WO2021024645A1 - 回転電機 - Google Patents

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WO2021024645A1
WO2021024645A1 PCT/JP2020/025502 JP2020025502W WO2021024645A1 WO 2021024645 A1 WO2021024645 A1 WO 2021024645A1 JP 2020025502 W JP2020025502 W JP 2020025502W WO 2021024645 A1 WO2021024645 A1 WO 2021024645A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electric machine
core
coils
rotary electric
contact
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/025502
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
小林　達也
野間　啓二
憲一 齋藤
裕也 櫻井
Original Assignee
株式会社日立産機システム
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社日立産機システム filed Critical 株式会社日立産機システム
Publication of WO2021024645A1 publication Critical patent/WO2021024645A1/ja

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/18—Windings for salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto

Definitions

  • the present invention relates to a rotary electric machine.
  • Patent Document 1 discloses a rotary electric machine in which the connection structure of the rotary electric machine can be changed to either Y connection or delta connection by using a holding member for holding the conductive member connecting the coil as a common component. ..
  • the applications of the rotary electric machine are not limited to the applications that can be supported by the above two patterns of specifications, and a structure of the rotary electric machine that can share parts with more specifications is desired. The characteristics make this difficult.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a rotary electric machine whose winding specifications can be easily changed according to an application.
  • the present invention has a cylindrical stator core, a plurality of core teeth provided on the stator core in the radial direction of the stator core, and at least one of the plurality of core teeth via an insulating member.
  • a rotary electric machine including a plurality of coils wound around the coil, each of which is composed of two or more conductors wound around at least one of the plurality of core teeth. Each end of the two or more conductors constitutes a contact in the electric circuit of the rotary electric machine.
  • the winding specifications of the rotary electric machine can be easily changed according to the required specifications of the rotary electric machine. Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.
  • FIG. 1 is a one-sided sectional view of the rotary electric machine 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the rotary electric machine 100 includes a stator (stator) 1, a rotor (rotor) 2, a rotating shaft (shaft) 3, a bearing (ball bearing) 4, a load side end bracket 5, and a counterload side end bracket 6.
  • a housing 7, a terminal box 8, a fan 9, and an end cover 10 are provided.
  • the stator 1 is a cylindrical part, and includes a stator core 11, a coil 12, and a bobbin 13.
  • the stator core 11 includes a core teeth member 11T and a core back 11B.
  • the coil 12 is wound around the core teeth member 11T via the bobbin 13.
  • the rotor 2 includes a magnet 2M and a rotor core 2C, is arranged in a hollow portion of the stator 1, and faces the inner circumference of the stator 1 through an air gap.
  • the rotary shaft (shaft) 3 is a rotary shaft that is coupled to the rotor 2 and rotates integrally, and the rotational driving force of the rotary electric machine 100 is applied to a driven device (for example, a pump, an injection molding machine) connected to the load side. Etc.).
  • the bearing (ball bearing) 4 is provided on both the load side and the non-load side of the shaft 3, and the outer ring is fitted into the stepped hole formed in the load side end bracket 5 and the non-load side end bracket 6 and is fitted into the inner ring.
  • the shaft 3 is rotatably supported.
  • the load side end bracket 5 is assembled to the housing 7 by the end bracket mounting screw 14, and supports the shaft 3 via the ball bearing 4.
  • the non-load side end bracket 6 is assembled to the housing 7 by the end bracket mounting screw 14, and supports the shaft 3 via the ball bearing 4.
  • the housing 7 is a cylindrical part that covers and protects the stator 1, and the stator 1 is fixed inside. Further, a load-side end bracket 5 and a non-load-side end bracket 6 are assembled to both ends by end bracket mounting screws 14, respectively. Further, fins 7F for cooling the rotary electric machine 100 are formed on the outer peripheral wall of the housing 7, and a terminal box 8 is provided.
  • the terminal box 8 includes a terminal (not shown) for connecting an electric wire connected to a power source and a rotary electric machine 100.
  • the fan 9 is attached to the tip of the shaft 3 protruding from the counter-load side end bracket 6 and rotates together with the shaft 3 to cool the rotary electric machine 100.
  • the end cover 10 is a member that covers and protects the fan 9, and is attached to the counter-load side end bracket 6 by the end cover mounting screw 15.
  • FIG. 2 is a schematic view of the stator according to the present embodiment as viewed from the axial direction.
  • the stator 1 according to the present embodiment includes one stator core 11 constituting a magnetic circuit, 12 coils 12 (12U, 12V, 12W) constituting an electric circuit, and a stator core 11. It is a 12-slot stator provided with 12 bobbins 13 that insulate the coil 12.
  • the stator core 11 is formed by laminating electromagnetic steel sheets, and is composed of a core tooth member 11T and a core back 11B.
  • the core teeth member 11T is provided with one cylindrical portion 11T1 and twelve core teeth 11T2, and twelve core teeth 11T2 are provided at equal angles from the cylindrical portion 11T1 in the outer diameter direction of the stator core 11.
  • the cylindrical portion 11T1 emits a large amount of magnetic flux to the rotor 2 and reduces the generation of eddy currents, so that the thickness in the radial direction becomes thinner as the distance from the portion where the core teeth 11T2 is provided becomes smaller. Is formed in.
  • the core back 11B has a cylindrical shape, and 12 grooves 11B1 extending in the axial direction are formed at equal angles on the inner peripheral wall.
  • the core teeth member 11T and the core back 11B are assembled by fitting the tip of the core teeth 11T2 into each of the grooves 11B1.
  • the coil 12 (12U, 12V, 12W) is two lead wires wound by concentrated winding around one of the 12 core teeth 11T2 of the core teeth member 11T via the bobbin 13, and the main wire 12M (12MU, 12M). 12MV, 12MW) and subwire 12S (12SU, 12SV, 12SW).
  • the coil 12 is divided into three-phase AC UVW phases, and is composed of four U-phase coils 12U, four V-phase coils 12V, and four W-phase coils 12W.
  • the coils 12U, 12V, and 12W are arranged one by one in the circumferential direction in the order of each UVW.
  • the coil 12U is composed of the main wire 12MU and the sub wire 12SU
  • the coil 12V is composed of the main wire 12MV and the sub wire 12SV
  • the coil 12W is composed of the main wire 12MW and the sub wire 12SW.
  • Each end of the main wire 12MU, 12MV, 12MW and the sub wire 12SU, 12SV, 12SW constitutes a contact of an electric circuit.
  • main wire 12M and the sub wire 12S are separated in the radial direction of the stator core 11 for each lead wire and wound around the core teeth 11T2 of the core teeth member 11T, and the main wire 12M having a large number of turns is placed on the inner diameter side of the stator core 11.
  • the sub wire 12S having a small number of turns is arranged on the outer diameter side of the stator core 11.
  • the main wire 12M and the sub wire 12S have the same wire diameter.
  • the bobbin 13 is a square tubular insulating member that covers the core teeth 11T2 of the core teeth member 11T and insulates the core teeth 11T2 and the coil 12, and prevents the coil 12 wound on the inner diameter side of the stator core 11 from collapsing.
  • An inner diameter flange portion 13I and an outer diameter flange portion 13O for preventing the coil 12 wound on the outer diameter side of the stator core 11 from collapsing are provided.
  • the stator 1 configured in this way is assembled as follows. First, the coil 12 is wound around the bobbin 13. At this time, the main wire 12M is wound on the inner diameter flange portion 13I side of the bobbin 13 and the sub wire 12S is wound on the outer diameter flange portion 13O side of the bobbin 13 in the radial direction of the stator core 11. Then, the 12 bobbins 13 around which the main wire 12M and the sub wire 12S are wound are inserted into the 12 core teeth 11T2 of the core teeth member 11T. Then, the tip of the core teeth 11T2 of the core teeth member 11T is fitted into the groove 11B1 of the core back 11B, and the core teeth member 11T and the core back 11B are assembled.
  • connection pattern for connecting the contacts of the electric circuit composed of the ends of the plurality of conductors (main wire 12M and sub wire 12S) constituting the plurality of coils 12 according to the present embodiment, a plurality of wires are connected. It is shown that the number of turns and the connection structure of the coil 12 can be changed.
  • FIG. 3 is a schematic view of a first electric circuit in which the contacts in the stator 1 according to the present embodiment are connected to the first connection pattern, and shows an example in which the main wire 12M is connected by a Y connection. Since the connection structure is Y connection in this embodiment, the end portion (contact PM1) at the beginning of winding of the main wire 12M is connected to the common connection point COM, and the connection pattern of this portion is common in this embodiment. Therefore, it is omitted because it is not shown. Further, since each connection pattern of the UVW phase has the same connection pattern, only the U phase is shown and the V and W phases are omitted.
