JP2001197696A - 回転電機およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 細い線材料を用いることによる、占積率およ
び巻線加工性の向上、また工程数および部品点数の削限
を可能とする。 【解決手段】 隣り合う同相巻線４ａ、４ｂはそれぞれ
巻線要素Ａ１とＡ２、Ｂ１とＢ２からなる。内側巻線要
素Ａ１と外側巻線要素Ｂ２を直列に、そしてＡ２とＢ１
を直列に接続する。両直列回路はインピーダンスがバラ
ンスしており、互いに並列接続する。並列回路数の増加
で細い線材料を使用でき、加工性が向上するとともに、
これにより占積率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電動機などの回
転電機とその製造方法に関するものであり、特に固定子
巻線に関する。

【０００２】

【従来の技術】各ティースに巻線が集中的に施されてい
る従来の回転電機の巻線構造として、例えば特開平０９
−２８５０８８号公報に示された同期電動機がある。図
２０は、このような従来の回転電機を説明するための断
面図である。図において、回転電機は、固定子２０と回
転子３０とから構成されている。固定子２０は、固定子
鉄心２２と固定子巻線２４から構成される。固定子鉄心
２２は、円環状の固定子ヨ−ク２２Ａと固定子磁極２２
Ｂとからなり、固定子磁極２２Ｂには、固定子巻線２４
が集中的に巻回される構成である。各固定子巻線２４
は、空隙面での磁路を共有することのない構成である。
このように、固定子巻線２４を集中的に巻回する固定子
構造とすることにより、エンドコイル部の長さを短くす
ることができるため、回転電機の体格を小さくすること
ができる。固定子巻線２４のＵ相には、Ｕ1+，Ｕ1-，Ｕ
2+，Ｕ2-がそれぞれ接続され、Ｖ相には、Ｖ1+，Ｖ1-，
Ｖ2+，Ｖ2-がそれぞれ接続され、Ｗ相には、Ｗ1+，Ｗ1
-，Ｗ2+，Ｗ2-がそれぞれ接続される。この固定子巻線
２４に交流電源を接続することで移動磁界を発生させ、
回転子３０との相互作用により回転トルクを得ることが
できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記構成のような回転
電機において、電源の制約上から、電源から見た巻線イ
ンピーダンスを下げる必要が生じる場合がある。このよ
うな場合、巻線の線径を太くするとともに巻回数を減ら
すことで、抵抗値もしくはインダクタンスを下げるのが
一般的である。このとき、ターン数の減少分に応じて電
流値を増やし、アンペアターン数を同一に保っておけ
ば、トルク特性は保たれる。ところが、各ティースに１
つの巻線が集中的に施されているこの種の回転電機にお
いて太い線径のマグネットワイヤを用いると、マグネッ
トワイヤの剛性が高いため、巻線加工に際してねじり、
屈曲、すべり等の点で様々な不都合を生じ、また巻線を
収める作業空間が狭いこともあって高密度に巻くことが
困難となる。

【０００４】このような問題点を解決するため、例えば
特開平１１−２０６０５４号公報には、図２１に示した
ように、細い線径のマグネットワイヤ１１を複数本、撚
り線として用いて太い線径のワイヤの導体断面積と同等
に合わせることで、占積率を高めつつ、柔軟性を増して
狭い作業空間でも巻線機により容易に巻上を行う技術が
示されている。しかし、例えば高周波用途に用いられて
いるような極細線を用いた撚線の場合には、各素線の断
線の恐れがあるほか、撚線の加工にコストがかかり、回
転機全体のコスト上昇につながる。これを防止するため
各素線の線径を太いものにすると、占積率および加工性
を高めることが困難になるという問題点があった。この
発明は、上記のような問題を解決するためになされたも
のであり、細い線材料を用いて高占積率および巻線加工
性の向上を実現することを目的としており、さらに、工
程数や部品点数を削減して量産に適した製造方法を提供
することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る回転電機
は、固定子に設けられた複数のティースの各々に対して
固定子巻線を集中的に巻回した回転電機において、各テ
ィースに複数ｋ個の巻線要素を設け、隣り合う複数ｑ個
のティースに設けられた巻線要素を互いに直列に接続し
て直列回路を形成し、ｋ個の直列回路を互いに並列に接
続してなる固定子巻線を備えたものである。請求項２に
係る回転電機は、請求項１記載のものにおいて、ｎを正
の整数として、ｋ＝ｎｑとしたものである。

