(57)【要約】【課題】突極形集中巻の回転電機において、コイルエンドが遠心力により変形することを防止する。【解決手段】突極形の回転子のポールコア６には、回転子コイル４が集中巻されている。コイルエンド４ａの外周側の面は平面となっている。このコイルエンド４ａの外周側の平面の上に、駒１０を入れて、リング状にバインド１１をバインディングする。バインド１１の幅は、コイルエンド４ａの外周側の面のすべてを覆う幅となっている。遠心力は駒１０とバインド１１により支持される。このためコイルエンド４ａが、遠心力に起因して外周側に変形するのを防止することができ、コイルエンド４ａのショート等の発生を防止することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
突極形の回転子のポールコアに回転子コイルを集中巻してなる回転電機において、
前記回転子コイルの各極のコイルエンドの外周側の面に対向しつつ、隣接する極のコイルエンドをかけ渡す状態でバインドをバインディングして、バインドをリング状に形成したことを特徴とする回転電機のコイルエンド構造。
【請求項２】
突極形の回転子のポールコアに回転子コイルを集中巻してなる回転電機において、
前記回転子コイルの各極のコイルエンドの外周側の面に対向しつつ、隣接する極のコイルエンドをかけ渡す状態でバインドをバインディングして、バインドをリング状に形成し、
前記バインドと前記コイルエンドの外周側の面との間の空間には、外周面側が湾曲し内周面側が平面となっている絶縁性の駒が挿入されていることを特徴とする回転電機のコイルエンド構造。
【請求項３】
突極形の回転子のポールコアに回転子コイルを集中巻してなる回転電機において、
前記回転子コイルの各極のコイルエンドの外周側の面に対向しつつ、隣接する極のコイルエンドをかけ渡す状態でバインドをバインディングして、バインドをリング状に形成し、
前記バインドと前記コイルエンドの外周側の面との間の空間の両隅部分には、外周面側が湾曲し内周面側が平面となっている楔形の絶縁性の駒が挿入されると共に、前記バインドと前記コイルエンドの外周側の面との間の空間のうち両隅部分を除く部分には支え棒を挿入していることを特徴とする回転電機のコイルエンド構造。
【請求項４】
突極形の回転子のポールコアに回転子コイルを集中巻してなる回転電機において、
前記回転子コイルの各極のコイルエンドの外周側の面に対向しつつ、隣接する極のコイルエンドをかけ渡す状態でバインドをバインディングして、バインドをリング状に形成し、
前記バインドと前記コイルエンドの外周側の面との間の空間の両隅部分には、外周面側が湾曲し内周面側が平面となっている楔形の絶縁性の駒が挿入されると共に、前記バインドと前記コイルエンドの外周側の面との間の空間のうち両隅部分を除く部分には支え棒を挿入しており、
前記バインドの外周には補強リングが緊密に嵌入していることを特徴とする回転電機のコイルエンド構造。
【請求項５】
前記バインドの幅は、前記コイルエンドの外周側の面をすべて覆う幅となっていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項の回転電機のコイルエンド構造。
【請求項６】
突極形の回転子のポールコアに回転子コイルを集中巻してなる回転電機において、
前記回転子コイルのコイルエンドの外周側の面に、この面をすべて覆う広さの絶縁板を配置し、
前記ポールコアの頭部と前記絶縁板との間に支え板を緊密に挿入したことを特徴とする回転電機のコイルエンド構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機のコイルエンド構造に関するものである。特に本発明は、突極形集中巻発電機の回転子のコイルエンドを、遠心力に対して効果的に抗することができるように工夫したものである。
【０００２】
【従来の技術】
発電機などの回転電機の回転子のコイルエンドは、回転子の端面から軸方向に伸びて延在している。このため、回転子が回転すると、コイルエンドには、遠心力が作用して、外周側へ変形させようとする応力が作用する。かかる応力は、コイルエンドを変形させる原因となり、ひいては、コイルエンドの変形に起因して素線の被覆（絶縁）が破れてショートに至る原因ともなる。
