JP5791805B2 - 回転電機およびその製造方法 - Google Patents
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Description
図1はこの発明の実施の形態1に係る回転電機を示す片側断面図、図2はこの発明の実施の形態1に係る回転電機の要部を示す斜視図、図3はこの発明の実施の形態1に係る回転電機に適用される固定子を示す斜視図、図4はこの発明の実施の形態1に係る回転電機に適用される固定子鉄心を構成する鉄心ブロックを示す斜視図、図5はこの発明の実施の形態1に係る回転電機に適用される固定子の固定子巻線を構成する巻線アッセンブリを示す斜視図、図6はこの発明の実施の形態1に係る回転電機における巻線アッセンブリを構成する巻線体を示す斜視図、図7はこの発明の実施の形態1に係る回転電機における巻線アッセンブリを構成する巻線体を示す正面図、図8はこの発明の実施の形態1に係る回転電機における巻線アッセンブリを構成する巻線体を示す側面図、図9はこの発明の実施の形態1に係る回転電機における巻線アッセンブリを構成する巻線体を正面斜め上方から見た斜視図、図10はこの発明の実施の形態1に係る回転電機における2つの巻線体が1つのスロットを共有して固定子鉄心に装着された状態を軸方向一端側から見た要部端面図、図11はこの発明の実施の形態1に係る回転電機における3つの巻線体が固定子鉄心の同一スロット群に周方向に連続して装着された状態を軸方向一端側から見た展開図、図12はこの発明の実施の形態1に係る回転電機における3つの巻線体が固定子鉄心の同一スロット群に周方向に連続して装着された状態を径方向外方から見た展開図、図13はこの発明の実施の形態1に係る回転電機における巻線体を周方向に1スロットピッチで8つ配列した状態を示す斜視図、図14はこの発明の実施の形態1に係る回転電機における巻線体を周方向に1スロットピッチで8つ配列した状態を軸方向一端側から見た端面図である。なお、図11では、便宜上、コイルエンドを直線的に示している。
さらに、特許文献3に記載の固定子巻線に比べて、溶接箇所が著しく削減され、溶接工程および溶接部間の絶縁処理工程が簡略化され、低コスト化が図られる。
また、第1および第2直線部22a,22bが長方形断面の長辺方向を周方向に向けてスロット13内に径方向に1列に配列されているので、スロット深さ方向の寸法が小さくなり、回転電機100の径方向寸法の小型化を図ることができる。
また、上記実施の形態1では、第1および第2直線部22a,22bが長方形断面の長辺方向を周方向に向けてスロット13内に径方向に1列に配列されているものとしているが、第1および第2直線部22a,22bは長方形断面の短辺方向を周方向に向けてスロット13内に径方向に1列に配列してもよい。
ついで、図30に示されるように、48番目の巻線体2248を47番目の巻線体2247側に組み付ける。さらに、図31に示されるように、C字状の組立体23の開口を閉じ、1番目の巻線体221と48番目の巻線体2248とを組み付け、円環状の巻線アッセンブリ21が組み立てられる。
図40はこの発明の実施の形態2に係る回転電機における固定子巻線の結線図である。
図41はこの発明の実施の形態3に係る回転電機における固定子巻線の結線図である。
図42はこの発明の実施の形態4に係る回転電機における巻線アッセンブリを構成する巻線体を示す斜視図である。
なお、この実施の形態4では、巻線体22に替えて連続巻線体25を用いている点を除いて、上記実施の形態1と同様に構成されている。
図43はこの発明の実施の形態5に係る回転電機における3つの巻線体が固定子鉄心の同一スロット群に周方向に連続して装着された状態を軸方向一端側から見た展開図である。なお、図43では、便宜上、コイルエンドを直線的に示している。
この実施の形態5では、第1および第2頂部22e,22fの径方向の最大変位量(2d)が、スロット13内の第1および第2直線部22a,22bの配列方向の総厚み(4d)より小さいので、特許文献1に記載の固定子巻線に比べて、コイルエンド群の径方向および軸方向の寸法が小さくなり、回転電機の小型化を実現できる。
