JP2001211587A - 回転電機の固定子 - Google Patents

回転電機の固定子

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JP2001211587A
JP2001211587A JP2000013109A JP2000013109A JP2001211587A JP 2001211587 A JP2001211587 A JP 2001211587A JP 2000013109 A JP2000013109 A JP 2000013109A JP 2000013109 A JP2000013109 A JP 2000013109A JP 2001211587 A JP2001211587 A JP 2001211587A
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conductor
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electric machine
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Katsuhiko Kusumoto
勝彦 楠本
Keiichi Komurasaki
啓一 小紫
Kazuhiro Odawara
一浩 小田原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、導体から固定子鉄心への熱伝導
性を高めるとともに、導体の占積率を高め、導体の温度
上昇に起因する信頼性の低下が抑えられ、かつ、導体の
高抵抗化に起因する出力低下が抑えられる回転電機の固
定子を得る。 【解決手段】 導体２は、その直線部２ａが長方形断面
形状に形成されており、それぞれのスロット１ａ内に
は、直線部２ａが絶縁被膜３を介して互いに密着してス
ロット深さ方向に１列に並んで多層に、かつ、最深層の
直線部２ａがインシュレータ５を介してスロット１ａの
内底面に密着して、収納されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電動機や発電機
等の回転電機の固定子に関し、特に固定子の巻線構造に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来の回転電機の固定子の要部を
示す正面図、図５は固定子巻線を構成する導体の要部を
示す正面図、図６は固定子の要部を示す断面図である。
図４乃至図６において、固定子鉄心１は、例えば珪素鋼
板を積層して円筒状に作製されたもので、溝方向を軸方
向とするスロット１ａが内周側に開口するように周方向
に所定ピッチで多数設けられている。また、溝方向を軸
方向とする嵌合溝１ｃが各ティース１ｂの先端側内周壁
面に設けられている。導体２は長方形断面を有し、銅板
をクランク状に蛇行した形状に成形されたもので、スロ
ット挿入部としての直線部２ａと、隣り合う直線部２ａ
の端部間を連結する渡り部２ｂとを有している。そし
て、導体２の表面にはエナメル被膜等の絶縁被膜３が被
覆されている。この導体２が、直線部２ａをスロット１
ａに順次挿入されて波巻きに６回周回して固定子鉄心１
に巻装されて１相分の巻線４が構成されている。さら
に、導体２が直線部２ａの挿入するスロット１ａを電気
角度で１２０°ずつずらして巻装され、例えばＵ相、Ｖ
相およびＷ相の３相の巻線４が構成されている。そし
て、各スロット１ａにおいては、導体２の直線部２ａが
互いに離間して、かつ、スロット１ａの内周面から離間
してスロット深さ方向に１列に並んで６層に収納されて
いる。
【０００３】紙や樹脂等からなるインシュレータ５がス
ロット内周形状に沿ってスロット１ａ内に装着されてい
る。そして、紙や樹脂等からなるウェッジ６が、ティー
ス１ｂの先端部に設けられた嵌合溝１ｃに嵌着されて、
導体２の直線部２ａの径方向内側への突出を防止してい
る。さらに、導体２が巻装された後、ワニス処理が施さ
れる。これにより、絶縁性樹脂としてのワニス７が、渡
り部２ｂ間に含浸され、さらにスロット１ａの内周面と
直線部２ａとの間、および直線部２ａ間に含浸され、巻
線４が固定子鉄心１に固定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の回転電機の固定
子では、以上のように、巻線４を構成する導体２は、巻
装時の固定子鉄心１にならう塑性変形と、巻装後のワニ
ス処理によって固定子鉄心１に固定されている。そし
て、各スロット１ａにおいては、導体２の直線部２ａが
互いに離間して、かつ、スロット１ａの内周面から離間
してスロット深さ方向に１列に並んで６層に収納されて
いるので、ワニス７がスロット１ａの内周面と直線部２
ａとの間および直線部２ａ間に含浸される際に空気が抜
けきらず、空気層が残ってしまっている。その結果、導
体２で発生した熱は、ワニス７および空気の層を介して
固定子鉄心１に伝達されることになり、導体２から固定
子鉄心１への熱伝導性が悪化し、導体２の温度が過度に
上昇して、絶縁性能等を低下させ、高信頼性が得られな
くなるとともに、導体２の抵抗が高くなり、出力が低下
