JP4046270B2

JP4046270B2 - 回転電機の固定子

Info

Publication number: JP4046270B2
Application number: JP2002150656A
Authority: JP
Inventors: 篤志大橋; 光春羽柴
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2002-05-24
Filing date: 2002-05-24
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2022-05-24
Also published as: US6791228B2; KR20030091060A; FR2844930B1; FR2844930A1; US20030218394A1; KR100529464B1; JP2003348780A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転電機、例えば車両用交流発電機の固定子に関し、特に固定子巻線の引出線のコイルエンド群からのはみ出しを抑える固定子巻線構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両用交流発電機等の回転電機において、小型高出力および品質の向上が益々求められてきている。特に、車両用交流発電機の小型高出力については、固定子の磁気回路内に納める電気導体の占積率の向上、さらには固定子巻線の渡り部（固定子鉄心外の渡り部をコイルエンドと呼ぶ）の整列化および高密度化が必要となる。
そして、固定子の電気導体に短尺の導体セグメントを用いて電気導体の占積率向上や、コイルエンドの整列化および高密度化を図る構造が、例えばＷＯ９２／０６５２７号公報に提案されている。
【０００３】
このＷＯ９２／０６５２７号公報においては、Ｕ字状の導体セグメントが、所定スロット数離れた各スロット対に固定子鉄心の第１端面側から２本づつ挿入されている。そして、各導体セグメントは、固定子鉄心の第２端面側に延出する開放端部を互いに離反する方向に曲げられ、その開放端部が、所定スロット数離れたスロットから延出する別の導体セグメントの開放端部に接合されている。
そこで、固定子鉄心の第２端面側においては、各スロット対から延出する導体セグメントの開放端部同士の２つの接合部が、径方向に１列に並んで周方向に所定ピッチで配列されて整列されたコイルエンド群を構成している。また、固定子鉄心の第１端面側においては、各スロット対に挿入された２本の導体セグメントのターン部が、径方向に１列に並んで周方向に所定ピッチで配列されて整列されたコイルエンド群を構成している。さらに、各スロットには、４本の導体セグメントのスロット収納部がスロット深さ方向に１列に並んで収納されている。
これにより、スロット内に納める電気導体の占積率が高められ、固定子巻線のコイルエンドの整列化および高密度化が図られ、小型高出力の固定子を実現している。
【０００４】
この従来の固定子においては、固定子巻線は、例えば多数の導体セグメントを接合して構成された三相の巻線を有し、三相の巻線の一端部（中性点結線用引出線）同士を接合して、即ちＹ結線して三相交流巻線に構成され、三相の巻線の他端部が整流器に接続される口出し線用引出線となる。そして、この固定子が搭載された回転電機においては、各口出し線用引出線が整流器に接続され、固定子で発生された交流電力が直流に変換されて出力される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の回転電機の固定子においては、固定子巻線の口出し線用引出線がスロット内の径方向最外周位置から延出する導体で構成されていると、口出し線用引出線は固定子巻線のコイルエンド群から径方向外側にはみ出しやすくなる。そして、口出し線用引出線がコイルエンド群の最外径位置から径方向外方にはみ出すと、固定子を回転電機に組み込む際に、ハウジングと干渉し、ハウジングへの固定子の組み付け性が悪化するとともに、導体セグメントの絶縁被膜を損傷し、三相の巻線間の電気絶縁性が悪化するという不具合がある。さらに、ハウジングに組み込まれた状態では、ハウジングと引出線との隙間が狭くなり、ハウジングと固定子巻線との間の電気絶縁性が悪化するという不具合がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、各相の巻線の口出し線用引出線のコイルエンド群の最外径位置から径方向外方へのはみ出しを抑え、ハウジングへの組み付け性および電気絶縁性を向上できる回転電機の固定子を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る回転電機の固定子は、スロットが周方向に複数配設された円筒状の固定子鉄心と、導体線が、上記固定子鉄心の各端面側の上記スロット外で折り返されて、所定スロット数毎に上記スロット内で径方向に内層と外層とを交互に採るように巻装してなる複数の巻線を有し、上記スロット外で折り返された上記導体線の折り返し部が周方向に規則的に配列されてコイルエンド群を構成する固定子巻線とを備えた回転電機の固定子において、上記固定子巻線は、上記複数の巻線からなる三相の巻線をＹ結線して構成された少なくとも１組の三相交流巻線を備え、上記固定子巻線は、上記導体線の直線部が、上記スロット内に径方向に１列に６層に並んで収納され、かつ上記導体線の折り返し部が径方向に１列に３層に並んで周方向に規則的に配列され、上記三相の巻線の中性点結線用引出線が、それぞれ上記スロット内の最外層以外の層から取り出され、かつ、上記三相の巻線の口出し線用引出線のいずれか１本が、上記スロット内の最外層から取り出され、上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線が、径方向に関して、上記コイルエンド群の最外径より内側に位置しているものである。
