JP2020137383A - 回転電機および車両 - Google Patents

Abstract

【課題】小型・軽量・低コストで信頼性の高い回転電機および車両を提供する。【解決手段】複数のコイルが巻回された固定子と、固定子に対して所定のギャップを空けて回転自由に設けられた回転子とを備える回転電機において、固定子の内部に設けられ、コイルの一部を収納するスロットと、スロットの内壁に設けられた絶縁層と、絶縁層とコイルとの間に設けられた加熱膨張性シート（４０１）とを有し、コイルは、第１の導体および第２の導体を有し、第１の導体および第２の導体は、それぞれ、少なくとも２つの導体（２０１ａ，２０１ｂ，２０２ａ，２０２ｂ）を、長手方向の端部をずらして段差を有するように組み合わされた物であり、段差を埋めるように、第１の導体の段差と第２の導体の段差がスロットの内部で接続されていることを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、回転電機および車両に関する。

高電圧機器向けの回転電機では、固定子コイルが固定子コアのスロットに収納されており、コイルとコアとの電気絶縁は、一般にマイカテープと樹脂から成るコイル絶縁層によって担われる。コイル絶縁層を上記のような構成とする理由は、課電による部分放電の抑制と、熱劣化時における絶縁性能の冗長性確保である。

振動や騒音、損失の低減を図る目的で、巻線方式としては一般に分布巻が採用されている。分布巻では固定子が作り出す回転磁界の空間分布を正弦波に近づけることが可能なため、集中巻と比較して上記目的を達成しやすい。また、固定子コイルの軸方向端部（以下、コイルエンドと呼称）を規則的に整列する目的で、２層重ね巻と呼ばれる構成が採用されている。２層重ね巻では、コイルは１スロットあたり２層に分かれて配置され、特許文献１記載のように、１層ごとに前述の絶縁層を設けている。

コイルの製作方法は、導体をレーストラック状に複数回巻き回した後に成形する方法が一般的である。成形したコイルにマイカテープを巻き付けてコイル１層分とする。絶縁層を構成する樹脂の充填方式は２つあり、１つはコイル成形時に樹脂を硬化させ、その後にスロットに格納するプリプレグ方式で、もう１つはコイルをスロットに収納した後に樹脂を含浸硬化する全含浸方式である。いずれの方式においても、コイルは固定子コアの内周側からスロットに１層ずつ格納されるため、オープンスロットと呼ばれるスロット形状となる。また、コイルの脱落防止を目的にスロット開口部には楔が挿入される。

上述した製造方法では、コイル１層分が複数の導体を積み重ねて構成されるため、導体の積層高さが増大し、コイルエンド部においてコイル同士が干渉する。これを回避するためには、スロット間を渡るコイルの折れ曲り部をコイルエンド軸方向に逃がす構成が必要となる。しかしながら、この構成によって回転電機の軸方向サイズが増加するため、回転電機の大型化、重量増加およびコスト増加を招く課題があった。また、オープンスロット形状となるため、スロット高調波と呼ばれる高調波成分が回転磁界の空間分布に重畳され、振動や騒音、損失のさらなる低減を困難とする課題があった。

この課題解決を図る従来技術として、特許文献２記載のように固定子スロット内て゛嵌合構造を形成し、当該部て゛コイル導体を接合する方法か゛ある

特開２０１７−１６３７２７号公報 特開２０１５−０２３７７１号公報

しかしながら、特許文献２に記載の技術では、嵌合作業性と長期信頼性のトレート゛オフを解決できない。具体的に、固定子コイル導体を全数に渡って嵌合する作業を考えると、嵌合部のクリアランスを大きくして嵌めやすくすることが望ましいが、これでは組立後に嵌合部が抜けやすくなるほか、接触抵抗のバラつきが大きくなるためモータの信頼性を確保できない。一方で、嵌合部のクリアランスを小さくすると、嵌合が困難となり電気導通を確保できないケースがあるほか、嵌合方向に力を加える必要が生じるので、嵌合部の変形が発生して電気導通を確保できなくなるなど、いずれにしても信頼性の確保が困難となる。また、嵌めやすく抜けにくくなるような公差管理を仮に実現できたとしても、これに要する生産管理コストが甚大となるため製品価格の高騰を招く。さらに、樹脂を含浸する工程において嵌合部のクリアランスに樹脂が入り込み、電気導通を確保できなくなる課題がある。