【０００３】
このため、従来の技術では、次に説明するように、コイルエンドの変形を小さくするために締め金でコイルエンドの荷重を支えている。
【０００４】
ここで従来技術を具体的に説明する。図５は突極形の発電機を示す模式図である。図５に示すように回転軸１には回転子２が設けられており、フレーム側には固定子３が設けられている。回転子２には回転子コイル４が備えられており、固定子３には固定子コイル５が備えられている。回転子コイル４は集中巻となっている。
【０００５】
図６（ａ）（ｂ）（ｃ）は、回転子２の磁極部分を示しており、（ａ）は端面側から見た図、（ｂ）は外周側から見た図、（ｃ）は周方向に沿う方向から見た図である。
【０００６】
図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、回転子２の周方向にわたる複数箇所には極数に応じた数のポールコア６が設けられており、各ポールコア６には、回転子コイル４が集中巻されている。回転子コイル４のうち、回転子２の端面から軸方向に伸びて延在した部分がコイルエンド４ａとなっている。また、隣接するポールコア６をかけ渡す状態でリング状のエンドリング７が、各ポールコア６の端面に固定されている。締め金８は、磁極が形成される位置においてエンドリング７に固定されており、この締め金８がコイルエンド４ａの外周面に接している。コイルエンド７のうち締め金８で抑えられていないコーナー部分が、コイルエンドコーナー部４ａ−１である。
【０００７】
なお、コイルエンドに作用する応力（遠心力）を支持する他の従来技術としては、下記の特許文献１及び特許文献２がある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平５−２３６６９１号公報
【特許文献２】
特開平６−３３５１８７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図６に示す従来技術では、コイルエンド４ａのうち、コイルエンドコーナー部４ａ−１は締め金８で支えることができない。このため、回転子コイル４の素線の温度が上昇して素線強度が低下すると、コイルエンドコーナー部４ａ−１は遠心力により外周側に変形してしまう虞があった。仮にコイルエンドコーナー部４ａ−１が外周側に変形してしまうと、素線の被覆が破れてショート事故の原因になるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記従来技術に鑑み、回転子（例えば突極形集中巻発電機の回転子）のコイルエンドを、遠心力に対して効果的に支持することができる、回転電機のコイルエンド構造を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成する本発明の構成は、突極形の回転子のポールコアに回転子コイルを集中巻してなる回転電機において、
前記回転子コイルの各極のコイルエンドの外周側の面に対向しつつ、隣接する極のコイルエンドをかけ渡す状態でバインドをバインディングして、バインドをリング状に形成したことを特徴とする。
【００１２】
また本発明の構成は、突極形の回転子のポールコアに回転子コイルを集中巻してなる回転電機において、
前記回転子コイルの各極のコイルエンドの外周側の面に対向しつつ、隣接する極のコイルエンドをかけ渡す状態でバインドをバインディングして、バインドをリング状に形成し、
前記バインドと前記コイルエンドの外周側の面との間の空間には、外周面側が湾曲し内周面側が平面となっている絶縁性の駒が挿入されていることを特徴とする。
【００１３】
また本発明の構成は、突極形の回転子のポールコアに回転子コイルを集中巻してなる回転電機において、
前記回転子コイルの各極のコイルエンドの外周側の面に対向しつつ、隣接する極のコイルエンドをかけ渡す状態でバインドをバインディングして、バインドをリング状に形成し、
前記バインドと前記コイルエンドの外周側の面との間の空間の両隅部分には、外周面側が湾曲し内周面側が平面となっている楔形の絶縁性の駒が挿入されると共に、前記バインドと前記コイルエンドの外周側の面との間の空間のうち両隅部分を除く部分には支え棒を挿入していることを特徴とする。
