JP4782011B2 - 回転電機のステータ - Google Patents

Description

この発明は、例えばエレベータ用巻上機のモータ等に使用される回転電機のステータに関するものである。

従来の回転電機のステータでは、コイルの最外層が隣のコイルの最外層と干渉しないように、最外層の巻き位置が鉄心の径方向に交互にずらされている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１１７８２１号公報

上記のような従来の回転電機のステータでは、最外層の巻き位置をずらすことによりコイル同士の干渉を防止しているが、コイル同士の干渉を防止しつつ、コイルの占積率をさらに上げることが求められている。

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あり、コイル同士の干渉を防止しつつ、コイルの占積率をさらに上げることができる回転電機のステータを得ることを目的とする。

この発明による回転電機のステータは、円環状のコアバック部と、コアバック部から径方向内側へ突出した複数のティース部とを有する鉄心、及びティース部にコイル導体を整列巻きで巻回することにより形成されているコイル群を備え、コイル群は、鉄心の周方向に互いに隣接する複数のコイルセグメントに分割されており、各コイルセグメントは、鉄心の周方向に互いに隣接する複数の段付きコイルを含み、各段付きコイルは、コアバック部に隣接する大径部と、鉄心の径方向内側で大径部に隣接し大径部よりも小径の小径部とを有し、各大径部と各小径部との間には、それらの径の相違による段部が形成されており、各コイルセグメントにおける段部の位置は、鉄心の周方向の一端部に位置する段付きコイルから順に鉄心の径方向内側へずらされている。

この発明の実施の形態１による回転電機のステータの断面図である。 図１の要部拡大図である。 図１の各コイルの巻回方法を示す説明図である。

以下、この発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による回転電機のステータの断面図、図２は図１の要部拡大図である。図において、鉄心１は、円環状のコアバック部２と、コアバック部２から径方向内側へ突出した複数（図１では１６個）のティース部３とを有している。

鉄心１の内側には、コイル群（集中巻線群）４が設けられている。コイル群４は、ティース部３にコイル導体を整列巻きで巻回することにより形成されている。コイル群４は、鉄心１の周方向に互いに隣接する複数（図１では４個）のコイルセグメント５に分割されている。鉄心１は、コイルセグメント５に対応して複数（図１では４個）の鉄心セグメント１０に分割されている。

各コイルセグメント５は、鉄心１の周方向に互いに隣接する第１〜第３の段付きコイル６〜８と、第３の段付きコイルに隣接するボビン状コイル９とが含まれている。

各段付きコイル６〜８は、コアバック部２に隣接する大径部６ａ，７ａ，８ａ、鉄心１の径方向内側で大径部６ａ，７ａ，８ａに隣接する小径部６ｂ，７ｂ，８ｂとを有している。また、各大径部６ａ，７ａ，８ａと各小径部６ｂ，７ｂ，８ｂとの間には、それらの径の相違による段部６ｃ，７ｃ，８ｃが形成されている。小径部６ｂ，７ｂ，８ｂのコイル導体の巻回層数は、大径部６ａ，７ａ，８ａのコイル導体の巻回層数よりも少なく、これにより小径部６ｂ，７ｂ，８ｂは大径部６ａ，７ａ，８ａよりも小径になっている。

各コイルセグメント５における段部６ｃ，７ｃ，８ｃの位置は、鉄心１の周方向の一端部に位置する第１の段付きコイル６から順に鉄心１の径方向内側へずらされている。また、段付きコイル６〜８の断面形状は、ティース部３の中心を中心として左右対称である。ボビン状コイル９においては、鉄心１の径方向の両端部の径が中間部の径よりも大きくなっている。また、ボビン状コイル９の断面形状も、ティース部３の中心を中心として左右対称である。

ここで、図３は図１の各コイル６〜９の巻回方法を示す説明図である。図３（ａ）は、１層目を巻回した状態を示している。１層目のコイル導体１１は、巻線機により、コアバック部２側に位置する巻始め部１１ａからティース部３の先端部へ向けて整列されながら巻き進められる。２層目のコイル導体１１は、図３（ｂ）に示すように、１層目の上に１層目とは逆方向へ向けて整列されながら巻き進められる。この後、同様にして、必要な層数までコイル導体１１が巻回される。このような巻回方法は、一般に整列巻きと呼ばれている。コイル６〜９では、ティース部３の長さ方向の位置によってコイル導体１１の層数が異なっている。

上記のような回転電機のステータでは、各コイルセグメント５における段部６ｃ，７ｃ，８ｃの位置が、鉄心１の周方向の一端部に位置する第１の段付きコイル６から順に鉄心１の径方向内側へずらされているので、コイル６〜９同士の干渉を防止しつつ、コイル６〜９の占積率をさらに上げることができる。これにより、コイル導体１１の損傷を防止でき、また、回転電機がモータの場合にモータ特性を安定させることができる。

さらに、上記のようなコイル群４は、１つのコイルセグメント５を製作する巻線パターンを、コイルセグメント５の数だけ繰り返せば、容易に製作することができる。

また、各コイルセグメント５の他端部にボビン状コイル９が配置されているので、コイル６〜９の占積率をさらに向上させることができる。
さらに、鉄心１は、コイルセグメント５に対応する鉄心セグメント１０に分割されているので、各鉄心セグメント１０にコイルセグメント５を巻回してから、隣接する鉄心セグメント１０を結合するとともに、隣接するコイルセグメント５を接続することができ、製造を容易にすることができる。

なお、上記の例では、鉄心１を４つの鉄心セグメント１０に分割したが、分割数は特に限定されず、また分割しなくてもよい。
また、１つのコイルセグメントに含まれる段付きコイルの数は３つに限定されるものではなく、２つ又は４つ以上であってもよい。
さらに、ボビン状コイルは、必ずしも用いなくてもよく、段付きコイルのみによりコイルセグメントを構成してもよい。この場合、全てのコイルの形状が類似するため、巻線プログラムを統一化することができ、製造技術の確立がさらに容易になるとともに、品質の安定性を確保し易くなる。

Claims (3)

1. 円環状のコアバック部と、上記コアバック部から径方向内側へ突出した複数のティース部とを有する鉄心、及び
   上記ティース部にコイル導体を整列巻きで巻回することにより形成されているコイル群
   を備え、
   上記コイル群は、上記鉄心の周方向に互いに隣接する複数のコイルセグメントに分割されており、
   上記各コイルセグメントは、上記鉄心の周方向に互いに隣接する複数の段付きコイルを含み、
   上記各段付きコイルは、上記コアバック部に隣接する大径部と、上記鉄心の径方向内側で上記大径部に隣接し上記大径部よりも小径の小径部とを有し、
   上記各大径部と上記各小径部との間には、それらの径の相違による段部が形成されており、
   上記各コイルセグメントにおける上記段部の位置は、上記鉄心の周方向の一端部に位置する段付きコイルから順に上記鉄心の径方向内側へずらされている回転電機のステータ。
2. 上記各コイルセグメントには、上記鉄心の径方向の両端部の径が中間部の径よりも大きいボビン状コイルが含まれている請求項１記載の回転電機のステータ。
3. 上記鉄心は、上記コイルセグメントに対応して複数の鉄心セグメントに分割されている請求項１記載の回転電機のステータ。

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