  • the stator 1 includes a crossover line 16U.
  • the crossover line 16U is an electric wire connecting the electric wire CU connected to the U phase of the power supply and the coil 12U, and is connected to the end portion (contact PMU2) of the winding end 12MUE of the four main wires 12MU and the contact PCU of the electric wire CU.
  • a connection pattern (not shown) in which the end ends (contact PMU1) at the beginning of winding of the four main wires 12MU are connected to the common connection point COM (not shown), and the four contact PMU2s are connected to the contact PCU in parallel (not shown).
  • the first connection pattern it is possible to form a first electric circuit in which four main wires 12MU are Y-connected in parallel.
  • FIG. 4 is a schematic view of a second electric circuit in which the contacts in the stator 1 according to the present embodiment according to the present embodiment are connected to the second connection pattern. Similar to the first electric circuit shown in FIG. 3, since the connection structure is Y connection, the end portion (contact PM1) at the beginning of winding of the main wire 12M is connected to the common connection point COM, and this portion. Since the connection pattern of is common in this embodiment, it is not shown and is omitted. Further, since each connection pattern of the UVW phase has the same connection pattern, only the U phase is shown and the V and W phases are omitted.
  • the main wire 12MU and the sub wire 12SU are connected in series by connecting the end of the winding end 12MU of the main wire 12MU (contact PMU2) and the end of the winding start 12SUS of the sub wire 12SU (contact PSU1). Connect to. Then, the end portion (contact PSU2) of the winding end 12SU of the four subwires 12SU and the contact PCU of the electric wire CU are connected to the crossover line 16U.
  • the contacts are connected so that the connection structure is Y connection, but the contacts may be connected so that the connection structure is delta connection.
  • each of a plurality of coils (12 coils 12 in the present embodiment) is wound around at least one of a plurality of core wires (12 core wires 11T2 in the present embodiment). It is composed of two or more conducting wires (main wire 12M and sub wire 12S in this embodiment), and each end of the two or more conducting wires is a contact P (in this embodiment, of the main wire) in the electric circuit of the rotary electric machine 100.
  • the contact PM and the contact PS of the sub wire) are configured.
  • the winding specifications (for example, the number of turns and the connection structure) should be changed by appropriately connecting the ends of the plurality of main wires 12M and the sub wires 12S. Therefore, the specifications of the rotary electric machine 100 can be easily changed as required. Further, since it is easy to change the winding specifications after manufacturing the rotary electric machine 100, one rotary electric machine can be used for different purposes, and the versatility of the rotary electric machine 100 can be improved.
  • the rotary electric machine 100 in use is provided at each end of a plurality of conductors (main wire 12M and sub-wire 12S in the present embodiment) constituting a plurality of coils (12 coils 12 in the present embodiment) (the present embodiment). Then, the contact PM of the main wire and the contact PS) of the sub wire are connected by a predetermined connection pattern.
  • the number of turns of a plurality of coils can be changed by changing the connection pattern.
  • the number of turns NM of only the main wire 12M can be changed to the number of turns (NM + NS) of the coil 12 in which the main wire 12M and the sub wire 12S are connected in series, and vice versa. Therefore, since the number of turns of the coils constituting the electric circuit can be changed by the common parts, it is possible to easily manufacture a rotary electric machine having different specifications.
  • connection pattern the wiring structure of multiple coils can be changed.
  • the coil connection structure can be alternately changed to Y connection and delta connection. Therefore, since the wiring structure of the electric circuit can be changed by the common parts, it is possible to easily manufacture a rotary electric machine having different specifications.
  • two or more lead wires (main wire 12M and sub wire 12S in this embodiment) are separated for each lead wire in the radial direction of the stator core 11 and a plurality of core teeth (12 cores in this embodiment). It is wound around at least one of the teeth 11T2). Therefore, even in the case of the first connection pattern in which only the main wire 12M is connected, the magnetic flux emitted from each of the 12 main wires 12M to the rotor 2 is uniform, and it is possible to prevent the occurrence of uneven rotation of the rotor 2. it can. Further, the influence of the sub wire 12S on the magnetic flux emitted from the main wire 12M to the rotor 2 can be suppressed.
  • the number of turns of the lead wire (main wire 12M in this embodiment) arranged on the inner diameter side of the stator core among the two or more lead wires (main wire 12M and sub wire 12S in this embodiment) is determined. It is more than the lead wires (sub-wire 12S in this embodiment) arranged on the outer diameter side of the stator core 11. Therefore, the main wire 12M having a large number of turns and a large generated magnetic flux is located near the rotor 2, and the leakage flux and the attenuation amount are reduced, so that the efficiency of the rotary electric machine can be improved.
  • a plurality of coils (12 coils 12 in this embodiment) are wound around one of a plurality of core teeth (12 core teeth 11T2 in this embodiment) by centralized winding. Therefore, the structure is simple and the manufacturing cost can be reduced.
  • FIG. 5 is a schematic view showing two conducting wires constituting the coil according to the second embodiment of the present invention.
  • the present embodiment has the same configuration as the first embodiment except that it differs from the first embodiment, and the same reference numerals in the drawings indicate the same or corresponding parts.
  • the difference between this embodiment and the first embodiment is that two or more lead wires (main wire 12M and sub wire 12S in this embodiment) are separated for each lead wire in the radial direction of the stator core 11, and a plurality of core teeth (main wires).
  • the number of turns of the sub wire 12S) is less than the number of turns of the lead wire (main wire 12M in the present embodiment) arranged on the outer diameter side of the stator core. That is, as shown in FIG.
  • the main wire 12M and the sub wire 12S are arranged via the bobbin 13 so that the main wire 12M is arranged on the outer diameter side of the stator core 11 and the sub wire 12S is arranged on the inner diameter side of the stator core 11. It is wound around the core wire 11T2 of the core wire member 11T.
  • the number of turns of the conducting wire arranged on the inner diameter side of the stator core 11 is smaller than the number of turns of the conducting wire arranged on the outer diameter side of the stator core 11. Therefore, the winding thickness on the inner diameter side can be reduced and the winding thickness on the outer diameter side can be increased, and a gap formed between the coils adjacent to each other in the circumferential direction of the stator core 11 among the plurality of coils wound around the core teeth 11T2 can be formed. It can be narrowed and the space factor of the winding in the stator core 11 can be increased.
  • FIG. 6 is a side view showing the bobbin according to the third embodiment of the present invention.
  • the present embodiment has the same configuration as the first embodiment except that it differs from the first embodiment, and the same reference numerals in the drawings indicate the same or corresponding parts.
  • the difference between the present embodiment and the first embodiment is that, as shown in FIG. 6, at least one central flange portion 13C that separates the main wire 12M and the sub wire 12S is provided on the body portion 13B of the bobbin 13. .
  • the bobbin 13 has three or more flange portions arranged at intervals along the radial direction of the stator core 11 (in the present embodiment, the inner diameter flange portion 13I, the outer diameter flange portion 13O, and one central flange portion 13C).
  • two or more lead wires main wire 12M and sub wire 12S in this embodiment
  • it is wound around each lead wire between the inner diameter flange portion 13I and the central flange portion 13C and between the outer diameter collar portion 13O and the central collar portion 13C).
  • FIG. 7 is a side view showing the bobbin according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the present embodiment has the same configuration as the first embodiment except that it differs from the first embodiment, and the same reference numerals in the drawings indicate the same or corresponding parts.
  • the bobbin 13 is separated into a main bobbin 13M that winds the main wire 12M and a sub bobbin 13S that winds the sub wire 12S.
  • the plurality of coils (12 coils 12 in the present embodiment) have a plurality of bobbins (in the present embodiment, the main bobbin 13M) in one of the plurality of core teeth (12 core teeth 11T2 in the present embodiment).
  • Each bobbin is wound via a sub-bobbin 13S), and the plurality of bobbins are attached to one of the plurality of core teeth so as to be arranged along the radial direction of the stator core 11, and two or more lead wires (this implementation).
  • the main wire 12M and the sub wire 12S) are wound around each of the plurality of bobbins (main bobbin 13M and sub bobbin 13S of the present embodiment) for each lead wire.
  • the bobbin is different for each lead wire in this way, two or more lead wires can be wound at the same time, and the time required for winding can be shortened.
  • FIG. 8 is a perspective view showing that a coil is wound around the core teeth of the stator core according to the fifth embodiment of the present invention by using a winding nozzle.
