JP2003514494A - 巻き線を有する電気機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、電気機械であって、個別に絶縁された導体（９）から成る線（８）から成る巻き線（５）を有し、これらの導体が線またはより線である電気機械において、絶縁導体（９）が巻き線（５）のへりの間をジグザグ形に延びており、前記へりが冷却媒体と熱伝導接触をしている、ことを特徴とする電気機械に関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、電気機械、より詳しくはモーターまたは発電機であって、 個別に絶縁された導体から成る線から成る巻き線を有し、これらの導体が線ま
たはより線である電気機械に関する。

【０００２】 前記のような種類の線は通常リッツ線と呼ばれている。

【０００３】 前記のような巻き線は、例えば、固定子（ｓｔａｔｏｒ）の歯のまわりまたは
固定子の溝内に配置され、この歯または溝は固定子の回転軸に平行に延びている
。

【０００４】 公知のモーターまたは発電機においては、巻き線の線の導体は、互いに平行に
延びているか、または小さな束となるようによってあり、これらの束は互いに平
行に延びている。これらの小さな束は、たとえば、よってあるかまたは編んであ
る線から成るリッツ線から成ることができる。巻き線の線は、互いに平行に延び
ているいくつかのそのようなリッツ線から成る。

【０００５】 巻き線の方向に垂直な、巻き線の熱伝導は、銅の熱伝導に比して非常に小さい
。したがって、しばしばこの巻き線には、熱伝導率を高めるために特殊な物質が
含浸させてあるが、そのような場合でも、巻き線の横断方向の熱伝導率は割合に
小さく、したがって巻き線の可能な冷却は制限される。

【０００６】 ＥＰ−Ａ−０，５１９，６７９号明細書には、線が、平行導体から成る巻き線
のために使用される電機子巻き線が開示してある。巻き線の線の横断面において
は、いくつかの導体が横断方向に互いに平行に隣接配置してあり、またこれらの
導体は巻き線の線の縦方向に互いに平行に延びている。この文献は冷却に関して
は述べておらず、この巻き線は前記の公知のモーターおよび発電機と同様の制限
された冷却可能性しか有しない。

【０００７】 巻き線の十分な冷却の欠如は、モーターまたは発電機のスピードに対する制限
となりうる。

【０００８】 本発明の目的は、強力な冷却が行われる巻き線を有する電気機械を提供するこ
とである。

【０００９】 本発明によれば、この目的は、巻き線の線の導体が巻き線のへりの間をジグザ
グ形に延びており、前記へりが冷却媒体と熱伝導接触をしている、という事実に
よって、実現される。

【００１０】 巻き線に垂直な断面、および横断方向においては、ジグザグに延びる絶縁導体
から成る線がただ一つしか存在しない。

【００１１】 このジグザグ形により、熱は、線に沿って巻き線のへりに移動することができ
、したがって一つの線から他の線に絶縁体を通ってジャンプする必要なしで冷却
媒体に移動することができる。したがって、熱は、導体が平行である場合に比し
て、ずっと大きな程度で横方向に放散されうる。

【００１２】 ＤＥ−Ｃ−４９６，８８４号明細書には、導体が巻き線の一つのへりから他の
へりに延びる巻き線の製造方法が開示されている。しかし、この文献には、その
ような線を巻き線においてどのように使用するかについては開示されていない。
線のへりが巻き線のへりでもあり、冷却媒体と熱伝導接触している、ということ
については何も述べられていない。それどころか、冷却のために、巻き線の線を
中空にし、したがって冷却空気のための導路となるようにすることができる、と
されている。

【００１３】 本発明によれば、ジグザグ形は、巻き線の平均縦方向に対して、５°〜４５°
の角、好ましくは１０°〜３０°の角をなすようにすることができる。

【００１４】 より具体的に言えば、巻き線の線は、絶縁導体の平坦かつ幅広のパケットによ
って形成される線から成ることができ、各導体は前記パケットの片側から他の側
にジグザグに延びている。

【００１５】 巻き線は、固体の熱伝導性材料たとえば固定子の鉄と熱伝導接触させることが
でき、このとき前記冷却媒体はこの熱伝導性材料から成る。

【００１６】 巻き線は、固定子内の導路内に配置することができ、一つの実施態様において
は、空間が前記導路内に開放されたまま残され、該空間が液体または気体の冷却
媒体たとえば変圧器油で満たされる。

