(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-04-25
(45)【発行日】2022-05-09
(54)【発明の名称】固定子巻線構造
(51)【国際特許分類】
H02K 3/04 20060101AFI20220426BHJP
H02K 3/28 20060101ALI20220426BHJP
H02K 1/16 20060101ALI20220426BHJP
【ＦＩ】
H02K3/04 E
H02K3/28 K
H02K1/16 B
【請求項の数】
1
(21)【出願番号】P 2018168720
(22)【出願日】2018-09-10
(65)【公開番号】P2020043677
(43)【公開日】2020-03-19
【審査請求日】2021-02-03
(73)【特許権者】
【識別番号】000006105
【氏名又は名称】株式会社明電舎
(74)【代理人】
【識別番号】100086232
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 博通
(72)【発明者】
【氏名】松橋 大器
(72)【発明者】
【氏名】松尾 圭祐
(72)【発明者】
【氏名】内山 翔
【審査官】三澤 哲也
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－１２４５７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１８４４７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１２８３６２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｋ ３／０４
Ｈ０２Ｋ ３／２８
Ｈ０２Ｋ １／１６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転機の固定子鉄心に巻嵌めされる丸線或いは平角線コイルよりなる固定子巻線構造において、各相の巻線は毎極毎相のスロット数毎に同心に巻かれた前記巻線を各スロットに異なる２つの前記巻線の束が入るように配置し、前記巻線の渡り部が干渉しないように成形した前記巻線を、前記固定子鉄心に設けられた前記巻線を嵌めるスロットの深さが２種類以上ある前記固定子鉄心に嵌め、
前記固定子鉄心は、複数の積層鋼板から構成され、中心部の当該積層鋼板のスロット深さに対して、軸方向端部の当該積層鋼板のスロット深さが深くなっており、
前記巻線は、前記軸方向端部のスロット内部で外径側に広がるように曲げられてコイルエンド側に引き出され、
一相分のコイルは、以下の式に基づいて定められる前記毎極毎相のスロット数ｑと等しい種類数とすることを特徴とする固定子巻線構造。
ｑ＝Ｓ／（ｍ・ｐ）
ｑ：毎極毎相のスロット数
Ｓ：総スロット数
ｐ：極数
ｍ：相数
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、固定子巻線構造に関する。詳しくは、回転機の固定子巻線におけるコイルエンド寸法を従来よりも縮小する構造に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、「セグメント導体のターン部の中央をねじって周方向に異なるスロットにセグメント導体を設置しているので、図２４に示すように固定子コア３００の軸方向両端側に突出する固定子巻線３１０の部分（以下、固定子コアから軸方向に突出している固定子巻線の部分を「コイルエンド」という。）の高さｈが高く、固定子コア３００から固定子巻線３１０が大きく突出するという問題がある。」と記載されている（段落０００３）。
また、特許文献２には、「第３のコイルのコイルエンドが第１のコイルおよび第２のコイルのコイルエンドの一方または両方と重なるため、コイルエンドの突出高さ（回転軸方向の寸法）が大きくなるという問題点がある。コイルエンドの突出高さの増大は、回転電機の大型化や、損失の増加をもたらすため、好ましくない。」と記載されている（段落０００５）。
また、特許文献２には、「第３のコイルのコイルエンドが第１のコイルおよび第２のコイルのコイルエンドの一方または両方と重なるため、コイルエンドの突出高さ（回転軸方向の寸法）が大きくなるという問題点がある。コイルエンドの突出高さの増大は、回転電機の大型化や、損失の増加をもたらすため、好ましくない。」と記載されている（段落０００５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１０－１１９２９５号公報
【文献】国際公開第２０１３／１７９４９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来では、特許文献１に記載される通り、コイルエンドの高さが高く、固定子コアから固定子巻線が大きく突出するという問題や、特許文献２に記載される通り、コイルエンドの突出高さ（回転軸方向の寸法）が大きくなるという問題があった。即ち、回転機の巻線は、極数が少なくコイルピッチが広い設計ほど、コイルエンドが大きくなってしまうという課題があった。
