JP4304563B2 - 相並列u字導体順次接続y形巻線の引き出し線構造 - Google Patents

相並列u字導体順次接続y形巻線の引き出し線構造 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相並列U字導体順次接続Y形巻線の引き出し線構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
回転電機のY形巻線(三相星形接続電機子巻線をいう)の引き出し線構造として、電機子巻線の端部をターミナルとの接続に好適な位置まで引き延ばし、先端に接続用金具を取り付けるのが、通常である。
【0003】
なお、本明細書にいうY形電機子巻線の引き出し線とは、三相星形接続された3つの相巻線の端部を言い、各相巻線の一方の内部接続側の端部はいわゆる中性点に接続される中性点側引き出し線を構成し、外部接続用の端部は外部接続側引き出し線を構成している。
【0004】
特開平5−308738号公報は引き出し線支持の手間を省くために引き出し線にプリント基板を用いることを開示し、特開平11−89152号公報はヨーク部に切り欠きを設けて絶縁糸で結線することを提案している。
【0005】
U字状に形成された多数の松葉形導体の各2本の脚部を互いに異なる2つのスロットの一方のコイルエンド側から挿通し、他方のコイルエンド側で順次接続して、製造されたY形電機子巻線(以下、U字状導体順次接続Y形電機子巻線ともいう)が、WO92/06527やWO98/54823などに提案されている。
【0006】
このU字導体順次接続Y形巻線において、松葉状導体(Uは、一方のコイルエンドを構成する湾曲した頭部と、頭部の両端から延在する一対の脚部とをを有して、絶縁樹脂層により被覆されてなる。上記一対の脚部は、一対のスロットに個別に収容される一対のスロット導体部と、スロット導体部の先端からステータコアの軸方向一端側へ突出してステータコイルの他方のコイルエンドの一部をなす突出先端部とからなる。かかる松葉状導体は、導体セグメントあるいはセグメント導体とも呼ばれ、通常、樹脂被覆平角銅線を成形して用いる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述したU字導体順次接続Y形巻線を用いる回転電機において、複数のU字導体順次接続Y形巻線を相巻線ごとに並列接続したステータコイル(以下、相並列Y形巻線ともいう)が知られている。
【0008】
相並列U字導体順次接続Y形巻線は、ターン数の低減など種々の利点を有するが、多数の引き出し線を引き回す必要があり、U字導体順次接続Y形巻線の簡単な構造のコイルエンド構造という利点(冷却空気流の阻害作用が小さいので冷却効果が大きい)を打ち消し、引き出し線収容スペースの増大、引き出し線引き回し作業の複雑化といった問題を派生させる。
【0009】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、相並列U字導体順次接続Y形巻線の引き出し線構造の簡素化をその目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明のU字導体順次接続Y形巻線の引き出し線構造は、松葉状導体(U字状導体)を順次接続して構成される3つの相巻線を星形接続してなり、各相巻線の両端部の一方が外部接続側引き出し線を、他方が中性点側引き出し線をなす三相星形接続電機子巻線を一対有し、前記両三相星形接続電機子巻線は、同一の三相交流電圧が印加され、前記松葉状導体(U字状導体)は、一方のコイルエンドをなす頭部と、前記頭部の両端から延在してステータコアの互いに異なるスロットの異なる径方向位置に収容されるとともに他方のコイルエンドをなす一対の脚部とを有し、前記外部接続側引き出し線及び中性点側引き出し線は、それぞれ所定の一つのスロットを挿通して前記松葉状導体(U字状導体)の前記両脚部の一方の先端部位に接続される矩形断面状導体の一部をなし、所定の3本の前記中性点側引き出し線は、第一の中性点に集合し、残りの3本の前記中性点側引き出し線は、第二の中性点に集合し、6本の前記外部接続側引き出し線は、3つの相電圧印加用端子に各2本ずつ集合するU字導体順次接続Y形巻線の引き出し線構造において、
