(57)【要約】【課題】  簡便な構成で固定子コイルの出口部直線部の剛性を増加させ、固定子コイルの出口部直線部の振動を低減することができること。【解決手段】  本発明の回転電機は、上記課題を解決するために、固定子コイルが、該固定子鉄心の端部から軸方向に突出した前記固定子コイルの出口部直線部を有する上コイルと底コイルの２種類から成り、かつ、スロット内の前記上コイルと前記底コイルの間にはコイル間絶縁板が挟まれていると共に、ウェッジと前記上コイルの間にはウェッジ下絶縁板が挟まれている回転電機であって、前記ウェッジ下絶縁板と前記コイル間絶縁板を前記固定子鉄心の軸方向端部から外方に所定距離突出させ、かつ、前記底コイルの出口部直線部と前記コイル間絶縁板の間が接着されていると共に、前記上コイルの出口部直線部と前記ウェッジ下絶縁板の間が接着されていることを特徴とする。【選択図】図１
2016100904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子と、該回転子の外径側に所定の空隙を介して対向配置される固定子とから成り、前記固定子は、複数の電磁薄鋼板を軸方向に積層して構成された固定子鉄心と、該固定子鉄心の内径側に、軸方向に伸延し周方向に所定間隔をもって複数形成されたスロットと、これら複数のスロット内に装着された固定子コイルと、該固定子コイルを前記スロットに固定するウェッジとを備え、
前記固定子コイルは、該固定子鉄心の端部から軸方向に突出した前記固定子コイルの出口部直線部を有する上コイルと底コイルの２種類から成り、かつ、前記スロット内の前記上コイルと前記底コイルの間にはコイル間絶縁板が挟まれていると共に、前記ウェッジと前記上コイルの間にはウェッジ下絶縁板が挟まれている回転電機であって、
前記ウェッジ下絶縁板と前記コイル間絶縁板を前記固定子鉄心の軸方向端部から外方に所定距離突出させ、かつ、前記底コイルの出口部直線部と前記コイル間絶縁板の間が接着されていると共に、前記上コイルの出口部直線部と前記ウェッジ下絶縁板の間が接着されていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機において、
前記上コイルと前記コイル間絶縁板の間は、接着されていないことを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の回転電機において、
前記ウェッジは、前記固定子鉄心の端部から軸方向に所定距離突出していることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転電機において、
前記コイル間絶縁板は、前記固定子鉄心の軸方向端部から外方に所定距離突出した部分に側部が形成され、該側部が前記底コイルの周方向の側面を覆うように接着されていると共に、前記ウェッジ下絶縁板は、前記固定子鉄心の軸方向端部から外方に所定距離突出した部分に側部が形成され、該側部が前記上コイルの周方向の側面を覆うように接着されていることを特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項４に記載の回転電機において、
前記コイル間絶縁板の側部と前記底コイルの周方向の側面の間、及び前記ウェッジ下絶縁板の側部と前記上コイルの周方向の側面の間に、それぞれフェルトが介在されていることを特徴とする回転電機。
【請求項６】
請求項５に記載の回転電機において、
前記フェルトは、ガラス繊維又はアラミド繊維に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグフェルトであることを特徴とする回転電機
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の回転電機において、
前記コイル間絶縁板又は前記ウェッジ下絶縁板は、繊維強化プラスチックから成ることを特徴とする回転電機。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の回転電機において、
前記コイル間絶縁板と前記ウェッジ下絶縁板の前記固定子鉄心の端部から軸方向に突出した突出長さは、前記固定子コイルの出口部直線部の長さの０.３倍以上であることを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転電機に係り、特に、固定子コイルの支持構成を改良した回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転電機における固定子コイルの支持構造としては、固定子鉄心のスロット内に上コイル及び底コイルから成る２本の固定子コイルが収められ、この固定子コイルが、その間に絶縁性積層板を挟んで、ウェッジ（くさび）によってスロット内に強固に固定されているものが知られている。