【０００８】
また、上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線の上記コイルエンド群からの延出部近傍が他の上記導体線に固定されているものである。
【０００９】
また、上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線が上記中性点結線用引出線又は上記導体線の折り返し部に紐で締結されているものである。
【００１０】
また、上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線が上記導体線の折り返し部に絶縁性樹脂で固着されているものである。
【００１１】
また、絶縁性樹脂チューブが上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線と上記中性点結線用引出線とにまとめて装着されているものである。
【００１２】
また、上記口出し線用引出線が、上記スロット内の最外層から延出し、径方向内方に曲げられた後軸方向外方に曲げられて上記コイルエンド群から引き出されているものである。
【００１３】
また、上記中性点結線用引出線が、上記スロット内から延出し、径方向外方に曲げられた後軸方向外方に曲げられて上記コイルエンド群から引き出され、該中性点結線用引出線の軸方向外方への曲げ部と上記口出し線用引出線の軸方向外方への曲げ部とが周方向に隣接して並んでいるものである。
【００１４】
また、上記中性点結線用引出線が、上記スロット内から延出し、径方向外方に曲げられた後軸方向外方に曲げられて上記コイルエンド群から引き出され、該中性点結線用引出線の軸方向外方への曲げ部と上記口出し線用引出線の軸方向外方への曲げ部とが径方向位置を入れ替えて径方向に隣接して並んでいるものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る交流発電機の全体構成を示す縦断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る固定子を示す斜視図、図３はこの発明の実施の形態１に係る交流発電機による電気回路図、図４はこの発明の実施の形態１に係る固定子の固定子巻線の構造を説明する端面図、図５はこの発明の実施の形態１に係る固定子の固定子巻線を構成する巻線アッセンブリを示す平面図、図６は図５に示される巻線アッセンブリを構成する連続導体線の要部を示す斜視図、図７は図５に示される巻線アッセンブリを構成する連続導体線の配列を説明する斜視図である。なお、図４において、１〜９６はスロット番号を示し、点線は第１端面側の巻線部分を示し、実線は第２端面側の巻線部分を示す、黒丸は接合部を示している。また、説明の便宜上、導体線のスロット１５ａ内収納位置を径方向内側から外側に１番地、２番地、・・・６番地とする。
【００１６】
図１乃至図３において、回転電機としての交流発電機は、アルミニウム製のフロントブラケット１およびリヤブラケット２から構成されたハウジング３と、このハウジング３内に回転自在に設けられ、一端部にプーリ４が固定されたシャフト６と、このシャフト６に固定されたランデル型の回転子７と、この回転子７の軸方向両端部に固定されたファン５と、回転子７を包囲するようにハウジング３に固定された固定子８と、シャフト６の他端部に固定されて回転子７に電流を供給する一対のスリップリング９と、各スリップリング９の表面に摺動する一対のブラシ１０と、これらのブラシ１０を収容するブラシホルダ１１と、固定子８に電気的に接続され、固定子８で生じた交流を直流に整流する第１および第２整流器１２Ａ、１２Ｂと、ブラシホルダ１１に嵌着されたヒートシンク１７に取り付けられて、固定子８で生じた交流電圧の大きさを調整するレギュレータ１８とを備えている。
【００１７】
第１および第２整流器１２Ａ、１２Ｂは、それぞれ、直列に接続されたダイオード対が並列に４対接続されて構成されている。
回転子７は、電流を流して磁束を発生する界磁巻線１３と、この界磁巻線１３を覆うように設けられ、その磁束によって磁極が形成される一対のポールコア２０、２１とを備えている。一対のポールコア２０、２１は、鉄製で、それぞれ最外径面形状を略台形形状とする８個の爪状磁極２２、２３が外周縁部に周方向に等角ピッチで突設されてなり、これらの爪状磁極２２、２３を噛み合わせるように対向させてシャフト６に固着されている。つまり、この回転子７の磁極数は１６である。
【００１８】
固定子８は、スロット１５ａが内周側に開口するように、かつ、周方向に所定ピッチで形成された円筒状の固定子鉄心１５と、固定子鉄心１５のスロット１５ａに巻装された固定子巻線１６とから構成されている。ここで、スロット１５ａは固定子鉄心１５に毎極毎相当たり２個の割合で、即ち９６個形成されている。固定子巻線１６は、ａ相巻線２５ａ、ｂ相巻線２５ｂおよびｃ相巻線２５ｃをＹ結線してなる第１の三相交流巻線１６０Ａと、ｄ相巻線２５ｄ、ｅ相巻線２５ｅおよびｆ相巻線２５ｆをＹ結線してなる第２の三相交流巻線１６０Ｂとから構成されている。
【００１９】
そして、固定子８は、爪状磁極２２、２３の外周面と固定子鉄心１５の内周面との間に均一なエアギャップを形成するようにフロントブラケット１とリヤブラケット２とに挟持されて、ハウジング３に取り付けられている。さらに、第１の三相交流巻線１６０Ａの出力端子である接続端子２６ａ、２６ｂ、２６ｃおよび中性点端子である接続端子２７ｎが第１整流器１２Ａに接続され、第２の三相交流巻線１６０Ｂの出力端子である接続端子２６ｄ、２６ｅ、２６ｆおよび中性点端子である接続端子２８ｎが第２整流器１２Ｂに接続されて、図３に示される電気回路を構成している。