  • the present embodiment has the same configuration as the first embodiment except that it differs from the first embodiment, and the same reference numerals in the drawings indicate the same or corresponding parts.
  • the differences between this embodiment and the first embodiment are as follows.
  • the stator core 11 is integrated with the core tooth member 11T without being divided into the core back 11B.
  • the core teeth portion 11T does not include the cylindrical portion 11T1 but includes the slot open 11T3.
  • the member that insulates the coil 12 and the stator core 11 is not the bobbin 13 but the slot liner 18.
  • the main wire 12M and the sub wire 12S are separated in the radial direction of the stator core 11 and are not wound around the core teeth 11T2, but are wound together around the core teeth 11T2.
  • the stator 1 includes a stator core 11, a coil 12 (main wire 12M and a sub wire 12S), and a slot liner 18 that insulates the stator core 11 and the coil 12.
  • the stator core 11 is formed by laminating electromagnetic steel sheets, and is provided with a core back portion 11B and a core teeth portion 11T.
  • the core back portion 11B is a cylindrical portion, and 12 core teeth portions 11T extending in the axial direction and protruding in the inner diameter direction are provided on the inner peripheral wall at equal intervals.
  • the core teeth portion 11T is provided with a core teeth 11T2 protruding from the core back portion 11B in the inner diameter direction, and an arc-shaped tip portion 11T4 provided at the tip of the core teeth 11T2 and protruding on both sides in the circumferential direction.
  • the tip portion 11T4 has a slot open 11T3 formed between the tip portion 11T4 and the adjacent tip portion 11T4.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a state in which the coil 12 is wound around the core teeth 11T2 of the core teeth portion 11T of the stator core 11 according to the present embodiment by the winding nozzle 17.
  • a slot liner 18 which is an insulating member is attached to the inner wall of the slot portion 11T5 surrounded by the core back portion 11B and the core teeth portion 11T.
  • the main wire 12M and the sub wire 12S are wound together by the winding nozzle 17 moving in the slot open 11T3 around the core teeth 11T2 via the slot liner 18.
  • FIG. 10 is an electric circuit diagram showing a configuration of contacts of an electric circuit according to a sixth embodiment of the present invention.
  • the present embodiment has the same configuration as the first embodiment except that it differs from the first embodiment, and the same reference numerals in the drawings indicate the same or corresponding parts.
  • the difference from the first embodiment is the number of slots. Whereas the first embodiment has 12 slots, this embodiment has 6 slots.
  • the electric circuit EC according to the present embodiment includes 6 coils 12, and the 6 coils 12 are UVW phases of 3-phase AC. It is composed of coils (U-phase coils 12U1, 12U2, V-phase coils 12V1, 12V2, and W-phase coils 12W1, 12W2) corresponding to each of the above.
  • Each of the six coils 12 is composed of two conductors, a main wire 12M arranged on the inner diameter side and a sub wire 12S arranged on the outer diameter side, and each end constitutes a contact of an electric circuit. ing.
  • the U-phase coil 12U1 includes a main wire 12MU1 and a subwire 12SU1, the end of the main wire 12MU1 constitutes the contacts PU1 and PU2 of the electric circuit, and the end of the subwire 12SU1 comprises the contacts PU3 and PU4 of the electric circuit.
  • the U-phase coil 12U2 includes a main wire 12MU2 and a subwire 12SU2, the end of the main wire 12MU2 constitutes the contacts PU5 and PU6 of the electric circuit, and the end of the subwire 12SU2 is the contact PU7 and the contact PU8 of the electric circuit. To configure.
  • the V-phase coil 12V1 includes a main wire 12MV1 and a sub-wire 12SV1, the end of the main wire 12MV1 constitutes the contacts PV1 and PV2 of the electric circuit, and the end of the sub-wire 12SV1 has the contacts PV3 and PV4 of the electric circuit.
  • the V-phase coil 12V2 includes a main wire 12MV2 and a subwire 12SV2, the end of the main wire 12MV2 constitutes the contacts PV5 and PV6 of the electric circuit, and the end of the subwire 12SV2 is the contact PV7 and the contact PV8 of the electric circuit. To configure.
  • the W-phase coil 12W1 includes a main wire 12MW1 and a subwire 12SW1, the end of the main wire 12MW1 constitutes the contact PW1 and the contact PW2 of the electric circuit, and the end of the subwire 12SW1 is the contact PW3 and the contact PW4 of the electric circuit. To configure.
  • the W-phase coil 12W2 includes a main wire 12MW2 and a subwire 12SW2, the end of the main wire 12MW2 constitutes the contact PW5 and the contact PW6 of the electric circuit, and the end of the subwire 12SW2 is the contact PW7 of the electric circuit. It constitutes PW8.
  • the electric circuit EC is provided with contact PCU, PCV, and PCW of electric wires connected to a three-phase AC power supply.
  • a plurality of conductors constituting a plurality of coils (U-phase coils 12U1, 12U2, V-phase coils 12V1, 12V2, and W-phase coils 12W1, 12W2 in this embodiment) are formed.
  • the contacts at each end of) are arranged so as to be electrically connectable to the terminal box 8.
  • FIG. 10 to 13 are electric circuit diagrams when the contacts of the electric circuit EC according to the present embodiment are connected by a predetermined connection pattern
  • FIG. 14 is an electric circuit diagram when the contacts of the electric circuit EC according to the present embodiment are connected by a predetermined connection pattern. It is a table showing the number of turns, input voltage, and rated rotation speed when connected.
  • the main wire 12M and the sub wire 12S are connected in series for each core tooth 11T2, and the main wire 12MU2, the main wire 12MV2, and the main wire 12MW2 are connected by a Y connection. Therefore, contact PU2 and contact PU3, contact PU6 and contact PU7, contact PV2 and contact PV3, contact PV6 and contact PV7, contact PW2 and contact PW3, contact PW6 and contact PW7, contact PU8 and common connection point COM, and contact PV8 are common.
  • the connection point COM, the contact PW8 and the common connection point COM are connected.
  • the main wire 12M and the sub wire 12S have the same number of turns N1.
  • the electric circuit shown in FIG. 11 is formed by connecting the contacts of the electric circuit shown in FIG. 10 by the following connection pattern (first connection pattern). That is, for the U phase, the contact PCU, the contact PU1 and the contact PU6 are connected, for the V phase, the contact PCV, the contact PV1 and the contact PV6 are connected, and for the W phase, the contact PCW, the contact PW1 and the contact PW6 are connected.
  • the UVW phase is connected by the contact PU2, the contact PV2, and the contact PW2.
  • the electric circuit shown in FIG. 12 is formed by connecting the contacts of the electric circuit shown in FIG. 10 by the following connection pattern (second connection pattern). That is, for the U phase, the contact PCU and the contact PU1 are connected, for the V phase, the contact PCV and the contact PV1 are connected, for the V phase, the contact PCV and the contact PV2 are connected, and for the W phase, the contact PCW and the contact PW1 are connected. Connect the contact PW6 and the contact PW2. By connecting to this second connection pattern, it becomes a second electric circuit in which two main wires 12M are Y-connected in series.
  • the electric circuit shown in FIG. 13 is formed by connecting the contacts of the electric circuit shown in FIG. 10 by the following connection pattern (third connection pattern). That is, for the U phase, the contact PCU, the contact PU1 and the contact PU8 are connected, for the V phase, the contact PCV, the contact PV1 and the contact PV8 are connected, and for the W phase, the contact PCW, the contact PW1 and the contact PW8 are connected.
  • the UVW phase is connected by the contact PU4, the contact PV4, and the contact PW4.
  • the electric circuit shown in FIG. 14 is formed by connecting the contacts of the electric circuit shown in FIG. 10 by the following connection pattern (fourth connection pattern). That is, the contact PCU and the contact PU1 are connected for the U phase, the contact PCV and the contact PV1 are connected for the V phase, the contact PV8 and the contact PV4 are connected for the V phase, and the contact PCW and the contact PW1 are connected for the W phase. Connect the contact PW8 and the contact PW4. By connecting to this fourth connection pattern, it becomes a fourth electric circuit in which two coils 12 in which the main wire 12M and the sub wire 12S are connected in series are Y-connected in series.
  • FIG. 15 shows the number of turns in one slot, the number of Y connections, the input voltage, and the rated rotation speed in each case of connecting in the first connection pattern to the fourth connection pattern.
  • the first connection pattern is an electric circuit in which the main wire 12M is Y-connected in parallel
  • the number of turns in one slot is N1 which is the number of turns of the main wire 12M
  • the number of Y connections is 2.
