KR100396798B1

KR100396798B1 - 회전 전기의 고정자

Info

Publication number: KR100396798B1
Application number: KR10-2000-0055187A
Authority: KR
Inventors: 가쓰히코 구스모토; 게이이치 고무라사키; 가즈히로 오다하라
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2000-01-21
Filing date: 2000-09-20
Publication date: 2003-09-02
Also published as: JP2001211587A; FR2804256A1; KR20010076200A; DE10031621A1; FR2804256B1

Abstract

본 발명은 도체로부터 고정자철심으로의 열전도성을 높이는 동시에 도체의 점적율을 높이고, 도체의 온도상승에 기인하는 신뢰성의 저하가 억제되며 또 도체의 고정황화에 기인하는 출력저하가 억제되는 회전전기의 고정자를 얻는다.

도체(2)는 그 직선부(2a)가 장방형의 단면 형상으로 형성되어 있고

각각의 슬롯(1a)내에는 직선부(2a)가 절연피막(3)을 통해서 서로 밀착해서 슬롯 깊이방향으로 1렬로 배열되어 다층으로 또 최심층의 직선부(2a)가 인슐레이터 (5)를 통해서 슬롯(1a)의 내저면에 밀착해서 수납되어 있다.

Description

회전 전기의 고정자{STATOR FOR A DYNAMO-ELECTRIC MACHINE}

본 발명은 전동기나 발전기등의 회전전기의 고정자에 관한 것이며, 특히 고정자의 권선구조에 관한 것이다.

도 4는 종래의 회전전기의 고정자의 요부를 표시하는 정면도, 도 5는 고정자 권선을 구성하는 도체의 요부를 표시하는 정면도, 도 6은 고정자의 요부를 표시하는 단면도이다.

도 4 내지 도 6에서 고정자철심(1)은 예를들면 규소강판을 적층해서 원통상으로 제작된것으로 홈방향을 축방향으로 하는 슬롯(1a)이 내주측에 개구되도록 원주방향에 소정피치로 다수 설치되어 있다.

또 홈방향을 축방향으로 하는 끼워맞춤홈(1c)이 각 티스(1b)의 선단측 내주벽면에 설치되어 있다.

도체(2)는 장방형 단면을 갖고, 동판을 크랭크상으로 성형된 것으로 슬롯 삽입부로서의 직선부(2a)와, 인접한 직선부(2a)의 단부간을 연결하는 브리지부(2b)를 갖고 있다.

그리고 도체(2)의 표면에는 에나멜 피막등의 절연피막(3)이 피복되어 있다.

이 도체(2)가 직선부(2a)를 슬롯(1a)에 순차 삽입되어 웨이브 와인딩으로 6회 주회시켜서 고정자철심(1)에 감겨져서, 1상분의 권선(4)이 구성되어 있다.

또, 도체(2)가 직선부(2a)의 삽입하는 슬롯(1a)을 전기각도로 120도씩 시프트하여 권장되고, 예를들면 U상, V상 및 W상 의 3상의 권선(4)이 구성되어 있다.

그리고, 각 슬롯(1a)에서는, 도체(2)의 직선부(2a)가 서로 이간되고, 또 슬롯(1a)의 내주면에서 이간되어 슬롯 깊이방향으로 1렬로 배열되어 6층으로 수납되어 있다.

종이나 수지로 되는 인슐레이터(5)가 슬롯 내주형상에 따라 슬롯(1a)내에 장착되어 있다.

그리고 종이나 수지로 되는 웨지(6)가 티스(1b)의 선단부에 설치된 끼워맞춤홈(1d)에 끼워 붙여져서, 도체(2)의 직선부(2a)의 직경방향 내측으로의 돌출을 방지하고 있다.

또, 도체(2)가 권장된후, 와니스처리가 실시된다.

이로써 절연성수지로서의 와니스(7)가 브리지부(2b)간에 함침되고, 또 슬롯 (1a)의 내주면과 직선부(2a)와의 사이 및 직선부(2a)간에 함침되며 권선(4)이 고정자철심(1)에 고정되어 있다.

종래의 회전전기의 고정자에서는, 이상과 같이, 권선(4)을 구성하는 도체(2)는, 권장시의 고정자철심(1)에 따르는 소성변형과, 권장후의 와니스처리에 의해 고정자 철심(1)에 고정되어 있다.

