CN116710306A - 旋转电机、电动轮以及车辆 - Google Patents

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Abstract

旋转电机具有在定子铁芯的槽内分别配置于在径向上排列成一列的多个分层的多个分段线圈。分段线圈具有：第一区域部(111a、121a)，其具有配置在槽内的直线部及从直线部的一端侧向槽外突出的突出部；以及第二区域部(112a、122a)，其形成为在直线部的另一端侧的槽外，从直线部的另一端侧朝向周向一方延伸并且径向上的位置变化。配置于预定槽内的预定分层的第一分段线圈(110a)的第二区域部(112a)的前端部配置为与配置于和上述预定槽相邻的槽内的上述预定分层的第二分段线圈(120a)的第一区域部(121a)的前端部在径向上相邻且连接。

Description

旋转电机、电动轮以及车辆
技术领域
本发明涉及旋转电机、电动轮以及车辆。
背景技术
近年来，为了实现旋转电机的高输出化，采取了向线圈流动大电流来增加转矩的方法。在该方法中，通过在不增大旋转电机的尺寸的情况下增大线圈的截面积来抑制线圈所产生的焦耳损失(以下为铜损)是重要的。例如，在用于汽车等的驱动的旋转电机中，为了提高定子的槽内的线圈的占积率而使用方线，从而减少铜损，实现旋转电机的效率提高。
定子线圈的绕线方式大致分为分布绕组和集中绕组。在使用方线作为定子线圈的旋转电机中，大多采用分布绕组。分布绕组的旋转电机与集中绕组的旋转电机相比，在能够增大表示与线圈交链的有效磁通的大小的绕线系数、并且能够定性地缩小旋转电机的转矩脉动的方面优异。
集中绕组的旋转电机与分布绕组的旋转电机相比，在能够缩小线圈轴向端部(以下为线圈端)的方面优异，绕线系数以及转矩脉动根据磁极数和槽数的组合而较大地不同。例如，在磁极数：槽数为2：3系列的集中绕组的旋转电机中，与分布绕组的旋转电机相比，绕线系数以及转矩脉动分别变差。相对于此，在磁极数：槽数为8：9系列的集中绕组的旋转电机中，能够将绕线系数以及转矩脉动改善为与分布绕组的旋转电机相等或其以上的水平。
在专利文献1中公开了定子线圈为集中绕组且装配于定子铁芯的旋转电机。专利文献1所记载的集中绕组的旋转电机为如下构造：呈口字状地卷装于齿的定子线圈的各匝由两个导体片构成，通过将各导体片依次地接合来螺旋层叠定子线圈。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4300716号
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在专利文献1所记载的技术中，由于呈口字状地在一个齿卷绕有线圈，所以在槽内的周向相邻的导体间形成死区(参照专利文献1的图1)。该死区越大，则槽内的线圈的占积率越低。因此，在专利文献1所记载的技术中，难以在不增大旋转电机的尺寸的情况下提高旋转电机的效率及输出，在这一方面有改善的余地。
本发明的目的在于，在不增大旋转电机的尺寸的情况下提高旋转电机的效率及输出。
用于解决课题的方案
本发明包含各种实施方式，举出其一例，本发明的旋转电机具备定子，该定子具备具有多个槽的定子铁芯和分别配置在上述定子铁芯的上述多个槽内的多个分段线圈，上述多个分段线圈在上述槽内分别配置于在径向上排列成一列的多个分层，上述多个分段线圈包含配置在预定槽内的第一分段线圈和配置在与上述预定槽相邻的相邻槽内的第二分段线圈，上述第一分段线圈以及上述第二分段线圈分别具有：第一区域部，其具有配置在上述槽内的直线状的直线部以及从上述直线部的一端侧向上述槽外突出的突出部；以及第二区域部，其形成为在上述直线部的另一端侧的上述槽外，从上述直线部的另一端侧朝向周向一方延伸并且径向上的位置变化，上述第一分段线圈的上述第二区域部的前端部亦即第二端部配置为与配置于和上述第一分段线圈相同的分层的上述第二分段线圈的上述第一区域部的前端部亦即第一端部在径向上相邻，且与上述第二分段线圈的上述第一端部连接。
发明的效果如下。
根据本发明，能够在不增大旋转电机的尺寸的情况下提高旋转电机的效率及输出。
附图说明
图1是从轴向观察到的实施例1的具备外转式转子的旋转电机的俯视示意图。
图2A是从轴向一方侧观察到的实施例1的配置于定子铁芯的第一分层的相线圈的一部分的图。
图2B是从径向观察到的实施例1的配置于定子铁芯的第一分层的相线圈的一部分的图。
图2C是说明实施例1的配置于定子铁芯的第一分层的分段线圈的组装的图。
图3是说明分段线圈的结构的图。
图4A是实施例1的比较例的定子的线圈端部的局部侧视图。
图4B是实施例1的比较例的定子的局部俯视图。
图5A是从轴向观察到的实施例1的定子的局部俯视图。
图5B是从间隙侧观察到的实施例1的定子的局部侧视图。
图5C是从间隙侧观察到的实施例1的定子的局部侧视图，且是省略了配置于第四分层的分段线圈的图。
图6A是与图5A的相线圈的结构对应的电路图，示出从轴向观察定子的状态下的电路图。
图6B是与图5B的相线圈的结构对应的电路图，示出从间隙侧观察定子的状态下的电路图。
图7是具有由六个分层构成的槽的定子的局部立体图。
图8是用于说明制造旋转电机的定子的工序的图。
图9A是从轴向观察到的实施例2的定子的局部俯视图。
图9B是从间隙侧观察到的实施例2的定子的局部侧视图。
图9C是从间隙侧观察到的实施例2的定子的局部侧视图，且是省略了具有引出部的分段线圈以及配置于第四分层的第二分段线圈的图。
图10A是与图9A的相线圈的结构对应的电路图，示出从轴向观察定子的状态下的电路图。
图10B是与图9B的相线圈的结构对应的电路图，示出从间隙侧观察定子的状态下的电路图。
图11是实施例3的内轮型电动轮的剖视示意图。
图12是从轴向观察到的实施例4的具有内转式转子的旋转电机的俯视示意图。
图13是实施例5的车辆的俯视示意图。
图14是示出变形例1的第一分段线圈插入于槽内的情形的图。
图15A是示出变形例3-1的第一分段线圈的形状的图。
图15B是示出变形例3-2的第一分段线圈的形状的图。
图15C是示出变形例3-3的第一分段线圈的形状的图。
图16A是示出第一分段线圈与第二分段线圈的连接位置的变形例的图。
图16B是示出第一分段线圈与第二分段线圈的连接位置的另一变形例的图。
图17是示出变形例5的第一分段线圈的形状的图。
图18是旋转电机的绕线方式的比较说明图。
图19A是从轴向观察到的现有技术的定子线圈的局部俯视图。
图19B是从径向观察到的现有技术的定子线圈的局部侧视图。
具体实施方式
参照附图对本发明的实施例进行说明。在以下的说明中，对同一构成要素标注同一符号。标注有同一符号的构成要素的功能基本上相同。在本说明书中，“线圈一圈”是指每一个齿的一圈、或者波形绕组的一个循环。在一圈线圈由多个导体片构成的情况下，将各导体片称作分段线圈。在一个齿卷绕有四次线圈的结构中，表现为由四个分层构成的线圈。并且，在本说明书中，“线圈一组”是指在一个齿卷绕的线圈整体。
以下，对应用本发明的旋转电机是在汽车、铁道车辆等中使用的可变速驱动的旋转电机的例子进行说明，但本发明也可以应用于恒速驱动的旋转电机。并且，应用本发明的旋转电机具有下述的集中绕组/分数槽的结构，而且每一相的相邻连续线圈数为2以上即可，可以为永磁同步机，也可以为其它旋转机。并且，若磁极数和槽数的组合(以下称作极槽搭配。)具有集中绕组/分数槽的结构，则也可以为以下组合。并且，本发明能够应用于具备内转式转子的旋转电机和具备外转式转子的旋转电机双方。应用本发明的旋转电机的定子线圈的材料可以为铜也可以为铝，还可以为其它导电材料。并且，对构成定子线圈的多个分段线圈为截面形状呈矩形的单一导体(构件)的例子进行说明，但本发明不限定于此。例如，分段线圈也可以通过对多个圆线等导体线进行排列或成形来形成。
实施例1
一边与现有技术比较一边说明本实施例的旋转电机的绕线方式。图18是旋转电机的绕线方式的比较说明图。如图18所示，旋转电机的定子线圈的绕线方式具有被称作跨越多个槽而在分离的槽卷绕定子线圈的分布绕组、以及在一个齿呈螺旋状地卷绕定子线圈的所谓集中绕组的绕线方式。
如上所述，分布绕组的旋转电机与集中绕组的旋转电机相比，在能够增大表示与线圈交链的有效磁通的大小的绕线系数、并且能够定性地缩小旋转电机的转矩脉动的方面优异。集中绕组的旋转电机与分布绕组的旋转电机相比，在能够缩小线圈端的方面优异，绕线系数以及转矩脉动根据磁极数和槽数的组合而较大地不同。例如，在磁极数：槽数为2：3系列的集中绕组的旋转电机中，与分布绕组的旋转电机相比，绕线系数以及转矩脉动分别变差。相对于此，在磁极数：槽数为8：9系列的集中绕组的旋转电机中，能够将绕线系数以及转矩脉动改善为与分布绕组的旋转电机相等或其以上的水平。
关于集中绕组/分数槽的旋转电机的定义，使用每极每相槽数q在下文中进行说明。在相数m的旋转电机中，当将磁极数设为P、将槽数设为Ns时，每极每相槽数q由下式(1)表示。
q＝Ns/m/P (1)
在相数m＝3的集中绕组中，在2极3槽的构造中q＝0.5。在本实施例中，将每极每相槽数q比0.5小(q＜0.5)的旋转电机称作集中绕组/分数槽的旋转电机。
另外，本实施例的旋转电机是每一相的相邻连续线圈数X为2以上(X≥2)的结构。每一相的相邻连续线圈数X使用磁极数P和槽数Ns而由下式(2)表示。
X＝Ns/ (m· |Ns－P|) (2)
在旋转电机例如为8极9槽构造的情况下，根据式(2)可知，X＝3，相对于相互相邻的三个齿连续地配置U相的线圈。V相、W相也相同。这样，可知，在集中绕组/分数槽的旋转电机中，具有在极槽搭配的组合的大半部分中在相邻的齿连续地配置同相的线圈的特征。
例如，在旋转电机的结构为8极9槽系列的情况下，如图18的下层的剖视图所示，U相在周向上连续地配置三组。V相、W相也相同，分别连续地配置三组。发明人着眼于同相线圈在周向上连续两组以上的结构(即，式(2)所示的每一相的相邻连续线圈数X为2以上的结构)，发现能够提高槽内的线圈的占积率(线圈的截面积与槽截面积的比例)的绕线构造。
