JP3625185B2 - 回転電機の固定子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、各磁極テイース部に線材を螺旋状に巻回して、送り、戻しを行うことにより積層されたコイルを備えた回転電機の固定子に係り、特にスロットに対する占積率の向上が可能なコイルの構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特開平７−２４５８９５号公報等におけるこの種の従来の回転電機の固定子では、図示はしないが、ステータコアを屈曲可能な連結部を介して連結される複数の磁極テイースで形成し、連結部を屈曲させない状態、すなわち直線状のままの状態で各磁極テイースにコイルを巻回した後、連結部を屈曲させて環状の固定子を構成することにより、巻回作業の容易化を図るとともにコイルの高密度化を図り、大容量化に対処することが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般的にコイルは断面矩形状の磁極テイースに、線材を順次螺旋状に巻回して一端側から他端側に送り、又、他端側から一端側に戻しを繰り返すことにより積層されているので、この送りと戻しにより線材同士が交差する部位が各層間に発生する。このため、コイルを俵積み状に巻回することによりコイル巻回高さを縮小させ、高密度化に対処させようとしても、この線材同士が交差する部位によりコイル巻回高さは縮小されないので、高密度化が困難であり、又、ステータコアの連結部を屈曲させて環状とする際に、隣り合うコイル同士が擦れて電気的接触を引き起こす恐れがある等という問題点があった。
【０００４】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、コイルの高密度化を図って大容量化が可能であり、又、コイル同士が擦れて電気的接触を引き起こしても支障の無い回転電機の固定子を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、ヨーク部の内周側に周方向に所定の間隔を介し突出して形成された断面矩形状の複数の磁極テイース部のそれぞれに、線材を順次螺旋状に巻回して一端側から他端側に送り、又、上記他端側から一端側に戻しを繰り返すことにより積層されたコイルを備え、相隣なるコイルと対向する側の側面がコイルエンド側の側面よりコイル巻回長さが長い回転電機の固定子において、上記コイルは俵積み状に巻回され上記送り、戻しにより線材が交差する部位を、一方の相隣なるコイルと対向する側の側面に纏めて配置するとともに、他方の相隣なるコイルと対向する側の側面の線材を整然と整列した状態にすることを特徴とする。
【０００６】
請求項２に係る発明は、ヨーク部の内周側に周方向に所定の間隔を介し突出して形成された断面矩形状の複数の磁極テイース部のそれぞれに、線材を順次螺旋状に巻回して一端側から他端側に送り、又、上記他端側から一端側に戻しを繰り返すことにより積層されたコイルを備えた回転電機の固定子において、上記コイルは俵積み状に巻回され上記送り、戻しにより線材が交差する部位を、所定の側面に纏めて配置するとともに、各磁極テイース部に巻回されたコイルの最外層側の電位を同一電位としたことを特徴とする。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項２において、各磁極テイース部に巻回されたコイルの最外層側が中性点に接続されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に係る発明は、ヨーク部の内周側に周方向に所定の間隔を介し突出して形成された断面矩形状の複数の磁極テイース部のそれぞれに、線材を順次螺旋状に巻回して一端側から他端側に送り、又、上記他端側から一端側に戻しを繰り返すことにより積層されたコイルを備えた回転電機の固定子において、上記コイルは俵積み状に巻回され上記送り、戻しにより線材が交差する部位を、所定の側面に纏めて配置するとともに、各磁極テイース部に巻回されたコイルの最外層側の電位を１個飛びに同一電位としたことを特徴とする。
【０００９】
請求項５に係る発明は、請求項２から請求項４において、送り、戻しにより線材が交差する部位を一方の相隣なるコイルと対向する側の側面に纏めて配置したことを特徴とする。
【００１０】
請求項６に係る発明は、請求項２から請求項４において、送り、戻しにより線材が交差する部位をコイルエンド側の側面に纏めて配置したことを特徴とする。
【００１１】
