JP3900717B2 - 回転電機 - Google Patents
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- H02K3/50—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機や発電機などの回転電機に関し、特にその構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機や発電機などの回転電機において、高出力を得るために、コイルに流す電流を増加させること、コイルの巻数を増加させることが行われる。これを、単純に実行すれば、回転電機の大型化を招く。小型で、高出力の回転電機を得ようとすれば、コアの磁極間の、コイル導線が納まる部分であるスロットの断面積に対するスロット内の導線の断面積の比、いわゆる占積率の向上が要求される。占積率向上の方法に関する提案が特開昭５５−１２２４４０号公報に記載されている。
【０００３】
前記公報においては、コイル導線をスロット内部のものとコイルエンドのものとに分割し、スロット内部に導線を配置した後、コイルエンド部分の導線によって、スロット内部の導線を橋渡しし、コイルを完成させている。スロット内部に配置される導線は、スロット内部形状に合わせて予め棒状に成形し、これをコア軸方向から挿入することができる。これによって占積率の向上が達成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記公報においては、占積率を向上させつつ、コイルの形成が容易となるが、コイルと回転電機の制御回路とを接続するための配線が必要である。この配線は、電磁的なノイズの発生源となり、また銅損の原因となるという問題があった。また、コイル形成後、結線のための工数が必要となり、工数が多くなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、高い占積率を達成し、かつ銅損を低下させ、ノイズの発生を抑え、さらに作製工数が少ない回転電機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、本発明にかかる回転電機は、コアと、前記コアの断面と略等しい概形の断面を有し、コア両端部に配置された端部部材と、コアのスロット内に配置され、両端がコア端より突出している略直線状のスロット内導線と、前記端部部材内に配置され、所定の前記スロット内導線と電気的に接続して、これらを橋渡し、前記スロット内導線と共にコイルを形成する、コイルエンド導線と、前記端部部材の前記コアの反対側の面に、当該端部部材と一体に配置され、前記コイルに流す電流を制御する制御部と、を有し、前記形成されたコイルの両端のスロット内導線は、略直線状に延長し、前記端部部材を貫通して、その先端が制御部が設けられた面に突出し、この突出した部分において制御部と接続されている。
【０００７】
端部部材と一体に制御部を配置したので、コイルと制御部を結ぶ配線をなくすまたは短くすることができる。これによりノイズ発生量、銅損を低減することができる。また、配線の材料分のコストが低減できる。
【０００８】
さらに、前記端部部材には、冷却用の媒体が通る管を配置することができる。これによれば、制御部およびコアの冷却ができる。
【０００９】
また、本発明の他の態様としての回転電機の製造方法は、コアのスロット内に、両端がコア端より突出しているスロット内導線を配置する工程と、前記コアの断面と略等しい概形の断面を有する端部部材内部に、前記スロット内導線と接触し、これらを橋渡してコイルを形成するコイルエンド導線を配置する工程と、前記端部部材の前記コアの反対側の面に、前記コイルに流す電流を制御する制御部を当該端部部材と一体に配置する工程と、所定の前記コイルエンド導線と所定のスロット内導線が接続するように、前記端部部材をコア端部に結合する工程と、形成されるコイルの両端のスロット内導線を、前記端部部材に貫通させて、その先端を、前記端部部材の制御部が配置された面に突出させる工程と、スロット内導線の、前記端部分材の制御部が配置された面に突出した部分と、制御部を接続する工程と、を有している。
端部部材に制御部を一体に配置しているので、コイルと制御部を結線する作業がなくなり工数が低減できる。
【００１０】
