JPWO2015079732A1 - 電気機械の電機子 - Google Patents
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Abstract
Description
この種の回転電機を小型化するに当たり、有効な磁束を発生しないコイルエンドを小型化する観点から、導体線を電機子鉄心のティースのそれぞれに巻回した集中巻の電機子巻線が用いられていた。しかしながら、トルク脈動が抑えられ、高出力化が可能な分布巻構造の電機子巻線を用いた小型の電機子が要望されている。さらに、磁石の高騰により、磁石を用いない誘導機の要求も高まっており、より高効率の分布巻構造の電機子巻線を用いた電機子が求められている。
電機子巻線が2レーン巻線体をスロット配列方向から順次組み付けて作製できるので、波巻きコイルを編み込むような煩雑な工程が不要となり、生産性が高められる。
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電機子を示す斜視図、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電機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に係る回転電機における電機子巻線を構成する2レーン巻線体を示す斜視図、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電機子巻線を構成する2レーン巻線体を示す端面図、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電機子巻線を構成する2レーン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電機子巻線を電機子鉄心に装着した状態を第1コイルエンド側から見た模式図である。なお、図8では、便宜上、コイルエンド部を直線的に示している。
なお、6スロット角度間隔とは、連続する6つのティース12bの両側のスロット13のスロット中心間の間隔である。
V相コイルは、図17に示されるように、V12a1が給電部となり、V21a2が中性点となるように、第3スロット群および第4スロット群に装着された2レーン巻線体22を接続している。なお、V13およびV14は、V21a1とW28a1、およびW11a2とW12a2を接続するバスバーであり、W13およびW14は、W21a1とW28a1、およびW11a2とW12a2を接続するバスバーである。
このような結線構造をとることにより、図19に示されるように、U相コイル、V相コイルおよびW相コイルの給電部および中性点を周方向の狭い範囲に集中させることができる。
また、電気角で180°離れた外径側巻線体221と内径側巻線体222とが交互に直列に接続され、かつ同じスロット13に挿入されている3つの外径側巻線体221および内径側巻線体222が連続して接続されている。そこで、同じスロット13に挿入されている導体線19間の電位差は最大でも相電圧の半分となるので、導体線19に要求される絶縁性能が低くなり、導体線19の絶縁被膜の膜厚を過度に厚くする必要がない。
また、導体線19として断面矩形の導体線を用いているので、占積率が高められる。
図23はこの発明の実施の形態2に係る回転電機における電機子巻線を構成する2レーン巻線体を模式的に示す端面図である。なお、図23では、コイルエンド部を直線的に示している。
なお、他の構成は、2レーン巻線体22に替えて2レーン巻線体22A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24はこの発明の実施の形態3に係る回転電機における電機子巻線を構成する2レーン巻線体を模式的に示す端面図である。なお、図24では、コイルエンド部を直線的に示している。
なお、他の構成は、2レーン巻線体22に替えて2レーン巻線体22B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25はこの発明の実施の形態4に係る回転電機における電機子巻線のU相コイルの結線方法を説明する図、図26はこの発明の実施の形態4に係る回転電機における電機子巻線のU相コイルの給電部周りを示す要部斜視図、図27はこの発明の実施の形態4に係る回転電機における電機子巻線の給電部周りを示す要部斜視図である。
図28はこの発明の実施の形態5に係る回転電機における電機子巻線のU相コイルの結線方法を説明する図、図29はこの発明の実施の形態5に係る回転電機における電機子を示す斜視図である。
また、上記各実施の形態では、第1から第4直線部が長方形断面の長辺の長さ方向を周方向に向けてスロット内に径方向に1列に配列されているものとしているが、第1から第4直線部は長方形断面の短辺の長さ方向を周方向に向けてスロット内に径方向に1列に配列してもよい。
また、上記各実施の形態では、電機子巻線が3相巻線であり、スロット数が毎極毎相当たり2の割合で形成され、2レーン巻線体の直線部間の間隔を6スロット角度間隔としているが、2レーン巻線体の直線部間の間隔は、6スロット角度間隔に限定されない。例えば、電機子巻線が3相巻線であり、スロット数が毎極毎相当たり1の割合で形成される場合には、2レーン巻線体の直線部間の間隔は、3スロット角度間隔となる。
Claims (9)
- スロットがスロット幅方向に複数配列された電機子鉄心と、上記電機子鉄心に装着された電機子巻線と、を備えた電気機械の電機子において、
