JPWO2016190161A1 - 回転電機および回転電機の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
この電機子では、コイル端部が周方向で同一の方向に折り曲げられたコイルでは、3相電圧のうちの同相のコイルとなり電位差が小さくなるので、径方向でのコイル端部間に絶縁性を確保する絶縁紙を設ける必要がない。しかし、コイル端部が周方向で逆方向に折り曲げられたコイルでは、3相電圧のうちの異相のコイルとなり電位差が大きくなるので、径方向でのコイル端部間に絶縁紙を設けて絶縁性を確保している(例えば、特許文献1参照)。
しかし、特許文献1に記載の電機子のコイルにおいて、コイル端部を周方向に折り曲げた場合、屈曲部の中立軸に対する、曲げの内側には径方向の膨出部を生じ、曲げの外側には径方向の減肉部を生じる。
すなわち、径方向で隣接するコイル間に隙間を生じるので、コイルの占積率が低下して、回転電機の効率および出力が低下するとの問題があった。
上記凹部を形成する工程が、
上記導体線の屈曲予定部位における隣り合う2方の面に、両端面がL字状である第1金型を内側の2側面を接して配置するとともに、上記凹部を形成する突起を有する第2金型を上記第1金型に接していない上記導体線の1つの面と対向して配置し、
次に、上記第2金型を上記第1金型の方向に移動して、上記第1金型と上記第2金型とで、上記導体線を挟むとともに押圧して、上記突起により、上記導体線をへこまし、
次に、上記第2金型を上記第1金型から離す方向に移動して、凹部を形成した上記導体線を取り出すものである。
本発明における、周方向、径方向、軸方向、の各々は、特に指定しない限り、電機子または回転電機における、周方向、径方向、軸方向、の各々を示すものとする。
図1は、本発明の実施の形態1に係わる回転電機の片面断面模式図である。
図2は、本発明の実施の形態1に係わる回転電機の主要部である電機子と回転子とを示す斜視模式図である。
図1と図2とに示すように、本実施の形態の回転電機100は、有底円筒状のフレーム2とフレーム2の開口を塞ぐ端板3とを有するハウジング1と、フレーム2の円筒部に内嵌め状態で固着された固定子である電機子10と、電機子10の内周側に間隙を設けて配置された回転子5とを備えている。
本実施の形態の回転子5は、永久磁石型回転子であるが、これに限らず、絶縁しない回転子導体を、回転子鉄心のスロットに収納して、両側を短絡環で短絡したかご型回転子、または絶縁した導体線を回転子鉄心のスロットに装着した巻線型回転子であっても良い。
図4は、本発明の実施の形態1に係わる回転電機の電機子の側面模式図(a)と、この側面模式図のA−A断面の模式図(b)とである。
図3と図4とに示すように、本実施の形態の電機子10は、電機子鉄心11と、電機子鉄心11に装着される電機子巻線20を構成するユニットコイル21と、電機子巻線20と電機子鉄心11とを物理的に隔離して電気的に絶縁するスロットセル14とを備えている。
本実施の形態では、説明の便宜上、極数を8極、電機子鉄心11のスロット数を48個、電機子巻線20を三相巻線としている。すなわち、スロットは、毎極毎相当たり2個の割合で電機子鉄心11に形成されている。
図5に示すように、本実施の形態の電機子鉄心11は、所定枚数の電磁鋼板の電機子鉄心片を積層一体化して作製されており、円筒状のコアバック部12aと、コアバック部12aの内周壁面から径方向内方に突出しているティース12bとで構成されている。
そして、隣接するティース12bの間隙がスロット12cとなっている。
スロット12cは、内方側が開口しており、周方向に等角ピッチで配列されている。また、ティース12bの周方向の幅が径方向内方に向って漸次狭くなる先細りの形状であるので、スロット12cは、軸方向から見た面の形状が長方形となっている。
なお、図6には、ユニットコイル21の周方向の片側に隣接する他のユニットコイル21を二点鎖線で示している。
図7は、図6のユニットコイルを矢印Yuの方向から見た模式図である。
図8は、本発明の実施の形態1に係わる回転電機の電機子巻線を構成するユニットコイルの斜視模式図である。
そして、電機子巻線20は、一方の部分コイル23と他方の部分コイル24とが組になっているユニットコイル21を電機子鉄心の周方向に沿って1周回分を連続的に接続することにより、形成される。
また、各部分コイル23、24には、例えば、接続部がなく連続しており且つエナメル樹脂で絶縁被覆された銅線あるいはアルミニウム線などからなる、断面が平角状の1本の導体線が用いられている。
そして、第1スロット収納部S1は、第4スロット収納部S4より径方向内方に3層分ずれている。
そして、第2スロット収納部S2は、第3スロット収納部S3より径方向内方に1層分ずれている。