本発明の目的は、上記事情に鑑み、小型・軽量・低コストで信頼性の高い回転電機および車両を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、複数のコイルが巻回された固定子と、固定子に対して所定のギャップを空けて回転自由に設けられた回転子とを備える回転電機において、固定子の内部に設けられ、コイルの一部を収納するスロットと、スロットの内壁に設けられた絶縁層と、絶縁層とコイルとの間に設けられた加熱膨張性シートとを有し、コイルは、第１の導体および第２の導体を有し、第１の導体および第２の導体は、それぞれ、少なくとも２つの導体を、長手方向の端部をずらして段差を有するように組み合わされた物であり、段差を埋めるように、第１の導体の段差と第２の導体の段差がスロットの内部で接続されていることを特徴とする。

本発明のより具体的な構成は、特許請求の範囲に記載される。

本発明によれば小型・軽量・低コストで信頼性の高い回転電機および車両を提供できる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

実施例１の回転電機の半断面図 実施例１のコイルの断面図 実施例１のコイル導体の接続方法を説明する模式図 実施例１のコイルの組立て方法を説明する模式図 実施例１のコイルの組立て状態を表す模式図 図５Ａのコイルを拡大する模式図 実施例１のコイルと従来のコイルのコイルエンド長さを比較する側面図 実施例２の回転電機を構成するコイル導体の接続方法を説明する模式図 実施例３の車両の模式図 従来の回転電機を構成するコイルの断面図 従来のコイルの組立て状態を表す模式図 図１０Ａのコイルを取り出した図 コイル１巻の一例を示す模式図 コイル１巻の他の例を示す模式図

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。以下の説明では、同一の構成要素には同一の記号を付してある。それらの名称および機能は同じであり、重複説明は避ける。

本発明では、「コイル」の定義を、「亀甲巻の１巻」、または「波巻の１サイクル」とする。したがって、例えばコイルが４回巻き回された構成においては、４巻のコイルと表現する。図１１Ａはコイル１巻の一例を示す模式図であり、図１１Ｂはコイル１巻の他の例を示す模式図である。「コイルか゛固定子コアの内部に接続部を有する構成」の定義を、図１１Ａまたは１１Ｂの構成とする。また、１巻のコイルが複数の導体で構成される場合は、特に断りのない限り複数導体をまとめて「コイル導体」と呼ぶ。

また、亀甲巻においては２層巻を想定し、１層あたりのコイルを「コイル１層分」と表現する。一方で波巻においては、２巻のコイルで１層を構成するため、これを「コイル１層分」と表現する。したがって、例えば１スロットに８巻のコイル導体が格納されている場合、亀甲巻では４巻のコイル導体がコイル１層分となり、１スロットあたりコイル２層分で構成される。波巻においては２巻のコイル導体がコイル１層分となり、１スロットあたりコイル４層分で構成される。

また、以下の説明では一般産業、鉄道、建機、自動車向けなどの高電圧電動機、および風力発電機などの高電圧発電機に代表される回転電機を対象としているが、本発明の効果はこれに限定されるものではなく、回転電機全般に適用可能である。

回転機は誘導機、永久磁石同期機、巻線型同期機、シンクロナスリラクタンス回転機および自己始動型同期機でもよい。また、以下の説明では内転型の回転電機を対象としているが、外転型の回転電機でもよい。コイル導体の材質は銅でも良いしアルミでもよいし、その他の導電材料でもよい。