前記3つの相電圧印加用端子は、前記両中性点の間の周方向中間部に配設され、前記第一の中性点に集合する3本の前記中性点側引き出し線は、スロットの径方向入り口寄りに周方向へ延在し、前記6本の前記外部接続側引き出し線のうちの前記第一の中性点側の3本は、互いに軸方向に重なるとともにスロットの径方向底部寄りに周方向へ延在して前記3つの相電圧印加用端子に個別に達し、前記第二の中性点に集合する3本の前記中性点側引き出し線は、スロットの径方向底部寄りに周方向へ延在し、前記6本の前記外部接続側引き出し線のうちの前記第二の中性点側の残る3本は、互いに軸方向に重なるとともにスロットの径方向入り口寄りに周方向へ延在して前記3つの相電圧印加用端子に個別に達し、前記6本の前記外部接続側引き出し線のうちで周方向前記第一の中性点側の3本のうちの前記3つの相電圧印加用端子から最も離れる引き出し線は、前記3つの相電圧印加用端子のうちの最も近い相電圧印加用端子に接続され、前記6本の前記外部接続側引き出し線のうちで周方向前記第一の中性点側の3本のうちの前記3つの相電圧印加用端子に最も近い引き出し線は、前記3つの相電圧印加用端子のうちの最も遠い相電圧印加用端子に接続されることを特徴としている。
【0011】
すなわち、本発明の相並列U字導体順次接続Y形巻線では、3本の外部接続側引き出し線と3本の中性点側引き出し線が、3つの相電圧印加用端子の両側に、それぞれ引き出され、同一側の各外部接続側引き出し線と中性点側引き出し線とが径方向に分離され、かつ、軸方向に重なる構造をもつので、これら12本の引き出し線をコンパクトに整理して配置することができる。
【0012】
その結果、2つの三相星形接続電機子巻線を並列接続することによるターン数の低減を実現できるとともに、引き出し線構造を簡素化して、必要収容スペースの縮小、冷却空気流の阻害作用の低減、引き出し線引き回し作業の簡素化といった実用効果を実現することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の相並列U字導体順次接続Y形巻線の引き出し線構造を以下の実施例に基づいて説明する。
【0014】
【実施例】
この実施例の相並列U字導体順次接続Y形巻線を図面を参照して説明する。
【0015】
図1は、ステータの側面図を示す。1はステータコア、2は相並列U字導体順次接続Y形巻線、3はU字状導体、4は第一の中性点、5はA相端子金具である。
図1において、後述する第二の中性点は第一の中性点4の裏に隠れ、B相端子金具及びC相端子金具はA相端子金具5の裏に隠れている。
【0016】
相並列U字導体順次接続Y形巻線2の配線図を図2に示す。
【0017】
この相並列U字導体順次接続Y形巻線2は、U相部分巻線U1、U2、V相部分巻線V1、V2、W相部分巻線W1、W2、X相部分巻線X1、X2、Y相部分巻線Y1、Y2、Z相部分巻線Z1、Z2からなる。図2において、丸で囲まれたU、V、W、X、Y、Zは、それぞれの部分巻線の端部を示す。また、各部分巻線のベクトル方向は図2示す各部分巻線の方向に等しい。
【0018】
相並列U字導体順次接続Y形巻線2は、A相の相巻線Aを構成する2つの相巻線21、22と、B相の相巻線Bを構成する2つの相巻線23、24と、C相の相巻線Cを構成する2つの相巻線25、26とからなる。
【0019】
A相の相巻線Aは、部分巻線Z1、U2を直列接続した相巻線21と、部分巻線U1、Z2を直列接続した相巻線22とを有する。B相の相巻線Bは、部分巻線X1、V2を直列接続した相巻線23と、部分巻線V1、Z2を直列接続した相巻線24とを有する。C相の相巻線Cは、部分巻線Y1、W2を直列接続した相巻線25と、部分巻線W1、Y2を直列接続した相巻線26とを有する。
【0020】
相巻線21、23、25の各一端は第一の中性点4に接続され、相巻線22、24、26の各一端は第二の中性点8に接続されている。ただし、図2では両中性点4、8は同一座標上に存在する。
【0021】
相巻線21、22の他端はA相端子金具5に接続され、相巻線23、24の他端はB相端子金具6に接続され、相巻線25、26の他端はC相端子金具7に接続されている。相巻線21、23、25は第一のY形巻線を構成し、相巻線22、24、26は第二のY形巻線を構成し、3つの端子金具5、6、7及び2つの中性点が形成されている。
