JP2021168585A - Coil of rotary electric machine and stator of rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発電機や電動機等の回転電機の固定子のスロットに装着する巻線および巻線が装着された回転電機の固定子に関する。The present invention relates to a winding and a stator of a rotating electric machine in which a winding is mounted in a slot of a stator of a rotating electric machine such as a generator or an electric motor.
発電機や電動機等の回転電機の固定子のスロットに装着する巻線において、絶縁されている導線をもちいて結線作業を行う回転電機の巻線が知られている。In windings to be mounted in the slots of stators of rotary electric machines such as generators and electric motors, windings of rotary electric machines that perform wire connection work using insulated conductors are known.
例えば、特許文献1に示すように、固定子巻線は平角線であり、この平角線を予め型などを用いてU字部を成形し、スロット絶縁を備えた固定子鉄心に軸方向から挿入し、複数のスロットを跨いで離間した2つのスロットに直線部が挿入される。コイル端部は固定子鉄心に挿入される前に、予め両端部とも絶縁皮膜を剥離して接続される回転電機の固定子が記載されている。For example, as shown in
しかし、特許文献1による回転電機の固定子においては、コイル端部における絶縁皮膜をカッターなどの剥離方法で剥離する作業が必要である。However, in the stator of the rotary electric machine according to
また、回転電機の巻線は、固定子鉄心の各スロットに2本の導体セグメントを挿入し、異なるスロットに挿入された導体セグメントの端部同士を互いに結線することにより構成されている。導体セグメントが導線にエナメル被膜が施され、このエナメル被膜の上に絶縁被膜が施されている2層以上の絶縁被膜構造であり、導体セグメントの端部において、エナメル被膜及び絶縁被膜が除去され導線が剥き出しとなった回転電機の固定子が記載されている。Further, the winding of the rotary electric machine is configured by inserting two conductor segments into each slot of the stator core and connecting the ends of the conductor segments inserted into different slots to each other. The conductor segment has an insulating coating structure of two or more layers in which an enamel coating is applied to the conductor and an insulating coating is applied on the enamel coating. At the end of the conductor segment, the enamel coating and the insulating coating are removed to remove the conductive wire. The stator of the rotating electric machine that is exposed is described.
しかし、特許文献2による回転電機の固定子においては、特許文献1と同様にコイル端部における絶縁被膜を除去するする作業が必要であり、さらにはエナメル被膜も除去する必要がある。However, in the stator of the rotary electric machine according to
本発明は、上記の問題点を解消するためにエナメル被膜をもちいずに結線作業ができ、単体の導線または複数本の導線を絶縁させるようにした回転電機の巻線および巻線が装着された回転電機の固定子を提供することを目的とする。In the present invention, in order to solve the above problems, wiring work can be performed without using an enamel coating, and a single conductor or a winding of a rotary electric machine that insulates a plurality of conductors is mounted. It is an object of the present invention to provide a stator of a rotary electric machine.
本発明の回転電機の巻線に係る請求項1に記載の発明は、金属材でできた長尺状で、単体の導線または積層状態に束ねた複数本の導線をもちいた回転電機の巻線において、前記導線の中間領域部位の外周に電着塗装による樹脂被膜を形成した絶縁層と、前記絶縁層の表面を包囲させて形成する絶縁外装体と、からなり、前記絶縁層の長さは前記導線の全長よりも短く、前記絶縁外装体の長さより長くして形成してなることを特徴とする。本発明の回転電機の巻線に係る請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の回転電機の巻線において前記絶縁外装体が発泡性のある素材でできたことを特徴とする。本発明の回転電機の固定子に係る請求3に記載の発明は、請求項1または2に記載の回転電機の巻線が回転電機の固定子のスロットに装着されていることを特徴とする。The invention according to
本発明の金属材でできた長尺状で、単体の導線または積層状態に束ねた複数本の導線をもちいた回転電機の巻線において、前記導線の中間領域部位の外周に電着塗装による樹脂被膜を形成した絶縁層と、前記絶縁層の表面を包囲させて形成する絶縁外装体と、からなり、前記絶縁層の長さは前記導線の全長よりも短く、前記絶縁外装体の長さより長くして形成してできているので、エナメル被膜をもちいず、さらに結線作業において前記導線の端部の絶縁を剥離や除去する必要がなく、単体の導線または複数本の導線を絶縁させるようにした回転電機の巻線を提供することができ、回転電機の巻線が回転電機の固定子のスロットに装着されて回転電機の固定子を提供することができ、さらに、前記絶縁外装体が発泡性のある素材とすることにより、回転電機の固定子鉄心のスロット内において、巻線が絶縁外装体を介して密着して装着する回転電機の固定子を提供することができる。In the winding of a rotating electric machine using a long-shaped, single conductor or a plurality of conductors bundled in a laminated state, which is made of the metal material of the present invention, a resin by electrodeposition coating is applied to the outer periphery of an intermediate region portion of the conductor. It is composed of an insulating layer on which a coating is formed and an insulating exterior body formed by surrounding the surface of the insulating layer, and the length of the insulating layer is shorter than the total length of the conducting wire and longer than the length of the insulating exterior body. Since it is formed by the above, it is not necessary to use an enamel film and to peel off or remove the insulation at the end of the conducting wire in the connection work, and to insulate a single conducting wire or a plurality of conducting wires. The winding of the rotary electric machine can be provided, the winding of the rotary electric machine can be mounted in the slot of the stator of the rotary electric machine to provide the stator of the rotary electric machine, and the insulating exterior body is foamable. By using a certain material, it is possible to provide a stator of a rotary electric machine in which windings are closely attached via an insulating outer body in a slot of a stator core of the rotary electric machine.
