JP3752431B2 - 回転電機及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機及びその製造方法に関し、特に小型化に好適な回転電機及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の回転電機は、例えば特開平10−66314号公報,特開平8−298756号公報及び特表平10−507057号公報などに記載されているように、巻線導体を複数巻回したものを所定の形状(例えば亀甲状)に成形して複数の単位巻線を予め製作した後、いくつかの溝を跨ぐように複数の単位巻線を固定子鉄心の複数の溝に装着して固定子巻線を構成している。また、特開平6−209535 号公報に記載されているように、固定子巻線を構成する複数の単位巻線の各々を溝内巻線と溝渡り巻線とに分けて構成するものもある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
前述した単位巻線の跨りは固定子の極数によって決定され、単位巻線の端部の長さはその跨りの大きさによって決定される。固定子の極数が多い場合、一般に単位巻線の跨りが小さくなるので、単位巻線の端部の長さは、固定子の極数が少ないものに比べて短くなる。また、単位巻線の端部は、巻線導体を巻回する際に使用する巻枠の単位巻線の端部に相当する部分の形状を工夫することにより、ある程度短く形成することができる。
【0004】
ところが、単位巻線の端部の長さを大幅に短くすると、巻線導体の固定子鉄心の溝への装着に支障を及ぼす。そこで、単位巻線の装着時、単位巻線の端部の長さを単位巻線の装着に支障が及ばない長さにとどめて、単位巻線を固定子鉄心の溝に装着し、全ての単位巻線の装着が終わってから、単位巻線の各々の端部を強制的に成形して短縮することが考えられる。
【0005】
しかし、このような製法では、単位巻線の端部の成形に機械的な大きな力が必要であり、単位巻線の端部を成形する際、固定子鉄心の溝に挿入されている絶縁部材や巻線導体の表面に施されているエナメル絶縁被覆を傷つけ、固定子の耐圧低下など、回転電機の性能低下を招く恐れがある。また、単位巻線の端部の強制成形による短縮にも限度があり、単位巻線の端部の大幅な短縮を期待することができない。
【0006】
この点、前述した前者の従来技術のものでは、予め単位巻線を成形しているので、巻線導体の装着に支障が及ばないように、単位巻線の端部の長さを大幅に短縮することができない。また、前述した後者の従来技術のものでは、単位巻線の端部を成形してその端部の長さを大幅に短縮することについては何ら配慮がなされていない。
【0007】
本発明の代表的な目的は、固定子巻線の端部を短縮して回転電機を小型化にすることにある。また、本発明の別の代表的な目的は、固定子巻線の端部を短縮することができる回転電機の製造方法を提供することにある。さらに、本発明の別の代表的な目的は、絶縁性能を向上させることができる回転電機及びその製造方法を提供することにある。さらにまた、本発明の別の代表的な目的は、固定子巻線の端部の冷却効率を向上させることができる回転電機及びその製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の基本的な特徴は、固定子巻線を構成する複数の単位巻線の各々を少なくとも二つの別々に形成された巻線部から構成したことにある。具体的には、固定子巻線を構成する複数の単位巻線の各々を、端部の一方が開放されると共に、対向する辺部間に固定子鉄心の径方向の段差ができるように成形され、開放された端部の開放端が固定子鉄心の径方向に対向するように、開放された端部が巻線の跨り方向に折り曲げられてなる第1の巻線部と、第1の巻線部とは別に形成され、第1の巻線部の開放端部に接合されて第1の巻線部の開放端部間を接続する第2の巻線部から構成したことにある。
【0009】
ここで、単位巻線の端部とは、単位巻線のうち固定子鉄心の軸方向両端部から固定子鉄心の軸方向外方に突出した部分を指し、コイルエンド部とも呼ばれている。単位巻線の辺部とは、単位巻線のうち固定子鉄心の溝に装着される部分を指し、コイル辺部とも呼ばれている。
【0010】