【００２０】
このように構成された交流発電機では、エンジンの回転力がベルト（図示せず）を介してプーリ４に伝達され、シャフト６が回転駆動される。このシャフト６の回転により、回転子７が回転する。この状態で、励磁電流がバッテリ（図示せず）からブラシ１０およびスリップリング９を介して励磁巻線１３に供給され、ポールコア２０、２１の爪状磁極２２、２３が励磁される。そして、固定子巻線１６に回転磁界が与えられ、第１および第２の三相交流巻線１６０Ａ、１６０Ｂに三相交流電圧が発生する。この三相交流電圧が第１および第２整流器１２Ａ、１２Ｂで整流され、第１および第２整流器１２Ａ、１２Ｂの出力端子から出力される。
【００２１】
つぎに、固定子巻線１６を構成するａ相巻線２５ａの構造について図４を参照しつつ説明する。
ａ相巻線２５ａは、それぞれ絶縁被覆された矩形断面の銅線からなる１本の連続導体線３０を６スロット毎のスロット１５ａに巻装してなる第１乃至第６巻線３１〜３６により構成されている。
【００２２】
第１巻線３１は、連続導体線３０が、固定子鉄心１５の第１および第２端面のスロット１５ａ外で折り返されて、スロット番号１番から９１番までの６スロット毎のスロット１５ａに、２番地と１番地とを交互に採るように波巻されて作製されている。第２巻線３２は、連続導体線３０が、固定子鉄心１５の第１および第２端面のスロット１５ａ外で折り返されて、スロット番号１番から９１番までの６スロット毎のスロット１５ａに、１番地と２番地とを交互に採るように波巻されて作製されている。
第３巻線３３は、連続導体線３０が、固定子鉄心１５の第１および第２端面のスロット１５ａ外で折り返されて、スロット番号１番から９１番までの６スロット毎のスロット１５ａに、４番地と３番地とを交互に採るように波巻されて作製されている。第４巻線３４は、連続導体線３０が、固定子鉄心１５の第１および第２端面のスロット１５ａ外で折り返されて、スロット番号１番から９１番までの６スロット毎のスロット１５ａに、３番地と４番地とを交互に採るように波巻されて作製されている。
第５巻線３５は、連続導体線３０が、固定子鉄心１５の第１および第２端面のスロット１５ａ外で折り返されて、スロット番号１番から９１番までの６スロット毎のスロット１５ａに、６番地と５番地とを交互に採るように波巻されて作製されている。第６巻線３６は、連続導体線３０が、固定子鉄心１５の第１および第２端面のスロット１５ａ外で折り返されて、スロット番号１番から９１番までの６スロット毎のスロット１５ａに、５番地と６番地とを交互に採るように波巻されて作製されている。
【００２３】
そして、固定子鉄心１５の第１端面側において、スロット番号１番の２番地から延出する第１巻線３１の巻始め端部３１ａと、スロット番号９１番の３番地から延出する第３巻線３３の巻終わり端部３３ｂとが、径方向に重ねられて、例えばＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接により接合され、スロット番号１番の４番地から延出する第３巻線３３の巻始め端部３３ａと、スロット番号９１番の５番地から延出する第５巻線３５の巻終わり端部３５ｂとが、径方向に重ねられて、ＴＩＧ溶接により接合され、さらに、スロット番号１番の６番地から延出する第５巻線３５の巻始め端部３５ａと、スロット番号９１番の１番地から延出する第１巻線３１の巻終わり端部３１ｂとが、径方向に重ねられて、ＴＩＧ溶接により接合される。これにより、第１、第３および第５巻線３１、３３、３５を直列に接続した３ターンの波巻巻線が得られる。
【００２４】
また、固定子鉄心１５の第２端面側において、スロット番号１番の１番地から延出する第２巻線３２の巻始め端部３２ａと、スロット番号９１番の６番地から延出する第６巻線３６の巻終わり端部３６ｂとが、径方向に重ねられて、ＴＩＧ溶接により接合され、スロット番号１番の３番地から延出する第４巻線３４の巻始め端部３４ａと、スロット番号９１番の２番地から延出する第２巻線３２の巻終わり端部３２ｂとが、径方向に重ねられて、ＴＩＧ溶接により接合され、さらに、スロット番号１番の５番地から延出する第６巻線３６の巻始め端部３６ａと、スロット番号９１番の４番地から延出する第４巻線３４の巻終わり端部３４ｂとが、径方向に重ねられて、ＴＩＧ溶接により接合される。これにより、第２、第４および第６巻線３２、３４、３６を直列に接続した３ターンの波巻巻線が得られる。
【００２５】
さらに、スロット番号４９番と５５番とから固定子鉄心１５の第２端面側に延出する第５巻線３５の部位が切断され、スロット番号５５番と６１番とから固定子鉄心１５の第２端面側に延出する第２巻線３２の部位が切断される。そして、スロット番号４９番の６番地から延出する第５巻線３５の切断端３５ｄとスロット番号６１番の１番地から延出する第２巻線３２の切断端３２ｃとが口出し線用引出線となり、スロット番号５５番の５番地から延出する第５巻線３５の切断端３５ｃとスロット番号５５番の２番地から延出する第２巻線３２の切断端３２ｄとが中性点結線用引出線となる。これにより、第１、第３および第５巻線３１、３３、３５を直列に接続した３ターンの波巻巻線と、第２、第４および第６巻線３２、３４、３６を直列に接続した３ターンの波巻巻線とを並列に接続してなる３ターンのａ相巻線２５ａが構成されている。
【００２６】
