JP3756516B2 - 多相形発電装置のステータ枠用導体部 - Google Patents
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Description
この装置はインナーロータ形またはアウターロータ形のいずれにも適用できる。特に、本発明は断面矩形の導体を有するステータ巻き線に関する。
知られている技術としては、1979年7月1日にW.W.Lundに許可された米国特許第3、453、468号がある。この特許には発電装置のステータコアのための2層巻き線構造が示されている。この巻き線構造は複数のコイルを有しており、1相のグループの全てのコイルは直列に接続され、1つの連続した導体で構成されていて、各コイルは1ターンのみから成る。この導体の断面は矩形なのでステータの矩形のスロットはほぼ完全に満たされるが、円形状の断面を有する導体を用いた場合はそうはならない。Lundが述べているこの装置の欠点は、導体の一部であり一方スロットから他方のスロットへブリッヂを形成する各ターンの頭部がステータコアに比較して非常に大きくて長いことである。この形の頭部は、特に装置が装置の半径よりも小さい電極手段を有している場合、装置の重量を大きくし重大な熱損出を引き起こす。
フランス特許第2、430、123号には電気装置用の捻った導線で形成された2層またはそれ以上の層で作られた巻き線が示されている。この特許に示された巻き線の欠点は捻った線で作られているのでステータスロットの実質的充填率を提供しないことである。
フランス特許第2、244、284号には電気ステータ用アーマチュア巻き線が示されている。この特許に示された巻き線の欠点は巻き線のそれぞれのターンが円形の断面であることである。
英国特許第11、896号には電気装置の対称的なコイルが示されているがこれらのコイルをステータ枠上に組み立てる方法は示されていない。
同様に知られている技術として、次のような米国特許がある:
− 693、578
−3、675、058
−3、914、860
−4、321、497
−4、346、320
−5、056、922
前記特許の全てが持っている一つの欠点は、そのいずれもが、それぞれのターンがステータコアよりも実質的に小さい頭部を持ち直列接続された複数のターンで作られた断面矩形の巻き線を有した発電装置のステータを提供していないことである。
本発明の1つの目的は、ステータ巻き線のターンの頭部が公知の技術のそれよりも小さいので、発電装置が軽く、かつ、操作時に熱の発生が少ない断面矩形の巻き線を持った発電装置用のステータを提供することである。
本発明の他の目的は、少なくとも1つのステータ巻き線を、発電装置の円筒状ステータ枠上に装着する方法を提供することにある。
本発明によれば、多相形発電装置のステータ枠用導体部が提供され、前記ステータ枠はそれぞれ導体部を収容するための細長い一連の平行スロットが提供され、前記導体部はステータ枠の対応する平行スロットの中にそれぞれ適合するような断面ほぼ矩形の2つの平行な導体側部で構成され、前記2つの側部は平面で規定され、そして少なくとも1つの導体の頭部は断面ほぼ矩形であって前記平行な側部の2つの隣り合った端部に接続され、その頭部は下位(inferior)と上位(superior)の相反する面を持っていて、その導体部は次のように特徴づけられる:
前記頭部は前記平面に対して上部から垂直に見た場合ほぼU字型を示しており、前記平面を含む前方から見た場合波状体であり、上位の面は前記平面の一方の側にのみ面していて、下位の面は前記平面の他方の側にのみ面している。
本発明によれば、ステータ巻き線の導体部を発電装置の円筒状のステータ枠の上に装着する方法もまた提供され、各導体部は、2つの平行な導体側部と前記2つの平行な側部の隣り合った端部を接続する導体頭部を有しており、前記ステータ枠は円周に沿って配置した複数の平行なスロットを有しており、次のようなステップを有することを特徴とする方法:
a)前記各導体部において、第1の導体側部が前記スロットに直接面し、第2の導体側部が前記ステータ枠から離れた位置に配置されるように、前記各導体部を前記ステータ枠に対して円周方向に配置するステップ;
b)ステップa)の後、第1の各導体側部を対応するスロットに挿入するステップ、そして;