  • the second connection pattern is an electric circuit in which two main wires 12M are Y-connected in series
  • the number of turns in one slot is N1 which is the number of turns of the main wire 12M
  • the number of Y connections is 1. .
  • the third connection pattern is an electric circuit in which two coils 12 in which the main wire 12M and the sub wire 12S are connected in series are Y-connected in parallel
  • the number of turns in one slot is the number of turns of the main wire 12M and the sub wire 12S.
  • the total number of 2N1 and Y connections is 2. Further, since the fourth connection pattern is an electric circuit in which two coils 12 in which the main wire 12M and the sub wire 12S are connected in series are Y-connected in series, the number of turns in one slot is the turn of the main wire 12M and the sub wire 12S. The total number of 2N1 and Y connections is 1.
  • the second connection pattern is an electric circuit in which two main wires 12M connected in parallel in the first pattern are connected in series, when the input voltage of the first pattern is V1, the second pattern The input voltage can be 2V1. Further, since the number of turns of the second connection pattern is N1 as described above, when the rated rotation speed of the first pattern is R1, the rated rotation speed of the second pattern is R1.
  • the number of turns is 2N1, so the rated rotation speed is R1 / 2.
  • the fourth connection pattern is an electric circuit in which two coils 12 connected in parallel in the third connection pattern are connected in series, it may be set to 2V1 which is twice the input voltage of the third connection pattern. it can. Further, since the number of turns of the fourth connection pattern is 2N1, the rated rotation speed of the fourth connection pattern is R1 / 2.
  • connection pattern of the stator 1 common parts
  • the number of turns of the coils and the number of Y connections (connection structure) that make up the electric circuit can be changed, so it is easy to manufacture rotary electric machines with different specifications. it can.
  • the number of turns can be changed and the specifications can be changed by changing the contact connection pattern after manufacturing. Therefore, one rotary electric machine can be used for different purposes. Therefore, the manufacturing cost can be reduced, and a rotating electric machine having excellent versatility can be provided.
  • the contacts P (PU, PV, PW) are arranged so as to be electrically connectable to the terminal box 8, if an operator or a user accesses the terminal box 8, the connection pattern of the conductors constituting the coil can be easily arranged. Can be changed to, and the specifications of the rotating electric machine can be easily changed.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications.
  • the above-described embodiment has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to the one including all the described configurations.
  • it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment.
  • the embodiment of the present invention may have the following aspects.
  • the wire diameters of the main wire 12M and the sub wire 12S may be different. Further, the number of slots (12 slots, 6 slots) of the above embodiment is not limited, and other slots may be used. Further, two or more sub wires 12S may be provided for each core teeth 11T2. Further, a plurality of conducting wires may be wound around the core teeth by distributed winding.
  • stator 7 ... housing, 8 ... terminal box, 11 ... stator core, 11T2 ... core teeth, 12 ... coil, 12M ... main wire, 12S ... sub wire, 13 ... bobbin, 13M ... main bobbin, 13S ... sub bobbin, 13I ... Inner diameter collar, 13O ... Outer diameter collar, 13C ... Central collar, 18 ... Slot liner, 100 ... Rotating electric machine, EC ... Electric circuit, PU1-8, PV1-8, PW1-8, PCU, PCV, PCW ... contact

Abstract

円筒状のステータコア（１１）と、ステータコア（１１）の径方向に沿ってステータコア（１１）に設けられた複数のコアティース（１１Ｔ２）と複数のコアティース（１１Ｔ２）の少なくとも１本にそれぞれ巻回された複数のコイル（１２）とを備えた回転電機（１００）であって、複数のコイル（１２）は、それぞれが複数のコアティース（１１Ｔ２）の少なくとも１本に巻回された２本以上のメインワイヤ（１２Ｍ）とサブワイヤ（１２Ｓ）により構成され、２本以上のメインワイヤ（１２Ｍ）とサブワイヤ（１２Ｓ）の各端部は、回転電機（１００）の電気回路（ＥＣ）における接点（ＰＵ，ＰＶ，ＰＷ）を構成する。

Description

回転電機
　本発明は、回転電機に関する。
　回転電機ではその用途に応じて様々な出力や回転速度が求められるため、用途毎に異なる部品が利用されるのが一般的である。そのため、仕様の異なる回転電機で部品を共用化できれば部品製作面や部品調達面で有利となる。