そして、図示していないが、スロット番号２番、８番、・・・９２番のスロット群において、６本の連続導体線３０を同様に巻装して、ｄ相巻線２５ｄが構成されている。スロット番号３番、９番、・・・９３番のスロット群において、６本の連続導体線３０を同様に巻装して、ｂ相巻線２５ｂが構成されている。スロット番号４番、１０番、・・・９４番のスロット群において、６本の連続導体線３０を同様に巻装して、ｅ相巻線２５ｅが構成されている。スロット番号５番、１１番、・・・９５番のスロット群において、６本の連続導体線３０を同様に巻装して、ｃ相巻線２５ｃが構成されている。スロット番号６番、１２番、・・・９６番のスロット群において、６本の連続導体線３０を同様に巻装して、ｆ相巻線２５ｆが構成されている。
【００２７】
ついで、ａ相巻線２５ａを構成する第５巻線３５の切断端３５ｄと第２巻線３２の切断端３２ｃとがコイルエンド群１６ｒ上を引き回してまとめられて接続端子２６ａに接続され、ｂ相巻線２５ｂを構成する第５巻線３５の切断端３５ｄと第２巻線３２の切断端３２ｃとがコイルエンド群１６ｒ上を引き回してまとめられて接続端子２６ｂに接続され、ｃ相巻線２５ｃを構成する第５巻線３５の切断端３５ｄと第２巻線３２の切断端３２ｃとがコイルエンド群１６ｒ上を引き回してまとめられて接続端子２６ｃに接続される。そして、ａ相巻線２５ａ、ｂ相巻線２５ｂおよびｃ相巻線２５ｃを構成する第５巻線３５の切断端３５ｃがコイルエンド群１６ｒ上を引き回してまとめられてＴＩＧ溶接されて接合部２７ａを構成し、ａ相巻線２５ａ、ｂ相巻線２５ｂおよびｃ相巻線２５ｃを構成する第２巻線３２の切断端３２ｄがコイルエンド１６ｒ群上を引き回してまとめられてＴＩＧ溶接されて接合部２７ｂを構成する。さらに、接続端子２７ｎに接続された２本の導体線２９がそれぞれ接合部２７ａ、２７ｂにＴＩＧ溶接される。これにより、ａ相巻線２５ａ、ｂ相巻線２５ｂおよびｃ相巻線２５ｃをＹ結線してなる第１の三相交流巻線１６０Ａが構成される。
【００２８】
また、ｄ相巻線２５ｄを構成する第５巻線３５の切断端３５ｄと第２巻線３２の切断端３２ｃとがコイルエンド群１６ｒ上を引き回してまとめられて接続端子２６ｄに接続され、ｅ相巻線２５ｅを構成する第５巻線３５の切断端３５ｄと第２巻線３２の切断端３２ｃとがコイルエンド群１６ｒ上を引き回してまとめられて接続端子２６ｅに接続され、ｆ相巻線２５ｆを構成する第５巻線３５の切断端３５ｄと第２巻線３２の切断端３２ｃとがコイルエンド群１６ｒ上を引き回してまとめられて接続端子２６ｆに接続される。そして、ｄ相巻線２５ｄ、ｅ相巻線２５ｅおよびｆ相巻線２５ｆを構成する第５巻線３５の切断端３５ｃがコイルエンド群１６ｒ上を引き回してまとめられてＴＩＧ溶接されて接合部２８ａを構成し、ｄ相巻線２５ｄ、ｅ相巻線２５ｅおよびｆ相巻線２５ｆを構成する第２巻線３２の切断端３２ｄがコイルエンド群１６ｒ上を引き回してまとめられてＴＩＧ溶接されて接合部２８ｂを構成する。さらに、接続端子２８ｎに接続された２本の導体線２９がそれぞれ接合部２８ａ、２８ｂにＴＩＧ溶接される。これにより、ｄ相巻線２５ｄ、ｅ相巻線２５ｅおよびｆ相巻線２５ｆをＹ結線してなる第２の三相交流巻線１６０Ｂが構成される。
【００２９】
この結線工程に先立って、ａ相巻線２５ａの第５巻線３５の切断端３５ｄは、スロット１５ａの６番地から延出し、径方向内側に曲げられてコイルエンド頂部まで引き回され、そこで軸方向外方に曲げられる。また、ａ相巻線２５ａの第５巻線３５の切断端３５ｃは、スロット１５ａの５番地から延出し、径方向外側に曲げられてコイルエンド頂部まで引き回され、そこで軸方向外方に曲げられる。そして、ナイロン製のチューブ４０が切断端３５ｃ、３５ｄをまとめて装着され、切断端３５ｃ、３５ｄの軸方向外方への曲げ部３７、３８がチューブ４０により締結される。
なお、ｂ相巻線２５ｂ、ｃ相巻線２５ｃ、ｄ相巻線２５ｄ、ｅ相巻線２５ｅおよびｆ相巻線２５ｆの切断端３５ｃ、３５ｄにおいても、同様にしてチューブ４０が装着される。
【００３０】
この固定子巻線１６は、図５に示す巻線アッセンブリ４１を３層に重ねて固定子鉄心１５に装着することで実現される。
この巻線アッセンブリ４１は、１スロットピッチで同一平面上に平行に配列された１２本の連続導体線３０を同時に折り畳んで作製される。
各連続導体線３０は、図６に示されるように、ターン部３０ａで連結された直線部３０ｂが６スロットピッチ（６Ｐ）で配列された平面上パターンに折り曲げ形成されている。そして、隣り合う直線部３０ｂは、ターン部３０ａにより連続導体線３０の幅（Ｗ）分ずらされている。
巻線アッセンブリ４１は、このようなパターンに形成された２本の連続導体線３０を、図７に示されるように、６スロットピッチずれて直線部３０ｂを重ねて配列された連続導体線対が、１スロットピッチづつずらして６対配列されて構成されている。そして、連続導体線３０の端部が、巻線アッセンブリ４１の両端の両側に６本づつ延出している。また、重ねられた直線部３０ｂの対は、１スロットピッチで９６対（スロット数と同数）配列されている。さらに、ターン部３０ａが巻線アッセンブリ４１の両側部に整列されて配列されている。
【００３１】
このように構成された巻線アッセンブリ４１は、直線部３０ｂの対を直方体の鉄心（図示せず）のスロットに収納するように３層に装着される。そして、直方体の鉄心を円筒状に丸め、直方体の鉄心の端部同士を突き当てて溶接し、図４に示される結線方法に基づいて結線処理し、図２に示される固定子巻線１６を装着した固定子８が得られる。
【００３２】
このように構成された固定子８では、連続導体線３０の直線部３０ｂが、矩形断面の長手方向を径方向に一致させて各スロット１５ａ内に１列に６本収納されている。また、各連続導体線３０は、固定子鉄心１５の第１および第２端面のスロット１５ａ外で折り返されて、６スロット毎のスロット１５ａにスロット深さ方向に内層と外層とを交互に採るように巻装されている。そして、固定子鉄心１５の両端部において、連続導体線３０のターン部３０ａがコイルエンド（折り返し部）を構成し、３つのターン部３０ａが径方向に１列に並んで、周方向に整列して配列されて、それぞれコイルエンド群１６ｆ、１６ｒを構成している。