本発明は、上記課題を解決せんとするものであり、回転機の固定子巻線におけるコイルエンド寸法を従来よりも縮小することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決せんとするものであり、回転機の固定子巻線におけるコイルエンド寸法を従来よりも縮小することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記課題を解決する本発明の請求項１に係る固定子巻線構造は、回転機の固定子鉄心に巻嵌めされる丸線或いは平角線コイルよりなる固定子巻線構造において、各相の巻線は毎極毎相のスロット数毎に同心に巻かれた前記巻線を各スロットに異なる２つの前記巻線の束が入るように配置し、前記巻線の渡り部が干渉しないように成形した前記巻線を、前記固定子鉄心に設けられた前記巻線を嵌める前記スロットの深さが２種類以上ある前記固定子鉄心に嵌めたことを特徴とする。
【0006】
上記課題を解決する本発明の請求項２に係る固定子巻線構造は、前記固定子鉄心は、複数の積層鋼板から構成され、中心部の前記積層鋼板のスロット深さに対して、軸方向端部に配置された前記積層鋼板のスロット深さが深くなっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明では、コイルエンド渡り部を上口コイルと下口コイルの間に形成された空間に配置することができるので、極数が小さく渡り長が長くなってしまうコイルでも、コイルエンドの高さを低減することができる。つまり、固定子巻線におけるコイルエンド寸法を従来よりも縮小することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1A】第１の実施例に係る固定子巻線構造の全体斜視図である。
【図1B】第１の実施例に係る固定子巻線構造を軸方向に切断したスロット断面図（簡略）である。
【図1C】第１の実施例に係る固定子巻線構造における三相コイルを簡易的に横方向に配置した配置図である。
【図1D】第１の実施例に係る固定子巻線構造を内径側から見た様子を示す三相コイル展開図（簡略）である。
【図1E】第１の実施例に係る固定子巻線構造を軸方向に切断したスロット断面図（詳細）である。
【図1F】第１の実施例に係る固定子巻線構造における三相コイルを軸方向から見た正面図である。
【図1G】第１の実施例に係る固定子巻線構造を内径側から見た様子を示す三相コイル展開図（詳細）である。
【図2A】第２の実施例に係る固定子巻線構造の全体斜視図である。
【図2B】第２の実施例に係る固定子巻線構造を軸方向に切断したスロット断面図（簡略）である。
【図2C】第２の実施例に係る固定子巻線構造における三相コイルを簡易的に横方向に配置した配置図である。
【図2D】第２の実施例に係る固定子巻線構造を内径側から見た様子を示す三相コイル展開図（簡略）である。
【図2E】第２の実施例に係る固定子巻線構造を軸方向に切断したスロット断面図（詳細）である。
【図2F】第２の実施例に係る固定子巻線構造における三相コイルを軸方向から見た正面図である。
【図2G】第２の実施例に係る固定子巻線構造を内径側から見た様子を示す三相コイル展開図（詳細）である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明について、図面に示す実施例を参照して詳細に説明する。
【実施例1】
【0010】
【0011】
即ち、図１Ａに示すように、固定子鉄心１０は中心部に配置された積層鋼板１０Ｂと、軸方向両端に配置された積層鋼板１０Ａ，１０Ａとから構成され、これら積層鋼板１０Ａ，１０Ｂ，１０Ａのスロットには、丸線よりなる三相コイル２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗが巻嵌められている。
【0012】
ここで、固定子巻線構造を軸方向に切断した図１Ｂに示すように、中心部の積層鋼板１０Ｂは通常のスロット深さを有するのに対して、軸方向両端に配置された積層鋼板１０Ａはスロット深さが積層鋼板１０Ｂよりも深くなっている。
即ち、固定子鉄心１０は、巻線である丸線コイルを嵌めるスロットの深さが、軸方向沿って、一端部では深く、中央部では浅く、他端部では深いという３種類の深さとなっている。
即ち、固定子鉄心１０は、巻線である丸線コイルを嵌めるスロットの深さが、軸方向沿って、一端部では深く、中央部では浅く、他端部では深いという３種類の深さとなっている。
【0013】
なお、図１Ａでは、三相コイル２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗを概略的に示したが、図１Ｃでは個別的に示した。また、図１Ａにおいて、三相コイル２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗを視覚的に識別容易とするために、三相コイル２０Ｖには点々を付し、三相コイル２０Ｗにはグレーを付したが、実際にはこのような表示がなされるわけではない。
ここで、三相コイル２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗの内、ー相分のコイルについては、毎極毎相のスロット数ｑに等しい種類だけ用意する。
ここで、三相コイル２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗの内、ー相分のコイルについては、毎極毎相のスロット数ｑに等しい種類だけ用意する。
【0014】
即ち、総スロット数をＳ、極数をｐ、相数をｍとすると、ｑ＝Ｓ／（ｍ・ｐ）が成り立つ。
図１の場合、総スロット数が３６、極数が４、相数が３であるから、ｑ＝３６／（３・４）＝３より、３種類のコイルを用意する。
図１の場合、総スロット数が３６、極数が４、相数が３であるから、ｑ＝３６／（３・４）＝３より、３種類のコイルを用意する。
【0015】
