JP6686325B2 - 回転電機の固定子の固定子コイルの固定方法 - Google Patents
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Description
本発明は、回転電機の固定子の固定子コイルの固定方法に関する。
従来、回転電機の固定子では、固定子鉄心のスロットに挿入された固定子コイルがくさび（ウェッジ）によって当該スロットの底部に押えつけられた状態で固定されている。
例えば、下記特許文献１には、固定子鉄心における巻線溝の開方端部に、巻線押え用くさびを嵌挿するくさび溝を形成した固定子において、くさび及びくさび溝を部分的に分散して設けた回転電機の固定子が開示されている。
下記特許文献２には、固定子鉄心と、固定子鉄心のスロットに挿入された巻線と、スロットの開口部先端側に打ち込まれたくさびと、を備え、前記くさびは、その外側面に突起部を有し、且つ、前記スロットは、その開口部先端側の形状が前記くさびと噛み合った形状を有するものであり、前記突起部は、前記巻線の対向面側から拡がる方向に傾斜した回転電機が開示されている。
しかしながら、上記特許文献１，２では、固定子コイルがくさびにより固定子鉄心のスロット内に保持されるものの、運転中の固定子コイルの熱伸びならびに振動などで前記くさびが脱落すると、固定子コイルのバイブレーションスパーキングや短絡を誘発する可能性があることから、前記くさびの脱落をより確実に防止することが望まれていた。
以上のことから、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、固定子コイルをスロット内により確実に保持することができる回転電機の固定子の固定子コイルの固定方法を提供することを目的としている。
前述した課題を解決する第１の発明に係る回転電機の固定子の固定子コイルの固定方法は、回転電機の固定子鉄心と、前記固定子鉄心のスロットに挿入された固定子コイルと、前記固定子コイルを前記スロット内に押し付けるくさびとを備える回転電機の固定子の固定子コイルの固定方法であって、前記くさびは、回転電機の径方向断面にて、径方向外側へ向かう底面部と、径方向内側へ向かう上面部と、周方向へ向かう一対の側面部と、を有し、かつ各々の側面部は、底面部側から上面部側に向けて周方向に拡がるように延びていて、台形断面をなしており、回転電機の周方向両側に設けられ回転電機の周方向外側へ突出する、前記一対の側面部からなる第一突出部と、前記第一突出部に設けられ回転電機の周方向外側へさらに突出する第二突出部とを有し、前記固定子鉄心の前記スロットは、回転電機の径方向断面にて、径方向内側が開口端部として開口しており、この開口端部側に、前記くさびの前記第一突出部および前記第二突出部が嵌まるくさび溝を有し、前記第二突出部は、前記くさびの前記側面部において前記底面部側に配置されており、前記底面部の端部に接続し回転電機の周方向外側へ突出する曲面部を有し、前記固定子鉄心の前記スロット内に挿入された前記固定子コイルに前記くさびの前記底面部を対向させた状態で当該くさびを当該スロットの前記開口端部側から当該スロット内に挿入して前記くさび溝に嵌め込むことにより、前記第一突出部を当該くさび溝の前記第一嵌合部に嵌め込み、前記第二突出部を当該くさび溝の前記第二嵌合部に嵌め込んで、前記固定子コイルを当該スロットの底面部に押さえ付けて固定することを特徴とする。
前述した課題を解決する第２の発明に係る回転電機の固定子の固定子コイルの固定方法は、第１の発明に係る回転電機の固定子の固定子コイルの固定方法であって、前記くさびおよび前記くさび溝は、前記回転電機の軸方向で部分的に有することを特徴とする。