【０００６】請求項３に係る回転電機は、請求項１また
は請求項２記載のものにおいて、１つのティースに設け
られた巻線要素のうち、少なくとも１つの巻線要素の巻
回方向が他の巻線要素の巻回方向と異なるものである。
請求項４に係る回転電機は、請求項１または請求項２記
載のものにおいて、１つのティースに設けられた全ての
巻線要素の巻回方向を同じにしたものである。請求項５
に係る回転電機は、請求項１から請求項４のいずれかに
記載のものにおいて、１つのティースに設けられた巻線
要素相互間の少なくとも一部に絶縁部材を配置したもの
である。

【０００７】請求項６に係る回転電機は、請求項１から
請求項５のいずれかに記載のものにおいて、１つのティ
ースに設けられた巻線要素は、互いにその径方向に重ね
て配置したものである。請求項７に係る回転電機は、請
求項６記載のものにおいて、１つのティースに設けられ
互いに隣接する巻線要素間で、内側巻線要素の外周側端
部の電位と外側巻線要素の内周側端部の電位とを等しく
したものである。請求項８に係る回転電機は、請求項１
から請求項５のいずれかに記載のものにおいて、１つの
ティースに設けられた巻線要素は、互いにその軸方向に
並べて配置したものである。請求項９に係る回転電機
は、請求項１から請求項８のいずれかに記載のものにお
いて、巻線要素間の接続を、巻線要素と同じ線材料を用
いて行ったものである。

【０００８】請求項１０に係る回転電機は、固定子に設
けられた複数のティースの各々に対して固定子巻線を集
中的に巻回した回転電機において、各ティースに複数の
巻線要素を互いにその軸方向に並べて設け、巻線要素を
互いに並列に接続してなる固定子巻線を備えたものであ
る。

【０００９】請求項１１に係る回転電機の製造方法は、
固定子に設けられた複数のティースの各々に対して固定
子巻線を集中的に巻回する回転電機の製造方法におい
て、まず各ティースに順次１個ずつ巻線要素を巻回し、
続いて巻線要素上に順次別の巻線要素を巻回して各ティ
ースに複数個の巻線要素を形成した後、隣り合う複数個
のティースに設けられた巻線要素を互いに直列に接続し
て直列回路を形成するとともに、複数の直列回路を互い
に並列に接続して固定子巻線を構成するものである。

【００１０】請求項１２に係る回転電機の製造方法は、
固定子に設けられた複数のティースの各々に対して固定
子巻線を集中的に巻回する回転電機の製造方法におい
て、まずティースに１個の巻線要素を巻回した後、その
ままその線材料を端子にからげ、続いて上記巻線要素上
にこの巻線要素とは逆の巻回方向で別の巻線要素を巻回
してティースに複数個の巻線要素を形成し、続いて隣り
合うティースに移り上記と同様の手順で複数の巻線要素
を形成して固定子巻線を構成するものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．この実施の形態
は、以下に説明するように、隣り合う同相巻線数ｑ＝
２、中間電位一致、中間絶縁部材なしの例である。図１
は、この発明の実施の形態１における回転電機の構造を
説明するための断面図であり、１は円筒状の固定子、２
は固定子コア、３は固定子コア２に設けられた１２個の
ティース、４ａ〜４Ｌは各ティース３に集中的に巻回さ
れた固定子巻線である。ティース３と固定子巻線４ａ〜
４Ｌとの間には、絶縁部材８が配置されている。固定子
コア２、固定子巻線４ａ〜４Ｌおよび絶縁部材８で固定
子１を構成している。７は固定子１の中空部分に設けら
れた回転子であり、その表面に、１４個の永久磁石６が
固定子１と対向して置かれ、隣り合う永久磁石６の極性
は互いに逆になるように配置されている。

【００１２】まず、固定子巻線（以下、「巻線」と称す
る）の結線等の概略につき説明する。巻線４ａ〜４Ｌ
は、３つのグループにまとめられ、図示されていない三
相交流電源に接続される。本実施の形態では、１２個の
巻線４ａ〜４Ｌのうち、４ａ、４ｂ、４ｇ、４ｈの４つ
がＵ相巻線、４ｃ、４ｄ、４ｉ、４ｊの４つがＷ相巻
線、４ｅ、４ｆ、４ｋ、４Ｌの４つがＶ相巻線となる。
すなわち、隣り合う同相巻線数ｑを２とした例である。
つまり、隣り合う２つのティース３の巻線が同相の巻線
になっている。Ｕ相巻線において、巻線４ａと４ｈとは
電流の流れる方向が、回転電機の中心軸から見て同じで
あり、この２つと巻線４ｂ、４ｇとは電流の流れる方向
が逆になる。Ｖ相、Ｗ相巻線についても同様である。