三相コイル２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗの内の一つである三相コイル２０Ｕを軸方向から見ると、図１Ｆに示すように、重なり合っているが、図１Ｇに示すように内径側から見ると、３種類の異なる形状のコイルであることが判る。
図１Ａ～図１Ｇに示すように、各々の、三相コイル２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗは積層鋼板１０Ａのスロット内部で外径側に広がるように曲げられ、３種類のコイルは同心上に巻かれる。分布巻の中でも同心巻と呼ばれる。さらに、三相コイル２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗを簡易的に横方向に配置した図１Ｃに示すように、各スロットには、異なる二つの巻線の束が配置されている。即ち、２層巻となっている。
図１Ａ～図１Ｇに示すように、各々の、三相コイル２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗは積層鋼板１０Ａのスロット内部で外径側に広がるように曲げられ、３種類のコイルは同心上に巻かれる。分布巻の中でも同心巻と呼ばれる。さらに、三相コイル２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗを簡易的に横方向に配置した図１Ｃに示すように、各スロットには、異なる二つの巻線の束が配置されている。即ち、２層巻となっている。
【0016】
そのため、スロットの開口部側に位置する上口コイルとスロットの底部側に位置する下口コイルの間に空間を設け、その空間を利用してコイルエンド渡り部が干渉せずに配置できる。
【0017】
以上、実施例に基づいて具体的に説明した通り、本実施例の固定子巻線構造によれば、通常のスロット深さの鋼板（積層鋼板１０Ｂ）とスロット深さを深くした鋼板（積層鋼板１０Ａ）を積層し、スロットの深い積層鋼板１０Ａのスロット内部で三相コイル２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗを曲げてコイルエンド側に引き出したので、上口コイルと下口コイルの間に空間を設けることができ、その空間を利用してコイルエンド渡り部が干渉せずに配置できる。
【0018】
即ち、本発明では、コイルエンド渡り部を上口コイルと下口コイルの間に形成された空間に配置することができるので、極数が小さく渡り長が長くなってしまうコイルでも、コイルエンドの高さを低減することができる。つまり、固定子巻線におけるコイルエンド寸法を従来よりも縮小することができるという効果を奏する。
【0019】
なお、本実施例では、スロットの深さが３種類の深さとなっているが、軸方向に沿って、一端部では深く、中央部では浅く、他端部では浅いという２種類の深さとしても良い。このよう２種類の深さとしても、片端側におけるコイルエンドの高さを低減することができるという効果を奏する。
【実施例2】
【0020】
本発明の第２の実施例に係る固定子巻線構造を図２Ａ～図２Ｇに示す。
本実施例は、平角線よりなるコイル（巻線）の例である。即ち、実施例1の丸線よりなる三相コイル２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗに代えて、平角線よりなる三相コイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗを用いたものであり、その他の構成は、前述した実施例１と同様である。
本実施例は、平角線よりなるコイル（巻線）の例である。即ち、実施例1の丸線よりなる三相コイル２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗに代えて、平角線よりなる三相コイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗを用いたものであり、その他の構成は、前述した実施例１と同様である。
【0021】
即ち、図２Ａに示すように、固定子鉄心１０は中心部に配置された積層鋼板１０Ｂと、軸方向両端に配置された積層鋼板１０Ａ，１０Ａとから構成され、これら積層鋼板１０Ａ，１０Ｂ，１０Ａのスロットには、平角線よりなる三相コイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗが巻嵌められている。
ここで、固定子巻線構造を軸方向に切断した図２Ｂに示すように、中心部の積層鋼板１０Ｂは通常のスロット深さを有するのに対して、軸方向両端に配置された積層鋼板１０Ａはスロット深さが積層鋼板１０Ｂよりも深くなっている。
ここで、固定子巻線構造を軸方向に切断した図２Ｂに示すように、中心部の積層鋼板１０Ｂは通常のスロット深さを有するのに対して、軸方向両端に配置された積層鋼板１０Ａはスロット深さが積層鋼板１０Ｂよりも深くなっている。
【0022】
即ち、固定子鉄心１０は、巻線である平角線コイルを嵌めるスロットの深さが、軸方向に沿って、深い、浅い、深いという３種類以上となっている。
なお、図２Ａでは、三相コイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗを概略的に示したが、図２Ｃでは個別的に示した。また、図２Ａにおいて、三相コイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗを視覚的に識別容易とするために、三相コイル３０Ｖには点々を付し、三相コイル３０Ｗにはグレーを付したが、実際にはこのような表示がなされるわけではない。