【００１４】
また本発明の構成は、突極形の回転子のポールコアに回転子コイルを集中巻してなる回転電機において、
前記回転子コイルの各極のコイルエンドの外周側の面に対向しつつ、隣接する極のコイルエンドをかけ渡す状態でバインドをバインディングして、バインドをリング状に形成し、
前記バインドと前記コイルエンドの外周側の面との間の空間の両隅部分には、外周面側が湾曲し内周面側が平面となっている楔形の絶縁性の駒が挿入されると共に、前記バインドと前記コイルエンドの外周側の面との間の空間のうち両隅部分を除く部分には支え棒を挿入しており、
前記バインドの外周には補強リングが緊密に嵌入していることを特徴とする。
【００１５】
また本発明の構成は、前記バインドの幅は、前記コイルエンドの外周側の面をすべて覆う幅となっていることを特徴とする。
【００１６】
また本発明の構成は、突極形の回転子のポールコアに回転子コイルを集中巻してなる回転電機において、
前記回転子コイルのコイルエンドの外周側の面に、この面をすべて覆う広さの絶縁板を配置し、
前記ポールコアの頭部と前記絶縁板との間に支え板を緊密に挿入したことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、従来技術と同一部分には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００１８】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる回転電機のコイルエンド構造の要部を示しており、図１（ａ）は磁極部分を端面側から見た図、図１（ｂ）は磁極部分を外周側から見た図、図１（ｃ）は駒１０を示す斜視図である。
【００１９】
図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、回転子２の周方向にわたる複数箇所には極数に応じた数の突極形のポールコア６が設けられており、各ポールコア６には、回転子コイル４が集中巻されている。回転子コイル４のうち、回転子２の端面から軸方向に伸びて延在した部分がコイルエンド４ａとなっている。回転子コイル４は突極形のポールコア６に集中巻したため、コイルエンド４ａの外周側の面は平面になっている。
【００２０】
本実施例では、各極のコイルエンド４ａの外周側の面に対向しつつ、隣接する極のコイルエンド４ａをかけ渡す状態でバインド１１がバインディングされており、バインド１１は全体でリング状になっている。このバインド１１の幅（軸方向長さ）はコイルエンド４ａの外周側の面をすべて（コイルエンドコーナー部を含めてすべて）覆う幅となっている。
【００２１】
しかも、集中巻された回転子コイル４の外周側の面は平らになっているため、バインド１１とコイルエンド４ａの外周側の面との間には、図１（ｃ）に示すような絶縁物（絶縁性）の駒１０を挿入している。この駒１０は、バインド１１とコイルエンド４ａの外周側の面との間に形成される空間と同じ形状、つまり外周面側が湾曲しており、内周面側が平面となった形状になっている。
【００２２】
作業手順に沿い説明すると、各コイルエンド４ａの外周側の面にそれぞれ駒１０を配置し、隣接する極のコイルエンド４ａをかけ渡す状態で、駒１０の上からバインド１１をバインディング（全周バインディング）してリング状のバインド１１を形成する。
【００２３】
バインド１１の材質は、布、カーボン、スチールなどの繊維状のものであり、バインディングしてからレジンなどで固められている。
【００２４】
このように、バインド１１及び駒１０を用いて、各コイルエンド４ａの外周側の面の全面を拘束（支持）するようにしている。
【００２５】
図６に示す従来の締め金８を用いた構造では、コイルエンドコーナー部分４ａ−１を支持することができない。しかし、本実施の形態では、コイルエンド４ａの外周側の面の全体をバインド１１で支持することで、コイルエンドコーナー部分の変形を拘束することができる。
【００２６】
