JP7188627B1 - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】配線を小型化することができる巻線切替装置１０を備えた回転電機１を得る。【解決手段】回転電機１は、固定子コア及び複数の巻線群を備えた固定子と、固定子コアの周方向に沿って配置された第１の結線部材群７１及び第２の結線部材群７２と、複数の巻線群の接続を切り替える巻線切替装置１０とを備える。第２の結線部材群７２は、第１の結線部材群７１に対向する位置に設けられる。複数の巻線群は、Ｕ相巻線２２１、２３１、Ｖ相巻線２２２、２３２及びＷ相巻線２２３、２３３からそれぞれ形成される第１の巻線群及び第２の巻線群を備える。第１の巻線群と接続する第１の結線部材群７１は６つの結線部材を備え、第２の巻線群と接続する第２の結線部材群７２は４つの結線部材を備える。共通結線部材７２ｄには、第２の巻線群のＵ相巻線２３１、Ｖ相巻線２３２及びＷ相巻線２３３が接続される。【選択図】図４

Description

本開示は、巻線切替装置を備えた回転電機に関する。

従来の巻線の接続を切り替える回転電機は、巻線の接続を切り替えるための２つの巻線切替装置を備え、巻線切替装置で端子の接続を変更することによって巻線の直列接続と並列接続とを切り替えている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５－１０４１９１号公報

一般的に、巻線と巻線切替装置を接続するためには、導電性の結線部材が用いられる。上記した従来の回転電機では、各巻線の両端に結線部材を接続し、それらを巻線切替装置に接続するため、多くの結線部材を要する。したがって、巻線切替装置を備えた回転電機では、配線が大きくなるという課題があった。

本開示は上記の課題を解決するためになされたものであり、配線を小型化することができる巻線切替装置を備えた回転電機を得ることを目的とするものである。

本開示にかかる回転電機は、円環状の固定子コア及び複数の巻線群を備えた固定子と、固定子コアの周方向に沿って配置された第１の結線部材群と、固定子コアの周方向に沿って配置され固定子コアの径方向において内周側が第１の結線部材群の内周側と対向する位置に設けられた第２の結線部材群と、複数の巻線群の接続を切り替える巻線切替装置とを備えた回転電機であって、複数の巻線群は、周方向に配列された第１のＵ相巻線、第１のＶ相巻線及び第１のＷ相巻線から形成される第１の巻線群、並びに、周方向に配列された第２のＵ相巻線、第２のＶ相巻線及び第２のＷ相巻線から形成された第２の巻線群を備え、第１のＵ相巻線は、径方向において第２のＵ相巻線に対向する位置に配置され、第１のＶ相巻線は、径方向において第２のＶ相巻線に対向する位置に配置され、第１のＷ相巻線は、径方向において第２のＷ相巻線に対向する位置に配置され、第１の結線部材群は、第１のＵ相巻線の一端が接続された第１の結線部材、第１のＵ相巻線の他端が接続された第２の結線部材、第１のＶ相巻線の一端が接続された第３の結線部材、第１のＶ相巻線の他端が接続された第４の結線部材、第１のＷ相巻線の一端が接続された第５の結線部材、及び第１のＷ相巻線の他端が接続された第６の結線部材、を備え、第１の結線部材、第３の結線部材、及び第５の結線部材は電源に電気的に接続され、第２の結線部材群は、第２のＵ相巻線の一端が接続された第７の結線部材、第２のＶ相巻線の一端が接続された第８の結線部材、第２のＷ相巻線の一端が接続された第９の結線部材、及び第２のＵ相巻線の他端、第２のＶ相巻線の他端及び第２のＷ相巻線の他端が接続された共通結線部材、を備え、巻線切替装置は、第１の結線部材と第７の結線部材とを接続し、第３の結線部材と第８の結線部材とを接続し、第５の結線部材と第９の結線部材とを接続し、第２の結線部材、第４の結線部材、及び第６の結線部材を共通結線部材に接続することにより第１の巻線群と第２の巻線群とを並列接続し、第２の結線部材と第７の結線部材とを接続し、第４の結線部材と第８の結線部材とを接続し、第６の結線部材と第９の結線部材とを接続し、第２の結線部材、第４の結線部材、及び第６の結線部材と共通結線部材とを非接続にすることにより第１の巻線群と第２の巻線群とを直列接続するものである。