本発明によれば、固定子鉄心のスロットは、くさびの第一突出部および第二突出部が嵌まるくさび溝を有することから、くさびの第一突出部のみが嵌まるくさび溝を有する従来の回転電機の固定子と比べて、固定子コイルをスロット内により確実に保持することができる。
本発明に係る回転電機の固定子の固定子コイルの固定方法の実施形態について、以下に説明するが、本発明は、以下の実施形態のみに限定されるものではない。
［第一の実施形態］
本発明に係る回転電機の固定子の固定子コイルの固定方法の第一の実施形態について、図１および図２に基づいて説明する。
本発明に係る回転電機の固定子の固定子コイルの固定方法の第一の実施形態について、図１および図２に基づいて説明する。
本実施形態に係る回転電機の固定子は、図１、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、回転電機の固定子鉄心２１と、固定子鉄心２１のスロット２１ａに挿入された固定子コイル２２と、固定子コイル２２をスロット２１ａ内に押し付けるくさび１１とを備える。
固定子コイル２２は、上側コイル２２ａと下側コイル２２ｂとを有する。上側コイル２２ａおよび下側コイル２２ｂは、複数のコイル導体（巻線）２３と、複数のコイル導体２３の外周を覆う絶縁層（絶縁紙）２４とを有する。固定子コイル２２は、上側コイル２２ａと下側コイル２２ｂとの間にスペーサ２５が配置された状態でスロット２１ａ内に挿入されている。すなわち、絶縁層２４で覆われた複数のコイル導体２３が固定子鉄心２１の径方向にてスペーサ２５を介して２段で挿入されている。
前記くさび１１は、固定子鉄心２１の径方向で対向する底面部１１ａおよび上面部１１ｂと、固定子鉄心２１の周方向で対向する側面部１１ｃ，１１ｄとを有する。側面部１１ｃ，１１ｄは、底面部１１ａ側から上面部１１ｂ側に向けて固定子鉄心２１の周方向外側へ広がるように延びている。すなわち、前記くさび１１は、回転電機の径方向断面にて、底面部１１ａと上面部１１ｂと側面部１１ｃ，１１ｄとで台形をなしている。上面部１１ｂと側面部１１ｃ，１１ｄとで、回転電機の周方向両側に設けられ回転電機の周方向外側へ突出する第一突出部１１ｅ，１１ｆをなしている。
前記くさび１１は、回転電機の径方向断面にて、一方の側面部１１ｄの第一突出部１１ｆに設けられ回転電機の周方向外側へさらに突出する第二突出部１２を有する。前記第二突出部１２は、回転電機の軸方向にて前記くさび１１の中央に配置される。前記第二突出部１２は、前記くさび１１の底面部１１ａ側に配置される。前記第二突出部１２は、側面部１１ｄに接続し上面部１１ｂと底面部１１ａとの間でくさび１１の周方向外側へ延在する上面部１２ｂと、上面部１２ｂの端部１２ｃおよび底面部１１ａの端部と接続し回転電機の周方向外側へ突出する側方曲面部１２ａとを有する。すなわち、くさび１１は、第一突出部１１ｅ，１１ｆと、第一突出部１１ｅ，１１ｆよりも底面部１１ａ側に設けられる第二突出部１２とを有する。
スロット２１ａは、開口端部側に設けられくさび１１が嵌まり込むくさび溝２１ｂを有する。くさび溝２１ｂは、くさび１１の第一突出部１１ｅ，１１ｆが嵌め込まれる第一嵌合部２１ｂａ，２１ｂｂと、くさび１１の第二突出部１２が嵌め込まれる第二嵌合部２１ｃとを有する。第二嵌合部２１ｃは、くさび１１の第二突出部１２の側方曲面部１２ａおよび上面部１２ｂに沿う側方曲面部２１ｃｂおよび上面部２１ｃａを有する。
なお、前記くさび１１は、可塑性のある材料で作製されたものであることが好ましい。前記可塑性のある材料として、ポリフェニルサルファイド（ＰＰＳ）やポリフタルアミド（ＰＰＡ）などのエンジニアリングプラスチックおよびエポキシガラス積層板を用いることが可能である。
