(57)【要約】【課題】固定子コイルのコイルエンドが強固に固定されるとともに固定子コイルの絶縁損傷のおそれの少ない回転電機の固定子を提供する。【解決手段】磁性鋼板を軸方向に積層して形成された固定子鉄心１と、固定子鉄心１のスロット内に収納された固定子コイル７とを備えた回転電機の固定子において、固定子コイル７の軸方向端部であるコイルエンド３の内径側に支えリング４ａを設け、コイルエンド３と支えリング４ａを緊縛部材５ａによって緊縛した構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性鋼板を軸方向に積層して形成された固定子鉄心と、前記固定子鉄心のスロット内に収納された固定子コイルとを備えた回転電機の固定子において、前記固定子コイルの軸方向端部であるコイルエンドの内径側に支えリングを設け、前記コイルエンドと前記支えリングを緊縛部材によって緊縛したことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
磁性鋼板を軸方向に積層して形成された固定子鉄心と、前記固定子鉄心のスロット内に収納された固定子コイルとを備えた回転電機の固定子において、前記固定子コイルの軸方向端部であるコイルエンドの内径側と外径側の間に支えリングを設け、前記コイルエンドの内径側および外径側と前記支えリングを緊縛部材によって緊縛したことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項３】
磁性鋼板を軸方向に積層して形成された固定子鉄心と、前記固定子鉄心の外側にエアギャップを介して設けられたカバーと、前記固定子鉄心のスロット内に収納された固定子コイルとを備えた回転電機の固定子において、前記固定子コイルの軸方向端部であるコイルエンドの外径側に前記カバーに接近する支えリングを設け、前記コイルエンドと前記支えリングを緊縛部材によって緊縛したことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項４】
前記支えリングをコイルエンドの先端部付近に設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
前記支えリングに非磁性材料を使用したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の回転電機の固定子。
【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、特に固定子コイルのコイルエンドを固定するための構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機の固定子コイルのコイルエンドを固定するための構成については従来多くの発明考案がなされている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図４は固定子コイルのコイルエンドを固定するための構成を備えた従来の回転電機の固定子の構成を示す断面図である。すなわち従来の回転電機の固定子は、磁性鋼板を軸方向に積層して形成された固定子鉄心１と、固定子鉄心１の外側に固定子鉄心１を冷却するためのエアギャップ８を介して設けられたカバー２と、固定子鉄心１のスロット内に収納され軸方向端部であるコイルエンド３を有する固定子コイル７と、固定子鉄心１に取り付けられた支持足６と、支持足６に支持された支えリング４ｄと、支えリング４ｄとコイルエンド３を緊縛する緊縛部材５ｄで構成されている。緊縛部材５ｄとしては、例えばポリエステル繊維製またはガラス繊維製の組ひも等が使用される。また、固定子鉄心１とカバー２の間のエアギャップ８には、カバーの外より図４の矢印のように冷却のための冷却風９が流れる構造になっている。
【０００４】
このように回転電機の固定子コイル７のコイルエンド３は、回転電機の運転中の機械的な振動や短絡時の電磁力等の機械的なストレスから守るため、隣接するコイルエンド３相互間の緊縛や支えリング４ｄへの緊縛などにより固定されている。コイルエンド３を機械的なストレスから守ることによって、固定子鉄心１のスロットでの固定子コイル７の磨耗を防ぐことができる。それにより、固定子鉄心１のスロットでの固定子コイル７の絶縁破壊を防ぐことができる。
【特許文献１】実開平６−１７３４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような構成の従来の回転電機の固定子においては、支持足６によって支持される支えリング４ｄは、固定子コイル７を固定子鉄心１のスロット内に収納する前に固定子鉄心１への取付けが行われるのが一般的である。従って、固定子コイル７を固定子鉄心１のスロット内に収納した時に必ず、支えリング４ｄとコイルエンド３との間に間隙ができるように製作される。そのため、緊縛部材５ｄで緊縛しても径方向外側への力に弱いという問題点があった。また、緊縛する際に、強く縛りすぎるとコイルエンド３が変形し、固定子鉄心１と固定子コイル７の接触部においてコイル絶縁が損傷を受けるおそれもあった。
【０００６】
本発明は、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、固定子コイルのコイルエンドが強固に固定されるとともに固定子コイルの絶縁損傷のおそれの少ない回転電機の固定子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】
【０００７】
