(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に沿って形成されるスロットを有する回転子コアと、上記スロットに格納されるとともに上記スロットから軸方向の外側に出るコイルエンド部を有する回転子コイルと、上記回転子コイルのコイルエンド部の内周側に配設されたバックアップリングと、上記回転子コイルのコイルエンド部の外周に巻き付けられたバインド材層とを備えた回転子の製造方法において、
上記回転子コイルのコイルエンド部に上記バインド材層を巻き付ける工程において、
上記バックアップリングを冷却しながら、かつ、上記バインド材層を加熱しながら巻き付けることを特徴とする回転子の製造方法。
【請求項２】
上記バックアップリングの冷却は、上記バックアップリングの温度を測定して所望温度となるように調整することを特徴とする請求項１に記載の回転子の製造方法。
【請求項３】
上記回転子コイルのコイルエンド部に上記バインド材層を巻き付ける工程において、
上記回転子コアを冷却することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転子コイルのコイルエンド部のバインド材層の張力の保持を良好にするための回転子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の交流励磁形可変速発電電動機の回転子は、薄板鋼板の積層体からなる回転子コアと、回転子コアの外周に設けられたスロット内に形成されるとともにスロットから軸方向の外側に出るコイルエンド部を有する回転子コイルと、回転子コイルのコイルエンド部を支持するバックアップリングと、回転子コイルのコイルエンド部をバックアップリングに固定するためのバインド材層とにて構成されている。そして、バインド材層は、送り出し装置にてバインド材層を高い張力を保持しながら送り出すとともに、回転装置にて回転子を回転させてバインド材層に高い張力を保持させて巻き付けられている。回転子は、回転子コイルエンドが回転子コアからオバーハングした部分の回転子コイルのコイルエンド部は、回転機の回転により作用する遠心力を保持するため、回転子コイルのコイルエンド部の内側にバックアップリングを設け、回転子コイルエンドの外周側から張力をかけてバインド材層を巻き付けることにより、回転子コイルエンドをバックアップリングに固定する構造としている。
【０００３】
バインド材層の巻き付け時は、回転子を回転装置の上に据え付け、回転子を回転させながらバインド材層の送り出し装置から高い張力を保持しながらバインド材層を巻き取る。この時、バインド材層を硬化させるために回転子コイル周辺を加熱した状態となるため、回転子コイルとバックアップリングとは温度上昇し熱膨張する。一方、回転子コイルとバックアップリングとが室温に戻った際には、バインド材層の収縮率よりバックアップリングの方が収縮率が大きいため、バックアップリングの方が収縮量が大きくなり、バインド材層の張力はバインド巻き付け時より低下する。従って、この低下分を見込んで、バンド巻き付け時は必要張力以上の張力を維持する必要がある。このため、送り出し装置および回転子を回転させる回転装置自体を大きくする必要があった。
【０００４】
このことを解消するために、バインド材層で回転子コイルをバックアップリングに固定した後、バインド材層の端部を非磁性金属または非金属材料からなる拘束部材を追加し、組立時の端部からのバインド材層の変形を防止している（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１４１１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の回転子の製造方法は上記のように構成されているため、拘束部材という新たな部材が必要となり、製造工程が増加し煩雑となったり、部材の管理が必要になったり製造が簡便でなくなるという問題点があった。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、回転子コイルのコイルエンド部のバインド材層の張力を容易に保持するため回転子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、軸方向に沿って形成されるスロットを有する回転子コアと、スロットに格納されるとともにスロットから軸方向の外側に出るコイルエンド部を有する回転子コイルと、回転子コイルのコイルエンド部の内周側に配設されたバックアップリングと、回転子コイルのコイルエンド部の外周に巻き付けられたバインド材層とを備えた回転子の製造方法において、
回転子コイルのコイルエンド部にバインド材層を巻き付ける工程において、
