(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに並列に接続されるｎ（ｎは２以上の正の整数）本の矩形断面導体からなるコイル導体に延在し固定子鉄心の１個のスロットから軸方向外方へ導出されたｎ本のコイルエンド、軸方向に順次上記ｎ本配設されそれぞれ周方向に所定の長さを有する導体からなる位相リング、および上記ｎ本のコイルエンドと上記ｎ本の位相リングとをそれぞれ接続する矩形断面導体からなるｎ本の接続導体を備え、上記接続導体に径方向の冷却風を供給して冷却するようにした回転電機において、
上記接続導体の内、互いに接続する上記コイルエンド先端の軸方向位置と上記位相リングの軸方向位置とのずれを吸収する部分であるｎ本の相リードを、その断面の長辺が周方向となるようにし、かつ、その径方向位置が互いに異なるように、かつ、径方向に隣接するものの周方向位置が互いにずれるように配設したことを特徴とする回転電機の相リード。
【請求項２】
ｎ本の相リードを、順次周方向同一向きに一部周方向位置が重なるようにずらして配設したことを特徴とする請求項１記載の回転電機の相リード。
【請求項３】
ｎ本の相リードを、順次周方向同一向きに周方向位置の重なりが無いようにずらして配設したことを特徴とする請求項１記載の回転電機の相リード。
【請求項４】
ｎ本の相リードを、径方向外側と内側とで周方向の異なる向きに互いにずらして配設したことを特徴とする請求項１記載の回転電機の相リード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転電機の固定子巻線におけるコイルエンド相互間およびコイルエンドとターミナル間を接続する接続導体に係り、特に、接続時の軸方向位置のずれを吸収する部分である相リードの配置構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、例えば、大型同期機の固定子巻線における接続要領を模式的に示したものである。図において、１は固定子鉄心で、その各スロット内に収容された巻線の接続は、スロットから導出したコイルエンド２を周方向に配設された後述する位相リング４に一旦接続し、この位相リング４を介して他のスロットからのコイルエンド２やターミナル３に接続することでなされる。同図の左の部分に例示するのは、コイルエンド２相互間を接続する場合、右の部分はコイルエンド２とターミナル３とを接続する場合を示している。
【０００３】
この発明は、このコイルエンド２と位相リング４との間を接続する部分に着目したもので、以下、この接続部分を中心にした従来の構成を図９および図１０により説明する。図９は図８のＡ−Ａの方向から見たときの当該接続部分を拡大して示した図である。図において、１は固定子鉄心、５は回転子鉄心、一点鎖線Ｃは回転電機の中心軸を示す。各固定子巻線は、この例では、固定子鉄心１のスロット内に上下２段で収容されているが、この発明では両者を区別する必要がないので、以下、上段の上口コイルからのコイルエンド２の接続構成について説明する。そして、ここでは、巻線、従って、コイルエンド２の導体は、長辺が図の径方向となる矩形断面の導体で、これを周方向（図の紙面に垂直な方向）に３本並列にしたものである。これら各導体は絶縁テープ等で個々にその表面が絶縁されている。
【０００４】
４は周方向（図の紙面に垂直な方向）に沿って配設された位相リング４で、並列導体数（ここでは３）分が軸方向に所定の間隔で配置され、接続すべきコイルエンド２やターミナル３の位置に応じてその長さ、位置が設定される。６はコイルエンド２と位相リング４とを接続する部分の内、特に、コイルエンド２の先端の軸方向位置と位相リング４の軸方向位置とのずれを吸収する部分で相リードと称しており、固定子巻線の構成上必ず必要な部分となる。
ところで、従来の回転電機における相リード６は、主として、これら接続導体を支持、固定する構造が容易であるという理由で、図１０に示すように、コイルエンド２からの導体を、相リード６に入る部分でその断面の長辺が周方向となるように曲げ、並列接続される３本の相リード６を径方向に重ねるように配置していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回転電機における相リードは以上のように構成されていたので、その支持や固定は比較的容易になし得るが、容量の増大等に伴い、以下のような問題点が生じるようになった。
即ち、これらの接続部分の冷却は、軸方向端部に設置された図示しないファンに基づく径方向の冷却風（図９、１０で矢印Ｂで示す）によっているが、この冷却条件では十分な冷却効果が得られず、過熱する可能性があった。電流密度を下げて断面積の大きな導体を使用すれば温度は下がるが材料費が増大するとともに曲げ加工も困難になるという欠点があった。
この発明は以上のような問題点を解消するためになされたもので、導体断面積を増大することなく、過熱が抑制される回転電機の相リードを得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る回転電機の相リードは、互いに並列に接続されるｎ（ｎは２以上の正の整数）本の矩形断面導体からなるコイル導体に延在し固定子鉄心の１個のスロットから軸方向外方へ導出されたｎ本のコイルエンド、軸方向に順次上記ｎ本配設されそれぞれ周方向に所定の長さを有する導体からなる位相リング、および上記ｎ本のコイルエンドと上記ｎ本の位相リングとをそれぞれ接続する矩形断面導体からなるｎ本の接続導体を備え、上記接続導体に径方向の冷却風を供給して冷却するようにした回転電機において、
