JP2008054444A

JP2008054444A - 回転電機

Info

Publication number: JP2008054444A
Application number: JP2006229315A
Authority: JP
Inventors: Toru Mita; 徹三田; Kazuya Ishikawa; 一哉石川; Nobuyuki Kajiya; 伸之梶屋; Katsuhiro Hoshino; 勝洋星野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2006-08-25
Filing date: 2006-08-25
Publication date: 2008-03-06

Abstract

【課題】本発明は、限られたスペース内で固定子鉄心の軸方向寸法を増大させて性能を向上させることができる回転電機を提供することにある。
【解決手段】本発明は、内径側に磁極面８を形成した固定子鉄心６と、この固定子鉄心６に電線１８を集中巻きして形成した固定子巻線７とを有する固定子４を備えた回転電機（１）において、前記固定子巻線７の軸方向端部に形成される巻線端部７Ｅの電線１８の一部１８Ｐを、この巻線端部７Ｅよりも外径側を経由して巻付けるようにしたのである。
即ち、巻線端部７Ｅに巻付ける電線１８の一部１８Ｐ外径側を経由して巻付けることにより、巻線端部７Ｅにおける固定子巻線７の巻層厚さを薄くでき、その分、固定子鉄心６を軸方向に増大させることで、回転電機（１）の性能を向上できるのである。
【選択図】図１

Description

本発明は発電機や電動機さらには電動発電機等の回転電機に係り、特に、固定子巻線が固定子鉄心に集中巻きされた固定子を備えた回転電機に関する。

一般に、固定子巻線が固定子鉄心に集中巻きされた固定子を備えた回転電機は、例えば特許文献１に開示されているように、既に周知である。

特開２００６−６７７７８号公報

上記従来の技術を含め、固定子巻線が固定子鉄心に集中巻きされた固定子を備えた回転電機においては、固定子鉄心の軸方向寸法を限られたスペース内で可能な限り増大させて回転電機の性能を向上させる配慮はなされていなかった。

本発明の目的は、限られたスペース内で固定子鉄心の軸方向寸法を増大させて性能を向上させることができる回転電機を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、軸支された回転軸上に構成された回転子と、この回転子の外周に微小隙間を介して配置された固定子とを備え、前記固定子は、内径側に磁極面を形成した固定子鉄心と、この固定子鉄心に電線を集中巻きして形成した固定子巻線とを有する回転電機において、前記固定子巻線の軸方向端部に形成される巻線端部の電線の一部を、この巻線端部よりも外径側を経由して巻付けるようにしたのである。

即ち、固定子巻線の軸方向端部に形成される巻線端部の電線の一部を、この巻線端部よりも外径側を経由して巻付けることにより、巻線端部における固定子巻線の厚さを薄くでき、その分、固定子鉄心を軸方向に増大させることで、回転電機の性能を向上できるのである。

更に、固定子鉄心に固定子巻線を集中巻きする場合には、電線を例えば外径側から内径側に向かって順に巻付けて行き、内径側に至ったら外径側に向かって順に巻付けて行き、これを繰り返して必要な巻数の固定子巻線を得ている。このため、外径側から内径側に向かって順に巻付けられる電線と、内径側から外径側に向かって順に巻付けられる電線との巻付け方向が交差する部分が生じ、これら巻付け方向が交差する部分は他の部分よりも厚さが厚くなるので、巻付け方向が交差する部分は、通常、ほとんど隙間が存在しない隣接固定子巻線側に設けず、軸方向端部に形成される巻線端部に位置するように巻付けている。その結果、厚さが厚くなる巻線端部を見込んで回転電機の軸方向寸法を設計している。したがって、巻線端部の電線の一部を巻線端部よりも外径側を経由して巻付けることにより、巻線端部における固定子巻線の厚さを薄くでき、その分、固定子鉄心を軸方向に増大させて回転電機の性能を向上できるのである。

以上説明したように本発明によれば、限られたスペース内で固定子鉄心の軸方向寸法を増大させて性能を向上させることができる回転電機を得ることができる。

以下本発明による回転電機の一実施の形態を図１〜図５に示す電動機について説明する。

図５に示すように、電動機１は、軸支された回転軸２上に構成された回転子３と、この回転子３の外周に微小隙間を介して配置され周方向に等ピッチで配置された固定子４と、この固定子４を支持して磁路を形成すると共に、前記回転軸２を軸受（図示せず）を介して支持する固定子枠５とを有している。