してしまうという課題があった。また、導体２の直線部
２ａが互いに離間して、かつ、スロット１ａの内周面か
ら離間してスロット１ａに収納されているので、導体２
の占積率が小さくなり、導体２の抵抗が高くなり、出力
が低下してしまうという課題があった。
【０００５】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、導体のスロット挿入部を絶縁被
膜を介して互いに密着させてスロット深さ方向に１列に
並んで、かつ、最深層のスロット挿入部をインシュレー
タを介してスロットの内底面に密着させてスロット内に
収納するようにし、導体から固定子鉄心への熱伝導性を
高めるとともに、導体の占積率を高めて、導体の温度上
昇に起因する信頼性の低下が抑えられ、かつ、導体の高
抵抗化に起因する出力低下が抑えられる回転電機の固定
子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
の固定子は、軸方向に延びるスロットが内周側に開口す
るように周方向に所定ピッチで多数設けられた円筒状の
鉄心と、絶縁被膜を被覆された導体が所定スロット数毎
の上記スロットに順次挿入されて波巻きに巻装されてな
る巻線と、上記スロットのそれぞれにスロット内周形状
に沿うように装着されたインシュレータとを備えた回転
電機の固定子において、上記導体は、そのスロット挿入
部が長方形断面形状に形成されており、それぞれの上記
スロット内には、上記スロット挿入部が上記絶縁被膜を
介して互いに密着してスロット深さ方向に１列に並んで
多層に、かつ、最深層の上記スロット挿入部が上記イン
シュレータを介して上記スロットの内底面に密着して、
収納されているものである。
【０００７】また、上記スロット挿入部は、長方形断面
の長手方向が周方向に向いているものである。
【０００８】また、上記スロット挿入部が上記スロット
の内側面から離間して上記スロット内に多層に収納さ
れ、かつ、絶縁性樹脂が上記スロット挿入部と上記スロ
ットの内側面との間の隙間に充填されているものであ
る。
【０００９】また、ウェッジが最浅層の上記スロット挿
入部をスロット深さ方向に押圧するように上記スロット
に装着されているものである。
【００１０】また、上記ウェッジが非磁性材料からなる
弾性体である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１に係る回
転電機の固定子の要部を示す断面図であり、図において
図４乃至図６に示した従来の固定子と同一または相当部
分には同一符号を付し、その説明を省略する。図１にお
いて、各相の巻線１０は、導体２が、その直線部２ａを
例えば３スロット毎のスロット１ａに順次挿入されて波
巻きに６回周回して固定子鉄心１に巻装されて構成され
ている。そして、導体２の直線部２ａが絶縁被膜３を介
して互いに密着してスロット深さ方向に１列に並んで、
かつ、最深層の直線部２ａがインシュレータ５を介して
スロット１ａの内底面に密着してスロット１ａ内に収納
されている。また、紙や樹脂等からなるウェッジ６が、
ティース１ｂの先端部に設けられた嵌合溝１ｃに嵌着さ
れて、導体２の直線部２ａの径方向内側への突出を防止
している。さらに、導体２が巻装された後、ワニス処理
が施され、絶縁性樹脂としてのワニス７が、渡り部２ｂ
間に含浸され、さらにスロット１ａの内周面と直線部２
ａとの間に含浸され、巻線１０が固定子鉄心１に固定さ
れている。このように構成された固定子は、図示してい
ないが、固定子の外皮を構成するハウジングに圧入固定
されて使用されることが一般的である。そして、ハウジ
ングは外気に接し、あるいは、冷却用水路を有してお
り、固定子より低温となっている。
【００１２】このように構成された固定子では、導体２
の直線部２ａが絶縁被膜３を介して互いに密着してスロ
ット深さ方向に１列に並んで、かつ、最深層の直線部２
ａがインシュレータ５を介してスロット１ａの内底面に
密着してスロット１ａ内に収納されているので、ワニス
処理を施したときに、ワニス７が直線部２ａ間、さらに
は直線部２ａとスロット１ａの内底面との間に十分侵入
せず、直線部２ａ間、さらには直線部２ａとスロット１
ａの内底面との間の接触面積が確保される。そこで、直
線部２ａ間および直線部２ａとスロット１ａの内底面と
の間の良好な熱伝導性が確保され、導体２で発生した熱
が固定子鉄心１に速やかに伝達され、固定子鉄心１さら
にはハウジングから放熱される。これにより、導体２の
温度が過度に上昇することがなく、導体２の温度上昇に
起因する絶縁被膜３の劣化が抑えられるので、絶縁性能
が確保される。その結果、絶縁性能の低下に起因する寿
命低下が防止され、高信頼性の固定子が得られる。ま
た、導体２の温度上昇に起因する導体２の抵抗値の上昇
が抑えられるので、導体２の低抵抗化が図られ、出力の
低下を抑えることができる。
【００１３】また、導体２の直線部２ａが絶縁被膜３を
介して互いに密着してスロット深さ方向に１列に並ん
で、かつ、最深層の直線部２ａがインシュレータ５を介
してスロット１ａの内底面に密着してスロット１ａ内に
収納されているので、スロット１ａに対する導体２の占