【０００３】
また、回転電機の固定子コイル端部の振動を低減するために、固定子鉄心の端部から突出した固定子コイルの出口部直線部を包囲して、これを支持するスペーサを固定子鉄心押え板に固定する構成が、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−５４８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、回転電機の運転時には、固定子コイルに流れる電流により固定子コイルに電磁加振力が作用し、固定子コイル端部を振動させる。この振動を低減するために、上述した特許文献１では、固定子鉄心の軸方向端部から突出した固定子コイルの出口部直線部の支持剛性を上げる構成が提案されている。
【０００６】
この特許文献１の構成では、固定子コイルの出口部直線部の振動を抑えることで、固定子コイル端部の振動を低減できるが、構成が複雑になり作業工数が従来よりも増えていた。このため、固定子コイルの出口部直線部の振動を低減できる、より簡便な構成が求められていた。
【０００７】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、簡便な構成で固定子コイルの出口部直線部の剛性を増加させ、固定子コイルの出口部直線部の振動を低減することができる回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の回転電機は、上記目的を達成するために、回転子と、該回転子の外径側に所定の空隙を介して対向配置される固定子とから成り、前記固定子は、複数の電磁薄鋼板を軸方向に積層して構成された固定子鉄心と、該固定子鉄心の内径側に、軸方向に伸延し周方向に所定間隔をもって複数形成されたスロットと、これら複数のスロット内に装着された固定子コイルと、該固定子コイルを前記スロットに固定するウェッジとを備え、前記固定子コイルは、該固定子鉄心の端部から軸方向に突出した前記固定子コイルの出口部直線部を有する上コイルと底コイルの２種類から成り、かつ、前記スロット内の前記上コイルと前記底コイルの間にはコイル間絶縁板が挟まれていると共に、前記ウェッジと前記上コイルの間にはウェッジ下絶縁板が挟まれている回転電機であって、前記ウェッジ下絶縁板と前記コイル間絶縁板を前記固定子鉄心の軸方向端部から外方に所定距離突出させ、かつ、前記底コイルの出口部直線部と前記コイル間絶縁板の間が接着されると共に、前記上コイルの出口部直線部と前記ウェッジ下絶縁板の間が接着されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡便な構成で固定子コイルの出口部直線部の剛性を増加させ、固定子コイルの出口部直線部の振動を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の回転電機の実施例１であり、固定子コイル端部の支持構成を示す図である。
【図２】本発明の回転電機の実施例１における固定子鉄心端部からの絶縁板の軸方向に突出した長さと固定子コイルの出口部直線部の曲げ剛性の増加率の関係を示した特性図である。
【図３】本発明の回転電機の実施例２であり、固定子コイル端部の支持構成を示す図である。
【図４】本発明の回転電機の実施例３であり、絶縁板の形状を示す斜視図である。
【図５】図４の断面図である。
【図６】本発明の回転電機の実施例４であり、絶縁板の形状を示す斜視図である。
【図７】図６の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図示した実施例に基づいて本発明の回転電機を説明する。なお、各実施例において、同一構成部品には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【実施例１】
【００１２】
図１に、本発明の回転電機の実施例１を示す。該図に示す本実施例では、上コイルと底コイルの熱伸び差に起因する応力を発生させずに、固定子コイルの出口部直線部の剛性を増加させることができる固定子コイルの支持構成を改良した例について説明する。
【００１３】