バックアップリングを冷却しながら、かつ、上記バインド材層を加熱しながら巻き付けるものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の回転子の製造方法は、軸方向に沿って形成されるスロットを有する回転子コアと、スロットに格納されるとともにスロットから軸方向の外側に出るコイルエンド部を有する回転子コイルと、回転子コイルのコイルエンド部の内周側に配設されたバックアップリングと、回転子コイルのコイルエンド部の外周に巻き付けられたバインド材層とを備えた回転子の製造方法において、
回転子コイルのコイルエンド部にバインド材層を巻き付ける工程において、
バックアップリングを冷却しながら、かつ、上記バインド材層を加熱しながら巻き付けるので、バインド材層の張力の保持を容易に良好に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１における回転子の製造方法を説明するための図、図２は図１に示した回転子の回転子コイルのコイルエンド部の構成を示した断面拡大図（図１のＸ部分に相当する）である。図において、回転子は、薄板鋼板の積層体からなり回転子が回転する軸Ｂ方向に沿って外周に形成されたスロットを有する回転子コア１と、回転子コア１のスロットに格納されて形成されるとともに回転子コア１の両端から軸方向の外側に出るコイルエンド部Ａを有する回転子コイル２とを備える。そして、回転子コイル２は軸Ｂの内周側の下口コイル２ａと、外周側の上口コイル２ｂとにて構成されている。そして、下口コイル２ａと上口コイル２ｂとを接続するためのコネクタ２ｃが、下口コイル２ａと上口コイル２ｂとの端部に配設されている。
【００１１】
さらに、回転子コイル２のコイルエンド部Ａを支持するために回転子コイル２のコイルエンド部Ａの内周側に配設されたバックアップリング３と、回転子コイル２のコイルエンド部Ａをバックアップリング３に固定するために回転子コイル２のコイルエンド部Ａの外周に巻き付けられたバインド材層４とを備える。この、バックアップリング３は回転子コイル２のコイルエンド部Ａの強度を確保するために配設されているものであり、強度が求められる。よって、バックアップリング３は金属材にて形成されることが考えられる。また、バインド材層４は、熱膨張率がバックアップリング３の熱膨張率より小さい材質にて形成される場合がある。具体的には、バックアップリング３が金属材にて形成されているため、その熱膨張率より小さい、例えば樹脂系の材質またはガラス繊維などにて形成されることが考えられる。さらに、バインド材層４は下口コイル２ａを固定する下口バインド材層４ａと、上口コイル２ｂを固定する上口バインド材層４ｂとにて構成されている。そしてこのように構成されている回転子を製造するために、バインド材層４に張力を与えながら巻き付ける送り出し装置５と、バインド材層４を巻き付けるために回転子を回転させるための回転装置６と、バックアップリング３を空冷するためにファンなどにて構成されている冷却装置７とを用いる。
【００１２】
次に上記のように構成された実施の形態１における回転子の製造方法について説明する。まず、所望の位置にバックアップリング３を配設する。そして、回転子コイル２の下口コイル２ａを回転子コア１のスロット内に挿入するとともに、スロットから軸方向の外側に出された下口コイル２ａのコイルエンド部Ａを形成する。次に、下口バインド材層４ａを下口コイル２ａのコイルエンド部Ａの外周に巻き付ける。さらに、上口コイル２ｂを下口コイル２ａが挿入されている回転子コア１のスロット内に挿入するとともに、スロットから軸方向の外側に出された上口コイル２ｂのコイルエンド部Ａを形成する。次に、コイルエンド部Ａの下口コイル２ａと上口コイル２ｂとの上下端部上にコネクタ２ｃを配設して、下口コイル２ａと上口コイル２ｂとを接続する。次に、上口バインド材層４ｂを上口コイル２ｂのコイルエンド部Ａの外周に巻き付ける。
【００１３】
この、各バインド材層４ａ、４ｂを巻き付ける工程において、バインド材層４は加熱されながら送り出し装置５から送り出されて、コイルエンド部Ａに巻き付けられる。また、他の方法としては、バインド材層４をコイルエンド部Ａに巻き付けた後に加熱する方法や、バインド材層４を加熱しながら送り出し装置５から送り出して巻き付け、その巻き付けた後にさらに加熱する方法などが考えられる。この加熱はバインド材層４を形成する材質によって適宜設定されるものであるが、一例としては８０℃程度に加熱される例が挙げられる。尚、バインド材層４を加熱すること無く巻き付けることももちろん可能である。しかしながら、一般的に巻き付けた状態の張力を確保したままバインド材層を所望の状態（硬化状態）にしようとすれば、加熱を行わなければ非常に時間を要するため実用的ではない。そしてこのため、通常ではバックアップリング３も加熱されてバックアップリング３の温度が上昇する。
【００１４】
そこで、バックアップリング３の温度を上昇させないために、バックアップリング３を冷却装置７にて冷風を送風して冷却する。するとこの際に、バックアップリング３が収縮した状態（膨張した状態とならない）となる。この状態でバインド材層４に張力を持たせて、回転子の下口コイル２ａまたは上口コイル２ｂのコイルエンド部Ａの外周部に巻き付けると、コイルエンド部Ａはバインド材層４の張力に見合った分だけ内側への変位が発生し、回転子コイル２のコイルエンド部Ａはバックアップリング３に固定される。さらに、バックアップリング３を室温に戻した際にバックアップリング３が外周方向へ膨張することでバインド材層４の張力が増す。