以下、図１〜６を用いて、本発明の第１の実施例について説明する。図１は実施例１の回転電機の半断面図である。図１は、本発明の実施例１による回転電機１の軸方向に沿った断面図であり、回転電機１の径方向の半分を示している。図１に示すように、回転電機１は、固定子２と、回転子３と、固定子２と回転子３との外側に設置されたフレーム（ハウジング１１と、カバー２１と、エンドブラケット９）を備える。

固定子２は、固定子鉄心４と、固定子鉄心４に巻回された多相の固定子巻線（固定子コイル）５を備える。固定子鉄心４は、図示していないが、環状のヨーク鉄心から径方向に突出した複数のティース鉄心を備える。

回転子３は、回転子鉄心７と、押さえ板１５と、シャフト８と、軸方向の両端部に設けられた軸受１０を備え、固定子２の径方向の内側に固定子２と対向して設けられる。回転子３と固定子２との間には、空隙が設けられる。回転子鉄心７は、導体からなる回転子導体棒１３を収容した複数の回転子スロット６を備える。回転子導体棒１３は、回転子３の両軸端部でエンドリング１４と接続する。押さえ板１５は、回転子鉄心７を軸方向の両端部で軸方向に押圧して固定する。シャフト８は、回転電機１の回転軸であり、軸受１０により回転可能に支持されている。

軸受１０の周囲には、グリースポケット２３が設けられている。グリースポケット２３は、潤滑剤保持部で、軸受１０に供給される潤滑剤であるグリースが充填されており、軸受１０にグリースを供給可能な構造（例えば、熱で温められたグリースが流れて軸受１０に供給される構造）を備える。本実施例では、グリースポケット２３は
、軸受１０に対して軸方向の片側（機内側）に設けられている。

フレームは、ハウジング１１と、カバー２１と、エンドブラケット９を備える。ハウジング１１は、その内周面で固定子鉄心４を保持する。カバー２１は、ハウジング１１の軸方向の一端部に固定されており、軸方向の一端部の軸受１０を支持する。エンドブラケット９は、ハウジング１１の軸方向の他端部に固定されており、軸方向の他端部の軸受１０を支持する。

回転電機１は、軸受１０に対して軸方向の機外側に、軸受１０を冷却するための冷却風を発生させるファン２０を備える。フレームは、図示しないが、ファン２０が発生させた冷却風が通過する通気孔を備える。

続いて、固定子コイル５について説明する。図５Ａは実施例１のコイルの組立て状態を表す模式図でああり、図５Ｂは図５Ａのコイルを拡大する模式図である。図５Ａおよび図５Ｂに示すように、コイル２０１の一部が、固定子１００のスロット１０２の内部に収納されている。各スロット間には、ティース１０３が配置されている。

ここで、本実施例を詳述する前に、従来技術の固定子コイルの全体構成と課題について、図９、図１０Ａおよび図１０Ｂを用いて説明する。図９は従来の回転電機を構成するコイルの断面図であり、図１０Ａは従来のコイルの組立て状態を表す説明図であり、図１０Ｂは図１０Ａのコイルを取り出した図である。

図１０Ａにおいて、固定子５００は周方向に複数のスロット５０２を有しており、オープンスロット形状を有している。スロット５０２の内部には、コイル１層分６００が１スロットにつき２つ格納されており、亀甲巻コイルを用いた分布巻・２層重ね巻の構造となっている。固定子５００の内側には、図示しないが、ギャップを介して、周方向に回転自由に設けられた内転型回転子が配置される。

図１０Ａに示すように、２層重ね巻では、コイルエンドが規則的に整列される。コイル１層分の製作方法は、導体をレーストラック状に複数回巻き回した後に、図１０Ｂのように成形する方法が一般的である。この方法では、コイル１層分が複数の導体を積み重ねて構成されるため、導体の積層高さが増大し、コイルエンド部においてコイル同士が干渉する。これを回避するためには、図１０Ａおよび図１０Ｂの「Ｅ」で示す部分のように、スロット間を渡るコイルの折れ曲り部を、コイルエンド軸方向に逃がす構成が必要となる。しかしながら、この構成によって回転電機の軸方向サイズが増加するため、回転電機の大型化、重量増加およびコスト増加を招く課題があった。