また、一方の部分コイル23における一対のスロット収納部S1、S4の相互間の間隔、および他方の部分コイル24における一対のスロット収納部S2、S3の相互間の間隔は、周方向に6スロット角度間隔だけ離れるように形成されている。6スロット角度間隔とは、連続する6つのティース12bを隔てたスロット12cの中心間の間隔であり、1磁極ピッチPに相当する。
本実施の形態では、脚部の側がユニットコイル21の結線側コイルエンドであり、ターン部の側がユニットコイル21の反結線側コイルエンドである。
図9では、電機子鉄心11において円環状に配列しているティース12bおよびスロット12cを、説明の都合上、展開して直線状に配列させている。それと、説明の都合上、各スロット12cに、図面の左から右に向けて順番に通し番号をつけている。
図9は、電機子鉄心11に配置されているユニットコイル21を、図6において矢印Yuで示すターン部側、すなわち反結線側コイルエンドの側から見た図である。
図9では、スロット収納部から延びるターン部が紙面前方側になり、スロット収納部から延びる脚部が紙面後方になっている。
また、一方の部分コイル23の第4スロット収納部S4と他方の部分コイル24の第3スロット収納部S3とを、7番目のスロット12cに配置したユニットコイル21は、一方の部分コイル23の第1スロット収納部S1と他方の部分コイル24の第2スロット収納部S2とを、6スロット角度間隔離れた13番目のスロット12cに配置している。
図9に示すように、スロット12cには、電機子鉄心11のコアバック部12aの側に第4スロット収納部S4があり、開口側にスロット収納部S1がある。
そして、各スロット12cにおいて、第1スロット収納部S1、第2スロット収納部S2、第3スロット収納部S3、第4スロット収納部S4の各々が、スロットの開口側から、1層目、2層目、3層目、4層目となっている。
図11は、図10を、矢印Yo方向から見た脚部の模式図(a)と矢印Yu方向から見たターン部の模式図(b)とである。
図10には、ユニットコイル21を配置する電機子鉄心11も示しており、電機子鉄心11から延びている上側部分が各部分コイル23、24の脚部となっており、電機子鉄心11から延びている下側部分が各部分コイル23、24のターン部となっている。
また、S1側ターン部T1とS2側ターン部T2とは、共に紙面後方側に屈曲しており、S3側ターン部T3とS4側ターン部T4とは、共に紙面前方側に屈曲している。
そして、凹部PL1と凹部PL2とは径方向で対向しており、凹部PL3と凹部PL4とは径方向で対向している。
すなわち、S4側脚部L4とS2側脚部L2とは、径方向の内側に向いた面に凹部が形成されており、S3側脚部L3とS1側脚部L1とは、径方向の外側に向いた面に凹部が形成されている。
そして、凹部PT1と凹部PT2とは径方向で対向しており、凹部PT3と凹部PT4とは径方向で対向している。
すなわち、S4側ターン部T4とS2側ターン部T2とは、径方向の内側に向いた面に凹部が形成されており、S3側ターン部T3とS1側ターン部T1は、径方向の外側に向いた面に凹部が形成されている。
図12は、比較例の電機子における、スロットに配置されたユニットコイルの状態を説明する断面模式図である。
図13は、図12を、矢印Yo方向から見た場合の脚部の模式図(a)と矢印Yu方向から見た場合のターン部の模式図(b)とである。
図12では、1層目となる第1スロット収納部So1と2層目となる第2スロット収納部So2とが対向する面との各膨出部BLo1、BTo1、BLo2、BTo2、および3層目となる第3スロット収納部So3と4層目となる第4スロット収納部So4とが対向する側の膨出部BLo3、BTo3、BLo4、BTo4以外は省略している。
また、第2スロット収納部So2から延びる脚部Lo2とターン部To2との屈曲部位の径方向の各面には、屈曲に起因する膨出部BLo2、BTo2が形成される。
また、第3スロット収納部So3から延びる脚部Lo3とターン部To3との屈曲部位の径方向の各面には、屈曲に起因する膨出部BLo3、BTo3が形成される。
また、第4スロット収納部So4から延びる脚部Lo4とターン部To4との屈曲部位の径方向の各面に、屈曲に起因する膨出部BLo4、BTo4が形成される。
すなわち、第2スロット収納部So2と第3スロット収納部So3との間に、隙間をほとんど設けなくても良く、必要なら絶縁紙を挿入できる程度の隙間を設ければ良い。
すなわち、膨出部BLo1と膨出部BLo2とが対向するとともに、膨出部BTo1と膨出部BTo2とが対向するので、第1スロット収納部So1と第2スロット収納部So2とは、径方向で隙間を設けて、スロット12cに配置する必要がある。