上記接続導体の内、互いに接続する上記コイルエンド先端の軸方向位置と上記位相リングの軸方向位置とのずれを吸収する部分であるｎ本の相リードを、その断面の長辺が周方向となるようにし、かつ、その径方向位置が互いに異なるように、かつ、径方向に隣接するものの周方向位置が互いにずれるように配設したものである。
【０００７】
また、この発明に係る回転電機の相リードは、そのｎ本の相リードを、順次周方向同一向きに一部周方向位置が重なるようにずらして配設したものである。
【０００８】
また、この発明に係る回転電機の相リードは、そのｎ本の相リードを、順次周方向同一向きに周方向位置の重なりが無いようにずらして配設したものである。
【０００９】
また、この発明に係る回転電機の相リードは、そのｎ本の相リードを、径方向外側と内側とで周方向の異なる向きに互いにずらして配設したものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における回転電機の相リードを示す構成図で、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は、回転電機の軸方向から見た図である。いずれも、コイルエンドから位相リングに至る接続導体のみを図示しており、導体表面に施す絶縁テープ等は図示を省略している。また、図は３本並列の場合を示しているが、この発明上、並列本数は３本に限られるものではない。なお、これら条件は以下の実施の形態例も同様であり、各実施の形態では再録しない。
【００１１】
図１（ａ）において、固定子鉄心のスロットから軸方向に導出された３本のコイルエンド２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、いわゆるエッジワイズに径方向に曲げられ、またその後、いわゆるフラットワイズに周方向に曲げられ、更にエッジワイズに軸方向に曲げられて相リード６Ａ、６Ｂ、６Ｃの一端になる。相リード６Ａ、６Ｂ、６Ｃの他端は、フラットワイズに径方向に曲げられ、更に、エッジワイズに周方向に曲げられて位相リング４Ａ、４Ｂ、４Ｃの一端となる。
【００１２】
ここで特に着目する相リードの部分は、図１（ｂ）に示すように、径方向に順次配置する３本の相リード６Ａ、６Ｂ、６Ｃのそれぞれの周方向位置をほぼ導体幅の半分ずつ順次ずらしている。この結果、径方向の冷却風Ｂがすべての相リード６Ａ、６Ｂ、６Ｃに直接当たり、従来の３本の相リードを周方向同一位置に重ねる場合（図１０）に比較して、冷却条件が改善され温度上昇が低下する。
更に、以下に説明するように、各相リード６Ａ、６Ｂ、６Ｃの各導体間の距離が増えるので、導体に発生する渦電流損失が低減し、発生熱量が減少してこの面からも温度上昇が低下する。
【００１３】
図２は、導体間の距離が減少すると渦電流損失が増加する理由を説明するもので、図において、隣接する導体に同じ向きの電流を流すと、各導体の作る磁束はは導体間（Ｅ部）の縦方向には弱め合うが、導体の上下横方向および各導体の外周（Ｆ部）では強め合う。このため、導体間の距離を小さくすると、導体間の磁束は弱まるが、残りの上下側方の磁束は強まり渦電流損失は増大する。
図３は、同じ現象を説明するものである。即ち、１つの導体に交流電流を通電すると、表皮効果により電流が導体周辺部に偏って流れ損失が増加する。この導体を、同図（ａ）の状態から真ん中で分割し、同図（ｂ）（ｃ）と距離を広げていくと、１導体の表皮効果から２導体の表皮効果に変化し、電流の流れる面積が増加することから発生損失が減少する。
【００１４】
以上のように、この実施の形態１では、３本の相リード６Ａ、６Ｂ、６Ｃを、その断面の長辺が周方向となるように、且つ、順次周方向同一向きに一部周方向位置が重なるようにずらして配設したので、冷却風による冷却条件が改善されるとともに発生損失が低減し、導体断面積を増大することなくその温度上昇を低減し過熱が抑制される。
【００１５】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２における回転電機の相リードを示す構成図で、以下、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
ここでは、各相リード６Ａ、６Ｂ、６Ｃの周方向の重なりが無いようにずらし量を増やしている。
【００１６】
この結果、相リード６Ａ、６Ｂ、６Ｃそれぞれの全面に冷却風Ｂが当たるので、冷却条件が更に改善されるとともに、導体間の距離も更に増大して発生損失が低減し、この部分の温度上昇が一層低減する。
【００１７】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３における回転電機の相リードを示す構成図である。ここでは、３本の導体中、冷却条件が特に悪い中央の相リード６Ｂを、上下の相リード６Ａ、６Ｃから周方向に導体幅だけずらしている。
【００１８】