【００１３】ここで、各相巻線の位相関係について、対
称性を考慮し、１２個の巻線４ａ〜４Ｌのうち半分の４
ａ〜４ｆを用いて説明する。前述のティース３の個数と
永久磁石６の個数との間の関係から各巻線４ａ〜４Ｌは
それぞれ電気角で７π／６の位相差をもつ。Ｕ相巻線で
は、巻線４ａと電気角で７π／６の位相差のある隣の巻
線４ｂの極性を反転させる。したがって、各巻線に発生
する誘起電圧はπ／６の位相差をもつことになる。そし
て巻線４ａと、巻線４ｂとを互いに直列に接続する。ま
た巻線４ａ、４ｂの直列回路と、巻線４ｇ、４ｈの直列
回路とは互いに並列に接続する。結線の詳細については
後述する。

【００１４】図２は、各巻線の誘起電圧および各相巻線
の合成誘起電圧の関係を示したベクトル図である。Ｕ
1，Ｕ2，Ｗ1，Ｗ2，Ｖ1，Ｖ2はそれぞれ巻線４ａ〜４ｆ
の電圧である。巻線４ｂ、４ｃ、４ｆは極性を逆にし
て、それぞれ隣り合う同相巻線４ａ、４ｄ、４ｅと直列
接続されるので、Ｕ2，Ｗ1，Ｖ2は極性が反転してそれ
ぞれＵ1，Ｗ2，Ｖ1と合成される。巻線４ａ〜４Ｌは星
形結線され、各相の相電圧はＵ，Ｖ，Ｗで示したように
なり、互いに２π／３の位相差を持つ。なお、固定子１
の残りの半円分すなわち７ティース目以降は、１から６
ティースの巻線がそれぞれ反転したものが繰り返され
る。

【００１５】各相には結局、π／６の位相差を持つ２つ
の電圧ベクトルの合成として、各巻線４ａ〜４Ｌに発生
する電圧ｖの２ｃｏｓ（π／１２）＝１．９３１８５…
倍の電圧が発生する。巻線４ａと巻線４ｂとに位相差が
ない場合には、Ｕ相巻線に発生する合成誘起電圧は２ｖ
となるはずであり、これらの比、即ち１．９３１８５…
／２＝０．９６５９…が分布係数と称されるものであ
る。このように結線された固定子巻線を三相交流電源に
接続し、交流電流を通電すると、各ティースには電流に
よる磁界が発生し、これと永久磁石６との相互作用によ
りトルクが発生する。

【００１６】次に、より具体的な巻線構造について、図
３乃至図６を用いて説明する。図３は、隣り合う同相巻
線４ａと４ｂに相当する部分をとりだして示した断面図
である。図中、×印および黒点印は電流方向ではなく、
巻回方向を示す記号である。巻線４ａは、内側に配置さ
れた巻線要素Ａ１と、外側に配置された巻線要素Ａ２と
からなり、巻線要素Ａ１、Ａ２はティース３に対して同
心状に巻かれている。同様に、巻線４ｂは、内側に配置
された巻線要素Ｂ１と、外側に配置された巻線要素Ｂ２
とからなる。４つの巻線要素Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２に
おいて、巻き始めすなわちティース３に近い側の内側巻
線端部をそれぞれＶA1in、ＶA2in、ＶB1in、ＶB2inと
し、巻き終わりすなわちティース３から遠い側の外側巻
線端部をそれぞれＶA1out、ＶA2out、ＶB1out、ＶB2out
とする。

【００１７】図４は巻線の結線状態を示す結線図であ
る。４つの巻線要素Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２のうち、内
側に配置された巻線要素Ａ１、Ｂ１と、外側に配置され
た巻線要素Ａ２、Ｂ２とは、巻線長が異なるため抵抗値
が異なる可能性があるほか、鉄心（ティース３）との距
離も異なるため、インダクタンスも異なる可能性があ
る。しかし、図４に示したように、巻線要素Ａ１とＢ
２、および巻線要素Ａ２とＢ１とをそれぞれ直列に接続
することで、両直列回路間のインピーダンスのアンバラ
ンスを防止し、両直列回路を互いに並列接続したときの
循環電流の発生を抑制することができる。また、図４か
らわかるように、中間電位すなわち巻線要素Ａ１の外側
巻線端部ＶA1outと巻線要素Ａ２の内側巻線端部ＶA2in
とはほぼ同電位であり、巻線要素Ａ１の内周側と巻線要
素Ａ２の外周側との間には電位差がほとんど生じないた
め、この間に特別の絶縁部材を設ける必要がない。巻線
要素Ｂ１およびＢ２についても同様である。