また、本発明のさらに他の態様としての回転電機は、コアと、前記コアの断面と略等しい概形の断面を有し、コア両端部に配置された端部部材と、コアのスロット内に配置され、両端がコア端より突出している略直線状のスロット内導線と、前記端部部材内に配置され、所定の前記スロット内導線と電気的に接続して、これらを橋渡し、前記スロット内導線と共にコイルを形成する、略直線状のコイルエンド導線と、前記端部部材と一体に配置され、前記コイルに流す電流を制御する制御部と、を有し、前記スロット内導線および前記コイルエンド導線は、一つのコイルを形成する複数の導線において、当該コイルが巻かれる磁極から離れるに従って長いものが配置されている。
また、本発明のさらに他の態様としての回転電機の製造方法は、コアのスロット内に、両端がコア端より突出している略直線状のスロット内導線を配置する工程と、前記コアの断面と略等しい概形の断面を有する端部部材内部に、前記スロット内導線と接触し、これらを橋渡してコイルを形成する略直線状のコイルエンド導線を配置する工程と、前記端部部材に、前記コイルに流す電流を制御する制御部を一体に配置する工程と、所定の前記コイルエンド導線と所定のスロット内導線が接続するように、前記端部部材をコア端部に結合する工程と、を含み、スロット内導線を配置する前記工程においては、スロット内導線は、一つのコイルを形成する複数の導線において、当該コイルが巻かれる磁極から離れるに従って長いものが配置され、コイルエンド導線を配置する前記工程においては、コイルエンド導線は、一つのコイルを形成する複数の導線において、当該コイルが巻かれる磁極から離れるに従って長いものが配置される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。図１には、本実施形態の電動機の分解斜視図が示されている。ステータコア１０は、磁性鋼板をコア断面形状に打ち抜き、これを積層して形成されている。ステータコア１０の断面形状は、環状部分とその内側に磁極１２となる凸部を周方向に配列したものである。磁極１２の間の凹部がスロット１４である。スロット内に配置される導線は、一つのスロット内に配置される導線１６が束（導線束１８）となっている。導線束１８は、略直線で、断面が方形の導線が束ねられており、個々の導線の先端は、ステータコア１０の端面より突出している。突出している長さはそれぞれ異なっており、詳細については後述する。
【００１２】
ステータコア１０の両端には、端部部材２０が配置される。端部部材２０には、ステータコア１０の端部より突出した導線束１８に対応した凹部２２が設けられ、その中には、導線１６の１本１本に対応して接点２４が配置されている。端部部材２０の内部には、スロット内の導線１６と、他のスロット内の導線１６とを橋渡しするコイルエンド導線２８（図２参照）が配置されている。このコイルエンド導線２８の両端が前記の接点２４となっている。コイルエンド導線２８と、スロット内の導線１６とによりコイルが形成される。端部部材２０の少なくとも一つの、ステータコア１０の反対側の面には、パワートランジスタなどの制御素子３０が分散して複数配置される。制御素子３０によりコイルに流れる電流が制御される。
【００１３】
図２には、ステータの端部における、ステータの軸を軸とする円筒面の展開断面が示されている。スロット１４にはスロット内導線１６が配置されており、その先端はスロット１４の中央部の方がより突出している。導線１６の先端部は斜面が形成されており、スロット中央より右側は右向きの斜面、左側は左向きの斜面となっている。この斜面は磁極１２を挟んだ導線１６と対向し、対応する導線１６どうしがコイルエンド導線２８により接続されている。これによって導線が接続されて磁極の周囲を巻回するコイルが形成される。コイルの両端の導線１６は、端部部材２０の制御素子３０が設けられた面に突出し、制御素子３０に接続している。
【００１４】
図３には、ステータの軸を含む平面の断面が示されている。図示するように、端部部材２０の、コイルエンド導線２８が配置されていない部分、すなわちステータコアの磁極１２の更に外側の部分に対応する位置に、略周方向に冷却配管３２が設けられている。冷却配管３２には、水またはフルリザードが流れ、パワートランジスタなどの制御素子３０や電動機本体の熱を吸収し、電動機外部に持ち出す。
【００１５】
この電動機を作製する場合は、まず打ち抜き加工した電磁鋼板を積層し、ステータコア１０を作製する。また、所定の長さ、所定の端部形状に加工した導線１６を束ね導線束１８を作製する。そして、この導線束１８をステータコア１０の軸方向にスロット１４内に挿入する。一方、端部部材２０内に、コイルエンド導線２８を配置し、また制御素子３０を配置する。この端部部材２０を、前記導線束１８が挿入されたステータコア１０の端部に結合する。このとき、ステータコア１０と端部部材２０を相対的に振動させ、スロット内導線１６とコイルエンド導線２８を擦り合わせ、摩擦熱によりこれらを溶接する。