図44はこの発明の実施の形態6に係る回転電機における3つの巻線体が固定子鉄心の同一スロット群に周方向に連続して装着された状態を軸方向一端側から見た展開図である。なお、図44では、便宜上、コイルエンドを直線的に示している。
この実施の形態6では、第1および第2頂部22e,22fの径方向の最大変位量(2d)が、スロット13内の第1および第2直線部22a,22bの配列方向の総厚み(4d)より小さいので、特許文献1に記載の固定子巻線に比べて、コイルエンド群の径方向および軸方向の寸法が小さくなり、回転電機の小型化を実現できる。
また、上記各実施の形態では、本願を電動機に適用した場合について説明しているが、本願を発電機に適用しても、同様の効果を奏する。
また、上記各実施の形態では、固定子を用いて説明しているが、電機子は固定子に限定されず、回転子が巻線形回転子の場合には、本願を回転子に適用しても、同様の効果を奏する。
また、上記各実施の形態では、絶縁被覆された導体線を用いて巻線体を作製するものとしているが、絶縁被覆されていない導体線を用いて作製された巻線体に絶縁被覆処理を施してもよい。
Claims (18)
- 電機子鉄心が円環状の電機子巻線に装着されて構成される電機子を有する回転電機において、
上記電機子巻線は、それぞれ、絶縁被覆された、かつ接続部のない連続した導体線をm回(但し、mは2以上の自然数)巻き回して、直線部の端部間がコイルエンドで連結されて螺旋状に構成された巻線体を、上記電機子鉄心の所定スロット数離れたスロット対のそれぞれに1つずつ装着して構成され、
上記コイルエンドは、連結する上記直線部間の略中央部に、径方向に所定量変位する頂部を有し、
上記頂部での径方向の変位量が、略a×d(但し、aは1以上、かつ(m−1)以下の自然数、dは上記スロット内に収納された上記直線部の径方向厚み)であり、
上記スロット内には径方向に重なるように2×m本の2つの異なる上記巻線体の導体線が収納され、
上記電機子鉄心は、周方向に分割された鉄心ブロックを有し、該鉄心ブロックのそれぞれは、円弧状のコアバック部および該コアバック部から径方向に延設されたティースを備えたことを特徴とする回転電機。 - 上記aが2以上の自然数であることを特徴とする請求項1記載の回転電機。
- 上記aがmの約数であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の回転電機。
- 電機子鉄心が円環状の電機子巻線に装着されて構成される電機子を有する回転電機において、
上記電機子巻線は、それぞれ、絶縁被覆された、かつ接続部のない連続した導体線をm回(但し、mは2以上の自然数)巻き回して、直線部の端部間がコイルエンドで連結されて螺旋状に構成された巻線体を、上記電機子鉄心の所定スロット数離れたスロット対のそれぞれに1つずつ装着して構成され、
上記電機子鉄心のスロットのそれぞれには、2つの上記巻線体の直線部が、一方の巻線体の1以上、かつ(m−1)以下の直線部を他方の巻線体の直線部間に入るように径方向に並んで収納されていることを特徴とする回転電機。 - 毎極毎相当たりのスロット数が2以上であり、周方向に連続して配列された、2以上、かつ毎極毎相当たりのスロット数と同数以下の上記巻線体が1本の導体線により作製されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の回転電機。
- 上記導体線の断面が矩形であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の回転電機。
- 上記導体線の断面が長方形であり、スロット内に、長方形断面の長辺を周方向に向けて径方向に並んで収納されていることを特徴とする請求項6記載の回転電機。
- 上記巻線体は、上記コイルエンドの頂部の上記電機子鉄心の軸端面からの高さが径方向内方に向って漸次低くなっていることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の回転電機。
- 上記巻線体は、上記コイルエンドが、上記電機子鉄心のスロット開口端よりスロット底部側に位置していることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の回転電機。