本開示にかかる巻線切替装置を備えた回転電機は、配線を小型化することができる。

実施の形態１における回転電機を示す端面図である。 実施の形態１におけるＡ―Ａ´断面図である。 実施の形態１におけるＢ―Ｂ´断面図である。 実施の形態１における結線部材と各相巻線の接続を示す図である。 実施の形態１における巻線切替装置の結線図である。 実施の形態１における第１の巻線群及び第２の巻線群の回路図である。 実施の形態１における巻線切替装置の結線図である。 実施の形態１における第１の巻線群及び第２の巻線群の回路図である。 実施の形態１における回転電機を示す端面図である。 実施の形態１における変形例を示すＢ―Ｂ´断面図である。 実施の形態２におけるＢ―Ｂ´断面図である。 実施の形態２における結線部材と各相巻線の接続を示す図である。 実施の形態２における巻線切替装置の結線図である。 実施の形態２における第１の巻線群及び第２の巻線群の回路図である。 実施の形態２における巻線切替装置の結線図である。 実施の形態２における第１の巻線群及び第２の巻線群の回路図である。

実施の形態１．
以下に実施の形態１にかかる回転電機１を詳細に説明する。なお、各図面における同一の符号は同一又は相当の構成を表している。図１に、回転電機１の端面図を示す。図１に示すように、回転電機１は、ハウジング４と、一対の軸受５を介してハウジング４に回転自在に支持されている回転軸６を有する。回転軸６には、回転子３が固定される。回転子３は、磁性体である円柱状の回転子コア３１及び回転子コア３１の周囲に配置された永久磁石３２を有する。回転子３の周りには、固定子２が配置される。固定子２は後述する円環状の固定子コア２１及び複数の巻線群を備える。回転軸６方向の高さにおいて、固定子２と異なる高さに、第１の結線部材群７１及び第２の結線部材群７２が配置される。周方向とは、固定子コア２１の円環に沿う方向を指す。

図２に、回転電機のＡ－Ａ´断面図を示す。図２に示すように、固定子２は、円環状の固定子コア２１及び複数の巻線群を備える。複数の巻線群は、次に説明するように第１の巻線群２２及び第２の巻線群２３を備える。固定子コア２１の内周側には、回転軸６の方向に向かって延びる複数のティース部２１ａが設けられる。各ティース部２１ａには、コイル１１ａ－ｌが集中的に巻き付けられる。

第１の巻線群２２は、周方向に配列された第１のＵ相巻線２２１、第１のＶ相巻線２２２及び第１のＷ相巻線２２３から形成される。第１のＵ相巻線２２１は、並列接続されたコイル１１ａとコイル１１ｂとから構成される。第１のＶ相巻線２２２は、並列接続されたコイル１１ｃとコイル１１ｄとから構成される。第１のＷ相巻線２２３は、並列接続されたコイル１１ｅとコイル１１ｆとから構成される。

第２の巻線群２３は、周方向に配列された第２のＵ相巻線２３１、第２のＶ相巻線２３２及び第２のＷ相巻線２３３から形成され、第１の巻線群２２に対向する位置に設けられる。第２のＵ相巻線２３１は、並列接続されたコイル１１ｇとコイル１１ｈとから構成される。第２のＶ相巻線２３２は、並列接続されたコイル１１ｉとコイル１１ｊとから構成される。第２のＷ相巻線２３３は、並列接続されたコイル１１ｋとコイル１１ｌとから構成される。

図３に、回転電機のＢ－Ｂ´断面図を示す。図３に示すように、第１の結線部材群７１は、第１の巻線群２２が配置される円弧上であって、固定子コア２１の周方向に沿って配置される。第２の結線部材群７２は、第２の巻線群２３が配置される円弧上であって、固定子コア２１の周方向に沿って配置される。第１の結線部材群７１及び第２の結線部材群７２は、複数の支持部材１２に支持され、回転軸６方向の高さにおいて、固定子２と異なる高さに配置される。

第１の結線部材群７１は、６つの結線部材７１ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆを備える。第２の結線部材群７２は、４つの結線部材７２ａ、ｂ、ｃ、ｄを備える。結線部材７１ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ及び結線部材７２ａ、ｂ、ｃ、ｄは、帯状導体であり、略半円状に形成される。例えば、バスバーを樹脂で一体に皮膜して形成される。

第２の結線部材群７２の４つの結線部材７２ａ、ｂ、ｃ、ｄの配置される幅、すなわち第９の結線部材７２ｃの内周から共通結線部材７２ｄの外周までの距離は、第１の結線部材群７１の６つの結線部材７１ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの配置される幅、すなわち第１の結線部材７１ａの内周から第６の結線部材７１ｆの外周までの距離より短い。また、第２の結線部材群７２の結線部材７２ａ、ｂ、ｃ、ｄと隣り合う結線部材との間隔は、第１の結線部材群７１の結線部材７１ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆと隣り合う結線部材との間隔より広い。具体的には、例えば、第２の結線部材群７２の第７の結線部材７２ａと隣り合う第８の結線部材と７２ｂとの間隔は、第１の結線部材群７１の第１の結線部材７１ａと隣り合う第３の結線部材７１ｃとの間隔より広い。