【００１６】
導線束１８をほぼ直線的にスロット内に挿入することができるので、簡易な作業で高い占積率を達成することができる。また、端部部材２０に制御素子３０が一体に形成されているので、コイルと制御素子を含む制御装置を結ぶ配線が非常に短くなる。これにより、この部分から発生する電磁的なノイズを低減することができる。また、この部分で発生する電動機の銅損も低減される。さらに、材料費を削減することができる。
【００１７】
なお、前述の実施形態においては、電動機のアウタをステータとした場合について説明したが、インナをステータとする場合においても同様に、スロット内の導線とコイルエンド部分の導線を分け、後に接合するようにすることができる。さらに、電動機に限らず、発電機についても同様にすることができる。
【００１８】
また、スロット内導線１６とコイル導線２８との接合は、摩擦溶接に限らず、真空炉でのロー付けなどの接合方法を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態の電動機のステータの分解斜視図である。
【図２】 本実施形態のステータの、ステータ軸を軸とする円筒面に関する展開断面図である。
【図３】 本実施形態のステータの、ステータ軸を含む平面に関する断面図である。
【符号の説明】
１０ ステータコア、１２ 磁極、１４ スロット、１６ 導線（スロット内導線）、１８ 導線束、２０ 端部部材、２８ コイルエンド導線、３０ 制御素子、３２ 冷却配管。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機や発電機などの回転電機に関し、特にその構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機や発電機などの回転電機において、高出力を得るために、コイルに流す電流を増加させること、コイルの巻数を増加させることが行われる。これを、単純に実行すれば、回転電機の大型化を招く。小型で、高出力の回転電機を得ようとすれば、コアの磁極間の、コイル導線が納まる部分であるスロットの断面積に対するスロット内の導線の断面積の比、いわゆる占積率の向上が要求される。占積率向上の方法に関する提案が特開昭５５−１２２４４０号公報に記載されている。
【０００３】
前記公報においては、コイル導線をスロット内部のものとコイルエンドのものとに分割し、スロット内部に導線を配置した後、コイルエンド部分の導線によって、スロット内部の導線を橋渡しし、コイルを完成させている。スロット内部に配置される導線は、スロット内部形状に合わせて予め棒状に成形し、これをコア軸方向から挿入することができる。これによって占積率の向上が達成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記公報においては、占積率を向上させつつ、コイルの形成が容易となるが、コイルと回転電機の制御回路とを接続するための配線が必要である。この配線は、電磁的なノイズの発生源となり、また銅損の原因となるという問題があった。また、コイル形成後、結線のための工数が必要となり、工数が多くなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、高い占積率を達成し、かつ銅損を低下させ、ノイズの発生を抑え、さらに作製工数が少ない回転電機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、本発明にかかる回転電機は、コアと、前記コアの断面と略等しい概形の断面を有し、コア両端部に配置された端部部材と、コアのスロット内に配置され、両端がコア端より突出している略直線状のスロット内導線と、前記端部部材内に配置され、所定の前記スロット内導線と電気的に接続して、これらを橋渡し、前記スロット内導線と共にコイルを形成する、コイルエンド導線と、前記端部部材の前記コアの反対側の面に、当該端部部材と一体に配置され、前記コイルに流す電流を制御する制御部と、を有し、前記形成されたコイルの両端のスロット内導線は、略直線状に延長し、前記端部部材を貫通して、その先端が制御部が設けられた面に突出し、この突出した部分において制御部と接続されている。
