(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の歯部及び該歯部間に形成された複数のスロットを備えた固定子鉄心と、
該固定子鉄心に装着された固定子コイルとを有し、
前記固定子コイルは、所定数巻回された複数のコイルを構成しており、
前記複数のコイルのそれぞれは、
前記歯部を挟んで隣接するスロットに装着され、
かつ開口端部を有する複数の成形コイルから構成された第１コイル群と、
開口端部を有する複数の成形コイルから構成され、前記第１コイル群と直列に接続された第２コイル群とを備えており、
前記第１コイル群を構成する複数の成形コイル及び前記第２コイル群を構成する複数の成形コイルは、その一方が前記固定子鉄心の一端側から、その他方が前記固定子鉄心の他端側からそれぞれ前記隣接するスロットに挿入されて、前記隣接するスロットの径方向に交互に積層されており、
前記第１コイル群を構成する複数の成形コイル及び前記第２コイル群を構成する複数の成形コイルのそれぞれは、前記開口端部の先端部が前記歯部を囲む方向に交互に折り曲げられる第１成形コイルと、前記開口端部の先端部に前記第１成形コイルの先端部が接続される第２成形コイルとが前記隣接するスロットの径方向に交互に配置されて、前記第２成形コイルの先端部の一方側が次層の前記第１成形コイルの先端部の一方側に、該第１成形コイルの先端部の他方側が次層の前記第２成形コイルの先端部の他方側にそれぞれ接続されることにより、直列に接続されている
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、
前記成形コイルは、
コイルがＵ字状に成形されたものであって、
直線二辺がコイル１本分ずれるように、コイル平面方向に段違い成形されたものであることを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項３】
請求項１に記載の回転電機の固定子において、
前記成形コイルは、前記スロットの開口側から底に向かうにしたがってコイル幅が増加している
ことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項４】
請求項１に記載の回転電機の固定子において、
前記スロットは軸方向にスキューされている
ことを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項５】
固定子を有し、
該固定子は、
複数の歯部及び該歯部間に形成された複数のスロットを備えた固定子鉄心と、
該固定子鉄心に装着された固定子コイルとを備えており、
前記固定子コイルは、所定数巻回された複数のコイルを構成しており、
前記複数のコイルのそれぞれは、
前記歯部を挟んで隣接するスロットに装着され、
かつ開口端部を有する複数の成形コイルから構成された第１コイル群と、
開口端部を有する複数の成形コイルから構成され、前記第１コイル群と直列に接続された第２コイル群とを備えており、
前記第１コイル群を構成する複数の成形コイル及び前記第２コイル群を構成する複数の成形コイルは、その一方が前記固定子鉄心の一端側から、その他方が前記固定子鉄心の他端側からそれぞれ前記隣接するスロットに挿入されて、前記隣接するスロットの径方向に交互に積層されており、
前記第１コイル群を構成する複数の成形コイル及び前記第２コイル群を構成する複数の成形コイルのそれぞれは、前記開口端部の先端部が前記歯部を囲む方向に交互に折り曲げられる第１成形コイルと、前記開口端部の先端部に前記第１成形コイルの先端部が接続される第２成形コイルとが前記隣接するスロットの径方向に交互に配置されて、前記第２成形コイルの先端部の一方側が次層の前記第１成形コイルの先端部の一方側に、該第１成形コイルの先端部の他方側が次層の前記第２成形コイルの先端部の他方側にそれぞれ接続されることにより、直列に接続されている
ことを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機の固定子に係り、特に同期機に好適な回転電機の固定子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
同期機などの回転電機の固定子は、一般に、図１４に示すように、円周方向に並んで配列されている歯部３ａと、これらの間に存在しているスロット３を有する固定子鉄心２を用い、スロット３内に絶縁スロットライナ３ｂ（以下、スロットライナという）を装着した上で、その内部に予め巻回成形したコイル４を挿入し、更に、同じく予め成形しておいたウェッジ３ｃを装着して作られている。また、図１５は、スロット３内を断面で示したものである。一方、固定子コイル４は、図１６に示すような形状をしており、この形状とほぼ相似の形状を有する図示しない巻枠を予め作り、この巻枠にコイル４を所定回数だけ巻回形成することで作っていた。そして、該固定子コイル４は、手作業あるいは機械装置を用いて、スロット３の開口部３ｄからスロット内部へ挿入されていた。