第１の結線部材７１ａは、端子Ｕ１を有する。第２の結線部材７１ｂは、端子ＵＮを有する。第３の結線部材７１ｃは、端子Ｖ１を有する。第４の結線部材７１ｄは、端子ＶＮを有する。第５の結線部材７１ｅは、端子Ｗ１を有する。第６の結線部材７１ｆは、端子ＷＮを有する。第７の結線部材７２ａは、端子Ｕ２を有する。第８の結線部材７２ｂは、端子Ｖ２を有する。第９の結線部材７２ｃは、端子Ｗ２を有する。共通結線部材７２ｄは、端子Ｎを有する。以下、端子Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮ、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２、Ｎを区別して説明しない場合は、端子８と称する。端子８は、後述する巻線切替装置１０に接続される。

第１の結線部材群７１と第１の巻線群２２との接続、及び、第２の結線部材群７２と第２の巻線群２３との接続について図４を用いて説明する。まず、第１の結線部材群７１と第１の巻線群２２との接続について説明する。第１のＵ相巻線２２１の一端には、第１の結線部材７１ａが接続され、他端には第２の結線部材７１ｂが接続される。第１のＶ相巻線２２２の一端には、第３の結線部材７１ｃが接続され、他端には第４の結線部材７１ｄが接続される。第１のＷ相巻線２２３の一端には、第５の結線部材７１ｅが接続され、他端には第６の結線部材７１ｆが接続される。

次に、第２の結線部材群７２と第２の巻線群２３との接続について説明する。第２のＵ相巻線２３１の一端には、第７の結線部材７２ａが接続される。第２のＶ相巻線２３２の一端には、第８の結線部材７２ｂが接続される。第２のＷ相巻線２３３の一端には、第９の結線部材７２ｃが接続される。第２のＵ相巻線２３１の他端、第２のＶ相巻線２３２の他端及び第２のＷ相巻線２３３の他端は共通結線部材７２ｄに接続される。

巻線切替装置１０は、第１の巻線群２２と第２の巻線群２３との並列接続及び直列接続を切り替える装置である。例えば、端子台を有するターミナルボックス又はスイッチであり、ハウジング４に隣接して配置される。

巻線切替装置１０が第１の巻線群２２と第２の巻線群２３とを並列接続とする場合について、図５、６を用いて説明する。図５に示すように、第１の結線部材７１ａの端子Ｕ１、第３の結線部材７１ｃの端子Ｖ１、第５の結線部材７１ｅの端子Ｗ１は、電源に電気的に接続される。例えば、端子Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１を図示しない外部のインバータからの三相交流電流を供給する電源線Ｕ、Ｖ、Ｗに接続する。なお、電気的な接続を確保できるものであれば、電気的接続方法は上記の例に限定されない。

巻線切替装置１０では、端子Ｕ１と端子Ｕ２、端子Ｖ１と端子Ｖ２、端子Ｗ１と端子Ｗ２を電線又はスイッチ等の切替えにより接続する。端子ＵＮ、ＶＮ、ＷＮを端子Ｎに電線又はスイッチ等の切替えにより接続することで、三相を短絡接続する。このように端子８を接続した場合、図６に示すように、並列接続となる。

巻線切替装置１０が第１の巻線群２２と第２の巻線群２３とを直列接続とする場合について、図７、８を用いて説明する。図７に示すように、端子Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１は、並列接続する場合と同様に電源線Ｕ、Ｖ、Ｗに接続する。端子ＵＮと端子Ｕ２、端子ＶＮと端子Ｖ２、端子ＷＮと端子Ｗ２を電線又はスイッチ等の切替えにより接続する。このとき、端子ＵＮ、ＶＮ、ＷＮは端子Ｎと非接続にする。このように端子８を接続した場合、図８に示すように、直列接続となる。

次に、このように構成された回転電機１の回転速度及びトルクについて説明する。以下、各相巻線とは、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線を指し示す。つまり、第１の巻線群２２の各相巻線は、第１のＵ相巻線２２１、第１のＶ相巻線２２２及び第１のＷ相巻線２２３を指し、第２の巻線群２３の各相巻線は、第２のＵ相巻線２３１、第２のＶ相巻線２３２及び第２のＷ相巻線２３３を指す。

