JP2009171747A - 回転電機の固定子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スロットの内径側に配置された第1、第2の素線グループと、スロットの外径側に配置された第3、第4の素線グループと、これらを径方向に繋ぐ接続導体を備えたものにおいて、一端部が第1及び第2の素線グループ21、22の突出端部相互間に挟まれてこれら相互に接続され、他端部が第3及び第4の素線グループ33、34の突出端部相互間に配置されてこれら相互に接続され、かつ該一端部及び他端部には素線グループ相互間に設けられた冷媒通流部材の通流路に連通する軸方向の貫通孔41a、41bを有する接続導体41とを備えるように構成した。
【選択図】図3
Description
コイルが挿入されるスロットが設けられた固定子鉄心と、上記コイルを構成するように、上記スロットにスロット端部から軸方向に突出するように2列2段に挿入される内径側の第1及び第2の素線グループと外径側の第3及び第4の素線グループと、上記第1の素線グループと上記第2の素線グループの間に配設される軸方向に冷却媒体の通流路が形成され、スロット端部から突出した長さが上記第1及び第2の素線グループよりも短い第1の冷媒通流部材と、上記第3の素線グループと上記第4の素線グループの間に配設される軸方向に冷却媒体の通流路が形成され、スロット端部から突出した長さが上記第3及び第4の素線グループよりも短い第2の冷媒通流部材と、上記第1及び第2の素線グループの突出端と上記第3及び第4の素線グループの突出端を接続する接続導体とを備え、
上記接続導体は、上記第1及び第2の素線グループの突出端間に挟まれ、この挟まれた部位に上記第1の冷媒通流部材の通流路に連通する軸方向の貫通孔を有し、上記第3及び第4の素線グループの突出端間に挟まれ、この挟まれた部位に上記第2の冷媒通流部材の通流路に連通する軸方向の貫通孔を有するものである。
図1〜図4は、この発明の実施の形態1に係る回転電機の固定子を説明するもので、図1は固定子の略上半部を模式的に示す要部断面図、図2は図1の右側のコイル端部を図1の矢印A方向から見た図、図3は同じく矢印B方向から見た図、図4は該コイル端部に流れる電流経路を説明する図である。なお、各図を通じて同一符号は同一または相当部分を示している。図において、回転電機の固定子は回転子(図示省略)を包囲する円筒状に形成され、中心部側(図の下方側)にコイルが挿入されるスロット(図示省略)が設けられた固定子鉄心1と、スロットの内径側(図の下方側)に配置され該スロットの端部から回転子の軸方向に突出された内径側コイル2、スロットの外径側(図の上方側)に配置され該スロットの端部から回転子の軸方向に突出された外径側コイル3、並びに内径側コイル2及び外径側コイル3の突出端部相互を半径方向に接続する接続導体4からなるコイル5と、コイル5の突出部を固定する固定子コイル支持装置6と、ケーシング7などから構成されている。
図5は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である固定子コイル端部の接続部を模式的に示す側面図であり、実施の形態1の図3と同様の方向から見た図に相当している。この実施の形態2は、図1に示すスロットの内径側に配置された内径側コイル2の端部と、スロットの外径側に配置された外径側コイル3の端部相互を半径方向に接続する接続導体4を、クロスオーバ形に構成した例を示している。図において、内径側コイル2は上記実施の形態1とは逆に図の右側から左側に、第1の素線グループ21、第2の素線グループ22、第5の素線グループ25、及び第6の素線グループ26の順で配設され、外径側コイル3は実施の形態1と同様に配設されている。そして、第1の接続導体43と第2の接続導体44は、内径側コイル2の端部と外径側コイル3の端部相互を軸方向から見ると交差して見えるように接続している。なお、このように接続することを、クロスオーバ形に接続すると呼ぶ。なお、クロス部分では第1の接続導体43と第2の接続導体44とが互いに当接しないように回転子の軸方向(図5の紙面の前後方向)に互いにずらして配設されている。
図6及び図7はこの発明の実施の形態3に係る回転電機の固定子を説明する図であり、図6は接続導体をストレート形とした場合の固定子コイル端部の接続部を模式的に示す側面図、図7は接続導体をクロスオーバ形とした場合の固定子コイル端部の接続部を模式的に示す側面図であり、何れも実施の形態1の図3と同様の方向から見た図に相当している。上記実施の形態1、2では、コイル5の端部における各素線グループ相互の接続導体4による半径方向の接続部分の幅を冷媒通流部材の幅Tと略同一に構成したが、この実施の形態3のストレート形では、接続導体4である第1の接続導体45の幅T45、第2の接続導体46の幅T46(T45=T46)を冷媒通流部材の幅T(図2参照)よりも厚くし、クロスオーバ形では、接続導体4である第1の接続導体47の幅T47、第2の接続導体48の幅T48(T47=T48)を冷媒通流部材の幅T(図2参照)よりも何れも厚くし、接続導体4の電気抵抗を小さくすることにより発生損失を低減するようにしたものである。加えて、接続導体4において損失が発生する中央部から通風用の貫通孔45a、45b、46a、46bまでの熱の経路Eの断面積、または通風用の貫通孔47a、47b、48a、48bまでの熱の経路Iの断面積を増加させることができ、熱抵抗を減少させたので、接続導体4の温度上昇を抑制できる。以上より、実施の形態3によれば実施の形態1、2よりも発電機の許容電流を更に増加させることができる。
