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公開番号2024121706
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-06
出願番号2023028955
出願日2023-02-27
発明の名称巻線界磁ロータ、巻線界磁ロータの製造方法
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02K 3/04 20060101AFI20240830BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】界磁巻線の占積率を高めることができる巻線界磁ロータ、及び巻線界磁ロータの製造方法を提供する。
【解決手段】
ロータ60は、導線材が径方向及び周方向に並ぶように各主極部72に導線材が多重巻きされて構成された界磁巻線80を備えている。界磁巻線は、主極部72の径方向側面に沿って軸方向に延びる直線部81a,82a、及び直線部81a,82aの端部同士を繋ぐ渡り部を有している。直線部81a,82aの横断面は、径方向を長辺とする矩形状をなしている。各主極部72において周方向及び径方向に並ぶ直線部81a,82aのうち、径方向外側の直線部81aの横断面における短辺方向寸法よりも、径方向内側の直線部82aの横断面における短辺方向寸法が小さくなるように、界磁巻線80が構成されている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
巻線界磁式の回転電機（４０）に適用される巻線界磁ロータ（６０）において、
周方向に並ぶ磁極ごとに設けられるとともに径方向に突出する主極部（７２）を有するロータコア（７０）と、
導線材（９０）が径方向及び周方向に並ぶように前記各主極部に前記導線材が多重巻きされて構成された界磁巻線（８０）と、
を備え、
前記各主極部に巻回された前記界磁巻線は、
前記主極部の径方向側面に沿って軸方向に延びる直線部（８１ａ，８２ａ，１０１ａ，１０２ａ）と、
前記直線部の端部同士を繋ぐ渡り部（１０１ｂ，１０２ｂ）と、
を有し、
前記直線部の横断面は、径方向を長辺とする矩形状をなしており、
前記各主極部において周方向及び径方向に並ぶ前記直線部のうち、径方向外側の直線部の横断面における短辺方向寸法よりも、径方向内側の直線部の横断面における短辺方向寸法が小さくなるように、前記界磁巻線が構成されている、巻線界磁ロータ。
続きを表示（約 2,600 文字）【請求項２】
前記界磁巻線は、前記主極部ごとに、径方向に２層に前記導線材が巻回されてなるコイル体（１００）を複数個有し、
前記各コイル体は、α巻されている、請求項１に記載の巻線界磁ロータ。
【請求項３】
前記コイル体を構成する２層の前記直線部のうち、径方向外側の直線部（８１ａ）の横断面における短辺方向寸法よりも、径方向内側の直線部（８２ａ）の横断面における短辺方向寸法が小さくなるように、前記コイル体が構成されている、請求項２に記載の巻線界磁ロータ。
【請求項４】
前記コイル体のうち少なくとも前記主極部の当接部分に、電気的絶縁性を有する合成樹脂層（１２０）が形成されている、請求項２又は３に記載の巻線界磁ロータ。
【請求項５】
径方向外側に配置される前記コイル体（８１）を外側コイル体とし、径方向内側に配置される前記コイル体（８２）を内側コイル体とする場合において、
前記内側コイル体を構成する前記直線部（８２ａ）のうち径方向において最も前記外側コイル体側の直線部の周方向の並び数が、前記外側コイル体を構成する前記直線部（８１ａ）のうち径方向において最も前記内側コイル体側の直線部の周方向の並び数と同数又はそれよりも多い、請求項２又は３に記載の巻線界磁ロータ。
【請求項６】
前記界磁巻線は、前記主極部ごとに、径方向に複数層に前記導線材が巻回されてなるコイル体を複数有し、
前記各コイル体は、α巻されており、
前記各コイル体において、複数層の前記導線材が並列接続されている、請求項１に記載の巻線界磁ロータ。
【請求項７】
前記界磁巻線は、前記主極部ごとに、径方向に複数層に前記導線材が巻回されてなるコイル体を複数有し、
前記各コイル体は、α巻されており、
