JP5609049B2

JP5609049B2 - 回転機

Info

Publication number: JP5609049B2
Application number: JP2009213551A
Authority: JP
Inventors: 俊克村田
Original assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Current assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Priority date: 2009-09-15
Filing date: 2009-09-15
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2029-09-15
Also published as: JP2011066971A

Description

本発明は、回転子および固定子で発生させた磁界の相互作用により回転自在に支持した回転子を回転させる回転機に関する。

発電機や電動機等の回転機は、固定子と、この固定子に対して回転自在に支持された回転子とを含んで構成され、固定子および回転子で発生させた磁界を通じて固定子および回転子の間に反発力や吸引力等を作用させて回転子を回転させるものである。

従来の回転機には、略円管形状である固定子コアの内周面に設けられた開口する空間であるスロット内に導線を巻回配置して固定子を形成したものが知られている。

この回転機の一例として特許文献１には、スロット内部に配置される複数の導線のうち、一部の導線を第１グループ（第１群）に属するものとし、他の導線を第２グループ（第２群）に属するものとし、一グループを一極として一つのスロットで複数の極を実現する固定子を備えた回転機が開示されている。

特開平６−１４１５１２号公報

上記の複数の極を実現する従来の固定子の具体的な一例を図６及び図７を用いて説明する。固定子１００３は、図６に示すように、回転子１００２の回転軸を中心軸Ｃｎとし、中心軸方向を長手方向とした略円筒形状の固定子コア１０３０と、この固定子コア１０３０の内周面に形成され中心軸Ｃｎの径方向内側へ開口するスロットＳｏ内に配置された複数の導線１０３３とを含んで構成されている。これら複数の導線１０３３は、第１極に属する第１群導線１０３３ａと、第２極に属する第２群導線１０３３ｂとを含み、第１群導線１０３３ａがスロットＳｏ内の径方向外側に配置され、第２群導線１０３３ｂがスロットＳｏ内の径方向内側に配置されている。

これら複数の導線１０３３にはエナメル銅線を用いており、エナメル銅線の被覆が振動等の外力により破損した場合であっても異なる極の導線１０３３同士、すなわち属する群が異なる導線１０３３同士を絶縁しなければならないので、第１群導線１０３３ａと第２群導線１０３３ｂとの間、すなわち両導線（１０３３ａ、１０３３ｂ）とを隔離する位置に絶縁シート１０３２を介在する構成が通例である。

この固定子１００３のスロットＳｏに導線１０３３を配置する作業は、スロットＳｏの径方向内側（奥側）から径方向外側へ向けて、第１群導線１０３３ａ、絶縁シート１０３２、第２群導線１０３３ｂを順に敷き詰める作業であり、個々の導線１０３３が動きやすく、この導線１０３３の動きに伴い絶縁シート１０３２も変位して、図７に示すように、両導線（１０３３ａ、１０３３ｂ）を隔離する位置から絶縁シート１０３２が変位して、両導線が接触し、運転中の振動等で被覆が損傷しショート短絡してしまうことがある。

また、スロットＳｏに導線１０３３を配置する作業には熟練を要すると共に、導線１０３３の短絡防止を期するため作業が困難になるという問題もある。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、絶縁シートの変位により異なる群に属する導線が接触することを防止するとともに、スロットに導線を配置する作業を容易にした固定子を構成する回転機を提供することである。

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち、本発明に係る回転機は、スロットを有する固定子コアと、当該スロット内に配置され１又は複数の導線を含む第１群導線および第２群導線と、前記第１群導線と前記第２群導線とを隔離する位置に配置される絶縁シートとにより固定子を構成する回転機であって、前記絶縁シートとの係合により前記絶縁シートが前記第１群導線と前記第２群導線とを隔離する位置から変位することを規制する係合部を有し、前記係合部が、前記スロット内壁の対向位置に設けられ前記絶縁シートと各々接触する一対の突部であることを特徴とする。

この構成によれば、係合部と絶縁シートとが係合することにより、第１群導線と第２群導線とを隔離する位置から絶縁シートが変位して両導線同士が接触することを防止することができる。これに伴ってスロット内に導線を配置する作業の熟練度に拘わらず第１群に導線と第２群導線との接触が防止されるため、スロットに導線を配置する作業の平易化を図ることができる。

また、前記係合部が、前記スロット内壁の対向位置に設けられ前記絶縁シートと各々接触する一対の突部であることから、係合部の動作を容易に実現できるとともに、スロット内方へ突出する突部を通じて導線がスロット内方に寄せられて纏まりやすくなる。これに伴って絶縁シートを配置する際に絶縁シートの挿入位置を突部でガイドして絶縁シートを容易に配置することが可能となり、製造効率の向上ひいては製品品質の向上に資することができる。