【００３３】
なお、図示していないが、固定子巻線１６の口出し線用および中性点結線用の引出線を構成する部位は、１２本の連続導体線３０を同時に折り畳む工程で、該当する連続導体線３０を余分に繰り出してターン部３０ａから延出するように形成されている。そして、そのターン部３０ａからの延出部を切断して、口出し線用および中性点結線用の引出線に供せられる。そして、この切断後、チューブ４０を装着することになる。
【００３４】
このように、この実施の形態１によれば、固定子巻線１６を構成する連続導体線３０の直線部３０ｂが各スロット１５ａ内に１列に並んで収納されているので、導体線の占積率が高められる。また、固定子鉄心１５の両端側において、３つのターン部３０ａが径方向に１列に並んで、周方向に規則的に整列して配列されているので、固定子巻線１６のコイルエンドの整列化および高密度化が図られる。その結果、固定子の小型高出力が実現される。
【００３５】
また、スロット１５ａ内の６番地（径方向最外周位置）から延出する第５巻線３５の切断端３５ｄ（口出し線用引出線）が、５番地から延出する第５巻線３５の切断端３５ｃ（中性点結線用引出線）にコイルエンドの頂部近傍でチューブ４０により締着されている。そして、切断端３５ｃは、チューブ４０で切断端３５ｄに締着された後、コイルエンド群上を周方向に引き回されて接合部２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂで他の切断端３５ｃと接合されており、切断端３５ｃの剛性が高められる。そこで、切断端３５ｄの径方向外方への変位は、チューブ４０を介して締着されている切断端３５ｃの剛性により阻止され、切断端３５ｄがコイルエンド群１６ｒから径方向外側にはみ出すことがなくなる。また、切断端３５ｃがコイルエンド群１６ｒから径方向外側にはみ出すこともない。さらに、口出し線用引出線である第２巻線３２の切断端３２ｃはスロット１５ａの１番地から延出し、中性点結線用引出線である第２巻線３２の切断端３２ｄはスロット１５ａの２番地から延出し、コイルエンド群１６ｒから径方向外側にはみ出すこともない。
【００３６】
その結果、固定子８を回転電機に組み込む際に、口出し線用引出線である切断端３５ｄがハウジング３と干渉せず、ハウジング３への組み付け性が向上される。そして、ハウジング３との干渉に起因する連続導体線３０の絶縁被膜損傷がなく、三相の巻線間の電気絶縁性が向上される。さらに、固定子８がハウジング３に組み込まれた状態では、ハウジング３と切断端３５ｄとの間に所定の隙間が確保され、ハウジング３と固定子巻線１６との間の電気絶縁性が向上される。
【００３７】
また、切断端３５ｃ同士の接合や切断端３５ｄの接続端子への接続のために、接続端３５ｃ、３５ｄを引き回わす際に、接続端３５ｃ、３５ｄのコイルエンド頂部近傍が隣接するターン部３０ａに接触しやすい。しかし、チューブ４０が接続端３５ｃ、３５ｄのコイルエンド群からの延出部に装着されているので、隣接するターン部３０ａとの接触に起因する絶縁被膜の損傷発生が抑制され、電気絶縁性が向上される。
また、チューブ４０が接続端３５ｃ、３５ｄのコイルエンド群からの延出部に装着されているので、隣接するターン部３０ａとの間の電気絶縁距離が確保され、電気絶縁性が向上される。
【００３８】
なお、上記実施の形態１では、中性点結線用引出線である切断端３５ｃがスロット１５ａの５番地から延出するものとしているが、中性点結線用引出線はこれに限定されるものではなくスロット１５ａの最外層以外から延出していればよい。つまり、中性点結線用引出線が引き出されるスロット内位置は、第１乃至第６巻線３１〜３６の巻装方法および結線方法により設定される。例えば、第１および第２巻線３１、３２が１番地と２番地とを交互に採るように巻装され、第３および第４巻線３３、３４が３番地と５番地とを交互に採るように巻装され、第５および第６巻線３５、３６が４番地と６番地とを交互に採るように巻装され、同様に結線すれば、口出し線用引出線である切断端３５ｄ、３２ｃはスロット１５ａの６番地および１番地からそれぞれ延出し、中性点結線用引出線である切断端３５ｃ、３２ｄはスロット１５ａの４番地および２番地からそれぞれ延出することになる。
【００３９】
また、上記実施の形態１では、各相の巻線が、第１、第３および第５巻線３１、３３、３５を直列に接続した３ターンの波巻巻線と、第２、第４および第６巻線３２、３４、３６を直列に接続した３ターンの波巻巻線とを並列に接続して構成されているものとしているが、各相の巻線が、第１乃至第６巻線３１〜３６を直列に接続した６ターンの波巻巻線で構成されていてもよい。この場合、第１および第２の三相交流巻線は、それぞれ３本づつの口出し線用引出線および中性点結線用引出線を有することになる。そして、各三相交流巻線の３本の口出し線用引出線は、スロット１５ａの６番地から取り出されることになる。
【００４０】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、口出し線用引出線である切断端３５ｄと中性点結線用引出線である切断端３５ｃとをチューブ４０で締着するものとしているが、この実施の形態２では、図８に示されるように、紐４２を用いて、口出し線用引出線である切断端３５ｄの曲げ部３８と中性点結線用引出線である切断端３５ｃの曲げ部３７とを締着するものとしている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００４１】