　特許文献１には、コイルを接続する導電部材を保持する保持部材を共用部品とすることで、回転電機の結線構造をＹ結線とデルタ結線のいずれかに変更可能な回転電機が開示されている。
特開２００７－２４４００８号公報
　特許文献１の回転電機は、２つの結線構造（Ｙ結線とデルタ結線）のいずれか一方を選択できるにすぎないので、対応可能な仕様は２パターンに限られる。
　しかし、回転電機の用途は上記の２パターンの仕様で対応可能な用途に限られず、さらに多くの仕様で部品を共用化できる回転電機の構造が望まれているが、回転電機の電気的・磁気的特性がこれを困難にしている。
　例えば、体格・入力電圧が同じ回転電機において定格回転速度を異ならせたい場合、コイル（巻き線）のターン数または結線数を変えなければならない。結線数が同じ場合、その定格回転速度が倍違うのであれば、必要なターン数は半分となる。そのため、ターン数の多い回転電機の仕様に合わせて部品を共用化すると、定格回転速度の高い回転電機として用いる場合には、コイルに発生する誘起電圧が大きくなり回転電機を定格回転速度で駆動できない場合がある。さらに、入力電圧が異なる場合でも、体格や定格回転速度を同じにしようとすれば、ターン数で調整せざるを得ない。
　このように、回転電機の電気的・磁気的特性により、複数の異なる仕様を１つの回転電機で実現することは困難である。
　本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は用途に応じて巻線仕様を容易に変更可能な回転電機を提供することにある。
　上記目標を達成するために、本発明は、円筒状のステータコアと、前記ステータコアの径方向に前記ステータコアに設けられた複数のコアティースと、前記複数のコアティースの少なくとも１本に絶縁部材を介してそれぞれ巻回された複数のコイルとを備えた回転電機であって、前記複数のコイルは、それぞれが前記複数のコアティースの少なくとも１本に巻回された２本以上の導線により構成され、前記２本以上の導線の各端部は、前記回転電機の電気回路における接点を構成する。
　本発明によれば、要求される回転電機の仕様に応じて回転電機の巻線仕様を容易に変更できる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明に係る回転電機の片側断面図である。 本発明の第１実施形態に係るステータを軸方向から見た模式図である。 本発明の第１実施形態に係るステータにおける接点を第１接続パターンに結線した第１電気回路の模式図である。 本発明の第１実施形態に係るステータにおける接点を第２接続パターンに結線した第２電気回路の模式図である。 本発明の第２実施形態に係るコイルを構成する２本の導線を示す模式図である。 本発明の第３実施形態に係るボビンの形状を示す正面図である。 本発明の第４実施形態に係るボビンの形状を示す正面図である。 本発明の第５実施形態に係るステータコアのコアティースに巻線ノズルを用いてコイルを巻回することを示す斜視図である。 本発明の第５実施形態に係るステータコアのコアティースに巻線ノズルによりコイルを巻回している状態を示す斜視図である。 本発明の第６実施形態に係る電気回路の接点の構成を示す電気回路図である。 本発明の第６実施形態に係る電気回路の接点を第１接続パターンで接続した第１電気回路図である。 本発明の第６実施形態に係る電気回路の接点を第２接続パターンで接続した第２電気回路図である。 本発明の第６実施形態に係る電気回路の接点を第３接続パターンで接続した第３電気回路図である。 本発明の第６実施形態に係る電気回路の接点を第４接続パターンで接続した第４電気回路図である。 本発明の第６実施形態に係る電気回路の接点を第１～第４接続パターンで接続した場合におけるターン数と入力電圧と定格回転速度を示した表である。
　以下、図面を用いて、本発明の第１～第６の実施形態による回転電機の構成及び動作について説明する。なお、各図において、同一符号は同一部分を示す。
　（第１実施形態）
　図１は本発明の第１の実施形態による回転電機１００の片側断面図である。回転電機１００は、固定子（ステータ）１と、回転子（ロータ）２と、回転軸（シャフト）３と、軸受（ボールベアリング）４と、負荷側エンドブラケット５と、反負荷側エンドブラケット６と、ハウジング７と、端子箱８と、ファン９と、エンドカバー１０を備える。
　ステータ１は円筒状の部品で、ステータコア１１とコイル１２とボビン１３と備える。ステータコア１１は、コアティース部材１１Ｔとコアバック１１Ｂを備える。コイル１２は、ボビン１３を介してコアティース部材１１Ｔに巻回されている。
　ロータ２はマグネット２Ｍとロータコア２Ｃを備え、ステータ１の中空部に配置され、エアギャップを介してステータ１の内周と対向する。
　回転軸（シャフト）３は、ロータ２と結合し一体となって回転する回転軸であり、回転電機１００の回転駆動力を、負荷側に接続された被駆動機器（例えば、ポンプ、射出成型機等）へと伝達する。軸受（ボールベアリング）４はシャフト３の負荷側と反負荷側の両方に設けられ、負荷側エンドブラケット５と反負荷側エンドブラケット６に形成された段付穴に外輪が嵌入し、内輪に嵌入したシャフト３を回転自在に支持する。
　負荷側エンドブラケット５は、エンドブラケット取付ネジ１４によりハウジング７に組み付き、ボールベアリング４を介してシャフト３を支持する。反負荷側エンドブラケット６は、エンドブラケット取付ネジ１４によりハウジング７に組み付き、ボールベアリング４を介してシャフト３を支持する。
　ハウジング７は、ステータ１を覆い保護する円筒状の部品で、内部にステータ１が固定されている。また、両端には、それぞれ負荷側エンドブラケット５と反負荷側エンドブラケット６がエンドブラケット取付ネジ１４により組み付けられている。また、ハウジング７の外周壁には回転電機１００を冷却するためのフィン７Ｆが形成されているとともに、端子箱８が設けられている。
　端子箱８は、電源と接続する電線と回転電機１００とを接続する端子（図示せず）を内部に備える。
　ファン９は、反負荷側エンドブラケット６から突出したシャフト３の先端に取り付けられ、シャフト３とともに回転して、回転電機１００を冷却する。
　エンドカバー１０は、ファン９を覆い保護する部材で、エンドカバー取付ネジ１５により反負荷側エンドブラケット６に取り付けられている。
　図２は、本実施形態に係るステータを軸方向から見た模式図である。図２に示すように、本実施形態に係るステータ１は、磁気回路を構成する１個のステータコア１１と、電気回路を構成する１２個のコイル１２（１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗ）と、ステータコア１１とコイル１２を絶縁する１２個のボビン１３と備えた１２スロットの固定子である。
　ステータコア１１は電磁鋼板を積層することにより形成され、コアティース部材１１Ｔとコアバック１１Ｂにより構成される。コアティース部材１１Ｔには、１個の円筒部１１Ｔ１と１２個のコアティース１１Ｔ２が設けられ、円筒部１１Ｔ１からステータコア１１の外径方向に１２個のコアティース１１Ｔ２が均等角度に設けられている。なお、円筒部１１Ｔ１は、ロータ２に対して磁束を多く放出するとともに渦電流の発生を低減するため、径方向の厚さが、コアティース１１Ｔ２が設けられている部分から離れるにしたがって薄くなるように形成されている。
　コアバック１１Ｂは円筒形状で、内周壁には軸方向に延伸する１２個の溝１１Ｂ１が均等角度に形成されている。溝１１Ｂ１のそれぞれにコアティース１１Ｔ２の先端を嵌入させることにより、コアティース部材１１Ｔとコアバック１１Ｂは組み付いている。
　コイル１２（１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗ）は、ボビン１３を介してコアティース部材１１Ｔの１２個のコアティース１１Ｔ２の１本に集中巻により巻回された２本の導線で、メインワイヤ１２Ｍ（１２ＭＵ，１２ＭＶ，１２ＭＷ）とサブワイヤ１２Ｓ（１２ＳＵ，１２ＳＶ，１２ＳＷ）により構成される。
　詳細には、コイル１２は３相交流のＵＶＷ相に区分され、Ｕ相のコイル１２Ｕ４本と、Ｖ相のコイル１２Ｖ４本と、Ｗ相のコイル１２Ｗ４本とにより構成される。そして、コイル１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗは１本ごとに各ＵＶＷの順で周方向に配列されている。
　また、コイル１２Ｕはメインワイヤ１２ＭＵとサブワイヤ１２ＳＵにより構成され、コイル１２Ｖはメインワイヤ１２ＭＶとサブワイヤ１２ＳＶにより構成され、コイル１２Ｗはメインワイヤ１２ＭＷとサブワイヤ１２ＳＷにより構成されている。そして、メインワイヤ１２ＭＵ，１２ＭＶ，１２ＭＷとサブワイヤ１２ＳＵ，１２ＳＶ，１２ＳＷの各端部は、電気回路の接点を構成する。
　また、メインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓは、導線ごとにステータコア１１の径方向に分離してコアティース部材１１Ｔのコアティース１１Ｔ２に巻回され、ターン数の多いメインワイヤ１２Ｍがステータコア１１の内径側に、ターン数の少ないサブワイヤ１２Ｓがステータコア１１の外径側に配置されている。なお、メインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓは、同じ線径となっている。
　ボビン１３は、コアティース部材１１Ｔのコアティース１１Ｔ２を覆い、コアティース１１Ｔ２とコイル１２を絶縁する角筒状の絶縁部材で、ステータコア１１の内径側に巻回されたコイル１２が崩れることを防止する内径鍔部１３Ｉ、ステータコア１１の外径側に巻回されたコイル１２が崩れることを防止する外径鍔部１３Ｏがそれぞれ設けられている。