c)前記側部の全てが前記スロットに据え付けられるまで、第2の導体側部を他の導体部の第1の導体側部が収容されている前記他のスロットに挿入するステップ。
本発明によれば、ステータ巻き線の導体部を発電装置の円筒状のステータ枠の上に装着する方法もまた提供され、各導体部は、2つの平行な導体側部と前記2つの平行な側部の隣り合った端部を接続する導体頭部を有しており、前記ステータ枠は円周に沿って配置した複数の平行なスロットを有しており、次のようなステップを有することを特徴とする方法:
a)各導体部の第1の導体側部の一部を前記平行なスロットの対応するスロットへ挿入するステップ;
b)各導体部の第2の導体側部を前記ステータ枠に沿って順次配置するステップ;
c)a)とb)のステップの後、前記複数の第2の導体側部が、前記第1の導体側部とともに、整列された導体側部の対を成すように整列されるまで、前記ステータ枠に対して前記第2の導体側部を円周方向に変位するステップ;および
d)c)のステップの後、前記1対の整列された導体側部を対応するスロット内へ完全に挿入するために、前記円筒状ステータ枠の放射方向に沿って前記第2の導体側部に力を加えるステップ。
本発明の目的、利点及び他の特徴は、単に例示の目的で用意された添付図面を参照しながら、好ましい実施例の限定されない以下の既述を読むことによりより明確と成るであろう。
第1図は、本発明に係る導体部の平面図である。
第2図は、第1図に示された導体部の斜視図である。
第3図は、第1図に示された導体部の側面図である。
第4図は、第1、2及び3図に示された導体部の1つの導体頭部の平面図である;
第5図は、第4図に示された導体頭部の正面図である。
第6図は、第4及び5図に示された導体頭部の側面図である。
第7図は、本発明に係るステータ枠と組み合わされた複数の導体部の部分的断面図である。
第8図は、第7図に示された、ステータ枠と組み合わされた複数の導体部の正面図である。
第9図は、本発明に係る他の導体部の斜視図である。
第10図は、第9図に示された導体部の他の斜視図である。
第11図は、第9図及び第10図に示された導体部の1つの導体頭部の平面図である。
第12図は、第11図に示された導体頭部の正面図である。
第13図は、本発明に係るステータ枠と組み合わされた複数の導体部の部分的正面斜視図である。
第14図は、第13図に示された複数の導体部の背面図である。
第15図は、第13図に示された複数の導体部の正面図である。
第16図は、本発明に係る導体部の2分割形鋳型の分解斜視図である。
第17図は、複数の導体部の接続を示す電気回路図である。
第18、19、20および21図は、ステータ枠に関連した導体部の部分的概略側面図で、導体部を円筒状のステータ枠上に配置する方法の異なるステップを示している。
第22、23、24および25図は、ステータ枠に関連した導体部の部分的概略側面図で、導体部を円筒状のステータ枠上に配置する他の方法の異なるステップを示している。
第26図は、本発明に係る導体部の端部を示す斜視図である。
第27図は、導体部を配置したステータ枠の部分平面図である。
第28図は、第27図に示されたものの部分斜視図である。
以下の既述において、同様な部材は、全ての図面において同一の参照符号が付されている。第1図ないし第8図は、多相形発電装置のステータ枠4のための導体部2が示されている。このステータ枠4は、公知のように、導体部を夫々収容するための一連の細長い平行なスロットを有している。各導体部2は、ステータ枠4の2つの対応する平行なスロット中にそれぞれ適合する断面ほぼ矩形の2つの平行な導体側部6および8を有している。これら2つの側部6および8は、第1図が示されているシートの面である平面を規定している。
また、各導体部2は、断面ほぼ矩形の平行な側部6及び8の2つの隣接する端部を接続する少なくとも1つの導体頭部10を同様に有している。更に詳述すると、第1図ないし第8図に示された導体部2は2つの導体頭部10を有している。各頭部10は、前記平面に対し垂直な上方から見た場合、第4図に示すように、ほぼU字形を示しており、前記平面を含む前方から見た場合、第5図に示すように、波状体をしている。
前記頭部10は、上位の面12と下位の面14とを有している。上位の面12は平面の一方の側にのみ面し、下位の面はその平面の反対側にのみ面している。