【００１８】次に巻線方法について、図３および図５を
用いて説明する。図５は巻線方法の説明図であり、まず
端子４１から出発して、巻線４ａの内側の巻線要素Ａ１
を、ＶA1in→ ＶA1outの順に巻く。Ａ１を巻回し終えた
後は、端子４３に巻線をからげ、そのまま連続して巻線
要素Ａ２をＶA2in→ ＶA2outの順に巻く。巻線要素Ａ１
とＡ２とは、巻回方向を逆にする。Ａ２を巻回し終えた
後は、端子４２に巻線をからげ、そのまま連続して隣の
ティース３にある端子４５に巻線をからげる。以下、同
様にして、端子４５→巻線要素Ｂ１→端子４６→巻線要
素Ｂ２→端子４４の順に巻回した後、最初の端子４１に
からげて巻線作業を終了する。その後、各端子４１〜４
６において、巻線と端子とをヒュージング（熱かしめ）
などの手段を用いて導通せしめつつ固着する。

【００１９】以上に述べたのと同様にして、４ａ、４ｂ
以外の隣り合う同相巻線においても結線を施し、これら
を各相毎に並列接続しかつ星型結線とすることで、図６
に示すような三相巻線を構成することができる。

【００２０】上述のような手順で結線を施すことで、隣
り合う同相巻線およびその間の接続を同じ線材料で連続
して巻線処理することができ、工程数の削減を行うこと
ができる。また、図４および図５からわかるように、端
子４３と端子４６がこの２つの巻線４ａおよび４ｂの端
子となり、端子４１、４２、４４、４５はその中間の電
位をとる。１相あたりの等価電源４７を接続した状態を
考えると、巻線要素Ｂ２、Ａ１には電流ｉ２が、巻線要
素Ｂ１、Ａ２には電流ｉ１がそれぞれ流れる。この値
は、それぞれのインピーダンスによって決まるが、前述
のように、巻線要素Ｂ１とＡ１、Ｂ２とＡ２とはそれぞ
れインピーダンスがほぼ等しいため、電流ｉ１とｉ２と
をほぼ等しくすることができる。

【００２１】なお、本実施の形態においては、各相の巻
線、例えば４ａ、４ｂと４ｇ、４ｈとを並列に接続する
例について示したが、電源容量との兼ね合いにより、図
７に示したように直列接続としても良い。また、３相を
星形結線する例を示したが、三角形結線にしてもよい。
その場合、電源電圧が同じであれば、巻線の巻回数が多
くなり電流は少なくなる。

【００２２】実施の形態２．この実施の形態は、隣り合
う同相巻線の数ｑ＝２、中間電位一致、中間絶縁部材な
しの例である。図８は、この発明の実施の形態２におけ
る巻線方法を説明するための図であり、図５と同様の部
分は説明を省略する。本実施の形態では、端子５１と５
６、５２と５５、５３と５４、５７と５８とは、それぞ
れ接続部材５９、６０、６１、６２を用いて接続されて
いる。この場合の巻線方法について、以下に説明する。

【００２３】まず端子５３から出発して、巻線４ａの内
側の巻線要素Ａ１を巻き、端子５２に巻線をからげる。
続いて、端子５１から出発して、巻線要素Ａ２を巻線要
素Ａ１と逆方向に巻き、端子５４に巻線をからげる。同
様にして、端子５７→巻線要素Ｂ１→端子５６、端子５
５→巻線要素Ｂ２→端子５８の順に巻回して巻線作業を
終了する。最後に、各端子において、巻線と端子とをヒ
ュージングなどの手段を用いて導通せしめつつ固着す
る。その他は実施の形態１と同様である。この実施の形
態では、巻線作業を連続して行うことができず、各巻線
要素毎に切断作業を要するものの、各巻線要素間の接続
を接続部材５９〜６２を用いて行うため、巻線に要する
時間を短縮することができる。