【０００７】
端部部材と一体に制御部を配置したので、コイルと制御部を結ぶ配線をなくすまたは短くすることができる。これによりノイズ発生量、銅損を低減することができる。また、配線の材料分のコストが低減できる。
【０００８】
さらに、前記端部部材には、冷却用の媒体が通る管を配置することができる。これによれば、制御部およびコアの冷却ができる。
【０００９】
また、本発明の他の態様としての回転電機の製造方法は、コアのスロット内に、両端がコア端より突出しているスロット内導線を配置する工程と、前記コアの断面と略等しい概形の断面を有する端部部材内部に、前記スロット内導線と接触し、これらを橋渡してコイルを形成するコイルエンド導線を配置する工程と、前記端部部材の前記コアの反対側の面に、前記コイルに流す電流を制御する制御部を当該端部部材と一体に配置する工程と、所定の前記コイルエンド導線と所定のスロット内導線が接続するように、前記端部部材をコア端部に結合する工程と、形成されるコイルの両端のスロット内導線を、前記端部部材に貫通させて、その先端を、前記端部部材の制御部が配置された面に突出させる工程と、スロット内導線の、前記端部分材の制御部が配置された面に突出した部分と、制御部を接続する工程と、を有している。
端部部材に制御部を一体に配置しているので、コイルと制御部を結線する作業がなくなり工数が低減できる。
【００１０】
また、本発明のさらに他の態様としての回転電機は、コアと、前記コアの断面と略等しい概形の断面を有し、コア両端部に配置された端部部材と、コアのスロット内に配置され、両端がコア端より突出している略直線状のスロット内導線と、前記端部部材内に配置され、所定の前記スロット内導線と電気的に接続して、これらを橋渡し、前記スロット内導線と共にコイルを形成する、略直線状のコイルエンド導線と、前記端部部材と一体に配置され、前記コイルに流す電流を制御する制御部と、を有し、前記スロット内導線および前記コイルエンド導線は、一つのコイルを形成する複数の導線において、当該コイルが巻かれる磁極から離れるに従って長いものが配置されている。
また、本発明のさらに他の態様としての回転電機の製造方法は、コアのスロット内に、両端がコア端より突出している略直線状のスロット内導線を配置する工程と、前記コアの断面と略等しい概形の断面を有する端部部材内部に、前記スロット内導線と接触し、これらを橋渡してコイルを形成する略直線状のコイルエンド導線を配置する工程と、前記端部部材に、前記コイルに流す電流を制御する制御部を一体に配置する工程と、所定の前記コイルエンド導線と所定のスロット内導線が接続するように、前記端部部材をコア端部に結合する工程と、を含み、スロット内導線を配置する前記工程においては、スロット内導線は、一つのコイルを形成する複数の導線において、当該コイルが巻かれる磁極から離れるに従って長いものが配置され、コイルエンド導線を配置する前記工程においては、コイルエンド導線は、一つのコイルを形成する複数の導線において、当該コイルが巻かれる磁極から離れるに従って長いものが配置される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。図１には、本実施形態の電動機の分解斜視図が示されている。ステータコア１０は、磁性鋼板をコア断面形状に打ち抜き、これを積層して形成されている。ステータコア１０の断面形状は、環状部分とその内側に磁極１２となる凸部を周方向に配列したものである。磁極１２の間の凹部がスロット１４である。スロット内に配置される導線は、一つのスロット内に配置される導線１６が束（導線束１８）となっている。導線束１８は、略直線で、断面が方形の導線が束ねられており、個々の導線の先端は、ステータコア１０の端面より突出している。突出している長さはそれぞれ異なっており、詳細については後述する。
【００１２】
ステータコア１０の両端には、端部部材２０が配置される。端部部材２０には、ステータコア１０の端部より突出した導線束１８に対応した凹部２２が設けられ、その中には、導線１６の１本１本に対応して接点２４が配置されている。端部部材２０の内部には、スロット内の導線１６と、他のスロット内の導線１６とを橋渡しするコイルエンド導線２８（図２参照）が配置されている。このコイルエンド導線２８の両端が前記の接点２４となっている。コイルエンド導線２８と、スロット内の導線１６とによりコイルが形成される。端部部材２０の少なくとも一つの、ステータコア１０の反対側の面には、パワートランジスタなどの制御素子３０が分散して複数配置される。制御素子３０によりコイルに流れる電流が制御される。