【００１５】
上記のように行われた実施の形態１の回転子の製造方法によれば、バインド材層を巻き付ける工程において、バックアップリングを冷却しているため、バックアップリングの膨張が抑制でき、さらに、室温状態に戻した際に膨張してバインド材層の張力を高めることができる。このため、バインド材層の巻き付け時必要となるバインド材層の張力が低減でき、バインド材層の送り出し装置および回転装置などの小型化を図ることができる。また、他に新たな部材などを用意する必要が無く、製造工程が増えること無く製造が簡便である。特に、このような構成の回転子を採用している交流励磁形可変速発電電動機では回転子の回転速度が高いため、回転子のコイルエンド部の固定が重要であり、バインド材層の巻き付け時高い張力を用いて巻き付ける必要があった。このため、バインド材層の送り出し装置および回転装置自体の小型化の効果は大きい。
【００１６】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２における回転子のコイルエンド部の構成を示した断面拡大図（図１のＸ部分に相当する）である。図において、上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。また、上記実施の形態１にて示した送り出し装置および回転装置などは図１に示したものと同様であるため、ここでは図１を交えて説明する。バックアップリング３を冷却するためバックアップリング３の内周側に配設可能な冷却装置８と、バックアップリング３の温度を測定するための温度計９とを備えている。冷却装置８は、例えば冷水・氷・ドライアイス等の冷熱源を有する冷却器、または、冷媒・コンプレッサ・熱交換器等から構成される冷水チラーを有した冷却器にて構成する例が考えられる。
【００１７】
次にこの発明の実施の形態２における回転子の製造方法について説明する。まず、上記実施の形態１と同様の工程を経て、回転子コイル２のコイルエンド部Ａにバインド材層４を巻き付ける。このバインド材層４を巻き付ける工程において、バックアップリング３に取付けた温度計９にて温度を測定しながら、バックアップリング３の温度を所望の温度となるように、冷却装置８の冷却負荷を制御することにより調整する。そして、バックアップリング３の温度を一定の所望の冷却温度に保持して行う。
【００１８】
上記のように行われた実施の形態２の回転子の製造方法によれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、バインド材層の巻き付け時におけるバックアップリングの温度が安定し、バックアップリングの材料特性より、バインド材層の巻き付け時におけるバックアップリングの収縮量、および、バインド材層の巻き付け後におけるバックアップリングの膨張量を容易に推定することができる。よって、バックアップリングを室温に戻した際のバインド材層の張力増加量は、バックアップリングの収縮量と膨張量とで決まるので、バックアップリングの収縮量と膨張量とを予め考慮に入れることで、バインド材層の必要とする張力を規定値内に設定することが容易にできる。
【００１９】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３における回転子のコイルエンド部の構成を示した断面拡大図（図１のＸ部分に相当する）である。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。また、上記実施の形態１にて示した送り出し装置および回転装置などは図１に示したものと同様であるため、ここでは図１を交えて説明する。回転子コア１を冷却するため回転子コア１の外周側に配設された冷却装置１０を備えている。
【００２０】
次にこの発明の実施の形態３における回転子の製造方法について説明する。まず、上記各実施の形態と同様の工程を経て、回転子コイル２のコイルエンド部Ａにバインド材層４を巻き付ける。このバインド材層４を巻き付ける工程において、バックアップリング３の冷却に加えて、回転子コア１を冷却装置１０にて冷却する。
【００２１】
上記のように行われた実施の形態３の回転子の製造方法によれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、バックアップリングは回転子コア上に配設されているため、回転子コアも温度上昇し、その温度上昇にともないバックアップリングの温度が上昇することが考えられる。しかしながら、本実施の形態３においては回転子コアを冷却することにより、バックアップリングがさらに確実に収縮し、バインド材層の巻き付け時のバインド材層の張力をさらに低減でき、送り出し装置および回転装置の小型化を図ることができる。