すなわち、膨出部BLo3と膨出部BLo4とが対向するとともに、膨出部BTo3と膨出部BTo4とが対向するので、第3スロット収納部So3と第4スロット収納部So4とは、径方向で膨出部同士を接しないようにする隙間を設けて、スロット12cに配置する必要がある。
したがって、比較例の電機子では、ユニットコイルにおけるスロットに配置されたスロット収納部の間に隙間を設ける必要があるので、コイルの占積率を向上させることができず、回転電機の小型高出力化が図りにくい。
図14(a)に示すように、S1側脚部L1の屈曲部位における他の脚部(S2側脚部L2)と対向する面(L1対向面と記す)に凹部PL1が設けられており、L1対向面に生じる膨出部BL1は、凹部PL1に発生するので、膨出部BL1が、L1対向面の外側に突出することがない。
また、図14(b)に示すように、S2側脚部L2の屈曲部位における他の脚部(S1側脚部L1)と対向する面(L2対向面と記す)に凹部PL2が設けられており、L2対向面に生じる膨出部BL2は、凹部PL2に発生するので、膨出部BL2が、L2対向面の外側に突出することがない。
S2側ターン部T2には、屈曲部位における他のターン部(S1側ターン部T1)と対向する面(T2対向面と記す)に、凹部PT2が設けられているので、同様に、S1側ターン部側へ膨出する膨出部BT2は、T2対向面の外側に突出することがない。
また、S4側脚部L4には、屈曲部位における他の脚部(S3側脚部L3)と対向する面(L4対向面と記す)に、凹部PL4が設けられているので、同様に、S3側脚部側へ膨出する膨出部BL4が、L4対向面の外側に突出することがない。
また、S4側ターン部T4には、屈曲部位における他のターン部(S3側ターン部T3)と対向する面(T4対向面と記す)に、凹部PT4が設けられているので、同様に、S3側ターン部側へ膨出する膨出部BT4は、T4対向面の外側に突出することがない。
詳細は、後述するが、脚部およびターン部の屈曲部位における、他の脚部あるいはターン部と接する面に形成される凹部は、例えば、屈曲側の面と、他の脚部あるいはターン部と対向する面とでなす角部に設けられている。
また、S3側脚部L3とS3側ターン部T3とS4側脚部L4とS4側ターン部T4との各々に形成された膨出部BL3、BT3、BL4、BT4が、L3対向面とT3対向面とL4対向面とT4対向面との各々から外側に突出することがないので、L3対向面とL4対向面とが接するととともに、T3対向面とT4対向面とが接している。
図11に示すように、S2側脚部L2とS2側ターン部T2との各々の屈曲部位における、S3側脚部L3とS3側ターン部T3と対向する面にも、膨出部BLr2と膨出部BTr2とが形成され、S3側脚部L3とS3側ターン部T3との各々の屈曲部位における、S2側脚部L2とS2側ターン部T2と対向する面にも、膨出部BLr3と膨出部BTr3とが形成される。
また、S2側ターン部T2が周方向に延びる方向とS3側ターン部T3が周方向に延びる方向とが逆であるので、膨出部BTr2と膨出部BTr3とは重なることがない。
すなわち、S2側脚部L2とS3側脚部L3とを径方向に隙間を設けず配置できるとともに、S2側ターン部T2とS3側ターン部T3とを径方向に隙間を設けず配置できる。
また、図11に示すように、S1側脚部L1とS1側ターン部T1との各々の屈曲部位における径方向内側の面にも、膨出部が形成され、S4側脚部L4とS4側ターン部T4との各々の屈曲部位における径方向外側の面にも、膨出部が形成されるが、これらの膨出部は、他の脚部あるいはターン部と干渉しない。
また、一方の部分コイル23と他方の部分コイル24との、接している各脚部は、周方向へ延びる方向が同じであり、接している各ターン部も、周方向へ延びる方向が同じであるので、両部分コイルの、接している脚部間と接しているターン部間とには、当然、絶縁部材を設ける必要がない。
また、第3スロット収納部S3から延びる脚部およびターン部が、第4スロット収納部S4から延びる脚部およびターン部と径方向で接触している。
また、第2スロット収納部S2から延びる脚部およびターン部が、第3スロット収納部S3から延びる脚部およびターン部に対して径方向で隙間を設けずに配置している。
また、本実施の形態の電機子10は、各脚部間と各ターン部間に絶縁部材を配置する必要がないので、回転電機の生産性が向上する。
また、本実施の形態の電機子10は、ユニットコイルの各屈曲部位に設けられている凹部が、径方向の各側に突出する膨出部における、いずれか一方側の膨出部に対応した1個であるので、コイルを形成する導体線の絶縁被膜に対するダメージを小さくでき、電機子巻線の絶縁性低下を防止できる。
まず、絶縁被覆された導体線30を用意する。
次に、導体線30の屈曲予定部位に凹部を形成する。
図15は、本発明の実施の形態1に係わる電機子に用いられる導体線の屈曲予定部位に凹部を形成する順序を示す側面模式図(a)とこの側面模式図のD−D断面の模式図(b)とである。