本発明は、上述のように構成された単位巻線を、単位巻線の辺部の一方が装着された溝から他の溝に単位巻線の辺部の他方がいくつかの溝を跨いで装着されるように、固定子鉄心の複数の溝に装着して固定子巻線を構成する。すなわち分布巻によって固定子巻線を構成する。この際、本発明では次の工程を単位巻線数分繰り返し行い固定子巻線を構成する。
【0011】
巻線導体を複数重ねた直線状のものをその途中で折り返し、二辺間にいくつかの溝を跨げる跨り幅ができ、かつ二辺間に固定子鉄心の径方向の段差ができるように成形し、開放された直線状の端部を一方側に有する第1の巻線部を予め形成する。次に、第1の巻線部の二つの開放端を固定子鉄心の軸方向両端の一方側から二つの溝に挿入する。次に、固定子鉄心の軸方向両端の他方側から突出した第1の巻線部の開放された直線状の端部を、その開放端が固定子鉄心の径方向に対向するように巻線の跨り方向に折り曲げる。次に、第1の巻線部とは別に形成された第2の巻線部を構成する巻線導体片を、第1の巻線部の開放された端部に接合して第1の巻線部の開放された端部の開放端間を接続する。
【0012】
第1の巻線部の開放された端部の開放端間を、第2の巻線部を構成する巻線導体片によって接続するにあたっては、巻線導体が複数回巻かれ形成されたものとなるように、第1の巻線部を構成する少なくとも二つの巻線導体のうち、一方の巻線導体の開放端の一方と他方の巻線導体の開放端の他方との間に、第2の巻線部を構成する巻線導体片を挟み込んで両開放端間を接続し、これを巻線導体数に対応させて施す。単位巻線を構成するにあたっては、平板状の巻線導体を複数重ねたものから形成する。
【0013】
この結果、固定子鉄心の複数の溝には、跨り方向の異なる単位巻線が溝の深さ方向に積み重なるように、かつ単位巻線を構成する巻線導体の重なり方向が溝の短手方向と同方向となるように、複数の単位巻線が装着される。この時、複数の単位巻線の各々の開放側端部は、固定子鉄心の軸方向端部から固定子鉄心の軸方向外方に突出した二つの部位が巻線の跨り方向に折れ曲がると共に、巻線の跨り方向に折れ曲がった二つの部位間に固定子鉄心の径方向の段差がつき、かつ巻線の跨り方向に折れ曲がった二つの部位間の折り返し部分が固定子鉄心の径方向に延伸するような形状となる。尚、複数の単位巻線の各々の開放側とは反対側の端部は、上述した開放側端部と同形状となるように、予め第1の巻線部を形成する際に形成する。
【0014】
本発明によれば、単位巻線を少なくとも二つの巻線部、すなわち開放された端部を有する第1の巻線部と、第1の巻線部の開放された端部の開放端間を接続する第2の巻線部とに分けたので、従来、巻線導体を複数回巻いて形成した単位巻線(例えば亀甲状のもの)の装着時に受けていた制約、すなわち単位巻線の端部の長さを、単位巻線同士が干渉し合わない長さにとどめるという制約を受けることがない。
【0015】
しかも、本発明によれば、対向する辺部間に固定子鉄心の径方向の段差ができるように成形された第1の巻線部の開放端側端部を、その開放端が固定子鉄心の径方向に対向するように、巻線の跨り方向に折り曲げると共に、第1の巻線部の開放された端部の開放端を、第2の巻線部を構成する巻線導体片によって接続して単位巻線を構成したので、少なくとも単位巻線の開放側端部は、固定子鉄心の軸方向端部から固定子鉄心の軸方向外方に突出した二つの部位が巻線の跨り方向に折れ曲がると共に、巻線の跨り方向に折れ曲がった二つの部位間に固定子鉄心の径方向の段差がつき、かつ巻線の跨り方向に折れ曲がった二つの部位間の折り返し部分が固定子鉄心の径方向に延伸するような形状となり、単位巻線の端部の開放側端部の長さは、巻線の跨り方向に折れ曲がった二つの部位間の折り返し部分の分、短縮される。
【0016】
従って、本発明では、複数の単位巻線の各々の端部の長さを大幅に短縮することができる。また、複数の単位巻線の各々の開放側とは反対側端部も開放側端部と同形状とするので、複数の単位巻線の各々の端部の長さをさらに短縮することができる。
【0017】
また、本発明によれば、固定子鉄心の溝に装着された第1の巻線部の端部を所定の形状に成形する際、第1の巻線部の端部が開放された状態で所定の形状に成形するので、その成形にあたっては機械的な大きな力が不必要であり、固定子鉄心の溝に挿入されている絶縁部材や巻線導体の表面に施されている絶縁被覆に損傷を与える可能性が小さくなる。
【0018】