また、従来は、固定子の電気的絶縁強化のために、コイル挿入が終了して所定の接続が終了した後に、ポリエステル系やエポキシ系ワニスを固定子に含浸して加熱乾燥するワニス絶縁処理を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、コイルエンド部の長さの短縮について充分に配慮がされているとはいえず、回転電機の更なる小型化の点に問題があった。この従来技術におけるコイルエンド部の長さが長くなる問題について詳しく説明すると以下の通りである。固定子コイル４は、固定子の極数から定まる所定のスロット跨り（以下跨りという）を有し、コイルエンドの長さは跨りの大きさで支配される。一般に、極数が多いとコイルの跨りが小さいからコイルエンドの長さは、極数の小さなものに比べて短くなる。また、コイルを巻回するときに使用する巻枠のコイルエンド部の形状を工夫することによってある程度短く形成することができる。しかしながら、コイルエンドを大幅に短くすると、挿入済みコイルのコイルエンドに、これから挿入しようとするコイルのコイルエンドが干渉して、コイルが挿入できなくなる。そこで、コイル巻回時にはコイル挿入に支障がない長さにとどめて全てのコイル挿入が終了してから外力を使用してコイルエンドを軸方向と径方向に強制的に成形して短縮する方法が用いられていた。この方法によると、コイルエンドを大きな機械力で成形するために、スロットライナやコイル被覆エナメル絶縁を傷つけ、固定子の耐圧不良が発生するだけではなく、強制成形しても短縮長さに限度があった。
【０００４】
本発明は上記点に鑑みなされたものでその目的は、固定子コイルのコイルエンド部の長さを短縮した回転電機の固定子を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、複数の歯部及びこの歯部間に形成された複数のスロットを備えた固定子鉄心と、この固定子鉄心に装着された固定子コイルとを有し、固定子コイルは、所定数巻回された複数のコイルを構成しており、複数のコイルのそれぞれは、歯部を挟んで隣接するスロットに装着され、かつ開口端部を有する複数の成形コイルから構成された第１コイル群と、開口端部を有する複数の成形コイルから構成され、第１コイル群と直列に接続された第２コイル群とを備えており、第１コイル群を構成する複数の成形コイル及び第２コイル群を構成する複数の成形コイルは、その一方が固定子鉄心の一端側から、その他方が固定子鉄心の他端側からそれぞれ隣接するスロットに挿入されて、隣接するスロットの径方向に交互に積層されており、第１コイル群を構成する複数の成形コイル及び第２コイル群を構成する複数の成形コイルのそれぞれは、開口端部の先端部が歯部を囲む方向に交互に折り曲げられる第１成形コイルと、開口端部の先端部に第１成形コイルの先端部が接続される第２成形コイルとが隣接するスロットの径方向に交互に配置されて、第２成形コイルの先端部の一方側が次層の第１成形コイルの先端部の一方側に、この第１成形コイルの先端部の他方側が次層の第２成形コイルの先端部の他方側にそれぞれ接続されることにより、直列に接続されていることにある。以上のように構成された本発明によれば、閉回路として所定巻回数を一巡するようにコイルを形成でき、しかも、第１成形コイルの先端部と第２成形コイルの先端部との接続部の絶縁性を充分良好なものに保って、第１成形コイルの先端部と第２成形コイルの先端部との確実な接合ができるように、コイルを積み重ねた状態において、第１成形コイルの先端部と第２成形コイルの先端部との接続部のそれぞれに対してスロットの径方向にコイル板厚分の空間を確保できる。
【０００６】
また、本発明によれば、以上のように構成することで確実にコイルエンド長さを短縮した固定子を提供できる。しかも、本発明によれば、コイルエンド長さが短縮されたことで充分な電気絶縁性能が得られる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による回転電機の固定子について、図示の実施形態により詳細に説明する。
【０００８】
図１は、本発明による回転電機の固定子の一実施形態で、固定子鉄心２のスロット３に固定子コイル４が挿入された状態を示した固定子１の正面図である。図２は、固定子１の側面図であり、図３は固定子１をその内径側から展開して見た部分正面図で、固定子１は、固定子鉄心２と固定子鉄心２に設けた複数スロット３に所定本数の固定子コイル４を挿入したところを示す。固定子コイル４は、平角線コイルを用いて構成する四辺のうち、一辺の径方向部位のみ分離して、残る三辺はＵ字形状に形成し、前記コイルの所定巻回数の半数または概半数のコイル４を、各コイル間に前記コイル板厚相当の径方向隙間４５を設けて固定子鉄心２の一端からスロット３に挿入する。
【０００９】
次に、図４に示すように、残り半数または概半数のコイル４４を、前記スロット３内に予め設けられた径方向隙間４５へ固定子鉄心２の他端から挿入する。次に、挿入された複数コイルの反Ｕ字側開口端４ａと４ｂ及び４４ａと４４ｂをそれぞれ図７に示すように折り曲げ成形する。この折り曲げ成形する目的は、コイルが閉回路の所定巻回数を有するように単独コイル同志を接続する時の接続部を接続し易い形状になるようにするためである。
【００１０】
次に、コイル同志の接続について図６を用いて詳しく説明する。
【００１１】
図６は、実施形態による固定子の一例を示す側面図である。コイル同志の接続においては、以下のように行う。