そして、各固定子４は、珪素鋼板を軸方向に複数積層して形成した固定子鉄心６と、これら固定子鉄心６に夫々集中巻きされた固定子巻線７とを備えている。そして、固定子鉄心６は、図２に示すように、内径側に磁極面８を形成し、外径側に基部９を形成し、これら磁極面８と基部９間に形成された巻線装着部１０とを有している。前記基部９の周方向の両側には、軸方向に沿って凸状係合部１１Ａと凹状係合部１１Ｂが形成され、固定子枠６に装着されるときに隣接する固定子鉄心６の凸状係合部１１Ａと凹状係合部１１Ｂが互いに係合して径方向の変位を防止している。

このように形成された固定子鉄心６の巻線装着部１０には、図３に示すように、軸方向に二分割された絶縁材より形成されたボビン１２Ａ，１２Ｂを軸方向から装着している。これらボビン１２Ａ，１２Ｂには、夫々巻線巻付け部１３と、その内径側に巻線巻付け方向に沿って略直角に形成されたフランジ部１４と、巻線巻付け部１３の外径側に固定子鉄心６の軸方向に沿って延在し固定子鉄心６の軸方向端面に矢印方向に直角に折曲げられた延在部１５とが設けられ、前記延在部１５から軸方向に突出して係合フック１６が設けられている。そして係合フック１６の外径側には電線を安定して巻付けられるように、巻線溝１７が形成されている。

このように固定子鉄心６にボビン１２Ａ，１２Ｂを装着後、図４に示すように、電線１８の巻始め側１８Ｓを把持してボビン１２Ａ，１２Ｂの巻線巻付け部１３に隙間なく電線１８を巻付け手行く。即ち、電線１８は、巻線巻付け部１３の外径側から順に巻付けて行き、内径側に到達したら、外径側に向かって順に巻付けて行く。普通、２層目以上に巻かれる電線１８は、下層の隣接する電線で形成される間に巻かれるので、密に巻くことができる。これらを繰り返すことで、必要巻数の固定子巻線７が集中巻きされることになる。ここで、電線１８を外径側から内径側に巻いて行く場合の巻付け角度と、内径側から外径側に巻いて行く場合の巻付け角度は逆となるので、巻付け方向が交差する部分が発生する。そして、電線１８の巻付け方向が交差する部分においては、２層目以上に巻かれる電線１８が下層の電線の頂部と交差するので、巻付け方向が交差しない部分に較べて全体の巻層厚さが厚くなることは避けられない。そこで、通常は、電線１８の巻付け方向の交差を、固定子鉄心６の軸方向の一方端に対応する巻線端部７Ｅで行うようにしている。

したがって、図５に示すように、巻線端部７Ｅにおける電線１８の一部１８Ｐを、巻線端部７Ｅの外径側に位置する前記係合フック１６を経由して巻付けることで、巻線端部７Ｅの巻層厚さを薄くするのである。

このように、巻線端部７Ｅにおける電線１８の一部１８Ｐを、巻線端部７Ｅよりも外径側を経由して巻付けることで、巻線端部７Ｅの巻層厚さは、他の部分における巻装厚さよりも薄くすることができ、その薄くした分、固定子鉄心６の軸方向の長さを増大させることができ、その結果、電動機１の出力トルクを増加することができて性能を向上させることができるのである。

ところで、巻層厚さを薄くした巻線端部７Ｅとは反対側に位置する巻線端部においては、電線１８の巻付け方向が交差していないが、この巻線端部においても電線１８の一部を外径側を経由して巻付けることで、該部における巻層厚さを、さらに薄くすることができる。その結果、同様に固定子鉄心６の軸方向長さをさらに増大させることができ、電動機１の出力トルクを増加することができて性能をさらに向上させることができる。

以上説明のように本実施の形態によれば、固定子鉄心６の軸方向端部に対応する固定子巻線７の巻線端部７Ｅの電線１８の一部１８Ｐを外径側を経由して巻付けることで、巻線端部７Ｅにおける巻層厚さを薄くでき、その分、固定子鉄心７の軸方向長さを増大させて電動機１の性能を向上させることができる。