また、本発明によれば、複数の単位巻線の各々の端部が、固定子鉄心の軸方向端部から固定子鉄心の軸方向外方に突出した二つの部位が巻線の跨り方向に折れ曲がると共に、巻線の跨り方向に折れ曲がった二つの部位間に固定子鉄心の径方向の段差がつき、かつ巻線の跨り方向に折れ曲がった二つの部位間の折り返し部分が固定子鉄心の径方向に延伸する形状で整然と並ぶので、冷却風の通風抵抗を減らすことができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図1〜図7に基づいて説明する。図中1は固定子である。固定子1は固定子鉄心2と固定子巻線4(或いは「固定子コイル」という)を備えている。固定子鉄心2は、珪素鋼板が複数積層された円筒状のものである。固定子鉄心2の内周部には、軸方向に連続すると共に、固定子鉄心2の内周表面に開口部3aを有するスロット3(或いは「溝」という)が周方向に複数形成されている。
【0020】
スロット3の各々にはスロットライナ3bを介して単位巻線41(或いは「単位コイル」という)が装着されている。スロットライナ3bは、固定子鉄心2と単位巻線41との間を絶縁する絶縁部材である。単位巻線41の各々は、いくつかのスロットを跨ぐ(本実施例では二つのスロットを跨ぐ)ように、対応する二つのスロットに装着されている。すなわち本実施例では固定子巻線4の装着に分布巻を採用している。
【0021】
単位巻線41の各々は、図5及び図6に示すように、固定子鉄心2の軸方向両端部から固定子鉄心2の軸方向外方に突出する。スロット3の各々には、跨り方向の異なる単位巻線がスロット3の深さ方向(固定子鉄心2の径方向)に積み重なるように装着されている。単位巻線41の各々の端部の一方側は、3相Y結線の電気回路が構成されるように、その端部間がU相,V相,W相毎に接続環5によって電気的に接続されている。
【0022】
接続環5は、耐熱性樹脂に渡り線51,52を挿入して一体成形したものである。渡り線51は、二つの巻線導体の端部間を接続してU相,V相,W相の各相を形成するものである。渡り線52は、各相の単位巻線の最終端間を接続してU相,V相,W相の各相をY結線するものである。この渡り線52により中性点が形成される。3相Y結線の電気回路が構成されるように、スロット3の各々に装着された単位巻線41の端部の一方を接続環5によって電気的に接続することにより、固定子巻線4は構成される。
【0023】
ここで、単位巻線41の端部とは、単位巻線41のうち固定子鉄心2の軸方向両端部から固定子鉄心2の軸方向外方に突出する部分を指し、コイルエンド部とも呼ばれる。また、これ以降の説明で用いる単位巻線41の辺部とは、単位巻線41のうち固定子鉄心2のスロット3に装着されている部分を指し、コイル辺部とも呼ばれる。
【0024】
固定子1の内周側には、所定の空隙を介して図示省略した回転子が回転可能なように軸受支持されて配設されている。回転子の構成は回転電機の種類によって異なる。例えば電気自動車,ハイブリット自動車,フォークリフトなどの駆動用として用いられる誘導電動機は、アルミ又は銅製の導体からなる回転子巻線が回転子鉄心に装着されてなる回転子を有する。また、それらに同様に用いられる同期電動機は、永久磁石が回転子鉄心の内部に埋め込まれた或いは回転子鉄心の外周表面に設けられてなる回転子を有する。また、自動車に搭載されたバッテリの充電或いは車載用負荷への電力供給などに用いられる発電機は、回転子巻線が回転子鉄心に装着されていると共に、爪形磁極間に永久磁石が挟持された回転子を有する。
【0025】
次に、本実施例の固定子巻線4の構成を具体的に説明する。上述のように固定子巻線4は、スロット3の各々に装着された単位巻線41によって構成されている。単位巻線41の各々の形成にあたっては平板状の巻線導体(或いは「コイル導体」という)、いわゆる平角線を用いている。本実施例では単位巻線41の各々を、平板状の巻線導体を用いて二つの巻線部に分けて形成し、最終的(スロット3に装着された場合)には、巻線導体が複数回巻かれて形成されたものとなるように形成している。
【0026】