【0022】
この相並列U字導体順次接続Y形巻線2の展開図を図3に示す。
【0023】
上記した各部分巻線は、所定本数の松葉状導体(U字状導体)3を直列接続して構成され、各松葉状導体(U字状導体)3は、U字状の頭部とこの頭部の両端から延在する一対の脚部とからなる樹脂被覆平角銅線からなる。なお、図3において、ステータコア1から端子金具5〜7側のコイルエンドは、これら頭部により構成されている。各松葉状導体(U字状導体)3の両脚部は、互いに6スロットピッチ離れた一対のスロットに個別に挿通されている。ただし、図3に示すように、各スロットには互いに深さ方向に隣接するように2つの脚部が収容され、各松葉状導体(U字状導体)3の両脚部の一方はスロットの深さ方向底側に、他方はスロットの深さ方向入り口側に配置されている。任意の一つの松葉状導体(U字状導体)3の両脚部の先端部分の絶縁樹脂膜は剥離されて、他の松葉状導体(U字状導体)3の一方の脚部に溶接されている。
【0024】
図4、図5は、図3に示す配線図の部分拡大図である。図3〜図5に示すように、両中性点4、8及び端子金具5〜7を、松葉状導体(U字状導体)3の頭部側に配置するために、松葉状(U字状)でない平角銅線が端末線91〜102が用いられている。
【0025】
端末線91〜93は、部分巻線U2、V2、W2の中性点側引き出し線を個別に兼ねるとともに、それぞれ一つのスロットを挿通して、他の松葉状導体(U字状導体)3の一つの脚部の先端に溶接されている。端末線92、93の中性点側引き出し線の部分は、端末線91の位置まで周方向に延設された後、互いに溶接されて第一の中性点4を構成している。
【0026】
同様に、端末線94〜96は、部分巻線X2、Y2、Z2の中性点側引き出し線を個別に兼ねるとともに、それぞれ一つのスロットを挿通して、他の松葉状導体(U字状導体)3の一つの脚部の先端に溶接されている。端末線95、96の中性点側引き出し線の部分は、端末線94の位置まで周方向に延設された後、互いに溶接されて第二の中性点8を構成している。
【0027】
端末線97、98は、直列部分巻線21、22の外部接続側引き出し線を個別に兼ねるとともに、それぞれ一つのスロットを挿通して、他の松葉状導体(U字状導体)3の一つの脚部の先端に溶接されている。端末線97、98の外部接続側引き出し線の部分は、所定位置まで周方向に延設された後、端子金具5の圧着により一体化されている。
【0028】
同様に、端末線99、100は、直列部分巻線23、24の外部接続側引き出し線を個別に兼ねるとともに、それぞれ一つのスロットを挿通して、他の松葉状導体(U字状導体)3の一つの脚部の先端に溶接されている。端末線99、100の外部接続側引き出し線の部分は、所定位置まで周方向に延設された後、端子金具6の圧着により一体化されている。
【0029】
同様に、端末線101、102は、直列部分巻線25、26の外部接続側引き出し線を個別に兼ねるとともに、それぞれ一つのスロットを挿通して、他の松葉状導体(U字状導体)3の一つの脚部の先端に溶接されている。端末線101、102の外部接続側引き出し線の部分は、所定位置まで周方向に延設された後、端子金具7の圧着により一体化されている。
【0030】
端子金具5〜7は、中性点4、8と周方向に重ならない位置(特に、中性点4、8の中間位置)、かつ、周方向の互いに重ならない位置に配置されている。また、図3に示すように、各端末線91〜102の周方向延在部分は、松葉状導体(U字状導体)3の各頭部の軸方向基端よりも更にステータコア1から離れて周方向に延設されており、松葉状導体(U字状導体)3の各頭部すなわちコイルエンドに干渉することはない。
【0031】
次に、各端末線91〜102の周方向延線状態を、端子金具5〜7側から軸方向にステータコア1を見た正面図である図6を参照して以下に説明する。
【0032】
中性点側引き出し線を含む端末線91〜93、及び、外部接続側引き出し線を含む端末線98、100、101はスロットの深さ方向入り口側に収容され、端末線91〜93の中性点側引き出し線部分、及び、端末線98、100、101の外部接続側引き出し線は、スロットの深さ方向入り口側から径方向外側に膨れることなく円弧状に周方向へ延在している。
