JP2021027725A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】共用部品によりターン数を変更できる回転電機を提供する。【解決手段】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本以上の導線（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（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。【選択図】 図１０

Description

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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