図1に示すように単位巻線41は、第1の巻線部42と第2の巻線部43に分けられ形成されている。第1の巻線部42は巻線導体が複数重なって形成されたものであり、開放された端部44と、開放されない端部45と、直線状に延伸する辺部46,47から構成されている。本実施例では、図2に示すように、三つの巻線導体が重なって形成された場合について説明する。尚、図2において(a)は、単位巻線41の1ターン目にあたる巻線導体のスロット3挿入前の構成を示す。(b)は、単位巻線41の2ターン目にあたる巻線導体のスロット3挿入前の構成を示す。(c)は、単位巻線41の3ターン目にあたる巻線導体のスロット3挿入前の構成を示す。
【0027】
辺部46,47間には固定子鉄心2の径方向の段差(平角線の幅寸法(短手方向の寸法)にほぼ相当する段差)が付けられている。これにより、単位巻線41がスロット3内に装着された場合、辺部46はスロット3内において開口部3a側に配置され、辺部47はスロット3内において底部側(開口部3a側とは反対側)に配置される。
【0028】
開放されない端部45は、巻線の跨り方向に折れ曲がった斜辺部451,452 と、斜辺部451,452の端部間を接続すると共に、固定子鉄心2の径方向に延伸する折り返し部453から連続して形成されている。すなわち開放されない端部45は、固定子鉄心2の軸方向端部から固定子鉄心の軸方向外方に突出した二つの部位が巻線の跨り方向に折れ曲がると共に、巻線の跨り方向に折れ曲がった二つの部位間に固定子鉄心2の径方向の段差がつき、かつ巻線の跨り方向に折れ曲がった二つの部位間の折り返し部分が固定子鉄心2の径方向に延伸するような形状となるように形成されている。従って、開放されない端部45をその上方から観た場合、開放されない端部45の形状は亀甲形(六角形)の一方側端部と同形状に観える。
【0029】
開放された端部44は、巻線の跨り方向に折れ曲がった斜辺部441,442から形成されている。斜辺部441,442には開放端443,444が形成されている。開放端443,444は固定子鉄心2の径方向に対向しており、図1から判るように、巻線導体毎にその長さが異なっている。すなわち1ターン目にあたる巻線導体の開放端443は単位巻線41の引出部の一方側を形成し、開放端444は、2ターン目にあたる巻線導体の開放端443との接続部を形成している。2ターン目にあたる巻線導体の開放端443は、1ターン目にあたる巻線導体の開放端444との接続部を形成し、開放端444は、3ターン目にあたる巻線導体の開放端443との接続部を形成している。3ターン目にあたる巻線導体の開放端443は、2ターン目にあたる巻線導体の開放端444との接続部を形成し、その開放端444は単位巻線41の引出部の他方側を形成している。従って、図2に示すように、第1の巻線部42を構成する巻線導体の各々の長さも異なる。
【0030】
第2の巻線部43は第1の巻線部42の開放端443,444間を接続するものであり、二つの片状の巻線導体からなる。巻線導体片431は、1ターン目にあたる巻線導体の開放端444と2ターン目にあたる巻線導体の開放端443を接続する。巻線導体片432は、2ターン目にあたる巻線導体の開放端444と3ターン目にあたる巻線導体の開放端443を接続する。この接続により、第1の巻線部42の開放された端部44の開放端443,444間は閉ざされ、巻線導体を3回巻いて形成したように、単位巻線41が形成される。尚、第1の巻線部22の開放された端部44の上方から観た形状は、亀甲形(六角形)の他方側端部と同形状に観える。
【0031】
次に、本実施例の回転電機の製造方法、特に固定子巻線4の製作工程について説明する。まず、エナメル絶縁被覆が施された直線状の銅製の平角線を3本重ねて形成した直線状の積層体を、その積層面に対して垂直な面の短手方向を軸としてその途中から折り返し、この折り返しを基点として、平角線の幅寸法(短手方向の寸法)にほぼ相当する段差(固定子鉄心2の径方向の段差)を二辺間に付ける。次に、二つのスロットを跨げる跨り幅が二辺間に形成されるように、すなわち辺部46,47、及び開放されたない端部45の斜辺部451,452と折り返し部453が形成されるように、図示省略した成形治具を用いて積層体の折り返し部分側を成形する。このように成形することにより、図2に示すように、巻線導体毎に長さの異なるかつ開放された直線状の端部44を有する第1の巻線部42が形成される。
【0032】