上記課題を解決するために請求項１の発明は、磁性鋼板を軸方向に積層して形成された固定子鉄心と、前記固定子鉄心のスロット内に収納された固定子コイルとを備えた回転電機の固定子において、前記固定子コイルの軸方向端部であるコイルエンドの内径側に支えリングを設け、前記コイルエンドと前記支えリングを緊縛部材によって緊縛した構成とする。
【０００８】
請求項２の発明は、磁性鋼板を軸方向に積層して形成された固定子鉄心と、前記固定子鉄心のスロット内に収納された固定子コイルとを備えた回転電機の固定子において、前記固定子コイルの軸方向端部であるコイルエンドの内径側と外径側の間に支えリングを設け、前記コイルエンドの内径側および外径側と前記支えリングを緊縛部材によって緊縛した構成とする。
【０００９】
請求項３の発明は、磁性鋼板を軸方向に積層して形成された固定子鉄心と、前記固定子鉄心の外側にエアギャップを介して設けられたカバーと、前記固定子鉄心のスロット内に収納された固定子コイルとを備えた回転電機の固定子において、前記固定子コイルの軸方向端部であるコイルエンドの外径側に前記カバーに接近する支えリングを設け、前記コイルエンドと前記支えリングを緊縛部材によって緊縛した構成とする。
【００１０】
請求項４の発明は、前記支えリングをコイルエンドの先端部付近に設けた構成とする。
請求項５の発明は、前記支えリングに非磁性材料を使用した構成とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の回転電機の固定子は、支えリングをコイルエンドの内径側または内径側と外径側の間に設けることで、機械的なストレスに対し強固となる。また、コイルエンドと支えリングを緊縛する際にコイルエンドの変形を抑制することが可能となる。これらの効果により、固定子鉄心と固定子コイルの接触部における絶縁損傷を防ぐことができる。また、支持足が不要となるため、材料費の軽減、取付けの手間を省く効果もある。
【００１２】
また、支えリングをカバーとの距離が短くなる構造としコイルエンドの外径側に設けることで、冷却風によりコイルエンドをさらに冷却することが可能となる。
【００１３】
さらに、支えリングをコイルエンドの先端部付近に設けることで、振動を大幅に軽減する効果を得ることができる。
【００１４】
さらに、支えリングに非磁性材料を使用することで、支えリングに発生する渦電流を抑制することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の５つの実施の形態を図を参照して説明する。  
（第１の実施の形態）
（構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態の回転電機の固定子の構成を示す軸方向要部断面図である。すなわち、本実施の形態の回転電機の固定子は、磁性鋼板を軸方向に積層して形成された固定子鉄心１と、固定子鉄心１のスロット内に収納された固定子コイル７とを備え、固定子コイル７の軸方向端部であるコイルエンド３の内径側に支えリング４ａを設け、コイルエンド３と支えリング４ａを緊縛部材５ａによって緊縛した構成である。
【００１６】
本実施の形態の回転電機の固定子が図４に示した従来の回転電機の固定子と異なる点は、支えリング４ｄと支持足６の代りに、コイルエンド３の内径側に支えリング４ａを設け、緊縛部材５ａにてコイルエンド３と支えリング４ａを緊縛したことである。なお、支えリング４ａの表面には電流が流れないように絶縁処理を施す。
【００１７】
（作用）
本実施の形態の回転電機の固定子においては、コイルエンド３と支えリング４ａとの間隙がないため、従来に比べ径方向外側への力に対し強固となる。また、コイルエンド３と支えリング４ａを緊縛する際に、強く縛りすぎてコイルエンド３が変形する危険性を減らすことができる。
【００１８】
（効果）
本実施の形態の回転電機の固定子においては、支えリング４ａをコイルエンド３の内径側に設け緊縛することで、機械的なストレスに対し強固となる。また、コイルエンド３と支えリング４ａを緊縛する際にコイルエンド３の変形を抑制することが可能となる。これらの効果により、固定子鉄心１と固定子コイル７の接触部におけるコイル絶縁の損傷を防ぐことができる。また、支持足６を用いないため、材料費が低減され取付けの手間が省ける効果もある。
【００１９】
（第２の実施の形態）
（構成）
本発明の第２の実施の形態の回転電機の固定子は、図２に示すように、磁性鋼板を軸方向に積層して形成された固定子鉄心１と、固定子鉄心１のスロット内に収納された固定子コイル７とを備え、固定子コイル７の軸方向端部であるコイルエンド３の内径側と外径側の間に支えリング４ｂを設け、コイルエンド３の内径側および外径側と支えリング４ｂを緊縛部材５ｂによって緊縛した構成である。
【００２０】
本実施の形態の回転電機の固定子が図４に示した従来の回転電機の固定子と異なる点は、支えリング４ｄと支持足６の代りに、コイルエンド３の内径側と外径側の間に支えリング４ｂを設け、緊縛部材５ｂにてコイルエンド３の内径側・外径側を支えリング４ｂに緊縛したことである。なお、支えリング４ｂの表面には電流が流れないように絶縁処理がなされている。また、支えリング４ｂは、固定子コイル７を固定子鉄心１のスロットへ収納した後に取付けが行えるように、複数に分割できる構造とする。
【００２１】
（作用）
本実施の形態の回転電機の固定子においては、コイルエンド３と支えリング４ｂとのあいだに間隙がないため、従来に比べ径方向外側への力に対し強固となる。さらに、コイルエンド３の内径側と外径側を緊縛しているため、機械的なストレスに対しより強固となる。また、コイルエンド３と支えリング４ｂを緊縛する際に、強く縛りすぎてコイルエンド３が変形する危険性を減らすことができる。