　このように構成されたステータ１は、次にように組み立てられる。まず、ボビン１３にコイル１２を巻回する。このとき、メインワイヤ１２Ｍをボビン１３の内径鍔部１３Ｉ側、サブワイヤ１２Ｓをボビン１３の外径鍔部１３Ｏ側にステータコア１１の径方向に分離して巻回する。そして、メインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓを巻回した１２個のボビン１３を、コアティース部材１１Ｔの１２本のコアティース１１Ｔ２に挿入する。そして、コアバック１１Ｂの溝１１Ｂ１にコアティース部材１１Ｔのコアティース１１Ｔ２の先端を嵌入してコアティース部材１１Ｔとコアバック１１Ｂを組み付ける。
　次に、本実施形態に係る複数のコイル１２を構成する複数の導線（メインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓ）の各端部により構成される電気回路の接点を結線する接続パターンを変更することにより、複数のコイル１２のターン数と結線構造を変更可能であることを示す。
　図３は、本実施形態に係るステータ１における接点を第１接続パターンに結線した第１電気回路の模式図であり、メインワイヤ１２ＭをＹ結線で接続した例を示す。なお、本実施形態では結線構造がＹ結線であるため、メインワイヤ１２Ｍの巻初めの端部（接点ＰＭ１）が共通接続点ＣＯＭに接続されており、この部分の接続パターンは本実施形態では共通するため図示せず省略する。また、ＵＶＷ相の各接続パターンは同じ接続パターンとなるため、Ｕ相のみ示しＶ，Ｗ相については省略する。
　図３に示すように、ステータ１は渡り線１６Ｕを備える。渡り線１６Ｕは、電源のＵ相と接続する電線ＣＵとコイル１２Ｕを結ぶ電線で、４本のメインワイヤ１２ＭＵの巻終わり１２ＭＵＥの端部（接点ＰＭＵ２）と電線ＣＵの接点ＰＣＵに接続する。このように、４本のメインワイヤ１２ＭＵの巻初めの端部（接点ＰＭＵ１）をそれぞれ共通接続点ＣＯＭに接続し（図示せず）、４つの接点ＰＭＵ２を並列に接点ＰＣＵに接続する接続パターン（第１接続パターン）にすることにより、４本のメインワイヤ１２ＭＵを並列にＹ結線した第１電気回路を構成することができる。
　図４は、本実施形態に係る本実施形態に係るステータ１における接点を第２接続パターンに結線した第２電気回路の模式図である。なお、図３に示した第１電気回路と同様に、結線構造がＹ結線であるため、メインワイヤ１２Ｍの巻初めの端部（接点ＰＭ１）が共通接続点ＣＯＭに接続されており、この部分の接続パターンは本実施形態では共通するため図示せず省略する。また、ＵＶＷ相の各接続パターンは同じ接続パターンとなるため、Ｕ相のみ示しＶ，Ｗ相については省略する。
　図４に示すように、メインワイヤ１２ＭＵの巻終わり１２ＭＵＥの端部（接点ＰＭＵ２）と、サブワイヤ１２ＳＵの巻初め１２ＳＵＳの端部（接点ＰＳＵ１）を接続することにより、メインワイヤ１２ＭＵとサブワイヤ１２ＳＵを直列に接続する。そして、４本のサブワイヤ１２ＳＵの巻終わり１２ＳＵＥの端部（接点ＰＳＵ２）と電線ＣＵの接点ＰＣＵを渡り線１６Ｕに接続する。このように、メインワイヤ１２Ｍの巻初めの端部（接点ＰＭＵ１）を共通接続点ＣＯＭに接続し、接点ＰＣＵに接点ＰＳＵ１を直列に接続し、接点ＰＳＵ２を並列に接点ＰＣＵにする接続パターン（第２接続パターン）にすることにより、４本のメインワイヤ１２ＭＵとサブワイヤ１２ＳＵを直列に接続した４本のコイル１２Ｕを並列にＹ結線した第２電気回路を構成することができる。
　なお、本実施形態では結線構造がＹ結線となるように接点を結線したが、結線構造がデルタ結線となるように接点を結線してもよい。
　本実施形態に係る回転電機１００は、複数のコイル（本実施形態では１２本のコイル１２）のそれぞれが複数のコアティース（本実施形態では１２本のコアティース１１Ｔ２）の少なくとも１本に巻回された２本以上の導線（本実施形態ではメインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓ）により構成され、２本以上の導線の各端部が回転電機１００の電気回路における接点Ｐ（本実施形態ではメインワイヤの接点ＰＭとサブワイヤの接点ＰＳ）を構成する。そのため、回転電機に同じハウジングと固定子コアを用いた場合にも、複数のメインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓの端部を適宜結線して巻線仕様（例えば、ターン数、結線構造）を変更することにより回転電機１００の仕様を要求に応じて容易に変更できる。また、回転電機１００の製造後の巻線仕様の変更も容易であるため、１台の回転電機を異なる用途に用いることができ、回転電機１００の汎用性を向上できる。
　なお、使用中の回転電機１００は、複数のコイル（本実施形態では１２本のコイル１２）を構成する複数の導線（本実施形態ではメインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓ）の各端部（本実施形態ではメインワイヤの接点ＰＭとサブワイヤの接点ＰＳ）が、所定の接続パターンにより結線されていることとなる。例えば、接続パターンを変更することにより、複数のコイルのターン数が変更可能である。具体的には、本実施形態ではメインワイヤ１２Ｍのみのターン数ＮＭからメインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓを直列に結線したコイル１２のターン数（ＮＭ＋ＮＳ）に変更でき、その逆の変更もできる。そのため、電気回路を構成するコイルのターン数を共用部品により変更できるため、容易に仕様の異なる回転電機を製造できる。
　また、接続パターンを変更することにより、複数のコイルの結線構造が変更可能である。具体的には、本実施形態ではコイルの結線構造をＹ結線とデルタ結線に交互に変更できる。そのため、電気回路の結線構造を共用部品により変更できるため、容易に仕様の異なる回転電機を製造できる。
　また、回転電機１００は、２本以上の導線（本実施形態ではメインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓ）が導線ごとにステータコア１１の径方向に分離して複数のコアティース（本実施形態では１２本のコアティース１１Ｔ２）の少なくとも１本に巻回されている。そのため、メインワイヤ１２Ｍのみが結線される第１接続パターンの場合でも、１２本のメインワイヤ１２Ｍのそれぞれからロータ２に放出される磁束は均等で、ロータ２の回転ムラの発生を防止することができる。また、メインワイヤ１２Ｍからロータ２に対して放出される磁束に対するサブワイヤ１２Ｓの影響を抑止することができる。
　また、回転電機１００は、２本以上の導線（本実施形態ではメインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓ）のうち、ステータコアの内径側に配置された導線（本実施形態ではメインワイヤ１２Ｍ）のターン数が、ステータコア１１の外径側に配置された導線（本実施形態ではサブワイヤ１２Ｓ）より多い。そのため、ターン数が多く発生磁束が大きいメインワイヤ１２Ｍがロータ２の近くに位置し、漏れ磁束や減衰量が低減するので、回転電機の効率を向上できる。
　また、複数のコイル（本実施形態では１２本のコイル１２）が集中巻により複数のコアティース（本実施形態では１２本のコアティース１１Ｔ２）の１本にそれぞれ巻回されている。そのため、構造がシンプルで製造コストを削減することができる。
　（第２実施形態）
　図５は、本発明の第２実施形態に係るコイルを構成する２本の導線を示す模式図である。なお、本実施形態は、第１実施形態と異なる点以外については、第１実施形態と同一構成を備え、図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
　本実施形態が第１実施形態と異なる点は、２本以上の導線（本実施形態ではメインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓ）が導線ごとにステータコア１１の径方向に分離して、複数のコアティース（本実施形態では１２本のコアティース１１Ｔ２）の少なくとも１本に巻回され２本以上の導線（本実施形態ではメインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓ）のうち、ステータコアの内径側に配置された導線（本実施形態ではサブワイヤ１２Ｓ）のターン数が、前記ステータコアの外径側に配置された導線（本実施形態ではメインワイヤ１２Ｍ）のターン数より少ない点である。即ち、図５に示すように、メインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓは、メインワイヤ１２Ｍがステータコア１１の外径側に配置され、サブワイヤ１２Ｓがステータコア１１の内径側に配置されるように、ボビン１３を介してコアティース部材１１Ｔのコアティース１１Ｔ２に巻回される。
　このように配置されたステータ１は、ステータコア１１の内径側に配置された導線のターン数が、ステータコア１１の外径側に配置された導線のターン数より少なくなる。そのため、内径側の巻厚を薄くし、外径側の巻厚を厚くでき、コアティース１１Ｔ２に巻回された複数のコイルのうちステータコア１１の周方向において隣り合ったコイルの間にできる隙間を狭小化できステータコア１１内における巻線の占積率を増加できる。
　（第３実施形態）
　図６は、本発明の第３実施形態に係るボビンを示す側面図である。なお、本実施形態は、第１実施形態と異なる点以外については、第１実施形態と同一構成を備え、図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