以下、本発明の金属材でできた長尺状の導線をもちいた回転電機の巻線について図面を参照して説明する。以下、この発明において絶縁とは電気的絶縁をいう。Hereinafter, the winding of a rotary electric machine using a long conducting wire made of the metal material of the present invention will be described with reference to the drawings. Hereinafter, in the present invention, insulation means electrical insulation.
(単体の導線をもちいた回転電機の巻線の実施形態1)
図1および図2は、導線の中間領域部位において絶縁層の表面が包囲された回転電機の巻線の実施形態1を示す。(
1 and 2 show a first embodiment of a rotary electric machine winding in which the surface of an insulating layer is surrounded in an intermediate region portion of a conducting wire.
図1および図2において、巻線10は、金属材でできた長尺状で単体の導線1の中間領域部位の外周に電着塗装による樹脂被膜を形成した絶縁層2とその絶縁層2の表面が包囲された絶縁外装体3とでできている。In FIGS. 1 and 2, the
この導線1は銅(含む合金)、アルミニウム(含む合金)などの電気導電性のある金属材でできており、形状としては断面が矩形状の平板で、平角導線を例示するが、丸導線でもよい。なお、この導線1は長尺状であり、以下、長尺状の記載のない導線1であっても長尺状の導線1をいう。This
また、絶縁層2は導線1の表面に長さL1にわたって電着塗装により厚さ10〜80μmの樹脂被膜を形成してできており、この樹脂としてはエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂などがもちいられ、図示しないが、特開2013−117052に記載の樹脂電着液槽に導体線を浸漬させて被覆導体線を製造するようにして、導線1の長さL1の領域で樹脂電着液槽に導線1を浸漬させることにより、その導線1の外周に長さL1の樹脂被膜が形成された絶縁層2が得られ、このように電着塗装により得られた絶縁層2は略均一な厚さの樹脂被膜であるので、導線1の表面の外周に略均一な厚さの絶縁層2が形成されている。また、巻線10が回転電機の固定子のスロットに装着されて後、そのスロットに装着された巻線10の導線1をスロット外で折り曲げて端部1Aに結線されるので、導線1の全長Lとし、導線1の端部1Aから導線1が折り曲げられる基部までの長さMとすると、絶縁層2の長さL1との関係は式(1)となる。
L1=L―2M・・・(1)Further, the
L1 = L-2M ... (1)
この電着塗装により形成した絶縁層2の表面は絶縁外装体3で包囲されており、その絶縁外装体3の長さは、導線1の中間領域部位にあって、巻線10が回転電機の固定子のスロットロットに装着される領域に相当するので、導線1の全長をLとし、絶縁外装体3の長さをL2とすると、絶縁層2の長さL1との関係は式(2)となる。
L2<L1<L・・・(2)
また、絶縁外装体3の厚さは5μm〜300μmの絶縁性があるシート材をもちいて絶縁層2の表面に巻回すればよいが、液状もしくは粉末状の絶縁材好ましくは発泡性のある絶縁材を絶縁層2の表面に塗布もしくは吹き付けて形成してもよい。絶縁外装体3の素材としては、ポリフェニレンサルファイド樹脂やポリエチレンナフタレート樹脂やポリエチレンテレフタレート樹脂やポリエステル樹脂やポリアミド樹脂や液晶ポリマーなどの熱可塑性樹脂やエポキシ樹脂やポリイミド樹脂やフッ素樹脂などの熱硬化性樹脂さらにはデュポン社製商品名ノーメックスのようなアラミド紙や加熱して発泡膨張する発泡性のある素材が例示できる。The surface of the insulating
L2 <L1 <L ... (2)
Further, the thickness of the
(単体の導線をもちいた回転電機の巻線の実施形態2)
図3は、長尺状で単体の導線の中間領域部位において絶縁層の表面が包囲された回転電機の巻線の実施形態2を示す。(
FIG. 3 shows a second embodiment of a winding electric machine winding in which the surface of an insulating layer is surrounded in an intermediate region portion of a long single conducting wire.