絶縁シートの多方向への変位に対して対応するためには、前記係合部が、前記突部と、この突部に形成され前記絶縁シートが挿入されるスリットとで構成されることが望ましい。

本発明は、以上説明した構成であるから、絶縁シートの変位を止めて異なる極に属する第１群導線と第２群導線とが接触することを防止するとともに、スロットに導線を配置する作業を平易化し、導線の配置不良の低減を通じて製品品質の向上および製造効率の向上に資することができる。

本発明の一実施形態に係る回転機を示す概略模式図。同回転機の固定子を斜め上から見た斜視図。図２のＡ−Ａ断面図。同固定子のスロットに導線を配置する作業を示す断面図。本実施形態の変形例として他の実施形態に係る固定子のスロットを示す断面図。従来の回転機に係る固定子のスロット内部に導線が良好な状態で配置された場合の断面図。従来の回転機に係る固定子のスロット内部に導線が好ましくない状態で配置された場合の断面図。

以下、本発明の一実施形態に係る回転機を、図面を参照して説明する。

発電機や電動機等の回転機１は、図１に示すように、ケーシング４と、ケーシング４に固定され磁界を発生させる固定子３と、固定子３に対して回転可能な状態でケーシング４に支持され磁界を受けて回る回転子２とを有しており、固定子３への通電制御により磁界を変化させ、固定子３と回転子２との間に反発力や吸引力等を作用させて回転子２を回転させ、電気エネルギーから回転動力を得る若しくはその逆を行う装置である。

本実施形態の回転機１も上記従来例と同様に、図２及び図３に示すように、固定子３が、回転子２の回転軸を中心軸Ｃｎとし、中心軸方向を長手方向とした略円筒形状の固定子コア３０と、この固定子コア３０の内周面に形成され中心軸Ｃｎの径方向内側へ開口するスロットＳｏの内部に配置された複数の導線３３とを含んで構成されている。なお、図２では導線３３の図示を省略している。

固定子コア３０は、図３に示すように、内部に回転子２を納める円柱空間が形成されているとともに、この円柱空間より径方向外側の部位において中心軸方向に貫通するスロットＳｏが円周方向に沿って複数配置され、円柱空間とスロットＳｏとが連通しスロットＳｏが径方向内側へ開口した形状をなしている。固定子コア３０は、円柱状部材からこれら円柱空間とスロットＳｏとに相当する部位を打ち抜くことにより一体成型されたものである。

図３に示すように、固定子コア３０のうちスロットＳｏを形成するスロット内壁３１の径方向中央部位には、スロットＳｏへ突出する係合部５としての突部３１ａがスロット内壁３１の対向位置において中心軸方向に沿って対をなして形成されている。

この固定子コア３０に対して、複数の導線３３は、第１極に属する第１群導線３３ａと、第２極に属する第２群導線３３ｂとを含み、第１群導線３３ａがスロットＳｏ内の径方向外側に配置され、第２群導線３３ｂがスロットＳｏ内の径方向内側に配置されている。

第１群導線３３ａと第２群導線３３ｂとの間には、両導線を隔離する絶縁シート３２が介在されている。絶縁シート３２は、紙状ないし薄板状をなしており、スロット内壁３１のうちの対をなす突部３１ａに接触、すなわち係合しつつ、両突部３１ａ間に亘って配置されている。なお、本実施形態では絶縁シート３２を突部３１ａの径方向外側部位に接触させているが、絶縁シート３２を突部３１ａの径方向内側部位に接触させるものであってもよい。第２群導線３３ｂより径方向内側には、スロットＳｏの開口を塞ぐように蓋部Ｃａｐが配置されている。固定子コア３０のうちスロットＳｏを形成するスロット内壁３１と、導線３３との間には、これらを絶縁する外側絶縁シートが配置されているが、図３等では説明の簡素化のため図示していない。

ここで、この固定子コア３０のスロットＳｏに導線３３を配置して固定子３とする回転機１を製造する方法を説明する。

まず、図４（ａ）に示すように、固定子コア被覆工程を行う。この工程では、スロットＳｏ内に配置されるべき導線３３と固定子コア３０とを絶縁するために、スロットＳｏを形成するスロット内壁３１に外側絶縁シートＯｕｔを被覆する。

次に、図４（ｂ）に示すように、第２群導線配置工程を行う。この工程では、第２群導線３３ｂを固定子コア３０の円柱空間からスロットＳｏ内に移動させ、スロットＳｏ内の径方向外側に第２群導線３３ｂを敷き詰める。

次に、図４（ｃ）に示すように、絶縁シート配置工程を行う。この工程では、絶縁シート３２を固定子コア３０の中心軸方向から挿入し、絶縁シート３２の端部を突部３１ａと第２群導線３３ｂとの間に配置して係合部５としての突部３１ａと接触した状態にする。

