JP2010022100A - Heating device for three-phase rotary electric machine, and heating method for each phase coil of three-phase rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加熱装置及び加熱方法に係り、特に、三相回転電機用の加熱装置及び三相回転電機の各相コイルの加熱方法に関する。 The present invention relates to a heating device and a heating method, and more particularly to a heating device for a three-phase rotating electrical machine and a heating method for each phase coil of the three-phase rotating electrical machine.
三相回転電機のステータコアに巻回される各相コイルを固着、絶縁、冷却、劣化防止等の目的で、各相コイルに対してワニスを含浸し硬化する三相回転電機の製造工程がある。この三相回転電機の製造工程において、ワニス硬化工程は出来る限り短時間で完了することが求められている。例えば、特許文献1には、回転電機の固定子巻線のワニス硬化工程における乾燥方法において、誘導加熱方式で加熱される固定子巻線のコイルエンド外周部近傍全周に磁性体を円筒状に配置し、その円筒の内周側に遠赤外線放射材料を付着させ誘導加熱によって円筒状の磁性体を加熱することにより遠赤外線放射材料を励起させ、その表面から遠赤外線をコイルエンドに放射しコイルエンドを加熱することが述べられている。 There is a manufacturing process of a three-phase rotating electrical machine in which each phase coil wound around a stator core of the three-phase rotating electrical machine is fixed, impregnated, cooled, and prevented from deterioration and impregnated with varnish. In the manufacturing process of this three-phase rotating electrical machine, the varnish curing process is required to be completed in as short a time as possible. For example, in Patent Document 1, in a drying method in a varnish curing process of a stator winding of a rotating electrical machine, a magnetic material is formed in a cylindrical shape around the outer periphery of a coil end of a stator winding heated by an induction heating method. The far-infrared radiation material is attached to the inner peripheral side of the cylinder, and the cylindrical magnetic body is heated by induction heating to excite the far-infrared radiation material, and the far-infrared radiation is radiated from the surface to the coil end. It is stated that the end is heated.
上記特許文献1の構成を用いることで、誘導加熱によって三相回転電機を加熱した場合においてステータコア部分とコイルエンドとの温度差を低減させワニス硬化工程の時間を全体として短くすることができる。しかし、特許文献1の構成では、遠赤外線セラミックスを塗布した円筒の内周面に対向したコイルエンドの表面は加熱され易いが、コイルエンドの内側やスロット内に位置するコイルの部分は加熱されにくく、それらの部分はステータコア部分との温度差が大きいためワニス硬化工程に時間を要する。 By using the configuration of Patent Document 1, when the three-phase rotating electrical machine is heated by induction heating, the temperature difference between the stator core portion and the coil end can be reduced and the time for the varnish curing process can be shortened as a whole. However, in the configuration of Patent Document 1, the surface of the coil end facing the inner peripheral surface of the cylinder coated with far-infrared ceramics is easily heated, but the portion of the coil located inside the coil end or in the slot is difficult to be heated. These parts require a long time for the varnish curing process because of a large temperature difference from the stator core part.
本発明の目的は、三相回転電機の製造工程においてワニス硬化工程の時間の短縮化を可能とする三相回転電機用の加熱装置及び三相回転電機の各相コイルの加熱方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a heating device for a three-phase rotating electric machine and a method for heating each phase coil of the three-phase rotating electric machine that can shorten the time of the varnish curing process in the manufacturing process of the three-phase rotating electric machine. It is.
本発明に係る三相回転電機用の加熱装置は、加熱手段と、加熱手段によって加熱される加熱部と、を備える三相回転電機用の加熱装置であって、加熱部は、磁性体で構成され、ステータコアに巻回される各相コイルの端部に伝熱可能に接続されることを特徴とする。 A heating device for a three-phase rotating electrical machine according to the present invention is a heating device for a three-phase rotating electrical machine including a heating unit and a heating unit heated by the heating unit, and the heating unit is made of a magnetic material. And is connected to the end of each phase coil wound around the stator core so that heat can be transferred.