그리고 각 슬롯(1a)에서는, 도체(2)의 직선부(2a)가 서로 이간되고, 또 슬롯 (1a)의 내주면에서 이간되어 슬롯 깊이방향으로 1렬로 나란히 해서 6층으로 수납되어 있으므로 와니스(7)가 슬롯(1a)의 내주면과 직선부(2a)와의 사이 및 직선부(2a)간에 함침될때에 공기가 다 빠지지 못하고 공기층이 남아 있다.

이결과, 도체 2에서 발생한 열은, 와니스(7)및 공기층을 통해서 고정자철심 (1)에 전달되도록 되고, 도체(2)에서 고정자철심(1)으로의 열전도성이 악화되며, 도체(2)의 온도가 과도하게 상승해서 절연성능 등을 저하시키고 고신뢰성이 얻어지지 않는 동시에, 도체(2)의 저항이 높아지고, 출력이 저하해버린다는 과제가 있었다.

또, 도체(2)의 직선부(2a)가 서로 이간되고 또 슬롯(1a)의 내주면에서 이간되어 슬롯(1a)에 수납되어 있으므로 도체(2)의 점적율이 작아지고, 도체(2)의 저항이 높아지며 출력이 저하해버린다는 과제가 있었다.

본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 된것으로 도체의 슬롯 삽입부를 절연피막을 통해서 서로 밀착시켜서 슬롯 깊이방향으로 일렬로 나란히 또 최심층의 슬롯 삽입부를 인슐레이터를 통해서 슬롯의 내저면에 밀착시켜서 슬롯내에 수납되도록 하고, 도체로부터 고정자철심으로의 열전도성을 높이는 동시에 도체의 점적율을 높혀서 도체의 온도상승에 기인하는 신뢰성의 저하가 억제되고, 또 도체의 고저항화에 기인하는 출력저하가 억제되는 회전전기의 고정자를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 회전전기의 고정자는 축방향으로 뻗는 슬롯이 내주측에 개구하도록 측방향으로 소정피치로 다수 설치된 원통상의 철심과, 절연피막이 피복된 도체가 소정슬롯수마다의 상기 슬롯에 순차 삽입되어 웨이브 와인딩으로 권장되어서 되는 권선과 상기 슬롯의 각각에 슬롯 내주형상에 따르도록 장착된 인슐레이터를 구비한 회전전기의 고정자에서 있어서, 상기 도체는 그 슬롯 삽입부가 장방형단면형상으로 형성되어 있고, 각각의 상기 슬롯내에는 상기 슬롯 삽입부가 상기 절연피막을 통해서 서로 밀착해서 슬롯 깊이방향으로 1렬로 나열되어 또한 슬롯의 내측면으로부터 이간하여 다층으로 수납되며, 또 최심층의 상기 슬롯 삽입부가 상기 인슐레이터를 통해서 상기 슬롯의 내저면에 밀착되게 수납되고 또, 절연성수지가 슬롯 수납부와 슬롯 내측면과의 사이의 극간에 충전되어 있는 것이다.

또 상기 슬롯 삽입부는 장방형 단면의 길이방향이 원주방향을 향하고 있는 것이다.

또 웨지가 최천층(最淺層)의 상기 슬롯 삽입부를 슬롯 깊이방향으로 압압하도록 슬롯에 장착되어 있는 것이다.

또, 상기 웨지가 비자성재료로 된 탄성체이다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 회전전기의 고정자의 요부를 표시하는 단면도.

도 2는 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 회전전기의 고정자의 요부를 표시하는 단면도.

도 3은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 회전전기의 고정자의 요부를 표시하는 단면도.

도 4는 종래의 회전전기의 고정자의 요부를 표시하는 정면도.

도 5는 종래의 회전전기의 고정자에 적용되는 도체의 요부를 표시하는 정면도.

도 6은 종래의 회전전기의 고정자의 요부를 표시하는 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1.고정자철심, 1a. 슬롯

2. 고체, 2a. 직선부(슬롯삽입부),

3. 절연피막, 5. 인슐레이터,

6,11,12. 웨지, 7. 와니스(절연성수지),

10. 권선.

이하, 본 발명의 실시의 형태를 도면을 따라 설명한다.