参照图19A及图19B对现有技术的集中绕组的结构和课题进行说明。图19A是从轴向观察到的现有技术的定子线圈902的局部俯视图，图19B是从径向(槽开口部917侧)观察到的现有技术的定子线圈902的局部侧视图。如图19A及图19B所示，现有技术的定子901具备圆筒状的定子铁芯911和装配于定子铁芯911的定子线圈902。此外，定子901呈圆筒状，但在图19A及图19B中，示意性以直线状示出定子901。
在定子铁芯911形成有多个齿915，在齿915间形成槽916。定子铁芯911在周向上分割成多个。换言之，定子铁芯911通过在周向上配置多个分割铁芯来构成，并在相邻的分割铁芯间形成作为它们的边界面的分割铁芯接缝905。在槽装配绝缘材料907，集中绕组的线圈913经由绝缘材料907分别装配于多个齿915。线圈913通过在齿915呈螺旋状地卷绕导线来形成。多个线圈913通过设于线圈端的连接用布线(以下为搭接线)相互连接。通过由搭接线连接多个线圈913来形成定子线圈902。
作为利用集中绕组在齿915卷绕导线的方法，有将从绕线喷嘴(未图示)导出的导线依次卷绕于齿915的方法。在该方法中，为了确保绕线喷嘴的在空间上的可动空间，在槽916内形成了原本不需要的死区904(参照图19A)。作为能够尽量缩小该死区904的定子901的制造方法，也有利用集中绕组在按照每个齿915分割定子铁芯911而成的分割铁芯卷绕导线，通过组装卷绕有导线的多个分割铁芯来制作定子901的方法。但是，在该方法中，在组装分割铁芯时，线圈913彼此接触、相互摩擦等而线圈913的绝缘覆膜受到损伤，由此有导致绝缘破坏的担忧。因此，在通过组装分割铁芯来制造定子901的方法中，需要将避免分割铁芯彼此的接触作为目的来确保空间，该空间成为死区904。如上所述，在现有技术的集中绕组的旋转电机中，由于形成了死区904，所以槽916内的线圈913的占积率的增加(即，导体截面积的增加)有极限。此外，因在通过分割铁芯方式制造出的定子901形成铁芯接缝905而磁特性降低，从而也有导致旋转电机的输出的降低的课题。
并且，在高速高频地使旋转电机驱动的情况下，为了实现线圈所产生的交流铜损的减少，期望由扁平的铜线(方线等)形成线圈913。然而，在使用绕线喷嘴来形成线圈913的情况下，难以将扁平的铜线(方线等)卷绕于齿915，从而也有难以实现交流铜损的减少的课题。另外，在现有技术的集中绕组的旋转电机中，也有为了在定子铁芯911的轴向外侧确保将卷绕于每个齿915的线圈913彼此连接的搭接线的配置空间而旋转电机的尺寸变大的课题。
针对于此，在本实施例的旋转电机中，基于以下的构思来解决上述课题。
(第一构思)
从减少交流铜损的观点看想要在定子线圈中使用扁平的铜线，但为了形成复杂形状的线圈端部需要花费劳力和时间，从而有成形性较低的课题。并且，在对插入到定子铁芯的槽中的铜线进行成形的情况下，难以减少旋转电机的制造工时、制造成本。因此，发明人考虑了从铜板等导体板冲裁线圈的方法。在该方法中，由于线圈的二维的形状自由度较高，所以能够容易地形成具有复杂形状的线圈端部的线圈。并且，在冲裁作业之后，或者在将线圈装配于定子铁芯之后，不需要对线圈的一部分进行成形，因此能够减少旋转电机的制造工时，能够简化旋转电机的制造设备。其结果，能够实现旋转电机的制造成本的减少。
(第二构思)
在线圈相对于定子铁芯的组装性的观点中，开口槽构造的定子铁芯优异，但在减少转矩脉动的观点中，半封闭槽构造(齿在间隙面沿周向伸出的构造)的定子铁芯优异。半封闭槽构造是在齿的前端设有沿周向伸出的凸边的构造，开口槽构造是未设置上述的凸边的构造。在集中绕组的旋转电机中，在将定子铁芯设为半封闭槽构造的情况下，以往，使用绕线喷嘴将导线卷绕于齿、或者在分割铁芯的齿装配一圈线圈，但在该方法中如上所述地形成死区，由此有难以增加槽内的线圈的占积率的课题。因此，发明人考虑了以下结构：将同相线圈在周向上连续两组以上的集中绕组/分数槽的旋转电机作为对象，并将一圈波形绕组线圈分割成分段线圈。由此，与现有技术相比能够增加槽内的线圈的占积率，并且能够在不增大旋转电机的尺寸的情况下实现旋转电机的高效率化以及高输出化。并且，通过分割分段线圈，也能够装配于半封闭槽构造的旋转电机，因此也能够实现转矩脉动的减少。
(第三构思)
为了确保分段线圈彼此的连接部的可靠性，需要将其配置于能够目视检查且能够在物理学方面访问的部分。另外，为了实现省空间化，需要排除搭接线。因此，发明人考虑了以下结构：在线圈端末端部设置分段线圈彼此的连接部，能够容易地从定子的轴向或径向实施连接作业。另外，发明人考虑了以下结构：将分段线圈彼此连接来形成波状线圈，通过在定子的径向上层叠地配置多个波状线圈，能够排除现有的用于将卷绕于每个齿的线圈彼此连接的搭接线。由此，检查人员、维修作业人员等作业者能够进行分段线圈彼此的连接部的目视检查，而且能够在物理学方面访问。其结果，能够实现旋转电机的成本的减少。另外，由于能够排除用于将卷绕于每个齿的线圈彼此连接的搭接线，所以能够实现旋转电机的小型化。
参照图1对旋转电机的结构的一例进行说明。图1是从轴向观察到的具备外转式的转子20的旋转电机1A的俯视示意图。此外，图1中，以使多个相线圈13(U相线圈13U、V相线圈13V、W相线圈13W)的配置容易理解的方式对每个相线圈13标注不同的影线。
如图1所示，旋转电机1A是具备圆筒状的定子10、以及经由间隙(空隙)19配置于定子10的径向外侧并被支撑为能够相对于定子10旋转的圆筒状的转子20的外转式旋转电机。转子20以旋转轴心C为中心而旋转。
在以下的说明中，将与转子20的旋转轴心(旋转中心轴)C平行的方向记载为“轴向”，将与转子20的旋转轴心C正交且以转子20的旋转轴心C为中心的放射方向记载为“径向”，将以转子20的旋转轴心C为中心的圆周方向记载为“周向”。
定子10以及转子20具有同一中心轴。转子20具备圆筒状的转子铁芯21和固定于转子铁芯21的多个永久磁铁(未图示)。转子铁芯21例如通过层叠多片圆环形状的电磁钢板来形成。此外，转子铁芯21也可以通过对压粉磁芯等粉末磁性体进行压缩成形来形成。永久磁铁沿转子铁芯的周向配置，在周向上形成磁极部。此外，磁极部可以由单一永久磁铁形成，也可以由多个永久磁铁形成。
定子10具备圆筒状的定子铁芯11和装配于定子铁芯11的定子线圈12。定子线圈12具备多个相线圈13(U相线圈13U、V相线圈13V、W相线圈13W)。旋转电机1A通过向装配于定子铁芯11的定子线圈12供给三相交流电流，来作为使转子20旋转的电动机工作。此外，旋转电机1A也可以通过由外部能量驱动，作为发电机工作而输出三相交流的发电电力。也就是说，旋转电机1A也可以具有作为基于电能来产生转矩的电动机的功能、以及作为基于机械能来进行发电的发电机的功能双方。
定子铁芯11具有圆环状的背轭14、从背轭14朝向径向外方突出的多个齿15、以及设置在齿15间的多个槽SL。多个齿15以及多个槽SL在定子铁芯11的周向上重复形成。齿15以及槽SL沿轴向形成在定子铁芯11的外周部。定子铁芯11可以由多个齿15和背轭14一体成形的一体型铁芯构成，并且在提高材料成品率的目的的情况下，在不会导致磁特性的显著降低的范围内，也可以分割成多个。定子铁芯11例如通过层叠多片圆环形状的电磁钢板来形成。此外，定子铁芯11也可以通过对压粉磁芯等粉末磁性体进行压缩成形来形成。
定子铁芯11的槽SL呈齿15在间隙面具备沿周向伸出的凸边部15a的半封闭槽形状。
在槽SL装配构成定子线圈12的多个相线圈13(U相线圈13U、V相线圈13V、W相线圈13W)。相线圈13具有配置在槽SL内的槽内导体Cs和配置在槽SL外的线圈端部(槽外导体)Ce。在各相线圈13，设置与具备逆变器装置等的外部电路(未图示)连接的输入输出用的引出部T1、T2。
U相线圈13U、V相线圈13V、以及W相线圈13W以电角度偏离120°的方式配置于定子10的周向。在各相线圈13中，输入的基波电流成分的相位相互各相差120°。通过向定子线圈12供给三相交流电流，若定子10产生旋转磁场，则该旋转磁场作用于转子20的磁极部(未图示)而产生转矩，从而转子20旋转。
此外，图1中，作为一例示出了16极18槽的旋转电机1A，但如上所述，若极槽搭配具有集中绕组/分数槽的结构，则也可以设为以下组合。以下，参照附图，详细地对构成相线圈13的分段线圈的形状以及配置、分段线圈彼此的连接构造进行说明，但极槽搭配与图1所示的极槽搭配不同。
参照图2A～图6B对定子铁芯11以及相线圈13的结构的具体例进行说明。此外，定子10呈圆筒状，但在各附图中，示意性以直线状示出定子10。并且，适当地将旋转电机1A的轴向设为X轴方向、将旋转电机1A的周向设为Y轴方向、将旋转电机1A的径向设为Z轴方向来说明各结构。图2A是从轴向一方侧(图2B的图示上侧)观察到的配置于定子铁芯11的第一分层L1的相线圈13的一部分的图。此外，在图2A的下图中，由于线圈13的一部分配置于定子铁芯11的里侧，所以以隐藏线(点线)来示出。图2A中，作为参考，示出在槽SL的各分层(L1～L4)配置有相线圈13的情况下的放大剖视图。
图2B是从径向观察到的配置于定子铁芯11的第一分层L1的相线圈13的一部分的图。图2C是说明配置于定子铁芯11的第一分层L1的分段线圈Sc的组装的图。图3是说明分段线圈Sc的结构的图。此外，图2A～图2C中，线圈一圈(波形绕组的一个循环)由两个分段线圈Sc构成，另外多个循环的波形绕组在周向上排列。因此，对于构成同一循环的要素，在图示符号的末尾标记同一英文小写字母，以便能够按照每一个循环来识别波形绕组。例如，在波形绕组在周向上排列两个循环的情况下，对于构成第一个循环的波形绕组的要素，在图示符号的末尾标记英文小写字母a，对于构成第二个循环的波形绕组的要素，在图示符号的末尾标记英文小写字母b。第三个循环及之后的循环也相同。并且，对于图3及之后的附图的图示符号也相同。
如图2A所示，定子铁芯11在周向上具有多个槽SL(SL1、SL2、SL3…)。如图2A的局部放大图所示，在槽SL内，在径向上呈一列层状地配置多个分段线圈Sc。本实施例中，槽SL内被区分为四个导体收纳部(分层)。关于各导体收纳部(分层)，从背轭14侧朝向齿15的前端侧(槽SL的径向开口部17侧)依次记载为第一分层L1、第二分层L2、第三分层L3、第四分层L4。也就是说，多个分段线圈Sc在槽SL内分别配置于在径向上排列成一列的多个分层(第一分层L1～第四分层L4)。