【0033】
中性点側引き出し線を含む端末線94〜96、及び、外部接続側引き出し線を含む端末線97、99、100はスロットの深さ方向底側に収容され、端末線94〜96の中性点側引き出し線部分、及び、端末線97、99、100の外部接続側引き出し線は、スロットの深さ方向奧側から径方向内側に膨れることなく円弧状に周方向へ延在している。
【0034】
したがって、端末線92、93の中性点4に向かう中性点側引き出し線部分は、径方向に引接する端末線97、99、102の外部接続側引き出し線部分に邪魔されることなく、端末線91の位置に到達することができる。また、端子金具5〜7に向かう端末線97、99、102の外部接続側引き出し線部分も、端末線91〜93に邪魔されることなく、端子金具5〜7へ到達することができる。なお、端末線92、93の周方向延在部分すなわち中性点側引き出し線は、軸方向に重なっているので互いに邪魔し合うことはない。また、端末線97、99、102の周方向延在部分すなわち外部接続側引き出し線部分は、軸方向に重なっているので互いに邪魔し合うことはない。
【0035】
同様に、端末線95、96の中性点8に向かう中性点側引き出し線部分は、径方向に引接する端末線98、100、101の外部接続側引き出し線部分に邪魔されることなく、端末線94の位置に到達することができる。また、端子金具5〜7に向かう端末線98、100、101の外部接続側引き出し線部分も、端末線94〜96にに邪魔されることなく、端子金具5〜7へ到達することができる。なお、端末線95、96の周方向延在部分すなわち中性点側引き出し線は、軸方向に重なっているので互いに邪魔し合うことはない。また、端末線98、100、101の周方向延在部分すなわち外部接続側引き出し線部分は、軸方向に重なっているので互いに邪魔し合うことはない。
【0036】
端末線98はA相端子金具5と周方向同位置に達した後、径方向外側に曲がってA相端子金具5に達する。同様に、端末線100はB相端子金具6と周方向同位置に達した後、径方向外側に曲がってB相端子金具6に達する。同様に、端末線101はC相端子金具7と周方向同位置に達した後、径方向外側に曲がってC相端子金具7に達する。
【0037】
結局、外部接続側引き出し線をなす端末線97、99、102は、端子金具5〜7の周方向一方側にて径方向外側位置すなわちスロットの奥側位置に相当する径をもち、かつ、端子金具5〜7から遠い順に軸方向外側に位置し、かつ、端子金具5〜7から遠い順に周方向に近い側の端子金具に達する。
【0038】
同じく、外部接続側引き出し線をなす端末線98、100、101は、端子金具5〜7の周方向他方側にて径方向外側位置すなわちスロットの入り口側位置に相当する径をもち、かつ、端子金具5〜7から遠い順に軸方向外側に位置し、かつ、端子金具5〜7から遠い順に周方向に近い側の端子金具に達する。
【0039】
また、中性点側引き出し線をなす端末線91〜93は、端子金具5〜7の周方向一方側にて径方向内側位置すなわちスロットの入り口側位置に相当する径をもち、かつ、中性点4から遠い順に軸方向外側に位置する。
【0040】
更に、中性点側引き出し線をなす端末線94〜96は、端子金具5〜7の周方向他方側にて径方向外側位置すなわちスロットの奧側位置に相当する径をもち、かつ、中性点8から遠い順に軸方向外側に位置する。
【0041】
上記配置を採用することににより、相並列U字導体順次接続Y形巻線2の引き出し線を、簡素で無駄な曲がりを設けることなく配置することができる。
(変形態様)
上記実施例では、スロットの深さ方向に2導体/スロット配置した例を説明したが、4導体/スロットとしてもよい。この場合、実質的に、互いに相ごとに並列接続される三相星形接続電機子巻線を2、4個形成することができることは明らかである。
(変形態様)
上記実施例では、中性点側引き出し線をなす端末線92、93は互いに軸方向に重なりつつ周方向に延在して端末線91に達し、中性点側引き出し線をなす端末線95、96は互いに軸方向に重なりつつ周方向に延在して端末線94に達する。
【0042】
