JP5677530B2 - 回転電機の固定子巻線、回転電機の固定子、回転電機の固定子の製造方法、及び回転電機の固定子の製造に用いる治具 - Google Patents
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Description
まず、第一実施形態について、図1から図13を参照して説明する。
図1に示す三相交流の回転電機の固定子10は、固定子鉄心11と、三相各相の固定子巻線、すなわちU相の固定子巻線20と、V相の固定子巻線30と、W相の固定子巻線40と、を備えている。固定子鉄心11は、例えば電磁鋼板を所定の形状に打ち抜き、その打ち抜いた電磁鋼板を複数枚積層して構成されている。固定子鉄心11には、48個のスロット12が形成されている。固定子巻線20、30、40は、それぞれスロット12に納められている。これにより、固定子10は、4極48スロットの固定子を構成している。
重ね巻きコイルを構成する第1組合せコイル21及び第2組合せコイル22は、同一の構成であるため、第1組合せコイル21及び第2組合せコイル22について第1組合せコイル21を代表させて説明する。第1組合せコイル21は、2以上に分割された同相の単位コイルで構成されている。本実施形態の場合、第1組合せコイル21は、2個に分割されたU相の単位コイルである1段目単位コイル211と2段目単位コイル222とから構成されている。1段目単位コイル211は、スロット12内において、固定子鉄心11の径方向の外側つまり外周側に配置されている。2段目単位コイル212は、スロット12内において、固定子鉄心11の径方向の内側つまり内周側に配置されている。
次に第二実施形態について、図14を参照して説明する。
第二実施形態において、第1組合せコイル21は、1段目単位コイル211と、2段目単位コイル212と、3段目単位コイル213とから構成されている。同様に、第2組合せコイル22は、1段目単位コイル221と、2段目単位コイル222と、3段目単位コイル223とから構成されている。これによれば、各単位コイル211、212、213、221、222、223を、より柔軟性に富む構成にすることができ、その取り扱いを容易なものとすることができる。その結果、スロット12内への各コイル211、212、213、221、222、223の挿入をより容易なものとすることができ、機械化が容易となる。
次に第三実施形態について、図15を参照して説明する。
本実施形態において、固定子10は、2極36スロットに構成されている。この場合も、各相の固定子巻線20、30、40の構成は共通している。例えばU相の固定子巻線20の各極は、第1組合せコイル21と、第2組合せコイル22と、第3組合せコイル23とから構成されている。第1組合せコイル21は、第1スロットと第10スロットとに納められている。第2組合せコイル22は、第1組合せコイル21に対して1スロット分ずらした位置、つまり第2スロットと第11スロットとに納められている。第3組合せコイル23は、第2組合せコイル22に対して1スロット分ずらした位置、つまり第3スロットと第12スロットとに納められている。この場合、各組合せコイル21、22、23のコイルピッチKは、K=50%となる。なお、この場合、スロットピッチS=9、極数P=2、スロット数Z=36となる。
これによれば、固定子10が2極36スロットの回転電機の固定子であっても、上記各実施形態と同様の作用効果が得られる。
次に第四実施形態について、図16を参照して説明する。
本実施形態において、固定子10は、2極36スロットに構成されている。この場合も、各相の固定子巻線20、30、40の構成は共通している。例えばU相の固定子巻線20の各極は、第1組合せコイル21と、第2組合せコイル22と、第3組合せコイル23とから構成されている。第1組合せコイル21は、第1スロットと第16スロットとに納められている。第2組合せコイル22は、第1組合せコイル21に対して1スロット分ずらした位置、つまり第2スロットと第17スロットとに納められている。第3組合せコイル23は、第2組合せコイル22に対して1スロット分ずらした位置、つまり第3スロットと第18スロットとに納められている。この場合、各組合せコイル21、22、23のコイルピッチKは、K=83.3%となる。なお、この場合、スロットピッチS=15、極数P=2、スロット数Z=36となる。
