JP2000139051A - 回転電機の波巻きコイルおよびその製造方法 - Google Patents
回転電機の波巻きコイルおよびその製造方法Info
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Abstract
ルエンドのスペースや抵抗電力損失の低減が可能である
上、更にコイルエンドの冷却性に優れる回転電機の波巻
き巻線及びその巻装方法を提供すること。 【解決手段】複数の渡り導体部22を径方向に所定の径
方向隙間22cを隔てて積層してコイルエンド2dを形
成しているので、コイルエンド2d、特に径方向両側に
渡り導体部22が隣接する径方向中央部の渡り導体部2
2の冷却性を従来より格段に改善することができる。
Description
巻線及びその製造方法に関する。
線や回転子巻線の巻装方法として、1磁極に所定巻数の
導体を巻装し、巻装終了後、次の磁極に移る集中巻き巻
装方式と、導体を波状に巻装していく波巻き巻装方式と
が知られている。
きの場合、巻装を磁極毎に行っていくため製作に時間が
かかる。また、波巻きの場合、回転電機に広く使用され
ている三相コイルを巻装する場合、巻装作業が煩雑とな
り、更に巻装作業上、大断面積のコイル導体を使用する
のが困難であるため、コイル導体の抵抗電力損失が大き
く、コイル導体のスロット占積率の向上も簡単ではなか
った。更に、コイルエンドが大きくなってその合計導体
長が増加し、コイルエンドにおける抵抗電力損失が増大
するという問題もあった。
めに、本発明者らは、コイル導体を細板状導体により形
成し、スロット内に挿入される往き導体部の端部と還り
導体部の端部とを接続する渡り導体部を略周面上にて山
形に形成し、この渡り導体部の先端部(山頂部)にて折
り重ねるか又は段差を設けることにより、渡り導体部の
一半部を他半部に比較してその厚さ方向に厚さ分だけ変
位させた構成のコイルエンドをもつ回転電機の波巻き巻
線構造(以下、板状山形渡り導体式波巻きコイルとい
う)を開発した。
コイルのコイルエンドは、各渡り導体部が極めて高密度
に重なり合うので、放熱性に劣るという問題があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、上記板
状山形渡り導体式波巻きコイルを用いてコイルエンドの
スペースや抵抗電力損失の低減が可能である上、更にコ
イルエンドの冷却性に優れる回転電機の波巻き巻線及び
その巻装方法を提供することをその目的としている。
き巻線は、上述した板状山形渡り導体式波巻きコイル構
造を有するので、あらかじめ成形したコイルをスロット
に挿入するだけで巻装を完了することができ、巻装作業
が容易となる。また、巻装作業中に湾曲などのコイル導
体塑性変形作業がないので大断面積のコイル導体を使用
することができ、コイル導体のスロット占積率も向上す
ることができ、更に、コイルエンドの合計導体長の短縮
も実現できるのでコイルの抵抗電力損失を減少すること
ができ、その上、コイルエンドの必要スペースも従来の
波巻き巻線に比較して格段に縮小することができる。
向に所定の径方向隙間を隔てて積層してコイルエンドを
形成しているので、コイルエンド、特に径方向両側に渡
り導体部が隣接する径方向中央部の渡り導体部の冷却性
を従来より格段に改善することができる。請求項2記載
の構成によれば請求項1記載の回転電機の波巻き巻線に
おいて更に、径外側の渡り導体部は、コアから離れるに
つれて径外側に傾斜するので、コアのヨーク部すなわち
各ティース同士を磁気的に接続する部分の軸方向外側の
空きスペースに渡り導体部を配置することができるの
で、スペース使用効率がよく、かつ、コイルエンドの径
外側に冷却ファンなどを支障なく設置することもでき
る。
は2記載の回転電機の波巻き巻線の製造方法であって、
スロットに挿入する前における渡り導体部の周方向占有
幅(スパン)は、この渡り導体部の両端部に接続される
一対のスロット導体部が挿入されるべき一対のスロット
間の周方向占有幅と異なるように形成されている。この
ようにすれば、この渡り導体部の両端から延在する一対
