JP4353950B2

JP4353950B2 - 回転電機

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Publication number: JP4353950B2
Application number: JP2006058808A
Authority: JP
Inventors: 和久高島; 悟阿久津
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-03-06
Filing date: 2006-03-06
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2026-03-06
Also published as: US20070205678A1; KR20070091514A; CN101034824B; DE102006044900A1; KR100814580B1; JP2007244008A; CN101034824A; US7579729B2

Description

この発明は、回転電機、特に、回転電機の固定子構造に関するものである。

回転電機の固定子のコイル接続構造に係る従来装置としては、複数の導電部材を絶縁する保持部材を設けた構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１では、絶縁材からなる保持部材は複数の導電部材を絶縁する環状等の溝を有しており、保持部材の溝部に導電部材を配設している。また、保持部材に設けられた複数の半径方向の溝に、コイル接続端子を有する導電部材の腕部が挿通している。

特許第３６１３２６２号公報

以上のように構成されたコイル接続体においては、結線構造に見合った導電部材および保持部材を用いる必要があるため、回転電機の構造や体格などが同等であるにも関わらず、性能面や製作面および市場要求などでＹ結線とΔ結線との双方の結線仕様が必要になった場合、Ｙ結線とΔ結線で形状が異なる導電部材および保持部材が必要となり、導電部材および保持部材の多品種化による製作費用や金型費用が増大する問題が発生していた。

この発明は、上記の問題点を解決しようとするものであって、異なる結線構造に共通の保持部材を用いて給電部を構成させ、部品の共用による部品製作面や部品調達面での有利性を享受できる回転電機を得ようとするものである。

この発明に係る回転電機では、極数とスロット数の関係が１０極１２スロットである回転電機において、複数個のコイルによって構成される巻線を有するステータ本体、前記コイルを互いに接続する導電部材と前記導電部材を保持する保持部材とによって構成される給電部を備え、前記導電部材は円筒部と腕部で構成され、各結線の同じ相の前記導電部材は円筒部に設けられたコイル接続端子を構成する腕部の数のみが異なるものであって、前記保持部材に前記導電部材の円筒部が装着される同心円状の共用溝を設けることにより、前記保持部材を異なる結線構造に対して共通のものとしたものである。

この発明によれば、１０極１２スロットの回転電機において、コイルを互いに接続する導電部材は円筒部と腕部とで構成され、前記導電部材の保持部材に前記導電部材の円筒部材を装着する同心円状の共用溝を設け、前記保持部材を異なる結線構造に共通のものとしたので、各結線用の同じ相の導電部材はコイル接続端子としての腕部の数のみが異なるものとすることができ、保持部材および導電部材の製作費用や金型費用を低減できるばかりでなく、導電部材の保持部材への装着も導電部材の円筒部材を保持部材の共用溝に装着するだけの簡単な作業で行なえるようにしたものであって、１０極１２スロットの回転電機における結線方式による動作特性変更を容易に行えるようにすることで、１０極１２スロットの回転電機における巻線変更による動作特性変更が困難であることの不便性を解消することができる。

実施の形態１．
この発明による実施の形態１を図１から図１０までについて説明する。図１は実施の形態１におけるＹ結線での固定子の構成を軸方向から見た状態を示す端面図である。図２は図１における縦断面図である。図３は実施の形態１におけるΔ結線での固定子の構成を軸方向から見た状態を示す端面図である。図４は図３における縦断面図である。図５は実施の形態１における保持部材単体の構成を軸方向から見た状態を示す端面図である。図６は図５のVI−VI線における部分断面図である。図７は実施の形態１におけるＹ結線用のＵ相の導電部材の構成を軸方向から見た状態を示す端面図である。図８は実施の形態１におけるΔ結線用のＵ相の導電部材の構成を軸方向から見た状態を示す端面図である。図９は実施の形態１におけるＹ結線の結線状態を示す接続図である。図１０は実施の形態１におけるΔ結線の結線状態を示す接続図である。