請求項７に係る発明は、請求項１から請求項４において、コイルは磁極テイース部の根元側が先端側より多く積層され外形がテーパ状に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項８に係る発明は、請求項７において、外形をテーパ状に形成するために所定の線材が複数の他の線材を飛び越える部位をコイルエンド側の側面に配置したことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態１における回転電機の固定子の概略構成を示す正面図、図２は図１における固定子の一部を詳細に示す正面図、図３は図１における固定子の一部を詳細に示す断面図、図４は図２における線ＩＶ−ＩＶに沿って視た側面図、図５は図２における線Ｖ−Ｖに沿って視た側面図、図６は図５において線材が複数の他の線材を飛び越える状態を強調して示す側面図、図７は図１における固定子のコイル巻回工程を示す側面図である。
【００１４】
図において、１は連結部材１ａを介して連結された複数の弧状のヨーク部材１ｂでなり、連結部材１ａを屈曲させることによりヨーク部材１ｂを環状に配置して形成されるヨーク部、２はこのヨーク部１の各ヨーク部材１ｂの内周側にそれぞれ突出して形成される断面矩形状の磁極テイース部、３はこれら各磁極テイース部２にそれぞれ線材３ａを巻回して形成されたコイルで、線材３ａを順次螺旋状に巻回して磁極テイース部２の一端側から他端側に送り、又、他端側から一端側に戻しを繰り返すことにより、俵積み状に積層されている。
【００１５】
そして、この送り、戻しにより線材３ａが交差する部位は、一方の相隣なるコイル３と対向する側の側面に纏めて配置され、図５に示すように線材３ａは雑然と盛り上がった状態となっており、他方の相隣なるコイル３と対向する側の側面は、図４に示すように線材３ａは整然と整列された状態になっている。又、コイル３は磁極テイース部２の根元側が先端側より多く積層され、外形がテーパ状となるように形成されており、この外形をテーパ状とするために、特に図６に強調して示すように、所定の線材３ａ（図中ハッチングで示す）が複数の他の線材３ａを飛び越す部位が所定の位置に設けられている。
【００１６】
次に、上記のようにして構成された実施の形態１における回転電機の固定子の製造方法を図に基づいて説明する。
まず、複数のヨーク部材１ｂが連結部材１ａを介して帯状に連結され、一側にそれぞれ磁極テイース部２が突出するヨーク部１を形成する。次いで、図７に示すように連結部材１ａを介してヨーク部１を、磁極テイース部２が外側となるように配列した後、各磁極テイース部２に巻線機４により巻線ノズル４ａを介して線材３ａを順次巻回してコイル３を形成する。そして最後に、上記とは逆に連結部材１ａを介してヨーク部１を、磁極テイース部２が内側となるように配列して環状とし、端部同士を例えば溶接等で固着することにより固定子１０が完成する。
【００１７】
このように上記実施の形態１によれば、各磁極テイース２のそれぞれに、線材３ａを順次螺旋状に巻回して一端側から他端側に送り、又、他端側から一端側に戻しを繰り返すことにより俵積み状に積層するとともに、この送り、戻しにより線材３ａが交差する部位を、一方の相隣なるコイル３と対向する側の側面に纏めて配置してコイル３を構成するようにしているので、交差する部位によって積層高さが増大しスペース的に余裕のない状態の一側と、相対向する側に俵積み状態で積層されることにより積層高さが低減されスペース的に余裕のある状態の一側とが対となり、お互いにスペース的に補い合うことができ、又、残りの３つの側面において俵積み状に積層することができるため、コイル３の高密度化を図ることができ、大容量化が可能になる。
【００１８】
又、上記構成では送り、戻しにより線材３ａが交差する部位を、一方の相隣なるコイル３と対向する側の側面に纏めて配置するようにしているが、磁極テイース部２の先端および根元側、すなわちコイルエンド側の側面に纏めて配置するようにすれば、相隣なるコイル３同士でスペース的に影響を与えることも無くなるので、より効率的にコイル３の高密度化を図ることができ、さらに大容量化が可能になり、さらに又、コイルエンド側のいずれか一方の側面に纏めて配置することにより、さらに効果的となる。
【００１９】
又、上記構成では磁極テイース部２の根元側を、先端側より多く積層してコイル３の外形をテーパ状としているので、ヨーク部１を環状に屈曲させた場合にも、相隣なるコイル３同士が干渉することもなく、より効率的にコイル３の高密度化ができ、さらに大容量化が可能になり、さらに又、コイル３の外形をテーパ状に形成するために、所定の線材３ａを複数の他の線材３ａを飛び越えさせる必要があるが、この飛び越える部位を上記したように送り、戻しにより線材３ａ同士が交差する部位と同様に、コイルエンド側に配置しても良く上記と同様の効果を得ることができる。
【００２０】