また、本発明に係る三相回転電機用の加熱装置において、加熱部に接続される各相コイルの端部は、各相コイルの中性点であることが好ましい。 In the heating device for a three-phase rotating electrical machine according to the present invention, the end of each phase coil connected to the heating unit is preferably a neutral point of each phase coil.
また、本発明に係る三相回転電機用の加熱装置において、加熱手段は、電磁誘導を利用した誘導加熱であることが好ましい。 In the heating device for a three-phase rotating electrical machine according to the present invention, it is preferable that the heating means is induction heating using electromagnetic induction.
また、本発明に係る三相回転電機用の加熱装置において、加熱部は、コイルエンドの外形に沿った平板形状を有し、コイルエンドの表面に設けられることが好ましい。 In the heating device for a three-phase rotating electrical machine according to the present invention, it is preferable that the heating unit has a flat plate shape along the outer shape of the coil end and is provided on the surface of the coil end.
また、本発明に係る三相回転電機用の加熱装置において、加熱部は、各相コイルの端部を束ねて接続するための接続部を有することが好ましい。 Moreover, in the heating apparatus for a three-phase rotating electrical machine according to the present invention, the heating unit preferably has a connection part for connecting the ends of the respective phase coils in a bundle.
本発明に係る三相回転電機の各相コイルの加熱方法は、磁性体で構成され、コイルエンドの外形に沿った平板形状を有する加熱部をコイルエンドの表面に配置する工程と、加熱部に各相コイルの中性点を接続する工程と、加熱部を加熱する工程と、を備えることを特徴とする。 The method for heating each phase coil of the three-phase rotating electrical machine according to the present invention includes a step of disposing a heating part made of a magnetic material and having a flat plate shape along the outer shape of the coil end on the surface of the coil end; The method includes a step of connecting neutral points of each phase coil and a step of heating the heating unit.
上記構成の三相回転電機用の加熱装置によれば、加熱部が加熱されて、その熱を直接コイルに伝導することができ、さらに各相コイルに対して同じように熱伝導することができる。これにより、三相回転電機用の製造工程においてワニス硬化工程の時間の短縮化を行うことができる。 According to the heating device for a three-phase rotating electrical machine having the above-described configuration, the heating unit is heated, and the heat can be directly conducted to the coil, and further, the heat can be conducted similarly to each phase coil. . Thereby, the time of a varnish hardening process can be shortened in the manufacturing process for three-phase rotating electrical machines.
上記構成の各相コイルの端部が中性点である三相回転電機用の加熱装置によれば、他方側の端部であって形状に制約がある端子側に比べて、各相コイルの端部の形状に自由度がある。 According to the heating device for a three-phase rotating electrical machine in which the end of each phase coil having the above configuration is a neutral point, the end of each phase coil is compared to the terminal on the other end and having a shape restriction. There is flexibility in the shape of the end.
上記構成の三相回転電機の各相コイルの加熱方法によれば、加熱部が加熱されて、その熱を直接コイルに伝導することができ、さらに各相コイルに対して同じように熱伝導することができる。これにより、三相回転電機用の製造工程においてワニス硬化工程の時間の短縮化を行うことができる。 According to the heating method for each phase coil of the three-phase rotating electrical machine having the above-described configuration, the heating unit is heated, and the heat can be directly conducted to the coil, and the same is conducted to each phase coil in the same manner. be able to. Thereby, the time of a varnish hardening process can be shortened in the manufacturing process for three-phase rotating electrical machines.
以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。また、この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Further, in this description, specific shapes, materials, numerical values, directions, and the like are examples for facilitating understanding of the present invention, and can be appropriately changed according to the use, purpose, specification, and the like.
