて、更にコイル端末の取違えを防止することができるようになり、この点でも回転電機の原価低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る回転電機の固定子の第１の実施形態における巻線の説明図である。
【図２】本発明に係る回転電機の固定子の第２の実施形態における巻線の説明図である。
【図３】従来技術による回転電機の固定子の一例を示す説明図である。
【図４】従来技術による回転電機の固定子の一例における巻線の説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１：固定子鉄心
２：スロット
１０１、１０４：第１コイル
１０２、１０５：第２コイル
１０３、１０６：第３コイル
１０７〜１２３：渡り線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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