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公開番号2024056281
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-23
出願番号2022163060
出願日2022-10-11
発明の名称回転電機の電機子および回転電機
出願人三菱電機株式会社
代理人弁理士法人ぱるも特許事務所
主分類H02K 3/28 20060101AFI20240416BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】安価で生産設備を簡素化できる回転電機の電機子を提供する。
【解決手段】電機子巻線55は、周方向に電気角180度離れたスロット51S内に収容され、径方向の位置が変位された一対の脚部41と、脚部41の軸方向一端同士を連結する連結部42とを有する単位コイル40を複数接続して成る巻線群55Gを複数備え、各巻線群55Gは、電機子鉄心51の径方向内側から径方向外側に渡って波巻されて、径方向内側あるいは径方向外側の一方側に第1端部を、径方向他方側に第2端部を配設し、径方向にn層の巻線層が構成され、毎相毎極スロット数をKとすると、径方向にn/2層の巻線層において巻線群が各相あたり2K本配設され、各相において第2端部同士が接続されて直列巻線群55GSが構成され、該直列巻線群55GSを並列接続して構成される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
設定された間隔で環状に並び、径方向内側に突出する複数のティース部を有する電機子鉄心と、隣接する前記ティース部間にそれぞれ形成される複数のスロットに収容される複数相の電機子巻線と、を備え、
前記スロットの総数を、相数、及び複数の磁極を有する回転子の磁極数、により除算した毎極毎相スロット数が２以上の整数Ｋである回転電機の電機子において、
前記電機子巻線は、
周方向に電気角１８０度離れた前記スロット内にそれぞれ収容され、前記スロット内における互いの径方向の位置が変位された一対の脚部と、該一対の脚部の軸方向の一端同士を連結する連結部とを有する単位コイルを複数接続して成る巻線群を複数備え、
各前記巻線群は、前記電機子鉄心の径方向内側から径方向外側に渡って波巻されて、前記電機子鉄心の径方向内側あるいは径方向外側の一方側に該巻線群の第１端部を配設し、径方向他方側に第２端部を配設し、
各前記スロットにおいて前記単位コイルの前記脚部が径方向に一列に並んでｎ本（ｎは偶数）収容されて径方向にｎ層の巻線層が構成され、径方向にｎ／２層の巻線層を定義すると、各前記ｎ／２層の巻線層において前記巻線群が各相あたり２Ｋ本配設され、
各相において前記巻線群の前記第２端部同士が接続されて直列巻線群が構成され、該直列巻線群を並列接続して構成される、
回転電機の電機子。
続きを表示（約 950 文字）【請求項２】
各前記巻線群は、各相毎に周方向に連続して前記スロット内にそれぞれ収容され、該周方向に連続する同相の複数の前記巻線群を同相巻線群と定義すると、
前記同相巻線群間において、該同相巻線群間の周方向の中心を径方向に延びる第１線に対して周方向に対称となる位置に存ずる前記第２端部同士を渡り部により接続して前記直列巻線群が構成される、
請求項１に記載の回転電機の電機子。
【請求項３】
前記スロット間の周方向の間隔をｔとし、
前記電機子鉄心の前記スロットの総数をＳとし、
前記回転子の磁極数をＭとすると、
各相における前記渡り部の周方向の長さＬは、
Ｌ＝Ｘ×ｔ
但し、Ｓ／Ｍ－（Ｋ－１）≦Ｘ≦Ｓ／Ｍ＋（Ｋ－１）
に構成される、
請求項２に記載の回転電機の電機子。
【請求項４】
各前記単位コイルは、前記脚部の軸方向の他端において前記スロットから突出する突出部を有し、
前記巻線群の前記第１端部を構成する前記単位コイルは、前記第１端部を構成する前記突出部の長さが、前記巻線群を構成する他の前記単位コイルの前記突出部の長さよりも長く構成される、
請求項３に記載の回転電機の電機子。
【請求項５】
前記毎極毎相スロット数Ｋが３以上に構成され、
各相において並列接続される前記直列巻線群の数が毎極毎相スロット数Ｋと同数に構成される、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機の電機子。
【請求項６】
前記巻線群の前記第１端部が、前記電機子鉄心の径方向内側に設けられる、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機の電機子。
【請求項７】
各相の前記第１端部が、各相間において機械角で１２０度±１０度の間隔ごとに配設される、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機の電機子。
【請求項８】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機の電機子を固定子として用い、
前記固定子に対向するように前記固定子と同軸上に配置された回転子を備える回転電機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願は、回転電機の電機子および回転電機に関するものである。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