先行技術では、モータの巻き線は、通常円形状の断面の導体で作られている。そのような円形断面の導体であると、導体が中に配置されるスロットの充填は充填率が50%から55%のオーダに決定される。装置の効率は直接その充填率に依存する。充填率を向上するために、断面矩形の導体が提供されている。
先行技術において、断面矩形の導体で作られたモータ巻き線が知られている。しかしながら、スロット内に設けられたこれらの巻き線の頭部は、米国特許第3、453、468号の第1図に示されているように比較的大きい。
上述の問題点を解決するために、上述した少なくとも1つの頭部を有する導体部は、この発明によって提供され、同時に、一方において、充填率が80%台で、他方において、先行技術の導体頭部よりも小さい導体頭部を有する導体部が得られる。小さい頭部を使うと、巻き線を構成する通常銅が使われている材料の重量を減少でき、導体内を流れる電流によって起きる熱損失を減少でき、そして最終的には小径のモータを作れるという多くの利点がある。
頭部の波状体は、好ましくは非対称である。同様に好ましくは、導体部2は1つのコイルを形成するように少なくとも1ターンで構成されている。1つの導体部2の複数の頭部10は、前記2つの平行な側部6および8の反対側の端部にそれぞれ配置された2つの向かい合った頭部で構成されている。
好ましくは、各導体部2は、ある導体部2を他の導体部2と直列に接続するための2つの接続端部16及び18を有している。これら2つの接続端部16及び18はこれらの頭部の1つに設けられている。
好ましくは、各導体部は数ターンで構成されている。
第13、14及び15図には、ステータ枠4と組み合わせた複数の導体部2が示されている。このステータ枠4は、円周に沿って配置された互いに平行な複数のスロットを備えた円筒状のステータ枠である。この枠4は、装置が組み立てられたときに装置のロータ3に向き合う表面を有している。しかし、枠4は、空隙5によってロータと隔てられている。第14図を参照して更に詳細に述べると、各導体部2の頭部10は、回転軸に対して放射方向であって、円周状の空隙5により決められる円筒状の容積内で外方突出部を形成する部分を有している。このようにして、ロータ3は、装置が組み立てられたとき、ステータ枠4に対して軸的に摺動可能である。
再び第13、14及び15を参照すると、導体部2は、少なくとも2つのステータ巻き線を構成するように夫々電気的に直列に接続されている。この例では3つステータ巻き線が示されている。各導体部2の2つの側部は、それぞれステータ枠4の2つの対応する平行なスロットにそれぞれ適合している。
好ましくは、スロットは、ほぼ矩形の断面を有している。同様に好ましくは、これらスロットは円周方向に夫々配置された平行なアウタースロットであり、従ってロータ3に向き合ったステータ枠4の表面は外周面である。このようにして、ロータ3は、装置が組み立てられたときステータ枠4を取り巻くように配置されている。
第7、8及び17図を参照すると、好ましくはステータ巻き線は、好ましくは3つのステータ巻き線で構成されているので、装置は三相の装置である。
複数の導体部は3つのステータ巻き線となるように電気的に直列に接続されていることが分かるはずである。従って、各頭部は、互いに3スロット分ずつ離れて設けられた2つの側部を有している。
第17図を参照して更に詳細に述べると、ステータ枠4は、好ましくは96本のスロットで構成されている。3つのステータ巻き線はA,BおよびCの相の3つの電圧を供給される。
第9ないし15図を参照すると、各導体部2は、好ましくは他の導体部2と直列に接続するための2つの接続端部16および18を備えている。各導体部2の2つの接続端部16及び18は、それぞれ対向する2つの頭部に設けられている。
第16図には、それぞれの頭部10が、第4及び11図に示されるようほぼにU字形を成し、また第5及び12図に示されるように、波形状を成すように、導体部2の1つの頭部10を形成するための二分割形鋳型が示されている。