　本実施形態が第１実施形態と異なる点は、図６に示すように、ボビン１３の胴部１３Ｂにメインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓを隔てる少なくとも１つ中央鍔部１３Ｃが設けられている点である。即ち、ボビン１３は、ステータコア１１の径方向に沿って間隔をあけて配列される３つ以上の鍔部（本実施形態では、内径鍔部１３Ｉと外径鍔部１３Ｏと１つの中央鍔部１３Ｃ）を有し、２本以上の導線（本実施形態ではメインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓ）は、３つ以上の鍔部のうちステータコアの径方向において隣り合う２つ以上の鍔部の間（本実施形態では内径鍔部１３Ｉと中央鍔部１３Ｃの間と、外径鍔部１３Ｏと中央鍔部１３Ｃの間）に導線ごとに巻回されている。
　このように導線をコアティース１１Ｔ２に巻回すると、１本のコアティース１１Ｔ２に対して複数の導線を分離して巻回することが容易になる。
　（第４実施形態）
　図７は、本発明の第４実施形態に係るボビンを示す側面図である。なお、本実施形態は、第１実施形態と異なる点以外については、第１実施形態と同一構成を備え、図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
　本実施形態が第１実施形態と異なる点は、図７に示すように、ボビン１３が、メインワイヤ１２Ｍを巻回するメインボビン１３Ｍと、サブワイヤ１２Ｓを巻回するサブボビン１３Ｓに分離されている点である。即ち、複数のコイル（本実施形態では１２本のコイル１２）は、複数のコアティース（本実施形態では１２本のコアティース１１Ｔ２）の１本に複数のボビン（本実施形態ではメインボビン１３Ｍとサブボビン１３Ｓ）を介してそれぞれ巻回されており、複数のボビンは、ステータコア１１の径方向に沿って並ぶように複数のコアティースの１本に取り付けられており、２本以上の導線（本実施形態ではメインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓ）は、複数のボビン（本実施形態のメインボビン１３Ｍとサブボビン１３Ｓ）のそれぞれに導線ごとに巻回されている。
　このように導線ごとにボビンが異なると、２本以上の導線を同時に巻回することができ、巻線に要する時間を短縮できる。
　（第５実施形態）
　図８は本発明の第５実施形態に係るステータコアのコアティースに巻線ノズルを用いてコイルを巻回することを示す斜視図である。なお、本実施形態は、第１実施形態と異なる点以外については、第１実施形態と同一構成を備え、図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
　本実施形態が第１実施形態と異なる点は次のとおりである。　
　（１）ステータコア１１がコアティース部材１１Ｔとコアバック１１Ｂに分割されることなく一体となっている。　
　（２）コアティース部１１Ｔが円筒部１１Ｔ１を備えずスロットオープン１１Ｔ３を備える。　
　（３）コイル１２とステータコア１１を絶縁する部材がボビン１３ではなくスロットライナー１８である。　
　（４）メインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓがステータコア１１の径方向に分離してコアティース１１Ｔ２に巻回おらず、コアティース１１Ｔ２にひとまとめに巻回される。
　本実施形態に係るステータ１は、ステータコア１１と、コイル１２（メインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓ）と、ステータコア１１とコイル１２を絶縁するスロットライナー１８を備える。
　ステータコア１１は電磁鋼板を積層することにより形成され、コアバック部１１Ｂとコアティース部１１Ｔが設けられている。コアバック部１１Ｂは円筒状の部分で、内周壁には軸方向に延伸し内径方向に突出する１２個のコアティース部１１Ｔが等間隔に設けられている。
　コアティース部１１Ｔは、コアバック部１１Ｂから内径方向に突出するコアティース１１Ｔ２と、コアティース１１Ｔ２の先端に備わり周方向の両側に突出する円弧状の先端部１１Ｔ４が設けられている。先端部１１Ｔ４は、隣の先端部１１Ｔ４との間にスロットオープン１１Ｔ３が形成されている。
　図９は、本実施形態に係るステータコア１１のコアティース部１１Ｔのコアティース１１Ｔ２に巻線ノズル１７によりコイル１２を巻回している状態を示す斜視図である。図９に示すように、コアバック部１１Ｂとコアティース部１１Ｔにより囲まれたスロット部１１Ｔ５の内壁に絶縁部材であるスロットライナー１８が取り付けられている。このスロットライナー１８を介してメインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓが、スロットオープン１１Ｔ３内を移動する巻線ノズル１７によりコアティース１１Ｔ２に１本にまとめて巻回させる。
　このように２本以上の導線（本実施形態ではメインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓ）を複数のコアティース（本実施形態では１２本のコアティース１１Ｔ２）の少なくとも１本にまとめて巻回すると、導線を１本ずつ巻回する場合に比べて巻線に要する時間を短縮できる。
　（第６実施形態）
　図１０は本発明の第６実施形態に係る電気回路の接点の構成を示す電気回路図である。なお、本実施形態は、第１実施形態と異なる点以外については、第１実施形態と同一構成を備え、図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
　第１実施形態と異なる点はスロット数で、第１実施形態が１２スロットであるのに対し、本実施形態は６スロットである。
　本実施形態に係るステータ１は６スロットであるため、図１０に示すように、本実施形態に係る電気回路ＥＣはコイル１２を６本備え、６本のコイル１２は、３相交流のＵＶＷ相のそれぞれに対応するコイル（Ｕ相コイル１２Ｕ１，１２Ｕ２と、Ｖ相コイル１２Ｖ１，１２Ｖ２と、Ｗ相コイル１２Ｗ１，１２Ｗ２）により構成されている。そして、６本の各コイル１２は内径側に配置されたメインワイヤ１２Ｍと、外径側に配置されたサブワイヤ１２Ｓの２本の導線により構成され、それぞれの端部は電気回路の接点を構成している。すなわち、Ｕ相コイル１２Ｕ１は、メインワイヤ１２ＭＵ１とサブワイヤ１２ＳＵ１を備え、メインワイヤ１２ＭＵ１の端部は電気回路の接点ＰＵ１とＰＵ２を構成し、サブワイヤ１２ＳＵ１の端部は電気回路の接点ＰＵ３と接点ＰＵ４を構成する。
　同様に、Ｕ相コイル１２Ｕ２は、メインワイヤ１２ＭＵ２とサブワイヤ１２ＳＵ２を備え、メインワイヤ１２ＭＵ２の端部は電気回路の接点ＰＵ５とＰＵ６を構成し、サブワイヤ１２ＳＵ２の端部は電気回路の接点ＰＵ７と接点ＰＵ８を構成する。
　また、Ｖ相コイル１２Ｖ１は、メインワイヤ１２ＭＶ１とサブワイヤ１２ＳＶ１を備え、メインワイヤ１２ＭＶ１の端部は電気回路の接点ＰＶ１とＰＶ２を構成し、サブワイヤ１２ＳＶ１の端部は電気回路の接点ＰＶ３と接点ＰＶ４を構成する。
　同様に、Ｖ相コイル１２Ｖ２は、メインワイヤ１２ＭＶ２とサブワイヤ１２ＳＶ２を備え、メインワイヤ１２ＭＶ２の端部は電気回路の接点ＰＶ５とＰＶ６を構成し、サブワイヤ１２ＳＶ２の端部は電気回路の接点ＰＶ７と接点ＰＶ８を構成する。
　また、Ｗ相コイル１２Ｗ１は、メインワイヤ１２ＭＷ１とサブワイヤ１２ＳＷ１を備え、メインワイヤ１２ＭＷ１の端部は電気回路の接点ＰＷ１と接点ＰＷ２を構成し、サブワイヤ１２ＳＷ１の端部は電気回路の接点ＰＷ３と接点ＰＷ４を構成する。
　同様に、Ｗ相コイル１２Ｗ２は、メインワイヤ１２ＭＷ２とサブワイヤ１２ＳＷ２を備え、メインワイヤ１２ＭＷ２の端部は電気回路の接点ＰＷ５と接点ＰＷ６を構成し、サブワイヤ１２ＳＷ２の端部は電気回路の接点ＰＷ７と接点ＰＷ８を構成する。
　また、電気回路ＥＣには、３相交流の電源に結線された電線の接点ＰＣＵ，ＰＣＶ，ＰＣＷを備えている。
　そして、複数のコイル（本実施形態ではＵ相コイル１２Ｕ１，１２Ｕ２と、Ｖ相コイル１２Ｖ１，１２Ｖ２と、Ｗ相コイル１２Ｗ１，１２Ｗ２）を構成する複数の導線（本実施形態ではメインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓ）の各端部である接点は端子箱８に電気的に接続可能に配列されている。
　次に、電気回路ＥＣの接点を所定の接続パターンにより結線した場合の電気回路について説明する。図１０～１３は本実施形態に係る電気回路ＥＣの接点を所定の接続パターンで接続した場合の電気回路図であり、図１４は本実施形態に係る電気回路ＥＣの接点を所定の接続パターンで接続した場合のターン数と入力電圧と定格回転速度を示した表である。
　なお、本実施形態では、コアティース１１Ｔ２毎にメインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓが直列に接続し、メインワイヤ１２ＭＵ２とメインワイヤ１２ＭＶ２とメインワイヤ１２ＭＷ２はＹ結線により接続されている。そのため、接点ＰＵ２と接点ＰＵ３、接点ＰＵ６と接点ＰＵ７、接点ＰＶ２と接点ＰＶ３、接点ＰＶ６と接点ＰＶ７、接点ＰＷ２と接点ＰＷ３、接点ＰＷ６と接点ＰＷ７、接点ＰＵ８と共通接続点ＣＯＭ、接点ＰＶ８と共通接続点ＣＯＭ、接点ＰＷ８と共通接続点ＣＯＭが接続されている。また、メインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓは同じターン数Ｎ１とする。
　図１１に示す電気回路は、図１０に示す電気回路の接点を以下の接続パターン（第１接続パターン）のにより接続したものである。即ち、Ｕ相については接点ＰＣＵと接点ＰＵ１と接点ＰＵ６を接続し、Ｖ相については接点ＰＣＶと接点ＰＶ１と接点ＰＶ６を接続し、Ｗ相については接点ＰＣＷと接点ＰＷ１と接点ＰＷ６を接続し、ＵＶＷ相を接点ＰＵ２と接点ＰＶ２と接点ＰＷ２とで接続する。この第１接続パターンに結線することにより、メインワイヤ１２Ｍを並列にＹ結線する第１電気回路となる。