在槽SL内，为了确保分段线圈Sc与定子铁芯11之间的绝缘，以包围多个分段线圈Sc的方式配置绝缘纸、绝缘用树脂绕线管等绝缘材料7。为了确保在槽SL内在径向上相邻的分段线圈Sc间的绝缘，在多个分段线圈Sc的金属导体8的表面涂层有环氧树脂等的绝缘覆膜9。
构成相线圈13的多个分段线圈Sc通过将配置于预定槽SL内的预定分层的第一分段线圈110和配置在与上述预定槽SL相邻的槽(相邻槽)SL内的上述预定分层的第二分段线圈120连接来形成。
此处，在使用图2A～图2C说明分段线圈的连接方法之前，使用图3详细地对分段线圈Sc的形状进行说明。
如图3所示，第一分段线圈110以及第二分段线圈120分别是预定厚度t的L字状的单一构件。第一分段线圈110以及第二分段线圈120构成为，在与通电方向正交的截面中，径向的厚度t比周向的宽度或轴向的宽度小。因此，如在下文中说明，在第一分段线圈110以及第二分段线圈120的制造工序中能够采用冲裁导体板来形成L字状的导体片的冲裁加工。在冲裁加工中，XY面内的形状自由度较高，能够容易地形成复杂形状的导体片，因此能够减少第一分段线圈110以及第二分段线圈120的制造工时。
由于第一分段线圈110和第二分段线圈120呈镜面对称形状，具有相同的结构，所以以第一分段线圈110的结构为代表进行说明。第一分段线圈110具有：第一区域部111，其具有配置在槽SL内的直线状的直线部811以及从直线部811的一端侧(图示下侧)向槽SL外突出的突出部810；以及第二区域部112，其形成为在直线部811的另一端侧(图示上侧)的槽SL外，从直线部811的另一端侧朝向周向一方(图示右侧)延伸并且径向上的位置变化。
此外，直线部811相当于配置在定子铁芯11的槽SL内的槽内导体Cs，突出部810以及第二区域部112相当于配置在定子铁芯11的槽SL外的线圈端部Ce。
第一区域部111以能够从轴向插入于定子铁芯11的槽SL的方式呈直线状地形成。以下，将突出部810的前端部、即第一区域部111的前端部记载为第一端部113。第二区域部112形成为台阶形状(曲柄形状)。以下，将第二区域部112的前端部记载为第二端部114。
第二区域部112具有：基部812，其与直线部811的另一端侧(图示上侧)连接；周向延伸设置部813，其从基部812朝向周向一方侧(图示右侧)延伸设置；轴向延伸设置部814，其从周向延伸设置部813朝向定子铁芯11的轴向外侧(图示上侧)延伸设置；以及第二端部114，其与轴向延伸设置部814连接。第二端部114从轴向延伸设置部814朝向周向一方侧(图示右侧)延伸设置。
换言之，第二区域部112是以同一板宽从直线部811延长的部分，具有：基部812，其以预定长度从第一区域部111向轴向外侧(图示上侧)延长；周向延伸设置部813，其从基部812向周向一方侧(图示右侧)弯曲90°并以预定长度沿周向延长；轴向延伸设置部814，其从周向延伸设置部813向轴向外侧(图示上侧)弯曲90°并以预定长度沿轴向延长；以及第二端部114，其从轴向延伸设置部814向周向一方侧(图示右侧)弯曲90°并以预定长度沿周向延长。由此，第二区域部112呈台阶形状(曲柄形状)。
另外，使用图3对第一分段线圈110与第二分段线圈120的不同进行说明。在第一分段线圈110中，第一区域部111位于下侧，第二区域部112位于上侧，呈基部812成为第一层、轴向延伸设置部814成为第二层的台阶形状。另一方面，在第二分段线圈120中，第一区域部121位于上侧，第二区域部122位于下侧，呈轴向延伸设置部824成为第一层、基部822成为第二层的台阶形状。
在第二区域部112，形成有用于使第二端部114配置于相对于直线部811向内径方向偏离的位置的多个屈曲部(第一屈曲部815以及第二屈曲部816)。也就是说，第二区域部112构成为通过形成屈曲部(815、816)，从而径向上的位置在直线部811与第二端部114之间连续地变化。第二端部114例如位置在径向(Z轴方向)上偏离分段线圈Sc的厚度t大小(即一个分层大小)。周向延伸设置部813以及轴向延伸设置部814通过在周向延伸设置部813与基部812之间形成第一屈曲部815而相对于基部812具有倾斜角。第二端部114通过在第二端部114与轴向延伸设置部814之间形成第二屈曲部816而相对于轴向延伸设置部814具有倾斜角。
第一分段线圈110和第二分段线圈120配置为，第一区域部111与第二区域部112的位置关系在轴向上相反，相互呈镜面对称的形状。第二分段线圈120与第一分段线圈110相同，具有：第一区域部121，其具有配置在槽SL内的直线状的直线部821以及从直线部821的一端侧(图示上侧)向槽SL外突出的突出部820；以及第二区域部122，其形成为在直线部821的另一端侧(图示下侧)的槽SL外，从直线部821的另一端侧朝向周向一方(图示右侧)延伸并且径向上的位置变化。以下，将突出部820的前端部、即第一区域部121的前端部记载为第一端部123，将第二区域部122的前端部记载为第二端部124。
第二区域部122具有：基部822，其与直线部821的另一端侧(图示下侧)连接；周向延伸设置部823，其从基部822朝向周向一方侧(图示右侧)延伸设置；轴向延伸设置部824，其从周向延伸设置部823朝向定子铁芯11的轴向外侧(图示下侧)延伸设置；以及第二端部124，其与轴向延伸设置部824连接。第二端部124从轴向延伸设置部824朝向周向一方侧(图示右侧)延伸设置。第二区域部122构成为通过形成屈曲部(825、826)，从而径向上的位置在直线部821与第二端部124之间连续地变化(转变)。
通过设为这样的结构，第一分段线圈110的第二端部114能够配置为与第二分段线圈120的第一端部123在径向上重叠。第一分段线圈110的第二区域部112和第二分段线圈120的第二区域部122均朝向周向一方延伸。因此，在第一分层L1中，若第一分段线圈110和第二分段线圈120交替地连接，则如图2B所示地形成波状线圈。
以下，使用图2A～图2C详细地对分段线圈的连接方法进行说明。
如图2A及图2B所示，在第一槽SL1、第二槽SL2、第三槽SL3各自的第一分层L1中，依次配置第一分段线圈110a、第二分段线圈120a、第一分段线圈110b。在定子铁芯11的轴向一端侧(I端侧)，第一分段线圈110a的第二端部114a配置为与第二分段线圈120a的第一端部123a在径向上相邻，并相互连接。在定子铁芯11的轴向另一端侧(II端侧)，第二分段线圈120a的第二端部124a配置为与第一分段线圈110b的第一端部113b在径向上相邻，并相互连接。
如图2B所示，在第一分层L1中，第一分段线圈110a、110b…和第二分段线圈120a、120b…沿周向交替地连接，由此在第一分层L1形成波状线圈31。波状线圈31呈波状，即，沿周向在线圈端两端交替地配置向轴向一方凸出的凸状的山部38和向轴向另一方凸出的凸状的谷部39。
这样，通过在周向上交替地连接第一分段线圈110和第二分段线圈120，在集中绕组/分数槽的旋转电机1A中，能够实现同相线圈在周向上连续两组以上的结构。
如图2A及图2B所示，第一分段线圈110a的第二端部114a在槽SL的外侧相对于第一区域部111a在径向上位置偏离一个分层大小，与第二分段线圈120a的第一端部123a在径向上相互重合，并通过沿周向呈线状地延伸的导电部(以下记载为线状导电部)125a电连接、机械连接。
线状导电部125a相当于通过进行电子束焊接、激光焊接等而形成的焊接线。由于线状导电部125a位于线圈端部Ce的轴向末端部，所以作业者的目视检查、自动检查机的外观检查变得容易。另外，由于能够从定子10的外侧在物理学方面访问线状导电部125a，所以作业者对连接部位的修理以及伴随接触产生的检查等变得容易。
此外，作为导电部，也可以设置面状的导电部(以下记载为面状导电部)126a来代替线状导电部125a。面状导电部126a位于第一分段线圈110a以及第二分段线圈120a的线圈端部Ce的轴向末端部，将第一分段线圈110a的第二端部114a以及第二分段线圈120a的第一端部123a的相互对置的面彼此电连接、机械连接。
由于面状导电部126a位于线圈端部Ce的轴向末端部，所以作业者的目视检查、自动检查机的外观检查变得容易。并且，由于能够从定子10的外侧在物理学方面访问面状导电部126a，所以作业者对连接部位的修理以及伴随接触产生的检查等变得容易。
第一分段线圈110a的第二端部114a和第二分段线圈120a的第一端部123a也可以通过线状导电部125a以及面状导电部126a双方连接。由此，能够提高第一分段线圈110a与第二分段线圈120a的连接部的可靠性。此外，在第一分段线圈110a的第二端部114a和第二分段线圈120a的第一端部123a通过线状导电部125a以及面状导电部126a的一方连接的结构中，能够减少旋转电机1A的制造成本。
此外，导电部(线状导电部125a、面状导电部126a)也可以至少包含导电性糊料、导电性片材、导电性粘接剂、焊锡、银焊料、以及金属镀敷的任一种。通过由上述导电性部件形成导电部(线状导电部125a、面状导电部126a)的一部分或全部，能够实现第一分段线圈110a与第二分段线圈120a的导电性的提高。
例如，在对第一分段线圈110a的第二端部114a和第二分段线圈120a的第一端部123a的至少一方实施了金属镀敷处理的情况下，通过金属镀敷材料提高第一分段线圈110a与第二分段线圈120a的导电性。此外，也可以使用锌、锡等熔点较低的金属镀敷材料来形成面状导电部126a。在该情况下，在将金属镀敷材料配置于第一分段线圈110a的第二端部114a与第二分段线圈120a的第一端部123a之间的状态下，进行加热处理直到金属镀敷材料熔融为止。由此，通过冷却而固化的金属镀敷材料形成为面状导电部126a，第二端部114a与第一端部123a经由金属镀敷材料(面状导电部126a)而电连接、机械连接。
此外，由于第二分段线圈120a的第二端部124a与第一分段线圈110b的第一端部113b的连接部的结构也相同，所以此处省略说明。