この実施の形態２では、切断端３５ｄの径方向外方への変位は、紐４２により締着されている切断端３５ｃの剛性により阻止され、切断端３５ｄがコイルエンド群１６ｒから径方向外側にはみ出すことがなくなる。また、紐４２による切断端３５ｃ、３５ｄの締着部が周方向に変位しにくくなる。従って、この実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００４２】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、口出し線用引出線である切断端３５ｄと中性点結線用引出線である切断端３５ｃとを紐４２で締着するものとしているが、この実施の形態３では、図９に示されるように、口出し線用引出線である切断端３５ｄの曲げ部３８の根元部と隣接するターン部３０ａとを紐４２で締着するものとしている。
なお、他の構成は上記実施の形態２と同様に構成されている。
【００４３】
この実施の形態３では、切断端３５ｄの径方向外方への変位は、紐４２により締着されているターン部３０ａの剛性により阻止され、切断端３５ｄがコイルエンド群１６ｒから径方向外側にはみ出すことがなくなる。また、紐４２による切断端３５ｄの締着部が周方向に変位しにくくなる。従って、この実施の形態３においても、上記実施の形態２と同様の効果が得られる。
【００４４】
実施の形態４．
上記実施の形態３では、口出し線用引出線である切断端３５ｄと隣接するターン部３０ａとを紐４２で締着するものとしているが、この実施の形態４では、図１０に示されるように、口出し線用引出線である切断端３５ｄの曲げ部３８の根元部と隣接するターン部３０ａとをエポキシ樹脂等の接着剤４３（絶縁性樹脂）で固着するものとし、同様の効果が得られる。
【００４５】
実施の形態５．
この実施の形態５では、図１１に示されるように、口出し線用引出線である切断端３５ｄは、スロット１５ａの６番地から引き出され、径方向内方に曲げられてコイルエンドの頂部まで引き回され、そこで軸方向に延びるように曲げ成形される。一方、中性点結線用引出線である切断端３５ｃは、スロット１５ａの５番地から引き出され、径方向外方に曲げられてコイルエンドの頂部まで引き回され、そこで軸方向に延びるように曲げ成形される。ここで、切断端３５ｃ、３５ｄの軸方向に延びるように成形された曲げ部３７、３８が周方向に隣接するようになっている。そして、軸方向に延出された切断端３５ｄは、接続端子２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ、２６ｆへの接続に供せられ、軸方向に延出された切断端３５ｃは、コイルエンド群上を引き回されて、接続部２７ａ、２７ｂ，２８ａ、２８ｂでの接合に供せられる。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００４６】
この実施の形態５では、口出し線用引出線である切断端３５ｄはスロット１５ａの６番地から延出し、コイルエンドの頂部まで引き回された後、軸方向外方に曲げ成形される。同様に、中性点結線用引出線である切断端３５ｃはスロット１５ａの５番地から延出し、コイルエンドの頂部まで引き回された後、軸方向外方に曲げ成形される。そして、切断端３５ｃの曲げ部３７と切断端３５ｄの曲げ部３８とが周方向に隣接して並んでいる。つまり、切断端３５ｃの曲げ部３７と切断端３５ｄの曲げ部３８とはコイルエンド群１６ｒの外径部より内径側に位置している。
そこで、切断端３５ｃ、３５ｄが、コイルエンド群１６ｒから径方向外側にはみ出すことがなくなる。
【００４７】
その結果、固定子を回転電機に組み込む際に、切断端３５ｄ、３５ｃがハウジング３と干渉せず、ハウジング３への組み付け性が向上される。そして、ハウジング３との干渉に起因する連続導体線３０の絶縁被膜損傷がなく、三相の巻線間の電気絶縁性が向上される。さらに、固定子がハウジング３に組み込まれた状態では、ハウジング３と切断端３５ｄとの間に所定の隙間が確保され、ハウジング３と固定子巻線１６との間の電気絶縁性が向上される。
【００４８】
実施の形態６．
この実施の形態６では、図１２に示されるように、口出し線用引出線である切断端３５ｄをスロット１５ａからコイルエンドの頂部を越えて内径側まで引き回し、そこで軸方向に延びるように曲げ成形する。また、中性点結線用引出線である切断端３５ｃをスロット１５ａからコイルエンドの頂部手前まで引き回し、そこで、そこで軸方向に延びるように曲げ成形する。そして、切断端３５ｃ、３５ｄの曲げ部３７、３８を絡めてねじり、切断端３５ｃを外径側に、切断端３５ｄを内径側に位置させる。
なお、他の構成は上記実施の形態５と同様に構成されている。
【００４９】
この実施の形態６では、口出し線用引出線である切断端３５ｄはスロット１５ａの６番地から延出し、コイルエンドの頂部を越えて内径側まで引き回され、そこで軸方向に延びるように曲げ成形する。また、中性点結線用引出線である切断端３５ｃはスロット１５ａの５番地から延出し、コイルエンドの頂部の手前まで引き回され、そこで軸方向に延びるように曲げ成形する。そして、切断端３５ｄが内径側に、かつ、切断端３５ｃが外径側に位置するように、切断端３５ｃ、３５ｄの曲げ部３７、３８を絡めてねじられている。そこで、切断端３５ｃ、３５ｄの曲げ部３７、３８はコイルエンド群１６ｒの外径部より内径側に位置している。
【００５０】
その結果、切断端３５ｃ、３５ｄが、コイルエンド群１６ｒから径方向外側にはみ出すことがなくなり、上記実施の形態５と同様の効果が得られる。
また、切断端３５ｃ、３５ｄの曲げ部３７、３８がまとめてねじられているので、その曲げ部３７、３８の硬度がねじり加工により高められ、剛性が高められる。その結果、上記実施の形態５に比べて、各引出線の位置が安定する。
【００５１】