【００２４】なお、本実施の形態においては、巻線要素
Ａ１を巻回した次に巻線要素Ａ２を巻回する例について
示したが、各巻線要素は独立して巻回できるので、巻線
要素Ａ１の後に巻線要素Ｂ１を巻回しても良い。この場
合、全周にわたる全ての巻線において、同方向に内周側
の巻線作業をした後、逆方向に外周側の巻線作業を行う
ことができるので、例えば内周側と外周側の巻線機を別
のものにするなど、工程上の自由度が増えることにな
る。

【００２５】実施の形態３．この実施の形態は、隣り合
う同相巻線の数ｑ＝２、中間電位不一致、中間絶縁部材
付の例である。図９は、この発明の実施の形態３におけ
る巻線方法を説明するために示した隣り合う同相巻線の
断面図、図１０は巻線の結線図、図１１はその巻線方法
を説明するための図であり、これらの図において、図３
乃至図５と同様の部分は説明を省略する。本実施の形態
においては、実施の形態１および２と異なり、図９及び
図１１からわかるように、全ての巻線要素を同方向に巻
回している。端子７１と７６、７２と７５、７３と７
４、７７と７８とは、それぞれ接続部材７９、８０、８
１、８２を用いて接続されている。この場合の巻線方法
について、以下に説明する。

【００２６】まず端子７３から出発して、巻線４ａの内
側の巻線要素Ａ１を巻き、端子７２に巻線をからげる。
続いて、端子７４から出発して、巻線要素Ａ２を巻線要
素Ａ１と同方向に巻き、端子７１に巻線をからげる。同
様にして、端子７７→巻線要素Ｂ１→端子７６、端子７
８→巻線要素Ｂ２→端子７５の順に巻回して巻線作業を
終了する。最後に、各端子において、巻線と端子とをヒ
ュージングなどの手段を用いて導通せしめつつ固着す
る。

【００２７】この場合、巻線要素Ａ１の巻き終わり側の
電位であるＶA1outと、巻線要素Ａ２の巻き始め側の電
位であるＶA2inとを同電位とすることができない。この
ため、巻線要素Ａ１とＡ２との間には、絶縁部材９を設
けている。絶縁部材９は、テープ状のものを巻線の上か
ら巻回してもよいし、板状の樹脂などを挟み込んでも良
い。電位差が十分に小さい場合には、絶縁部材９を省略
することも可能である。その他は実施の形態１と同様で
ある。

【００２８】なお、本実施の形態においては、巻線要素
Ａ１を巻回した次に巻線要素Ａ２を巻回する例について
示したが、各巻線要素は独立して巻回できるので、巻線
要素Ａ１の後に巻線要素Ｂ１を巻回しても良い。この場
合、全周にわたる全ての巻線において、同方向に内周側
の巻線作業をした後、同方向に外周側の巻線作業を行う
ことができるので、内周側と外周側の巻線機を別のもの
にすることができるほか、絶縁部材９を設置する際に各
ティース３への作業を連続して行うことができるなど、
工程上の自由度が増えることになる。

【００２９】実施の形態４．この実施の形態は、回転電
機の径方向に巻線を分割した例である。図１２は、この
発明の実施の形態４における巻線方法を説明するため、
巻線４ａ乃至４ｂ付近を示した断面図であり、図９と同
様の部分は説明を省略する。本実施の形態における巻線
方法としては、巻線４ａを構成する２つの巻線要素Ａ
１、Ａ２を回転電機の径方向に2つ並べ、絶縁部材１０
を以って分割配置している。すなわちティースとティー
スの間の巻線配置空間であるスロットの底部側と、スロ
ットの開口部側に分割配置している。その他は実施の形
態３と同様である。

【００３０】このような配置とした場合、巻線要素Ａ
１、Ａ２のインピーダンスはほとんど差が見られないよ
うになり、結線の自由度が増す。すなわち、巻線要素Ａ
１とＢ２、Ａ２とＢ１とをそれぞれ直列に接続した後、
これらを相互に並列に接続するのが望ましいが、この実
施の形態のように巻線要素を配置すれば、インピーダン
ス差がほとんどないため、巻線要素Ａ１とＢ１、Ａ２と
Ｂ２とをそれぞれ直列に接続した後、これらを相互に並
列に接続することも可能となる。

