JP2009017632A

JP2009017632A - 回転電機の固定子及びその組立方法

Info

Publication number: JP2009017632A
Application number: JP2007174191A
Authority: JP
Inventors: Toru Mita; 徹三田; Akira Toba; 明鳥羽; Yasuyuki Saito; 泰行齋藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-07-02
Filing date: 2007-07-02
Publication date: 2009-01-22

Abstract

【課題】本発明は、固定子コイルの形成やスロットへの装着時に絶縁被覆を損傷させることがない回転電機の固定子を提供することにある。
【解決手段】本発明は、連続波巻形状に形成した固定子コイル５のスロット８に装着される部分に、シート状絶縁材９を一本毎に施したスロット内絶縁層を形成し、固定子コイル５のスロット８から張り出したコイルエンド部Ｘ−Ｘには、液状絶縁材を塗布して硬化させたコイルエンド絶縁層を形成したのである。
このように連続波巻形状に形成した固定子コイル５にスロット内絶縁層を形成したので、連続波巻成形時に絶縁層が損傷されることはない。
【選択図】図１

Description

本発明は発電機や電動機等の回転電機の固定子及びその組立方法に係り、特に、固定子コイルとして平角導体を連続波巻形状に形成した回転電機の固定子及びその組立方法に関する。

固定子コイルとして平角導体を連続波巻形状に形成した回転電機の固定子は、例えば特許文献１の図１１〜図１６に示すように既に周知であり、実用化されている。

特開２００２−２１８６８７号公報（図１１〜図１６）

上述の周知の固定子コイルは、絶縁被覆された平角導体を折り曲げて連続波巻形状に形成し、その後固定子鉄心に形成したスロット内に装着するようにしている。

そのために、平角導体を連続波巻形状に折り曲げ形成する際に、絶縁被覆が曲げの伸縮を受けて平角導体表面に施した絶縁被覆部が損傷し部分的に絶縁剥離する問題があった。また、固定子コイルをスロットに装着する際に、スロット両終端の角部に絶縁被覆が接触して絶縁剥離する問題があった。

本発明の目的は、固定子コイルの形成やスロットへの装着時に絶縁被覆を損傷させることがない回転電機の固定子を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、絶縁被覆を施さない平角導体を用い、連続波巻形状に形成した固定子コイルのスロットに装着される部分に、シート状絶縁材を一本毎に施したスロット内絶縁層を形成し、固定子コイルのスロットから張り出すコイルエンド部には、液状絶縁材を塗布して硬化させたコイルエンド絶縁層を形成したのである。

本発明により、固定子コイルの絶縁被覆の損傷を回避することができる。

したがって、本発明によれば、固定子コイルの形成やスロットへの装着時に絶縁被覆を損傷させることがない回転電機の固定子を得ることができる。

以下本発明による回転電機の固定子及びその組立方法の一実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。

図７に示すように、回転電機１は、回転軸２に同心的に支持された回転子３と、この回転子３の外周に微小空隙を介して設置された固定子鉄心４に装着された固定子コイル５とからなる固定子６と、この固定子６を支持し前記回転軸２を図示しない軸受を介して支持するハウジング７とを有している。

前記固定子６は、図２に示すように、固定子鉄心４の内周側に軸方向に長いスロット８を周方向に所定の間隔で複数形成しており、これらスロット８に前記固定子コイル５が内径側から装着されている。

前記固定子コイル５は、図４（Ａ）に示す断面矩形の平角導体５Ａを図４（Ｃ）のように折り曲げ、これを交互に繰り返しながら折り曲げて図５に示すように連続波巻形状に形成される。前記平角導体５Ａは絶縁被覆が施されて折らず、そのためにスロット８への装着部分となる位置には、図３に示すようなスロット内絶縁層となるシート状絶縁材９が巻付けられる。このシート状絶縁材９は、例えば絶縁耐力に優れたアラミド（全芳香族ポリアミド）絶縁紙を複数枚重ねて形成したもので、平角導体５Ａの矩形断面に合わせて全周に巻付け、シート状絶縁材９の両端９Ａ，９Ｂを重ね合わせている。