これによれば、固定子10が2極36スロットの回転電機の固定子であっても、上記各実施形態と同様の作用効果が得られる。
次に第五実施形態について、図17を参照して説明する。
本実施形態において、固定子10は、2極24スロットに構成されている。この場合も、各相の固定子巻線20、30、40の構成は共通している。例えばU相の固定子巻線20の各極は、第1組合せコイル21と、第2組合せコイル22とから構成されている。第1組合せコイル21は、第1スロットと第11スロットとに納められている。第2組合せコイル22は、第1組合せコイル21に対して1スロット分ずらした位置、つまり第2スロットと第12スロットとに納められている。この場合、各組合せコイル21、22のコイルピッチKは、K=83.3%となる。なお、この場合、スロットピッチS=10、極数P=2、スロット数Z=24となる。
これによれば、固定子10が2極24スロットの回転電機の固定子であっても、上記各実施形態と同様の作用効果が得られる。
次に第六実施形態について、図18を参照して説明する。
本実施形態において、固定子10は、2極48スロットに構成されている。この場合も、各相の固定子巻線20、30、40の構成は共通している。例えばU相の固定子巻線20の各極は、第1組合せコイル21と、第2組合せコイル22と、第3組合せコイル23と、第4組合せコイル24とから構成されている。第1組合せコイル21は、第1スロットと第21スロットとに納められている。第2組合せコイル22は、第1組合せコイル21に対して1スロット分ずらした位置、つまり第2スロットと第22スロットとに納められている。第3組合せコイル23は、第2組合せコイル22に対して1スロット分ずらした位置、つまり第3スロットと第23スロットとに納められている。第4組合せコイル24は、第3組合せコイル23に対して1スロット分ずらした位置、つまり第4スロットと第24スロットとに納められている。この場合、各組合せコイル21、22、23、24のコイルピッチKは、K=83.3%となる。なお、この場合、スロットピッチS=20、極数P=2、スロット数Z=48となる。
これによれば、固定子10が2極48スロットの回転電機の固定子であっても、上記各実施形態と同様の作用効果が得られる。
次に第七実施形態について、図19を参照して説明する。
本実施形態において、固定子10は、6極36スロットに構成されている。この場合も、各相の固定子巻線20、30、40の構成は共通している。例えばU相の固定子巻線20の各極は、第1組合せコイル21から構成されている。第1組合せコイル21は、第1スロットと第8スロットとに納められている。この場合、第1組合せコイル21のコイルピッチKは、K=116.7%となる。なお、この場合、スロットピッチS=7、極数P=6、スロット数Z=36となる。
これによれば、固定子10が6極36スロットの回転電機の固定子であっても、上記各実施形態と同様の作用効果が得られる。
次に第八実施形態について、図20を参照して説明する。
本実施形態において、固定子10は、6極54スロットに構成されている。この場合も、各相の固定子巻線20、30、40の構成は共通している。例えばU相の固定子巻線20の各極は、第1組合せコイル21、第2組合せコイル22、及び第3組合せコイル23とから構成されている。第1組合せコイル21は、第1スロットと第10スロットとに納められている。第2組合せコイル22は、第1組合せコイル21に対して1スロット分ずらした位置、つまり第2スロットと第11スロットとに納められている。第3組合せコイル23は、第2組合せコイル22に対して1スロット分ずらした位置、つまり第3スロットと第12スロットとに納められている。この場合、各組合せコイル21、22、23のコイルピッチKは、K=100%となる。なお、この場合、スロットピッチS=9、極数P=6、スロット数Z=54となる。
これによれば、固定子10が6極54スロットの回転電機の固定子であっても、上記各実施形態と同様の作用効果が得られる。
次に第九実施形態について、図21を参照して説明する。