図９は従来の回転電機を構成するコイルの断面図である。ここでは、１スロットに８巻のコイル導体６０１、６１１、６２１、６３１、６４１、６５１、６６１、６７１が挿入されている。１巻のコイル導体は、交流銅損を低減する目的で２段の扁平角線で構成しており、例えばコイル導体６０１は６０１ａと６０１ｂを並列接続して１巻を構成する。

導体６０１ａと６０１ｂとの間の絶縁を確保するために、それぞれの導体はエポキシ樹脂等の絶縁皮膜でコーティングされる。コイル導体６０１、６１１、６２１、６３１が亀甲巻コイル１層分を構成し、底コイル６００ａとして配置される。同様に、コイル導体６４１、６５１、６６１、６７１が亀甲巻コイル１層分を構成し、上コイル６００ｂとして配置される。

コイル１層分には、マイカ等から成る絶縁層５０６ａおよび５０６ｂがそれぞれ巻き付けられている。また、コイルの脱落防止を目的にスロット開口部５０２ａに楔５０５が挿入される。さらに、絶縁樹脂５０７がプリプレグ方式または全含浸方式にて充填される。この構成においては、スロット開口部５０２ａがオープンスロット形状となるため、スロット高調波と呼ばれる高調波成分が回転磁界の空間分布に重畳され、振動や騒音、損失の低減を困難とする課題がある。また、楔５０５を挿入する作業が必要となるため、製造コストの増大を招く課題がある。

なお、異なる従来技術の形態として、固定子スロット内で嵌合構造を形成し、当該部でコイル導体を接合する方法があるが、嵌合作業性と長期信頼性のトレードオフを解決できない欠点があった。本発明はこれらの課題を解決するものであり、その具体的な解決手段と原理について図２および３を用いて説明する。

図２は実施例１のコイルの断面図である。図２において、従来技術と異なる主な点は、コイル導体２０１、２１１、２２１、２３１、２４１、２５１、２６１、２７１がそれぞれ軸方向中央で分割され、軸方向奥行側に対となるコイル導体２０２、２１２、２２２、２３２、２４２、２５２、２６２、２７２を有する点と、各コイル導体が加熱膨張性シート４０１、４１１、４２１、４３１、４４１、４５１、４６１、４７１で覆われる点と、スロット開口部がオープンスロット形状ではなく半閉スロット形状で構成される点と、１巻のコイル導体が亀甲巻ではなく波巻で構成される点である。

図３は実施例１のコイル導体の接続方法を説明する模式図である。図３は、図２に示した１巻のコイル導体２０１を例に採り、このスロット内部における構成にフォーカスしたものであり、図３（ｂ）と図２は同一の状態を示す。図３（ａ）に示すように、１巻のコイル導体２０１と２０２は、軸方向中央で上下に分割されている。すなわち、コイル導体は、第１の導体２０１と第２の導体２０２で構成されている。そして、第１の導体２０１と第２の導体２０２は、少なくとも２つの導体が、長手方向の端部をずらして段差（Ｌ字型の段差）を有するように組み合わされた物となっている。図３（ａ）では、上半分の導体（第１の導体）は導体２０１ａと導体２０１ｂで、下半分の導体（第２の層体）は導体２０２ａと導体２０２ｂで構成されている。

図３に示すように、第１の導体２０１と第２の導体２０２のそれぞれの段差を埋めるように接続し、加熱膨張性シート４０１の内部に収納されている。導体２０２は加熱膨張性シート４０１で覆われており、導体２０２と加熱膨張性シート４０１を組み合わせた状態で固定子スロットにセットしておき、そこに導体２０１を上から挿入する。絶縁層１０６ａ，１０６ｂは、コイルのスロットに収納された部分を囲む環状構造を有している。絶縁層１０６ａおよび１０６ｂとしては、マイカテープを用いることができる。従来、マイカテープはコイル表面に巻きつけて使うのが一般的であるが、本実施例では複数のコイルを、予め用意した箱型の絶縁層１０６ａ，１０６ｂで囲んでいる。この構成により、マイカテープを巻きつける作業が無くなるので製作工程を圧縮できる。

