JPH1023697A - 回転電機のステータコイル - Google Patents
回転電機のステータコイルInfo
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- JPH1023697A JPH1023697A JP18854896A JP18854896A JPH1023697A JP H1023697 A JPH1023697 A JP H1023697A JP 18854896 A JP18854896 A JP 18854896A JP 18854896 A JP18854896 A JP 18854896A JP H1023697 A JPH1023697 A JP H1023697A
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- coil
- rotor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 導体のスペースファクタの向上ができ、接続
が容易かつ小型軽量化が可能な回転電機のステータコイ
ルを提供する。 【解決手段】 円周方向に異極が交互に現れるように複
数個の永久磁石を設けたロータと、複数個のコイルを前
記ロータの磁極に対向させて設けたステータとからなる
回転電機のステータコイルにおいて、導電材料からなる
裸線の外周表面に低融点材料からなる絶縁層を形成する
とともに、この絶縁層の表面にさらに融着層を形成した
素線を複数本集合させて成形してなる導体の外周に、絶
縁材料からなる被覆を設け、この導体を巻回してコイル
を形成する。
が容易かつ小型軽量化が可能な回転電機のステータコイ
ルを提供する。 【解決手段】 円周方向に異極が交互に現れるように複
数個の永久磁石を設けたロータと、複数個のコイルを前
記ロータの磁極に対向させて設けたステータとからなる
回転電機のステータコイルにおいて、導電材料からなる
裸線の外周表面に低融点材料からなる絶縁層を形成する
とともに、この絶縁層の表面にさらに融着層を形成した
素線を複数本集合させて成形してなる導体の外周に、絶
縁材料からなる被覆を設け、この導体を巻回してコイル
を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石式の回転
電機において、ステータコイル（電機子巻線）に微少直
径の電線の集合体からなる導体を使用すると共にコアレ
スとし、磁気回路中における磁束が時間的に変化するこ
とによって発生する渦電流損を減少させ、回転電機の効
率を向上させるようにした回転電機のステータコイルに
関するものである。
電機において、ステータコイル（電機子巻線）に微少直
径の電線の集合体からなる導体を使用すると共にコアレ
スとし、磁気回路中における磁束が時間的に変化するこ
とによって発生する渦電流損を減少させ、回転電機の効
率を向上させるようにした回転電機のステータコイルに
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】モータや発電機の回転電機機械、例えば
直流機または同期機など、界磁コイルに電流を流して磁
界を作る方式のものでは、界磁電流を大きくすると効率
が低下してしまうため、又永久磁石で磁界を作る方式の
ものでは、これまでエネルギー密度の大きな磁石が無か
ったため、鉄など磁気抵抗の小さい材料を用いて磁気回
路を構成するが、磁界が交番する部分ではこの鉄の部分
に鉄損が発生し、効率が低下してしまう。
直流機または同期機など、界磁コイルに電流を流して磁
界を作る方式のものでは、界磁電流を大きくすると効率
が低下してしまうため、又永久磁石で磁界を作る方式の
ものでは、これまでエネルギー密度の大きな磁石が無か
ったため、鉄など磁気抵抗の小さい材料を用いて磁気回
路を構成するが、磁界が交番する部分ではこの鉄の部分
に鉄損が発生し、効率が低下してしまう。
【０００３】これを防ぐため、磁界が交番する部分につ
いては相互に絶縁した薄い鉄板を積層して用いたり、そ
の材料も珪素鋼板など鉄損の少ない材料を使用してい
る。近年、特にエネルギー密度の高い磁石が開発され、
大きな空隙を持つ回転機でも大きな磁界が作り得るよう
になってきており、鉄心（コア）が無い方がむしろ有利
といえる状況になってきている。
いては相互に絶縁した薄い鉄板を積層して用いたり、そ
の材料も珪素鋼板など鉄損の少ない材料を使用してい
る。近年、特にエネルギー密度の高い磁石が開発され、
大きな空隙を持つ回転機でも大きな磁界が作り得るよう
になってきており、鉄心（コア）が無い方がむしろ有利
といえる状況になってきている。
【０００４】そこで大容量の回転電機においては電流容
量を大きくとるために、ステータコイルを横断面が長方
形状の平角銅線によって形成していた。しかしながら、
従来の回転電機ではステータコイルの導体中も平均的に
磁束が通るため、導体中に渦電流が発生して効率を低下
させていた。
量を大きくとるために、ステータコイルを横断面が長方
形状の平角銅線によって形成していた。しかしながら、