【００１２】
先ず、スロット３に挿入する複数コイルのうち、固定子鉄心の一端側すなわち図７では上部から挿入した約半数のコイルは、上部側で接続し、固定子鉄心の他端側すなわち図７では下部から挿入した残り約半数のコイルは下部側で接続する。
【００１３】
今、図７で示す固定子鉄心の上部より挿入された複数コイルのうち、入り口となるコイル４１の先端を４１ａとすると、同コイル４１の他端は４１ｂで示す。該先端４１ｂは、コイル４１の上層に挿入されるコイル４２の先端４２ａと接続する。
【００１４】
そして、コイル４２の他端４２ｂは、更に上層に挿入されるコイル４３の先端４３ａと接続される。更に上層に挿入されるコイルについて以下この順序で接続を繰り返す。
【００１５】
ここで当該コイルの上層に挿入されるコイルとは、固定子鉄心の一方側から挿入されたコイルを指す。言い換えると、当該コイルのすぐ上部には、固定子鉄心の他方側から挿入されたコイルが位置することになるがこのコイルを飛び越した上に位置するコイルのことを指す。一方、他端側から挿入された約半数のコイルは、上記と同様な接続を行う。
【００１６】
ここまでの接続においては、固定子鉄心の片側方向から挿入された各々複数コイルを直列に接続することが完了しているがまだ所定の巻回数を形成していない。
【００１７】
そこで、図８に示すように渡り線５を用いて図８に示す固定子鉄心２の上部から挿入した約半数のコイル郡の入り口４１ａと固定子鉄心２の下部から挿入した残り約半数のコイル群の出口４６ｂを直列に接続する。しかして所定巻回数を形成することができる。尚、接続には例えばＴＩＧ溶接を用いると良好である。
【００１８】
ここでは接続箇所を説明したが接続工程の前に行われる成形では、上記の接続が容易になるように図１１で示すようにコイルエンド部を成形する。なお、図
１０に接続箇所６を現わした固定子の側面図を示す。
【００１９】
ここまで完了した固定子の側面図を図１２に示す。最後に所望の結線にするための一実施形態を図１３により説明する。渡り線７は、コイル材と同じものから形成し、例えば３相のＹ結線であれば、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相と中性点を構成するように配置し接続する。
【００２０】
このように構成したのち、図示しないワニス処理工程を経て、電気的絶縁を施し固定子１を形成する。
【００２１】
本発明による一実施形態の特徴は、固定子コイルを固定子鉄心の両端面方向から交互に挿入することによって、コイルを接続する箇所が、スロット内にあって固定子鉄心径方向においてコイル板厚相当だけ離すことができる。そのためTIG溶接する際、充分空隙が保たれるので溶接スパッタで短絡したり、溶接接続してはいけない部分を溶接することがない。従ってコイル同志の接続において信頼性の高い接続が可能となる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、固定子コイルのコイルエンド部の長さを大幅に短縮した回転電機の固定子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による回転電機の固定子の一実施形態を示す正面図である。
【図２】本発明による固定子の一実施形態を説明するための側面図である。
【図３】本発明による固定子コイルの一実施形態を説明するための説明図である。
【図４】本発明による固定子の一実施形態を説明するための側面図である。
【図５】本発明による固定子コイルの一実施形態を説明するための説明図である。
【図６】本発明による固定子の一実施形態を説明するための説明図である。
【図７】本発明による固定子コイルの一実施形態を説明するための説明図である。
【図８】本発明による固定子の一実施形態を説明するための側面図である。
【図９】本発明による固定子コイルの一実施形態を説明するための説明図である。
【図１０】本発明による固定子の一実施形態を説明するための説明図である。
【図１１】本発明による固定子コイルの一実施形態を説明するための説明図である。
【図１２】本発明による固定子のスロット内渡り線の一実施形態を説明するための側面図である。
【図１３】本発明による固定子のスロット外渡り線の一実施形態を説明するための側面図である。
【図１４】従来技術の固定子を説明するための説明図である。
【図１５】従来技術の固定子を説明するための説明図である。
【図１６】従来技術の固定子コイルを説明するための説明図である。
【符号の説明】
１…固定子、２…固定子鉄心、３…スロット、３ａ…固定子鉄心歯部、３ｂ…スロットライナ、３ｃ…ウェッジ、３ｄ…開口、４…固定子コイル、５…スロット内渡り線、６…接続箇所、７…スロット外渡り線、４１〜４４，４６…コイル、４５…径方向隙間。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0003744445.tif 000014
【図１４】
0003744445.tif 000015
【図１５】
0003744445.tif 000016
【図１６】
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