如图2C所示，第一分段线圈110的第一区域部111从轴向一方侧(图示上侧)插入于第一槽SL1的第一分层L1，第一端部113以及第二端部114配置在槽SL外。第二分段线圈120的第一区域部121从轴向另一方侧(图示下侧)插入于第二槽SL2的第一分层L1，第一端部123以及第二端部124配置在槽SL外。
此处，参照图4A及图4B，对作为本实施例1的比较例的未设置屈曲部815、816的例子进行说明。图4A是实施例1的比较例的定子的线圈端部的局部侧视图，图4B是实施例1的比较例的定子的局部俯视图。如图4A及图4B所示，在该比较例中，第一分段线圈910的第二区域部912的前端面912Y与第二分段线圈920的第一端部923的前端部的侧面923Y在周向(Y方向)上对置地配置。在比较例中，由于通过焊接等形成的导电部925呈点状，所以与本实施例相比，接触电阻变大，有在导电部925中局部地产生热的担忧。
针对于此，在本实施例中，如图2B所示，第二区域部112a构成为通过形成屈曲部815、816，从而径向上的位置在第一区域部111a与第二端部114a之间变化(转变)。由此，能够由上述的线状导电部125a和面状导电部126a的任一个或双方将在周向上相邻的分段线圈110a和120a连接。因此，根据本实施例，与比较例相比，能够缩小接触电阻，能够防止在导电部125a、126a中局部地产生热。其结果，本实施例的旋转电机1A与比较例的旋转电机相比能够提高产品可靠性。
接下来，参照图5A～图5C对配置于槽SL的各分层(L1～L4)的分段线圈Sc进行说明。图5A是从轴向观察到的定子10的局部俯视图。图5B是从间隙19侧观察到的定子10的局部侧视图。图5C是在图5B的局部侧视图中省略了配置于第四分层L4的分段线圈Sc的图。与图2A、图2B的不同在于，在各槽SL1、SL2…配置有第一分层线圈110a、120a…，除此之外还配置有第二分层线圈210a、220a…、第三分层线圈310a、320a…、第四分层线圈410a、420a…。这样，本发明具有即使在组装线圈整体后的状态下各线圈也能够不干涉地配置的特征，因此以下说明其详细构造。
如图5A～图5C所示，在本实施例的旋转电机1A中，不仅在沿周向排列的各槽SL的第一分层L1交替地配置第一分段线圈110以及第二分段线圈120，还在沿周向排列的各槽SL的第二分层L2～第四分层L4也相同地配置第一分段线圈210、310、410以及第二分段线圈220、320、420。
在各槽SL，在径向上交替地配置第一分段线圈和第二分段线圈。例如，在第一槽SL1中，在第一分层L1配置第一分段线圈110a，在第二分层L2配置第二分段线圈220a，在第三分层L3配置第一分段线圈310a，在第四分层L4配置第二分段线圈420a。在与第一槽SL1相邻的第二槽SL2中，在第一分层L1配置第二分段线圈120a，在第二分层L2配置第一分段线圈210a，在第三分层L3配置第二分段线圈320a，在第四分层L4配置第一分段线圈410a。
相邻槽SL的连接方法在第一分层L1和第三分层L3中与图2A、图2B相同。在第一分层L1中，第一槽SL1的第一分段线圈110a与第二槽SL2的第二分段线圈120a连接。在第三分层L3中，第一槽SL1的第一分段线圈310a与第二槽SL2的第二分段线圈320a连接。另一方面，关于第二分层L2和第四分层L4，基本的连接结构与图2A、图2B相同，但第一分段线圈和第二分段线圈在周向上的配置调换。即，在第二分层L2中，在第一槽SL1配置第二分段线圈220a，在第二槽SL2配置第一分段线圈210a，两者相互连接。在第四分层L4中，在第一槽SL1配置第二分段线圈420a，在第二槽SL2配置第一分段线圈410a，两者相互连接。
本实施例的旋转电机1A通过设为上述的结构，在由多个分段线圈Sc组装相线圈13时，各分段线圈Sc在空间上不会在线圈端部Ce干涉。如在图2中说明，分段线圈Sc的线圈端端部相对于配置在槽内的直线部在径向上位置偏离一个分层大小。因此，例如，如图5A及图5B所示，在第二槽SL2的第四分层L4配置的第一分段线圈410a的第二端部414a配置在第三槽SL3的第三分层L3的轴线上。此外，分层的轴线是指通过该分层并与轴向平行的假想直线。
如图5B所示，例如第一分段线圈410a的第二区域部412a形成为台阶形状(曲柄形状)。因此，若将第一分段线圈410a组装于定子铁芯11，则第二端部414a从定子铁芯11的轴向一端面(I端面)分离预定距离X1地配置。预定距离X1比从定子铁芯11的轴向一端面(I端面)到基部812的轴向一端面(图示上端面)为止的距离(即基部812从槽SL3突出的突出高度)X0长。
因此，在第二槽SL2的第四分层L4配置的第一分段线圈410a的第二端部414a与在第三槽SL3的第三分层L3配置的第一分段线圈310b的第二区域部的基部812的轴向外侧分离地配置。也就是说，在第三槽SL3的第三分层L3的轴线上，第一分段线圈310b的第一区域部311b及基部812和第一分段线圈410a的第二端部414a共存。
上述结构在定子铁芯11的轴向另一端侧(II端侧)也相同。例如，如图5B所示，在第一槽SL1的第四分层L4配置的第二分段线圈420a的第二端部424a分离地配置于在第二槽SL2的第三分层L3配置的第二分段线圈320a的第二区域部的基部812的轴向外侧。也就是说，在第二槽SL2的第三分层L3的轴线上，第二分段线圈320a的第一区域部321a及基部812和第二分段线圈420a的第二端部424a共存。
这样，在本实施例中，在预定槽(例如第二槽SL2)的预定分层(例如第四分层L4)配置的第一分段线圈410a的第二端部414a形成为朝向周向一方延伸且轴向上的位置阶段性地变化，以便不与在相邻槽(例如第三槽SL3)的相邻分层(例如第三分层L3)配置的第一分段线圈310b的第二区域部干涉。由此，在I端侧的线圈端，能够在第一分段线圈彼此不干涉的情况下将分段线圈Sc组装于定子铁芯11。II端侧的线圈端也相同，能够在不使第二分段线圈彼此干涉的情况下进行组装。
多个第一分段线圈呈同一形状。并且，多个第二分段线圈呈同一形状。这样，在本实施例中，配置于预定槽SL的多个分段线圈Sc中的至少两个呈同一形状。由此，与使多个第一分段线圈分别呈不同形状、或者使多个第二分段线圈分别呈不同形状的情况相比，能够减少制造工时。并且，第一分段线圈和第二分段线圈呈镜面对称形状，在形成屈曲部815、816、825、826(参照图3)前的状态下呈同一形状。由此，能够实现在分段线圈Sc的制造工序所包含的导体板的冲裁加工中使用的金属模具的数量、加工工时的减少。
如图5C所示，在着眼于第三分层L3的情况下，在I端侧的线圈端，也能够在同一形状的第一分段线圈彼此不干涉的情况下将分段线圈Sc组装于定子铁芯11。II端侧的线圈端也相同，能够在不使同一形状的第二分段线圈彼此干涉的情况下进行组装。
图6A及图6B是与图5A及图5B的相线圈13的结构对应的电路图，图6A示出从轴向观察定子10的状态下的电路图，图6B示出从间隙19侧观察定子的状态下的电路图。图6B的涂黑圆圈“●”示意性地表示第一分段线圈与第二分段线圈的连接部，箭头表示电流的方向。图6A及图6B中，第一分段线圈由实线示出，第二分段线圈由虚线示出。此外，图6B中，也示出用于说明第一分层L1以及第二分层L2的波状线圈31、32的配置结构的示意图。
如图6B所示，在沿周向排列的多个槽SL的第一分层L1，沿周向交替地连接第一分段线圈110和第二分段线圈120，由此形成沿周向交替地配置山部38和谷部39的波状线圈31。在第二分层L2～第四分层L4中也相同，形成沿周向在线圈端两端交替地配置山部38和谷部39的波状线圈32、33、34。也就是说，在多个分层(L1～L4)的每一个形成波状线圈31～34。此处，配置于第一分层L1的波状线圈31的山部38和谷部39的周向位置与配置于第二分层L2的波状线圈32的山部38和谷部39的周向位置偏离一个槽间距大小。另外，配置于第三分层L3的波状线圈33的山部38和谷部39的周向位置与配置于第四分层L4的波状线圈34的山部38和谷部39的周向位置偏离一个槽间距大小。此外，第一分层L1的波状线圈31与第三分层L3的波状线圈33的山部38和谷部39的周向位置一致，第二分层L2的波状线圈32与第四分层L4的波状线圈34的山部38和谷部39的周向位置一致。也就是说，在本实施例的定子10中，多个波状线圈31、32、33、34的山部38和谷部39在径向上交替地配置，由此由波形绕组实现集中绕组/分数槽的线圈配置。
由此，同一方向的电流集中地流向配置于一个齿15的周围的多个分段线圈Sc。例如，如图6B所示，向第一槽SL1与第二槽SL2之间的齿15的周围流动顺时针方向的电流，向第二槽SL2与第三槽SL3之间的齿15的周围流动逆时针方向的电流。也就是说，如图6A及图6B所示，分别向配置在第一槽SL1内的四条直线部流动同一方向(从II端侧朝向I端侧的方向)的电流。并且，分别向配置在第二槽SL2内的四条直线部流动同一方向(从I端侧朝向II端侧的方向)的电流。这样，在本实施例的旋转电机1A中，形成集中绕组/分数槽的电流分布。
如图6B所示，例如，在第二槽SL2的I端侧，配置有在第二槽SL2的奇数分层(L1、L3)配置的第二分段线圈120a、320a与在第一槽SL1的奇数分层(L1、L3)配置的第一分段线圈110a、310a的连接部。相对于此，配置于第二槽SL2的偶数分层(L2、L4)的第一分段线圈210a、410a的连接部未配置于第二槽SL2的I端侧，而是从第二槽SL2朝向第三槽SL3侧屈曲，并在第三槽SL3的I端侧，与配置于第三槽SL3的偶数分层(L2、L4)的第二分段线圈220b、420b连接。由此，避免分段线圈Sc彼此在第二槽SL2的I端侧干涉。在其它槽SL的I端侧，也相同地避免分段线圈Sc彼此的干涉。
并且，例如，在第二槽SL2的II端侧，配置有在第二槽SL2的偶数分层(L2、L4)配置的第一分段线圈210a、410a与在第一槽SL1的偶数分层(L2、L4)配置的第二分段线圈220a、420a的连接部。相对于此，配置于第二槽SL2的奇数分层(L1、L3)的第二分段线圈120a、320a的连接部未配置于第二槽SL2的II端侧，而是从第二槽SL2朝向第三槽SL3侧屈曲，并在第三槽SL3的II端侧，与配置于第三槽SL3的奇数分层(L1、L3)的第一分段线圈110b、310b连接。由此，避免分段线圈Sc彼此在第二槽SL2的II端侧干涉。在其它槽SL的II端侧，也相同地避免分段线圈Sc彼此的干涉。