従来の回転電機ではステータコイルの導体中も平均的に
磁束が通るため、導体中に渦電流が発生して効率を低下
させていた。
【０００５】このような欠点を解決するために、ステー
タコイルの導体にリッツ線、すなわち多数本の油性エナ
メル銅線またはポリウレタン銅線を、その各線が適当に
内外層に転位するように撚り合わせ、その上に１重また
は２重に絹糸を横巻きにして形成したものを使用し、渦
電流損の発生を減少させるようにしている。
タコイルの導体にリッツ線、すなわち多数本の油性エナ
メル銅線またはポリウレタン銅線を、その各線が適当に
内外層に転位するように撚り合わせ、その上に１重また
は２重に絹糸を横巻きにして形成したものを使用し、渦
電流損の発生を減少させるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記のようなリ
ッツ線をステータコイルの導体とするには、複数本を集
合させて横断面が長方形状になるように成形して一体化
する必要がある。リッツ線においては、前記のように各
素線に油性エナメルまたはポリウレタン等の絶縁材料が
被覆されているため、横断面が長方形状になるように成
形した場合のスペースファクタが低くなり、従ってステ
ータコイルが大型化するという間題点がある。
ッツ線をステータコイルの導体とするには、複数本を集
合させて横断面が長方形状になるように成形して一体化
する必要がある。リッツ線においては、前記のように各
素線に油性エナメルまたはポリウレタン等の絶縁材料が
被覆されているため、横断面が長方形状になるように成
形した場合のスペースファクタが低くなり、従ってステ
ータコイルが大型化するという間題点がある。
【０００７】またステータコイル間における導体相互の
接続には通常はんだ等のろう材を使用するが、この場合
ポリウレタン等の絶縁被覆材が熱によって溶融しても、
導体が横断面長方形状に形成されているため、導体の中
心部においては上記絶縁被覆材が外に流出しにくく、素
線の周囲に残留してしまうことがある。このため導体中
心部における接続が不完全となるという間題点がある。
接続には通常はんだ等のろう材を使用するが、この場合
ポリウレタン等の絶縁被覆材が熱によって溶融しても、
導体が横断面長方形状に形成されているため、導体の中
心部においては上記絶縁被覆材が外に流出しにくく、素
線の周囲に残留してしまうことがある。このため導体中
心部における接続が不完全となるという間題点がある。
【０００８】本発明は、上記のような問題点を解決し、
導体のスペースファクタの向上を図ると共に、接続時の
作業性を図り、小型軽量化が可能である回転電機のステ
ータコイルを提供することを課題としている。
導体のスペースファクタの向上を図ると共に、接続時の
作業性を図り、小型軽量化が可能である回転電機のステ
ータコイルを提供することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、円周方向に異極が交互に現れるように複数
個の永久磁石を設けたロータと、複数個のコイルを前記
ロータの磁極に対向させて設けたステータとからなる回
転電機のステータコイルにおいて、導電材料からなる裸
線の外周表面に低融点材料からなる絶縁層を形成すると
ともに、この絶縁層の表面にさらに融着層を形成した素
線を複数本集合させて成形してなる導体の外周に、絶縁
材料からなる被覆を設け、この導体を巻回してコイルを
形成する技術的手段を採用した。
に本発明は、円周方向に異極が交互に現れるように複数
個の永久磁石を設けたロータと、複数個のコイルを前記
ロータの磁極に対向させて設けたステータとからなる回
転電機のステータコイルにおいて、導電材料からなる裸
線の外周表面に低融点材料からなる絶縁層を形成すると
ともに、この絶縁層の表面にさらに融着層を形成した素
線を複数本集合させて成形してなる導体の外周に、絶縁
材料からなる被覆を設け、この導体を巻回してコイルを
形成する技術的手段を採用した。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。
付図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。
【００１１】図１は本発明の実施例における回転電機を
示す要部縦断面正面図であり、図２は図１におけるＡ−
Ａ線断面図である。図１および図２において、円筒ケー
ス１の両端にブラケット２がねじ３で固定される。それ
ぞれのブラケット２にはベアリング４が嵌め込まれ、シ
ャフト５が両側のブラケット２で回転自在に軸支されて
いる。シャフト５には、４枚の円板状のフラット型ロー
タ８が、それぞれ空隙９を隔てて配設され固着されてい
る。そして当該円板状のフラット型ロータ８には、極性
を異にして順に複数個の永久磁石６が固着されている。
空隙９を隔てて配設された２枚の各フラット型ロータ８
の各永久磁石６は、その極性を異にし相対向している。
これらの永久磁石６は、マグネットホルダ１９、非磁性
体のリング２０等で固定されている。
示す要部縦断面正面図であり、図２は図１におけるＡ−
Ａ線断面図である。図１および図２において、円筒ケー