ところで、上記実施の形態は、回転電機として、電動機を一例に説明したが、電動機に限らず、発電機や電動発電機等にも適用できることは云うまでもない。

また、固定子巻線７は、ボビン１２Ａ，１２Ｂの上に電線１８を巻付けて形成し、巻線端部７Ｅの電線１８の一部１８Ｐをボビン１２Ａ，１２Ｂに設けた係合フック１６に係合させるように巻付けたものであるが、ボビン１２Ａ，１２Ｂは必ず必要とするものではなく，固定子鉄心６の巻線装着部１０に絶縁材を介在させて電線１８を巻付けてもよい。その場合、係合フック１６は巻線装着部１０に接着等により固定することで、電線１８の一部１８Ｐを巻線端部７Ｅの外径側を経由して巻付けることがさできる。さらに、別場所で、電線１８の一部１８Ｐを巻線端部７Ｅの外径側を経由するように形成した固定子コイル７を成型し、この成型した固定子コイル７を固定子鉄心７に直接あるいはボビン１２Ａ，１２Ｂや絶縁材料を介在させて装着することで、係合フック１６を省略することができる。

本発明による回転電機の一実施の形態である電動機の固定子を示す斜視図。図１の固定子を構成する固定子鉄心を示す斜視図。図２の固定子鉄心にボビンを装着した状態を示す斜視図。図３のボビンに電線を巻付けている様子を示す斜視図。図１の固定子を装着した電動機を示す断面図。

符号の説明

１…電動機、２…回転軸、３…回転子、４…固定子、５…固定子枠、６…固定子鉄心、７…固定子巻線、７Ｅ…巻線端部、８…磁極面、９…基部、１０…巻線装着部、１１Ａ…凸状係合部、１１Ｂ…凹状係合部、１２Ａ，１２Ｂ…ボビン、１３…巻線巻付け部、１４…フランジ部、１５…延在部、１６…係合フック、１７…巻線溝、１８…電線、１８Ｓ…巻始め側、１８Ｐ…電線の一部。

Claims

軸支された回転軸上に構成された回転子と、この回転子の外周に微小隙間を介して配置された固定子とを備え、前記固定子は、内径側に磁極面を形成した固定子鉄心と、この固定子鉄心に電線を集中巻きして形成した固定子巻線とを有し、この固定子巻線は電線の巻付け方向が交差する巻線端部を固定子鉄心の軸方向端部に有する回転電機において、前記電線の巻付け方向が交差する前記巻線端部の電線の一部を前記巻線端部よりも外径側に巻付けたことを特徴とする回転電機。
軸支された回転軸上に構成された回転子と、この回転子の外周に微小隙間を介して配置された固定子とを備え、前記固定子は、内径側に磁極面を形成した固定子鉄心と、この固定子鉄心に電線を集中巻きして形成した固定子巻線とを有し、この固定子巻線は電線の巻付け方向が交差する巻線端部を固定子鉄心の軸方向端部に有する回転電機において、前記固定子鉄心の前記巻線端部よりも外径側に軸方向に突出する係合部を設け、この係合部を経由して前記電線の巻付け方向が交差する前記巻線端部の電線の一部を巻付けたことを特徴とする回転電機。
軸支された回転軸上に構成された回転子と、この回転子の外周に微小隙間を介して配置された固定子とを備え、前記固定子は、内径側に磁極面を形成した固定子鉄心と、この固定子鉄心の周囲を覆うボビンと、このボビンに電線を集中巻きして形成した固定子巻線とを有し、この固定子巻線は電線の巻付け方向が交差する巻線端部を固定子鉄心の軸方向端部に有する回転電機において、前記ボビンの前記巻線端部よりも外径側に軸方向に突出する係合部を設け、この係合部を経由して前記電線の巻付け方向が交差する前記巻線端部の電線の一部を巻付けたことを特徴とする回転電機。
軸支された回転軸上に構成された回転子と、この回転子の外周に微小隙間を介して配置された固定子とを備え、前記固定子は、内径側に磁極面を形成した固定子鉄心と、この固定子鉄心に電線を集中巻きして形成した固定子巻線とを有し、この固定子巻線は電線の巻付け方向が交差する巻線端部を固定子鉄心の軸方向端部に有する回転電機において、前記巻線端部の電線の一部を前記巻線端部よりも外径側に巻付けて、前記電線の巻付け方向が交差する巻線端部における前記固定子巻線の厚さを他の部分の前記固定子巻線の厚さよりも薄く形成したことを特徴とする回転電機。
前記電線の巻付け方向が交差する巻線端部は、前記固定子鉄心の軸方向の一方側に位置していることを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の回転電機。
軸支された回転軸上に構成された回転子と、この回転子の外周に微小隙間を介して配置された固定子とを備え、前記固定子は、内径側に磁極面を形成した固定子鉄心と、この固定子鉄心に電線を集中巻きして形成した固定子巻線とを有する回転電機において、前記固定子巻線の軸方向端部に形成される巻線端部の電線の一部を、この巻線端部よりも外径側を経由して巻付けたことを特徴とする回転電機。