図1は、本発明の第1実施形態の三相回転電機用の加熱装置10と三相回転電機5を示す図である。図1(a)は、三相回転電機用の加熱装置10(誘導コイル16は図示しない)と三相回転電機5の平面図であり、図1(b)は、三相回転電機用の加熱装置10と三相回転電機5の側面図である。
FIG. 1 is a diagram showing a three-phase rotating
三相回転電機用の加熱装置10は、加熱部20と、誘導コイル16とを含んで構成される。三相回転電機用の加熱装置10は、誘導コイル16を用いた加熱手段によって加熱される。加熱部20は、コイルエンド14の表面140に沿った円弧形状を有する平板である。加熱部20の詳細な説明は後述する。
The
誘導コイル16は、ステータコア12を中心として、ステータコア12の外側にステータコア12と接触しないように周方向に沿って複数回巻回されたコイルである。誘導コイル16に電流を流すと磁束が発生して、その磁束は透磁率の高いステータコア12及び加熱部20を通過する。
The
三相回転電機5は、ロータ(図示しない)と、ステータコア12と、ステータコア12に巻回される各相コイル(U相コイルとV相コイルとW相コイル)とを含んで構成される。ロータは、三相回転電機5がモータあるいは発電機として機能するときに周方向に回転する回転子である。
The three-phase rotating
ステータコア12は、ロータの外周に対向して設けられる略円筒形状を有する固定子であり、三相回転電機5がモータあるいは発電機として機能するときにステータコア12に巻回される各相コイルに電流が流れる。ステータコア12は、電磁鋼板が積層されて形成される。
The
コイルエンド14は、ステータコア12の各ティースにおいて各相コイルがステータコア12に複数回巻回されるもののうち、ステータコア12の端面から突出している部分である。なお、絶縁材料であるワニスは固着、絶縁、冷却、劣化防止等の目的のためにコイルエンド14の表面からコイルの隙間を通してコイル全体に含浸されている。
The
図2は、加熱部20と各相コイル(U相コイル141,V相コイル142,W相コイル143)との関係を示した図である。図3(a)は、図2における加熱部20を裏面から見た図であり、図3(b)は、図3(a)における矢印A方向から見た加熱部20を示す図である。加熱部20は、磁性体で構成された部材であり、本体部21と接続部22とを含んで構成される。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the
本体部21は、磁性体で構成された平板であり、コイルエンド14の表面140に沿った円弧形状を有している。図3に示されるように、本体部21の裏面の端部には、接続部22が取り付けられている。接続部22は、U相コイル141,V相コイル142,W相コイル143の端部同士を束ねて相互に電気的であり伝熱可能に接続させて形成される中性点部150を挿入するための貫通孔を有する略半円筒形状を有する。なお、図3に示されるU相コイル141,V相コイル142,W相コイル143は、ステータコア12に巻回される各相コイルの模式図である。
The
U相コイル141,V相コイル142,W相コイル143は、細いエナメル銅線で構成されており、一方側の端部には、それぞれインバータ回路との接続端子であるU相端子241,V相端子242,W相端子243が接続される。また、他方側の端部は、上述したように端部同士を束ねて相互に電気的であり伝熱可能に接続させて中性点部150が形成される。
The
続いて、上記構成からなる三相回転電機用の加熱装置10の動作について図1〜図4を参照して説明する。図4は、三相回転電機5の製造工程におけるワニス硬化工程の手順を示すフローチャートである。三相回転電機5の製造工程のうち、ステータコア12の各ティースにU相コイル141とV相コイル142とW相コイル143とを巻回する工程がある。そして、コイルエンド14の表面140から各コイルの隙間を通してワニスを流し込みコイル全体にワニスを含浸する工程がある。
Next, the operation of the
次に、上述したようにコイル全体に含浸されたワニスの硬化工程について図4を用いて説明する。まず、加熱部20をコイルエンド14の表面140に沿って配置する(S2)。そして、加熱部20の接続部22に各相コイルの中性点部150を接続する(S4)。
Next, the hardening process of the varnish impregnated in the whole coil as mentioned above is demonstrated using FIG. First, the
誘導コイル16に電流を流すと磁束が発生し、これらの磁束は矢印Bの方向に沿って透磁率の高いステータコア12と加熱部20を通過する。その磁束がステータコア12と加熱部20を通過するとステータコア12と加熱部20には渦電流損とヒステリシス損によって熱が発生する(S6)。
When a current is passed through the
加熱部20に発生した熱は、接続部22を介して中性点部150に伝導し、さらに中性点部150からU相コイル141,V相コイル142,W相コイル143を介してU相端子241,V相端子242,W相端子243までその熱がそれぞれ伝導する。
The heat generated in the