実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２における回転電機の固定子のコイルの電気的接続を示す結線図、図９は図８における固定子の構成を示す正面図、図１０は図８における固定子の図９とは異なる構成を示す正面図である。
図において、上記実施の形態１におけると同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。５は上記実施の形態１におけるコイル３と同様にして、各磁極テイース部２にそれぞれ線材を巻回して形成されたコイルで、各コイル５の巻き終わり側、すなわち最外層となる側が、中性点Ｎとなるように接続されている。
【００２１】
このように上記実施の形態２によれば、各コイル５の巻き終わり側、すなわち最外層となる側が、中性点Ｎとなるように接続されているので、連結部材１ａを屈曲させ環状とする過程において、隣り合うコイル５同士が擦れて電気的接触を引き起こしても、何ら支障はなく高密度化を図ることが可能になる。なお、上記構成では最外層側が図８における中性点Ｎとなるように接続されているが、これに限定されるものではなく、要するにお互いに同一電位となるように接続すれば良く、上記と同様の効果を得ることができる。
【００２２】
又、上記構成ではコイル５の最外層となる側が同一電位となるように接続しているが、例えば図１０に示すように、１個飛びに同一電位となるように接続すれば、相隣なるコイル５同士にかかる電位を抑えることができるので、コイル５同士が擦れて電気的接触を引き起こしても、比較的支障なく済ませることができる。
なお、上記各実施の形態１、２では、ヨーク部１が連結部材１ａを屈曲させて環状に形成される場合について説明したが、勿論これに限定されるものでないことは言うまでもない。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１によれば、ヨーク部の内周側に周方向に所定の間隔を介し突出して形成された断面矩形状の複数の磁極テイース部のそれぞれに、線材を順次螺旋状に巻回して一端側から他端側に送り、又、上記他端側から一端側に戻しを繰り返すことにより積層されたコイルを備え、相隣なるコイルと対向する側の側面がコイルエンド側の側面より長い回転電機の固定子において、上記コイルは俵積み状に巻回され上記送り 、戻しにより線材が交差する部位を、一方の相隣なるコイルと対向する側の側面に纏めて配置するとともに、他方の相隣なるコイルと対向する側の側面の線材を整然と整列した状態にしたので、コイルの高密度化を図って大容量化が可能な回転電機の固定子を提供することができる。
【００２４】
又、この発明の請求項２によれば、ヨーク部の内周側に周方向に所定の間隔を介し突出して形成された断面矩形状の複数の磁極テイース部のそれぞれに、線材を順次螺旋状に巻回して一端側から他端側に送り、又、上記他端側から一端側に戻しを繰り返すことにより積層されたコイルを備えた回転電機の固定子において、上記コイルは俵積み状に巻回され上記送り、戻しにより線材が交差する部位を、所定の側面に纏めて配置するとともに、各磁極テイース部に巻回されたコイルの最外層側の電位を同一電位としたので、コイルの高密度化を図って大容量化が可能であるとともに、コイル同士が擦れて電気的接触を引き起こしても支障の無い回転電機の固定子を提供することができる。
【００２５】
又、この発明の請求項３によれば、請求項２において、各磁極テイース部に巻回されたコイルの最外層側が中性点に接続されているので、コイル同士が擦れて電気的接触を引き起こしても支障の無い回転電機の固定子を提供することができる。
【００２６】
又、この発明の請求項４によれば、ヨーク部の内周側に周方向に所定の間隔を介し突出して形成された断面矩形状の複数の磁極テイース部のそれぞれに、線材を順次螺旋状に巻回して一端側から他端側に送り、又、上記他端側から一端側に戻しを繰り返すことにより積層されたコイルを備えた回転電機の固定子において、上記コイルは俵積み状に巻回され上記送り、戻しにより線材が交差する部位を、所定の側面に纏めて配置するとともに、各磁極テイース部に巻回されたコイルの最外層側の電位を１個飛びに同一電位としたので、コイルの高密度化を図って大容量化が可能であるとともに、コイル同士が擦れて電気的接触を引き起こしても比較的支障の無い回転電機の固定子を提供することができる。
【００２７】
又、この発明の請求項５によれば、請求項２から請求項４において、送り、戻しにより線材が交差する部位を一方の相隣なるコイルと対向する側の側面に纏めて配置したので、コイルの高密度化を図って大容量化が可能な回転電機の固定子を提供することができる。
【００２８】
又、この発明の請求項６によれば、請求項２から請求項４において、送り、戻しにより線材が交差する部位をコイルエンド側の側面に纏めて配置したので、より効率的にコイルの高密度化を図って、さらに大容量化が可能な回転電機の固定子を提供することができる。