次に、第3ステップとして、第2金型32を第1金型31から離す方向に移動して、導体線30の屈曲部における、屈曲側面f1と突出方向面f2との角部に凹部Pを形成した導体線30を作製する。
図15(b)に示すように、屈曲予定部位における屈曲側面f1と反屈曲側面f3との、凹部形成後の距離W2は凹部形成前の距離W1より広くなっている。
図16では、他方の部分コイル24を形成する導体線を示している。また、図16(b)は、図16(a)の導体線を矢印Xt側から見た側面模式図であり、図16(c)は、図16(b)のb1、b2、b3、b4、b5の各位置での断面模式図である。
図16に示すように、導体線30の上方から、S2側脚部L2、S2側ターン部T2、S3側ターン部T3、S3側脚部L3の各々の屈曲予定部位に、凹部PL2、凹部PT2、凹部PT3、凹部PL3を形成する。
図17は、本発明の実施の形態1の他方の部分コイルとなる導体線をターン部の屈曲予定部位で屈曲した状態を示す正面模式図(a)とこの正面模式図を矢印Xs方向から見た側面模式図(b)とである。
図17(b)に示すように、膨出部BT2が凹部PT2に形成され、膨出部BT3が凹部PT3に形成されている。しかし、各膨出部BT2、BT3は、導体線の突出方向面f2の外側までは突出していない。
屈曲方向は、凹部PL2の屈曲予定部位では、図17(a)における紙面右側の凹部が設けられた側であり、凹部PL3の屈曲予定部位では、図17(a)における紙面左側の凹部が設けられた側である。
図18(a)では、電機子鉄心11も示している。
図18(b)に示すように、膨出部BL3が凹部PL3に形成され、膨出部BL2が凹部PL2に形成されている。しかし、各膨出部BL3、BL2も、導体線の突出方向面f2の外側までは突出していない。
図19(a)を図16(a)と比べると、一方の部分コイル23は、導体線における屈曲部予定部位で凹部を形成する角部が、他方の部分コイル24の導体線の角部と、紙面前後方向で逆になっている。
本実施の形態のユニットコイルの製造方法では、脚部とターン部とに形成される膨出部が、径方向で隣接する他層の脚部およびターン部の膨出部と接触しないユニットコイルを作製できるので、コイルの占積率が向上した、小型高出力の回転電機を製造できる。
導体線の角部に凹部を形成する際に、屈曲予定部位における屈曲側面f1と反屈曲側面f3との、凹部形成後の距離W2が凹部形成前の距離W1より大きくなるので、導体線における、電流が流れる方向と直角な断面面積の低下を抑制でき、銅損を低減できる。
この屈曲側面f1と反屈曲側面f3との距離は、ユニットコイルの周方向の幅であるが、屈曲部がスロットの外側であるので、ユニットコイルをスロットに装着するのに影響しない。
図20は、本発明の実施の形態2の係わる回転電機のスロットに装着されたユニットコイルの周方向の断面模式図である。
図20は、実施の形態1の電機子の図10に相当する。
図20では、第1スロット収納部S1および第2スロット収納部S2のユニットコイルと、第3スロット収納部S3および第4スロット収納部S4のユニットコイルとは、別である。
本実施の形態の回転電機は、ユニットコイルの構造、特に反結線側コイルエンドにおけるS2側ターン部T2とS3側ターン部T3との構造が異なるが、各ターン部と各脚部が延びる周方向の方向と凹部の位置とが、実施の形態1のユニットコイルと同様であり、実施の形態1の回転電機と同様な効果を有する。
すなわち、周方向に延びる方向が異なる、S2側ターン部T2とS3側ターン部T3との間に径方向の隙間Gt2が設けられている。
図21は、本発明の実施の形態3の係わる回転電機のスロットに装着されたユニットコイルの周方向の断面模式図である。
図21は、実施の形態1の電機子の図10に相当する。
図21では、第1スロット収納部S1および第2スロット収納部S2のユニットコイルと、第3スロット収納部S3および第4スロット収納部S4のユニットコイルとは、別である。
本実施の形態の回転電機は、ユニットコイルの構造、特に反結線側コイルエンドの構造が異なるが、各ターン部と各脚部が延びる周方向の方向と凹部の位置とが、実施の形態1のユニットコイルと同様であり、実施の形態1の回転電機と同様な効果を有する。
また、第4スロット収納部S4から延びるS4側ターン部T4と第3収納部S3から延びるS3側ターン部T3とが、対応する各スロット収納部S3、S4より径方向の外側になっている。
すなわち、各ターン部の径方向の幅Wtを、対応するスロット収納部Sの径方向の幅Wsより狭くせずに、S2側ターン部T2とS3側ターン部T3との間に径方向の隙間Gt3を設けている。
また、S1側ターン部T1とS2側ターン部T2との径方向の間にも隙間を設けるとともに、S3側ターン部T3とS4側ターン部T4との径方向の間にも隙間を設けている。