【００３１】実施の形態５．この実施の形態は、隣り合
う同相巻線の数ｑ＝３の例である。図１３は、この発明
の実施の形態５における回転電機の構造を説明するため
の断面図、図１４は隣り合う同相巻線の断面図、図１５
はその結線図であり、これらの図において、図１、図９
および図１０と同様の部分は説明を省略する。本実施の
形態においては図１３に示すように、極数である永久磁
石６の数を１６、ティース３の数を１８とした例につい
て示している。この場合、隣り合う同相巻線の数ｑを３
とするのが一般的である。例えば、１８個の巻線のう
ち、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｊ、４ｋ、４ＬをＵ相に、４
ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｍ、４ｎ、４ｏをＷ相に、４ｇ、４
ｈ、４ｉ、４ｐ、４ｑ、４ｒをＶ相に接続する。

【００３２】図１４は、このうちＵ相の３つの巻線４
ａ、４ｂ、４ｃを拡大して示したものである。巻線４
ａ、４ｂ、４ｃは、それぞれ巻線要素Ａ１〜Ａ３、Ｂ１
〜Ｂ３、Ｃ１〜Ｃ３よりなる。図１５はこれらの接続に
ついて説明したものであり、Ａ１、Ｂ２、Ｃ３の３つを
直列に接続したもの、Ａ２、Ｂ３、Ｃ１の３つを直列に
接続したもの、Ａ３、Ｂ１、Ｃ２の３つを直列に接続し
たもの、の３つを並列に接続する。その他は実施の形態
３と同様になっている。このように構成することで、各
巻線要素のインピーダンスのアンバランスによる循環電
流を抑制しつつ、並列回路数を増すことができる。すな
わち、実施の形態1〜４と同様に、線径の細い導線を用
いて巻線を巻回しつつ、電源から見た巻線インピーダン
スを小さくすることができる。

【００３３】なお、本実施の形態においては、各ティー
ス３においてそれぞれの巻線要素を同方向に巻回する例
を示している。この場合、実施の形態３と同様、中間電
位が一致せず、隣り合う巻線要素間には電位差が発生す
るため、絶縁部材９を設けている。もちろん、電位差が
生じないように巻回方向を工夫し、絶縁部材９の全ても
しくは一部を省略することも可能である。また、上記説
明においては、各ティース３における巻線要素を、ティ
ース３に近い内周側、ティース３から遠い外周側、その
中間の３つに分割した場合について示したが、これに限
られるものではなく、例えば図１６に示した通り、実施
の形態４と同様に、各ティース３における巻線要素を回
転電機の径方向に３つ並べ、絶縁部材１０を以って分割
配置したのちこれを接続しても良い。

【００３４】実施の形態６．この実施の形態は、他に隣
り合う同相巻線がない場合、つまりｑ＝１の例である。
図１７は、この発明の実施の形態６における回転電機の
構造を説明するための断面図、図１８は巻線４ａを拡大
して示した断面図であり、これらの図において、図１、
図３と同様の部分は説明を省略する。本実施の形態にお
いては、図１７に示すように、極数である永久磁石６の
数を４、ティース３の数を６とした例について示してい
る。この場合、隣り合う同相巻線の数ｑを１とするのが
一般的である。その他は実施の形態１と同様である。

【００３５】この場合、隣り合うティース間で予め直列
に接続することでインピーダンスのアンバランスをキャ
ンセルする、という、実施の形態１で示した方法をとる
ことができない。よって、同一ティースに巻回された２
つのコイルのインピーダンスをできるだけ等しくするよ
う、回転電機の径方向に分割配置、すなわちスロット底
部側とスロット開口部側とに並べて２つの巻線要素Ａ
１、Ａ２を配置している。１０は巻線要素間に配置した
絶縁部材である。このように巻線要素を配置し、互いに
並列結線し、三相に結線することで、図１９に示したよ
うになり、並列回路の数を、ティース数よりも増やすこ
とができる。

【００３６】以上、本発明の実施の形態１〜６について
説明した。上記実施の形態では、隣り合う同相巻線の数
ｑを１ないし３とした場合について説明したが、これに
限られるものではなく、ｑはいくつであってもよい。ま
た、１つのティースに巻回される巻線要素の数ｋを、ｑ
＝１の場合にはｋ＝２とし、ｑ＝２、３についてはｋ＝
ｑとした場合について説明したが、これに限られるもの
ではなく、ｋをｑと同数もしくはｑの整数倍とすること
より、上記実施の形態と同様の効果を得ることができ
る。さらに、例えばｑ＝２、ｋ＝３で巻線要素を互いに
重ねて配置し、隣り合うティースの巻線要素との直列接
続において、外側と内側そして中央同士の巻線要素を組
み合わせて接続することによっても、同様の効果が得ら
れる。また、上記実施の形態では三相巻線を構成する場
合について説明したが、これに限るものではなく、三相
以外の任意の多相巻線についても同様である。さらに、
回転子側に永久磁石を用いた例について示したが、回転
子の構成はそれに限られるものではない。また、電動機
動作だけではなく、発電機として動作するものにおいて
も同様の効果が得られることは言うまでもない。