【００１３】
図２には、ステータの端部における、ステータの軸を軸とする円筒面の展開断面が示されている。スロット１４にはスロット内導線１６が配置されており、その先端はスロット１４の中央部の方がより突出している。導線１６の先端部は斜面が形成されており、スロット中央より右側は右向きの斜面、左側は左向きの斜面となっている。この斜面は磁極１２を挟んだ導線１６と対向し、対応する導線１６どうしがコイルエンド導線２８により接続されている。これによって導線が接続されて磁極の周囲を巻回するコイルが形成される。コイルの両端の導線１６は、端部部材２０の制御素子３０が設けられた面に突出し、制御素子３０に接続している。
【００１４】
図３には、ステータの軸を含む平面の断面が示されている。図示するように、端部部材２０の、コイルエンド導線２８が配置されていない部分、すなわちステータコアの磁極１２の更に外側の部分に対応する位置に、略周方向に冷却配管３２が設けられている。冷却配管３２には、水またはフルリザードが流れ、パワートランジスタなどの制御素子３０や電動機本体の熱を吸収し、電動機外部に持ち出す。
【００１５】
この電動機を作製する場合は、まず打ち抜き加工した電磁鋼板を積層し、ステータコア１０を作製する。また、所定の長さ、所定の端部形状に加工した導線１６を束ね導線束１８を作製する。そして、この導線束１８をステータコア１０の軸方向にスロット１４内に挿入する。一方、端部部材２０内に、コイルエンド導線２８を配置し、また制御素子３０を配置する。この端部部材２０を、前記導線束１８が挿入されたステータコア１０の端部に結合する。このとき、ステータコア１０と端部部材２０を相対的に振動させ、スロット内導線１６とコイルエンド導線２８を擦り合わせ、摩擦熱によりこれらを溶接する。
【００１６】
導線束１８をほぼ直線的にスロット内に挿入することができるので、簡易な作業で高い占積率を達成することができる。また、端部部材２０に制御素子３０が一体に形成されているので、コイルと制御素子を含む制御装置を結ぶ配線が非常に短くなる。これにより、この部分から発生する電磁的なノイズを低減することができる。また、この部分で発生する電動機の銅損も低減される。さらに、材料費を削減することができる。
【００１７】
なお、前述の実施形態においては、電動機のアウタをステータとした場合について説明したが、インナをステータとする場合においても同様に、スロット内の導線とコイルエンド部分の導線を分け、後に接合するようにすることができる。さらに、電動機に限らず、発電機についても同様にすることができる。
【００１８】
また、スロット内導線１６とコイル導線２８との接合は、摩擦溶接に限らず、真空炉でのロー付けなどの接合方法を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態の電動機のステータの分解斜視図である。
【図２】 本実施形態のステータの、ステータ軸を軸とする円筒面に関する展開断面図である。
【図３】 本実施形態のステータの、ステータ軸を含む平面に関する断面図である。
【符号の説明】
１０ ステータコア、１２ 磁極、１４ スロット、１６ 導線（スロット内導線）、１８ 導線束、２０ 端部部材、２８ コイルエンド導線、３０ 制御素子、３２ 冷却配管。
Claims (6)
- コアと、
前記コアの断面と略等しい概形の断面を有し、コア両端部に配置された端部部材と、
コアのスロット内に配置され、両端がコア端より突出している略直線状のスロット内導線と、
前記端部部材内に配置され、所定の前記スロット内導線と電気的に接続して、これらを橋渡し、前記スロット内導線と共にコイルを形成する、コイルエンド導線と、
前記端部部材の前記コアの反対側の面に、当該端部部材と一体に配置され、前記コイルに流す電流を制御する制御部と、
を有し、
前記形成されたコイルの両端のスロット内導線は、略直線状に延長し、前記端部部材を貫通して、その先端が制御部が設けられた面に突出し、この突出した部分にて前記制御部と接続される、
回転電機。 - 請求項１に記載の回転電機であって、前記制御部は制御素子を複数備え、個々の制御素子には、前記制御部が設けられた面に突出するスロット内導線が接続している、回転電機。
- 請求項１または２に記載の回転電機であって、前記端部部材には、冷却用の媒体が通る管が配置されている、回転電機。