ス１の両端にブラケット２がねじ３で固定される。それ
ぞれのブラケット２にはベアリング４が嵌め込まれ、シ
ャフト５が両側のブラケット２で回転自在に軸支されて
いる。シャフト５には、４枚の円板状のフラット型ロー
タ８が、それぞれ空隙９を隔てて配設され固着されてい
る。そして当該円板状のフラット型ロータ８には、極性
を異にして順に複数個の永久磁石６が固着されている。
空隙９を隔てて配設された２枚の各フラット型ロータ８
の各永久磁石６は、その極性を異にし相対向している。
これらの永久磁石６は、マグネットホルダ１９、非磁性
体のリング２０等で固定されている。
【００１２】なお、７はヨークであり、ロータ１５は４
枚のフラット型ロータ８で構成されている。また、上記
の永久磁石６は、磁気エネルギー積の大なる希土類系磁
石材料、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石材料によって形
成される。
枚のフラット型ロータ８で構成されている。また、上記
の永久磁石６は、磁気エネルギー積の大なる希土類系磁
石材料、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石材料によって形
成される。
【００１３】２枚の各フラット型ロータ８によって形成
される各空隙９には、フラット型に形成された中空円板
状のステータコイル１０がそれぞれ配設されている。こ
れらのステータコイル１０は、平面への投影形状を略台
形状に巻線されたＵ，Ｖ，Ｗ各相のコイル１１を、円周
方向に６個配置すると共に、各相間の電気角を偏位させ
て形成し、層間および表面を絶縁紙（図示せず）を介し
て絶縁した３層構造であり、絶縁ワニスや合成樹脂材で
モールド一体化したものである。ステータコイル１０の
外周部には、固定用の穴１３が形成されている。
される各空隙９には、フラット型に形成された中空円板
状のステータコイル１０がそれぞれ配設されている。こ
れらのステータコイル１０は、平面への投影形状を略台
形状に巻線されたＵ，Ｖ，Ｗ各相のコイル１１を、円周
方向に６個配置すると共に、各相間の電気角を偏位させ
て形成し、層間および表面を絶縁紙（図示せず）を介し
て絶縁した３層構造であり、絶縁ワニスや合成樹脂材で
モールド一体化したものである。ステータコイル１０の
外周部には、固定用の穴１３が形成されている。
【００１４】ステータコイル１０は、円形のスペーサ１
６を介してサンドイッチ状に挟まれボルト１８によって
ブラケット２の一方に固定される。このときステータコ
イル１０のコイル１１の部分が、上記永久磁石６の位置
に配置されるようになっていることは言うまでもない。
６を介してサンドイッチ状に挟まれボルト１８によって
ブラケット２の一方に固定される。このときステータコ
イル１０のコイル１１の部分が、上記永久磁石６の位置
に配置されるようになっていることは言うまでもない。
【００１５】なおシャフト５の中心軸には通風ダクト穴
５−１が穿設されると共に、当該通風ダクト穴５−１に
連通して放射状の通風ダクト穴５−２が穿設されてい
る。またシャフト５に固着されているマグネットホルダ
１９には、当該放射状の通風ダクト穴５−２に連通した
通風ダクト穴１９−１が設けられ、さらに上記スペーサ
１６に通風ダクト穴が設けられると共に、当該スペーサ
１６の通風ダクト穴に連通して円筒ケース１の軸方向に
通風ダクト穴を形成する複数個の通風ダクト溝１−１が
穿設されている。
５−１が穿設されると共に、当該通風ダクト穴５−１に
連通して放射状の通風ダクト穴５−２が穿設されてい
る。またシャフト５に固着されているマグネットホルダ
１９には、当該放射状の通風ダクト穴５−２に連通した
通風ダクト穴１９−１が設けられ、さらに上記スペーサ
１６に通風ダクト穴が設けられると共に、当該スペーサ
１６の通風ダクト穴に連通して円筒ケース１の軸方向に
通風ダクト穴を形成する複数個の通風ダクト溝１−１が
穿設されている。
【００１６】これらシャフト５、マグネットホルダ１
９、スペーサ１６にそれぞれ設けられた通風ダクト穴５
−１、５−２、１９−１や円筒ケース１に設けられた通
風ダクト穴を形成する通風ダクト溝１−１によって、冷
却風が通り抜け、ステータコイル１０に発生する熱が放
散される。
９、スペーサ１６にそれぞれ設けられた通風ダクト穴５
−１、５−２、１９−１や円筒ケース１に設けられた通
風ダクト穴を形成する通風ダクト溝１−１によって、冷
却風が通り抜け、ステータコイル１０に発生する熱が放
散される。
【００１７】図３および図４は図１および図２における
ステータコイル１０を形成する導体の例を示す説明図で
ある。まず図３において、直径約１００μｍの銅裸線２
２の外周表面に約２μｍの低温はんだ付性ウレタンの絶
縁層２３を形成し、さらにその外周表面に約２μｍの融
着層２４を施した素線２５を形成する。
ステータコイル１０を形成する導体の例を示す説明図で
ある。まず図３において、直径約１００μｍの銅裸線２
２の外周表面に約２μｍの低温はんだ付性ウレタンの絶
縁層２３を形成し、さらにその外周表面に約２μｍの融