図１〜図８において、回転電機の固定子は、コア１とコイル２を絶縁する絶縁部材３とＹ結線用のＵ相，Ｖ相，Ｗ相用の導電部材４，５，６と、Δ結線用のＵ相，Ｖ相，Ｗ相用の導電部材４ａ，５ａ，６ａと、コイル２をＹ結線の共通接続点に接続するＣＯＭ用導電部材７と、導電部材４，５，６および導電部材４ａ，５ａ，６ａを絶縁し保持する保持部材１１で構成されている

この構造では絶縁部材３を装着したコア１にコイル２を巻回させ、前記コア１を複数個連結させステータ本体ＳＴを形成する。
一方、導電部材４，５，６，７を組込んだ保持部材１１がステータ本体ＳＴに係止され、上記コイル２同士を導電部材により接続し給電部ＰＳを構成している。
導電部材１１は円筒部８および腕部９ならびに外部接続端子１０より構成され、各結線用の同じ相の導電部材１１は、コイル接続用端子としての腕部９の数のみが異なる相似形状で、Ｙ結線のＵ相の導電部材１１の外部接続端子１０から腕部９ａ，９ｂまでの角度θ１，θ２は、Δ結線のＵ相の導電部材１１と同じとなっている。

なお、上記内容はＶ相，Ｗ相の導電部材５，６も同様である。保持部材１１は形状が異なる結線用導電部材４，５，６が取付け可能な同心円状の共用溝１２〜１５、径方向に配設された共用溝１６（この実施の形態の保持部材では２４ヶ所）、各導電部材を絶縁するための絶縁壁１７〜１９、および、ステータ本体ＳＴに係止するための係止部２０により構成されている。

１０極１２スロットのＹ結線での固定子の構成を示す図１および図２において、絶縁部材３を装着しコイル２を巻回したコア１によって構成されるコイルユニットは、コイルユニットＵ（＋），Ｕ（−），Ｖ（−），Ｖ（＋），Ｗ（＋），Ｗ（−），Ｕ（−），Ｕ（＋），Ｖ（＋），Ｖ（−），Ｗ（−），Ｗ（＋）の１２個が同一円周上に配列して設けられ円筒状のステータ本体ＳＴを構成する。
すなわち、ステータ本体ＳＴを構成するコイルユニットＵ（＋）は、コイル２を絶縁部材３によって電気的に絶縁して巻回されたコア１によって構成されている。また、コイルユニットＵ（−）〜Ｗ（＋）も、コイル２を絶縁部材３によって電気的に絶縁して巻回されたコア１によってそれぞれ構成されている。
そして、導電部材４，５，６およびＣＯＭ用導電部材７を組み込んだ絶縁材からなる保持部材１１が筒状をなすステータ本体ＳＴの端面に係止され、コイルユニットＵ（＋）〜Ｖ（＋）〜Ｗ（＋）にそれぞれ設けられたコイル２を互いに導電部材４，５，６，７によって電気的に接続する給電部ＰＳを構成している。
Ｙ結線のＵ相を例にとれば、外部接続端子１０を有する導電部材４のコイル接続端子としての腕部９がコイルユニットＵ（＋），Ｕ（＋）のコイル２に接続される。Ｖ相，Ｗ相においても、外部接続端子１０を有する導電部材５，６のコイル接続端子としての腕部９がコイルユニットＶ（＋），Ｖ（＋）およびＷ（＋），Ｗ（＋）のコイル２にそれぞれ接続される。一方、ＣＯＭ用導電部材７の腕部９にはＵ（−），Ｖ（−）Ｗ（−）のコイル２が接続される。
保持部材１１は、導電部材４，５，６，７のコイル接続端子としての円筒部８を装着する同心円状共用溝１２〜１５および導電部材４，５，６のコイル接続端子としての腕部９を装着する径方向共用溝１６ならびに絶縁壁１７〜１９および係止部２０を有している。