接下来，参照图7对其它方式的定子10进行说明。图7是具有由六个分层构成的槽SL的定子10的局部立体图。定子10的槽SL由第一分层L1至第六分层L6构成。如图7所示，例如，在第二槽SL2的I端侧，配置有在第二槽SL2的奇数分层(L1、L3、L5)配置的第二分段线圈120a、320a、520a与在第一槽SL1的奇数分层(L1、L3、L5)配置的第一分段线圈110a、310a、510a的连接部。相对于此，配置于第二槽SL2的偶数分层(L2、L4、L6)的第一分段线圈210a、410a、610a的连接部未配置，从第二槽SL2朝向第三槽SL3侧屈曲，并在第三槽SL3的I端侧，与配置于第三槽SL3的偶数分层(L2、L4、L6)的第二分段线圈220b、420b、620b连接。由此，避免分段线圈Sc彼此在第二槽SL2的I端侧干涉。在其它槽SL的I端侧，也相同地避免分段线圈Sc彼此的干涉。此外，在各槽SL的II端侧，也相同地避免分段线圈Sc彼此的干涉。
根据上述的实施方式，起到以下作用效果。此外，关于预定槽、与预定槽相邻的槽、预定分层、以及与预定分层相邻的分层，在括弧内记载其一例。
(1)旋转电机1A具备定子10，该定子10具备具有多个槽SL的定子铁芯11和分别配置在定子铁芯11的多个槽SL内的多个分段线圈Sc。多个分段线圈Sc在槽SL内分别配置于在径向上排列成一列的多个分层。多个分段线圈Sc包含配置在预定槽(第一槽SL1)内的第一分段线圈110和配置在与预定槽(第一槽SL1)相邻的相邻槽(第二槽SL2)内的第二分段线圈120。第一分段线圈110以及第二分段线圈120分别具有：第一区域部，其具有配置在槽SL内的直线状的直线部811、821以及从直线部的一端侧向槽SL外突出的第一端部113、123；以及第二区域部112、122，其形成为在直线部的另一端侧的槽SL外，从直线部的另一端侧朝向周向一方延伸并且径向上的位置变化。如图2A及图2B所示，配置在预定槽(第一槽SL1)内的第一分段线圈110的第二区域部112的前端部亦即第二端部114配置为与在相邻槽(第二槽SL2)内配置于与第一分段线圈110相同的分层(第一分层L1)的第二分段线圈120的第一端部123在径向上相邻，并与第二分段线圈120的第一端部123连接。
根据这样的结构，即使在将分段线圈Sc组装于定子铁芯11的状态下，也能够在分段线圈Sc彼此在线圈端部Ce不干涉的情况下由波形绕组实现集中绕组/分数槽的线圈配置。因此，在槽SL内呈一列层状地配置分段线圈Sc的直线部，从而能够提高槽SL内的分段线圈Sc的占积率。其结果，根据本实施例，能够在不增大旋转电机1A的尺寸的情况下提高旋转电机1A的效率及输出。
(2)根据上述结构，第一分段线圈110能够从轴向一端侧插入于槽SL内，第二分段线圈120能够从轴向另一端侧插入于槽SL内。因此，在本实施例的旋转电机1A中，能够采用半封闭槽构造的定子铁芯11。其结果，在本实施例的旋转电机1A中，与具有开口封闭槽构造的定子铁芯的旋转电机相比，能够减少转矩脉动。
(3)在上述结构中，由于在槽SL外，第一分段线圈110与第二分段线圈120连接，所以能够进行分段线圈Sc彼此的连接部的目视检查，而且，能够进行物理方面的访问。
(4)在上述结构中，使用第一分段线圈110和第二分段线圈120，能够由波形绕组实现集中绕组/分数槽的线圈配置。由此，不需要用于将呈螺旋状地卷绕于每个齿15的集中绕组线圈彼此连接的搭接线，因此能够实现旋转电机1A的小型化。
(5)第一分段线圈110以及第二分段线圈120在与通电方向正交的截面中，径向的厚度比周向或轴向的宽度小。由此，通过从铜板等导体板进行冲裁加工，能够高效地制作第一分段线圈110以及第二分段线圈120的原材料。因此，根据本实施例，能够实现制造工时以及制造成本的减少。
(6)第一分段线圈110以及第二分段线圈120分别是L字状的单一构件。因此，通过捆扎多个裸线来成形，与形成分段线圈Sc的情况相比，能够实现制造工时以及制造成本的减少。
(7)在旋转电机1A中，如图5B所示，在定子铁芯11的预定槽(第二槽SL2)的预定分层(第四分层L4)配置第一分段线圈(410a)，在与预定槽(第二槽SL2)的预定分层(第四分层L4)相邻的相邻分层(第三分层L3)配置第二分段线圈(320a)，在与预定槽(第二槽SL2)相邻的相邻槽(第三槽SL3)的预定分层(第四分层L4)配置第二分段线圈(420b)，在相邻槽(第三槽SL3)的相邻分层(第三分层L3)配置第一分段线圈(310b)。在预定槽(第二槽SL2)的预定分层(第四分层L4)配置的第一分段线圈(410a)的第二区域部(412a)形成为朝向周向一方延伸并且轴向上的位置变化，以便该第一分段线圈(410a)的第二端部(414a)不与在相邻槽(第三槽SL3)的相邻分层(第三分层L3)配置的第一分段线圈(310b)的第二区域部干涉。由此，能够在第一分段线圈彼此不干涉的情况下在定子铁芯11组装分段线圈Sc。
如上所述，根据本实施例，在集中绕组/分数槽构造的旋转电机1A中，能够实现显著的性能改善。根据本实施例，能够全部同时实现占积率的提高、交流铜损的减少、齿槽转矩的减少、线圈端处的搭接线的排除、定子线圈12的加工、成形成本的减少、线圈连接部的电连接、机械连接的可靠性提高。
另外，仅将通过导体板的冲裁加工等预先成形的分段线圈Sc插入于定子铁芯11的槽SL，就能够容易地完成焊接前的定位工序。因此，能够防止绝缘纸等绝缘材料7以及分段线圈Sc的绝缘覆膜9产生损伤，从而能够防止产生绝缘不良。并且，在将分段线圈Sc插入到槽SL后，不需要对分段线圈Sc进行弯曲加工等，因此也能够同时解决由起因于回弹等的折弯角度的偏差而引起焊接不良的课题。
另外，由于通过电子束焊接或激光焊接将分段线圈Sc彼此连接，所以不需要在钨-惰性气体焊接(TIG焊接：Tungsten Inert Gas Welding)中必需的沿轴向延伸的直线部。因此，根据本实施例，能够减少定子10和旋转电机1A的尺寸及重量。并且，根据本实施例，也不需要用于防止连接部分处的位置偏离的铆接金属零件。因此，能够减少构件数量、作业工时，从而能够减少旋转电机1A的制造成本。
接下来，参照图8对定子10的制造方法的一例进行说明。图8是用于说明制造旋转电机1A的定子10的工序的图。定子10的制造方法包含准备工序S10、冲裁加工工序S11、冲压加工工序S12、线圈插入工序S13、以及线圈连接工序S14。在准备工序S10中，作为分段线圈Sc的材料，准备由铜、铝等导电材料构成的预定厚度的平板状的导体板70。并且，在准备工序S10中，准备用于对导体板70进行冲裁加工的金属模具。此外，金属模具优选为采用能够通过一次冲裁加工来形成多个L字状的导体片71的部件。若准备工序S10完成，则进入冲裁加工工序S11。
在冲裁加工工序S11中，使用金属模具对导体板70进行冲裁来制作多个L字状的导体片71。冲裁加工具有导体板70的二维的加工自由度较高的特征。在本实施例中，通过冲裁加工工序S11，能够容易地形成台阶形状的第二区域部112。此外，导体板70的板厚成为分段线圈Sc的厚度、即组装于定子铁芯11后的分段线圈Sc的径向尺寸。若冲裁加工工序S11完成，则进入冲压加工工序S12。
在冲压加工工序S12中，由金属模具79对在冲裁加工工序S11中形成的导体片71进行冲压加工。由此，在导体片71形成屈曲部815、816，制作第一分段线圈110。另外，虽未图示，但在冲压加工工序S12中，通过对在冲裁加工工序S11中形成的导体片71进行冲压加工，也制作具有屈曲部825、826的第二分段线圈120。若冲压加工工序S12完成，则进入线圈插入工序S13。
此外，虽未图示，但在线圈插入工序S13之前进行绝缘覆膜形成处理。在绝缘覆膜形成处理中，预先在各分段线圈Sc形成绝缘覆膜9。
在线圈插入工序S13中，多个分段线圈Sc插入于定子铁芯11的槽SL并定位。第一分段线圈110从定子铁芯11的轴向一端侧(图示上侧)插入于槽SL，第二分段线圈120从定子铁芯11的轴向另一端侧(图示下侧)插入于槽SL。第一分段线圈110a的第二端部114a和第二分段线圈120a的第一端部123a配置为在径向上重叠。第二端部114a的轴向端面和第一端部123a的轴向端面配置为成为同一面，并且该部分成为焊接的连接部位Wx。同样，第二分段线圈120a的第二端部124a和第一分段线圈110b的第一端部113b配置为在径向上重叠。第二端部124a的轴向端面和第一端部113b的轴向端面配置为成为同一面，并且该部分成为焊接的连接部位Wx。在周向上反复进行相同的插入作业(图示中，直到第二分段线圈120c的插入作业为止)，若线圈插入工序S13完成，则进入线圈连接工序S14。
在线圈连接工序S14中，分段线圈Sc彼此例如通过激光焊接在连接部位Wx连接。此外，分段线圈Sc的连接部位Wx的绝缘覆膜9预先被除去。在该工序S14中，从激光焊接机的射出部500LX朝向连接部位Wx沿轴向射出激光500LB，通过使射出部500LX沿周向移动来形成线状导电部115、125(参照图2B)。此外，根据需要，也可以形成将第一分段线圈110的第二端部114和第二分段线圈120的第一端部123连接的面状导电部126(参照图2B)、以及将第二分段线圈120的第二端部124和第一分段线圈110的第一端部113连接的面状导电部116(参照图2B)。若利用导电部(线状导电部、面状导电部)，多个分段线圈Sc的连接完成，则形成相线圈13。之后，对分段线圈Sc彼此的连接部进行形成绝缘覆膜的作业，从而完成定子10。通过由支撑部件(未图示)支撑定子10和转子20，完成旋转电机1A。