のスロット導体部をスロットに挿入する際、上記両周方
向占有幅の差を吸収するために渡り導体部はスロット導
体部との接続点を起点として径内側又は径外側に倒れ
る。なお、渡り導体部の周方向占有幅が一対のスロット
間の周方向占有幅より広ければ渡り導体部の軸方向先端
部は容易に径外側に倒れる。ただし、両スロット間の最
短距離以上に渡り導体部の周方向占有幅を短縮しても上
記渡り導体部の径方向への傾斜はもはや生じない。
向占有幅を調整するのみにより上記渡り導体部の径方向
への一定の傾斜を実現することができるので作業が簡単
となる。請求項4記載の構成によれば請求項3記載の回
転電機の波巻き巻線の製造方法において更に、スロット
に挿入する前における渡り導体部の周方向占有幅は、渡
り導体部の両端部に接続される一対のスロット導体部が
挿入されるべきコアのスロットの周方向占有幅より所定
の割合だけ広く形成される。
部をその軸方向基端部(スロット導体部との接続部位)
よりも径外側へ容易に変位させることができ、コイルエ
ンドの径外側の空きスペースを有効利用することができ
る。請求項5記載の構成によれば請求項4記載の回転電
機の波巻き巻線の製造方法において更に、スロットに挿
入する前における径外側の渡り導体部の周方向占有幅の
割合は、スロットに挿入する前における径内側の前記渡
り導体部の周方向占有幅の割合よりも大きく設定されて
いるので、各渡り導体部の径方向傾斜率を徐々に変化さ
せて各渡り導体部間の径方向隙間を広くすることがで
き、コイルエンド冷却に有利である。
下の実施例により説明する。
た三相モータの実施例を説明する。図1はこのモータの
固定子の平面図を示し、図2は正面図を示し、図3〜図
10に固定子コイル作成手順を示し、図11は図1とは
ことなる角度からみた固定子の平面図を示し、図12は
コイルエンド部分の拡大軸方向断面図を示し、図13は
一個の渡り導体部の拡大部分平面図を示し、図14は図
13に示す渡り導体部の軸方向にみた正面図を示す。
アで、内径側に開口する多数のスロット(図示せず)を
有する。各スロット内には、星型接続された三相二層波
巻き型の固定子コイル(以下、単にコイルともよぶ)2
が巻装されており、スロット入り口部には、コイルのス
ロットからの飛出しを防止する板状のウエッジ4が嵌着
されている。また、スロットの内周部にはコイル2とコ
ア1とを絶縁するインシュレータ3が挿入されている。
状のスロット導体部21と、スロット導体部21と一体
に形成される渡り導体部22とを有し、渡り導体部22
の両端は、2スロット挟んだ両側のスロットに挿入され
る一対のスロット導体部21の同一端部に個別に接続さ
れている。コイル2は、図1に示すように、三つの相コ
イル2a、2b、2cからなり、スロット導体部21
は、図3に示すように、各相コイル2a、2b、2cの
始端23〜25からみて離れる往き方向へ延在する往き
導体部21aと、各相コイル2a、2b、2cの始端2
3〜25からみて近づく還り方向へ延在する還り導体部
21bとからなる。したがって、スロット両側のコイル
エンド部2dは、正確にはスロット導体部21の両側の
端部と渡り導体部22とで構成され、各渡り導体部22
は、図1に示すように、スロット導体部21に対して周
方向へ斜めに折れ曲がっており、渡り導体部22の中央
部で折り曲げられて、その軸方向先端部で山形になって
いる。
に折り重ねられて重なる折り曲げ端部22aを各一個づ
つ有する。したがって、渡り導体部22の軸方向先端部
22aのこの折り重ねにより、この渡り導体部22の両
端から延在する一対のスロット導体部21にその厚さに
等しい径方向変位が付与される。なお、渡り導体部22
の軸方向先端部22aを折り重ねる代わりに、塑性変形
により段差部を形成しても、同様に渡り導体部22の両
端から延在する一対のスロット導体部21にその厚さに
等しい径方向変位が付与することができる。そして、渡
り導体部22のこの軸方向先端部22aは隣接する渡り
導体部22とは径方向に重ならないので、上記径方向の
折り曲げ又は段差付与が支障なく実施できるようになっ
ている。
る。コイル2は、図3に示すように、1スロットピッチ