第18ないし21図を参照すると、ステータ巻き線の導体部2を発電装置の円筒状のステータ枠4上に設ける方法が示されている。各導体部2は、2つの平行な導体側部6および8を有している。2つの対向する導体頭部は、平行な側部6及び8の2つの隣り合った端部を夫々接続している。ステータ枠4は、円周方向に沿って配置された平行な多数のスロットを備えている。
次のステップから成る方法、すなわち、(a)各導体部2をステータ枠4の円周に沿って配置する。各導体部2において、第1の導体側部8は枠4の1つのスロットに直接面し、そして第2の導体側部6は前記ステータ枠4から離れた位置に配置される;ステップ(a)の後、(b)第19図に示すように、各第1の導体側部8を対応するスロットに挿入する;および、(c)各第2の導体側部6を、第20図に示されるように、他の導体部2の第1の導体側部8が中に受け入れられている前記他のスロット中へ、第21図に示されるように、全ての前記側部6及び8が枠4のスロット中へ装着されるまで挿入する。
ステップ(a)において、好ましくは、各導体部2は、ある点からスタートしステータ枠4に沿って順次移りながら順番に挿入される。ステップ(b)において、好ましくは、各導体部2の各第1の側部8は、ある点からスタートしステータ枠4に沿って順次移りながら順番に挿入される。ステップ(c)において、好ましくは、各頭部は、2つの側部6及び8を有していて互いに3スロット分ずつ離れて設けられている。
第26図を参照すると、断面矩形のいくつかの隣り合った且つ平行な導体30によって作られた導体部2が示されている。
第22ないし25図を参照すると、発電装置のステータ枠4上にステータ巻き線の導体部2を設ける他の方法が示されている。各導体部2は、2つの平行な導体側部6及び8を有している。2つの向かい合った導体頭部は、平行な側部6及び8の2つの隣り合った端部をそれぞれ接続している。ステータ枠4は、円筒状の形をしており、円周方向に配置された複数の平行なスロットが設けられている。
この方法は、次のステップから成る;(a)第22図に示すように、各導体部2の第1の側部8を枠4の対応するスロット内に少なくとも一部挿入する;(b)第23図に示すように、各導体部2の第2の導体側部6をステータ枠に沿って順次配置する;(c)前記(a)および(b)のステップの後、第24図に示すように、第2の導体側部がそれぞれ第1の導体側部8と対をなすように整列するまで、第2の導体部6をステータ枠4に対して円周方向に変位する;および(d)前記ステップ(c)の後、整列された対をなす導体側部6及び8を対応するスロット内へ完全に挿入させるために、ステータ枠4の径方向に沿って第2の導体側部6に力を加える。
この方法のステップ(c)及び(d)は、ピストン38によって力が加えられたとき、径方向に沿って可動な一連の隣接した部材36をその周囲に沿って有する王冠形の装置34によって達成される。
第27及び28図を参照すると、ステータ枠4と組み合わされた複数の導体部2が示されている。このステータ枠4は円周方向に沿って配置された複数の平行なスロットが設けられた円筒状のステータ枠4である。枠4は、装置が組み立てられたとき装置のロータ3に向き合う表面を有している。しかし、この枠4は、空隙によりロータと離されている。複数の導体部2は、少なくとも2つのステータ巻き線を形成するように互いに電気的に直列接続されている。各導体部2の2つの側部は、ステータ枠4の2つの対応する平行なスロット内にそれぞれ収容される。各導体部2は、コイルを形成するように少なくとも1ターンで構成されている。各導体部2は、2つの平行な側部の反対側にそれぞれ設けられた二つの対向する端部を有する。各導体部2は、それらの導体部2を接続用接片19を介して直列に接続するための接続用端部16及び18を有している。それぞれの接続用接片19は、対応する導体部2から等距離である。各導体部のために、2つの接続端部16及び18がこれらのいずれか1つの頭部に設けられている。
本発明は、その好ましい実施例に従って上述したように説明したが、これら好ましい実施例のいかなる変形も、添付した請求範囲のスコープ内において、発明の性質またはスコープを変更したり変えたりすることを考えられないことはないことを指摘したい。
Claims (23)