図３および図４には、Δ結線としての構成が示されている。基本構成は図１および図２に示すＹ結線の場合と同様であり、Δ結線としての特有の構成を持つものである。
そして、導電部材４，５，６を組み込んだ絶縁材からなる保持部材１１が筒状をなすステータ本体ＳＴの端面に係止され、コイルユニットＵ（＋）〜Ｖ（＋）〜Ｗ（＋）にそれぞれ設けられたコイル２を互いに導電部材４，５，６によって電気的に接続する給電部ＰＳを構成している。

図５には、保持部材１１が単体として示されている。前述の通り、保持部材１１は、導電部材４，５，６のコイル接続端子としての円筒部８を装着する同心円状共用溝１２〜１５および導電部材４，５，６のコイル接続端子としての腕部９を装着する径方向共用溝１６ならびに絶縁壁１７〜１９および係止部２０を有している。

保持部材１１の絶縁壁１７〜１９には、図６に拡大断面として示すように、径方向共用溝１６が設けられている。

図７には、Ｙ結線用として用いられるＵ相の導電部材４の構成を軸方向から見た状態が示されている。
導電部材４は、円筒部８と、コイル接続端子としての２個の腕部９ａ，９ｂと、外部接続端子１０とで構成される。
コイル接続端子としての腕部９ａ，９ｂは、帯状導電部片からなる円筒部８と一体で且つこの帯状導電部片の側端縁から長手方向に略平行に延出された腕部を、前記円筒部８を形成する帯状導電部片の板厚方向に屈曲して形成され、コイル接続端を形成する腕部９ａ，９ｂの径方向外端は、フック状に形成されている。
腕部９ａと外部接続端子１０との角度はθ１として設定され、腕部９ｂと外部接続端子１０との角度はθ２として設定される。

図８には、Δ結線用として用いられるＵ相の導電部材４ａの構成を軸方向から見た状態が示されている。
導電部材４ａは、円筒部８と、コイル接続端子としての４個の腕部９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄと、外部接続端子１０とで構成される。
腕部９ａと外部接続端子１０との角度はθ１として設定され、腕部９ｂと外部接続端子１０との角度はθ２として設定される。

この回転電機のロータ極数は１０極（図示せず）、スロット数は１２スロットとなっている。図９にＹ結線、図１０にΔ結線の結線状態を示す。コイル２は２個が直列に接続され、それが２個並列に接続されて、いわゆる２直２パラとして、各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）を形成している。ステータ本体ＳＴ内での各コイル２の並びはコイルユニットＵ（＋），Ｕ（−），Ｖ（−），Ｖ（＋），Ｗ（＋），Ｗ（−），Ｕ（−），Ｕ（＋），Ｖ（＋），Ｖ（−），Ｗ（−），Ｗ（＋）となっている。ここで、同じ相の（＋）と（−）は直列接続され巻き方向が逆のコイル同士であり、通電すると異なる極性を発生するようになっている。この構造では、各相と共通接続点ＣＯＭ、各相同士、並列回路は導電部材により接続されているが、直列接続は隣り合うコア同士のためステータ本体ＳＴ内での連続巻線にて行っている。

以上のように構成された固定子では、保持部材１１に共用の溝１２〜１６が設けられているため、形状の異なる、Ｙ結線用またはΔ結線用の導電部材４，５，６または４ａ，５ａ，６ａの双方を組込むことが可能となっている。これにより、同一構造，同一体格の回転電機で結線が異なる場合でも同一の保持部材１１にて製作可能となり、保持部材１１の製作費用や金型費用を低減することができる。また、各結線用の同じ相の導電部材４，５，６および４ａ，５ａ，６ａは、コイル接続用端子としての腕部９の数のみが異なる相似形状となっているため、同じ金型で製作が可能となり、製作費用や金型費用を低減することができる。