本実施の形態では、S1側ターン部T1とS2側ターン部T2との径方向の間、および、S3側ターン部T3とS4側ターン部T4との径方向の間、にも隙間を設けているが、これらの隙間を設けなくても良い。
また、各ターン部の電流方向と直交する断面積が、対応する各スロット収納部の断面積より小さくならないので、銅損による回転電機の出力低下が防止できる。
図22は、本発明の実施の形態4に係わる回転電機の主要部である電機子と回転子とを示す斜視模式図である。
本実施の形態の回転電機は、電機子60の構造が異なる以外、実施の形態1の回転電機100と同様ある。
図22に示すように、本実施の形態の電機子60も、電機子鉄心61と電機子巻線70とを備えている。
そして、電機子鉄心61は、電機子鉄心61を周方向で24等分に分割した鉄心ブロック61aで形成されている。
図23に示すように、鉄心ブロック61aは、所定枚数の電磁鋼板の鉄心ブロック片を積層一体化して作製されており、軸方向の面が円弧状のコアバック形成部62dと、コアバック形成部62dの内周壁面から径方向内方に突出している2本のティース62bとを備えている。
また、1個の鉄心ブロック61aの2本のティース62bの間と、周方向で隣接している鉄心ブロック61aのティース62bの間とが、スロット62cになっている。
そして、ティース62bの周方向の幅が径方向内方に向って漸次狭くなる先細りの形状であるので、スロット62cは、軸方向から見た面の形状が長方形となっている。
図25は、図24のユニットコイルを矢印Yoの方向から見た模式図である。
図26は、本発明の実施の形態4に係わる回転電機の電機子巻線を構成するユニットコイルの斜視模式図である。
電機子巻線70は、ユニットコイル71を周方向に48個を連続的に連ねて並べることにより、形成される。
電機子60は、電機子巻線70に鉄心ブロック61aを径方向の外側から挿入することにより形成される。
そして、第1スロット収納部S71と第3スロット収納部S73と第5スロット収納部S75とは、周方向において同じ位置にある。
また、第4スロット収納部S74は、第3スロット収納部S73より、周方向他方側で1磁極ピッチPに相当する6スロット角度間隔だけ離れている。
また、第1、第6スロット収納部S71、S76から個別に突出して周方向の外側に且つ互いに逆方向へ屈曲された2つの脚部L(S71側脚部L71、S76側脚部L76)を有している。
S71側脚部L71の末端部分およびS76側脚部L76の末端部分は、溶接等の接合手段により、他のユニットコイルまたは中性点または給電部に接続される。
第2スロット収納部S72と第3スロット収納部S73との間のターン部は、図24と図26とにおいて紙面上側にある、第2スロット収納部S72側のS72側第2ターン部T72bと第3スロット収納部S73側のS73側第2ターン部T73bとで形成されている。
第5スロット収納部S75と第6スロット収納部S76との間のターン部は、図24と図26とにおいて紙面下側にある、第5スロット収納部S75側のS75側第1ターン部T75aと第6スロット収納部S76側のS76側第1ターン部T76aとで形成されている。
また、図24と図26とにおいて紙面下側にある、S71側第1ターン部T71aとS72側第1ターン部T72aとS73側第1ターン部T73aとS74側第1ターン部T74aとS75側第1ターン部T75aとS76側第1ターン部T76aとは、ユニットコイル71の反結線側コイルエンドである。
図27では、電機子鉄心61において円環状に配列しているティース62bおよびスロット62cを、説明の都合上、展開して直線状に配列させている。それと、説明の都合上、各スロット62cに、図面の左から右に向けて順番に通し番号をつけている。
図27では、実線で示す各スロット収納部から延びる結線側コイルエンドの脚部とターン部とが紙面前方側になり、点線で示す各スロット収納部から延びる反結線側コイルエンドのターン部が紙面後方になっている。
すなわち、7番目のスロット62cには、電機子鉄心61のコアバック部の側から開口側に向かって、第6スロット収納部S76→第5スロット収納部S75→第4スロット収納部S74→第3スロット収納部S73→第2スロット収納部S72→第1スロット収納部S71の順にスロット収納部が並んでいる。
他のスロット62cにおいても、同様にして各スロット収納部が配置されている。
図29は、図28を、矢印Yo方向から見た結線側コイルエンド側の模式図(a)と矢印Yu方向から見た反結線側コイルエンド側の模式図(b)とである。
図28には、ユニットコイル71が配置される電機子鉄心61も示しており、電機子鉄心61から延びている上側部分が、ユニットコイルにおける結線側コイルエンドの、脚部とターン部となっており、電機子鉄心61から延びている下側部分が、ユニットコイルにおける反結線側コイルエンド側のターン部となっている。