ずつ離れて平行に配列された6本のコイル導体201〜
206を有し、コイル導体201、204が相コイル2
aを構成し、コイル導体203、206が相コイル2b
を構成し、コイル導体202、205が相コイル2cを
構成している。各コイル導体201〜206は固定子コ
ア1の径方向に薄く周方向に広い略角形断面形状を有し
ている。
の第n(nは整数)番目のスロット導体部21は、第m
番目のコイル導体の第n−1番目又は第n+1番目のス
ロット導体部21が収容されるスロットに対して電気角
180度離れたスロット、すなわち、3スロット周方向
占有幅離れたスロットに収容されている。なお、この3
スロット周方向占有幅離れたスロットには、第m−3番
目又は第m+3番目のコイル導体のスロット導体部21
とともに収容される。
各始端のうち、2、4、6番目の始端は互いに短絡され
て中性点とされ、残る1、3、5番目の始端は、三相星
型接続された各相コイル2a、2b、2cの端子をな
す。コイル導体201〜206の具体的な製造方法につ
いて図3〜図10にに示す作製手順を参照して説明す
る。
体201〜206を1スロットピッチずつ離れて平行に
配置する。スロット導体部21及び渡り導体部22はそ
れぞれ直線帯状に形成されており、渡り導体部22はス
ロット導体部21に対して適当な角度(ここでは約60
度)で斜設されている。なお、23はコイル導体201
の始端であり、24はコイル導体203の始端であり、
25はコイル導体205の始端であり、26はコイル導
体202の始端であり、27はコイル導体204の始端
であり、28はコイル導体206の始端である。
1〜206の始端23〜28から数えて最初の6個の渡
り導体部22をその中央部(図3に破線で示す)で、最
初のスロット導体部21が下となるように(谷折りで)
折り曲げる。なお、図3において、各コイル導体201
〜206の始端23〜28から数えて最初のスロット導
体部21と次のスロット導体部21とは3スロットピッ
チ離れて形成されており、これによりコイル導体201
の二番目のスロット導体部21はコイル導体204の最
初のスロット導体部21の上に重なり、以下同様に、コ
イル導体202の二番目のスロット導体部21はコイル
導体205の最初のスロット導体部21の上に重なり、
コイル導体203の二番目のスロット導体部21はコイ
ル導体206の最初のスロット導体部21の上に重な
る。
1〜206の始端23〜28から数えて二番目の6個の
渡り導体部22をその中央部(図4に破線で示す)で、
二番目のスロット導体部21が三番目のスロット導体部
21の上となるように(山折りで、すなわち最初の折り
曲げ方向と同一回転方向へ)折り曲げる。これによりコ
イル導体201の三番目のスロット導体部21はコイル
導体204の二番目のスロット導体部21の下に重な
り、以下同様に、コイル導体202の三番目のスロット
導体部21はコイル導体205の二番目のスロット導体
部21の下に重なり、コイル導体203の三番目のスロ
ット導体部21はコイル導体206の二番目のスロット
導体部21の下に重なる。これにより、三番目のスロッ
ト導体部21は最初のスロット導体部21とスロット内
で同じ深さ(最も深い位置)に無理なく収容される。
山折り、谷折りと同一回転方向へ折り曲げることによ
り、6本のコイル導体201〜206を各スロットに2
層に収容する。その結果、ロータ磁極数から1を引いた
回数だけ折り曲げることにより、各コイル導体201〜
206は一周することになり、スロット内に2層に2タ
ーン分のコイルが形成される。
回転方向へ(すなわち上記最初の2ターン形成の最後の
折り曲げが谷折りとなるので、再び谷折りで)折り曲げ
る。これにより、その後のスロット導体部21はスロッ
ト内で3、4層目に円滑に配置されることができる。以
下、図8に示すように、順次、谷折り、山折り、谷折り
と最初の2ターンと反対回転方向へ折り曲げることによ
り、6本のコイル導体201〜206を各スロットに4
層に収容する。その結果、再度、ロータ磁極数から1を
引いた回数だけ折り曲げることにより、各コイル導体2
01〜206は次の一周を行うことになり、スロット内