（１Ａ）この発明による実施の形態１によれば、複数個のコイル２によって構成される巻線を有するステータ本体ＳＴ、前記コイル２を互いに接続する導電部材４，５，６，７または４ａ，５ａ，６ａと前記導電部材４，５，６，７または４ａ，５ａ，６ａを保持する保持部材１１とによって構成される給電部ＰＳを備え、異なる結線構造に共通の保持部材１１により前記給電部ＰＳを構成したので、異なる結線構造に共通の保持部材を用いて給電部を構成させ、部品の共用による部品製作面や部品調達面での有利性を享受できる回転電機を得ることができる。
すなわち、絶縁部材３を装着したコア１にコイル２を巻回させるとともに、前記コア１を複数個連結させたステータ本体ＳＴで、前記コイル２同士を接続する導電部材４，５，６，７または４ａ，５ａ，６ａと、導電部材４，５，６，７または４ａ，５ａ，６ａを保持する保持部材１１とからなる給電部ＰＳを持つ回転電機において、結線構造の相違の関わらず同一の保持部材１１にて給電部ＰＳを構成したことを特徴とする回転電機を構成するものである。
したがって、Ｙ結線とΔ結線で同じ保持部材１１を用いて給電部ＰＳを構成させ、また、各結線用の同じ相の導電部材４，５，６および４ａ，５ａ，６ａは、コイル接続用端子としての腕部９，９ａの数のみが異なる相似形状とすることにより、保持部材１１や導電部材４，５，６および４ａ，５ａ，６ａの製作費用や金型費用を低減することを目的とするものであって、次の効果を奏することができる。
（１）保持部材１１の共用化。
（２）保持部材１１の製作費用の低減。
（３）保持部材１１の金型費用の低減。
（４）導電部材４，５，６および４ａ，５ａ，６ａの製作費用の低減。
（５）導電部材４，５，６および４ａ，５ａ，６ａの金型費用の低減。

（１Ｂ）この発明による実施の形態１によれば、前記（１Ａ）項の構成において、前記保持部材１１には、形状が異なる結線用導電部材４，５，６および４ａ，５ａ，６ａが取付け可能な同心円状の共用溝１２〜１５と、径方向に配設された共用溝１６とを設けたので、異なる結線構造に共通の共用溝１２〜１５および径方向に配設された共用溝１６を設けた保持部材１１を用いて給電部ＰＳを構成させ、部品の共用による部品製作面や部品調達面での有利性を享受できる回転電機を得ることができる。

（１Ｃ）この発明による実施の形態１によれば、前記（１Ａ）項または（１Ｂ）項の構成において、各結線用の同じ相の導電部材４，５，６および４ａ，５ａ，６ａは、コイル接続用端子としての腕部９の数のみが異なる相似形状であることを特徴とするので、異なる結線構造に共通のコイル接続用端子としての腕部９の数のみが異なる相似形状を持つ各結線用の同じ相の導電部材４，５，６および４ａ，５ａ，６ａを用いて給電部ＰＳを構成させ、部品の共用による部品製作面や部品調達面での有利性を享受できる回転電機を得ることができる。

（１Ｄ）この発明による実施の形態１によれば、前記（１Ａ）〜（１Ｃ）項のいずれかの構成において、結線構造として構成される結線内容はＹ結線およびΔ結線であることを特徴とするので、Ｙ結線およびΔ結線の異なる結線構造に共通の保持部材１１を用いて給電部ＰＳを構成させ、部品の共用による部品製作面や部品調達面での有利性を享受できる回転電機を得ることができる。

（１Ｅ）この発明による実施の形態１によれば、前記（１Ａ）〜（１Ｄ）項のいずれかの構成において、極数とスロット数の関係が１０極１２スロットであることを特徴とするので、異なる結線構造に共通の保持部材１１を用いて給電部ＰＳを構成させ、部品の共用による部品製作面や部品調達面での有利性を享受できる１０極１２スロットの回転電機を得ることができる。