また、突極形集中巻の発電機の回転子コイル４では、コイルエンド４の外周側の面が平らであるが、駒１０を挿入してバインド１１をバインディングしたため、コイルエンド４の外周側の面の全体を拘束することができる。したがって、回転子コイル４が高温になり回転子コイル４の剛性が低下したとしても、コイルエンド４ａ（コイルエンドコーナー部も含めて）は変形が生じず、被膜の割れによるショートを起こす虞がなくなる。
【００２７】
＜第２の実施の形態＞
図２は、本発明の第２の実施の形態にかかる回転電機のコイルエンド構造の要部を示しており、図２（ａ）は磁極部分を端面側から見た図、図２（ｂ）は磁極部分を外周側から見た図、図２（ｃ）は駒１０ａ，１０ｂを示す斜視図である。
【００２８】
図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、回転子２の周方向にわたる複数箇所には極数に応じた数の突極形のポールコア６が設けられており、各ポールコア６には、回転子コイル４が集中巻されている。回転子コイル４のうち、回転子２の端面から軸方向に伸びて延在した部分がコイルエンド４ａとなっている。回転子コイル４は突極形のポールコア６に集中巻したため、コイルエンド４ａの外周側の面は平面になっている。
【００２９】
本実施例では、各極のコイルエンド４ａの外周側の面に対向しつつ、隣接する極のコイルエンド４ａをかけ渡す状態でバインド１１がバインディングされており、バインド１１は全体でリング状になっている。このバインド１１の幅（軸方向長さ）はコイルエンド４ａの外周側の面をすべて（コイルエンドコーナー部を含めてすべて）覆う幅となっている。
【００３０】
しかも、集中巻された回転子コイル４の外周側の面は平らになっているため、バインド１１とコイルエンド４ａの外周側の面との間には、支え棒１２と、図２（ｃ）に示すような分割形の絶縁物（絶縁性）の駒１０ａ，１０ｂを挿入している。この駒１０ａ，１０ｂは、バインド１１とコイルエンド４ａの外周側の面との間に形成される空間の両隅部分と同じ形状、つまり外周面側が湾曲しており、内周面側が平面となった楔形の形状になっている。そして、バインド１１とコイルエンド４ａの外周側の面との間の空間の両隅部分に、駒１０ａ，１０ｂが挿入されると共に、バインド１１とコイルエンド４ａの外周側の面との間の空間のうち両隅部分を除く部分に複数本の支え棒１２を挿入している。
【００３１】
作業手順に沿い説明すると、各コイルエンド４ａの外周側の面にそれぞれ支え棒１２と駒１０ａ，１０ｂを配置し、隣接する極のコイルエンド４ａをかけ渡す状態で、支え棒１２及び駒１０ａ，１０ｂの上からバインド１１をバインディング（全周バインディング）してリング状のバインド１１を形成する。
【００３２】
バインド１１の材質は、布、カーボン、スチールなどの繊維状のものであり、バインディングしてからレジンなどで固められている。
【００３３】
このように、バインド１１，支え棒１２及び駒１０ａ，１０ｂを用いて、各コイルエンド４ａの外周側の面の全面を拘束（支持）するようにしている。
【００３４】
このため、本実施の形態では、コイルエンド４ａの外周側の面の全体をバインド１１で支持することで、コイルエンドコーナー部分の変形を拘束することができる。
【００３５】
また、突極形集中巻の発電機の回転子コイル４では、コイルエンド４の外周側の面が平らであるが、支持棒１２及び駒１０ａ，１０ｂを挿入してバインド１１をバインディングしたため、コイルエンド４の外周側の面の全体を拘束することができる。したがって、回転子コイル４が高温になりコイル４の剛性が低下したとしても、コイルエンド４ａ（コイルエンドコーナー部も含めて）は変形が生じず、被膜の割れによるショートを起こす虞がなくなる。
【００３６】
また、本実施の形態では、バインド１１とコイルエンド４ａの上面側の面との間の空間の一部にのみ駒１０ａ、１０ｂを配置し、残りの空間には支え棒１２を配置して空間部分を残すようにしたので、回転子コイル４の冷却面積が増え、回転子コイル４の温度を下げることができる。
【００３７】
＜第３の実施の形態＞
図３は、本発明の第３の実施の形態にかかる回転電機のコイルエンド構造の要部を示しており、図３（ａ）は磁極部分を端面側から見た図、図３（ｂ）は磁極部分を外周側から見た図、図３（ｃ）は駒１０ａ，１０ｂを示す斜視図である。