次に、第1の巻線部42の直線状の端部を固定子鉄心2の軸方向両端の一方側から、スロットライナ3bが装着された二つのスロットに挿入する。この時、第1の巻線部42の辺部46はスロット3の開口部3a側に配置され、辺部47はスロット3の底部側(開口部3a側とは反対側)に配置される。次に、固定子鉄心2の軸方向両端の他方側から突出した第1の巻線部42の直線状の端部44の開放端443,444が固定子鉄心2の径方向に対向するように、図示省略した成形治具を用いての跨り方向に折り曲げる。このように成形することによリ、斜辺部441,442からなりかつ開放された端部44を有する第1の巻線部42が形成される。
【0033】
次に、第2の巻線部43を構成する巻線導体片431を、1ターン目にあたる巻線導体の開放端444と2ターン目にあたる巻線導体の開放端443との間に挟み込み、両者端間を突合せ接続する。また、巻線導体片432を、2ターン目にあたる巻線導体の開放端444と3ターン目にあたる巻線導体の開放端443との間に挟み込み、両者端間を突合せ接続する。この接続により、第1の巻線部42の開放された端部44の開放端443,444間は閉ざされ、巻線導体を3回巻いて形成したように、単位巻線41が形成される。尚、巻線導体片431,432と第1の巻線部42の開放された端部44の開放端443,444との間の接続にあたってはTIG溶接を用いてそれらを接合している。また、巻線導体片と各開放端との接続にあたっては、接続箇所に施されているエナメル絶縁被覆を予め取り除いている。
【0034】
上述した一連の工程をスロット3の各々に装着される単位巻線41の数分繰り返し行うことにより、スロット3の各々には、二つのスロットを跨ぐしかもその跨り方向の異なる二つの単位巻線がスロット3の深さ方向(固定子鉄心2の径方向)に積み重なるように装着される。
【0035】
次に、単位巻線41の各々の端部44を、3相Y結線の電気回路が構成されるように、U相,V相,W相毎に接続環5によって接続する。具体的には、単位巻線41の各々の端部44が隣接した二つの単位巻線のうち、その一方の端部44に形成された引出部の一方(その単位巻線41の1ターン目にあたる巻線導体の開放端443)と、その他方の端部44に形成された引出部の他方(その単位巻線41の3ターン目にあたる巻線導体の開放端444)との間を接続環5の渡り線51によって接続する。換言すれば、4スロットおきに、一方のスロット3の開口部3d側に配置された単位巻線41の端部44の引出部(単位巻線41の1ターン目にあたる巻線導体の開放端443)と、他方のスロットの底部側(開口部3d側とは反対側)に配置された単位巻線41の端部44の引出部(単位巻線41の3ターン目にあたる巻線導体の開放端444)との間を接続する。この接続を単位巻線41の数に対応させて繰り返すことにより、U相,V相,W相の各相が形成される。
【0036】
次に、U相,V相,W相の各相の単位巻線の最終端間を接続環5の渡り線52によって接続する。この接続により、3相Y結線の電気回路が構成され、固定子巻線4が完成する。尚、接続環5の各渡り線と単位巻線41の端部44との接続にあたってはTIG溶接を用いてそれらを接合している。また、接続環5の渡り線51,52と単位巻線41の端部44の引出部との接続にあたっては、単位巻線41の端部44の接続箇所に施されているエナメル絶縁被覆を予め取り除いている。
【0037】
以上説明した本実施例によれば、単位巻線41の各々を、開放された端部44を有する第1の巻線部42と、第1の巻線部42の開放された端部44の開放端443,444間を接続する第2の巻線部43とに分けたので、従来、巻線導体を複数回巻いて形成した単位巻線の装着時に受けていた制約、すなわち単位巻線の端部の長さを、単位巻線同士が干渉し合わない長さにとどめるという制約を受けることがない。
【0038】