積率を大きくでき、導体２の低抵抗化が可能となり、出
力の低下を抑えることができる。
【００１４】また、長方形断面形状に形成された直線部
２ａは、その長方形断面の長手方向が周方向に向いてス
ロット１ａ内に収納されているので、直線部２ａ間およ
び直線部２ａとスロット１ａの内底面との間の接触面積
が大きくなる。これにより、導体２で発生した熱は速や
かに固定子鉄心１に伝達され、導体２の温度上昇を抑え
ることができる。また、直線部２ａがスロット１ａの内
側面から離間してスロット１ａ内に収納されているの
で、即ち直線部２ａの幅がスロット幅より小さいので、
直線部２ａをスロット１ａに挿入し易くなり、導体２の
巻装性が向上される。さらに、導体２の巻装時、直線部
２ａがスロット１ａの内壁面に接触して絶縁被膜３を損
傷させることも低減され、絶縁性能の低下を抑えること
ができる。また、直線部２ａとスロット１ａの内側面と
の間にワニス７が充填されているので、巻線４の固定子
鉄心１への固定が確実となる。そして、直線部２ａと固
定子鉄心１との間の絶縁が確保され、優れた絶縁性能が
得られる。また、ウェッジ６がスロット１ａの開口部に
装着されているので、直線部２ａの飛び出しが阻止され
る。
【００１５】実施の形態２．この実施の形態２では、図
２に示されるように、ナイロン等の非磁性材料からなる
ウェッジ１１が凸状断面形状に形成され、最浅層に位置
する導体２の直線部２ａをスロット深さ方向に押圧する
ようにスロット２ａの開口部に装着されているものとし
ている。なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構
成されている。
【００１６】この実施の形態２によれば、ウェッジ１１
が最浅層に位置する導体２の直線部２ａをスロット深さ
方向に押圧するようにスロット２ａの開口部に装着され
ているので、ワニス処理を施す際に、直線部２間の当接
力、さらには、最深層の直線部１ａとスロット１ａの内
底面との当接力が確保されている。そこで、直線部２ａ
間、さらには直線部２ａとスロット１ａの内底面との間
の接触面積が確保されるので、導体２と固定子鉄心１と
の間の熱伝導性が向上され、導体２の温度上昇が確実に
抑えられる。
【００１７】実施の形態３．この実施の形態３では、図
３に示されるように、ステンレス等の非磁性材料で、か
つ、弾性体からなるウェッジ１２が、最浅層に位置する
導体２の直線部２ａをスロット深さ方向に押圧するよう
に弾性変形してスロット２ａの開口部に装着されている
ものとしている。なお、他の構成は上記実施の形態１と
同様に構成されている。
【００１８】この実施の形態３によれば、ウェッジ１２
が最浅層に位置する導体２の直線部２ａをスロット深さ
方向に押圧するように弾性変形してスロット２ａの開口
部に装着されているので、ワニス処理を施す際に、弾性
変形しているウェッジ１２の反発力が直線部２間、さら
には、最深層の直線部１ａとスロット１ａの内底面との
間に作用している。そこで、直線部２ａ間、さらには直
線部２ａとスロット１ａの内底面との間の接触面積が確
実に確保されるので、導体２と固定子鉄心１との間の熱
伝導性が一層向上され、導体２の温度上昇が確実に抑え
られる。
【００１９】なお、上記各実施の形態では、各相の巻線
１０は、導体２が、その直線部２ａを３スロット毎のス
ロット１ａに順次挿入されて波巻きに６回周回して固定
子鉄心１に巻装されて構成されているものとしている
が、この発明は、波巻きに周回される回数は６回に限定
されるものではない。また、上記各実施の形態では、導
体２は銅板をクランク状に蛇行した形状に成形されたも
のを用いるものとしているが、この発明は、スロットに
挿入される直線部が長方形断面形状に成形されていれば
よく、長方形断面形状の銅線材を用いてもよい。また、
上記各実施の形態では、インシュレータ５がスロット内
周形状に沿ってスロット１ａ内に装着されているものと
しているが、インシュレータは絶縁性樹脂の薄膜をスロ
ット１ａに嵌装してもよいし、絶縁性樹脂の液状体もし
くは粉体をスロット１ａの内壁面に塗装して形成しても
よい。
【００２０】
【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載される効果を奏する。
【００２１】この発明によれば、軸方向に延びるスロッ
トが内周側に開口するように周方向に所定ピッチで多数
設けられた円筒状の鉄心と、絶縁被膜を被覆された導体
が所定スロット数毎の上記スロットに順次挿入されて波
巻きに巻装されてなる巻線と、上記スロットのそれぞれ
にスロット内周形状に沿うように装着されたインシュレ
ータとを備えた回転電機の固定子において、上記導体
は、そのスロット挿入部が長方形断面形状に形成されて
おり、それぞれの上記スロット内には、上記スロット挿
入部が上記絶縁被膜を介して互いに密着してスロット深
さ方向に１列に並んで多層に、かつ、最深層の上記スロ
ット挿入部が上記インシュレータを介して上記スロット
の内底面に密着して、収納されている。そこで、スロッ
ト挿入部間およびスロット挿入部とスロットの内底面と
の間の熱伝導性がよくなり、導体の温度上昇が抑えられ