このように、U相コイル141,V相コイル142,W相コイル143に直接熱が伝導しており、コイルエンド14の表面140から加熱する場合に比べてステータコア12との温度差を低減させることができる。これにより、ワニス硬化工程の全体的な時間を短縮することができる。また、U相コイル141,V相コイル142,W相コイル143の端部を束ねた中性点部150から加熱されているため、加熱部20自体の電気抵抗による電圧降下を抑制するとともに、各相コイルとも同じように加熱することができる。
Thus, heat is directly conducted to the
三相回転電機用の加熱装置10の加熱部20の接続部22には、中性点部150が接続されている。中性点部150は、端子形状に制約が多いU相端子241,V相端子242,W相端子243といった端子側に比べ形状や配置に自由度が高い。また、加熱部20は、磁性体で構成され、コイルエンド14の表面140に沿った円弧形状の平板であり、平板の面積を広く確保することができるため、誘導磁束の鎖交量を増加させることができる。
A
次に、図5を参照して本発明の第2実施形態である三相回転電機用の加熱装置11について説明する。図5は、本発明の第2実施形態である三相回転電機用の加熱装置11と三相回転電機を示す図である。ここで、第2実施形態の三相回転電機用の加熱装置11は、上記第1実施形態の三相回転電機用の加熱装置10とほぼ同様の構成を有するため、同一構成要素には同一符号を付して重複することとなる説明を援用によって省略し、異なる構成およびその作用について説明する。第2実施形態の三相回転電機用の加熱装置11と三相回転電機用の加熱装置10との相違は、鉄心部18と誘導コイル161についてのみである。
Next, a
鉄心部18は、略コの字形状を有する部材であり、その開口端部間の空隙181にコイルエンド14の表面140の上に設けられた加熱部20が位置するように配置される。鉄心部18は、誘導コイル161によって発生される磁界を強めるために設けられた強磁性体である。
The
誘導コイル161は、鉄心部18を中心として、鉄心部18の外側に鉄心部18と接触しないように鉄心部18の本体部180の周りに複数回巻回されたコイルである。
The
続いて、上記構成からなる三相回転電機用の加熱装置11の動作について図5等を参照して説明する。誘導コイル161に電流を流すと磁束が発生し、これらの磁束は磁路である鉄心部18を通って矢印Cの方向に沿って透磁率の高い加熱部20とステータコア12とを通過する。磁束がステータコア12と加熱部20を通過するとステータコア12と加熱部20には渦電流損とヒステリシス損によって熱が発生し、この熱はU相コイル141,V相コイル142,W相コイル143に伝導し第1実施形態の三相回転電機用の加熱装置10と同様の効果を奏する。
Next, the operation of the
次に、図6を参照して本発明の第3実施形態である三相回転電機用の加熱装置13について説明する。図6は、本発明の第3実施形態である三相回転電機用の加熱装置13と三相回転電機を示す図である。ここで、第3実施形態の三相回転電機用の加熱装置13は、上記第1実施形態の三相回転電機用の加熱装置10とほぼ同様の構成を有するため、同一構成要素には同一符号を付して重複することとなる説明を援用によって省略し、異なる構成およびその作用について説明する。第3実施形態の三相回転電機用の加熱装置13と三相回転電機用の加熱装置10の相違は、加熱部200と鉄心部17と誘導コイル162についてのみである。
Next, a
加熱部200は、加熱部20と同様に磁性体で構成された部材であり、本体部と接続部とを含んで構成される。加熱部200と加熱部20との相違は大きさである。加熱部200の本体部は、磁性体で構成された平板であり、コイルエンド14の表面140に沿った円弧形状であり、図6に示されるようにコイルエンド14の表面140からはみ出す程度の大きさを有している。なお、加熱部200の形状のうちコイルエンド14の表面140からはみ出した部分については、円弧形状でなくてもよく、鉄心部17からの磁束の鎖交量が多くなるような形状であればよい。
The
鉄心部17は、略コの字形状を有する部材であり、その開口端部間の空隙171にコイルエンド14の表面140の上に設けられた加熱部200の端部が位置するように配置される。鉄心部17は、誘導コイル161によって発生される磁界を強めるために設けられた強磁性体である。
The
誘導コイル162は、鉄心部17を中心として、鉄心部17の外側に鉄心部17と接触しないように鉄心部17の本体部170の周りに複数回巻回されたコイルである。
The
続いて、上記構成からなる三相回転電機用の加熱装置13の動作について図6等を参照して説明する。誘導コイル162に電流を流すと磁束が発生し、これらの磁束は磁路である鉄心部17を通って矢印Dの方向に沿って透磁率の高い加熱部200を通過する。その磁束が加熱部200を通過すると加熱部200には渦電流損とヒステリシス損によって熱が発生し、この熱はU相コイル141,V相コイル142,W相コイル143に伝導し第1実施形態の三相回転電機用の加熱装置10と同様の効果を奏する。
Next, the operation of the
5 三相回転電機、10,11,13 三相回転電機用の加熱装置、12 ステータコア、14 コイルエンド、16 誘導コイル、17,18 鉄心部、20,200 加熱部、21,170,180 本体部、22 接続部、140 表面、141 U相コイル、142 V相コイル、143 W相コイル、150 中性点部、161,162 誘導コイル、171,181 空隙、241 U相端子、242 V相端子、243 W相端子。