前記各コイル体において、複数層の前記導線材が直列接続されている、請求項１に記載の巻線界磁ロータ。
【請求項８】
巻線界磁式の回転電機（４０）に適用される巻線界磁ロータ（６０）の製造方法において、
前記巻線界磁ロータは、
周方向に並ぶ磁極ごとに設けられるとともに径方向に突出する主極部（７２）を有するロータコア（７０）と、
導線材（９０）が径方向及び周方向に並ぶように前記各主極部に前記導線材が多重巻きされて構成された界磁巻線（８０）と、
を備え、
前記各主極部に巻回された前記界磁巻線は、
前記主極部の径方向側面に沿って軸方向に延びる直線部（８１ａ，８２ａ，１０１ａ，１０２ａ）と、
前記直線部の端部同士を繋ぐ渡り部（１０１ｂ，１０２ｂ）と、
を有し、
前記直線部の横断面は、径方向を長辺とする矩形状をなしており、
前記界磁巻線は、前記主極部ごとに、径方向に複数層に前記導線材が巻回されてなるコイル体（１００）を複数個有し、
横断面が円形状の導線材（９０）の中間部（９０ａ）を巻き始め部分として、前記主極部を模擬した型である基本型（２００）に、前記導線材のうち前記巻き始め部分に対して一端側である第１導線部（９１）を第１方向に巻き付け、前記導線材のうち前記巻き始め部分に対して他端側である第２導線部（９２）を、前記第１方向とは逆の第２方向に前記基本型に巻き付けることにより、α巻された前記コイル体を製造する工程と、
前記コイル体のうち前記第１導線部で構成された第１コイル部（１０１）、前記コイル体のうち前記第２導線部で構成された第２コイル部（１０２）との間に配置された中央型（２１０）に前記第１コイル部及び前記第２コイル部を当接させ、かつ、前記第１コイル部のうち前記中央型側とは反対側に配置された第１側面型（２２１）に前記第１コイル部を当接させ、かつ、前記第２コイル部のうち前記中央型側とは反対側に配置された第２側面型（２２２）に前記第２コイル部を当接させた状態において、前記第１コイル部を構成する前記直線部（１０１ａ）に前記基本型の側に向かって主可動型（２３０）を押し当てることにより、前記第１コイル部を構成する前記直線部の横断面を矩形状に圧縮成形し、前記第２コイル部を構成する前記直線部（１０２ａ）に前記基本型の側に向かって前記主可動型を押し当てることにより、前記第２コイル部を構成する前記直線部の横断面を矩形状に圧縮成形するプレス工程と、
を備え、
前記プレス工程において、前記第１コイル部及び前記第２コイル部を構成する前記直線部は、該直線部が延びる方向及び圧縮方向それぞれと直交する方向を長辺とする横断面となるように圧縮成形され、
前記プレス工程において、径方向外側に配置される前記コイル体である外側コイル体（８１）と、前記外側コイル体よりも径方向内側に配置される前記コイル体である内側コイル体（８２）とは、前記外側コイル体を構成する前記直線部（８１ａ）のアスペクト比よりも、前記内側コイル体を構成する前記直線部（８２ａ）のアスペクト比の方が大きくなるように圧縮成形される、巻線界磁ロータの製造方法。
【請求項９】
前記プレス工程において、前記コイル体を構成する２層の前記直線部のうち、径方向外側に配置される直線部の横断面における短辺方向寸法と、径方向内側に配置される直線部の横断面における短辺方向寸法とが異なるように、前記コイル体が圧縮成形される、請求項８に記載の巻線界磁ロータの製造方法。
【請求項１０】
前記プレス工程において、前記第１コイル部を構成する前記渡り部（１０１ｂ）に前記基本型の側に向かって副可動型（２３１）を押し当てることにより、前記第１コイル部を構成する前記渡り部の横断面を矩形状に圧縮成形し、前記第２コイル部を構成する前記渡り部（１０２ｂ）に前記基本型の側に向かって前記副可動型を押し当てることにより、前記第２コイル部を構成する前記渡り部の横断面を矩形状に圧縮成形し、
前記プレス工程において、前記直線部のアスペクト比と前記渡り部のアスペクト比とが異なるように圧縮成形される、請求項８又は９に記載の巻線界磁ロータの製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、巻線界磁ロータ、及び巻線界磁ロータの製造方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