図28では、後述する凹部の位置にある膨出部以外は省略して図示していない。
また、S73側第2ターン部T73bとS74側第2ターン部T74bとS76側脚部L76とS71側第1ターン部T71aとS74側第1ターン部T74aとS75側第1ターン部T75aとが、共に紙面後方側に屈曲している。
本実施の形態において、対向面に設けられた凹部とは、脚部およびターン部の屈曲部位における、例えば、屈曲側の面と対向する面とでなす角部に設けられる凹部である。
また、各コイル収納部から反結線側コイルエンド側に延びており且つ径方向で重なっているターン部同士の、屈曲部位におけるお互いの対向面に、凹部が形成されている。
すなわち、S71側脚部L71とS72側第1ターン部T72aとS73側第2ターン部T73bとS74側第1ターン部T74aとの各屈曲部における、径方向外側の面に凹部が形成されている。
したがって、各屈曲部位の径方向の面に発生する径方向の膨出部のうち、各重ねあっている対向面の膨出部BL71、BT72b、BT73b、BT74b、BT72a、BT73a、BT74a、BT75aは、各凹部PL71、PT72b、PT73b、PT74b、PT72a、PT73a、PT74a、PT75aに発生するので、各対向面の外側には突出しない。
すなわち、本実施の形態の電機子では、コイル収納部から周方向に延びる方向が異なる脚部とターン部およびターン部同士は、もちろん、コイル収納部から周方向に延びる方向が同じである脚部とターン部およびターン部同士も、径方向の隙間を小さくできるので、スロットに配置された各スロット収納部の径方向の隙間を小さくでき、コイルの占積率を向上させて回転電機の小型高出力化を実現できる。
本実施の形態のユニットコイルは、1本の導体線で形成され、且つ亀甲部が2個あるので、溶接点数を低減でき、生産性を向上できる。
また、ターン部は軸方向で1層であるので、各コイルエンドの高さを低減でき、回転電機を小型化できる。
図30は、本発明の実施の形態5に係わる回転電機のスロットに装着されたユニットコイルの周方向の断面模式図である。
図30は、実施の形態4の電機子の図28に相当する。
本実施の形態の回転電機は、ユニットコイルの構造、特に結線側コイルエンドと反結線側コイルエンドとの構造が実施の形態4のユニットコイルと異なるが、各ターン部と各脚部が延びる周方向の方向と凹部の位置とが、実施の形態4のユニットコイルと同様であり、実施の形態4の回転電機と同様な効果を有する。
また、2層目となる第2スロット収納部S72から延びる、S72側第1ターン部T72aの径方向の幅W12とS72側第2ターン部T72bの径方向の幅W13とが、第2スロット収納部S72の径方向の幅Wb2より狭くなっている。
また、4層目となる第4スロット収納部S74から延びる、S74側第1ターン部T74aの径方向の幅W16とS74側第2ターン部T74bの径方向の幅W17とが、第4スロット収納部S74の径方向の幅Wb4より狭くなっている。
また、6層目となる第6スロット収納部S76から延びる、S76側第1ターン部T76aの径方向の幅W20とS76側脚部L76の径方向の幅W21とが、第6のスロット収納部S76の径方向の幅Wb6より狭くなっている。
本実施の回転電機は、ユニットコイルが上記のような構造であるので、隙間Gt5に絶縁部材を配置することができ、各コイルエンドにおける絶縁性がさらに向上する。
図31は、本発明の実施の形態6に係わる回転電機のスロットに装着されたユニットコイルの周方向の断面模式図である。
図31は、実施の形態4の電機子の図28に相当する。
本実施の形態の回転電機は、ユニットコイルの構造、特に結線側コイルエンドと反結線側コイルエンドとの構造が実施の形態4のユニットコイルと異なるが、各ターン部と各脚部が延びる周方向の方向と凹部の位置とが、実施の形態4のユニットコイルと同様であり、実施の形態4の回転電機と同様な効果を有する。
また、3層目となる第3スロット収納部S73と4層目となる第4スロット収納部S74との間に隙間を設けている。
したがって、本実施の形態のユニットコイルは、結線側コイルエンドにおいて、S72側第2ターン部T72bとS73側第2ターン部T73bとの径方向の間、S74側第2ターン部T74bとS75側第2ターン部T75bとの径方向の間、S75側第2ターン部T75bとS76側脚部L76との径方向の間と、S73側第2ターン部T73bとS74側第2ターン部T74bとの径方向の間、に隙間Gt6を設けているが、電流方向と直交する、各ターン部および各脚部の断面積を各スロット収納部の断面積より小さくなっていない。