図8はこの発明の実施の形態4に係る回転電機の固定子の要部である固定子コイル端部の接続部を模式的に示す説明図である。この実施の形態4は、接続導体4の一端部及び他端部の素線グループとの接続部分に設ける通風用の貫通孔を図8に示すように円形の貫通孔4a、4bとし、かつ半径方向に千鳥状に配置して貫通孔4a、4bの数を実施の形態3よりも増やしたものである。なお、図8は上半部を示しているが下半部も同様に構成されている。その他の構成は実施の形態3と同様であるので説明を省略する。
上記のように構成された実施の形態4においては、接続導体4の貫通孔4a、4b部分の表面積が増大されることで冷却面積が増加し、貫通孔4a、4bを流れる冷却ガスヘ伝達される熱量が増加するため、接続導体4の温度上昇を抑制できるので、実施の形態3よりも発電機の許容電流を更に増加させることができるという効果が得られる。
図9はこの発明の実施の形態5に係る回転電機の固定子の要部である固定子コイル端部の接続部を模式的に示す説明図である。この実施の形態5は、上記実施の形態4における接続導体4に設けた複数の貫通孔4bの内、外径側コイル3端部との接続部については最も内径側(図の下方向側)の貫通孔4biを接続導体4の他端部側(図の上方向側)に移動させ、第3(第4)の素線グループ33(34)の内径側表面33aの位置から寸法L(L=10mm)以上離した位置に設け、図に表われていない内径側コイル2端部との接続部については最も外径側(図の上方向側)に位置している貫通孔(4a)を一端部側(図の下方向側)に同様に移動させ、図中多数のドットで示している接続導体4に流れる電流の集中部Kを避けるようにしたものである。なお、貫通孔4b(4a)相互の間隔は実施の形態4のものよりも狭まっている。
上記のように構成された実施の形態5においては、接続導体4に設ける通風用の貫通孔4b(4a)を電流の浸透深さを避けた位置としたことで、貫通孔4b(4a)は電流の流れを阻害せず損失は低減されるため、実施の形態4よりも発電機の許容電流を更に増加させることができる。
Claims (5)
- コイルが挿入されるスロットが設けられた固定子鉄心と、
上記コイルを構成するように、上記スロットにスロット端部から軸方向に突出するように2列2段に挿入される内径側の第1及び第2の素線グループと外径側の第3及び第4の素線グループと、
上記第1の素線グループと上記第2の素線グループの間に配設される軸方向に冷却媒体の通流路が形成され、スロット端部から突出した長さが上記第1及び第2の素線グループよりも短い第1の冷媒通流部材と、
上記第3の素線グループと上記第4の素線グループの間に配設される軸方向に冷却媒体の通流路が形成され、スロット端部から突出した長さが上記第3及び第4の素線グループよりも短い第2の冷媒通流部材と、
上記第1及び第2の素線グループの突出端と上記第3及び第4の素線グループの突出端を接続する接続導体とを備え、
上記接続導体は、上記第1及び第2の素線グループの突出端間に挟まれ、この挟まれた部位に上記第1の冷媒通流部材の通流路に連通する軸方向の貫通孔を有し、上記第3及び第4の素線グループの突出端間に挟まれ、この挟まれた部位に上記第2の冷媒通流部材の通流路に連通する軸方向の貫通孔を有するものであることを特徴とする回転電機の固定子。 - 上記接続導体が、隣接する2個の上記スロットに挿入される上記第1ないし第4の素線グループにおいて、それぞれの上記スロットに挿入される上記第1及び第2の素線グループが隣接する上記スロットに挿入される上記第3及び第4の素線グループと接続するものであることを特徴とする請求項1に記載の回転電機の固定子。
- 上記接続導体の周方向の厚さを上記第1の冷媒通流部材及び上記第2の冷媒通流部材の周方向の厚さよりも大きくすることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の回転電機の固定子。
- 上記接続導体に設けられた軸方向の貫通孔を、円形の断面で、千鳥状に配置することを特徴とする請求項3に記載の回転電機の固定子。
- 上記接続導体に設けられた軸方向の貫通孔を、上記第1及び第2の素線グループの外径側表面及び上記第3及び第4の素線グループの内径側表面から10mm以上離した位置に設置することを特徴とする請求項1から請求項4の何れかに記載の回転電機の固定子。
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