まず、第１の巻線群２２と第２の巻線群２３とを並列接続とするときの回転速度及びトルクについて説明する。第１の巻線群２２の各相巻線及び第２の巻線群２３の各相巻線は、並列接続された２つのコイル１１ａ－ｌから構成される。したがって、図６に示すように、第１のＵ相巻線２２１と第２のＵ相巻線２３１とが並列接続されると、第１のＵ相巻線２２１の２つのコイル１１ａ、ｂ及び第２のＵ相巻線２３１の２つのコイル１１ｇ、ｈが並列接続された回路となる。よって、各コイル１１ａ、ｂ、ｇ、ｈには、電源線から供給される電流の１／４の電流が流れる。また、各コイル１１ａ、ｂ、ｇ、ｈには全電圧がかかる。第１のＶ相巻線２２２及び第２のＶ相巻線２３２並びに第１のＷ相巻線２２３及び第２のＷ相巻線２３３についても、同様に、各コイル１１ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｉ、ｊ、ｋ、ｌには、電源線から供給される電流の１／４の電流が流れ、全電圧がかかる。コイル１１ａ－ｌにかかる電圧が大きくなると回転電機１の回転速度が大きくなるため、全電圧がコイル１１ａ－ｌにかかるときは、回転電機１の回転速度が最大となる。したがって、第１の巻線群２２と第２の巻線群２３とを並列接続すると回転電機１を高速回転させることができる。しかし、コイル１１ａ－ｌに流れる電流が小さくなると回転電機１のトルクは小さくなるため、後述する直列接続のときよりもトルクは小さくなる。

次に、第１の巻線群２２と第２の巻線群２３とを直列接続とするときの回転速度及びトルクについて説明する。図８のように第１のＵ相巻線２２１と第２のＵ相巻線２３１とが直列接続されると、並列接続された２つのコイル１１ａ、ｂと並列接続された２つのコイル１１ｇ、ｈとが直列接続された回路となる。よって、各コイル１１ａ、ｂ、ｇ、ｈには、電源線から供給される電流の１／２の電流が流れる。また、各コイル１１ａ、ｂ、ｇ、ｈには全電圧の１／２の電圧がかかる。第１のＶ相巻線２２２及び第２のＶ相巻線２３２並びに第１のＷ相巻線２２３及び第２のＷ相巻線２３３についても、同様に、各コイル１１ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｉ、ｊ、ｋ、ｌには、電源線から供給される電流の１／２の電流が流れ、全電圧の１／２の電圧がかかる。コイル１１ａ－ｌに流れる電流が大きくなると回転電機１のトルクが大きくなるため、並列接続のときよりも大きなトルクを出すことができる。すなわち、トルク飽和の影響を考慮しない場合に、並列接続したときの約２倍のトルクを出すことができる。しかし、並列接続のときよりも電圧が小さいため、回転電機１の回転速度は低速となる。

巻線切替装置１０における第１の巻線群２２と第２の巻線群２３との接続の切替えは、端子８を接続する電線を手作業で繋ぎ変えてもよい。例えば、本実施の形態の回転電機１をエレベータ装置の巻上機に使用する場合、建物の竣工の際に安全性を検証するために行われる非常止め試験では第１の巻線群２２と第２の巻線群２３とを直列接続し、その後の運転では第１の巻線群２２と第２の巻線群２３とを並列接続する。この場合、一度しか接続を切り替えないため上記のような切替方法であってもよい。また、端子８に手動のスイッチを設け、スイッチによって接続を切り替えてもよい。また、巻線切替装置１０として電磁接触器を用いた場合は、電磁接触器を制御する制御装置を設けることで、より容易に接続を切り替えることができる。このとき、第１の巻線群２２及び第２の巻線群２３の抵抗値を測定する抵抗計を設置し、抵抗計の値に基づいて制御装置が接続状態を判定する。例えば、判定した接続状態を表示画面に出力することで、作業者が接続状態を容易に認識することができる。

以上のように、第１の巻線群２２と第２の巻線群２３とが並列接続又は直列接続された回路の結線方式はＹ結線である。そのため、コイル１１ａ－ｌのインピーダンスが等しい平衡状態であれば、端子Ｎを有する共通結線部材７２ｄに流れる電流は０Ａとなる。また、完全な平衡状態でなく、共通結線部材７２ｄに電流が流れたとしても、その電流は、他の結線部材に流れる電流より小さい。したがって、共通結線部材７２ｄとして、他の結線部材より細い部材を用いることができる。言い換えると、共通結線部材７２ｄの断面積を他の結線部材の断面積より小さくすることができる。ここでいう他の結線部材とは、結線部材７１ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ及び結線部材７２ａ、ｂ、ｃを指し示し、以下これらの結線部材を他の結線部材と称する。