この結果、発生損失の低減と相俟って中央の相リード６Ｂの過熱も抑制されるとともに、先の実施の形態２の場合に比較して、相リード６全体の占める周方向スペースを低減することが出来る。
【００１９】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４における回転電機の相リードを示す構成図である。ここでは、各断面の長辺が径方向に一直線に連なるよう、各相リード６Ａ、６Ｂ、６Ｃを配設している。
【００２０】
この結果、各相リード６Ａ、６Ｂ、６Ｃの長辺の両面に冷却風Ｂが当たるので、冷却条件が大幅に改善されるとともに、導体間の距離も増大して発生損失が更に低減し、この部分の温度上昇が大幅に抑制される。
なお、図６では、各相リード６Ａ、６Ｂ、６Ｃの断面は周方向の同じ位置にあるが、図示は省略するが、各導体断面の位置を、周方向にずらすことにより、冷却条件、発生損失ともに更に改善される。
【００２１】
実施の形態５．
図７はこの発明の実施の形態５における回転電機の相リードを示す構成図である。ここでは、各相リード６Ａ、６Ｂ、６Ｃの断面を、実施の形態４の図６の位置から周方向に順次ずらすとともに、隣接する導体の断面の径方向位置が一部重なるように配設している。
【００２２】
この結果、冷却風が各導体の長辺の両面に当たって冷却条件が大幅に改善されるとともに、相リード６全体の占める径方向スペースを低減することが出来る。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係る回転電機の相リードは、互いに並列に接続されるｎ（ｎは２以上の正の整数）本の矩形断面導体からなるコイル導体に延在し固定子鉄心の１個のスロットから軸方向外方へ導出されたｎ本のコイルエンド、軸方向に順次上記ｎ本配設されそれぞれ周方向に所定の長さを有する導体からなる位相リング、および上記ｎ本のコイルエンドと上記ｎ本の位相リングとをそれぞれ接続する矩形断面導体からなるｎ本の接続導体を備え、上記接続導体に径方向の冷却風を供給して冷却するようにした回転電機において、
上記接続導体の内、互いに接続する上記コイルエンド先端の軸方向位置と上記位相リングの軸方向位置とのずれを吸収する部分であるｎ本の相リードを、その断面の長辺が周方向となるようにし、かつ、その径方向位置が互いに異なるように、かつ、径方向に隣接するものの周方向位置が互いにずれるように配設したので、存在する径方向の冷却風が直接当たる面積が増大するとともに、隣接する導体間の距離が増大してその発生損失が低減し、導体断面積を増やすこと無く相リードの過熱が抑制される。
【００２４】
また、この発明に係る回転電機の相リードは、そのｎ本の相リードを、順次周方向同一向きに一部周方向位置が重なるようにずらして配設したので、相リード全体の占める径方向および周方向スペースを大きく増やすことなく相リードの過熱が抑制される。
【００２５】
また、この発明に係る回転電機の相リードは、そのｎ本の相リードを、順次周方向同一向きに周方向位置の重なりが無いようにずらして配設したので、すべての相リードに直接冷却風が当たり、冷却条件が更に改善されるとともに、発生損失も一層低減する。
【００２６】
また、この発明に係る回転電機の相リードは、そのｎ本の相リードを、径方向外側と内側とで周方向の異なる向きに互いにずらして配設したので、相リード全体の占める周方向スペースを大きく増やすことなく相リードの過熱が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１における回転電機の相リードを示す構成図である。
【図２】  導体間の距離を変えたときの発生損失の変化を説明する図である。
【図３】  導体間の距離を変えたときの発生損失の変化を説明する、図２とは異なる図である。
【図４】  この発明の実施の形態２における回転電機の相リードを示す構成図である。
【図５】  この発明の実施の形態３における回転電機の相リードを示す構成図である。
【図６】  この発明の実施の形態４における回転電機の相リードを示す構成図である。
【図７】  この発明の実施の形態５における回転電機の相リードを示す構成図である。
【図８】  大型同期機の固定子巻線における接続要領を模式的に示す図である。
【図９】  図８のＡ−Ａの方向から見た従来の接続部分を拡大して示す図である。
【図１０】  従来の相リードを示す構成図である。
【符号の説明】
１  固定子鉄心、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ  コイルエンド、４Ａ，４Ｂ，４Ｃ  位相リング、６Ａ，６Ｂ，６Ｃ  相リード。
【図１】
0003734435.tif 000002
【図２】
0003734435.tif 000003
【図３】
0003734435.tif 000004
【図４】
0003734435.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003734435.tif 000007
【図７】
0003734435.tif 000008
【図８】
0003734435.tif 000009
【図９】
0003734435.tif 000010
【図１０】
0003734435.tif 000011