に4層に4ターン分のコイルが形成される。以下、必要
なターン数が上記と同じ手順で作製される。
すように、コイル導体201〜206の最終渡り導体部
22bは、いままでの渡り導体部22に対して約半分の
長さとされ、かつ、コイル導体204〜206の最終渡
り導体部22bはそれ以外の渡り導体部22及び最終渡
り導体部22bと線対称方向に斜設されている。その結
果、図10に示すように、コイル導体201、204の
最終渡り導体部22bの先端部は重なり、コイル導体2
02、205の最終渡り導体部22bの先端部は重な
り、コイル導体203、206の最終渡り導体部22b
の先端部は重なり、これら重なり部分を溶接することに
より、三相ステータコイルが形成されることになる。更
に具体的に説明すれば、図9に示すようにコイル導体2
01〜203の折り曲げを行い、その後、図10に示す
ようにコイル導体204〜206の折り曲げを行って、
上記重なりを形成し、溶接すればよい。
固定子コア1の各スロットに挿入され、次にまたはスロ
ット挿入前にコイル導体202、204、206の始端
を短絡して中性点とする。以下、本実施例の要部を図1
2〜図14を参照して以下に説明する。図12に一端側
のコイルエンド2dを示す。コイルエンド2dの主要部
は径方向へそれぞれ径方向隙間22cを挟んで5層の渡
り導体部22を積層してなる。ただし、各渡り導体部2
2は実際にはその軸方向先端部22bからその両側へ向
けて周方向に広がっているが、理解を容易とするために
上記周方向広がりを無視するものとする。
22はそのコア1近傍から軸方向先端部22aに向けて
反コア方向へ突出しているが、特に重要な点は、各渡り
導体部22が最も径内側の渡り導体部22を除いてコア
1の近傍からやや径外側に傾斜した姿勢で延在してお
り、かつ、各渡り導体部22の上記傾斜の割合が径外側
の渡り導体部22ほど大きくなっていることである。し
たがって、径方向に隣接する2つの渡り導体部22、2
2間の径方向隙間22cは渡り導体部22の軸方向先端
部22aに向かうにつれて拡大している。
部22の間に径方向隙間を介在させたので、空気流など
による各渡り導体部22の冷却性を向上することができ
る。次に、この径方向隙間22cの作成手順を図13、
図14を参照して説明する。図13はスロット導体部2
1がスロットに挿入される前のスロット導体部21及び
渡り導体部22を示し、図14は図13に示すスロット
導体部21をスロットに挿入した後の渡り導体部22を
軸方向にみた正面図である。
ら延在するスロット導体部21の軸直角平面における中
心点であり、一点鎖線はこれら中心点m1、m2を結ぶ
コア1の軸方向中心を中心点とする円弧であり、L’は
中心点m1、m2間の周方向占有幅(スパン)である。
ただし、正確には、中心点m1は中心点m2より径内側
へ渡り導体部22の厚さだけコア1の軸方向中心に変位
しているが、図14ではそれを無視するものとする。
22は他の渡り導体部22と同じく、コア1の軸方向中
心線を中心とする円筒面上に略延在するようにあらかじ
め湾曲されている。ただし、図13に示すスロット導体
部21のスロット挿入前の渡り導体部22の周方向占有
幅(スパン)Lは、図14に示すスロット導体部21の
スロット挿入前の渡り導体部22の周方向占有幅(スパ
ン)L、すなわち、スロット導体部21が挿入される一
対のスロット間の周方向占有幅(スパン)L’よりも所
定割合だけ大きくされている。その結果、スロット導体
部21をそのスパンを縮めて両スロットに挿入する際
に、渡り導体部22は図14に示すように一点鎖線で示
す円筒面よりも径外側へ逃げる。
方向占有幅(スパン)Lは径外側の渡り導体部22ほ
ど、本来の増加率よりも更に広く設定されているので、
結局図12に示すように、径外側の渡り導体部22ほど
強く径外側に傾斜し、これにより各渡り導体部22間に
径方向隙間22cを確保することができる。なお、上記
した本来の増加率とは、径外側の渡り導体部22の上記
傾斜を形成しない場合の周方向占有幅(スパン)がその
径内側に隣接する渡り導体部22の周方向占有幅(スパ
ン)より、その厚さだけ径外側へ変位しているのでその