また、図３に示すように、第１の結線部材群７１は、６つの結線部材７１ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆを備え、第２の結線部材群７２は、４つの結線部材７２ａ、ｂ、ｃ、ｄを備える。第２の結線部材群７２は、第１の結線部材群７１に比べて、結線部材の本数が少なく、結線部材７２ａ、ｂ、ｃ、ｄと隣り合う結線部材との間隔を広くとることができる。このような構成により、第１の結線部材群７１と第２の結線部材群７２とが同じように発熱した場合に、第２の結線部材群７２のほうが放熱しやすい。

例えば、ハウジング４の形状によって回転電機１に温度の偏りが生じた場合、回転電機１の発熱が大きい側に第２の結線部材群７２を配置し、回転電機１の発熱が小さい側に第１の結線部材群７１を配置することで、回転電機１全体の温度を均一に近づけることができる。

例えば、図９に示すように、下方に第１の結線部材群７１を配置し、上方に第２の結線部材群７２を配置した回転電機１を熱伝導性の物質で形成された取付台１３に設置した場合、第１の結線部材群７１及び第２の結線部材群７２から発生した熱は、上方に溜まりやすい。つまり、第１の結線部材群７１及び第２の結線部材群７２に電流が流れたとき、回転電機１の上方の温度が高くなる。しかし、上述のように第２の結線部材群７２は放熱しやすい構造であるため、回転電機１の上方に溜まった熱を逃がすことができる。また、第１の結線部材群７１で発生した熱は、熱伝導性の物質で形成された取付台１３を介して回転電機１の外側へ放出される。したがって、回転電機１全体の温度を均一に近づけることができる。よって、回転電機１の局所的な発熱が抑制され、回転電機１が故障しにくくなる。

このような実施の形態１における回転電機１にあっては、第２のＵ相巻線２３１の他端、第２のＶ相巻線２３２の他端及び第２のＷ相巻線２３３の他端が共通結線部材７２ｄに接続される。共通結線部材７２ｄに流れる電流は、他の結線部材と比べて小さいため、１本の共通結線部材７２ｄとすることができる。このように構成することで、第２の結線部材群７２の結線部材の本数を削減することができる。したがって、第２の結線部材群７２の４つの結線部材７２ａ、ｂ、ｃ、ｄの配置される幅を第１の結線部材群７１の６つの結線部材７１ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの配置される幅より短くすることができる。よって、回転電機１内の第２の結線部材群７２を収納するスペースを縮小することができ、巻線切替装置１０を備える回転電機１の配線を小型化することができる。

さらに、実施の形態１における回転電機１にあっては、第１の結線部材群７１が第１の巻線群２２が配置される円弧上である周方向に沿って配置され、第２の結線部材群７２が第２の巻線群２３が配置される円弧上である周方向に沿って配置される。このように配置することで、第１の巻線群２２から第１の結線部材群７１までの距離及び第２の巻線群２３から第２の結線部材群７２までの距離が短くなり、それぞれを接続する電線の長さを短くすることができる。よって、配線を小型化することができる。

さらに、実施の形態１における回転電機１にあっては、共通結線部材７２ｄの断面積を他の結線部材の断面積より小さくすることができる。そのため、共通結線部材７２ｄが占領するスペースが縮小され、第２の結線部材群７２の配線をより小型化することができる。また、共通結線部材７２ｄの断面積が小さいことで、結線部材７２ａ、ｂ、ｃ、ｄと隣り合う結線部材との間隔を広くとることもできる。よって、第２の結線部材群７２の放熱効果をより高めることができる。

さらに、実施の形態１における回転電機１にあっては、第２の結線部材群７２は、第１の結線部材群７１が配置される場所より温度が高い場所に配置される。第２の結線部材群７２が備える結線部材の本数は、第１の結線部材群７１が備える結線部材の本数より少ない。そのため、第２の結線部材群７２のほうが放熱しやすい。したがって、第２の結線部材群７２を温度の高い場所に配置することで、回転電機１に温度の偏りが生じたとしても、回転電機１全体の温度を均一に近づけることができる。よって、回転電機１の局所的な発熱が抑制され、回転電機１が故障しにくくなる。

さらに、実施の形態１における回転電機１にあっては、第２の結線部材群７２が備える結線部材７２ａ、ｂ、ｃ、ｄと隣り合う結線部材との間隔は、第１の結線部材群７１が備える結線部材７１ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆと隣り合う結線部材との間隔より広い。このような構成により、第２の結線部材群７２がより放熱しやすくなる。したがって、回転電機１に温度の偏りが生じたとしても、回転電機１全体の温度を均一に近づけることができる。よって、回転電機１の局所的な発熱が抑制され、回転電機１が故障しにくくなる。