- コアのスロット内に、両端がコア端より突出しているスロット内導線を配置する工程と、
前記コアの断面と略等しい概形の断面を有する端部部材内部に、前記スロット内導線と接触し、これらを橋渡してコイルを形成するコイルエンド導線を配置する工程と、
前記端部部材の前記コアの反対側の面に、前記コイルに流す電流を制御する制御部を当該端部部材と一体に配置する工程と、
所定の前記コイルエンド導線と所定のスロット内導線が接続するように、前記端部部材をコア端部に結合する工程と、
形成されるコイルの両端のスロット内導線を、前記端部部材に貫通させて、その先端を、前記端部部材の制御部が配置された面に突出させる工程と、
スロット内導線の、前記端部部材の制御部が配置された面に突出した部分と、制御部を接続する工程と、
を有する回転電機の製造方法。 - コアと、
前記コアの断面と略等しい概形の断面を有し、コア両端部に配置された端部部材と、
コアのスロット内に配置され、両端がコア端より突出している略直線状のスロット内導線と、
前記端部部材内に配置され、所定の前記スロット内導線と電気的に接続して、これらを橋渡し、前記スロット内導線と共にコイルを形成する、略直線状のコイルエンド導線と、
前記端部部材と一体に配置され、前記コイルに流す電流を制御する制御部と、
を有し、
前記スロット内導線および前記コイルエンド導線は、一つのコイルを形成する複数の導線において、当該コイルが巻かれる磁極から離れるに従って長いものが配置されている、
回転電機。 - コアのスロット内に、両端がコア端より突出している略直線状のスロット内導線を配置する工程と、
前記コアの断面と略等しい概形の断面を有する端部部材内部に、前記スロット内導線と接触し、これらを橋渡してコイルを形成する略直線状のコイルエンド導線を配置する工程と、
前記端部部材に、前記コイルに流す電流を制御する制御部を一体に配置する工程と、
所定の前記コイルエンド導線と所定のスロット内導線が接続するように、前記端部部材 をコア端部に結合する工程と、
を含み、
スロット内導線を配置する前記工程においては、スロット内導線は、一つのコイルを形成する複数の導線において、当該コイルが巻かれる磁極から離れるに従って長いものが配置され、
コイルエンド導線を配置する前記工程においては、コイルエンド導線は、一つのコイルを形成する複数の導線において、当該コイルが巻かれる磁極から離れるに従って長いものが配置される、
回転電機の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP32525798A JP3900717B2 (ja) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | 回転電機 |
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|---|---|---|---|
| JP32525798A JP3900717B2 (ja) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | 回転電機 |
Publications (2)
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|---|---|
| JP2000152545A JP2000152545A (ja) | 2000-05-30 |
| JP3900717B2 true JP3900717B2 (ja) | 2007-04-04 |
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ID=18174800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP32525798A Expired - Fee Related JP3900717B2 (ja) | 1998-11-16 | 1998-11-16 | 回転電機 |
Country Status (1)
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Families Citing this family (7)
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|---|---|---|---|---|
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