上述した回転電機の固定子においては、スペーサ２５を介して配置される上側コイル２２ａおよび下側コイル２２ｂを有する固定子コイル２２が回転電機の固定子鉄心２１のスロット２１ａ内に挿入され、底面部１１ａがスロット２１ａ内の上側コイル２２ａと対向した状態でスロット２１ａの開口端部側から当該スロット２１ａ内にくさび１１が挿入されてくさび１１がくさび溝２１ｂに嵌め込まれる。これにより、くさび１１の第一突出部１１ｅ，１１ｆがくさび溝２１ｂの第一嵌合部２１ｂａ，２１ｂｂに嵌まり込み、第二突出部１２がくさび溝２１の第二嵌合部２１ｃに嵌まり込んで、固定子コイル２２がスロット２１ａの底面部２１ａａに押さえつけられて固定される。
したがって、本実施形態によれば、くさび１１の第一突出部１１ｅ，１１ｆがくさび溝２１ｂの第一嵌合部２１ｂａ，２１ｂｂに嵌め込まれると共に、くさび１１の第一突出部１１ｆに設けられた第二突出部１２がくさび溝２１ｂに設けられた第二嵌合部２１ｃに嵌め込まれることになり、くさびの第一突出部のみがくさび溝の第一嵌合部に嵌まり込む従来の回転電機の固定子と比べて、固定子コイル２２をスロット２１ａ内により確実に保持することができる。
前記第二突出部１２は、前記くさび１１の底面部１１ａ側に配置されることにより、第一突出部１１ｅ，１１ｆおよび第二突出部１２をくさび溝２１ｂの第一嵌合部２１ｂａ，２１ｂｂおよび第二嵌合部２１ｃのそれぞれにより確実に嵌め込むことができる。
前記第二突出部１２は、回転電機の周方向外側へ突出する側方曲面部１２ａを有することにより、固定子鉄心２１のスロット２１ａにくさび１１を押し込むことで、固定子鉄心２１のスロット２１ａに設けられたくさび溝２１ｂにくさび１１を円滑に嵌め込むことができる。
［第二の実施形態］
本発明に係る回転電機の固定子の固定子コイルの固定方法の第二の実施形態について、図３に基づいて説明する。本実施形態では、前記くさびが挿入されていない箇所の固定子鉄心のスロット形状を変更し、これ以外は、上述した第一の実施形態に係る回転電機の固定子と同じ部材を有している。
なお、本実施形態では、上述した第一の実施形態に係る回転電機の固定子と同じ部材には同一符号を付記し、その説明を適宜省略する。
本発明に係る回転電機の固定子の固定子コイルの固定方法の第二の実施形態について、図３に基づいて説明する。本実施形態では、前記くさびが挿入されていない箇所の固定子鉄心のスロット形状を変更し、これ以外は、上述した第一の実施形態に係る回転電機の固定子と同じ部材を有している。
なお、本実施形態では、上述した第一の実施形態に係る回転電機の固定子と同じ部材には同一符号を付記し、その説明を適宜省略する。
本実施形態に係る回転電機の固定子は、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、くさび１１が挿入された箇所では、上述した第一の実施形態に係る回転電機の固定子と同様、スロット２１ａにくさび溝２１ｂが形成された回転電機の固定子鉄心２１を備える一方、くさび１１が挿入されていない箇所では、前記くさび溝が無い形状のスロット３１ａが形成された回転電機の固定子鉄心３１を備える。すなわち、本実施形態においては、くさび１１およびくさび溝２１ｂを回転電機の軸方向で部分的に有する。
なお、回転電機の固定子鉄心３１においては、回転電機の固定子鉄心２１のくさび溝２１ｂに嵌め込まれたくさび１１によって、固定子コイル２２がスロット３１ａの底面部３１ａａに押さえつけられて固定される。
なお、回転電機の固定子鉄心３１においては、回転電機の固定子鉄心２１のくさび溝２１ｂに嵌め込まれたくさび１１によって、固定子コイル２２がスロット３１ａの底面部３１ａａに押さえつけられて固定される。
したがって、本実施形態によれば、固定子コイルの熱伸びや振動などによるくさび１１の回転電機の軸心方向へのズレが回転電機の固定子鉄心３１により阻止されることから、くさび１１の脱落をより確実に防止することができる。