【００３８】
図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、回転子２の周方向にわたる複数箇所には極数に応じた数の突極形のポールコア６が設けられており、各ポールコア６には、回転子コイル４が集中巻されている。回転子コイル４のうち、回転子２の端面から軸方向に伸びて延在した部分がコイルエンド４ａとなっている。回転子コイル４は突極形のポールコア６に集中巻したため、コイルエンド４ａの外周側の面は平面になっている。
【００３９】
本実施例では、各極のコイルエンド４ａの外周側の面に対向しつつ、隣接する極のコイルエンド４ａをかけ渡す状態でバインド１１がバインディングされており、バインド１１は全体でリング状になっている。このバインド１１の幅（軸方向長さ）はコイルエンド４ａの外周側の面をすべて（コイルエンドコーナー部を含めてすべて）覆う幅となっている。
【００４０】
しかも、集中巻された回転子コイル４の外周側の面は平らになっているため、バインド１１とコイルエンド４ａの外周側の面との間には、支え棒１２と、図３（ｃ）に示すような分割形の絶縁物（絶縁性）の駒１０ａ，１０ｂを挿入している。この駒１０ａ，１０ｂは、バインド１１とコイルエンド４ａの外周側の面との間に形成される空間の両隅部分と同じ形状、つまり外周面側が湾曲しており、内周面側が平面となった楔形の形状になっている。
【００４１】
更に、バインド１１の外周には、バインド１１よりも強度の大きい補強リング１３が緊密に嵌入されている。
【００４２】
作業手順に沿い説明すると、各コイルエンド４ａの外周側の面にそれぞれ支え棒１２と駒１０ａ，１０ｂを配置し、隣接する極のコイルエンド４ａをかけ渡す状態で、支え棒１２及び駒１０ａ，１０ｂの上からバインド１１をバインディング（全周バインディング）してリング状のバインド１１を形成する。このリング状のバインド１１の上に補強リング１３を嵌入している。
【００４３】
バインド１１の材質は、布、カーボン、スチールなどの繊維状のものであり、バインディングしてからレジンなどで固められている。
【００４４】
このように、バインド１１，支え棒１２及び駒１０ａ，１０ｂ更には補強リング１３を用いて、各コイルエンド４ａの外周側の面の全面を拘束（支持）するようにしている。
【００４５】
このため、本実施の形態では、コイルエンド４ａの外周側の面の全体をバインド１１及び補強リング１３で支持することで、コイルエンドコーナー部分の変形を拘束することができる。
【００４６】
また、突極形集中巻の発電機のコイル４では、コイルエンド４の外周側の面が平らであるが、支持棒１２及び駒１０ａ，１０ｂを挿入してバインド１１をバインディングしたため、コイルエンド４の外周側の面の全体を拘束することができる。したがって、コイル４が高温になりコイル４の剛性が低下したとしても、コイルエンド４ａ（コイルエンドコーナー部も含めて）は変形が生じず、被膜の割れによるショートを起こす虞がなくなる。
【００４７】
また、本実施の形態では、バインド１１とコイルエンド４ａの上面側の面との間の空間の一部にのみ駒１０ａ、１０ｂを配置し、残りの空間には支え棒１２を配置して空間部分を残すようにしたので、回転子コイル４の冷却面積が増え、回転子コイル４の温度を下げることができる。
【００４８】
更に、補強リング１３を備えたため、コイルエンド４ａを拘束する力がより強くなり、遠心力が大きい回転電機に適用することができる。
【００４９】
＜第４の実施の形態＞
図４は、本発明の第４の実施の形態にかかる回転電機のコイルエンド構造の要部を示しており、図４（ａ）は磁極部分を端面側から見た図、図４（ｂ）は磁極部分を外周側から見た図である。第４の実施の形態では、バインドを使用しない。
【００５０】
図４（ａ）（ｂ）に示すように、回転子２の周方向にわたる複数箇所には極数に応じた数の突極形のポールコア６が設けられており、各ポールコア６には、回転子コイル４が集中巻されている。回転子コイル４のうち、回転子２の端面から軸方向に伸びて延在した部分がコイルエンド４ａとなっている。回転子コイル４は突極形のポールコア６に集中巻したため、コイルエンド４ａの外周側の面は平面になっている。