　図１２に示す電気回路は、図１０に示す電気回路の接点を以下の接続パターン（第２接続パターン）のにより接続したものである。即ち、Ｕ相については接点ＰＣＵと接点ＰＵ１、接点ＰＵ６と接点ＰＵ２を接続し、Ｖ相については接点ＰＣＶと接点ＰＶ１、接点ＰＶ６と接点ＰＶ２を接続し、Ｗ相については接点ＰＣＷと接点ＰＷ１、接点ＰＷ６と接点ＰＷ２を接続する。この第２接続パターンに結線することにより、２本のメインワイヤ１２Ｍを直列にＹ結線する第２電気回路となる。
　図１３に示す電気回路は、図１０に示す電気回路の接点を以下の接続パターン（第３接続パターン）のにより接続したものである。即ち、Ｕ相については接点ＰＣＵと接点ＰＵ１と接点ＰＵ８を接続し、Ｖ相については接点ＰＣＶと接点ＰＶ１と接点ＰＶ８を接続し、Ｗ相については接点ＰＣＷと接点ＰＷ１と接点ＰＷ８を接続し、ＵＶＷ相を接点ＰＵ４と接点ＰＶ４と接点ＰＷ４とで接続する。この第３接続パターンに結線することにより、メインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓを直列に接続したコイル１２を並列にＹ結線する第３電気回路となる。
　図１４に示す電気回路は、図１０に示す電気回路の接点を以下の接続パターン（第４接続パターン）により接続したものである。即ち、Ｕ相については接点ＰＣＵと接点ＰＵ１、接点ＰＵ８と接点ＰＵ４を接続し、Ｖ相については接点ＰＣＶと接点ＰＶ１、接点ＰＶ８と接点ＰＶ４を接続し、Ｗ相については接点ＰＣＷと接点ＰＷ１、接点ＰＷ８と接点ＰＷ４を接続する。この第４接続パターンに結線することにより、メインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓを直列に接続した２本のコイル１２を直列にＹ結線する第４電気回路となる。
　図１５に、第１接続パターン～第４接続パターンで接続したそれぞれの場合における１スロットのターン数、Ｙ結線の数、入力電圧及び定格回転速度を示す。
　第１接続パターンは、メインワイヤ１２Ｍを並列にＹ結線する電気回路であるため、１スロットのターン数はメインワイヤ１２Ｍのターン数であるＮ１、Ｙ結線の数は２となる。また、第２接続パターンは、２本のメインワイヤ１２Ｍを直列にＹ結線する電気回路であるため、１スロットのターン数はメインワイヤ１２Ｍのターン数であるＮ１、Ｙ結線の数は１となる。また、第３接続パターンは、メインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓを直列に接続したコイル１２を２本並列にＹ結線する電気回路であるため、１スロットのターン数はメインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓのターン数の合計である２Ｎ１、Ｙ結線の数は２となる。また、第４接続パターンは、メインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓを直列に接続したコイル１２を２本直列にＹ結線する電気回路であるため、１スロットのターン数は、メインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓのターン数の合計である２Ｎ１、Ｙ結線の数は１となる。
　また、第２接続パターンは、第１パターンにおいて並列に接続された２本のメインワイヤ１２Ｍを直列に結線する電気回路であるため、第１パターンの入力電圧をＶ１とした場合、第２パターンの入力電圧は、２Ｖ１とすることができる。また、第２接続パターンは、前記のようにターン数がＮ１であるため、第１パターンの定格回転速度をＲ１とした場合、第２パターンの定格回転速度はＲ１となる。
　また、第３接続パターンは、入力電圧を第１接続パターンと同じＶ１とした場合、ターン数が２Ｎ１であるため、定格回転速度はＲ１／２となる。
　また、第４接続パターンは、第３接続パターンにおいて並列に接続された２本のコイル１２を直列に結線した電気回路であるため、第３接続パターンの入力電圧の２倍の２Ｖ１とすることができる。また、第４接続パターンは、ターン数が２Ｎ１であるため、第４接続パターンの定格回転速度はＲ１／２となる。
　このように、ステータ１（共用部品）の接続パターンを変更することにより電気回路を構成するコイルのターン数とＹ結線の数（結線構造）を変更できるため、容易に仕様の異なる回転電機を製造できる。また、製造後に接点の接続パターンを変更することでターン数を変更でき仕様を変えることができる。そのため、１台の回転電機を異なる用途に用いることができる。したがって、製造コストを低減でき、汎用性に優れた回転電機を提供できる。
　また、接点Ｐ（ＰＵ，ＰＶ，ＰＷ）は端子箱８に電気的に接続可能に配列されているため、作業者やユーザが端子箱８にアクセスすればコイルを構成する導線の接続パターンを容易に変更でき、容易に回転電機の仕様を変更できる。
　なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　なお、本発明の実施形態は、以下の態様であってもよい。
　メインワイヤ１２Ｍとサブワイヤ１２Ｓの線径を異なる径にしてもよい。また、上記実施形態のスロット数（１２スロット，６スロット）に限定されず、他のスロット数でもよい。また、サブワイヤ１２Ｓをコアティース１１Ｔ２毎に２つ以上設けても良い。また、複数の導線をコアティースに分布巻により巻回してもよい。
　１…ステータ、７…ハウジング、８…端子箱、１１…ステータコア、１１Ｔ２…コアティース、１２…コイル、１２Ｍ…メインワイヤ、１２Ｓ…サブワイヤ、１３…ボビン、１３Ｍ…メインボビン、１３Ｓ…サブボビン、１３Ｉ…内径鍔部、１３Ｏ…外径鍔部、１３Ｃ…中央鍔部、１８…スロットライナー、１００…回転電機、ＥＣ…電気回路、ＰＵ１～８，ＰＶ１～８，ＰＷ１～８，ＰＣＵ，ＰＣＶ，ＰＣＷ…接点

Claims (12)

  1. 　円筒状のステータコアと、
    　前記ステータコアの径方向に沿って前記ステータコアに設けられた複数のコアティースと、
    　前記複数のコアティースの少なくとも１本にそれぞれ巻回された複数のコイルとを備えた回転電機であって、
    　前記複数のコイルは、それぞれが前記複数のコアティースの少なくとも１本に巻回された２本以上の導線により構成され、
    　前記２本以上の導線の各端部は、前記回転電機の電気回路における接点を構成する、
    　ことを特徴とする回転電機。
  2. 　請求項１の回転電機であって、
    　前記複数のコイルを構成する複数の導線の各端部は所定の接続パターンにより結線されている、
    　ことを特徴とする回転電機。
  3. 　請求項１の回転電機であって、
    　前記複数のコイルを構成する複数の導線の各端部は所定の接続パターンにより結線されており、
    　前記接続パターンを変更することにより、前記複数のコイルのターン数が変更可能である、
    　ことを特徴とする回転電機。
  4. 　請求項１の回転電機であって、
    　前記複数のコイルを構成する複数の導線の各端部は所定の接続パターンにより結線されており、
    　前記接続パターンを変更することにより、前記複数のコイルの結線構造が変更可能である、
    　ことを特徴とする回転電機。
  5. 　請求項１の回転電機であって、
    　前記２本以上の導線が導線ごとに前記ステータコアの径方向に分離して前記複数のコアティースの少なくとも１本に巻回されている、
    　ことを特徴とする回転電機。
  6. 　請求項１の回転電機であって、
    　前記２本以上の導線が前記複数のコアティースの少なくとも１本にまとめて巻回されている、
    　ことを特徴とする回転電機。
  7. 　請求項５の回転電機であって、
    　前記２本以上の導線のうち、前記ステータコアの内径側に配置された導線のターン数が、前記ステータコアの外径側に配置された導線のターン数より多い、
    　ことを特徴とする回転電機。
  8. 　請求項５の回転電機であって、
    　前記２本以上の導線のうち、前記ステータコアの内径側に配置された導線のターン数が、前記ステータコアの外径側に配置された導線のターン数より少ない、
    　ことを特徴とする回転電機。
  9. 　請求項１の回転電機であって、
    　前記複数のコイルが集中巻により前記複数のコアティースの１本にそれぞれ巻回されている、
    　ことを特徴とする回転電機。
  10. 　請求項１の回転電機であって、
    　前記複数のコイルは、前記複数のコアティースの１本にボビンを介してそれぞれ巻回されており、
    　前記ボビンは、前記ステータコアの径方向に沿って間隔をあけて配列される３つ以上の鍔部を有し、
    　前記２本以上の導線は、前記３つ以上の鍔部のうちステータコアの径方向において隣り合う２つの鍔部の間に導線ごとに巻回されている、
    　ことを特徴とする回転電機。
  11. 　請求項１の回転電機であって、
    　前記複数のコイルは、前記複数のコアティースの１本に複数のボビンを介してそれぞれ巻回されており、
    　前記複数のボビンは、前記ステータコアの径方向に沿って並ぶように前記複数のコアティースの１本に取り付けられており、
    　前記２本以上の導線は、前記複数のボビンのそれぞれに導線ごとに巻回されている、
    　ことを特徴とする回転電機。
  12. 　請求項１の回転電機であって、
    　前記ステータコアを覆うハウジングに設けられた端子箱を備え、
    　前記端子箱には、前記複数のコイルを構成する複数の導線の各端部が、電気的に接続可能に配列されている、
    　ことを特徴とする回転電機。
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