실시의 형태 1

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 회전전기의 고정자의 요부를 표기하는 단면도이고, 도면에서 도 4내지 도 6에 표시한 종래의 고정자와 동일 또는 상당부분에는 동일부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

도 1에서, 각상의 권선(10)은 도체(2)가 그 직선부(2a)를 3슬롯마다 슬롯(1a)에 순차적으로 삽입되어 웨이브 와인딩으로 6회 주회시켜, 고정자철심(1)에 권장되어 구성되어 있다.

그리고 도체 2의 직선부(2a)가 절연피막(3)을 통해서 서로 밀착해서 슬롯 깊이방향으로 일열로 나열되고, 또 최심층(最深層)의 직선부(2a)가 인슐레이터(5)를 통해서 슬롯(1a)의 내저면에 밀착되게 슬롯(1a)내에 수납되어 있다.

또 종이나 수지로 된 웨지(6)가 티스(1b)의 선단부에 설치된 끼워맞춤홈(1c)에 끼워 붙여져서 도체(2)의 직선부(2a)의 직경방향 내측으로의 돌출을 방지하고 있다.

또 도체(2)가 권장된후, 와니스처리가 되고 절연성 수지로서의 와니스가 브리지부(2b)간에 함침되고, 또 슬롯(1a)의 내주면과 직선부(2a)와의 사이에 함침되며 권선(10)이 고정자철심(1)에 고정되어 있다.

이와같이 구성된 고정자는 도시하고 있지 않으나, 고정자의 외피를 구성하는 하우징에 압입고정되어 사용되는 것이 일반적이다.

그리고 하우징은 외기에 접촉하거나 냉각용 수로를 갖고 있으며, 고정자 보다 저온으로 되어 있다.

이와같이 구성된 고정자에서는 도체(2)의 직선부(2a)가 절연피막(3)을 통해서 서로 밀착되어 슬롯 깊이방향으로 1렬로 나열되고, 또 최심층의 직선부(2a)가 인슐레이터(5)를 통해서 슬롯(1a)의 내저면에 밀착해서 슬롯(1a)내에 수납되어 있으므로 와니스처리를 했을때에 와니스(7)가 직선부(2a)간, 나아가서는 직선부(2a)와 슬롯(1a)의 내저면과의 사이에 충분히 침입하지 않고, 직선부(2a)간 또 나아가서는 직선부(2a)와 슬롯(1a)의 내저면과의 사이의 접촉면적이 확보된다.

그래서 직선부(2a)간 및 직선부(2a)와 슬롯(1a)의 내저면과의 사이의 양호한 열전도성이 확보되고, 도체(2)에서 발생한 열이 고정자철심(1)에 신속하게 전달되며, 고정자철심(1) 및 하우징으로부터 방열된다.

이로써, 도체(2)의 온도가 과도하게 상승하는 일이 없고, 도체(2)의 온도상승에 기인하는 절연피막(3)의 열화가 억제되므로 절연성능이 확보된다.

이 결과, 절연성능의 저하에 기인하는 수명저하가 방지되고 고신뢰성의 고정자가 얻어진다.

또, 도체(2)의 온도상승에 기인하는 도체(2)의 저항치의 상승이 억제되므로, 도체(2)의 저항화가 도모되고 출력의 저하를 억제할수가 있다.

또, 도체(2)의 직선부(2a)가 절연피막(3)을 통해서 서로 밀착해서 슬롯 깊이방향으로 일렬로 나열되고, 또 최심층의 직선부(2a)가 인슐레이터(5)를 통해서 슬롯(1a)의 내저면에 밀착해서 슬롯(1a)내에 수납되어 있으므로 슬롯(1a)에 대한 도체(2)의 점적율을 크게 할수 있고 도체(2)의 저 저항화가 가능해지며 출력의 저하를 억제할수가 있다.

또 장방형의 단면형상으로 형성된 직선부(2a)는 그 장방형 단면의 길이방향이 원주방향으로 향해 슬롯(1a)내에 수납되어 있으므로, 직선부(2a)간 및 직선부(2a)와 슬롯(1a)의 내저면과의 사이의 접촉면적이 커진다.

이로써 도체(2)에서 발생한 열은 신속하게 고정자철심(1)에 전달되고 도체(2)의 온도상승을 억제할수가 있다.

또 직선부(2a)가 슬롯(1a)의 내측면에서 이간되어 슬롯(1a)내에 수납되어 있으므로, 즉 직선부(2a)의 폭이 슬롯폭보다 작으므로 직선부(2a)를 슬롯(1a)에 삽입하기가 쉬워지고, 도체(2)의 권장성이 향상된다.