図１に示す如く、本実施例の回転電機は、回転子（図示せず）と、この回転子の外径側に所定の空隙を介して対向配置される固定子１０とから成り、この固定子１０は、複数の電磁薄鋼板を軸方向に積層して構成された固定子鉄心１と、固定子鉄心１の内径側に、軸方向に伸延し周方向に所定間隔をもって複数形成されたスロット（図示せず）と、これら複数のスロット内に装着された固定子コイル４と、この固定子コイル４をスロットに固定するウェッジ６とを備え、固定子コイル４は、固定子鉄心１の端部１ａから軸方向に突出した固定子コイル４の出口部直線部２ａ、３ａを有する上コイル２と底コイル３の２種類から成り、かつ、スロット内の上コイル２と底コイル３の間にはコイル間絶縁板５が挟まれていると共に、ウェッジ６と上コイル２の間にはウェッジ下絶縁板７が挟まれて概略構成されている。なお、コイル間絶縁板５とウェッジ下絶縁板７を総称して、絶縁板８ということがある。
【００１４】
そして、本実施例では、ウェッジ下絶縁板７とコイル間絶縁板５を固定子鉄心１の端部１ａから外方（軸方向）に所定距離突出させ、かつ、底コイル３の出口部直線部３ａとコイル間絶縁板５の間が接着されていると共に、上コイル２の出口部直線部２ａとウェッジ下絶縁板７の間が接着されている。
【００１５】
即ち、本実施例では、コイル間絶縁板５とウェッジ下絶縁板７が、固定子鉄心１の端部１ａから外方（軸方向）に延伸されており、コイル間絶縁板５は底コイル３の出口部直線部３ａに接着（この接着は、例えば、不織布に熱硬化性樹脂を含浸させて、底コイル３の出口部直線部３ａとコイル間絶縁板５の間に挟み、加熱して熱硬化性樹脂を硬化させることで行う）されており、ウェッジ下絶縁板７は上コイル２の出口部直線部２ａに接着（この接着は、例えば、不織布に熱硬化性樹脂を含浸させて、上コイル２の出口部直線部２ａとウェッジ下絶縁板７の間に挟み、加熱して熱硬化性樹脂を硬化させることで行う）されている。
【００１６】
なお、絶縁板（コイル間絶縁板５及びウェッジ下絶縁板７）８の材料としては、曲げ剛性が大きい非磁性の材料、例えば、繊維強化プラスチックなどが好適である。
【００１７】
次に、図１に示した本実施例の回転電機における効果を説明する。
【００１８】
即ち、本実施例の回転電機の構成では、固定子コイル（上コイル２及び底コイル３）４の出口部直線部２ａ、３ａに絶縁板（コイル間絶縁板５及びウェッジ下絶縁板７）８が接着されているため、この部分が接着されていない従来の固定子コイル４に比較して、接着されている部分の固定子コイル４の曲げ剛性を増加させることができる。よって、回転電機の運転時に、固定子コイル４が電磁加振された際の固定子コイル（上コイル２及び底コイル３）４の出口部直線部２ａ、３ａの振動を低減することができる。
【００１９】
更に、本実施例の構成では、コイル間絶縁板５と上コイル２の間は接着されていないため、このコイル間絶縁板５と上コイル２間は滑ることができ、回転電機の運転時に固定子コイル４の温度が上昇しても、上コイル２と底コイル３の熱伸び差に起因する応力が発生することはない。
【００２０】
本実施例の回転電機の構成の効果を有限要素法による数値計算で確かめた結果を、図２を参照しながら説明する。
【００２１】
図２は、固定子鉄心１の端部１ａからの絶縁板８の軸方向に突出した長さと固定子コイル（上コイル２及び底コイル３）４の出口部直線部２ａ、３ａの曲げ剛性の増加率の関係を示し、横軸は、固定子鉄心１の端部１ａから絶縁板８の軸方向に突出した長さＬａと固定子コイル（上コイル２及び底コイル３）４の出口部直線部２ａ、３ａの長さＬｂの比であり、縦軸は、Ｌａ＝０のときのコイルの曲げ剛性を基準とし、剛性の増加率を％で示したものである。
【００２２】
この図２から、横軸のＬａ／Ｌｂの値を増やすほど曲げ剛性を増加させられることがわかり、本実施例の回転電機の構成における効果が理解される。
【００２３】
なお、固定子コイル４の曲げ剛性は、数％程度のばらつきを持っていると考えられるので、ばらつきの範囲を超えて５％以上の剛性増加を得るにはＬａ／Ｌｂの値は、０.３以上とする必要があることが図２から明らかである。
【００２４】
このように本実施例の構成によれば、固定子コイル（上コイル２及び底コイル３）４の出口部直線部２ａ、３ａに絶縁板（コイル間絶縁板５及びウェッジ下絶縁板７）８が接着されているため、固定子コイル４の出口部直線部２ａ、３ａの剛性を増加させることができる。また、コイル間絶縁板５と上コイル２の間は接着されていないため、この２つの材料間は滑ることができ、回転電機の運転時に固定子コイル４の温度が上昇しても、上コイル２と底コイル３の熱伸び差に起因する応力が発生することはない。
【実施例２】
【００２５】
図３に、本発明の回転電機の実施例２を示す。
【００２６】