【００２２】
（効果）
本実施の形態の回転電機の固定子においては、支えリング４ｂをコイルエンド３の内径側と外径側の間に設け、内径側と外径側を緊縛することで、機械的なストレスに対し強固となる。また、コイルエンド３と支えリング４ｂを緊縛する際にコイルエンド３の変形を抑制することが可能となる。これらの効果により、固定子鉄心１と固定子コイル７の接触部におけるコイル絶縁の損傷を防ぐことができる。また、支持足６が不要であるため、材料費を低減し、取付けの手間が省ける効果もある。
【００２３】
（第３の実施の形態）
（構成）
本発明の第３の実施の形態の回転電機の固定子は、図３に示すように、磁性鋼板を軸方向に積層して形成された固定子鉄心１と、固定子鉄心１の外側にエアギャップ８を介して設けられたカバー２と、固定子鉄心１のスロット内に収納された固定子コイル７とを備え、固定子コイル７の軸方向端部であるコイルエンド３の外径側にカバー２に接近する支えリング４ｃを設け、コイルエンド３と支えリング４ｃを緊縛部材５ｃによって緊縛した構成である。固定子鉄心１の外周面とカバー２の内周面のあいだには適宜の間隔で支持部材が設けられており、エアギャップ８は軸方向に連続し周方向に断続している。
【００２４】
本実施の形態の回転電機の固定子が図４に示した従来の回転電機の固定子と異なる点は、支えリング４ｄと支持足６の代りに、コイルエンド３の外径側に支えリング４ｃを設け、緊縛部材５ｃにてコイルエンド３と支えリング４ｃを緊縛したことである。なお、支えリング４ｃの表面には電流が流れないように絶縁処理がなされている。また、支えリング４ｃは、カバー２との距離ができるだけ短くなるように断面が例えば楕円、長円等の形状とする。
【００２５】
（作用）
本実施の形態の回転電機の固定子においては、コイルエンド３と支えリング４ｃとの間隙がないため、従来に比べ径方向外側への力に対し強固となる。また、コイルエンド３と支えリング４ｃを緊縛する際に、強く縛りすぎてコイルエンド３が変形する危険性を減らすことができる。また、支えリング４ｃにより冷却風９が図３の矢印のように流れるようになる。それにより、コイルエンド３をよりよく冷却することが可能となる。
【００２６】
（効果）
本実施の形態の回転電機の固定子においては、支えリング４ｃをコイルエンド３の外径側に設け緊縛することで、機械的なストレスに対し強固となる。また、コイルエンド３と支えリング４ｃを緊縛する際にコイルエンド３の変形を抑制することが可能となる。これらの効果により、固定子鉄心１と固定子コイル７の接触部におけるコイル絶縁の損傷を防ぐことができる。また、支持足６が不要となるため、材料費を低減し、取付けの手間が省ける効果もある。さらに、支えリング４ｃとカバー２との距離が短くなる構造とすることで、冷却風９によるコイルエンド３の冷却性を向上することが可能となる。
【００２７】
（第４の実施の形態）
本実施の形態の回転電機の固定子は、図１，２，３において、支えリング４ａ，４ｂ，４ｃをコイルエンド３の先端部付近に設けた構成とする。
【００２８】
回転電機の運転中の機械的な振動は、コイルエンド３の先端部ほど大きくなるが、本実施の形態においては、支えリング４ａ，４ｂ，４ｃをコイルエンド３の先端部付近に設けることで、振動を大幅に低減することができる。
【００２９】
このように、本実施の形態の回転電機の固定子コイルにおいては、支えリング４ａ，４ｂ，４ｃをコイルエンド３の先端部付近に設けることで、第１，２，３の実施の形態の効果に加え、コイルエンド３の振動を大幅に軽減する効果も得ることができる。
【００３０】
（第５の実施の形態）
本実施の形態の回転電機の固定子は、図１，２，３において、支えリング４ａ，４ｂ，４ｃの材質をＦＲＰ（繊維強化樹脂）やステンレス鋼等の非磁性材料を使用した構成とする。
【００３１】
コイルエンド３に電流が流れると磁束が発生し、その磁束が支えリング４ａ，４ｂ，４ｃに入ると渦電流が発生するが、本実施の形態の回転電機の固定子においては、支えリング４ａ，４ｂ，４ｃに非磁性材料を使用することでその渦電流の発生を抑制することが可能となる。
【００３２】
このように、本実施の形態の回転電機の固定子においては、支えリング４ａ，４ｂ，４ｃに非磁性材料を使用することで、第１，２，３，４の実施の形態の効果に加え、支えリング４ａ，４ｂ，４ｃに発生する渦電流を抑制する効果も得ることができる。それにより、回転電機の効率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施の形態の回転電機の固定子の構成を示す要部断面図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の回転電機の固定子の構成を示す要部断面図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の回転電機の固定子の構成を示す要部断面図。
【図４】従来の回転電機の固定子の構成を示す要部断面図。
【符号の説明】
【００３４】
１…固定子鉄心、２…カバー、３…コイルエンド、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ…支えリング、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…緊縛部材、６…支持足、７…固定子コイル、８…エアギャップ、９…冷却風。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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