なお、コイル１１ａ－ｌがティース部２１ａに集中巻きされる例について説明したが、分布巻きであってもよい。また、第１の巻線群２２の各相巻線及び第２の巻線群２３の各相巻線を構成するコイル１１ａ－ｌは、１つ又は３つ以上であってもよい。

なお、結線部材７１ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ及び結線部材７２ａ、ｂ、ｃ、ｄが帯状導体である例について説明したが、例えば電線のような線状の導体であってもよい。また、これらの結線部材の形状は、略半円状に限られるものではない。例えば、図１０に示すように、各相巻線との接続を考慮してこれらの結線部材の長さを調節してもよい。

なお、共通結線部材７２ｄが１本に形成された帯状導体である例について説明したが、複数の帯状導体を連結して、１本の帯状導体としてもよい。

なお、巻線切替装置１０がハウジング４に隣接して配置される例について説明したが、巻線切替装置１０をハウジング４から離れた位置に設け、端子８と巻線切替装置１０とを電線で接続してもよい。

このように構成された回転電機１であっても、第２のＵ相巻線２３１の他端、第２のＶ相巻線２３２の他端及び第２のＷ相巻線２３３の他端が共通結線部材７２ｄに接続される。共通結線部材７２ｄに流れる電流は、他の結線部材と比べて小さいため、１本の共通結線部材７２ｄとすることができる。そのため、第２の結線部材群７２の結線部材の本数を削減することができる。したがって、第２の結線部材群７２の４つの結線部材７２ａ、ｂ、ｃ、ｄの配置される幅を第１の結線部材群７１の６つの結線部材７１ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの配置される幅より短くすることができる。よって、回転電機１内の第２の結線部材群７２を収納するスペースを縮小することができ、巻線切替装置１０を備える回転電機１の配線を小型化することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、巻線切替装置１０が１つ設けられる例について説明したが、実施の形態２では、巻線切替装置１０が２つ設けられる例について説明する。具体的には、第２の結線部材群７２が有する端子数、及び、巻線切替装置１０における並列接続及び直列接続の切替えが実施の形態１と相違するため、以下に相違点について説明する。

第１の結線部材群７１が有する端子は、実施の形態１と同様である。第２の結線部材群７２が有する端子について、図１１を用いて説明する。第７の結線部材７２ａは、端子Ｕ２ａ及び端子Ｕ２ｂを有する。第８の結線部材７２ｂは、端子Ｖ２ａ及び端子Ｖ２ｂを有する。第９の結線部材７２ｃは、端子Ｗ２ａ及び端子Ｗ２ｂを有する。共通結線部材７２ｄは、実施の形態１と同様に端子Ｎを有する。以下、端子Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２ａ、Ｖ２ａ、Ｗ２ａを区別して説明しない場合は、端子８と称し、端子ＵＮ、ＶＮ、ＷＮ、Ｕ２ｂ、Ｖ２ｂ、Ｗ２ｂ、Ｎを区別して説明しない場合は、端子９と称する。端子８は後述する第１の巻線切替装置１０ａに接続され、端子９は後述する第２の巻線切替装置１０ｂに接続される。

図１２に示すように、第１の結線部材群７１と第１の巻線群２２との接続、及び、第２の結線部材群７２と第２の巻線群２３との接続は、実施の形態１と同様である。

第１の巻線切替装置１０ａ及び第２の巻線切替装置１０ｂは、実施の形態１における巻線切替装置１０に相当する構成であり、第１の巻線群２２と第２の巻線群２３との並列接続及び直列接続を切り替える装置である。例えば、第１の巻線切替装置１０ａ及び第２の巻線切替装置１０ｂは、端子台を有するターミナルボックス又はスイッチであり、ハウジング４に隣接して配置される。第１の巻線切替装置１０ａは、第２の巻線切替装置１０ｂと対向する位置に設けられる。すなわち、回転軸６を中心とし、第１の巻線切替装置１０ａの位置を０度としたときに、１８０度の位置に第２の巻線切替装置１０ｂが設けられる。

第１の巻線切替装置１０ａ及び第２の巻線切替装置１０ｂが第１の巻線群２２と第２の巻線群２３とを並列接続とする場合について、図１３、１４を用いて説明する。図１３に示すように、第１の巻線切替装置１０ａに接続される第１の結線部材７１ａの端子Ｕ１、第３の結線部材７１ｃの端子Ｖ１、第５の結線部材７１ｅの端子Ｗ１は、電源に電気的に接続される。例えば、端子Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１を図示しない外部のインバータからの三相交流電流を供給する電源線Ｕ、Ｖ、Ｗに接続する。