次に、図４（ｄ）に示すように、第１群導線配置工程を行う。この工程では、第２群導線３３ｂの場合と同様に、第１群導線３３ａを固定子コア３０の円柱空間からスロットＳｏ内に移動させ、スロットＳｏ内の径方向内側に第１群導線３３ａを敷き詰める。

以上のように、本実施形態に係る回転機１は、スロットＳｏを有する固定子コア３０と、スロットＳｏ内に配置され１又は複数の導線３３を含む第１群導線３３ａおよび第２群導線３３ｂと、第１群導線３３ａと第２群導線３３ｂとを隔離する位置に配置される絶縁シート３２とにより固定子３を構成する回転機１であって、スロットＳｏの内壁（スロット内壁３１）に、絶縁シート３２との係合により絶縁シート３２が第１群導線３３ａと第２群導線３３ｂとを隔離する位置から変位することを規制する係合部５を設けたことを特徴とする。

この構成によれば、導線３３の動きに伴って絶縁シート３２が変位しようとする際に係合部５と絶縁シート３２とが係合することにより絶縁シート３２の変位が抑制されるので、第１群導線３３ａと第２群導線３３ｂとを隔離する位置から絶縁シート３２が変位することを規制して両導線同士が接触することを防止することができる。これに伴ってスロットＳｏ内に導線を配置する作業の熟練度に拘わらず第１群導線３３ａと第２群導線３３ｂとの接触が防止されるため、スロットＳｏに導線３３を配置する作業の平易化を図ることができる。

特に係合部５が、スロット内壁３１に設けられ絶縁シート３２と接触する突部３１ａであるので、上記の係合部５の作動を容易に実現できるとともに、スロットＳｏ内方へ突出する突部３１ａを通じて導線３３がスロットＳｏ内方に寄せられて纏まりやすくなる。これに伴って絶縁シート３２を配置する際に絶縁シート３２の挿入位置を突部３１ａでガイドして絶縁シート３２を容易に配置することが可能となり、製造効率の向上ひいては製品品質の向上に資することができる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、図５（ａ）に示すように、係合部５として、固定子コア１３０のスロットＳｏを形成するスロット内壁１３１に突部１３１ａを形成し、さらに突部１３１ａに絶縁シート３２が挿入されるスリットＳｉを形成してもよい。このようにすると、スリットＳｉを形成するスリット内壁１３１ｂで絶縁シート３２を挟んで絶縁シート３２がスリットＳｉから抜けにくくなるので、絶縁シートが多方向に変位しようとする場合であっても的確に絶縁シートの変位を防止することができる。

また、図５（ｂ）に示すように、係合部５として、固定子コア２３０のスロットＳｏを形成するスロット内壁２３１に絶縁シート３２が挿入されるスリットＳｉを形成する構成、すなわちスロット内壁に突部を設けずにスリットＳｉのみを形成する構成も挙げられる。

また、図５（ｃ）に示すように、係合部５として、固定子コア３３０のスロットＳｏを形成するスロット内壁３３１に突部３３１ａを形成し、第２群導線３３ｂを包囲するように絶縁シート３３２を袋状に配置してもよい。この場合も絶縁シート３３２の底部が突部３３１ａにより支持され絶縁シート３３２の変位が規制されるので、確実に第１群導線３３ａおよび第２群導線３３ｂの接触による短絡を防止することができる。

なお、固定子コア１３０（２３０、３３０も同様）のうちスロットＳｏを形成するスロット内壁１３１（２３１、３３１も同様）と導線３３との間には、これらを絶縁する外側絶縁シートが配置されているが、図３と同様に図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）でも説明の簡素化のため図示していない。

また、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

例えば、本実施形態では、第１群導線３３ａ及び第２群導線３３ｂはそれぞれ複数の導線３３からなるが、第１群導線３３ａ及び第２群導線３３ｂそれぞれが単一の導線３３からなるものであってもよい。

１………回転機
３………固定子
３０、１３０、３３０…固定子コア
３２、３３２……絶縁シート
３３……導線
３３ａ…第１群導線（第１極）
３３ｂ…第２群導線（第２極）
５………係合部
Ｓｏ……スロット
３１、１３１、３３１…スロット内壁
３１ａ、１３１ａ、３３１ａ…突部
Ｓｉ……スリット
１３１ｂ…スリット内壁

Claims

スロットを有する固定子コアと、当該スロット内に配置され１又は複数の導線を含む第１群導線および第２群導線と、前記第１群導線と前記第２群導線とを隔離する位置に配置される絶縁シートとにより固定子を構成する回転機であって、
前記絶縁シートとの係合により前記絶縁シートが前記第１群導線と前記第２群導線とを隔離する位置から変位することを規制する係合部を有し、
前記係合部が、前記スロット内壁の対向位置に設けられ前記絶縁シートと各々接触する一対の突部であることを特徴とする回転機。
前記係合部が、前記突部と、この突部に形成され前記絶縁シートが挿入されるスリットとで構成される請求項１記載の回転機。