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2本の導体線を重ねて巻き回して、上記2本の導体線が上記電機子鉄心のスロット深さ方向に重なるように作製され、pスロット角度間隔(但し、pは2以上の自然数)でスロット配列方向に連続して並ぶ第3スロット、第1スロットおよび第2スロットに装着されて、スロット配列方向に1スロットピッチで配列された複数の2レーン巻線体を備えている電気機械の電機子。 - 上記2レーン巻線体は、スロット深さ方向に重ねられた上記2本の導体線を、上記第1スロット、上記第2スロット、上記第1スロット、上記第3スロットの順に、かつ上記スロットへのスロット長さ方向からの挿入方向を交互に変えて挿入して形成されたコイルパターンを、スロット深さ方向にm回(但し、mは1以上の自然数)繰り返して巻き回して構成されている請求項1記載の電気機械の電機子。
- 上記2レーン巻線体は、スロット深さ方向に重ねられた上記2本の導体線を、上記第1スロット、上記第2スロットの順に、かつ上記スロットへのスロット長さ方向からの挿入方向を変えて挿入して形成された第1コイルパターンに、上記第1スロット、上記第3スロット、上記第1スロット、上記第2スロットの順に、かつ上記スロットへのスロット長さ方向からの挿入方向を交互に変えて挿入して形成された第2コイルパターンを、スロット深さ方向にm回(但し、mは1以上の自然数)繰り返して巻き回して構成されている請求項1記載の電気機械の電機子。
- スロット深さ方向に重ねられた上記2本の導体線のスロット底部側に位置する導体線により作製される外径側巻線体とスロット深さ方向に重ねられた上記2本の導体線のスロット開口側に位置する導体線により作製される内径側巻線体のそれぞれは、上記第1スロット、上記第2スロットおよび上記第3スロットに収納される直線部と、上記直線部の端部間を連結するコイルエンド部と、を備え、
上記コイルエンド部は、上記直線部の上記第1スロット、上記第2スロットおよび上記第3スロット内のスロット深さ方向における収納位置を、上記直線部のスロット深さ方向厚みの2倍だけ、スロット深さ方向に変位させるクランク部を頂部に有している請求項2又は請求項3記載の電気機械の電機子。 - スロット深さ方向に重ねられた上記2本の導体線のスロット底部側に位置する導体線により作製される外径側巻線体とスロット深さ方向に重ねられた上記2本の導体線のスロット開口側に位置する導体線により作製される内径側巻線体の外径側端末同士および内径側端末同士が、それぞれ、根元部で曲げられて、スロット配列方向の逆方向に傾斜して延びるように形成されている請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電気機械の電機子。
- 上記2レーン巻線体は、スロット配列方向に重ねられた上記2本の導体線のスロット底部側に位置する導体線により作製される外径側巻線体とスロット深さ方向に重ねられた上記2本の導体線のスロット開口側に位置する導体線により作製される内径側巻線体とを備え、
上記電機子巻線は、1相当たり2n本(但し、nは毎極毎相当たりのスロット数)の巻線群を有し、
上記巻線群のそれぞれは、電気角で180°離れた上記外径側巻線体および上記内径側巻線体を接続し、かつ同じ上記スロットに挿入されている上記外径側巻線体および上記内径側巻線体の半数を連続して接続して構成されている請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電気機械の電機子。 - 上記2レーン巻線体は、スロット配列方向に重ねられた上記2本の導体線のスロット底部側に位置する導体線により作製される外径側巻線体とスロット配列方向に重ねられた上記2本の導体線のスロット開口側に位置する導体線により作製される内径側巻線体とを備え、
上記電機子巻線は、1相当たり2n本(但し、nは2以上の毎極毎相当たりのスロット数)の巻線群を有し、
上記巻線群のそれぞれは、電気角で180°離れた上記外径側巻線体および上記内径側巻線体を接続し、かつ上記スロットを共有する上記外径側巻線体および上記内径側巻線体の半数を直列に接続して、一方の端末がスロット底部側に位置し、他方の端末がスロット開口側に位置するように構成されている請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電気機械の電機子。 - 上記2レーン巻線体は、スロット配列方向に重ねられた上記2本の導体線のスロット底部側に位置する導体線により作製される外径側巻線体とスロット配列方向に重ねられた上記2本の導体線のスロット開口側に位置する導体線により作製される内径側巻線体とを備え、
上記電機子巻線は、1相当たり2n本(但し、nは2以上の毎極毎相当たりのスロット数)の巻線群を有し、
上記巻線群のそれぞれは、電気角で180°離れた上記外径側巻線体および上記内径側巻線体を接続し、かつ上記スロットを共有する上記外径側巻線体および上記内径側巻線体の半数を、中性点側と給電部側に分けて直列に接続して構成されている請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電気機械の電機子。 - 上記導体線の断面が矩形である請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の電気機械の電機子。
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