第１の巻線切替装置１０ａでは、端子Ｕ１と端子Ｕ２ａ、端子Ｖ１と端子Ｖ２ａ、端子Ｗ１と端子Ｗ２ａを電線又はスイッチ等の切替えにより接続する。第２の巻線切替装置１０ｂでは、端子ＵＮ、ＶＮ、ＷＮを端子Ｎに電線により接続することで、三相を短絡接続する。このように端子８、９を接続した場合、図１４に示すように、並列接続となる。

第１の巻線切替装置１０ａ及び第２の巻線切替装置１０ｂが第１の巻線群２２と第２の巻線群２３とを直列接続とする場合について、図１５、１６を用いて説明する。図１５に示すように、第１の巻線切替装置１０ａに接続される端子Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１は、並列接続する場合と同様に電源線Ｕ、Ｖ、Ｗに接続する。このとき、第１の巻線切替装置１０ａの端子Ｕ１と端子Ｕ２ａ、端子Ｖ１と端子Ｖ２ａ、端子Ｗ１と端子Ｗ２ａは非接続にする。第２の巻線切替装置１０ｂでは、端子ＵＮと端子Ｕ２ｂ、端子ＶＮと端子Ｖ２ｂ、端子ＷＮと端子Ｗ２ｂを電線又はスイッチ等の切替えにより接続する。このとき、端子ＵＮ、ＶＮ、ＷＮは端子Ｎと非接続にする。このように端子８、９を接続した場合、図１６に示すように、直列接続となる。

このように構成された実施の形態２に示された回転電機１であっても、第２のＵ相巻線２３１の他端、第２のＶ相巻線２３２の他端及び第２のＷ相巻線２３３の他端が共通結線部材７２ｄに接続される。共通結線部材７２ｄに流れる電流は、他の結線部材と比べて小さいため、１本の共通結線部材７２ｄとすることができる。そのため、第２の結線部材群７２の結線部材の本数を削減することができる。したがって、第２の結線部材群７２の４つの結線部材７２ａ、ｂ、ｃ、ｄの配置される幅を第１の結線部材群７１の６つの結線部材７１ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの配置される幅より短くすることができる。よって、回転電機１内の第２の結線部材群７２を収納するスペースを縮小することができ、巻線切替装置１０を備える回転電機１の配線を小型化することができる。

さらに、実施の形態２における回転電機１にあっては、第１の巻線切替装置１０ａ及び第２の巻線切替装置１０ｂに接続される端子の数が、実施の形態１の巻線切替装置１０に比べて少ない。そのため、第１の巻線切替装置１０ａ及び第２の巻線切替装置１０ｂに小型のターミナルボックス又はスイッチ等を用いることができる。

なお、第１の巻線切替装置１０ａは、第２の巻線切替装置１０ｂと対向する位置に設けられる例について説明したが、ハウジング４の形状又は回転電機１を設置する周囲の環境に応じて第１の巻線切替装置１０ａ及び第２の巻線切替装置１０ｂの配置を決定してもよい。また、この実施の形態２の回転電機１を図９のような向きで取付台１３に取り付けてもよい。この場合でも、第２の結線部材群７２を相対的に温度が低い場所に配置し、回転電機１全体の温度を均一に近づけることができる。

１ 回転電機、２ 固定子、２１ 固定子コア、２２ 第１の巻線群、２２１ 第１のＵ相巻線、２２２ 第１のＶ相巻線、２２３ 第１のＷ相巻線、２３ 第２の巻線群、２３１ 第２のＵ相巻線、２３２ 第２のＶ相巻線、２３３ 第２のＷ相巻線、７１ 第１の結線部材群、７１ａ 第１の結線部材、７１ｂ 第２の結線部材、７１ｃ 第３の結線部材、７１ｄ 第４の結線部材、 ７１ｅ 第５の結線部材、７１ｆ 第６の結線部材、７２ 第２の結線部材群、７２ａ 第７の結線部材、７２ｂ 第８の結線部材、７２ｃ 第９の結線部材、７２ｄ 共通結線部材、１０ 巻線切替装置

Claims (6)