図3において、巻線11は、実施形態1と同様に、断面矩形状の金属材でできた長尺状で単体の導線1の中間領域部位の外周に電着塗装による樹脂被膜を形成した絶縁層2とその絶縁層2の表面が包囲された絶縁外装体3とでできている。実施形態1と異なるのは、導線1には2つの絶縁層2を有し、これら絶縁層2は長さNで左右に離間しており、2つの絶縁層2の表面のそれぞれが絶縁外装体3で包囲されて巻線10が形成されている。この巻線10において、その離間した部位の中央を矢印方向に押圧させることにより、略U字状に折り曲げられた巻線11となり、その巻線11が回転電機の固定子のスロットに装着されるようにしてもちいられ、巻線11が回転電機の固定子のスロットに装着されて後、そのスロットに装着された巻線11の導線1をスロット外で折り曲げて端部1Aに結線される。そこで、導線1の端部1Aから導線1が折り曲げられる基部までの長さMとし、導線1の全長をLとし、絶縁外装体3の長さをL2とし、左右に離間した長さNとすると、絶縁層2の長さL1との関係は式(3)となる。
L1=L/2―M−N/2・・・(3)
また、この電着塗装により形成した絶縁層2の表面を包囲する絶縁外装体3は、導線1の中間領域部位にあって、巻線11が回転電機の固定子のスロットに装着される領域に相当するので、導線1の全長をLとし、絶縁外装体3の長さをL2とすると、絶縁層2の長さL1との関係は式(4)となる。
L2<L1<L/2・・・(4)In FIG. 3, the winding 11 is insulated by forming a resin film by electrodeposition coating on the outer periphery of an intermediate region portion of a single conducting
L1 = L / 2-M-N / 2 ... (3)
Further, the insulating
L2 <L1 <L / 2 ... (4)
(導線を積層状態に束ねた回転電機の巻線の実施形態1)
図4および図5は、複数本の長尺状の導線の中間領域部位において導線を積層状態に束ねた回転電機の巻線を示す。(
4 and 5 show windings of a rotary electric machine in which conductors are bundled in a laminated state at an intermediate region portion of a plurality of long conductors.
図4および図5において、巻線10は、巻線10A、10B、10C、10Dからなり、巻線10A、10B、10C、10Dのそれぞれは、単体の導線1をもちいた回転電機の巻線10の実施形態1と同様に断面矩形状の金属材でできた長尺状の導線1の外周に電着塗装による樹脂被膜が形成された絶縁層2を有する。これら巻線10A、10B、10C、10Dはそれぞれの絶縁層2の表面が絶縁外装体3で包囲されて積層状態に束ねられることにより、隣合わせの巻線10A、10B、10C、10D間は導線1の中間領域部位においては絶縁層2で絶縁されているが、導線1の絶縁層2が形成された部位以外の部位(導線1が折り曲げられる基部から導線1の端部1Aに至る部位)においては絶縁されていない空間部4が形成されている。In FIGS. 4 and 5, the winding 10 is composed of
この導線1は、単体の導線1をもちいた回転電機の巻線10と同様に、銅(含む合金)、アルミニウム(含む合金)などの電気導電性のある金属材でできており、形状としては断面が矩形状の平板で平角導線を例示するが、丸導線でもよい。また、導線1の本数は4本を図示するが、4本以上で積層状態に束ねられた巻線であってもよい。This
絶縁層2は、単体の導線1をもちいた回転電機の巻線10と同様に電着塗装による厚さ10〜80μmの樹脂被膜を形成してできており、この電着塗装は導線1を単体毎に行ってもよいが、導線1を積層した状態で行ってもよい。このような電着塗装により形成した絶縁層2の厚さは導線1の中間領域部位の外周で均一に形成されている。The insulating
絶縁外装体3は隣合わせの導線1の絶縁層2間を接合するように絶縁層2の表面を包囲させて積層状態に束ねる構成で、この絶縁外装体3の構成を提供するには、図示しないが、厚さが5μm〜300μmの絶縁性があるシート材で巻回すればよい。また、その素材としては、単体の導線1をもちいた回転電機の巻線10の素材と同様に、ポリフェニレンサルファイド樹脂やポリエチレンナフタレート樹脂やポリエチレンテレフタレート樹脂やポリエステル樹脂やポリアミド樹脂や液晶ポリマーなどの熱可塑性樹脂やエポキシ樹脂やポリイミド樹脂やフッ素樹脂などの熱硬化性樹脂さらにはデュポン社製商品名ノーメックスのようなアラミド紙や加熱して発泡膨張する発泡性のある素材が例示できる。The insulating
(導線を積層状態に束ねた回転電機の巻線の実施形態2)
図6は、実施形態1と同様な導線1および絶縁層2をもちいて、複数本の長尺状の導線の中間領域部位において導線を積層状態に束ねた回転電機の巻線を示す。(
FIG. 6 shows a winding of a rotary electric machine in which