なお、上記では、第二突出部１２が一方の側面部１１ｄに設けられたくさび１１を有する回転電機の固定子を用いて説明したが、回転電機の周方向で両方の側面部に第二突出部が設けられたくさびと、前記くさびの前記第二突出部が嵌まり込む第二嵌合部を有するくさび溝がスロットに設けられた固定子鉄心とを備える回転電機の固定子とすることも可能である。
１１ くさび
１１ａ 底面部
１１ｂ 上面部
１１ｃ，１１ｄ 側面部
１１ｅ，１１ｆ 第一突出部
１２ 第二突出部
１２ａ 側方曲面部
１２ｂ 上面部
１２ｃ 端部
２１ 固定子鉄心
２１ａ スロット
２１ｂ くさび溝
２１ｂａ，２１ｂｂ 第一嵌合部
２１ｃ 第二嵌合部
２１ｃａ 上面部
２１ｃｂ 側方曲面部
２２ 固定子コイル
２２ａ 上側コイル
２２ｂ 下側コイル
２３ コイル導体
２４ 絶縁層
２５ スペーサ
３１ 固定子鉄心
３１ａ スロット
１１ａ 底面部
１１ｂ 上面部
１１ｃ，１１ｄ 側面部
１１ｅ，１１ｆ 第一突出部
１２ 第二突出部
１２ａ 側方曲面部
１２ｂ 上面部
１２ｃ 端部
２１ 固定子鉄心
２１ａ スロット
２１ｂ くさび溝
２１ｂａ，２１ｂｂ 第一嵌合部
２１ｃ 第二嵌合部
２１ｃａ 上面部
２１ｃｂ 側方曲面部
２２ 固定子コイル
２２ａ 上側コイル
２２ｂ 下側コイル
２３ コイル導体
２４ 絶縁層
２５ スペーサ
３１ 固定子鉄心
３１ａ スロット
Claims (2)
- 回転電機の固定子鉄心と、
前記固定子鉄心のスロットに挿入された固定子コイルと、
前記固定子コイルを前記スロット内に押し付けるくさびと
を備える回転電機の固定子の固定子コイルの固定方法であって、
前記くさびは、回転電機の径方向断面にて、径方向外側へ向かう底面部と、径方向内側へ向かう上面部と、周方向へ向かう一対の側面部と、を有し、かつ各々の側面部は、底面部側から上面部側に向けて周方向に拡がるように延びていて、台形断面をなしており、
回転電機の周方向両側に設けられ回転電機の周方向外側へ突出する、前記一対の側面部からなる第一突出部と、
前記第一突出部に設けられ回転電機の周方向外側へさらに突出する第二突出部と
を有し、
前記固定子鉄心の前記スロットは、回転電機の径方向断面にて、径方向内側が開口端部として開口しており、この開口端部側に、前記くさびの前記第一突出部および前記第二突出部が嵌まるくさび溝を有し、
前記第二突出部は、前記くさびの前記側面部において前記底面部側に配置されており、前記底面部の端部に接続し回転電機の周方向外側へ突出する曲面部を有し、
前記固定子鉄心の前記スロット内に挿入された前記固定子コイルに前記くさびの前記底面部を対向させた状態で当該くさびを当該スロットの前記開口端部側から当該スロット内に挿入して前記くさび溝に嵌め込むことにより、前記第一突出部を当該くさび溝の前記第一嵌合部に嵌め込み、前記第二突出部を当該くさび溝の前記第二嵌合部に嵌め込んで、前記固定子コイルを当該スロットの底面部に押さえ付けて固定する
ことを特徴とする回転電機の固定子の固定子コイルの固定方法。 - 請求項１に記載された回転電機の固定子の固定子コイルの固定方法であって、
前記くさびおよび前記くさび溝は、前記回転電機の軸方向で部分的に有する
ことを特徴とする回転電機の固定子の固定子コイルの固定方法。
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| JP2015166384A JP6686325B2 (ja) | 2015-08-26 | 2015-08-26 | 回転電機の固定子の固定子コイルの固定方法 |
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