実施の形態２．
この発明による実施の形態２を図１１から図１７までについて説明する。図１１は実施の形態２における８極１２スロットの場合のＹ結線での固定子の構成を軸方向から見た状態を示す端面図である。図１２は実施の形態２における８極１２スロットの場合のΔ結線での固定子の構成を軸方向から見た状態を示す端面図である。図１３は実施の形態２における保持部材単体の構成を軸方向から見た状態を示す端面図である。図１４は実施の形態２におけるＹ結線用のＵ相の導電部材の構成を軸方向から見た状態を示す端面図である。図１５は実施の形態２におけるΔ結線用のＵ相の導電部材の構成を軸方向から見た状態を示す端面図である。図１６は実施の形態２におけるＹ結線の結線状態を示す接続図である。図１７は実施の形態２におけるΔ結線の結線状態を示す接続図である。

この実施の形態２において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成を同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

８極１２スロットのＹ結線での固定子の構成を示す図１１において、絶縁部材３を装着しコイル２を巻回したコア１によって構成されるコイルユニットは、コイルユニットＵ，Ｖ，Ｗ，Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ，Ｖ，Ｗの１２個が同一円周上に配列して設けられ円筒状のステータ本体ＳＴを構成する。コイル２は４並列で１相を成している。ステータ本体ＳＴ内での各コイル２の並びはＵ，Ｖ，Ｗの順番でこれが４組存在する
すなわち、ステータ本体ＳＴを構成するコイルユニットＵは、コイル２を絶縁部材３によって電気的に絶縁して巻回されたコア１によって構成されている。また、他のコイルユニットＶ，Ｗ，Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ，Ｖ，Ｗも、コイル２を絶縁部材３によって電気的に絶縁してそれぞれ巻回されたコア１によって構成されている。
そして、導電部材４，５，６およびＣＯＭ用導電部材７を組み込んだ絶縁材からなる保持部材１１が筒状をなすステータ本体ＳＴの端面に係止され、コイルユニットＵ，Ｖ，Ｗ，Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｕ，Ｖ，Ｗにそれぞれ設けられたコイル２を互いに導電部材４，５，６，７によって電気的に接続する給電部ＰＳを構成している。
Ｙ結線のＵ相を例にとれば、外部接続端子１０を有する導電部材４のコイル接続端子としての腕部９がコイルユニットＵのコイル２に接続される。Ｖ相，Ｗ相においても、外部接続端子１０を有する導電部材５，６のコイル接続端子としての腕部９がコイルユニットＶおよびＷのコイル２にそれぞれ接続される。
保持部材１１は、導電部材４，５，６，７のコイル接続端子としての円筒部８を装着する同心円状共用溝および導電部材４，５，６のコイル接続端子としての腕部９を装着する径方向共用溝ならびに絶縁壁および係止部２０を有している。

図１２には、８極１２スロットのΔ結線としての構成が示されている。基本構成は図１１に示すＹ結線の場合と同様であり、Δ結線としての特有の構成を持つものである。
そして、導電部材４，５，６を組み込んだ絶縁材からなる保持部材１１が筒状をなすステータ本体ＳＴの端面に係止されて、コイルユニットＵ，Ｖ，Ｗにそれぞれ設けられたコイル２を互いに導電部材４，５，６によって電気的に接続する給電部ＰＳを構成している。

図１３には、保持部材１１が単体として示されている。前述の通り、保持部材１１は、導電部材４，５，６のコイル接続端子としての円筒部８を装着する同心円状共用溝１２〜１５および導電部材４，５，６のコイル接続端子としての腕部９を装着する径方向共用溝１６ならびに絶縁壁１７〜１９および係止部２０を有している。

図１４には、Ｙ結線用として用いられるＵ相の導電部材４の構成を軸方向から見た状態が示されている。
導電部材４は、円筒部８と、コイル接続端子としての４個の腕部９と、外部接続端子１０とで構成される。
コイル接続端子としての腕部９は、帯状導電部片からなる円筒部８から径方向に向けて延出しコイル接続端を形成する腕部９の径方向外端は、突部を有する環状に形成されている。