또 도체(2)의 권장시, 직선부(2a)가 슬롯(1a)의 내벽면에 접촉되어 절연피막(3)을 손상시키는 것도 감소되어 절연성능의 저하를 억제할수가 있다.

또 직선부(2a)와 슬롯(1a)의 내측면과의 사이에 와니스(7)가 충전되어 있으므로 권선(4)의 고정자철심(1)으로의 고정이 확실해진다.

그리고 직선부(2a)와 고정자철심(1)과의 사이의 절연이 확보되어 우수한 절연성능이 얻어진다.

또 웨지(6)가 슬롯(1a)의 개구부에 장착되어 있으므로 직선부(2a)의 튀어나옴이 저지된다.

실시의 형태 2

이 실시의 형태 2에서는 도 2에 표시된바와같이, 나일론등의 비자성재료로 되는 웨지(11)가 볼록상 단면형상으로 형성되고 최천층에 위치하는 도체(2)의 직선부(2a)를 슬롯 깊이방향으로 압압되도록 슬롯(2a)의 개구부에 장착되어 있는 것으로 하고 있다.

또 다른 구성은 상기 실시의 형태 1과 같이 구성되어 있다.

이 실시의 형태 2에 의하면, 웨지(11)가 최천층에 위치하는 도체(2)의 직선부(2a)를 슬롯 깊이방향으로 압압되도록 슬롯(2a)의 개구부에 장착되어 있으므로 와니스처리를 할때 직선부(2)간의 맞닿는 힘, 나아가서는 최심층의 직선부(1a)와 슬롯(1a)의 내저면과의 맞닿는 힘이 확보되어 있다.

그래서 직선부(2a)간, 더 나아가서는 직선부(2a)와 슬롯(1a)의 내저면과의 사이의 접촉면적이 확보되므로, 도체(2)와 고정자철심(1)사이의 열전도성이 향상되어, 도체(2)의 온도상승이 확실하게 억제된다.

실시의 형태 3

이 실시의 형태 3에서는, 도 3에 표시된바와같이 스테인레스등의 비자성재료이고 또 탄성재료 된 웨지(12)가 최천층에 위치하는 도체 2의 직선부(2a)를 슬롯 깊이방향으로 압압되도록 탄성변형되어 슬롯(2a)이 개구부에 장착되어 있는 것으로 되어 있다.

또 다른 구성은 상기 실시의 형태 1과 같이 구성되어 있다.

이 실시의 형태 3에 의하면, 웨지(12)가 최천층에 위치하는 도체(2)의 직선부(2a)를 슬롯 깊이방향으로 압압되도록 탄성변형해서 슬롯(2a)의 개구부에 장착되어 있으므로 와니스 처리를 할때, 탄성변형해 있는 웨지(12)의 반발력이 직선부(2)간, 또는 최심층의 직선부(1a)와 슬롯(1a)의 내저면과의 사이에 작용하고 있다.

그래서 직선부(2a)간, 나아가서는 직선부(2a)와 슬롯(1a)의 내저면과의 사이의 접촉면적이 확실하게 확보되므로 도체(2)와 고정자철심(1)과의 사이의 열전도성이 한층 향상되어 도체(2)의 온도상승이 확실하게 억제된다.

또 상기 각 실시의 형태에서는, 각상의 권선(10)은 도체(2)가 그 직선부 (2a)를 3슬롯마다의 슬롯(1a)에 순차적으로 삽입되어 웨이브 와인딩으로 6회를 돌려서 고정자 철심(1)에 권장되어 있는 것으로 되어 있으나, 본 발명은 웨이브 와인딩으로 둘러감게 되는 회수는 6회로 한정되는 것은 아니다.

또 상기 각 실시의 형태에서는 도체(2)는 동판을 크랭크상으로 형상으로 성형된 것을 사용하는 것으로 하고 있으나, 본 발명은 슬롯에 삽입되는 직선부가 장방형 단면형상으로 성형되어 있으면 되고, 장방형 단면형상의 동선재를 사용해도 된다.

또 상기 각 실시의 형태에서는 인슐레이터(5)가 슬롯 내주형상에 따라 슬롯 (1a)내에 장착되어 있는 것으로 되어 있으나, 인슐레이터는 절연성 수지의 박막을 슬롯(1a)에 끼워서 장착해도 되고, 절연성수지의 액상체 또는 분체를 슬롯(1a)의 내벽면에 도장시켜 형성해도 된다.