特に狭小な空間に搭載される自動車用の電動機、発電機等の回転電機においては、小型化が求められている。また、システムの大電流化に対応するために、回転電機のステータコイルにおいて各相毎にコイルを並列接続するものが多く採用されている。このように小型化を実現しつつ、大電流化に対応するためのコイルの並列接続数が確保可能な、以下のような構成の回転電機の固定子が開示されている。
【０００３】
即ち、従来の回転電機の固定子においては、線材は、異なるスロットに配置されるスロット収容部同士を接続するターン部を有しており、固定子コアに波巻されることにより固定子巻線が形成される。スロット（１４）（１５）の位置に配置される線材は、各位置の線材が連続して接続されて複数のグループを形成する。各グループの線材は、連続した線材により、並列に接続された固定子巻線を形成する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００９－１１１４８号公報（段落［００２６］～［００２８］、図８、図９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような従来の回転電機の固定子では、波巻に配線された複数のグループの固定子巻線同士を、当該固定子巻線を構成する線材と異なる他の連続する線材を織り交ぜ、この他の線材により接続することで、固定子巻線を並列接続して大電流化、小型化を実現している。しかしながら固定子巻線の並列接続を成立させるために、用いられる線材のスロット収容部間のピッチは、固定子巻線を構成する線材のスロット収容部間のピッチと異なる。このように異なる構造の線材を用いているため、線材の種類が増え、生産設備が増加し、コストの増大、管理の複雑化が懸念されるという課題があった。
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、安価で生産設備を簡素化できる回転電機の電機子および回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願に開示される回転電機の電機子は、
設定された間隔で環状に並び、径方向内側に突出する複数のティース部を有する電機子鉄心と、隣接する前記ティース部間にそれぞれ形成される複数のスロットに収容される複数相の電機子巻線と、を備え、
前記スロットの総数を、相数、及び複数の磁極を有する回転子の磁極数、により除算した毎極毎相スロット数が２以上の整数Ｋである回転電機の電機子において、
前記電機子巻線は、
周方向に電気角１８０度離れた前記スロット内にそれぞれ収容され、前記スロット内における互いの径方向の位置が変位された一対の脚部と、該一対の脚部の軸方向の一端同士を連結する連結部とを有する単位コイルを複数接続して成る巻線群を複数備え、
各前記巻線群は、前記電機子鉄心の径方向内側から径方向外側に渡って波巻されて、前記電機子鉄心の径方向内側あるいは径方向外側の一方側に該巻線群の第１端部を配設し、径方向他方側に第２端部を配設し、
各前記スロットにおいて前記単位コイルの前記脚部が径方向に一列に並んでｎ本（ｎは偶数）収容されて径方向にｎ層の巻線層が構成され、径方向にｎ／２層の巻線層を定義すると、各前記ｎ／２層の巻線層において前記巻線群が各相あたり２Ｋ本配設され、
各相において前記巻線群の前記第２端部同士が接続されて直列巻線群が構成され、該直列巻線群を並列接続して構成される、
ものである。
また、本願に開示される回転電機は、
上記のように構成された回転電機の電機子を固定子として用い、
前記固定子に対向するように前記固定子と同軸上に配置された回転子を備える、
ものである。
【発明の効果】
【０００７】
本願に開示される回転電機の電機子および回転電機によれば、安価で生産設備を簡素化できる回転電機の電機子および回転電機を得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施の形態１による回転電機の概略構成を示す断面模式図である。
実施の形態１による回転電機の固定子の概略構成を示す斜視図である。
実施の形態１による回転電機の固定子の概略構成を示す部分斜視図である。
実施の形態１による回転電機のコイルを構成する各単位コイルを示す斜視図である。
実施の形態１による固定子の、軸方向に垂直な断面模式図である。
図６Ａ、図６Ｂはそれぞれ、実施の形態１によるコイルの結線図である。
実施の形態１によるコイルの結線図である。
実施の形態１によるコイルの他の構成を示す結線図である。
実施の形態１による回転電機の固定子の概略構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、本実施の形態１に係る回転電機の電機子および回転電機について図を用いて説明する。本明細書中で、「周方向」、「径方向」、「軸方向」、「内」、「外」というときは、回転電機の電機子における、「周方向」、「径方向」、「軸方向」、「内側」、「外側」をいうものとする。
【００１０】
図１は、実施の形態１による回転電機１００の概略構成を示す断面模式図である。
回転電機１００は、円筒状のハウジング７０と、その内部に収容される電機子としての固定子５０と、固定子５０に対向するように設けられる回転子６０と、を備える。
ハウジング７０は、有底円筒状のフレーム７１と、このフレーム７１の開口部を塞口する端板７２とを有する。
固定子５０は、フレーム７１の径方向内側Ｘ１において内嵌状態でフレーム７１に固着される。
回転子６０は、フレーム７１の端板７２の中心部においてベアリング７３を介して設けられた回転軸７４により、固定子５０の径方向内側Ｘ１において回転可能に支持される。
（【００１１】以降は省略されています）

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