しかも、本実施例によれば、対向する辺部46,47間に固定子鉄心2の径方向の段差ができるように成形した第1の巻線部42の開放された端部44の開放端443,444が固定子鉄心2の径方向に対向するように、第1の巻線部42の開放された端部44を巻線の跨り方向に折り曲げると共に、第1の巻線部42の開放された端部44の開放端443,444を、第2の巻線部43を構成する巻線導体片431,432によって接続して単位巻線41を構成したので、単位巻線41の端部の一方側(第1の巻線部42の開放された端部44側)は、固定子鉄心2の軸方向端部から固定子鉄心2の軸方向外方に突出した二つの部位が巻線の跨り方向に折れ曲がると共に、巻線の跨り方向に折れ曲がった二つの部位間に固定子鉄心2の径方向の段差がつき、かつ巻線の跨り方向に折れ曲がった二つの部位間の折り返し部分が固定子鉄心2の径方向に延伸するような形状となり、単位巻線41の端部の一方側の長さは、固定子鉄心2の軸方向端部から第1の巻線部42の開放された端部44の斜辺部441,442の開放端443,444までの距離となり、巻線の跨り方向に折れ曲がった二つの部位間の折り返し部分の分、すなわち第2の巻線部43の分、短縮される。
【0039】
従って、本実施例によれば、単位巻線41の各々の端部の長さを短縮することができるので、回転電機を軸方向の寸法を小さくすることができ、回転電機の小型化することができる。また、本実施例によれば、単位巻線41の各々の端部の他方側(第1の巻線部42の開放されない端部45)も単位巻線41の各々の端部の一方側と同様の形状になるように成形しているので、単位巻線41の端部の各々の一方側と同様に折り返し部453の分、単位巻線41の各々の端部の他方側を短縮することができ、さらに回転電機の小型化することができる。尚、本実施例によれば、単位巻線41の各々の端部の長さを従来比約1/2とすることができ、回転電機の大幅な小型化・軽量化が達成できた。この回転電機は、高効率な運転が要求される電気自動車,ハイブリット自動車,バッテリ式フォークリフトなどの電気車に有効である。もちろん普通のガソリン車などの車両などにも燃費向上の一旦として有効である。
【0040】
また、本実施例によれば、スロット3の各々に装着された第1の巻線部42の開放された端部44を所定の形状に成形する際、第1の巻線部42の開放された端部45が開放された状態で所定の形状に成形するので、その成形にあたっては機械的な大きな力が不必要であり、スロット3の各々に挿入されているスロットライナ3bや巻線導体の表面に施されているエナメル絶縁被覆に損傷を与える可能性が小さくなる。従って、本実施例によれば、回転電機の絶縁性能を向上させることができ、回転電機の信頼性を向上させることができる。
【0041】
また、本実施例によれば、スロット3の各々に装着された単位巻線41の各々の端部が、固定子鉄心2の軸方向端部から固定子鉄心2の軸方向外方に突出した二つの部位が巻線の跨り方向に折れ曲がると共に、巻線の跨り方向に折れ曲がった二つの部位間に固定子鉄心2の径方向の段差がつき、かつ巻線の跨り方向に折れ曲がった二つの部位間の折り返し部分が固定子鉄心2の径方向に延伸する形状で整然と並ぶので、冷却風の通風抵抗を減らすことができる。しかも、平角線を用いることによりさらにその効果を向上させることができる。従って、本実施例によれば、固定子巻線4の冷却効率を向上させることができ、回転電機の高出力化或いは回転電機のさらなる小型化を図ることができる。この回転電機は、高出力が要求される電気自動車,ハイブリット自動車,バッテリ式フォークリフトなどの電気車に有効である。電動機を用いた四輪駆動車などにも出力向上として有効である。
【0042】
また、本実施例によれば、スロット3の各々に単位巻線41を装着する際、単位巻線41を構成する第1の巻線部42を固定子鉄心2の軸方向両端部の一方側から挿入するので、スロット3の開口部3aに製造上の制限を受けない。すなわち従来は、固定子鉄心のスロットの開口部から単位巻線を挿入していたので、その開口部の大きさ(開口部の固定子鉄心の径方向の幅)は単位巻線の径や作業性によって決められており、しかも性能上から望まれる大きさより大きかった。しかし、本実施例によれば、単位巻線41を構成する第1の巻線部42を固定子鉄心2の軸方向両端部の一方側から挿入するので、製造上の制限を受けることがなく、スロット3の開口部3aの大きさを回転電機の性能上最適な大きさに設定することができる。従って、本実施例によれば、回転電機の性能を向上させることができる。
【0043】
また、本実施例によれば、上述のように固定子巻線4の端部を短縮することができるので、固定子巻線4の抵抗やリアクタンスを小さくすることができる。従って、大電流かつ低電圧仕様の回転電機に好適である。