なお、上記各実施の形態では、交流発電機の固定子に適用するものとして説明しているが、回転電機は、交流発電機に限定されるものではなく、電動機、電動発電機であってもよい。
また、上記各実施の形態では、固定子巻線１６が連続導体線３０を用いて構成されているものとしているが、固定子巻線は、導体線が所定スロット毎のスロットに内層と外層とを交互に採るように固定子鉄心に巻装され、コイルエンドが周方向に規則的に配列された整列巻線であればよく、例えばＵ字状の導体セグメントを接合して構成した整列巻線の固定子巻線を用いてもよい。
【００５２】
また、上記各実施の形態では、固定子巻線の各相の巻線が波巻巻線に形成されているものとしているが、固定子巻線は、導体線が所定スロット毎のスロットに内層と外層とを交互に採るように固定子鉄心に巻装され、コイルエンドが周方向に規則的に配列された整列巻線であればよく、例えば各相の巻線が重ね巻巻線に形成されていてもよい。
【００５３】
また、上記各実施の形態では、固定子巻線１６が第１および第２の三相交流巻線１６０Ａ、１６０Ｂに形成されているものとしているが、ａ相巻線２５ａとｄ相巻線２５ｄとを直列に接続してａ’相巻線とし、ｂ相巻線２５ｂとｅ相巻線２５ｅとを直列に接続してｂ’相巻線とし、ｃ相巻線２５ｃとｆ相巻線２５ｆとを直列に接続してｃ’相巻線とし、ａ’相巻線、ｂ’相巻線およびｃ’相巻線をＹ結線してなる１つの三相交流巻線で固定子巻線を構成してもよい。この場合、ａ’相巻線、ｂ’相巻線およびｃ’相巻線の３本の口出し線用引出線はスロット１５ａの６番地から取り出されることになる。
また、上記各実施の形態では、毎極毎相当たりのスロット数が２の固定子鉄心を用いるものとしているが、固定子鉄心の毎極毎相当たりのスロット数は２に限定されるものではなく、例えば毎極毎相当たりのスロット数が１の固定子鉄心を用いてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００５５】
この発明によれば、スロットが周方向に複数配設された円筒状の固定子鉄心と、導体線が、上記固定子鉄心の各端面側の上記スロット外で折り返されて、所定スロット数毎に上記スロット内で径方向に内層と外層とを交互に採るように巻装してなる複数の巻線を有し、上記スロット外で折り返された上記導体線の折り返し部が周方向に規則的に配列されてコイルエンド群を構成する固定子巻線とを備えた回転電機の固定子において、上記固定子巻線は、上記複数の巻線からなる三相の巻線をＹ結線して構成された少なくとも１組の三相交流巻線を備え、上記固定子巻線は、上記導体線の直線部が、上記スロット内に径方向に１列に６層に並んで収納され、かつ上記導体線の折り返し部が径方向に１列に３層に並んで周方向に規則的に配列され、上記三相の巻線の中性点結線用引出線が、それぞれ上記スロット内の最外層以外の層から取り出され、かつ、上記三相の巻線の口出し線用引出線のいずれか１本が、上記スロット内の最外層から取り出され、上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線が、径方向に関して、上記コイルエンド群の最外径より内側に位置しているので、固定子を回転電機に組み込む際に、ハウジングとの干渉が抑えられ、ハウジングへの固定子の組み付け性が向上するとともに、導体線の絶縁被膜の損傷に起因する三相の巻線間の電気絶縁性が向上し、さらに、ハウジングに組み込まれた状態で、ハウジングと口出し線用引出線との隙間が確保され、ハウジングと固定子巻線との間の電気絶縁性が向上する回転電機の固定子が得られる。
【００５６】
また、上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線の上記コイルエンド群からの延出部近傍が他の上記導体線に固定されているので、口出し線用引出線の径方向変位が抑えられ、口出し線用引出線のコイルエンド群最外径からのはみ出しが防止される。
【００５７】
また、上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線が上記中性点結線用引出線又は上記導体線の折り返し部に紐で締結されているので、口出し線用引出線のコイルエンド群最外径からのはみ出しが中性点結線用引出線又は折り返し部の剛性により確実に防止される。
【００５８】
また、上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線が上記導体線の折り返し部に絶縁性樹脂で固着されているので、口出し線用引出線のコイルエンド群最外径からのはみ出しが簡易に、かつ、確実に防止される。
【００５９】
また、絶縁性樹脂チューブが上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線と上記中性点結線用引出線とにまとめて装着されているので、口出し線用引出線のコイルエンド群最外径からのはみ出しが中性点結線用引出線の剛性により確実に防止される。
【００６０】
また、上記口出し線用引出線が、上記スロット内の最外層から延出し、径方向内方に曲げられた後軸方向外方に曲げられて上記コイルエンド群から引き出されているので、口出し線用引出線のコイルエンド群最外径からのはみ出しが口出し線用引出線の剛性により防止される。
【００６１】
また、上記中性点結線用引出線が、上記スロット内から延出し、径方向外方に曲げられた後軸方向外方に曲げられて上記コイルエンド群から引き出され、該中性点結線用引出線の軸方向外方への曲げ部と上記口出し線用引出線の軸方向外方への曲げ部とが周方向に隣接して並んでいるので、口出し線用引出線のコイルエンド群最外径からのはみ出しが防止される。
【００６２】