【００１７】 巻き線には、適当なワニスを含浸させ、巻き線が自立するようにすることがで
きる。この場合、巻き線は、エア巻き（ａｉｒ−ｗｏｕｎｄ）モーターに使用す
ることができ、前記冷却媒体は気体とすることができる。

【００１８】 以下、本発明を、実施形態に関して、添付の図面を参照しつつ、説明する。

【００１９】 図１は、回転子２を包囲する固定子１を備えた先行技術のモーターの部分を示
す。

【００２０】 固定子１の内側には、歯３が備えられ、これらの歯の間には、導路４が形成さ
れている。リッツ線６から成るコイルまたは巻き線５が、これらの導路４のそれ
ぞれに収容されている。

【００２１】 リッツ線６は、絶縁性外被７Ａによって包囲された、個別に絶縁されたいくつ
かの導体７から成る。

【００２２】 別の実施形態においては、リッツ線６は、絶縁性外被で包囲された磁石線（ｍ
ａｇｎｅｔ ｗｉｒｅ）のいくつかの束から成ることができる。

【００２３】 どちらの実施形態においても、絶縁性外被は絶対に必要というわけではない。

【００２４】 どちらの実施形態においても、線６が固定子１のまわりに数回巻いてあり、こ
の線のいくつかの部分が、同じ隣接間隔で順番に重なるようになっている。巻き
線の横断方向においては、線のいくつかの部分が隣接しており、これらの部分の
どれも巻き線の二つの横側面まで同時には延びていない。

【００２５】 これは、熱が、リッツ線６の内部にある導体７から放散されるのが非常に困難
でありうる、ということを意味する。熱は、導体から導体に横方向にジャンプし
、さらに一つのリッツ線６から他のリッツ線に横方向にジャンプして、巻き線５
の外側表面またはへりしたがって導路４まで到達しなければならない。

【００２６】 図２に示すモーターは、図１に示すものと、巻き線５の構造だけが異なる。こ
の構造は本発明によるものである。

【００２７】 巻き線５はやはり、いくつかの個別に絶縁された導体９から成る線８から成る
が、これらの導体９は、導路４内をジグザグに延びて、各導体９が巻き線５の外
側表面またはへりに規則的に到達するようになっている。導体９は図２と図３に
示すように単一の線とすることもできるが、より線または束とすることもできる
。

【００２８】 ジグザグ形は、巻き線５と線８の平均縦方向に対して、５°〜４５°好ましく
は１０°〜３０°の角αをなす。

【００２９】 導体９は、図２と図３に示すように、大体長方形の断面の平坦かつ幅広のパケ
ットに収容されるようにすることができ、このとき、各導体９は、パケットの片
側から他の側に、たとえば編み物の形で、到達する。

【００３０】 線８から成るパケットは、導路４と同じ大きさであり、該パケットの横方向へ
りが導路４の壁に接触する。この壁は固定子１の鉄である。

【００３１】 導路４の壁と巻き線５との間には、薄い電気絶縁体を配置することもできる。
その場合、この絶縁体は薄くて、導体９から、固定子１の熱伝導性材料、大抵の
場合鉄、から成る、導路４の壁への熱伝導が妨げられないようなものであるよう
にする。

【００３２】 絶縁導体９のパケットは、図２と図３に示すように、たとえば、電気絶縁材料
から成る外被８Ａによって包囲することができる。

【００３３】 実際には、線８は平坦化リッツ線と考えることができる。

【００３４】 試験によれば、導体９が巻き線の一つのへりから他のへりまでジグザグ形にな
っている、本発明による巻き線の線８を有する巻き線５の熱伝導率は、平行な標
準リッツ線から成る図１の巻き線５の熱伝導率の１０倍よりも大きい。

【００３５】 熱ペースト（ｔｈｅｒｍａｌ ｐａｓｔｅ）を使用して、固定子１の鉄または
その他の低温壁に接触する巻き線５の冷却が促進されるようにすることができる
。

【００３６】 もう一つの実施形態においては、導体９は外被９Ａによって一体保持されない
が、編み組または編み物を形成することによって、パケット内に一体保持するこ
とができる。この場合、外被は使用しないようにできる。それにより、さらに熱
放散を促進することができるであろう。図４はそのような実施形態を示す。

【００３７】 本発明によるモーターのもう一つの実施形態を、図５に示す。この場合、巻き
線５のへりは導路４の壁と固定子１の鉄とに接触しない。空間１０が導路４内の
巻き線５の両へりに残されている。この空間１０は液体冷却媒体たとえば変圧器
油で満たされる。