【００５１】
本実施例では、各極のコイルエンド４ａの外周側の面に絶縁板１５を配置している。この絶縁板１５は、コイルエンド４ａの外周側の面をすべて（コイルエンドコーナー部を含めてすべて）覆う広さとなっている。
【００５２】
更に突極形（茸形）のポールコア６の頭部と、絶縁板１５との間に、複数の支え棒１６を緊密に挿入している。この支え棒１６は絶縁板１５の外周側の面を支持しており、両側の支え棒１６は、コイルエンドコーナー部の真上に位置するように斜め配置されている。
【００５３】
このように、支え棒１６及び絶縁板１５を用いて、各コイルエンド４ａの外周側の面の全面を拘束（支持）するようにしている。このため、コイルエンド４ａの外周側の面の全体を支持することができ、コイルエンドコーナー部分の変形を拘束することができる。
【００５４】
したがって、回転子コイル４が高温になり回転子コイル４の剛性が低下したとしても、コイルエンド４ａ（コイルエンドコーナー部も含めて）は変形が生じず、被膜の割れによるショートを起こす虞がなくなる。
【００５５】
しかもバインディング作業が不要であるので、容易に構成することができ、コストダウンにも寄与することができる。つまり、コイルエンドのバインドの作業は工数がかかり、コストアップにつながる。しかし、本実施の形態では、コイルエンド４ａの外周側の面の全面を覆う状態で絶縁板１５を備えると共に、両側の支え棒１６をコーナー方向に曲げて配置するという簡単な構造で効果的にコイルエンドを拘束できることから、コストダウンが行える。
【００５６】
【発明の効果】
以上、実施の形態と共に具体的に説明したように本発明によれば、回転電機のコイルエンド（コイルエンドコーナー部を含めて）を確実に支持することができるので、遠心力が作用してもコイルエンドが変形することを防止することができ、コイルエンドの素線の被覆の破れを防止して、ショートの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる回転電機のコイルエンド構造の要部を示しており、図１（ａ）は磁極部分を端面側から見た図、図１（ｂ）は磁極部分を外周側から見た図、図１（ｃ）は駒１０を示す斜視図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態にかかる回転電機のコイルエンド構造の要部を示しており、図２（ａ）は磁極部分を端面側から見た図、図２（ｂ）は磁極部分を外周側から見た図、図２（ｃ）は駒１０ａ，１０ｂを示す斜視図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態にかかる回転電機のコイルエンド構造の要部を示しており、図３（ａ）は磁極部分を端面側から見た図、図３（ｂ）は磁極部分を外周側から見た図、図３（ｃ）は駒１０ａ，１０ｂを示す斜視図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態にかかる回転電機のコイルエンド構造の要部を示しており、図４（ａ）は磁極部分を端面側から見た図、図４（ｂ）は磁極部分を外周側から見た図である。
【図５】突極形の発電機を示す模式図である。
【図６】回転子の磁極部分を示しており、図６（ａ）は端面側から見た図、図６（ｂ）は外周側から見た図、図６（ｃ）は周方向に沿う方向から見た図である。である。
【符号の説明】
１  回転軸
２  回転子
３  固定子
４  回転子コイル
４ａ  コイルエンド
４ａ−１  コイルエンドコーナー部
５  固定子コイル
６  ポールコア
７  エンドリング
８  締め金
１０，１０ａ，１０ｂ  駒
１１  バインド
１２  支え棒
１３  補強リング
１５  絶縁板
１６  支え棒
【図１】
2004320908.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004320908.tif 000005
【図４】
2004320908.tif 000006
【図５】
2004320908.tif 000007
【図６】
2004320908.tif 000008