このシート状絶縁材９の平角導体５Ａへの装着は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、平角導体５Ａのスロット８への装着部分となる位置にＡ矢印方向から装着し、次に、図４（Ｃ）に示すようにＢ矢印方向に平角導体５Ａを折り曲げて、図４（Ｃ）及び図４（Ｄ）に示すように、Ｃ矢印方向から平角導体５Ａのスロット８への装着部分となる位置にシート状絶縁材９を装着する。

このとき、折り曲げられた平角導体５Ａに装着された各シート状絶縁材９の両端９Ａ，９Ｂの重ね合わせ部分は同じ側に向くように位置させる。これは、スロット８への装着時にシート状絶縁材９の両端９Ａ，９Ｂの重ね合わせ部分がスロット８の側壁に接触して広がって固定子鉄心４と固定子コイル５とが短絡しないようにするためである。

このように平角導体５Ａの折り曲げとシート状絶縁材９の装着とを繰り返し行うことで、図５に示すように、固定子コイル５は、連続波巻形状に形成される。

次に、図５に示す連続波巻形状の平角導体５Ａを図６に示すように、環状に形成し、この状態で図２に示すように、固定子鉄心４の内径側から順次スロット８内にシート状絶縁材９が装着された部分を装着して行く。このとき、図１に示すように、シート状絶縁材９の長さＬ９は、固定子鉄心４の積層厚さＬ４、云い代えればスロット８の長さよりも長く形成され、シート状絶縁材９の両端がスロット８の両端から夫々張り出すようにしている。

その後、スロット８から張り出したコイルエンド部となる平角導体５Ａの固定子コイル５の中性点となる端部同士を接続する中性点接続工程を行い、かつ、固定子コイル５の電力授受部となる端部に端子１０を装着してその端子１０にマスキングする端子装着工程を行う。

この状態で、スロット８から張り出したシート状絶縁材９の両端を含むコイルエンド部Ｘ−Ｘに液状絶縁材である絶縁ワニスを塗布あるいはコイルエンド部Ｘ−Ｘを絶縁ワニス槽に浸漬し、絶縁ワニスを乾燥硬化させてコイルエンド絶縁層を形成する。

そして、絶縁ワニス乾燥後、端子１０のマスキングを撤去する端子装着工程を終了する。

以上説明したように本実施の形態によれば、平角導体５Ａを連続波巻形状に折り曲げる際には絶縁被覆が施されていないので、折り曲げ作業時に絶縁被覆を総称させることはなくなる。また、スロット８への固定子コイル５の装着時には、平角導体５Ａはスロット内絶縁層であるシート状絶縁材９で保護されており、仮に、このシート状絶縁材９がスロット８の両終端の角部に接触して損傷したとしても、コイルエンド部Ｘ−Ｘに施す液状絶縁材の塗布により絶縁補修することができるので、絶縁被覆の損傷はなくなる。

ところで、上記実施の形態においては、絶縁処理が未処理の平角導体５Ａを連続波巻形状に形成する第１の工程と、この第１の工程の後、連続波巻形状を環状に形成して固定子コイル５を形成する第２の工程と、この固定子コイル５の前記スロットに装着される部分にシート状絶縁材９を一本毎に施してスロット内絶縁層を形成する第３の工程と、この第３の工程の後に前記固定子コイル５を前記固定子鉄心４のスロット８に装着する第４の工程と、前記固定子コイル５の前記スロット８から張り出すコイルエンド部Ｘ−Ｘに液状絶縁材を塗布してコイルエンド絶縁層を形成する第５の工程とを有し、スロット内絶縁層を形成する第３の工程を第１の工程と並行して行っている。これはシート状絶縁材９の平角導体５Ａへの装着を容易にするためであり、シート状絶縁材９の平角導体５Ａへの装着の容易性をある程度犠牲にすれば、上記第１〜５の順序通りに行っても固定子コイル５の絶縁被覆の損傷防止効果には変わりはない。

このように、本実施の形態によれば、連続波巻形状に形成した固定子コイルに対してスロット内絶縁層を形成することで、平角導体の折り曲げ時には絶縁被覆されていないので、折り曲げによる絶縁損傷及びそれに伴う絶縁被覆の部分剥離を防ぐことができる。また、スロットへの固定子コイル装着時には、平角導体はスロット内絶縁層で保護されており、仮に、このスロット内絶縁層がスロット両終端の角部に接触して損傷したとしても、コイルエンド部に施す液状絶縁材の塗布により絶縁補修することができる。