本実施形態において、固定子10は、6極72スロットに構成されている。この場合も、各相の固定子巻線20、30、40の構成は共通している。例えばU相の固定子巻線20の各極は、第1組合せコイル21と、第2組合せコイル22とから構成されている。第1組合せコイル21は、第1スロットと第11スロットとに納められている。第2組合せコイル22は、第1組合せコイル21に対して1スロット分ずらした位置、つまり第2スロットと第12スロットとに納められている。この場合、各組合せコイル21、22のコイルピッチKは、K=83.3%となる。なお、この場合、スロットピッチS=10、極数P=6、スロット数Z=72となる。
これによれば、固定子10が6極72スロットの回転電機の固定子であっても、上記各実施形態と同様の作用効果が得られる。
次に第十実施形態について、図4及び図22を参照して説明する。
第十実施形態は、組合せコイル21、22の巻線の構成が上記第一実施形態と異なる。ここで、組合せコイル21、22は同一の構成であるため、第1組合せコイル21を代表させて説明する。第1組合せコイル21は、上記第一実施形態と同様に2以上の線径の巻線、この場合、φ1.1mmの巻線2本と、φ1.0mmの巻線1本と、で構成されている。1段目単位コイル211は、図22に示すように、φ1.1mmの巻線1本と、φ1.0mmの巻線1本と、の合計2本の巻線で構成されている。一方、2段目単位コイル212は、φ1.1mmの巻線1本で構成されている。
これによれば、同心巻きコイルを採用した場合に比べて、巻線の無駄を削減することができる。また、個々の単位コイルを柔軟なものとすることができるため、個々の単位コイルの取り扱いが容易となり、これにより、単位コイルを固定子鉄心のスロットへ容易に挿入することができる。その結果、コイルの挿入について機械化が容易となる。
Claims (7)
- 各相各極の巻線が単層の重ね巻きコイルで構成され、前記単層の重ね巻きコイルは、2以上に分割された同相の単位コイルを固定子鉄心のスロット内において該固定子鉄心の径方向へ重ねて配置された組合せコイルで構成され、
前記組合せコイルは、1段目の単位コイルと、前記1段目の単位コイルに対して前記固定子鉄心の径方向の内側に配置される2段目の単位コイルと、で構成され、
前記1段目の単位コイルの巻数と前記2段目の単位コイルの巻数とが同一であって、かつ、前記1段目の単位コイルの口出し線の本数と前記2段目の単位コイルの口出し線の本数とが異なる回転電機の固定子巻線。 - 前記各組合せコイルは、同一のコイルピッチで構成されている請求項1に記載の回転電機の固定子巻線。
- 前記コイルピッチは、116.7%ピッチ又は100%ピッチ又は83.3%ピッチ又は50%ピッチのいずれかである請求項2に記載の回転電機の固定子巻線。
- 前記組合せコイルは2以上の線径の巻線で構成され、
前記単位コイルのうち前記固定子鉄心の径方向の内側に配置される単位コイルには、前記2以上の線径の巻線のうち太い方の巻線が含まれ、
前記単位コイルのうち前記固定子鉄心の径方向の内側に配置される単位コイルの周長が、前記固定子鉄心の径方向の外側に配置される単位コイルの周長よりも短い請求項1から3のいずれか一項に記載の回転電機の固定子巻線。 - 前記固定子鉄心の径方向に隣接する前記各単位コイルの相互間に設けられた絶縁紙を備える請求項1から4のいずれか一項に記載の回転電機の固定子巻線を用いた回転電機の固定子。
- 請求項1から4のいずれか一項に記載の回転電機の固定子巻線を有する固定子又は請求項5に記載の固定子の製造方法であって、
前記固定子鉄心に嵌め込まれて前記スロットの開口を塞ぐコイル浮き押さえ治具を備え、
前記単位コイルの段数を2以上の整数であるX段とした場合に、
X−1段目の単位コイルを前記スロットへ挿入する工程と、
前記固定子鉄心に前記コイル浮き押さえ治具を嵌め込む工程と、
前記コイル浮き押さえ治具を前記鉄心から押し外すとともにX段目の単位コイルを前記スロットに挿入する工程と、を備える回転電機の固定子の製造方法。 - 前記請求項6に記載の回転電機の固定子の製造方法の使用に用いる治具であって、前記固定子鉄心に嵌め込まれる主体部と、前記主体部から突出して設けられ前記スロットに挿入されて前記スロットの開口を塞ぐことで前記単位コイルが前記スロットから浮き出ることを防ぐ押さえ部と、を備える治具。
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