るので、導体の温度上昇に起因する絶縁性能の低下や導
体の高抵抗化が防止され、さらに導体のスロットへの占
積率が高められるので、導体の低抵抗化が図られる。こ
れにより、高信頼性を有し、高出力化を実現できる回転
電機の固定子が得られる。
【００２２】また、上記スロット挿入部は、長方形断面
の長手方向が周方向に向いているので、スロット挿入部
間およびスロット挿入部とスロットの内底面との間の接
触面積が大きくなり、導体と鉄心との間の熱伝導性を向
上させることができる。
【００２３】また、上記スロット挿入部が上記スロット
の内側面から離間して上記スロット内に多層に収納さ
れ、かつ、絶縁性樹脂が上記スロット挿入部と上記スロ
ットの内側面との間の隙間に充填されているので、導体
のスロット装着性が向上されるとともに、スロット挿入
部が絶縁性を確保されてスロットに固定される。
【００２４】また、ウェッジが最浅層の上記スロット挿
入部をスロット深さ方向に押圧するように上記スロット
に装着されているので、スロット挿入部間およびスロッ
ト挿入部とスロットの内底面との間の接触面積が確保さ
れ、導体の熱が鉄心に速やかに伝達され、導体の温度上
昇が抑えられる。
【００２５】また、上記ウェッジが非磁性材料からなる
弾性体であるので、スロット挿入部間およびスロット挿
入部とスロットの内底面との間がウェッジの弾性力によ
り密接され、導体の熱が鉄心により速やかに伝達され、
導体の温度上昇が一層抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る回転電機の固
定子の要部を示す断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態２に係る回転電機の固
定子の要部を示す断面図である。
【図３】 この発明の実施の形態３に係る回転電機の固
定子の要部を示す断面図である。
【図４】 従来の回転電機の固定子の要部を示す正面図
である。
【図５】 従来の回転電機の固定子に適用される導体の
要部を示す正面図である。
【図６】 従来の回転電機の固定子の要部を示す断面図
である。
【符号の説明】
１固定子鉄心、１ａ スロット、２ 導体、２ａ 直線
部（スロット挿入部）、３ 絶縁被膜、５ インシュレ
ータ、６、１１、１２ ウェッジ、７ ワニス（絶縁性
樹脂）、１０ 巻線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小田原 一浩 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 三 菱電機エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 5H603 AA09 AA11 BB01 BB02 BB12 CA01 CB02 CB26 CC04 CC17 CD02 CD06 CD22 CE02 EE29 FA01 5H604 AA03 AA08 BB01 BB03 BB14 CC01 CC05 CC14 PB01 PB03 PE06 QC09

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軸方向に延びるスロットが内周側に開口
    するように周方向に所定ピッチで多数設けられた円筒状
    の鉄心と、絶縁被膜を被覆された導体が所定スロット数
    毎の上記スロットに順次挿入されて波巻きに巻装されて
    なる巻線と、上記スロットのそれぞれにスロット内周形
    状に沿うように装着されたインシュレータとを備えた回
    転電機の固定子において、 上記導体は、そのスロット挿入部が長方形断面形状に形
    成されており、 それぞれの上記スロット内には、上記スロット挿入部が
    上記絶縁被膜を介して互いに密着してスロット深さ方向
    に１列に並んで多層に、かつ、最深層の上記スロット挿
    入部が上記インシュレータを介して上記スロットの内底
    面に密着して、収納されていることを特徴とする回転電
    機の固定子。
  2. 【請求項２】 上記スロット挿入部は、長方形断面の長
    手方向が周方向に向いていることを特徴とする請求項１
    記載の回転電機の固定子。
  3. 【請求項３】 上記スロット挿入部が上記スロットの内
    側面から離間して上記スロット内に多層に収納され、か
    つ、絶縁性樹脂が上記スロット挿入部と上記スロットの
    内側面との間の隙間に充填されていることを特徴とする
    請求項１又は請求項２記載の回転電機の固定子。
  4. 【請求項４】 ウェッジが最浅層の上記スロット挿入部
    をスロット深さ方向に押圧するように上記スロットに装
    着されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の
    いずれかに記載の回転電機の固定子。
  5. 【請求項５】 上記ウェッジが非磁性材料からなる弾性
    体であることを特徴とする請求項４記載の回転電機の固
    定子。
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