着層２４を施した素線２５を形成する。
【００１８】合わせて図４を参照して、この素線２５を
複数本集合させて、横断面が例えば１．１ｍｍ×２．２
ｍｍの長方形になるように成形して導体２１が形成され
る。そして導体２１の外周には融着剤を塗布したはんだ
付け可能な絶縁テープ２６を巻回する。
複数本集合させて、横断面が例えば１．１ｍｍ×２．２
ｍｍの長方形になるように成形して導体２１が形成され
る。そして導体２１の外周には融着剤を塗布したはんだ
付け可能な絶縁テープ２６を巻回する。
【００１９】上記の構成による導体２１を巻回して、図
２に示すようなコイル１１を形成する。この場合、小さ
い磁界または周波数の低い交番磁界においては、導体２
１内に発生する渦電流起電力は極めて小であるため、銅
裸線２２，２２間の絶縁はあまり考慮に入れなくてもよ
いため、図３に示すようなきわめて薄い絶縁層２３であ
っても充分に対応できる。なお導体２１相互間は絶縁テ
ープ２６によって絶縁が確保されている。
２に示すようなコイル１１を形成する。この場合、小さ
い磁界または周波数の低い交番磁界においては、導体２
１内に発生する渦電流起電力は極めて小であるため、銅
裸線２２，２２間の絶縁はあまり考慮に入れなくてもよ
いため、図３に示すようなきわめて薄い絶縁層２３であ
っても充分に対応できる。なお導体２１相互間は絶縁テ
ープ２６によって絶縁が確保されている。
【００２０】図４に示す導体２１の構成において、銅裸
線２２の外周表面の絶縁は、前述の如くの低い絶縁強度
で充分である。これは渦電流を発生させるための渦電流
起電力が非常に低いことによるものであり、前記の鉄損
を防止するために、薄い鉄板を積層する場合において
も、鉄板の表面の絶縁処理が軽徴なもので充分であるこ
とと同様である。この場合、絶縁層の厚さは極めて小で
あるため、導体２１のスペースファクタに及ぼす影響は
全くない。
線２２の外周表面の絶縁は、前述の如くの低い絶縁強度
で充分である。これは渦電流を発生させるための渦電流
起電力が非常に低いことによるものであり、前記の鉄損
を防止するために、薄い鉄板を積層する場合において
も、鉄板の表面の絶縁処理が軽徴なもので充分であるこ
とと同様である。この場合、絶縁層の厚さは極めて小で
あるため、導体２１のスペースファクタに及ぼす影響は
全くない。
【００２１】上記の構成により、コイル間の接続作業に
おいても、導体２１の接続が容易となるのみならず確実
となり、信頼性を向上させ得る。すなわち銅裸線２２の
外周に被膜が形成されていても、加熱によりはんだ等の
ろう材より低温度で溶融し、導体２１外に容易に流出し
得るためである。
おいても、導体２１の接続が容易となるのみならず確実
となり、信頼性を向上させ得る。すなわち銅裸線２２の
外周に被膜が形成されていても、加熱によりはんだ等の
ろう材より低温度で溶融し、導体２１外に容易に流出し
得るためである。
【００２２】本実施例においては、ステータコイルをロ
ータの軸線と直交する平面上に配設する例について記述
したが、本発明のものは上記軸線と同一の軸線を有する
円筒面上に配設するものにも適用可能である。またコイ
ルの平面への投影形状は、台形状のものの他に、円形
状、楕円形状、方形状等、他の幾何学的形状に形成する
こともできる。
ータの軸線と直交する平面上に配設する例について記述
したが、本発明のものは上記軸線と同一の軸線を有する
円筒面上に配設するものにも適用可能である。またコイ
ルの平面への投影形状は、台形状のものの他に、円形
状、楕円形状、方形状等、他の幾何学的形状に形成する
こともできる。
【００２３】
【発明の効果】本発明においては、導電材料からなる裸
線の外周表面に低融点材料からなる絶縁層を形成すると
ともに、この絶縁層の表面に融着層を形成した素線を複
数本集合させて成形してなる導体の外周に、絶縁材料か
らなる被覆を設け、この導体を巻回してコイルを形成し
たので、導体のスペースファクタを著しく向上させ得る
ため、コイルを小型軽量化できる。また、コイルを構成
する導体間の接続作業が容易、確実であり、接続の信頼
性を向上させることができる。さらに、導体内における
渦電流損を低減し、回転電機の効率を向上させることが
できる。
線の外周表面に低融点材料からなる絶縁層を形成すると
ともに、この絶縁層の表面に融着層を形成した素線を複
数本集合させて成形してなる導体の外周に、絶縁材料か
らなる被覆を設け、この導体を巻回してコイルを形成し
たので、導体のスペースファクタを著しく向上させ得る
ため、コイルを小型軽量化できる。また、コイルを構成
する導体間の接続作業が容易、確実であり、接続の信頼
性を向上させることができる。さらに、導体内における
渦電流損を低減し、回転電機の効率を向上させることが
できる。
【図１】本発明の実施例における回転電機を示す要部縦
断面正面図である。
断面正面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１および図２における導体の素線の例を示す
説明図である。
説明図である。
【図４】図１および図２におけるステータコイル１０を
形成する導体の例を示す説明図である。