図１５には、Δ結線用として用いられるＵ相の導電部材４ａの構成を軸方向から見た状態が示されている。
導電部材４ａは、円筒部８と、コイル接続端子としての計８個の腕部９と、外部接続端子１０とで構成される。
コイル接続端子としての腕部９は、帯状導電部片からなる円筒部８から径方向に向けて延出しコイル接続端を形成する腕部９の径方向外端は、突部を有する環状に形成されている。

図１６はＹ結線の結線状態を示し、図１７はΔ結線の結線状態を示す。コイルは４並列で１相を成している。

以上のように構成された固定子でも、保持部材１１に共用の溝が設けられているため、形状の異なる、Ｙ結線用およびΔ結線用の導電部材の双方を組込むことが可能となっており、また、各結線用の同じ相の導電部材は、コイル接続用端子の数のみが異なる相似形状となっているので、実施の形態１と同様の効果が得られる。

なお、この実施の形態では８極１２スロットの場合について記載しているが、２極３スロットの整数倍（例えば、４極６スロット、６極９スロット）であれば、同様の構成が可能である。

（２Ａ）この発明による実施の形態２によれば、実施の形態１における前記（１Ａ）〜（１Ｄ）項のいずれかの構成において、極数とスロット数の関係が４極６スロットや６極９スロットなどの２極３スロットの整数倍であることを特徴とするので、異なる結線構造に共通の保持部材を用いて給電部を構成させ、部品の共用による部品製作面や部品調達面での有利性を享受できる極数とスロット数の関係が２極３スロットの整数倍である回転電機を得ることができる。

この発明による実施の形態１におけるＹ結線での固定子の構成を軸方向から見た状態を示す端面図である。図１における縦断面図である。この発明による実施の形態１におけるΔ結線での固定子の構成を軸方向から見た状態を示す端面図である。図３における縦断面図である。この発明による実施の形態１における保持部材単体の構成を軸方向から見た状態を示す端面図である。この発明による実施の形態１における図５のVI−VI線における部分断面図である。この発明による実施の形態１におけるＹ結線用のＵ相の導電部材の構成を軸方向から見た状態を示す端面図である。この発明による実施の形態１におけるΔ結線用のＵ相の導電部材の構成を軸方向から見た状態を示す端面図である。この発明による実施の形態１におけるＹ結線の結線状態を示す接続図である。この発明による実施の形態１におけるΔ結線の結線状態を示す接続図である。この発明による実施の形態２における８極１２スロットの場合のＹ結線での固定子の構成を軸方向から見た状態を示す端面図である。この発明による実施の形態２における８極１２スロットの場合のΔ結線での固定子の構成を軸方向から見た状態を示す端面図である。この発明による実施の形態２における保持部材単体の構成を軸方向から見た状態を示す端面図である。この発明による実施の形態２におけるＹ結線用のＵ相の導電部材の構成を軸方向から見た状態を示す端面図である。この発明による実施の形態２におけるΔ結線用のＵ相の導電部材の構成を軸方向から見た状態を示す端面図である。この発明による実施の形態２におけるＹ結線の結線状態を示す接続図である。この発明による実施の形態２におけるΔ結線の結線状態を示す接続図である。

符号の説明

１コア、２コイル、３絶縁部材、４，４ａＵ相用導電部材、５，５ａＶ相用導電部材、６，６ａＷ相用導電部材、７ＣＯＭ用導電部材、８円筒部、９腕部、１０外部接続端子、１１保持部材、１２〜１５同心円状共用溝、１６径方向共用溝、１７〜１９絶縁壁、２０係止部。

Claims

極数とスロット数の関係が１０極１２スロットである回転電機において、複数個のコイルによって構成される巻線を有するステータ本体、前記コイルを互いに接続する導電部材と前記導電部材を保持する保持部材とによって構成される給電部を備え、前記導電部材は円筒部と腕部で構成され、各結線の同じ相の前記導電部材は円筒部に設けられたコイル接続端子を構成する腕部の数のみが異なるものであって、前記保持部材に前記導電部材の円筒部が装着される同心円状の共用溝を設けることにより、前記保持部材を異なる結線構造に対して共通のものとしたことを特徴とする回転電機。