如上所述，本实施例的旋转电机1A的制造方法是通过将多个L字状的分段线圈Sc连接来形成定子线圈12的制造方法，包含：分段形成工序(S11、S12)，在该工序中，形成多个将L字状的一边作为第一区域部111、将L字状的另一边作为第二区域部112的第一分段线圈110以及第二分段线圈120；线圈插入工序S13，在该工序中，将第一分段线圈110从定子铁芯11的轴向一端侧插入于槽SL而使第一区域部111的前端部向槽SL外突出，并且以从第一区域部111向周向一方侧延伸的方式配置第二区域部112，将第二分段线圈120从定子铁芯11的轴向另一端侧插入于槽SL而使第一区域部121的前端部向槽SL外突出，并且以从第一区域部121向周向一方侧延伸的方式配置第二区域部122，将上述多个分段线圈Sc插入于槽SL，由此在槽SL内将多个分段线圈Sc的第一区域部111、121分别配置于在径向上排列成一列的多个分层；以及线圈连接工序S14，在该工序中，在配置于相邻的两个槽SL的同一分层(例如第一分层L1)的两个分段线圈Sc中，在槽SL外将一方的分段线圈(例如第一分段线圈110)的第二端部(同114a)和另一方的分段线圈(例如第二分段线圈120)的第一端部(同123a)连接。
根据这样的制造方法，不需要将分段线圈Sc插入到定子铁芯11的槽SL后的分段线圈Sc的成形，从而能够减少制造工时，能够简化制造设备。并且，由于分段线圈Sc彼此的连接部位于定子线圈12的线圈端部Ce的轴向末端部，所以可提供能够进行目视检查且能够在物理学方面访问的旋转电机1A。另外，由于该制造方法包含冲裁导体板70来形成导体片71的冲裁加工工序S11，所以能够容易地形成具有复杂形状的线圈端部Ce(第二区域部112、122)的分段线圈Sc。
并且，该制造方法中，由于冲裁预定厚度的导体板70来形成导体片71，所以由导体片71形成的分段线圈Sc的厚度在整体上均匀。例如，槽内导体Cs的厚度和线圈端部Ce的厚度大致相同。这样，通过以使厚度在整体上均匀的方式形成分段线圈Sc，能够防止分段线圈Sc的电阻局部地变大。
实施例2
参照图9A～图10B对本发明的实施例2进行说明。此外，图中，对与实施例1相同或相当的部分标注同一符号，主要说明不同点。图9A是从轴向观察到的实施例2的定子10的局部俯视图。图9B是从间隙19侧观察到的实施例2的定子10的局部侧视图。图9C是从间隙19侧观察到的实施例2的定子10的局部侧视图，且是省略了具有引出部400u、400w的分段线圈410u、410w以及配置于第四分层L4的第二分段线圈420u、420w的图。
在本实施例2中，对实施例1的旋转电机1A中的不同的两种相线圈13(参照图1)共存于一个槽内的构造的一例进行说明。另外，在异相槽和同相槽在周向上排列的线圈端部Ce，也在能够在各相线圈13彼此不干涉的情况下配置分段线圈Sc的方案具有特征，从而说明其详细构造。
此外，本发明的波形绕组的一个循环基本上配置于同一分层。然而，如上所述，为了使各相线圈13彼此不干涉，在同相线圈的周向端部槽(与异相线圈共存的槽)中，需要构成为在波形绕组的一个循环中转变至相邻分层。对此，在下文中也说明详细构造。
图9A中，从左起依次示出V相槽周向端部SLv2、VU相共存槽SLvu、U相槽周向一端部SLu1、U相槽周向另一端部SLu2、UW相共存槽SLuw、W相槽周向端部SLw1。槽SLvu是收纳不同的两种相线圈13(V相线圈13V和U相线圈13U)的异相槽，槽SLuw也相同，是收纳不同的两种相线圈13(U相线圈13U和W相线圈13W)的异相槽。槽SLv2、SLu1、SLu2、SLw1是仅收纳相同种类的相线圈13的同相槽。图9B、图9C也相同。
以下，对U相的分段线圈的符号的末尾附加符号u，对W相的分段线圈附加符号w。此外，由于U相线圈13U、V相线圈13V以及W相线圈13W的结构相同，所以以U相线圈13U的配置结构为代表进行说明。
如图9A～图9C所示，在U相的U型线圈430u中，直线部431u配置于槽SLu2的第四分层L4，直线部432u配置于槽SLuw的第三分层L3。U型线圈430u的连结部433u配置于定子铁芯11的II端侧。在连结部433u设有屈曲部835、836。因此，连结部433u从直线部431u朝向直线部432u沿周向延伸并且径向上的位置变化。因此，能够将直线部431u、432u分别配置于在径向上相邻的分层(第四分层L4以及第三分层L3)。
图9A的右图、图9B的右图、图9C的右图示出U相槽和W相槽在周向上排列的结构。在定子铁芯11的I端侧，配置于在槽SLu2的图示左侧相邻的槽(未图示)的第四分层L4的第一分段线圈410u的第二端部414u配置在槽SLu2的第三分层L3的轴线上，并配置为与U字状的分段线圈430u(以下为U型线圈。U型参照图9C，在下文中说明详细内容)的直线部431u的前端部在径向上相邻。第一分段线圈410u的第二端部414u和U型线圈430u的直线部431u的前端部通过线状导电部435u以及面状导电部436u的至少一方电连接、机械连接。
另外，在定子铁芯11的I端侧，在槽SLu2的第三分层L3配置的第一分段线圈310u的第二端部314u配置在槽SLuw的第二分层L2的轴线上。第一分段线圈310u的第二端部314u配置为与U型线圈430u的直线部432u的前端部在径向上相邻，并通过线状导电部335u以及面状导电部336u的至少一方电连接、机械连接。
此外，由于从上述的第四分层L4向第三分层L3转变的U型线圈430u的配置结构和从第二分层L2向第一分层L1转变的U型线圈230u的配置结构相同，所以省略U型线圈230u的配置结构的说明。
针对于此，在图9A的左图及图9B的左图示出V相槽和U相槽在周向上排列的结构。在定子铁芯11的II端侧配置I字状的分段线圈340u(以下为I型线圈。I型参照图9C，在下文中说明详细内容)。I型线圈340u的连接端部341u配置在槽SLu1的第二分层L2的轴线上，连接端部342u配置在槽SLvu的第三分层L3的轴线上。连接端部341u配置为与在槽SLu1的第三分层L3配置的第一分段线圈310u的第一端部313u在径向上相邻，并通过线状导电部315u以及面状导电部316u的至少一方而与该第一端部313u电连接、机械连接。连接端部342u配置为与在槽SLvu的第二分层L2配置的第一分段线圈210u的第一端部213u在径向上相邻，并通过线状导电部215u以及面状导电部216u的至少一方而与该第一端部213u电连接、机械连接。
如图9A及图9B所示，配置于槽SLvu的第四分层L4的分段线圈410u以及配置于槽SLu1的第一分层L1的分段线圈110u形成为与第一分段线圈相同的结构，但分别形成有从直线部沿轴向延伸的引出部400u、100u。引出部400u、100u经由具备布线(未图示)而与逆变器装置等外部电路(未图示)连接。
此处，详细地说明U型线圈430u、I型线圈340u的结构。如图9C所示，U型线圈430u是U字状的导电部件，与第一分段线圈以及第二分段线圈相同，通过对导体板70进行冲裁加工来制作U字状的导体片，并通过对该导体片进行冲压加工来制作。U型线圈430u具有插入于在周向上相邻的槽SL的一对直线部431u、432u和将一对直线部431u、432u的端部彼此连结的连结部433u。一对直线部431u、432u形成为相互平行，连结部433u形成为与一对直线部431u、432u正交。在连结部433u，以在一对直线部431u、432u插入到槽SL中的状态下一对直线部431u、432u的径向的位置偏离约一个分层大小的方式形成第一屈曲部835和第二屈曲部836。在第一屈曲部835与第二屈曲部836之间，形成相对于一对直线部431u、432u倾斜的倾斜部834。
I型线圈340u是I字状(矩形状)的导电部件，与第一分段线圈以及第二分段线圈相同，通过对导体板70进行冲裁加工来制作I字状的导体片，并且通过对该导体片进行冲压加工来制作。I型线圈340u具有与插入于在周向上相邻的槽SL的一对第一分段线圈中的一方的第一分段线圈310u的第一端部313u连接的连接端部341u、以及与另一方的第一分段线圈210u的第一端部213u连接的连接端部342u。一对连接端部341u、342u形成为相互平行。在I型线圈340u，以一对连接端部341u、342u的径向的位置偏离约一个分层大小的方式形成第一屈曲部845和第二屈曲部846。在第一屈曲部845与第二屈曲部846之间，形成相对于一对连接端部341u、342u倾斜的倾斜部844。
这样，由多个分段线圈构成的U相线圈13U的整体形状如下。U相线圈13U在第四分层L4中将引出部400u作为始端而朝向周向一方(图示右方)呈波状地延长(图9B的左图)，通过U型线圈430u而位置从第四分层L4向第三分层L3变化(转变)，并且向周向另一方(图示左方)折回(图9C的右图)。U相线圈13U在第三分层L3中朝向周向另一方(图示左方)呈波状地延长，通过I型线圈340u而位置从第三分层L3向第二分层L2变化(转变)，并且向周向一方(图示右方)折回(图9C的左图)。U相线圈13U在第二分层L2中朝向周向一方(图示右方)呈波状地延长，通过U型线圈230u而位置从第二分层L2向第一分层L1变化(转变)，并且向周向另一方(图示左方)折回。U相线圈13U在第一分层L1中朝向周向另一方(图示左方)呈波状地延长，将引出部100u作为末端。
因此，如图9B的左图的实线箭头所示，从位于U相的第四分层L4的引出部400u向U相线圈13U流入的电流通过第四分层L4的分段线圈(410u、420u)朝向周向一方(图示右方)流动。接着，如图9C的右图的实线箭头所示，通过第四分层L4的分段线圈410u以及U型线圈430u向第三分层L3的第一分段线圈310u流动，并且向周向另一方(图示左方)折回。接着，如图9C的右图的实线箭头所示，在第三分层L3的分段线圈(310u、320u)中朝向周向另一方(图示左方)流动。接着，如图9C的左图的实线箭头所示，通过第三分层L3的分段线圈310u以及I型线圈340u向配置于第二分层L2的第一分段线圈210u流动，并且向周向一方(图示右方)折回。接着，如图9C的左图的实线箭头所示，在配置于第二分层L2的分段线圈(210u、220u)中朝向周向一方(图示右方)流动。接着，通过图9A的右图所示的U型线圈230u向第一分层L1的第一分段线圈110u流动，并且向周向另一方(图示左方)折回。在第一分层L1的分段线圈(110u、120u)中朝向周向另一方(图示左方)流动的电流通过分段线圈110u的引出部100u向外部电路流动。
如上所述，U相线圈13U通过由U型线圈430u、230u以及I型线圈340u将各分层(L1～L4)的波状线圈31～34连接来构成。此外，V相线圈13V以及W相线圈13W也是相同的结构。