図6において、巻線10は、実施形態1と同様に、巻線10A、10B、10C、10Dからなるが、実施形態1と異なるのは、隣合わせの導線1の絶縁層2間を接合するように絶縁層2の表面を包囲させて積層状態に束ねる絶縁外装体3で、絶縁外装体3は隣合わせの巻線10A、10B、10C、10D間を絶縁する第1の絶縁外装体31と巻線10A、10B、10C、10Dを包囲させて積層状態に束ねる第2の絶縁外装体32とからなる。この第1の絶縁外装体31と第2の絶縁外装体32は、厚さが5μm〜300μmの絶縁性があるシート材でその素材としては実施形態1と同様な素材でできている。この場合、第1の絶縁外装体31にて隣合わせの巻線10A、10B、10C、10D間を絶縁するには、第2の絶縁外装体32で積層状態に束ねる際に同時に行えばよいが、絶縁材好ましくは発泡性のある絶縁材を隣合わせの巻線10A、10B、10C、10D間に充填させて後、第2の絶縁外装体32で積層状態に束ねるように行ってもよい。この導線1を積層状態に束ねた回転電機の巻線10の実施形態2は実施形態1の巻線10に比し隣合わせの巻線10A、10B、10C、10D間の絶縁性が向上する。In FIG. 6, the winding 10 is composed of
(回転電機の固定子の実施形態)
このようにして長尺状の単体の導線1または積層状態に束ねた複数本の導線1をもちいた回転電機の巻線ができており、その巻線が回転電機の固定子のスロットに装着されて結線作業ができる回転電機の固定子を提供する実施形態を図7および図8にもとづいて、以下説明する。(Embodiment of Stator of Rotating Electric Machine)
In this way, a winding of a rotating electric machine using a long
図7および図8は、複数本の導線1を積層状態に束ねた複数本の巻線10A、10B、10C、10Dからなる巻線10が回転電機の固定子5のスロット51に装着された回転電機の固定子5を示すが、単体の導線1をもちいた回転電機の巻線10および11(図1から図3に記載)においても、回転電機の固定子5のスロット51に装着された回転電機の固定子5であってもよい。なお、回転電機の固定子5のスロット51は複数個で環状に形成されているが、図7および図8においてはその一部を示す。7 and 8 show a rotation in which a winding 10 composed of a plurality of
図7および図8において、積層状態に束ねた回転電機の巻線10において、隣合わせの巻線10A、10B、10C、10D間が絶縁外装体3により積層状態に束ねられて導線1の中間領域部位において固定子5のスロット51に配置されている。この場合、長尺状の導線1にはその中間領域部位において絶縁層2が形成されているので、絶縁外装体3で包囲させずに絶縁層2が形成された導線1を固定子5のスロット51に配置させた状態で、図示しないが、予めスロット51内にシート状の絶縁外装体3を配置させて各スロット51に回転電機の巻線10が装着されるようにしてもよいし、スロット51内にエポキシ樹脂などの充填剤を注入して絶縁外装体3を形成して各スロット51に回転電機の巻線10が装着されるようにしてもよい。In FIGS. 7 and 8, in the winding 10 of the rotary electric machine bundled in a laminated state, the
このように、巻線10A、10B、10C、10Dのそれぞれの導線1の中間領域部位において絶縁層2を包囲する絶縁外装体3が形成されており、その絶縁外装体3を介して巻線10A、10B、10C、10Dが回転電機の環状に鉄心でできた固定子5の複数個のスロット51に装着されている。また、長尺状の導線1が折り曲げられる基部から導線1の端部1Aに至る部位においては空間部4が形成されて折り曲げができるようになり、しかもその導線1の端部1Aには絶縁層2が形成されていない状態で結線されることになるので、その結線作業において導線1を折り曲げるに際し、隣合わせの巻線10A、10B、10C、10Dのそれぞれの導線1の絶縁性を損なわず作業ができて、端部1Aの絶縁を剥離もしくは除去する作業を必要としないという効果があり、絶縁層2は電着塗装により略均一な厚さの樹脂被膜が形成され、エナメル被膜に比し安価な絶縁層2が提供できる。In this way, the insulating
本発明の回転電機の巻線は、発電機や電動機等の回転電機の固定子のスロットに装着される巻線として有用である。The winding of the rotary electric machine of the present invention is useful as a winding to be mounted in a stator slot of a rotary electric machine such as a generator or an electric machine.
1 導線
2 絶縁層
3 絶縁外装体
5 固定子
51 スロット1
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