- 上記巻線体は、上記コイルエンドが、上記電機子鉄心のスロット底部よりスロット開口側に位置していることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の回転電機。
- 接続部のない連続した導体線をm回(但し、mは2以上の自然数)巻き回して、直線部の端部間がコイルエンドで連結されて螺旋状に構成され、上記コイルエンドが、連結する上記直線部間の略中央部に、螺旋状に巻き回された上記導体線の積層方向に所定量変位する頂部を有し、上記頂部での上記導体線の積層方向の変位量を、略a×d(但し、aは1以上、かつ(m−1)以下の自然数、dは上記直線部の上記導体線の積層方向の厚み)とする巻線体を作製する工程と、
上記コイルエンドが径方向に重なり合うように上記巻線体を周方向に並べて巻線アッセンブリを組み立てる工程と、
円弧状のコアバック部および該コアバック部の内周部から径方向内方に延設されたティースを備えた複数の鉄心ブロックを上記巻線アッセンブリの外周に環状に並べて該巻線アッセンブリに径方向に挿入する工程と、を備えていることを特徴とする回転電機の製造方法。 - 上記巻線アッセンブリを組み立てる工程は、上記巻線体を1つずつ周方向に移動させて上記巻線アッセンブリを組み立てることを特徴とする請求項11記載の回転電機の製造方法。
- 上記巻線アッセンブリを組み立てる工程は、上記巻線アッセンブリを構成する上記巻線体の1つの巻線体を残してC字状の組立体を組み立て、上記組立体のC字状の開口幅が上記巻線体の周方向幅より広くなるように該組立体の開口を広げ、上記残る1つの巻線体を上記組立体の開口から該組立体の周方向の一側に組み付け、その後上記組立体の開口を閉じて開口端の上記巻線体同士を組み付け、上記巻線アッセンブリを円環状に組立てることを特徴とする請求項12記載の回転電機の製造方法。
- 上記巻線アッセンブリを組み立てる工程は、複数の上記巻線体を1つずつ周方向に移動させてサブアッセンブリを組み立て、該サブアッセンブリを1つずつ周方向に移動させて上記巻線アッセンブリを組み立てることを特徴とする請求項11記載の回転電機の製造方法。
- 上記巻線アッセンブリを組み立てる工程は、上記巻線アッセンブリを構成する上記サブアッセンブリの1つのサブアッセンブリを残してC字状の組立体に組み立て、上記組立体のC字状の開口幅が上記サブアッセンブリの周方向幅より広くなるように該組立体の開口を広げ、上記残る1つのサブアッセンブリを上記組立体の開口から該組立体の周方向の一側に組み付け、その後上記組立体の開口を閉じて開口端の上記サブアッセンブリ同士を組み付け、上記巻線アッセンブリを円環状に組立てることを特徴とする請求項14記載の回転電機の製造方法。
- 上記巻線アッセンブリを上記電機子鉄心に装着する工程は、
上記電機子鉄心を周方向にスロット数と同数に分割された、円弧状のコアバック部および該コアバック部の内周部から径方向内方に延設された1本のティースを有する鉄心ブロックを、上記巻線アッセンブリの外周側に、該ティースの先端が隣り合う上記直線部の列間のそれぞれに向かうように環状に配列し、環状に配列された上記鉄心ブロックを径方向内方に移動させて、該ティースの先端を上記直線部の列間のそれぞれに同時に差し込むことを特徴とする請求項11乃至請求項15のいずれか1項に記載の回転電機の製造方法。 - 上記巻線アッセンブリを上記電機子鉄心に装着する工程は、
上記電機子鉄心を上記スロット配列方向にスロット数の半数に等分割された、円弧状のコアバック部および該コアバック部の周方向内周部から周方向に離間して径方向内方に延設された2本のティースを有する鉄心ブロックを、上記巻線アッセンブリの外周側に、該ティースの先端が隣り合う上記直線部の列間のそれぞれに向かうように環状に配列し、環状に配列された上記鉄心ブロックを径方向内方に移動させて、該ティースの先端を上記直線部の列間のそれぞれに同時に差し込むことを特徴とする請求項11乃至請求項15のいずれか1項に記載の回転電機の製造方法。 - 上記鉄心ブロックの上記ティースが差し込まれる前の上記巻線アッセンブリは、上記電機子鉄心に装着された上記巻線アッセンブリの最終直径より大きな直径に構成されていることを特徴とする請求項16又は請求項17に記載の回転電機の製造方法。
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