導体２０１と導体２０２との接続部は、導電性の部材（例えば、導電性メッキ）で表面処理がされており、図３（ｂ）に示すように、導体２０１ａの導電性メッキ部３０１ａは、導体２０１ｂの導電性メッキ部３０１ｂと対向し、かつ、導体２０２ａの導電性メッキ部３０２ａと対向する。さらに、導体２０２ａの導電性メッキ部３０２ａは、導体２０２ｂの導電性メッキ部３０２ｂとも対向する。なお、表面処理は、導電性メッキではなく、ナノ粒子結合や導電性ペーストなどを用いてもよい。

この状態で固定子コイルを加熱すると、加熱膨張性シート４０１が膨らむため、図３（ｃ）に示すように導体２０１ａと導体２０１ｂの導電性メッキ部とが互いに接触する（密着する）方向に圧力が発生し、同様に導体２０１ａと導体２０２ａ、導体２０２ａと導体２０２ｂの導電性メッキ部が互いに密着する。結果として、それぞれの導電性メッキ部が径方向に面接触する状態が形成され、元々バラバラだった導体２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂの電気的導通が確保される。

固定子コイルの組立時においては、コイル導体を全スロットに挿入した後に一括して加熱することで、全スロットにおいて前述と同様の効果を得ることができる。さらにその後の工程として、絶縁樹脂１０７を全含浸方式にて充填することで、熱劣化時における絶縁性能の冗長性も確保される。

この方法であれば、固定子スロットにコイル導体を挿入する段階においては、加熱性膨張シートが膨張する前なので、十分な嵌合クリアランスを確保することができ、コイルの挿入、接続作業を極めて容易に実施できる。また、コイル導体の接続部は、２つのコイル導体の端部をずらして組み合わせているだけなので、１つのコイル導体の端部に機械加工等で嵌合構造を設ける場合よりも、非常に簡単なプロセスで嵌合構造を作製することができる。接続部は導電性メッキ処理を施すのみで良いので、高精度な公差管理は一切必要なく、製作コストを大幅に抑制することが可能となる。また、コイル挿入後の引き曲げや溶接などの後工程が不要なほか、嵌合方向に力を加える必要が無いのでコイルの変形を招くこともなく、製品信頼性を大幅に向上することができる。

また、加熱膨張性シートの膨張圧力によって、スロット内部で対向するコイル導体同士が押しつけられるように加圧され、接続部の面接触が安定的に維持されるため、長期的な電磁振動を考慮しても接続部が抜けることはなく、高い信頼性を確保できる。さらに、スロット開口部１０２ａが半閉スロット形状となるため、スロット高調波成分を低減でき、振動や騒音、損失のさらなる低減が可能となる。

なお、図示した態様では、コイル導体２０１、２０２等が加熱膨張性シート４０１で覆われているが、コイル導体の導電性メッキ部同士が押しつけられるように加圧される位置に加熱膨張性シート４０１が設けられればよく、加熱膨張性シート４０１がコイル２０１、２０２の全周を覆っていなくてもよい。

加熱膨張性を備えたシートは、シートの基材として、加熱により接着性を発揮する樹脂（例えば、エポキシ樹脂）の内部に、液化炭酸ガスなどが封入された膨張フィラーを混入し、シート化したものや、発泡ウレタンをシート化したものを用いることができる。シートの形態は、コイル１巻ごとに膨張圧力を与えられる構成であれば、図２、図３の形態に限定されるものではなく、スロット形状に合わせたボビンで構成し、コイル導体ごとに仕切りを設けるなどしても良い。また、図２に示した絶縁層１０６ａ、１０６ｂを組合わせて構成してもよい。