本発明による回転電機の固定子を示す展開図。本発明による回転電機の固定子鉄心から張り出した固定子コイルのコイルエンド部を示す斜視図。本発明による回転電機に用いられるスロット内絶縁層を形成するシート状絶縁材を示す斜視図。本発明による回転電機に用いられる固定子コイルの成形順を示す側面図。図４の成形手順で形成された連続波巻形状の固定子コイルを示す平面図。図５の連続波巻形状の固定子コイルを環状に形成した端面図。本発明による回転電機の概略端面図。

符号の説明

１…回転電機、２…回転軸、３…回転子、４…固定子鉄心、５…固定子コイル、５Ａ…平角導体、６…固定子、７…ハウジング、８…スロット、９…シート状絶縁材、１０…端子。

Claims

平角導体を波巻形状に形成した固定子コイルを、固定子鉄心に形成したスロットに絶縁材を介して装着した回転電機の固定子において、前記スロットに装着される導体部分には、シート状絶縁材を一本毎に施したスロット内絶縁層が形成されており、前記スロットから張り出したコイルエンド部には、液状絶縁材を塗布して硬化させたコイルエンド絶縁層が形成されていることを特徴とする回転電機の固定子。
前記スロット内絶縁層と前記コイルエンド絶縁層は、前記スロットから張り出した位置で重複絶縁され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。
固定子コイルを、固定子鉄心に形成したスロットに絶縁材を介して装着する回転電機の固定子組立方法において、絶縁処理が未処理の平角導体を連続波巻形状に形成する第１の工程と、この第１の工程の後、連続波巻形状を環状に形成して固定子コイルを形成する第２の工程と、この固定子コイルの前記スロットに装着される部分にシート状絶縁材を一本毎に施してスロット内絶縁層を形成する第３の工程と、この第３の工程の後に前記固定子コイルを前記固定子鉄心のスロットに装着する第４の工程と、前記固定子コイルの前記スロットから張り出したコイルエンド部に液状絶縁材を塗布してコイルエンド絶縁層を形成する第５の工程とを有する回転電機の固定子組立方法。
前記第３の工程は、前記第１の工程の後に行われることを特徴とする請求項３記載の回転電機の固定子組立方法。
前記第２の工程は、前記第３の工程と同時に行われることを特徴とする請求項３又は４記載の回転電機の固定子組立方法。
前記第３の工程のシート状絶縁材によるスロット内絶縁層は、前記スロットの両端から張り出す長さに施されることを特徴とする請求項３，４又は５記載の回転電機の固定子組立方法。
固定子コイルを、固定子鉄心に形成したスロットに絶縁材を介して装着する回転電機の固定子組立方法において、絶縁処理が未処理の平角導体を連続波巻形状に形成する第１の工程と、この第１の工程の後、連続波巻形状を環状に形成して固定子コイルを形成する第２の工程と、この固定子コイルの前記スロットに装着される部分にシート状絶縁材を一本毎に施してスロット内絶縁層を形成する第３の工程と、この第３の工程の後に前記固定子コイルを前記固定子鉄心のスロットに装着する第４の工程と、前記固定子コイルの前記スロットから張り出したコイルエンド部に液状絶縁材を塗布してコイルエンド絶縁層を形成する第５の工程と、この第５の工程の前に前記固定子コイルの中性点を接続する中性点接続工程とを有する回転電機の固定子組立方法。
固定子コイルを、固定子鉄心に形成したスロットに絶縁材を介して装着する回転電機の固定子組立方法において、絶縁処理が未処理の平角導体を連続波巻形状に形成する第１の工程と、この第１の工程の後、連続波巻形状を環状に形成して固定子コイルを形成する第２の工程と、この固定子コイルの前記スロットに装着される部分にシート状絶縁材を一本毎に施してスロット内絶縁層を形成する第３の工程と、この第３の工程の後に前記固定子コイルを前記固定子鉄心のスロットに装着する第４の工程と、前記固定子コイルの前記スロットから張り出したコイルエンド部に液状絶縁材を塗布してコイルエンド絶縁層を形成する第５の工程と、この第５の工程の前に前記固定子コイルの中性点を接続する中性点接続工程と、前記第５の工程の前に前記固定子コイルの端部に端子を装着してマスキングし第５の工程の後に前記マスキングを撤去する端子装着工程とを有する回転電機の固定子組立方法。