分(4πt)だけ広くなっていることを意味する。
じめ渡り導体部22をスロット導体部21に対して斜設
するのではなく、折り曲げ時に屈曲して渡り導体部22
としてもよい。また、6本のコイル導体201〜206
でたとえば偶数ターン分のコイル(本発明でいうコイル
群)を作り、更に他の6本のコイル導体でたとえば偶数
ターン分のコイル(本発明でいうコイル群)を作り、こ
れらコイル群同士を半分の長さの渡り導体部22を重ね
て溶接する手法などにより接続してもよい。
02と205、コイル導体203と206と上述したそ
れぞれの最終渡り導体部で折り曲げて作製してから、図
3から順にコイル成形してもよい。更に、コイル導体2
02、204、206の始端を短絡する代わりにデルタ
接続を行うことも可能である。
三相モータの実施例における固定子の平面図である。
示す工程図である。
示す工程図である。
示す工程図である。
示す工程図である。
示す工程図である。
示す工程図である。
示す工程図である。
を示す工程図である。
面図である。
る。
渡り導体部の拡大部分平面図である。
挿入した後の渡り導体部の軸方向にみた正面図である。
22は渡り導体部、22aは折り曲げ端部、22cは径
方向隙間
Claims (5)
- 【請求項1】コアの各スロットに交互に挿通される往き
導体部及び還り導体部からなるスロット導体部と、前記
スロット導体部と一体に形成されて前記往き導体部及び
還り導体部の同一側端部を接続する渡り導体部とからな
るコイル導体を有し、コイルエンドが前記コアの両端か
ら突出する回転電機の波巻き巻線において、 前記渡り導体部は、厚さ方向がコアの径方向となる姿勢
で延設された細板状導体から構成され、一端が他端より
も軸方向先端部の折り重ね又は段差により前記コアの径
方向へ少なくとも厚さ分だけ変位した形状を有し、 前記コイルエンドは、複数の前記渡り導体部を径方向に
所定の径方向隙間を隔てて積層してなることを特徴とす
る回転電機の波巻き巻線。 - 【請求項2】請求項1記載の回転電機の波巻き巻線にお
いて、 径外側の前記渡り導体部は、前記コアから離れるにつれ
て径外側に傾斜することを特徴とする回転電機の波巻き
巻線。 - 【請求項3】請求項1または2記載の回転電機の波巻き
巻線の製造方法において、 前記スロットに挿入する前における前記渡り導体部の周
方向占有幅は、前記渡り導体部の両端部に接続される一
対のスロット導体部が挿入されるべき前記コアの一対の
スロット間の周方向占有幅と異なるように形成されてい
ることを特徴とする回転電機の波巻き巻線の製造方法。 - 【請求項4】請求項3記載の回転電機の波巻き巻線の製
造方法において、 前記スロットに挿入する前における前記渡り導体部の周
方向占有幅は、前記渡り導体部の両端部に接続される一
対のスロット導体部が挿入されるべき前記コアのスロッ
トの周方向占有幅より所定の割合だけ広く形成されてい
ることを特徴とする回転電機の波巻き巻線の製造方法。 - 【請求項5】請求項4記載の回転電機の波巻き巻線の製
造方法において、 前記スロットに挿入する前における径外側の前記渡り導
体部の周方向占有幅の前記割合は、前記スロットに挿入
する前における径内側の前記渡り導体部の周方向占有幅
の前記割合よりも大きく設定されていることを特徴とす
る回転電機の波巻き巻線の製造方法。
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JP26623698A JP3903609B2 (ja) | 1998-08-24 | 1998-09-21 | 回転電機の波巻きコイルおよびその製造方法 |
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JP10-237603 | 1998-08-24 | ||
JP26623698A JP3903609B2 (ja) | 1998-08-24 | 1998-09-21 | 回転電機の波巻きコイルおよびその製造方法 |
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