また、脚部およびターン部の断面積が、スロット収納部の断面積と変わらないので、銅損による回転電機の出力低下が防止できる。
また、ユニットコイルが、実施の形態4のユニットコイルと同様な屈曲部位に同様な凹部が設けられており、全スロット収納部の積層部における径方向の幅Wbsを小さくできるので、コイルの占積率を向上でき、回転電機の小型高出力化を実現できる。
上記ユニットコイルが、絶縁被覆された導体線を屈曲して形成されており、
上記ユニットコイルが、異なるスロットに配置される複数のスロット収納部と、上記スロット収納部から屈曲して延びて上記スロット収納部同士を接続するターン部と、上記スロット収納部から屈曲して延びる脚部とを備えており、
上記スロットには、複数の上記スロット収納部が、径方向に積層して配置されており、径方向で隣接した上記スロット収納部から、周方向で同方向に屈曲して延びる、一対の上記ターン部同士の屈曲部または上記ターン部と上記脚部との屈曲部の各対向面のみに、径方向にへこんだ凹部を形成する回転電機の製造方法であって、
上記導体線の屈曲予定部位に、上記凹部を形成する工程を備え、
上記凹部を形成する工程が、
上記導体線の屈曲予定部位における隣り合う2方の面に、両端面がL字状である第1金型を内側の2側面を接して配置するとともに、上記凹部を形成する突起を有する第2金型を上記第1金型に接していない上記導体線の1つの面と対向して配置し、
次に、上記第2金型を上記第1金型の方向に移動して、上記第1金型と上記第2金型とで、上記導体線を挟むとともに押圧して、上記突起により、上記導体線をへこまし、
次に、上記第2金型を上記第1金型から離す方向に移動して、上記凹部を形成した上記導体線を取り出すものである。
Claims (8)
- 電機子と回転子とを備えており、上記電機子が電機子鉄心と複数のユニットコイルを周方向に配列して形成された電機子巻線を有する回転電機であって、
上記ユニットコイルが、異なるスロットに配置される複数のスロット収納部と、上記スロット収納部から屈曲して延びて上記スロット収納部同士を接続するターン部と、上記スロット収納部から屈曲して延びる脚部とを備えており、
上記スロットには、複数の上記スロット収納部が、径方向に積層して配置されており、径方向で隣接した上記スロット収納部から、周方向で同方向に屈曲して延びる、上記ターン部同士の屈曲部または上記ターン部と上記脚部との屈曲部の各対向面に、径方向にへこんだ凹部を設けている回転電機。 - 上記ユニットコイルは、径方向で重なっている一方の部分コイルと他方の部分コイルとで構成されており、
上記一方の部分コイルが、径方向の内方側の1層目となる第1スロット収納部と、上記第1スロット収納部と上記ターン部でつながっている径方向の外方側の4層目となる第4スロット収納部とを備えており、上記他方の部分コイルが、2層目となる第2スロット収納部と、上記第2スロット収納部と上記ターン部でつながり3層目となる第3スロット収納部とを備えており、
上記第1スロット収納部側の上記ターン部が屈曲して延びる方向と、上記第2スロット収納部側の上記ターン部が屈曲して延びる方向とが同じであり、且つ上記第1スロット収納部側の上記ターン部と上記第2スロット収納部側の上記ターン部とが径方向で隣接しており、上記第4スロット収納部側の上記ターン部が屈曲して延びる方向と、上記第3スロット収納部側の上記ターン部が屈曲して延びる方向とが同じであり、且つ上記第4スロット収納部側の上記ターン部と上記第3スロット収納部側の上記ターン部とが径方向で隣接しており、
上記第1スロット収納部側の上記ターン部と上記第2スロット収納部側の上記ターン部との各屈曲部におけるお互いに対向する面に、径方向にへこむ凹部が設けられており、
上記第4スロット収納部側の上記ターン部と上記第3スロット収納部側の上記ターン部との各屈曲部におけるお互いに対向する面に、径方向にへこむ凹部が設けられており、
上記第1スロット収納部側の上記脚部が屈曲して延びる方向と、上記第2スロット収納部側の上記脚部が屈曲して延びる方向とが同じであり、且つ上記第1スロット収納部側の上記脚部と上記第2スロット収納部側の上記脚部とが径方向で隣接しており、上記第4スロット収納部側の上記脚部が屈曲して延びる方向と、上記第3スロット収納部側の上記脚部が屈曲して延びる方向とが同じであり、且つ上記第4スロット収納部側の上記脚部と上記第3スロット収納部側の上記脚部とが径方向で隣接しており、
上記第1スロット収納部側の上記脚部と上記第2スロット収納部側の上記脚部との各屈曲部におけるお互いに対向する面に、径方向にへこむ凹部が設けられており、
上記第4スロット収納部側の上記脚部と上記第3スロット収納部側の上記脚部との各屈曲部におけるお互いに対向する面に、径方向にへこむ凹部が設けられている請求項1に記載の回転電機。 - 上記第2スロット収納部側の上記ターン部の径方向の幅が、上記第2スロット収納部の径方向の幅より狭くなっており、上記第3スロット収納部側の上記ターン部の径方向の幅が、上記第3スロット収納部の径方向の幅より狭くなっている請求項2に記載の回転電機。