图10A及图10B是与图9A及图9B的相线圈13的结构对应的电路图。图10A示出从轴向观察定子10的状态下的电路图，图10B示出从间隙19侧观察定子10的状态下的电路图。图10B的涂黑圆圈“●”示意性地表示分段线圈Sc的连接部，箭头表示电流的方向。图10A及图10B中，第一分段线圈由实线示出，第二分段线圈、U型线圈以及I型线圈由虚线示出。
如图10A及图10B所示，在本实施例中，U型线圈230u、430u是为了构成U相线圈13U的周向一端侧的折回部而设置的，I型线圈340u是为了构成U相线圈13U的周向另一端侧的折回部而设置的。
在作为异相槽的槽SLuw中，在第四分层L4配置W相的第一分段线圈410w，在第三分层L3配置U相的U型线圈430u的直线部432u，在第二分层L2配置W相的第一分段线圈210w，在第一分层L1配置U相的U型线圈230u的直线部232u。
在配置于作为异相槽的槽SLuw的多个U型线圈230u、430u的直线部232u、432u分别流动同一方向的电流。因此，同一相(U相)的电流在同一方向上集中地流向配置在异相槽(槽SLuw)与同相槽(槽SLu2)之间的齿15的周围。另外，在配置于作为异相槽的槽SLuw的多个分段线圈210w、410w的第一区域部211w、411w的直线部，分别流动同一方向的电流。因此，同一相(W相)的电流在同一方向上集中地流向配置在异相槽(槽SLuw)与同相槽(槽SLw1)之间的齿15的周围。也就是说，根据本实施例，能够形成集中绕组/分数槽的电流分布。
如上所述，根据本实施例2，在集中绕组/分数槽结构的旋转电机1A中的异相线圈在径向上排列的位置，能够防止各相线圈13彼此干涉。在本实施例2中，U型线圈的两端部在槽SL外通过激光焊接等与一对第一分段线圈的第二端部分别连接，I型线圈的两端部在槽SL外与一对第一分段线圈的第一端部分别连接，由此形成相线圈13。也就是说，根据本实施例，能够极其简单地配置分段线圈Sc并将分段线圈Sc彼此连接。
实施例3
图11是本发明的实施例3的内轮型的电动轮1000的剖视示意图。电动轮1000在轮圈1020的内部具备在上述实施例1、2中说明的外转式旋转电机1A。旋转电机1A的转子20与转子框架1030连接。转子框架1030通过连接部件1040而与轮圈1020连接。在轮圈1020嵌合有轮胎1010。轮圈1020以及转子20被支撑为相对于旋转轴1060旋转自如。轮圈1020或转子框架1030经由轴承1050而与旋转轴1060连接。
另一方面，旋转电机1A的定子10被支撑部件(未图示)固定支撑在旋转轴1060，在支撑部件也搭载有电路部770。电路部770将电力供给至定子10，使转子20旋转。转子20的旋转经由转子框架1030以及连接部件1040传递至轮圈1020。轮圈1020以旋转轴1060为中心而旋转。
通过将在不增大尺寸的情况下实现了高效率化以及高输出化的在上述实施例1、2中说明的旋转电机1A应用于电动轮1000，能够提供不导致电动轮1000的大型化以及制造成本的增加、高效率且可靠性较高的电动轮1000。
电动轮1000不经由齿轮而由旋转电机1A直接驱动轮圈1020。在经由齿轮将旋转电机的转矩传递至轮圈的现有的电动轮中，为了支撑齿轮而需要轴承等构件，因此从构件数量的观点看有改善的余地。另外，在现有的电动轮中，产生了齿轮的磨损、噪音较大的课题。
针对于此，在具备上述实施例1、2中说明的旋转电机1A的电动轮1000中，旋转电机1A不经由齿轮而是与轮圈1020直接连结。因此，不需要考虑到齿轮的磨损的维修，并且没有从齿轮产生的噪音。另外，能够减少轴承的数量。其结果，能够减少轴承的磨损风险，也能够削减轴承的润滑脂更换等的维修作业量。另外，通过无齿轮化，能够使电动轮1000变得小型轻量。由此，减轻所谓弹簧下载荷，从而提高电动轮1000的驱动性、转向操作性。
实施例4
在上述实施例1～3中，对具有外转式转子的旋转电机1A进行了说明，但本发明不限定于此。本发明也可以应用于具有内转式转子的旋转电机。图12是从轴向观察到的具有内转式转子20B的旋转电机1B的俯视示意图。旋转电机1B具有圆筒状的定子10B和配置于定子10B的内侧的圆筒状的转子20B。在旋转电机1B的结构中，定子10B与转子20B的配置关系与在实施例1中说明的外转式旋转电机1A相反，但分段线圈Sc的结构与上述实施例1、2相同，因此省略说明。
实施例5
参照图13对本发明的实施例5的车辆1600进行说明。图13是本实施例5的车辆1600的俯视示意图。在本实施例5的车辆1600搭载在上述实施例4中说明的内转式旋转电机1B。车辆1600具备在上述实施例4中说明的内转式旋转电机1B、电池1650、以及将电池1650的直流电转换成交流电并将交流电供给至旋转电机1B的电力转换装置1660。旋转电机1B由支撑部件1610固定支撑在车身框架1640。旋转电机1B的转子20B与车轴1630直接连结。旋转电机1B的转矩不经由齿轮而是经由车轴1630传递至车轮1620，并驱动车轮1620。
由于车辆1600所搭载的旋转电机1B实现了高效率化以及高输出化，所以能够直接驱动车辆。因此，根据本实施例5，与上述实施例3相同，能够得到伴随无齿轮化产生的效果。并且，由于能够缩小旋转电机1B的尺寸，所以通过与无齿轮化的相辅相成效果，能够实现车辆1600的小型轻量化。
以下变形例也在本发明的范围内，也能够将在变形例中示出的结构和在上述的实施方式中说明的结构组合，或者将在上述的不同实施方式中说明的结构彼此组合，或者将在以下的不同变形例中说明的结构彼此组合。
(变形例1)
参照图14对本实施例的变形例1的分段线圈Sc进行说明。图14是示出变形例1的第一分段线圈110插入于槽内的情形的图。如图14所示，本变形例1的第一分段线圈110在直线部811的周向的两侧部形成有朝向外方(周向)突出的突起部61。虽未图示，但在第二分段线圈120也形成有突起部61。在槽SL形成有供分段线圈Sc的突起部61嵌合的凹陷62。
由此，若插入分段线圈Sc直到槽SL内的预定位置为止，则突起部61与凹陷62嵌合，对分段线圈Sc进行定位。因此，根据本变形例1，能够容易地进行分段线圈Sc相对于槽SL的定位。另外，通过突起部61与凹陷62嵌合来保持分段线圈Sc的位置，从而在焊接作业时不需要用于固定分段线圈Sc的夹具。因此，根据本变形例1，能够实现线圈插入工序S13以及线圈连接工序S14中的工时的减少。此外，凹陷62也可以设置于绝缘材料7。
另外，也可以省略凹陷62。在该情况下，通过使突起部61与槽SL的内表面接触，能够防止分段线圈Sc从槽SL脱落，并且能够在任意位置保持分段线圈Sc。
(变形例2)
参照图14对本实施例的变形例2的分段线圈Sc进行说明。图14示出从轴向观察到的第一分段线圈110的图。在上述实施例中，对在第一分段线圈110设置两处屈曲部的例子进行了说明，但本发明不限定于此。屈曲部也可以设置三个以上。图14所示的第一分段线圈110在基部812与周向延伸设置部813之间形成有倾斜部818。并且，第一分段线圈110在轴向延伸设置部814与第二端部114之间形成有倾斜部819。也就是说，在本变形例2中，在基部812与倾斜部818之间、在倾斜部818与周向延伸设置部813之间、在轴向延伸设置部814与倾斜部819之间、以及在倾斜部819与第二端部114之间分别形成有屈曲部。
一对倾斜部818、819形成为相互平行。基部812、周向延伸设置部813、轴向延伸设置部814以及第二端部114分别平行地配置。第二端部114配置于相对于基部812在径向上偏离约一个分层大小的位置。此外，第二分段线圈120也能够设为相同的结构。也就是说，本变形例2的第一分段线圈110以及第二分段线圈120的第二区域部112、122通过形成多个屈曲部(在本变形例中为四个)，径向上的位置在直线部811、821与第二端部114、124之间阶段性地变化。
(变形例3)
在上述实施例中，对分段线圈的第二区域部形成为在从径向观察时呈台阶状的形状的例子进行了说明，但本发明不限定于此。分段线圈呈能够在槽SL外避免与相邻的分段线圈的干涉的形状即可。以下，举出配置于第一槽SL1的第二分层L2的第一分段线圈210a、以及配置于第二槽SL2的第一分层L1的第一分段线圈110b为例，对分段线圈的变形例进行说明。
(变形例3-1)
如图15A所示，在第一分段线圈210a中，第二区域部212a也可以相对于第一区域部211a倾斜地设置。第二区域部212a不仅从直线部811沿周向延伸，还沿轴向延伸，使第二端部214a远离定子铁芯11的端面。在本变形例3-1中，相对于第二端部214a的轴向内侧的端面与定子铁芯11的轴向端面之间的距离Xa，相邻的第一分段线圈110b的第二区域部112b的轴向外侧端面与定子铁芯11的轴向端面之间的距离Xb构成为满足Xa＞Xb的关系。由此，在第一分段线圈210a的第二端部214a与定子铁芯11之间，确保能够配置相邻的第一分段线圈110b的第二区域部112b的空间。
分段线圈Sc在与通电方向正交的截面中，配置在槽SL内的槽内导体Cs(即直线部811)的横宽(宽幅部分的长度)Ls与配置在槽SL外的线圈端部Ce(例如第二区域部212a)的横宽(宽幅部分的长度)Le可以形成为相同，也可以形成为不同。在线圈端部Ce的配置空间有限的情况下，通过设为Ls＞Le，能够紧凑地构成线圈端部Ce，从而能够抑制旋转电机1A的尺寸变大。另一方面，在线圈端部Ce的配置空间有余裕的情况下，通过设为Ls＜Le，线圈端部Ce的线圈截面积增加，因此能够减少由绕线电阻以及铜损引起的发热。此外，也可以与上述实施例相同，以使第二区域部的横宽与直线部的横宽不同的方式形成分段线圈。
(变形例3-2)
图15B是示出变形例3-2的第一分段线圈210a的形状的图。本变形例3-2的第一分段线圈210a与变形例3-1相同，第二区域部212a相对于第一区域部211a倾斜地设置。
另外，在第二区域部212a形成有锯齿状的凹凸部828。在凹凸部828中，通过隔开间隔地形成多个凸部，来在凸部之间形成凹部。由此，构成分段线圈210a的线圈端部Ce的第二区域部212a的散热面积扩大，从而提高分段线圈210a的冷却性能。
(变形例3-3)