【0044】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の単位巻線の各々の端部の長さを大幅に短縮することができるので、固定子巻線の端部を短縮することができ、回転電機を小型化することができる。また、固定子巻線の端部を短縮することができる回転電機の製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、固定子鉄心の溝に挿入されている絶縁部材や巻線導体の表面に施されている絶縁被覆に損傷を与える可能性が小さくなるので、回転電機の絶縁性能を向上させることができる。また、回転電機の絶縁性能を向上させることができる回転電機の製造方法を提供することができる。さらに、本発明によれば、複数の単位巻線の各々の端部の冷却風の通風抵抗を減らすことができるので、固定子巻線の端部の冷却効率を向上させることができる。また、固定子巻線の端部の冷却効率を向上させることができる回転電機の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例である固定子巻線を構成する単位巻線の構成を示す斜視図である。
【図2】図1の単位巻線の第1の巻線部の分解図であり、(a)は単位巻線の1ターン目にあたる巻線導体の構成を、(b)は2ターン目にあたる巻線導体の構成を、(c)は3ターン目にあたる巻線導体の構成をそれぞれ示す。
【図3】本発明の実施例である回転電機の構成を示す断面図である。
【図4】図3のIV−IV矢視断面図である。
【図5】図3のV方向から観た斜視図であり、固定子巻線の端部の一方側の構成を示す。
【図6】図3のVI方向から観た斜視図であり、固定子巻線の端部の他方側の構成を示す。
【図7】図3のVII 方向から観た断面図であり、接続環の構成を示す。
【符号の説明】
1…固定子、2…固定子鉄心、3…スロット、3a…開口部、3b…スロットライナ、4…固定子巻線、5…接続環、41…単位巻線、42…第1の巻線部、43…第2の巻線部、44…開放された端部、45…開放されない端部、46,47…辺部、51,52…渡り線、431,432…巻線導体片、441,442,451,452…斜辺部、443,444…開放端、453…折り返し部。
Claims (13)
- 固定子巻線が装着された固定子鉄心を有する固定子と、
該固定子に対して空隙を介して回転可能に設けられた回転子とを有し、
前記固定子鉄心には、軸方向に連続した溝が周方向に複数形成されており、
前記固定子巻線は、前記複数の溝に装着された複数の単位巻線から構成されており、
前記複数の単位巻線の各々は、
対向する2つの辺部を備えたものであって、
異なる2つの前記溝の一方に前記2つの辺部の一方が、その他方に前記2つの辺部の他方がそれぞれいくつかの前記溝を跨いで装着されたものであり、
さらには、前記2つの辺部の一方側端部間が開放され、他方側端部間が接続された端部を有する第1の巻線部と、
該第1の巻線部とは別に形成され、前記第1の巻線部の前記開放側端部の2つの開放端間に接合された第2の巻線部とから構成されたものであり、
前記第1の巻線部は、
前記2つの辺部間に前記固定子鉄心の径方向の段差ができるように成形され、
かつ前記2つの開放端が前記固定子鉄心の径方向に対向するように、前記開放側端部が当該単位巻線の跨り方向に折り曲げられており、
前記第2の巻線部は、前記固定子鉄心の径方向に対向する前記2つの開放端間を接続するように、前記2つの開放端間に接合されている
ことを特徴とする回転電機。 - 固定子巻線が装着された固定子鉄心を有する固定子と、
該固定子に対して空隙を介して回転可能に設けられた回転子とを有し、
前記固定子鉄心には、軸方向に連続した溝が周方向に複数形成されており、
前記固定子巻線は、前記複数の溝に装着された複数の単位巻線から構成されており、
前記複数の単位巻線の各々は、
対向する2つの辺部を備えたものであって、
異なる2つの前記溝の一方に前記2つの辺部の一方が、その他方に前記2つの辺部の他方がそれぞれいくつかの前記溝を跨いで装着されたものであり、
さらには、前記2つの辺部の一方側端部間が開放され、他方側端部間が接続された端部を有する第1の巻線部と、
該第1の巻線部とは別に形成され、前記第1の巻線部の前記開放側端部の2つの開放端間に接合された第2の巻線部とから構成されたものであり、