【００３７】

【発明の効果】請求項１に係る回転電機は、隣り合うｑ
個のティースの巻線要素を互いに直列接続し、その直列
回路を互いに並列接続したので、固定子巻線の並列導体
数を増やすことができ、細い、したがって柔軟な導体を
用いることで加工性が向上し、また、そのために占積率
が向上する。請求項２に係る回転電機は、ｋ＝ｎｑとし
たので、対称配置により容易にインピーダンスのバラン
スを得ることができる。

【００３８】請求項３に係る回転電機は、少なくとも１
つの巻線要素の巻回方向が他と異なるので、巻線要素間
で隣接する部分の電位差を抑制することができる。請求
項４に係る回転電機は、全ての巻線要素の巻回方向と同
じにしたので、巻線の自動化が容易となる。請求項５に
係る回転電機は、巻線要素間に絶縁部材を配置したの
で、絶縁破壊を防止することができる。

【００３９】請求項６に係る回転電機は、巻線要素をそ
の径方向に重ねて配置したので、巻線の自動化が容易と
なる。請求項７に係る回転電機は、内側巻線要素の外周
側端部と外側巻線要素の内周側端部の電位を等しくした
ので、巻線の自動化が容易で、かつ両巻線要素間の絶縁
破壊を防止するための絶縁部材を用いる必要がない。

【００４０】請求項８に係る回転電機は、巻線要素をそ
の軸方向に並べて配置したので、巻線要素のインピーダ
ンスを互いに等しくすることができる。請求項９に係る
回転電機は、巻線要素間の接続を、巻線要素と同じ線材
料で行うので、部品点数を削減できる。

【００４１】請求項１０に係る回転電機は、巻線要素を
その軸方向に並べて設け、互いに並列接続したので、ｑ
＝１の場合でもインピーダンスをバランスさせながら並
列回路数を増やすことができる。

【００４２】請求項１１に係る回転電機の製造方法は、
各ティースに順次１個ずつ巻線要素を巻回し、続いてそ
の上に別の巻線を各ティースに巻回するので、巻線機の
利用や絶縁部材の取り付けなどで工程上の自由度が増え
る。

【００４３】請求項１２に係る回転電機の製造方法は、
１個の巻線要素を巻回した後、そのまま端子にからげて
次に上記の巻線要素上に別の巻線要素を巻回し、続いて
隣り合うティースに移って同様手順で巻線要素を巻回す
るので、隣り合う同相巻線およびその間の接続を同じ線
材料で連続して巻線処理することができ、したがって工
程数の削減および部品点数の削減ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１における回転電機の
断面図である。