图15C是示出变形例3-3的第一分段线圈210a的形状的图。本变形例3-3的第一分段线圈210a与变形例3-1相同，第二区域部212a相对于第一区域部211a在周向上倾斜地设置。
另外，在第二区域部212a形成有褶皱的凹凸部829。在凹凸部829中，通过隔开间隔地形成多个凸部，来在凸部之间形成凹部。由此，构成分段线圈210a的线圈端部Ce的第二区域部212a的散热面积扩大，从而提高分段线圈210a的冷却性能。
(变形例4)
通过导电部(线状导电部、面状导电部)将第一分段线圈和第二分段线圈连接的位置不限定于上述实施例。
(变形例4-1)
在图16A所示的例子中，沿第二分段线圈120的第一端部123的周向的侧部形成有线状导电部127。线状导电部127将第二分段线圈120的第一端部123的侧部和第一分段线圈110的第二端部114的朝向径向的宽幅面连接。线状导电部127例如通过从径向照射激光或电子束来形成。
(变形例4-2)
在图16B所示的例子中，第二分段线圈120的第一端部123形成为横宽朝向其前端变窄，沿第一端部123的外周部(周向的两侧部以及轴向的前端部)形成有多个线状导电部125、127、128。线状导电部125、127、128将第二分段线圈120的第一端部123的外周部和第一分段线圈110的第二端部114的朝向径向的宽幅面连接。线状导电部125、127、128例如通过从径向照射激光或电子束来形成。
这样，能够适当地设定将第一分段线圈与第二分段线圈连接的位置。
(变形例5)
在上述实施例中，对通过冲压加工在分段线圈110的第二区域部112形成屈曲部815、816的例子进行了说明，但本发明不限定于此。第二区域部112形成为从直线部811朝向周向一方延伸并且径向上的位置变化即可。并且，对分段线圈110的第二区域部112通过冲裁加工而形成为台阶形状(曲柄形状)的例子进行了说明，但本发明不限定于此。第二区域部112形成为从直线部811朝向周向一方延伸并且轴向上的位置变化即可。
在图17所示的第一分段线圈110Y中，通过对矩形平板状的原材料实施弯曲加工，第二区域部112形成为从直线部811朝向周向一方延伸并且径向以及轴向上的位置变化。根据这样的变形例5，与上述实施例相同，在将第一分段线圈110Y组装于定子铁芯11时，能够在槽SL外防止相邻的第一分段线圈彼此干涉。
(变形例6)
在上述实施例中，对分别独立地进行冲裁加工工序(S11)和冲压加工工序(S12)的例子进行了说明，但本发明不限定于此。在分段线圈的制造方法中，通过使用能够同时进行冲裁加工以及冲压加工的金属模具，也能够将冲裁加工工序(S11)和冲压加工工序(S12)设为一个工序。由此，能够减少分段线圈的制造工时。
(变形例7)
在实施例5中，对由旋转电机1B直接驱动车轮1620的例子进行了说明，但本发明不限定于此。本发明也能够应用于在旋转电机1B与车轮1620之间设有齿轮的车辆1600。
(变形例8)
在上述实施例中，对将旋转电机1A、1B应用于车辆的例子进行了说明，但本发明不限定于此。本发明能够应用于各种电气设备。
(变形例9)
在上述的实施例中，对旋转电机1A、1B具备U相、V相、W相的相线圈13的例子进行了说明，但本发明不限定于此。也可以在至少具备相位不同的两个以上的相线圈(例如为五相线圈)的旋转电机中应用本发明。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式只不过示出本发明的应用例的一部分，并非旨在将本发明的技术范围限定为上述实施方式的具体的结构。
符号的说明
10、10B—定子，11—定子铁芯，12—定子线圈，13—相线圈，15—齿，15a—凸边部，19—间隙(空隙)，20、20B—转子，31、32、33、34—波状线圈，38—山部，39—谷部，115、125—线状导电部(导电部)，116、126—面状导电部(导电部)，61—突起部，1A、1B—旋转电机，110—第一分层第一分段线圈，111—第一区域部，811—直线部，810—突出部，113—第一端部，112—第二区域部，812—基部，813—周向延伸设置部，814—轴向延伸设置部，114—第二端部，815、816—屈曲部，120—第一分层第二分段线圈，121—第一区域部，821—直线部，820—突出部，123—第一端部，122—第二区域部，822—基部，823—周向延伸设置部，824—轴向延伸设置部，124—第二端部，825、826—屈曲部，230、430—U型线圈(分段线圈)，340—I型线圈(分段线圈)，100、400—引出部，210—第二分层第一分段线圈，212—第二区域部，214—第二端部，310—第三分层第一分段线圈，312—第二区域部，314—第二端部，828—凸部，410—第四分层第一分段线圈，412—第二区域部，414—第二端部，829—凸部，1000—电动轮，1020—轮圈，1600—车辆，1620—车轮，1650—电池，1660—电力转换装置，Ce—线圈端部(槽外导体)，Cs—槽内导体，Le—横宽，Sc—分段线圈，SL—槽。

Claims (15)

1.一种旋转电机，具备定子，该定子具备具有多个槽的定子铁芯和分别配置在上述定子铁芯的上述多个槽内的多个分段线圈，上述旋转电机的特征在于，
上述多个分段线圈在上述槽内分别配置于在径向上排列成一列的多个分层，
上述多个分段线圈包含配置在预定槽内的第一分段线圈和配置在与上述预定槽相邻的相邻槽内的第二分段线圈，
上述第一分段线圈以及上述第二分段线圈分别具有：
第一区域部，其具有配置在上述槽内的直线状的直线部以及从上述直线部的一端侧向上述槽外突出的突出部；以及
第二区域部，其形成为在上述直线部的另一端侧的上述槽外，从上述直线部的另一端侧朝向周向一方延伸并且径向上的位置变化，
上述第一分段线圈的上述第二区域部的前端部亦即第二端部配置为与配置于和上述第一分段线圈相同的分层的上述第二分段线圈的上述第一区域部的前端部亦即第一端部在径向上相邻，且与上述第二分段线圈的上述第一端部连接。
2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，
上述第一分段线圈以及上述第二分段线圈分别是L字状的单一构件。
3.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，
上述第一分段线圈以及上述第二分段线圈在与通电方向正交的截面中，径向的厚度比周向或轴向的宽度小。
4.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，
上述第一分段线圈以及上述第二分段线圈在与通电方向正交的截面中，配置在上述槽内的部分的宽度与配置在上述槽外的线圈端部的宽度不同。
5.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，
具有将上述第一分段线圈的上述第二端部和上述第二分段线圈的上述第一端部连接的导电部，
上述导电部是线状导电部以及面状导电部的至少一方，
上述线状导电部位于上述第一分段线圈以及上述第二分段线圈的轴向末端部，且沿周向呈线状地延伸，
上述面状导电部位于上述第一分段线圈以及上述第二分段线圈的轴向末端部，将上述第一分段线圈的上述第二端部以及上述第二分段线圈的上述第一端部的相互对置的面彼此连接。
6.根据权利要求5所述的旋转电机，其特征在于，
上述导电部至少具有导电性糊料、导电性片材、导电性粘接剂、以及金属镀敷的任一种。
7.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，
配置于预定的上述槽的上述多个分段线圈中的至少两个为同一形状。
8.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，
在上述分段线圈的上述直线部形成有沿周向突出的突起部。
9.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，
在上述分段线圈的上述第二区域部形成有多个凸部。
10.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，
上述分段线圈的上述第二区域部通过形成屈曲部，从而径向上的位置在上述直线部与上述第二端部之间变化。
11.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，
通过在上述多个分层的每一个，沿周向交替地连接上述第一分段线圈和上述第二分段线圈来形成波状线圈，该波状线圈在线圈端两端沿周向交替地配置向轴向一方凸出的凸状的山部和向轴向另一方凸出的凸状的谷部，
多个上述波状线圈的山部和谷部在径向上交替地配置。
12.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，
上述槽为半封闭槽形状。
13.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，
在上述预定槽的预定分层配置上述第一分段线圈，
在与上述预定槽的上述预定分层相邻的相邻分层配置上述第二分段线圈，
在上述相邻槽的上述预定分层配置上述第二分段线圈，
在上述相邻槽的上述相邻分层配置上述第一分段线圈，
配置于上述预定槽的上述预定分层的上述第一分段线圈的上述第二区域部形成为朝向上述周向一方延伸并且轴向上的位置变化，以便该第一分段线圈的上述第二端部配置于在上述相邻槽的上述相邻分层配置的上述第一分段线圈的上述第二区域部的轴向外侧。
14.一种电动轮，具备权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，
上述旋转电机不经由齿轮而是与轮圈直接连结。
15.一种车辆，具备权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，具备：
电池；以及
电力转换装置，其将上述电池的直流电转换成交流电，并将上述交流电供给至上述旋转电机，
上述旋转电机的转矩传递至车轮。
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