- 上記第1スロット収納部側の上記ターン部が上記第1スロット収納部より径方向の内方に位置しており、上記第2スロット収納部側の上記ターン部が上記第2スロット収納部より径方向の内方に位置しており、上記第4スロット収納部側の上記ターン部が上記第4スロット収納部より径方向の外方に位置しており、上記第3スロット収納部側の上記ターン部が上記第3スロット収納部より径方向の外方に位置している請求項2に記載の回転電機。
- 上記ユニットコイルが、1層目となる第1スロット収納部と2層目となる第2スロット収納部と3層目となる第3スロット収納部と4層目となる第4スロット収納部と5層目となる第5スロット収納部と6層目となる第6スロット収納部とを備えており、
上記第1スロット収納部から上記第6スロット収納部までの各スロット収納部が、1層上層となる他のスロット収納部と上記ターン部でつながっており、上記第1スロット収納部と上記第6スロット収納部とは、上記脚部とつながっており、
上記第1スロット収納部と上記第3スロット収納部と上記第5スロット収納部とが、周方向で同じ位置にあり、上記第2スロット収納部と上記第6スロット収納部とが、上記第1および第5スロット収納部より周方向一方側に1磁極ピッチ離れた位置にあり、上記第4スロット収納部が、上記第3スロット収納部の位置から周方向他方側に1磁極ピッチ離れた位置にあり、
上記第1スロット収納部から延びる第1スロット収納部側脚部と上記第6スロット収納部から延びる第6スロット収納部側脚部とがある結線側コイルエンドでは、上記第1スロット収納部側脚部の屈曲部位と上記第3スロット収納部から延びる上記ターン部の屈曲部位との径方向の外側の面、および、上記第2スロット収納部から延びる上記ターン部の屈曲部位と上記第4スロット収納部から延びる上記ターン部の屈曲部位との径方向の内側の面の各々に、凹部が形成されており、
上記結線側コイルエンドと軸方向で反対側の反結線側コイルエンドでは、上記第2スロット収納部から延びる上記ターン部の屈曲部位と上記第4スロット収納部から延びる上記ターン部の屈曲部位との径方向の外側の面、および、上記第3スロット収納部から延びる上記ターン部の屈曲部位と上記第5スロット収納部から延びる上記ターン部の屈曲部位との径方向の内側の面の各々に、凹部が形成されている請求項1に記載の回転電機。 - 上記結線側コイルエンドでは、上記第2から第5までの各スロット収納部から延びる上記ターン部の径方向の幅が、上記第2から第5までの各スロット収納部の径方向の幅より小さく、上記反結線側コイルエンドでは、上記第1から第6までの各スロット収納部から延びる上記ターン部の径方向の幅が、上記第1から第6までの各スロット収納部の径方向の幅より小さい請求項5に記載の回転電機。
- 上記結線側コイルエンドでは、上記第1スロット収納部から延びる上記第1スロット収納部側脚部が上記第1スロット収納部より径方向の内方に位置しており、上記第2スロット収納部から延びる上記ターン部が、上記第2スロット収納部より径方向の内方に位置しており、上記第5スロット収納部から延びる上記ターン部が、上記第5スロット収納部より径方向の外方に位置しており、上記第6スロット収納部側脚部が上記第6スロット収納部より径方向の外方に位置しており、
上記反結線側コイルエンドでは、上記第1スロット収納部から延びる上記ターン部が上記第1スロット収納部より径方向の内方に位置しており、上記第6スロット収納部から延びる上記ターン部が、上記第6スロット収納部より径方向の外方に位置している請求項5に記載の回転電機。 - 電機子と回転子とを備えており、上記電機子が電機子鉄心と複数のユニットコイルを周方向に配列して形成された電機子巻線を有する回転電機の製造方法であって、
上記ユニットコイルが、絶縁被覆された導体線を屈曲して形成されており、
上記導体線の屈曲予定部位に、凹部を形成する工程を備え、
上記凹部を形成する工程が、
上記導体線の屈曲予定部位における隣り合う2方の面に、両端面がL字状である第1金型を内側の2側面を接して配置するとともに、上記凹部を形成する突起を有する第2金型を上記第1金型に接していない上記導体線の1つの面と対向して配置し、
次に、上記第2金型を上記第1金型の方向に移動して、上記第1金型と上記第2金型とで、上記導体線を挟むとともに押圧して、上記突起により、上記導体線をへこまし、
次に、上記第2金型を上記第1金型から離す方向に移動して、凹部を形成した上記導体線を取り出す、回転電機の製造方法。
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