図４は本発明の実施例１のコイルの組立て方法を説明する模式図である。図４（ａ）に示すように、絶縁層１０６ａと１０６ｂを予め設置し、そこに入れ子となるように加熱膨張性シート４０１、４０２…、４４１、４５１…をセットして、絶縁層と加熱膨張性シートを一体として構成する。これをスロット１０２に挿入した後、コイル導体２０１を上から挿入し、同様にコイル導体２０２（図４では図示していない）を下から挿入しても良い。

図４（ｂ）は、コア１０１へ絶縁層１０６ａ，１０６ｂを組み付け後の状態を示す。絶縁層１０６ａ，１０６ｂは、スロット１０２の軸方向の端面よりも、軸方向外側に突出していることが望ましい。これは、スロット１０２の軸方向端面がエッジとなりコイルの絶縁皮膜を損傷する恐れがあるためである。言い換えると、絶縁層１０６ａ，１０６ｂをエッジ保護のために活用することができる。また、図３（ｂ）に示すスロット内の導体の接続部であるメッキ部３０１ａ，３０１ｂに塵埃や水分が混入すると、絶縁不良や導通不良を招く恐れがあるため、スロット１０２の軸方向端面部は、導体２０１とスロット１０２の間隙および導体２０１と加熱膨張性シートとの間隙を埋めるようにシールされることが望ましい。このような構成とすることで、長期信頼性を一層向上させることができる。

さらに、コイル導体２０１のうちコイルエンドとなる部分には、保護テープ１０８を巻き回すことで長期信頼性を向上することができる。また、保護テープ１０８によって、上述したスロット１０２の軸方向端面エッジによるコイル絶縁皮膜損傷を防止することができる。保護テープ１０８の材質は絶縁層１０６の材質と同一にしても良いし、その他の材質でも良い。

また、保護テープ１０８の厚みは、加熱膨張性シート４０１の加熱後の厚みよりも小さくすることが望ましい。このような構成とすることで、加熱膨張性シート４０１の加熱後において、絶縁層１０６と保護テープ１０８との間にはクリアランスが生じるので、後工程として絶縁樹脂１０７を充填する際に、絶縁樹脂１０７がこのクリアランスを埋めるように充填される。これによって、前述したコイル導体の接続部３０１への異物混入が防止できるため、長期信頼性を向上することができる。なお、コイル導体２０１はエポキシ樹脂等の絶縁皮膜でコーティングされているので、図４（ｂ）の構成を採用する場合には、保護テープ１０８は必ずしも必要では無い。

導電性メッキ部は、導体の絶縁皮膜を剥離してメッキ処理する工程が簡素であるが、接続部の電気導通と、それ以外の部分の電気絶縁が確保できるのあれば、この工程に限定されるものではない。また、導電性メッキ部の膜厚を絶縁皮膜厚よりも大きくすることで、導体側面から導通面を僅かに突出させ、導通面を確実に面接触させることができる。なお、コイルを構成する金属を、導通面において導体側面から僅かに突出させる加工（例えば、突出させる方向と垂直に加圧する加工）をしてもよい。

導体２０１と導体２０２の接続部における段差形状は、図３に示すように扁平導体２０１ａと２０１ｂを重ねてＬ字形の段差をつける方法でも良いが、導体２０１、２０２それぞれの接続部をＬ字形に加工しても良い。

以上のような手順を採用することで、従来技術と比較して、コイル格納作業を簡易にすることができる。また、接続作業の前段階において、接着剤を用いて導体２０１ａと導体２０１ｂを少なくとも一箇所固定して一体構成にすることで、挿入作業を簡易にすることができる。また、固定子スロット内の絶縁層は従来技術と同様に構成できるため、高い信頼性を確保できる。また、半閉スロット形状にできるため、スロット高調波成分を低減でき、振動や騒音、損失のさらなる低減が可能となる。