【図２】 この発明の実施の形態１における電圧の関係
を説明するベクトル図である。

【図３】 この発明の実施の形態１における巻線部分の
断面図である。

【図４】 この発明の実施の形態１における巻線の結線
図である。

【図５】 この発明の実施の形態１における巻線方法の
説明図である。

【図６】 この発明の実施の形態１によおけ全巻線の結
線図である。

【図７】 この発明の実施の形態１における全巻線の他
の例の結線図である。

【図８】 この発明の実施の形態２における巻線方法の
説明図である。

【図９】 この発明の実施の形態３における巻線部分の
断面図である。

【図１０】 この発明の実施の形態３における巻線の結
線図である。

【図１１】 この発明の実施の形態３における巻線方法
の説明図である。

【図１２】 この発明の実施の形態４による巻線部分の
断面図である。

【図１３】 この発明の実施の形態５における回転電機
の断面図である。

【図１４】 この発明の実施の形態５における巻線部分
の断面図である。

【図１５】 この発明の実施の形態５における巻線の結
線図である。

【図１６】 この発明の実施の形態５における巻線部分
の他の例の断面図である。

【図１７】 この発明の実施の形態６における回転電機
の断面図である。

【図１８】 この発明の実施の形態６における巻線部分
の断面図である。

【図１９】 この発明の実施の形態６における全巻線の
結線図である。

【図２０】 従来の回転電機の断面図である。

【図２１】 従来の回転電機の撚り線の断面図である。

【符号の説明】

１ 固定子、３ ティース、４ａ〜４ｒ 固定子巻線、
８,９,１０ 絶縁部材、４１〜４６,５１〜５８,７１〜
７８ 端子、５９〜６２,７９〜８２ 接続部材、Ａ１
〜Ａ３,Ｂ１〜Ｂ３,Ｃ１〜Ｃ３ 巻線要素。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三宅 展明 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 石見 泰造 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 橋口 直樹 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H603 AA09 BB01 BB07 BB12 CA01 CB02 CB11 CB26 CE01 EE01 FA01 5H621 GA01 GB14 HH01

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子に設けられた複数のティースの各
   々に対して固定子巻線を集中的に巻回した回転電機にお
   いて、上記各ティースに複数ｋ個の巻線要素を設け、隣
   り合う複数ｑ個の上記ティースに設けられた上記巻線要
   素を互いに直列に接続して直列回路を形成し、ｋ個の上
   記直列回路を互いに並列に接続してなる固定子巻線を備
   えたことを特徴とする回転電機。
2. 【請求項２】 ｎを正の整数として、ｋ＝ｎｑとしたこ
   とを特徴とする請求項１記載の回転電機。
3. 【請求項３】 １つのティースに設けられた巻線要素の
   うち、少なくとも１つの上記巻線要素の巻回方向が他の
   上記巻線要素の巻回方向と異なることを特徴とする請求
   項１または請求項２記載の回転電機。
4. 【請求項４】 １つのティースに設けられた全ての巻線
   要素の巻回方向が同じであることを特徴とする請求項１
   または請求項２記載の回転電機。
5. 【請求項５】 １つのティースに設けられた巻線要素相
   互間の少なくとも一部に絶縁部材を配置したことを特徴
   とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の回転電
   機。
6. 【請求項６】 １つのティースに設けられた巻線要素
   は、互いにその径方向に重ねて配置したことを特徴とす
   る請求項１から請求項５のいずれかに記載の回転電機。
7. 【請求項７】 １つのティースに設けられ互いに隣接す
   る巻線要素間において、内側巻線要素の外周側端部の電
   位と外側巻線要素の内周側端部の電位とを等しくしたこ
   とを特徴とする請求項６記載の回転電機。
8. 【請求項８】 １つのティースに設けられた巻線要素
   は、互いにその軸方向に並べて配置したことを特徴とす
   る請求項１から請求項５のいずれかに記載の回転電機。
9. 【請求項９】 巻線要素間の接続を、上記巻線要素と同
   じ線材料を用いて行ったことを特徴とする請求項１から
   請求項８のいずれかに記載の回転電機。
10. 【請求項１０】 固定子に設けられた複数のティースの
    各々に対して固定子巻線を集中的に巻回した回転電機に
    おいて、上記各ティースに複数の巻線要素を互いにその
    軸方向に並べて設け、上記巻線要素を互いに並列に接続
    してなる固定子巻線を備えたことを特徴とする回転電
    機。
11. 【請求項１１】 固定子に設けられた複数のティースの
    各々に対して固定子巻線を集中的に巻回する回転電機の
    製造方法において、まず上記各ティースに順次１個ずつ
    巻線要素を巻回し、続いて上記巻線要素上に順次別の巻
    線要素を巻回して上記各ティースに複数個の巻線要素を
    形成した後、隣り合う複数個の上記ティースに設けられ
    た上記巻線要素を互いに直列に接続して直列回路を形成
    するとともに、複数の上記直列回路を互いに並列に接続
    して固定子巻線を構成することを特徴とする回転電機の
    製造方法。
12. 【請求項１２】 固定子に設けられた複数のティースの
    各々に対して固定子巻線を集中的に巻回する回転電機の
    製造方法において、まず上記ティースに１個の巻線要素
    を巻回した後、そのままその線材料を端子にからげ、続
    いて上記巻線要素上に上記巻線要素とは逆の巻回方向で
    別の巻線要素を巻回して上記ティースに複数個の巻線要
    素を形成し、続いて隣り合うティースに移り上記と同様
    の手順で複数の巻線要素を形成して固定子巻線を構成す
    ることを特徴とする回転電機の製造方法。