1. 円環状の固定子コア及び複数の巻線群を備えた固定子と、前記固定子コアの周方向に沿って配置された第１の結線部材群と、前記固定子コアの周方向に沿って配置され前記固定子コアの径方向において内周側が前記第１の結線部材群の内周側と対向する位置に設けられた第２の結線部材群と、前記複数の巻線群の接続を切り替える巻線切替装置とを備えた回転電機であって、
   前記複数の巻線群は、前記周方向に配列された第１のＵ相巻線、第１のＶ相巻線及び第１のＷ相巻線から形成される第１の巻線群、並びに、前記周方向に配列された第２のＵ相巻線、第２のＶ相巻線及び第２のＷ相巻線から形成された第２の巻線群を備え、
   前記第１のＵ相巻線は、前記径方向において前記第２のＵ相巻線に対向する位置に配置され、
   前記第１のＶ相巻線は、前記径方向において前記第２のＶ相巻線に対向する位置に配置され、
   前記第１のＷ相巻線は、前記径方向において前記第２のＷ相巻線に対向する位置に配置され、
   前記第１の結線部材群は、
   前記第１のＵ相巻線の一端が接続された第１の結線部材、
   前記第１のＵ相巻線の他端が接続された第２の結線部材、
   前記第１のＶ相巻線の一端が接続された第３の結線部材、
   前記第１のＶ相巻線の他端が接続された第４の結線部材、
   前記第１のＷ相巻線の一端が接続された第５の結線部材、及び
   前記第１のＷ相巻線の他端が接続された第６の結線部材、
   を備え、
   前記第１の結線部材、前記第３の結線部材、及び前記第５の結線部材は電源に電気的に接続され、
   前記第２の結線部材群は、
   前記第２のＵ相巻線の一端が接続された第７の結線部材、
   前記第２のＶ相巻線の一端が接続された第８の結線部材、
   前記第２のＷ相巻線の一端が接続された第９の結線部材、及び
   前記第２のＵ相巻線の他端、前記第２のＶ相巻線の他端及び前記第２のＷ相巻線の他端が接続された共通結線部材、
   を備え、
   前記巻線切替装置は、前記第１の結線部材と前記第７の結線部材とを接続し、前記第３の結線部材と前記第８の結線部材とを接続し、前記第５の結線部材と前記第９の結線部材とを接続し、前記第２の結線部材、前記第４の結線部材、及び前記第６の結線部材を前記共通結線部材に接続することにより前記第１の巻線群と前記第２の巻線群とを並列接続し、
   前記第２の結線部材と前記第７の結線部材とを接続し、前記第４の結線部材と前記第８の結線部材とを接続し、前記第６の結線部材と前記第９の結線部材とを接続し、前記第２の結線部材、前記第４の結線部材、及び前記第６の結線部材と前記共通結線部材とを非接続にすることにより前記第１の巻線群と前記第２の巻線群とを直列接続する回転電機。
2. 前記第１の結線部材群は、前記径方向と直交する軸方向において前記第１の巻線群と対向する位置に配置され、
   前記第２の結線部材群は、前記軸方向において前記第２の巻線群と対向する位置に配置される
   請求項１に記載の回転電機。
3. 前記共通結線部材の断面積は、前記第１の結線部材、前記第２の結線部材、前記第３の結線部材、前記第４の結線部材、前記第５の結線部材、前記第６の結線部材、前記第７の結線部材、前記第８の結線部材及び前記第９の結線部材の断面積より小さい
   請求項１又は２に記載の回転電機。
4. 前記第１の結線部材群及び前記第２の結線部材群に電流が流れたとき、前記第２の結線部材群が配置される場所は、前記第１の結線部材群が配置される場所より鉛直方向において上方である
   請求項１から３のいずれか一項に記載の回転電機。
5. 前記第２の結線部材群における隣り合う複数の結線部材の間隔は、前記第１の結線部材群における隣り合う複数の結線部材の間隔より広い
   請求項４に記載の回転電機。
6. 前記巻線切替装置は、第１の巻線切替装置及び第２の巻線切替装置から構成され、
   前記第１の巻線切替装置が、前記第１の結線部材と前記第７の結線部材とを接続し、前記第３の結線部材と前記第８の結線部材とを接続し、前記第５の結線部材と前記第９の結線部材とを接続し、前記第２の巻線切替装置が前記第２の結線部材、前記第４の結線部材、及び前記第６の結線部材を前記共通結線部材に接続することにより前記第１の巻線群と前記第２の巻線群とを並列接続し、
   前記第１の巻線切替装置が、前記第１の結線部材と前記第７の結線部材とを非接続にし、前記第３の結線部材と前記第８の結線部材とを非接続にし、前記第５の結線部材と前記第９の結線部材とを非接続にし、前記第２の巻線切替装置が、前記第２の結線部材と前記第７の結線部材とを接続し、前記第４の結線部材と前記第８の結線部材とを接続し、前記第６の結線部材と前記第９の結線部材とを接続し、前記第２の結線部材、前記第４の結線部材、及び前記第６の結線部材と前記共通結線部材とを非接続にすることにより前記第１の巻線群と前記第２の巻線群とを直列接続する
   請求項１から５のいずれか一項に記載の回転電機。

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