5 Three-phase rotating
Claims (6)
加熱手段によって加熱される加熱部と、
を備える三相回転電機用の加熱装置であって、
加熱部は、
磁性体で構成され、ステータコアに巻回される各相コイルの端部に伝熱可能に接続されることを特徴とする三相回転電機用の加熱装置。 Heating means;
A heating unit heated by a heating means;
A heating device for a three-phase rotating electrical machine comprising:
The heating part
A heating device for a three-phase rotating electrical machine, which is made of a magnetic material and is connected to an end of each phase coil wound around a stator core so that heat can be transferred.
加熱部に接続される各相コイルの端部は、各相コイルの中性点であることを特徴とする三相回転電機用の加熱装置。 In the heating apparatus for three-phase rotating electrical machines according to claim 1,
The heating device for a three-phase rotating electrical machine, wherein an end of each phase coil connected to the heating unit is a neutral point of each phase coil.
加熱手段は、電磁誘導を利用した誘導加熱であることを特徴とする三相回転電機用の加熱装置。 In the heating apparatus for three-phase rotating electrical machines according to claim 1 or 2,
A heating device for a three-phase rotating electrical machine, wherein the heating means is induction heating using electromagnetic induction.
加熱部は、
コイルエンドの外形に沿った平板形状を有し、コイルエンドの表面に設けられることを特徴とする三相回転電機用の加熱装置。 In the heating apparatus for three-phase rotating electrical machines according to any one of claims 1 to 3,
The heating part
A heating device for a three-phase rotating electrical machine having a flat plate shape along an outer shape of a coil end and provided on a surface of the coil end.
加熱部は、
各相コイルの端部を束ねて接続するための接続部を有することを特徴とする三相回転電機用の加熱装置。 In the heating apparatus for three-phase rotating electrical machines according to any one of claims 1 to 4,
The heating part
A heating device for a three-phase rotating electrical machine, comprising a connection part for bundling and connecting ends of each phase coil.
加熱部に各相コイルの中性点を接続する工程と、
加熱部を加熱する工程と、
を備えることを特徴とする三相回転電機の各相コイルの加熱方法。 A step of disposing a heating unit made of a magnetic material and having a flat plate shape along the outer shape of the coil end on the surface of the coil end;
Connecting the neutral point of each phase coil to the heating section;
Heating the heating unit;
A method for heating each phase coil of a three-phase rotating electrical machine.
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2008
- 2008-07-09 JP JP2008178778A patent/JP2010022100A/en active Pending
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