前記第1の巻線部の前記開放側端部に前記第2の巻線部を接合することによって形成された前記単位巻線の一方側端部は、前記固定子鉄心の軸方向端部から軸方向に突出した2つの部位が当該単位巻線の跨り方向に折れ曲がると共に、前記2つの部位間に前記固定子鉄心の径方向の段差ができ、かつ前記2つの部位間の折り返し部分が前記固定子鉄心の径方向に延伸する形状となるように形成されている
ことを特徴とする回転電機。 - 請求項1又は2に記載の回転電機において、
前記複数の溝の各々には、跨り方向の異なる前記単位巻線の辺部が前記溝の深さ方向に積み重なるように装着されている
ことを特徴とする回転電機。 - 請求項1又は2に記載の回転電機において、
前記複数の単位巻線の各々は、平板状の巻線導体を複数重ねたものから形成されていることを特徴とする回転電機。 - 請求項4に記載の回転電機において、
前記複数の単位巻線の各々は、前記巻線導体の重なり方向が前記溝の短手方向と同方向になるように前記溝に装着されている
ことを特徴とする回転電機。 - 請求項1又は2に記載の回転電機において、
前記第1の巻線部は、2つの辺部の一方側端部間が開放され、他方側端部間が接続された端部を有する前記巻線導体が複数重ねられたものから構成されており、
前記複数の単位巻線の各々は、重なり合う2つの前記巻線導体の一方の前記開放側端部における2つの開放端間の一方と、その他方の前記開放側端部における2つの開放端間の他方との間に、前記第2の巻線部を構成する巻線導体片を挟み込んで接合し、両者間を前記巻線導体片によって接続することによって、前記巻線導体が複数ターン巻回されたように形成されている
ことを特徴とする回転電機。 - 請求項1又は2に記載の回転電機において、
前記複数の巻線導体の各々は、前記開放された端部とは反対側の端部が、前記開放された端部とほぼ同形状をなすように成形されている
ことを特徴とする回転電機。 - 単位巻線の辺部の一方が装着された溝から他の溝に単位巻線の辺部の他方がいくつかの溝を跨いで装着されるように、固定子鉄心の複数の溝に単位巻線を装着するにあたり、巻線導体を複数重ねた直線状のものをその途中で折り返し、二辺間にいくつかの溝を跨げる跨り幅ができ、かつ二辺間に前記固定子鉄心の径方向の段差ができるように成形し、開放された直線状の端部を一方側に有する第1の巻線部を予め形成する工程と、前記第1の巻線部の二つの開放端を前記固定子鉄心の軸方向両端の一方側から二つの溝に挿入する工程と、前記固定子鉄心の軸方向両端の他方側から突出した前記第1の巻線部の開放された直線状の端部を、その開放端が前記固定子鉄心の径方向に対向するように巻線の跨り方向に折り曲げる工程と、前記第1の巻線部とは別に形成された第2の巻線部を構成する巻線導体片を、前記第1の巻線部の開放された端部に接合して前記第1の巻線部の開放された端部の開放端間を接続する工程とを、前記複数の溝に装着される単位巻線分繰り返して固定子巻線を構成することを特徴とする回転電機の製造方法。
- 請求項8に記載の回転電機の製造方法において、
前記複数の溝の各々には、跨り方向の異なる単位巻線の辺部が溝の深さ方向に積み重なるように装着する
ことを特徴とする回転電機の製造方法。 - 請求項8に記載の回転電機の製造方法において、
平板状の巻線導体を複数重ねたものから前記単位巻線を形成する
ことを特徴とする回転電機の製造方法。 - 請求項8に記載の回転電機の製造方法において、
前記巻線導体の重なり方向が前記溝の短手方向と同方向になるように前記複数の溝に前記単位巻線を挿入する
ことを特徴とする回転電機の製造方法。 - 請求項8に記載の回転電機の製造方法において、
第2の巻線部を構成する巻線導体片によって前記第1の巻線部の開放された端部の開放端間を接続する際、前記第1の巻線部を構成する少なくとも二つの巻線導体のうち、一方の巻線導体の開放端の一方と他方の巻線導体の開放端の他方との間に、前記第2の巻線部を構成する巻線導体片を挟み込んで前記両開放端間を接続し、これを巻線導体数に対応させて施す
ことを特徴とする回転電機の製造方法。 - 請求項8に記載の回転電機の製造方法において、
前記開放された端部とは反対側の端部を、前記開放された端部とほぼ同形状をなすように成形する
ことを特徴とする回転電機の製造方法。
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