【００２９】
又、この発明の請求項７によれば、請求項１から請求項４において、コイルを磁極テイース部の根元側が先端側より多く積層し外形をテーパ状に形成したので、コイルの高密度化を図って大容量化が可能な回転電機の固定子を提供することができる。
【００３０】
又、この発明の請求項８によれば、請求項７において、外形をテーパ状に形成するために所定の線材が複数の他の線材を飛び越える部位をコイルエンド側の側面に配置したので、より効率的にコイルの高密度化を図って、さらに大容量化が可能な回転電機の固定子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における回転電機の固定子の概略構成を示す正面図である。
【図２】図１における固定子の一部を詳細に示す正面図である。
【図３】図１における線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面を示す断面図である。
【図４】図２における線ＩＶ−ＩＶに沿って視た側面図である。
【図５】図２における線Ｖ−Ｖに沿って視た側面図である。
【図６】図５において線材が複数の他の線材を飛び越える状態を強調して示す側面図である。
【図７】図１における固定子のコイル巻回工程を示す側面図である。
【図８】この発明の実施の形態２における回転電機の固定子のコイルの電気的接続を示す結線図である。
【図９】図８における固定子の構成を示す正面図である。
【図１０】図８における固定子の図９とは異なる構成を示す正面図である。
【符号の説明】
１ ヨーク部、１ａ 連結部材、１ｂ ヨーク部材、２ 磁極テイース部、
３，５ コイル、３ａ 線材、４ 巻線機、４ａ 巻線ノズル、１０ 固定子。

Claims (8)

1. ヨーク部の内周側に周方向に所定の間隔を介し突出して形成された断面矩形状の複数の磁極テイース部のそれぞれに、線材を順次螺旋状に巻回して一端側から他端側に送り、又、上記他端側から一端側に戻しを繰り返すことにより積層されたコイルを備え、相隣なるコイルと対向する側の側面がコイルエンド側の側面よりコイル巻回長さが長い回転電機の固定子において、上記コイルは俵積み状に巻回され上記送り、戻しにより線材が交差する部位を、一方の相隣なるコイルと対向する側の側面に纏めて配置するとともに、他方の相隣なるコイルと対向する側の側面の線材を整然と整列した状態にすることを特徴とする回転電機の固定子。
2. ヨーク部の内周側に周方向に所定の間隔を介し突出して形成された断面矩形状の複数の磁極テイース部のそれぞれに、線材を順次螺旋状に巻回して一端側から他端側に送り、又、上記他端側から一端側に戻しを繰り返すことにより積層されたコイルを備えた回転電機の固定子において、上記コイルは俵積み状に巻回され上記送り、戻しにより線材が交差する部位を、所定の側面に纏めて配置するとともに、各磁極テイース部に巻回されたコイルの最外層側の電位を同一電位としたことを特徴とする回転電機の固定子。
3. 各磁極テイース部に巻回されたコイルの最外層側が中性点に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の回転電機の固定子。
4. ヨーク部の内周側に周方向に所定の間隔を介し突出して形成された断面矩形状の複数の磁極テイース部のそれぞれに、線材を順次螺旋状に巻回して一端側から他端側に送り、又、上記他端側から一端側に戻しを繰り返すことにより積層されたコイルを備えた回転電機の固定子において、上記コイルは俵積み状に巻回され上記送り、戻しにより線材が交差する部位を、所定の側面に纏めて配置するとともに、各磁極テイース部に巻回されたコイルの最外層側の電位を１個飛びに同一電位としたことを特徴とする回転電機の固定子。
5. 送り、戻しにより線材が交差する部位を一方の相隣なるコイルと対向する側の側面に纏めて配置したことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
6. 送り、戻しにより線材が交差する部位をコイルエンド側の側面に纏めて配置したことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
7. コイルは磁極テイース部の根元側が先端側より多く積層され外形がテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
8. 外形をテーパ状に形成するために所定の線材が複数の他の線材を飛び越える部位をコイルエンド側の側面に配置したことを特徴とする請求項７に記載の回転電機の固定子。

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