본 발명은 이상과 같이 구성되어 있으므로 아래에 기재된 효과를 나타낸다.

본 발명에 의하면, 축방향으로 뻗은 슬롯이 내주측에 개구되도록 원주방향에 소정피치로 다수 설치된 원통상의 철심과, 절연피복된 도체가 소정 슬롯수마다의 슬롯에 순차적으로 삽입되어 웨이브와인딩으로 권장된 권선과, 슬롯의 각각에 슬롯 내주형상을 따라 장착된 인슐레이터를 구비한 회전전기의 고정자에 있어서, 상기 도체는 그 슬롯 삽입부가 장방형 단면 형상으로 형성되어 있고, 각각의 슬롯내에서는, 슬롯 삽입부가 상기 절연피막을 통해서 서로 밀착되어 슬롯 깊이방향으로 1렬로 나열되고 또한, 슬롯의 내측면으로부터 이간되어 다층으로 수납되며 또 최심층의 슬롯 삽입부가 인슐레이터를 통해서 슬롯의 내저면에 밀착도게 수납되고 또, 절연성수지가 슬롯 수납부와 슬롯 내측면과의 사이의 극간에 충전되어 있다.

그래서 슬롯 삽입부간 및 슬롯 삽입부와 슬롯의 내저면과의 사이의 열전도성이 좋아지고, 도체의 온도상승이 억제되므로 도체의 온도상승에 기인하는 절연성능의 저하나 도체의 고저항화가 방지되고 또 도체의 슬롯으로의 점적율이 높여지므로 도체의 저 저항화가 도모된다. 이로 인하여, 도체의 슬롯 장착성이 향상되는 동시에 슬롯 삽입부가 절연성을 확보하여 슬롯에 고정된다.

이로써, 고신뢰성을 갖고, 고출력화를 실현할 수 있는 회전전기의 고정자가 얻어진다.

또, 상기 슬롯 삽입부는, 장방형 단면의 길이방향이 원주방향으로 향하고 있으므로 슬롯 삽입구간 및 슬롯 삽입부와 슬롯의 내저면과의 사이의 접촉면적이 커지고, 도체나 철심과의 사이의 열전도성을 향상시킬수가 있다.

또, 웨지가 최천층의 상기 슬롯 삽입부를 슬롯 깊이방향으로 압압되도록 상기 슬롯에 장착되어 있으므로 슬롯 삽입부간 및 슬롯 삽입부와 슬롯의 내저면과의 사이의 접촉면적이 확보되고, 도체의 열이 철심에 신속하게 전달되며, 도체의 온도상승이 억제된다.

또, 상기 웨지가 비자성재료로 된 탄성체이므로 슬롯삽입부간 및 슬롯 삽입부와 슬롯의 내저면과의 사이의 웨지의 탄성력에 의해 밀접하게 되고, 도체의 열이 철심에 의해 신속하게 전달되며

도체의 온도상승이 한층더 억제된다.

Claims

축방향으로 뻗은 슬롯이 내주측에 개구되도록 원주방향에 소정피치로 다수 설치된 원통상의 철심과, 절연피막을 피복한 도체가 소정의 슬롯수 마다의 슬롯에 순차적으로 삽입되어 웨이브와인딩으로 권장되어 되는 권선과, 슬롯의 각각에 슬롯내주형상을 따라 장착된 인슐레이터를 구비한 회전전기의 고정자에 있어서, 상기 도체는 그 슬롯 삽입부가 장방형의 단면형상으로 형성되어 있고, 각각의 슬롯내에는 슬롯삽입부가 절연성피막을 통하여 서로 밀착되게 슬롯 깊이방향으로 일렬로 나열되며 또한, 슬롯의 내측면으로부터 이간되어 다층으로 수납되고, 또 최심층의 상기 슬롯삽입부가 인슐레이터를 통해서 슬롯의 내저면에서 밀착되게 수납되며 또, 절연성수지가 슬롯삽입부와 슬롯의 내측면과의 극간에 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 회전전기의 고정자.
제 1항에 있어서,

상기 슬롯 삽입부는 장방형 단면의 길이방향이 원주방향으로 향하고 있는 것을 특징으로 하는 회전전기의 고정자.
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