【００２２】
実施の形態４．
図５はこの発明の実施の形態４における回転子のコイルエンド部の構成を示した断面拡大図（図１のＸ部分に相当する）である。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。また、上記実施の形態１にて示した送り出し装置および回転装置などは図１に示したものと同様であるため、ここでは図１を交えて説明する。バックアップリング３と回転子コイル２のコイルエンド部Ａの内周との間に形成された例えば、グラスウールまたは耐熱セメント等にてなる断熱材部１１を備えている。
【００２３】
次にこの発明の実施の形態４における回転子の製造方法について説明する。まず、上記各実施の形態と同様の工程を経て、回転子コイル２のコイルエンド部Ａにバインド材層４を巻き付ける。このバインド材層４を巻き付ける工程において、ここではバックアップリング３と回転子コイル２のコイルエンド部Ａの内周との間に断熱材部１１が形成されているため、バインド材層４の熱がバックアップリング３に伝熱されるのを防止している。
【００２４】
上記のように行われた実施の形態４の回転子の製造方法によれば、バインド材層を巻き付ける工程において、バックアップリングと回転子コイルのコイルエンド部との間に断熱材部を備えることにより断熱しているため、バインド材層からバックアップリングへの伝熱が防止され、バインド材層の巻き付け時のバックアップリングの熱膨張を低減し、バックアップリングが室温に戻った際のバインド材層の張力低下を防止することが可能となる。このため、バインド材層の巻き付け時必要となるバインド材層の張力が低減でき、バインド材層の送り出し装置および回転装置などの小型化を図ることができる。また、他に新たな部材などを用意する必要が無く、製造工程が増えること無く製造が簡便である。
【００２５】
尚、上記実施の形態４においては断熱材部にてバックアップリングと回転子コイルのコイルエンド部とを断熱する例を示したが、これに限られることは無く、バインド材層を巻き付ける工程において、バックアップリングと回転子コイルのコイルエンド部と断熱を行うことができればよいことは言うまでも無い。また、上記実施の形態４において上記実施の形態１ないし実施の形態３にて示したようにバックアップリングや回転子を冷却する工程を追加して行っても良いことは言うまでもない。例えば、図６に示すように、冷却装置８および温度計９を備えて良い。この場合、上記実施の形態４にて示した断熱では不十分に成るような可能性がある場合、バックアップリングの冷却を行うことにより更に効果的に成ることは言うまでもない。
【００２６】
尚、上記各実施の形態においては、バインド材層の熱膨張率がバックアップリングの熱膨張率より小さい材質にて形成する例を示したが、これに限られることはなく、バインド材層の熱膨張率がバックアップリングの熱膨張率より大きい材質またはほぼ同一の材質であっても、同様の効果を奏することは言うまでもない。但し、バインド材層の熱膨張率がバックアップリングの熱膨張率より小さい材質にて形成されている場合の方が、これら各効果が顕著に得られることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の実施の形態１における回転子の製造方法を説明するための図である。
【図２】図１に示した回転子の回転子コイルのコイルエンド部の構成を示した断面拡大図（図１のＸ部分に相当する）である。
【図３】この発明の実施の形態２における回転子の回転子コイルのコイルエンド部の構成を示した断面を示す断面拡大図（図１のＸ部分に相当する）である。
【図４】この発明の実施の形態３における回転子の回転子コイルのコイルエンド部の構成を示した断面を示す断面拡大図（図１のＸ部分に相当する）である。
【図５】この発明の実施の形態４における回転子の回転子コイルのコイルエンド部の構成を示した断面を示す断面拡大図（図１のＸ部分に相当する）である。
【図６】この発明の実施の形態４における他の回転子の回転子コイルのコイルエンド部の構成を示した断面を示す断面拡大図（図１のＸ部分に相当する）である。
【符号の説明】
【００２８】
１  回転子コア、２  回転子コイル、２ａ  下口コイル、２ｂ  上口コイル、
３  バックアップリング、４ａ  下口バインド材層、４ｂ  上口バインド材層、
５  送り出し装置、６  回転装置、７，８，１０  冷却装置、９  温度計、
１１  断熱材部、Ａ  コイルエンド部。
【図１】
0004977591.tif 000002
【図２】
0004977591.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004977591.tif 000005
【図５】
0004977591.tif 000006
【図６】
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