さらに、本発明の構成を採用することで、図１０Ａおよび図１０Ｂの「Ｅ」で示したようなコイルエンド軸方向に逃がす構成が不要となるため、図５Ｂに示すように、コイルエンド部「Ｅ」の軸方向長さを短縮できる。図６は実施例１のコイルと従来のコイルのコイルエンド長さを比較する側面図である。上述した実施例１の構成によって、図６に示すように、従来技術のコイルエンド長さＬ１に対して、本発明のコイルエンド長さＬ２は大幅に低減されるため、回転電機の小型化、重量低減およびコスト低減が可能となる。以上、本発明により小型・軽量・低コストで信頼性の高い回転電機を提供できる原理を説明した。

図７は実施例２の回転電機を構成するコイル導体の接続方法を説明する模式図である。図７を用いて、本発明の実施例２について説明する。実施例１と異なる点は、１巻のコイル導体２０１と２０２が軸方向中央で上下に分割され、上半分は扁平な３つの導体２０１ａ，２０１ｂ，導体２０１ｃで構成され、下半分は同様に扁平な３つの導体２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃで構成されている点である。

導体２０１ｂと導体２０１ａ，導体２０１ｃとの端面をずらして導体２０１を構成し、導体２０２ｂと導体２０２ａ，導体２０２ｃとの端面をずらして導体２０２を構成している。このように、３つ以上の導体を組み合わせてコイル導体を構成してもよい。このような構成とすることで、１巻のコイルを、より扁平な導体で構成できるので、交流銅損をさらに低減することが可能となり、高効率な回転電機を得ることができる。

図８は本発明の実施例３の車両の模式図である。図８は、本発明の回転電機を鉄道車両に用いた回転機駆動システムの構成図である。鉄道車両７１の駆動装置は、架線７２から集電装置を介して電力が供給され、電力変換装置７５を経由して交流電力が回転電機７６に供給されることで回転電機７６を駆動する。回転電機７６は、鉄道車両７１の車軸７４と連結されており、回転電機７６により鉄道車両の走行が制御される。電気的なグランドはレール７３を介して接続されている。ここで、架線７２の電圧は直流および交流のどちらでもよい。

本実施例によれば、本発明の回転電機を鉄道車両７１に搭載することで、鉄道車両７１の回転機駆動システムを高効率に運転することが可能となる。また、同様の効果は、自動車や建機などの車両においても得ることができる。

鉄道や自動車、建機などの車両が備える回転機駆動システムは、１つのインバータ装置と１つの回転電機７６とを組合せて駆動される１Ｃ１Ｍの構成である。あるいは鉄道や自動車、建機などの車両が備える回転機駆動システムは、１つのインバータ装置と少なくとも２つの回転電機７６とを組合せて駆動される１ＣｉＭ（ｉ＝２、３、４…）の構成である。そして、鉄道や自動車、建機などの車両が備える回転機駆動システムは、少なくとも２群以上のインバータ装置と回転電機７６との組合せで構成される。

以上、説明したように、本発明によれば小型・軽量・低コストで信頼性の高い回転電機を提供できることが実証された。

なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。例えば、上述の実施例で例示した構成および処理は、実装形態や処理効率に応じて適宜統合または分離させてもよい。また、例えば、上述の実施例および変形例は、矛盾しない範囲で、その一部または全部を組合せてもよい。