- 多相形発電装置のステータ枠4用導体部2であって、前記ステータ枠4は、各導体部を夫々受け入れるための一連の細長い平行なスロットを有しており、前記導体部2は、ステータ枠4の対応する平行なスロット内にそれぞれ適合するように設けられた断面ほぼ矩形の2つの平行な導体側部6および8を有しており、前記2つの側部6および8は、平面を規定しており、そして断面ほぼ矩形の少なくとも1つの導体頭部は前記2つの平行な側部6および8の2つの隣り合った端部を接続しており、頭部は、対向する上位と下位の表面12および14を有しており、導体部2において:
前記頭部10は、前記平面に対して上部から垂直に見た場合ほぼU字形をしており、前記平面を含む前方から見た場合波状体をしており、上位の表面12は、平面の一方の側のみに面していて、下位の表面14は、平面の他の側のみに面していることを特徴とする導体部。 - 前記波状体は、非対称であることを特徴とする請求項1に記載された導体部。
- 前記導体部2は、コイルを形成するように少なくとも1ターンで構成されていて;そして
前記少なくとも1つの頭部10は、前記2つの平行な側部6および8の対向する端部にそれぞれ位置するように対向する頭部10で構成されていることを特徴とする請求項1に記載された導体部。 - 前記導体部2を他の導体部2と直列に接続するための2つの接続端部16および18とから成り、前記導体部2の前記2つの接続端部16および18はそれらの頭部の1つに設けられていることを特徴とする請求項3に記載された導体部。
- 前記導体部2を他の導体部2と直列に接続するための2つの接続端部16および18とから成り、前記導体部2の前記2つの接続端部16および18はそれぞれ前記導体部2の2つの対向する頭部に設けられていることを特徴とする請求項3に記載された導体部。
- 前記少なくとも1ターンは複数のターンで構成されていることを特徴とする請求項3に記載された導体部。
- 前記導体部2は、断面矩形のいくつかの隣り合った平行な導体30で構成されていることを特徴とする請求項1に記載された導体部。
- 前記ステータ枠4は、円周に沿って配置された平行な複数のスロットを有した円筒状のステータ枠であり、前記枠4は、前記装置が組み立てられたとき前記ロータ3に向き合う表面を有しており、前記ロータ3は回転軸を有しており、前記枠4は空隙5により前記ロータ3と離隔されており、そして少なくとも1つの前記頭部10は、回転軸に対して放射方向であって、円周状の空隙5によって決められる円筒状の容積内において、外方突出部を形成する部分を有しており;
前記複数の導体部は、少なくとも2つのステータ巻き線を形成するように直列に接続されており、それぞれの導体部2の2つの側部6および8は、前記ステータ枠4の2つの対応する平行なスロット内に適合することを特徴とする、前記ステータ枠との組み合わせにおける、請求項1に記載された複数の導体部。 - 前記スロットは、ほぼ矩形の断面を有していることを特徴とする、前記ステータ枠との組み合わせにおける、請求項8に記載された複数の導体部。
- 前記少なくとも2つのステータ巻き線は、3つのステータ巻き線から成ることを特徴とする、前記ステータ枠との組み合わせにおける、請求項8に記載された複数の導体部。
- 前記スロットは、外周に沿って配置された平行なスロットであり、前記ロータ3に向き合う前記表面は外周面であることを特徴とする、前記ステータ枠との組み合わせにおける、請求項8に記載された複数の導体部。
- 前記ステータ枠4との組み合わせにおいて:
前記ステータ枠4、は円周方向に配置された平行なスロットを備えた円筒状のステータ枠であって、前記枠4は前記装置が組み立てられたとき前記装置のロータ3に向き合う表面を有しており、前記枠4は空隙5によってロータ3と離隔されていて、ロータ3は回転軸を有している;
前記複数の導体部2は、少なくとも2つのステータ巻き線を形成するように直列に接続されていて、各導体部の2つの側部6および8は、前記ステータ枠4の2つの対応する平行なスロットにそれぞれ適合し;
各導体部2は、コイルを形成するように少なくとも1ターンで構成されていて;
各導体部2の少なくとも一つの頭部10は、前記2つの平行な側部6および8の反対側にそれぞれ配置された2つの対向する頭部10を形成していて;そして