なお、図２Ａでは、三相コイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗを概略的に示したが、図２Ｃでは個別的に示した。また、図２Ａにおいて、三相コイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗを視覚的に識別容易とするために、三相コイル３０Ｖには点々を付し、三相コイル３０Ｗにはグレーを付したが、実際にはこのような表示がなされるわけではない。
【0023】
ここで、三相コイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの内、ー相分のコイルについては、毎極毎相のスロット数ｑに等しい種類だけ用意する。
即ち、総スロット数をＳ、極数をｐ、相数をｍとすると、ｑ＝Ｓ／（ｍ・ｐ）が成り立つ。
図２の場合、総スロット数が３６、極数が４、相数が３であるから、ｑ＝３６／（３・４）＝３より、３種類のコイルを用意する。
即ち、総スロット数をＳ、極数をｐ、相数をｍとすると、ｑ＝Ｓ／（ｍ・ｐ）が成り立つ。
図２の場合、総スロット数が３６、極数が４、相数が３であるから、ｑ＝３６／（３・４）＝３より、３種類のコイルを用意する。
【0024】
三相コイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗの内の一つである三相コイル３０Ｕを軸方向から見ると、図２Ｆに示すように、重なり合っているが、図２Ｇに示すように内径側から見ると、３種類の異なる形状のコイルであることが判る。
図２Ａ～図２Ｇに示すように、各々の、三相コイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗは積層鋼板１０Ａのスロット内部で外径側に広がるように曲げられ、３種類のコイルは同心上に巻かれる。分布巻の中でも同心巻と呼ばれる。さらに、三相コイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗを簡易的に横方向に配置した図２Ｃに示すように、各スロットには、異なる二つの巻線の束が配置されている。即ち、２層巻となっている。
図２Ａ～図２Ｇに示すように、各々の、三相コイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗは積層鋼板１０Ａのスロット内部で外径側に広がるように曲げられ、３種類のコイルは同心上に巻かれる。分布巻の中でも同心巻と呼ばれる。さらに、三相コイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗを簡易的に横方向に配置した図２Ｃに示すように、各スロットには、異なる二つの巻線の束が配置されている。即ち、２層巻となっている。
【0025】
そのため、スロットの開口部側に位置する上口コイルとスロットの底部側に位置する下口コイルの間に空間を設け、その空間を利用してコイルエンド渡り部が干渉せずに配置できる。
【0026】
以上、実施例に基づいて具体的に説明した通り、本実施例の固定子巻線構造によれば、通常のスロット深さの鋼板（積層鋼板１０Ｂ）とスロット深さを深くした鋼板（積層鋼板１０Ａ）を積層し、スロットの深い積層鋼板１０Ａのスロット内部で三相コイル３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗを曲げてコイルエンド側に引き出したので、上口コイルと下口コイルの間に空間を設けることができ、その空間を利用してコイルエンド渡り部が干渉せずに配置できる。
【0027】
即ち、本発明では、コイルエンド渡り部を上口コイルと下口コイルの間に形成された空間に配置することができるので、極数が小さく渡り長が長くなってしまうコイルでも、コイルエンドの高さを低減することができる。つまり、固定子巻線におけるコイルエンド寸法を従来よりも縮小することができるという効果を奏する。
【0028】
なお、本実施例では、スロットの深さが３種類となっているが、軸方向に沿って、一端部では深く、中央部では浅く、他端部では浅いという２種類の深さとしても良い。このよう２種類の深さとしても、片端側におけるコイルエンドの高さを低減することができるという効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【0029】
本発明は、固定子巻線構造として、産業上広く利用可能なものである。
【符号の説明】
【0030】
１０ 固定子鉄心
１０Ａ，１０Ｂ 積層鋼板
２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗ 丸線よりなる三相コイル
３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗ 平角線よりなる三相コイル
１０Ａ，１０Ｂ 積層鋼板
２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗ 丸線よりなる三相コイル
３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗ 平角線よりなる三相コイル
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図1E】
【図1F】
【図1G】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図2F】
【図2G】