１，５０，７６…回転電機、２…固定子、３…回転子、４…固定子鉄心、５…固定子巻線、６…回転子スロット、７…回転子鉄心、８…シャフト、９…エンドブラケット、１０…軸受、１１…ハウジング、１２…シールド材、１３…回転子導体棒、１４…エンドリング、１５…押さえ板、２０…ファン、２１…カバー、２３…グリースポケット、７１…鉄道車両、７２…架線、７３…レール、７４…車軸、７５…電力変換装置、１００，５００…固定子、１０１，５０１…固定子コア、１０２，５０２…スロット、１０２ａ，５０２ａ…スロット開口部、１０３，５０３…ティース、１０４，５０４…ギャップ、１０５，５０５…楔、１０６ａ、１０６ｂ，５０６ａ，５０６ｂ…絶縁層、１０７，５０７…絶縁樹脂、１０８…保護テープ、２００，６００…固定子コイル１層分、２００ａ，６００ａ…底コイル、２００ｂ，６００ｂ…上コイル、２０１、２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ，２１１ａ，２１１ｂ，２１２ａ２１２ｂ，２２１ａ，２２１ｂ，２２２ａ，２２２ｂ，２３１ａ，２３１ｂ，２３２ａ，２３２ｂ，２４１ａ，２４１ｂ，２４２ａ，２４２ｂ，２５１ａ，２５１ｂ，２５２ａ，２５２ｂ，２６１ａ，２６１ｂ，２６２ａ，２６２ｂ，２７１ａ，２７１ｂ，２７２ａ，２７２ｂ，６０１ａ，６０１ｂ，６１１ａ，６１１ｂ，６２１ａ，６２１ｂ，６３１ａ，６３１ｂ，６４１ａ，６４１ｂ，６５１ａ、６５１ｂ，６６１ａ，６６１ｂ，６７１ａ，６７１ｂ…コイル導体、３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ，３０１ｄ，３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃ，３０２ｄ…導電性メッキ、４０１，４０２，４１１，４２１，４３１，４４１，４５１，４６１，４７１…加熱膨張性シート。

Claims (12)

1. 複数のコイルが巻回された固定子と、前記固定子に対して所定のギャップを空けて回転自由に設けられた回転子とを備える回転電機において、
   前記固定子の内部に設けられ、前記コイルの一部を収納するスロットと、
   前記スロットの内壁に設けられた絶縁層と、
   前記絶縁層と前記コイルとの間に設けられた加熱膨張性シートとを有し、
   前記コイルは、第１の導体および第２の導体を有し、
   前記第１の導体および前記第２の導体は、それぞれ、少なくとも２つの導体を、長手方向の端部をずらして段差を有するように組み合わされた物であり、
   前記段差を埋めるように、前記第１の導体の前記段差と前記第２の導体の前記段差が前記スロットの内部で接続されていることを特徴とする回転電機。
2. 請求項１に記載の回転電機において、前記加熱膨張性シートが、前記第１の導体の前記段差と前記第２の導体の前記段差とが接続された接続部を、前記第１の導体と前記第２の導体とを接触させる方向に加圧可能な構成を有することを特徴とする回転電機。
3. 請求項２に記載の回転電機において、前記第１の導体と前記第２の導体の前記接続部は、導電性メッキで被覆されていることを特徴とする回転電機。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の回転電機において、前記絶縁層は、前記コイルの前記スロットに収納された部分を囲む環状構造を有することを特徴とする回転電機。
5. 請求項４に記載の回転電機において、前記絶縁層は、マイカテープであることを特徴とする回転電機。
6. 請求項２に記載の回転電機において、前記コイルの前記接続部以外の部分が絶縁皮膜で覆われることを特徴とする回転電機。
7. 請求項６に記載の回転電機において、前記接続部は、前記絶縁皮膜で覆われた部分より突出していることを特徴とする回転電機。
8. 請求項１から３のいずれか１項に記載の回転電機において、前記絶縁層は、前記スロットの軸方向端面より外側に突出していることを特徴とする回転電機。
9. 請求項１から３のいずれか１項に記載の回転電機において、前記絶縁層は、前記加熱膨張性シートの軸方向端面より外側に突出していることを特徴とする回転電機。
10. 請求項１から３のいずれか１項に記載の回転電機において、前記コイルは、前記スロットの軸方向端面より外側に突出している部分が保護テープで覆われていることを特徴とする回転電機。
11. 請求項１０に記載の回転電機において、前記保護テープの厚さは、前記加熱膨張性シートの加熱後の厚さよりも小さいことを特徴とする回転電機。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の回転機を駆動システムとして備えた車両。

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