その他、端末線91、93が端末線92に達してもよいし、端末線91、92が端末線93に達してもよい。すなわち、端末線91〜93は、他の端末線と干渉しない範囲で自由な位置に集合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のステータの側面図である。
【図2】実施例の相並列U字導体順次接続Y形巻線のベクトル配線図である。
【図3】図2の相並列U字導体順次接続Y形巻線の展開図である。
【図4】図3の相並列U字導体順次接続Y形巻線の部分拡大展開図である。
【図5】図3の相並列U字導体順次接続Y形巻線の部分拡大展開図である。
【図6】端末線の周方向延線状態を示す正面図である。
【符号の説明】
1 ステータコア
2 相並列U字導体順次接続Y形巻線
3 松葉状導体(U字状導体)
4 第一の中性点
5 A相端子金具(相電圧印加用端子)
6 B相端子金具(相電圧印加用端子)
7 C相端子金具(相電圧印加用端子)
8 第二の中性点
91〜93 中性点4に向かう端末線(中性点側引き出し線を含む矩形断面状導体)
94〜96 中性点8に向かう端末線(中性点側引き出し線を含む矩形断面状導体)
97 A相端子金具に向かう端末線(外部接続側引き出し線を含む矩形断面状導体)
98 A相端子金具に向かう端末線(外部接続側引き出し線を含む矩形断面状導体)
99 B相端子金具に向かう端末線(外部接続側引き出し線を含む矩形断面状導体)
100 B相端子金具に向かう端末線(外部接続側引き出し線を含む矩形断面状導体)
101 C相端子金具に向かう端末線(外部接続側引き出し線を含む矩形断面状導体)
102 C相端子金具に向かう端末線(外部接続側引き出し線を含む矩形断面状導体)

Claims (1)

  1. 松葉状導体(U字状導体)を順次接続して構成される3つの相巻線を星形接続してなり、各相巻線の両端部の一方が外部接続側引き出し線を、他方が中性点側引き出し線をなす三相星形接続電機子巻線を一対有し、
    前記両三相星形接続電機子巻線は、同一の三相交流電圧が印加され、
    前記松葉状導体(U字状導体)は、一方のコイルエンドをなす頭部と、前記頭部の両端から延在してステータコアの互いに異なるスロットの異なる径方向位置に収容されるとともに他方のコイルエンドをなす一対の脚部とを有し、
    前記外部接続側引き出し線及び中性点側引き出し線は、それぞれ所定の一つのスロットを挿通して前記松葉状導体(U字状導体)の前記両脚部の一方の先端部位に接続される矩形断面状導体の一部をなし、
    所定の3本の前記中性点側引き出し線は、第一の中性点に集合し、
    残りの3本の前記中性点側引き出し線は、第二の中性点に集合し、
    6本の前記外部接続側引き出し線は、3つの相電圧印加用端子に各2本ずつ集合するU字導体順次接続Y形巻線の引き出し線構造において、
    前記3つの相電圧印加用端子は、前記両中性点の間の周方向中間部に配設され、
    前記第一の中性点に集合する3本の前記中性点側引き出し線は、スロットの径方向入り口寄りに周方向へ延在し、
    前記6本の前記外部接続側引き出し線のうちの前記第一の中性点側の3本は、互いに軸方向に重なるとともにスロットの径方向底部寄りに周方向へ延在して前記3つの相電圧印加用端子に個別に達し、
    前記第二の中性点に集合する3本の前記中性点側引き出し線は、スロットの径方向底部寄りに周方向へ延在し、
    前記6本の前記外部接続側引き出し線のうちの前記第二の中性点側の残る3本は、互いに軸方向に重なるとともにスロットの径方向入り口寄りに周方向へ延在して前記3つの相電圧印加用端子に個別に達し、
    前記6本の前記外部接続側引き出し線のうちの周方向前記第一の中性点側の3本のうちで前記3つの相電圧印加用端子から最も離れる引き出し線は、前記3つの相電圧印加用端子のうちの最も近い相電圧印加用端子に接続され、
    前記6本の前記外部接続側引き出し線のうちで周方向前記第一の中性点側の3本のうちの前記3つの相電圧印加用端子に最も近い引き出し線は、前記3つの相電圧印加用端子のうちの最も遠い相電圧印加用端子に接続されることを特徴とする相並列U字導体順次接続Y形巻線の引き出し線構造。
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