各導体部2は、前記導体部2を接続用接片を介して直列に接続するための接続端部16および18を有していて、前記各接続用切片は2つの対応する導体部2と等距離にあり、前記各導体部2の前記2つの接続端部16および18は対応する頭部の1つにのみ設けられていることを特徴とする請求項1に記載された導体部。 - 発電装置のステータ枠4上へステータ巻き線の導体部2を装着する方法であって、各前記導体部2は、2つの平行な導体側部6および8と、前記平行な側部6および8の2つの隣り合った端部を接続する少なくとも1つの導体頭部10とを有していて、前記ステータ枠4は円周方向に配置された平行なスロットを備えており、次のようなステップ、すなわち:
a)前記ステータ枠4に対して前記導体部2を円周方向に配置することにより、各導体部2において、第1の導体側部8が前記一つのスロットに直接面し、そして第2の導体側部6がステータ枠4から離れた位置に配置されるステップ;
b)ステップ(a)の後、各第1の導体側部8を対応するスロットに挿入するステップ;そして
c)前記すべての側部6および8が前記スロットに装着されるまで、他の導体部2の第1の導体側部8がすでに収容されている他の上記スロットにそれぞれの第2の導体部6を挿入するステップを有することを特徴とする方法。 - 前記ステップ(a)の前に、さらに、各頭部10が対応する導体側部6および8によって規定される平面に対して上部から垂直に見た場合ほぼU字形を成し、前記平面を含む前方から見た場合波状体を成すように前記導体部2の前記頭部10を形成することを特徴とする請求項13に記載された方法。
- 前記ステップ(a)において、前記導体部2は、ある点からスタートしステータ枠4に沿って順次移動しながら次々に配置されることを特徴とする請求項13に記載された方法。
- 前記ステップ(b)において、前記導体部2の前記第1の側部8は、ある点からスタートしステータ枠4に沿って順次移動しながら次々に配置されることを特徴とする請求項13に記載された方法。
- 前記ステップ(c)において、各導体部2の2つの導体側部6および8は互いに3スロットずつ離れて設けられていることを特徴とする請求項13に記載された方法。
- 少なくともいくつかの前記導体部2を、少なくとも一つのステータ巻き線を得られるように電気的に直列に接続するステップ(d)を更に有することを特徴とする請求項13に記載された方法。
- ステップ(d)は、3つの別々のステータ巻き線が得られるように、前記導体部2を電気的に直列に接続するステップを有することを特徴とする請求項18に記載された方法。
- 発電装置の円筒状ステータ枠4上にステータ巻き線の導体部2を設ける方法であって、各前記導体部2は2つの平行な導体側部6および8とこの平行な2つの側部6および8のふたつの隣り合った端部を接続する導体頭部10とを有しており、前記ステータ枠4は円周方向に配置された平行なスロットを有しており、次のようなステップ、すなわち:
a)各導体部2の第1の導体側部8を前記平行なスロットの対応するスロット内へ少なくとも一部分挿入するステップ。
b)各導体部2の第2の導体側部6を前記ステータ枠4に沿って1つずつ配置するステップ。
c)前記ステップa)およびb)の後、前記第2の導体側部6を、前記ステータ枠4に対して前記導体側部6が整列されて対応する前記第1の導体側部8と共に整列された導体側部6および8の対を形成するまで円周状に変位するステップ。
d)前記ステップc)の後、前記導体側部6に前記円筒状ステータ枠4の放射方向にそって力を加え、前記整列された導体側部の前記対を対応するスロット内へ完全に挿入するステップとを有することを特徴とする方法。 - ステップ(a)の前に、更に、前記頭部10が2つの対応する導体側部6および8によって規定される平面に対して上部から見た場合U字形を成し、前記平面を含む前方から見た場合波状体をなすように前記導体部2の頭部を形成するステップを有することを特徴とする請求項20に記載された方法。
- ステップ(c)において、各導体部2の2つの導体側部6および8は互いに3スロットずつ離れて設けられていることを特徴とする請求項20に記載された方法。
- 少なくともいくつかの前記導体部2を、少なくとも1つのステータ巻き線を得るように電気的に直列に接続するステップ(e)を更に有することを特徴とする請求項20に記載された方法。
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