形成する導体の例を示す説明図である。
１・・・・・円筒ケース ５・・・・・シャフト ６・・・・・永久磁石 ８・・・・・ロータ １０・・・・ステータコイル １１・・・・コイル １３・・・・穴 ２１・・・・導体 ２２・・・・銅裸線 ２３・・・・絶縁層 ２４・・・・融着層 ２５・・・・素線 ２６・・・・絶縁テープ １−１・・・通風ダクト溝
Claims (1)
- 【請求項１】 円周方向に異極が交互に現れるように複
数個の永久磁石を設けたロータと、複数個のコイルを前
記ロータの磁極に対向させて設けたステータとからなる
回転電機のステータコイルにおいて、導電材料からなる
裸線の外周表面に低融点材料からなる絶縁層を形成する
とともに、該絶縁層の表面にさらに融着層を形成した素
線を複数本集合させて成形してなる導体の外周に、絶縁
材料からなる被覆を設け、この導体を巻回してコイルを
形成したことを特徴とする回転電機のステータコイル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18854896A JPH1023697A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 回転電機のステータコイル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18854896A JPH1023697A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 回転電機のステータコイル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1023697A true JPH1023697A (ja) | 1998-01-23 |
Family
ID=16225634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18854896A Pending JPH1023697A (ja) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | 回転電機のステータコイル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1023697A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005043722A1 (en) * | 2003-10-24 | 2005-05-12 | Arthur Stephen Healey | A rotary device |
| JP2008199895A (ja) * | 2008-05-23 | 2008-08-28 | Nissan Motor Co Ltd | アキシャルギャップモータ構造 |
| WO2009024080A1 (fr) * | 2007-08-21 | 2009-02-26 | Lu, Hsaio-Ting | Machine électrique rotative polyphasée |
| JP2011015546A (ja) * | 2009-07-02 | 2011-01-20 | Honda Motor Co Ltd | アキシャルギャップ型モータのステータの巻線の捲回方法 |
| CN114400811A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-26 | 华中科技大学 | 多盘电机定子线圈结构及包括该线圈结构的多盘电机 |
-
1996
- 1996-06-28 JP JP18854896A patent/JPH1023697A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005043722A1 (en) * | 2003-10-24 | 2005-05-12 | Arthur Stephen Healey | A rotary device |
| WO2009024080A1 (fr) * | 2007-08-21 | 2009-02-26 | Lu, Hsaio-Ting | Machine électrique rotative polyphasée |
| JP2008199895A (ja) * | 2008-05-23 | 2008-08-28 | Nissan Motor Co Ltd | アキシャルギャップモータ構造 |
| JP2011015546A (ja) * | 2009-07-02 | 2011-01-20 | Honda Motor Co Ltd | アキシャルギャップ型モータのステータの巻線の捲回方法 |
| CN114400811A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-26 | 华中科技大学 | 多盘电机定子线圈结构及包括该线圈结构的多盘电机 |
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