この種の巻線界磁ロータとしては、周方向に並ぶ磁極ごとに設けられるとともに径方向に突出する主極部を有するロータコアと、導線材が径方向及び周方向に並ぶように各主極部に導線材が多重巻きされて構成された界磁巻線とを備えるものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００８－１７８２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
各主極部に巻回された界磁巻線は、主極部の径方向側面に沿って軸方向に延びる直線部と、直線部の端部同士を繋ぐ渡り部とを有している。
【０００５】
周方向に隣り合う主極部間の距離は、径方向内側にいくほど小さくなる。このため、周方向に隣り合う主極部のうち、一方に巻回された界磁巻線の径方向内側かつ周方向最外層の直線部と、他方に巻回された界磁巻線の径方向内側かつ周方向最外層の直線部とが干渉し得る。干渉を避けるために、界磁巻線の巻数を減らすことも考えられる。しかしながら、この場合、周方向に隣り合う主極部間のデッドスペースが増加し、界磁巻線の占積率が低下する懸念がある。
【０００６】
本開示は、界磁巻線の占積率を高めることができる巻線界磁ロータ、及び巻線界磁ロータの製造方法を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、巻線界磁式の回転電機に適用される巻線界磁ロータにおいて、
周方向に並ぶ磁極ごとに設けられるとともに径方向に突出する主極部を有するロータコアと、
導線材が径方向及び周方向に並ぶように前記各主極部に前記導線材が多重巻きされて構成された界磁巻線と、
を備え、
前記各主極部に巻回された前記界磁巻線は、
前記主極部の径方向側面に沿って軸方向に延びる直線部と、
前記直線部の端部同士を繋ぐ渡り部と、
を有する。
【０００８】
本開示において、前記直線部の横断面は、径方向を長辺とする矩形状をなしており、
前記各主極部において周方向及び径方向に並ぶ前記直線部のうち、径方向外側の前記直線部の横断面における短辺方向寸法よりも、径方向内側の前記直線部の横断面における短辺方向寸法が小さくなるように、前記界磁巻線が構成されている。
【０００９】
これにより、周方向に隣り合う主極部のうち、一方に巻回された界磁巻線の径方向内側の直線部と、他方に巻回された界磁巻線の径方向内側の直線部との干渉を回避しつつ、主極部の径方向内側における界磁巻線の巻数を増加させることができる。その結果、周方向に隣り合う主極部間のデッドスペースを減少させることができ、界磁巻線の占積率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
一実施形態に係る回転電機の制御システムの全体構成図。
インバータ及びその周辺構成を示す図。
ロータの横断面図。
ロータに備えられる共振回路を示す図。
コイル体の構成を示す斜視図。
ロータの製造工程を示すフローチャート。
基本型への導線材の巻き付け態様を示す斜視図。
基本型への導線材の巻き付け態様を示す斜視図。
導線材の巻き付け完了状態を示す斜視図。
側面型の移動態様を示す斜視図。
側面型、主可動型及び副可動型の移動態様を示す斜視図。
導線材の圧縮成形態様を示す断面図。
導線材の圧縮成形態様を示す断面図。
導線材の圧縮成形態様を示す断面図。
その他の実施形態に係る導線材の圧縮成形態様を示す断面図。
その他の実施形態に係る導線材の圧縮成形態様を示す断面図。
その他の実施形態に係る導線材の圧縮成形態様を示す断面図。
その他の実施形態に係る導線材の圧縮成形態様を示す断面図。
その他の実施形態に係る基本型への導線材の巻き付け態様を示す斜視図。
その他の実施形態に係る導線材の圧縮成形態様を示す断面図。
その他の実施形態に係る導線材の圧縮成形態様を示す断面図。
その他の実施形態に係るコイル体の構成を示す斜視図。
その他の実施形態に係るコイル体の構成を示す斜視図。
その他の実施形態に係るロータの横断面図。
その他の実施形態に係るロータの横断面図。
その他の実施形態に係る導線材の圧縮成形態様を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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