図１に示した実施例１では、ウェッジ６が固定子鉄心１の端部１ａから軸方向に突出していないが、図３に示す本実施例では、ウェッジ６が固定子鉄心１の端部１ａから軸方向に所定距離（コイル間絶縁板５及びウェッジ下絶縁板７の突出距離と略同等の距離）突出しているものである。
【００２７】
このような本実施例の回転電機の構成であっても、実施例１と同様な効果が得られことは勿論、本実施例では、ウェッジ６とウェッジ下絶縁板７が上コイル２の出口部直線部２ａを支えているので、上コイル２の出口部直線部２ａの曲げ剛性をさらに増加させることができる。
【実施例３】
【００２８】
図４及び図５に、本発明の回転電機の実施例３を示す。
【００２９】
該図に示す本実施例では、コイル間絶縁板５が、固定子鉄心１の端部１ａから外方（軸方向）に所定距離突出した部分に側部８ａが形成され、この側部８ａが底コイル３の周方向の側面を覆うように接着されていると共に、ウェッジ下絶縁板７が、固定子鉄心１の端部１ａから外方（軸方向）に所定距離突出した部分に側部８ａが形成され、この側部８ａが上コイル２の周方向の側面を覆うように接着されているものである。
【００３０】
即ち、本実施例における絶縁板（コイル間絶縁板５及びウェッジ下絶縁板７）８は、固定子鉄心１の端部１ａから軸方向に突出した領域において、図４及び図５に示す如く、側部８ａが形成されている。この絶縁板８の側部８ａは、固定子コイル（上コイル２及び底コイル３）４の出口部直線部２ａ、３ａの周方向の側面を覆うように固定子コイル４に接着されている。これ以外の構成は、実施例１と同じであるので、繰り返しの説明は省略する。
【００３１】
本実施例の構成における効果を、以下に説明する。即ち、実施例１で説明した構成では、固定子コイル４の半径方向の曲げ剛性を増加させることができるが、周方向の曲げ剛性の増加率は小さかった。
【００３２】
これに対して、本実施例では、絶縁板（コイル間絶縁板５及びウェッジ下絶縁板７）８が、固定子コイル（上コイル２及び底コイル３）４の出口部直線部２ａ、３ａの周方向の側面にも接着されているため、固定子コイル４の周方向の曲げ剛性を増加させることができる。
【００３３】
このような本実施例の回転電機の構成であっても、実施例１と同様な効果が得られことは勿論、固定子コイル４の周方向の曲げ剛性を増加させることができるため、実施例１の構成よりも固定子コイル４の端部の振動を低減することができる。
【実施例４】
【００３４】
図６及び図７に、本発明の回転電機の実施例４を示す。
【００３５】
図４及び図５に示した実施例３では、絶縁板（コイル間絶縁板５及びウェッジ下絶縁板７）８の側部８ａと固定子コイル（上コイル２及び底コイル３）４の側面を直接接着しているが、本実施例では、図６及び図７に示す如く、絶縁板８の側部８ａと固定子コイル４の側面の間にフェルト９を介在させる構成としたものである。
【００３６】
このフェルト９には、ガラス繊維又はアラミド繊維などに未硬化の熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂など）を含浸させたプリプレグフェルトを用い、回転電機の製造時には、上記のプリプレグフェルトを固定子コイル４で潰しながら絶縁板８の中に固定子コイル４を入れ、加熱して樹脂を硬化させる。
【００３７】
このような本実施例の回転電機の構成であっても、実施例１と同様な効果が得られことは勿論、本実施例の構成では、硬化する前のフェルト９は柔らかく容易に変形するため、絶縁板８の側部８ａと固定子コイル４の側面の間の隙間を完全に埋めることができ、絶縁板８の側部８ａと固定子コイル４の側面の間を良好に接着できるという利点がある。
【００３８】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施例は本発明を分かりやすく説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１…固定子鉄心、１ａ…固定子鉄心の端部、２…上コイル、２ａ…上コイルの出口部直線部、３…底コイル、３ａ…底コイルの出口部直線部、４…固定子コイル、５…コイル間絶縁板、６…ウェッジ、７…ウェッジ下絶縁板、８…絶縁板、８ａ…絶縁板の側部、９…フェルト、１０…固定子。
【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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【図７】
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