【００３８】 スペーサー１１を導路４内に備えて、巻き線５が所定の位置に保持されるよう
にする。

【００３９】 これはまた、巻き線８に適当なワニスを含浸させることによっても実現するこ
とができる。その場合、巻き線５は自立タイプのものになり、したがってエアギ
ャップ巻きモーターに適したものとなる。

【００４０】 この場合、冷却媒体は、巻き線５の間に吹き込まれる気体たとえば空気とする
ことができる。

【００４１】 図５に示す実施形態の場合、熱伝導率は、図２と図３に示す実施形態における
よりもさらに大きい。

【００４２】 図２〜５に示す本発明の実施形態における導体９のジグザグ形により、熱は、
銅導体に沿って巻き線５のへりに向かって移動し、そこから固体、液体、または
気体冷却媒体に移動することができる。

【００４３】 電気機械は必ずしもモーターである必要はない。たとえば、発電機であること
もできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 リッツ線から成る先行技術巻き線を備えた電動機の一部分の断面図である。

【図２】 図１と同様の断面図であるが、本発明による巻き線を備えた電動機のものであ
る。

【図３】 図２の線III−IIIに沿う断面図である。

【図４】 図３と同様の断面図であるが、巻き線の線の別の実施形態に関するものである
。

【図５】 図２と同様の断面図であるが、本発明による巻き線の別の実施形態に関するも
のである。

【符号の説明】

１ 固定子 ２ 回転子 ３ 歯 ４ 導路 ５ 巻き線 ６ リッツ線 ７ 導体 ７Ａ 絶縁性外被 ８ 線 ９ 導体 ９Ａ 外被 １０ 空間 １１ スペーサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 5H603 AA11 AA14 BB01 BB02 BB12 CA01 CB02 CC11 CC17 EE12 5H604 AA03 BB01 BB03 BB14 CC01 CC05 CC16

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気機械であって、 個別に絶縁された導体（９）から成る線（８）から成る巻き線（５）を有し、
   これらの導体が線またはより線である電気機械において、 絶縁導体（９）が巻き線（５）のへりの間をジグザグ形に延びており、前記へ
   りが冷却媒体と熱伝導接触をしている、 ことを特徴とする電気機械。
2. 【請求項２】 前記ジグザグ形が、巻き線（５）の平均縦方向に対して、５
   °〜４５°の角（α）をなしていることを特徴とする請求項１に記載の電気機械
   。
3. 【請求項３】 前記ジグザグ形が、巻き線（５）の平均縦方向に対して、１
   ０°〜３０°の角（α）をなしていることを特徴とする請求項１に記載の電気機
   械。
4. 【請求項４】 線（８）がリッツ線であることを特徴とする請求項３に記載
   の電気機械。
5. 【請求項５】 巻き線（５）が、絶縁された導体（９）の平坦かつ幅広のパ
   ケットによって形成された線（８）から成り、各導体（９）が前記パケットの片
   側から他の側にジグザグに延びていることを特徴とする請求項１から４の中のい
   ずれか１つに記載の電気機械。
6. 【請求項６】 巻き線（５）が、編み物または編み組の形でジグザグに延び
   ている絶縁された導体（９）のパケットの形の線（８）から成ることを特徴とす
   る請求項５に記載の電気機械。
7. 【請求項７】 巻き線（５）が、導路（４）内に配置されることを特徴とす
   る請求項１から６の中のいずれか１つに記載の電気機械。
8. 【請求項８】 巻き線（５）が、固体の熱伝導性材料たとえば固定子の鉄と
   熱伝導接触をしており、このとき前記冷却媒体がこの熱伝導性材料から成ること
   を特徴とする請求項１から７の中のいずれか１つに記載の電気機械。
9. 【請求項９】 巻き線（５）が導路（４）内に配置され、空間（１０）が導
   路（４）内に開放されたまま残され、該空間（１０）が気体または液体の冷却媒
   体たとえば変圧器油で満たされていることを特徴とする請求項１から６の中のい
   ずれか１つに記載の電気機械。
10. 【請求項１０】適当なワニスが含浸させられ、自立するようになっているこ
    とを特徴とする請求項１から９の中のいずれか１つに記載の電気機械。
11. 【請求項１１】エアギャップ巻きモーターに使用され、前記冷却媒体が気体
    または液体であることを特徴とする請求項１から１０の中のいずれか１つに記載
    の電気機械。