また、上記中性点結線用引出線が、上記スロット内から延出し、径方向外方に曲げられた後軸方向外方に曲げられて上記コイルエンド群から引き出され、該中性点結線用引出線の軸方向外方への曲げ部と上記口出し線用引出線の軸方向外方への曲げ部とが径方向位置を入れ替えて径方向に隣接して並んでいるので、中性点結線用引出線の軸方向外方への曲げ部が口出し線用引出線の軸方向外方への曲げ部の径方向外方への変位を阻止し、口出し線用引出線のコイルエンド群最外径からのはみ出しが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る交流発電機の全体構成を示す縦断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る固定子を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る交流発電機による電気回路図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る固定子の固定子巻線の構造を説明する端面図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る固定子の固定子巻線を構成する巻線アッセンブリを示す平面図である。
【図６】図５に示される巻線アッセンブリを構成する連続導体線の要部を示す斜視図である。
【図７】図５に示される巻線アッセンブリを構成する連続導体線の配列を説明する斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る固定子の要部を示す斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係る固定子の要部を示す斜視図である。
【図１０】この発明の実施の形態４に係る固定子の要部を示す斜視図である。
【図１１】この発明の実施の形態５に係る固定子の要部を示す斜視図である。
【図１２】この発明の実施の形態６に係る固定子の要部を示す斜視図である。
【符号の説明】
８固定子、１５固定子鉄心、１５ａスロット、１６固定子巻線、１６ｆ、１６ｒコイルエンド群、３０連続導体線、３０ａターン部（折り返し部）、３１第１巻線、３２第２巻線、３２ｃ切断端（口出し線用引出線）、３２ｄ切断端（中性点結線用引出線）、３３第３巻線、３４第４巻線、３５第５巻線、３５ｃ切断端（中性点結線用引出線）、３５ｄ切断端（口出し線用引出線）、３６第６巻線、３７、３８曲げ部、４０チューブ、４２紐、４３接着剤（絶縁性樹脂）、１６０Ａ第１の三相交流巻線、１６０Ｂ第２の三相交流巻線。

Claims

スロットが周方向に複数配設された円筒状の固定子鉄心と、導体線が、上記固定子鉄心の各端面側の上記スロット外で折り返されて、所定スロット数毎に上記スロット内で径方向に内層と外層とを交互に採るように巻装してなる複数の巻線を有し、上記スロット外で折り返された上記導体線の折り返し部が周方向に規則的に配列されてコイルエンド群を構成する固定子巻線とを備えた回転電機の固定子において、
上記固定子巻線は、上記複数の巻線からなる三相の巻線をＹ結線して構成された少なくとも１組の三相交流巻線を備え、
上記固定子巻線は、上記導体線の直線部が、上記スロット内に径方向に１列に６層に並んで収納され、かつ上記導体線の折り返し部が径方向に１列に３層に並んで周方向に規則的に配列され、
上記三相の巻線の中性点結線用引出線が、それぞれ上記スロット内の最外層以外の層から取り出され、かつ、上記三相の巻線の口出し線用引出線のいずれか１本が、上記スロット内の最外層から取り出され、
上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線が、径方向に関して、上記コイルエンド群の最外径より内側に位置していることを特徴とする回転電機の固定子。
上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線の上記コイルエンド群からの延出部近傍が他の上記導体線に固定されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機の固定子。
上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線が上記中性点結線用引出線又は上記導体線の折り返し部に紐で締結されていることを特徴とする請求項２記載の回転電機の固定子。
上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線が上記導体線の折り返し部に絶縁性樹脂で固着されていることを特徴とする請求項２記載の回転電機の固定子。
絶縁性樹脂チューブが上記スロット内の最外層から取り出された上記口出し線用引出線と上記中性点結線用引出線とにまとめて装着されていることを特徴とする請求項２記載の回転電機の固定子。
上記口出し線用引出線が、上記スロット内の最外層から延出し、径方向内方に曲げられた後軸方向外方に曲げられて上記コイルエンド群から引き出されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機の固定子。
上記中性点結線用引出線が、上記スロット内から延出し、径方向外方に曲げられた後軸方向外方に曲げられて上記コイルエンド群から引き出され、該中性点結線用引出線の軸方向外方への曲げ部と上記口出し線用引出線の軸方向外方への曲げ部とが周方向に隣接して並んでいることを特徴とする請求項６記載の回転電機の固定子。
上記中性点結線用引出線が、上記スロット内から延出し、径方向外方に曲げられた後軸方向外方に曲げられて上記コイルエンド群から引き出され、該中性点結線用引出線の軸方向外方への曲げ部と上記口出し線用引出線の軸方向外方への曲げ部とが径方向位置を入れ替えて径方向に隣接して並んでいることを特徴とする請求項６記載の回転電機の固定子。