JP2009011152A - 回転電機の固定子 - Google Patents

Abstract

【課題】固定子巻線のコイルエンド部の高さを低くすることができる回転電機の固定子を提供すること。
【解決手段】固定子１０は、周方向に複数のスロット１４、１５を有する固定子コア１２と、線材により形成されスロットに設置されている固定子巻線２０とを備える。固定子巻線２０は周方向の異なるスロットに設置されているスロット収容部と、スロットの外部でスロット収容部同士を接続しているターン部とを有し、スロットから突出するターン部に、固定子コアの端面に平行な段部が形成されており、固定子コア１２は固定子巻線２０に対して径方向に挿入可能な複数の分割コアからなり、固定子巻線２０は、複数の分割固定子巻線を組み合わせて結線を行ったものである。
【選択図】図１３

Description

本発明は、乗用車等に搭載される回転電機の固定子に関する。

従来から、Ｕ字状に成形した導体セグメントを固定子コアのスロットに挿入し、反対側に突出した導体セグメントの端部同士を溶接等で接合することにより構成された固定子巻線の構造が知られている（例えば特許文献１参照。）。
特許第３４３８５７０号公報（第５−７頁、図１−１３）

ところで、特許文献１に開示された構成では、ねじって成形されたＵ字状の導体セグメントを用いて固定子巻線のコイルエンド部が形成されるため、コイルエンド部の導体間に隙間が生じ、コイルエンド部の高さを低くすることができないという問題があった。この問題は、導体セグメントを固定子コアに挿入した後にコイルエンド部の形状を成形することである程度解決することができるが、径方向に多数の線材が配置されたコイルエンド部の場合にはコイルエンド部の形状を成形するために治具等が固定子コアと干渉するため、成形作業のためのスペース確保が必要になり、治具形状や成形工程が複雑化して実用的とはいえない。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、固定子巻線のコイルエンド部の高さを低くすることができる回転電機の固定子を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の回転電機の固定子は、周方向に複数のスロットを有する固定子コアと、線材により形成されスロットに設置されている固定子巻線とを備えている。固定子巻線は周方向の異なるスロットに設置されているスロット収容部と、スロットの外部でスロット収容部同士を接続しているターン部とを有する。スロットから突出するターン部に、固定子コアの端面に平行な段部が形成されている。固定子コアは固定子巻線に対して径方向に挿入可能な複数の分割コアからなり、固定子巻線は、複数の分割固定子巻線を組み合わせて結線を行ったものである。

固定子巻線を成形した後に分割コアが挿入されるため、固定子コアと干渉することなく固定子巻線のターン部の形状を成形することができ、成形作業のためのスペース確保が容易となり、ターン部で構成されるコイルエンド部の高さを低くすることが可能となる。特に、スロットから突出するターン部に、固定子コアの端面に平行な段部が形成されているため、ターン部の段部の間隔が、線材が配置されているスロット同士の間隔よりも狭くなり、固定子コアから突出している線材の形状が全体に小さくなって、コイルエンドの高さをさらに低くすることができる。また、固定子巻線の成形は、各分割固定子巻線毎に行うことができるため、ターン部の成形が容易になるとともに巻線形成の工程の簡略化が可能となる。

また、上述した分割固定子巻線は、互いに径が異なる円環形状を有することが望ましい。これにより、径方向に並ぶ線材の数（層数）が多い場合であっても複数の分割固定子巻線のそれぞれ毎に巻線工程を実施することができ、さらに巻線形成の工程の簡略化が可能となる。

また、上述した固定子巻線の相数をｋ、周方向に交互に異なる複数の磁極を有する回転子の１極あたりの各相のスロットの数をｔとすると、固定子巻線において線材の接続が切れている端末数ｍは、４×ｋ×ｔであることが望ましい。こうすると、巻線形成の工程を簡略化することができるとともに、端末毎に区切られた各相の線材に電圧を印加して固定子巻線の各相の絶縁検査を行うことによる信頼性向上が可能となる。

また、上述した固定子巻線の相数をｋ、周方向に交互に異なる複数の磁極を有する回転子の１極あたりの各相のスロットの数をｔ、２周波巻結線された線材の径方向に沿った層数を２ｐ（ｐは１以上の自然数）とすると、固定子巻線において径方向に沿った各層のそれぞれ毎に線材の接続が切れている箇所の層数分の合計数ｃは、４×ｋ×ｔ×ｐであることが望ましい。

また、上述したスロットから突出するターン部のすべての突出箇所に、固定子コアの端面に沿った段部が形成されていることが望ましい。これにより、すべてのターン部を規則正しく成形することが可能になり、コイルエンド部全体の高さを低くすることが可能となる。

また、上述した固定子巻線と分割コアとが組み合わされる前にそれぞれのスロットに対応する複数のスロット収納部に巻き付けられた絶縁部材をさらに備えることが望ましい。これにより、線材と固定子コアとの間の電気絶縁を確保することができる。

また、上述した分割コアと組み合わされる前の固定子巻線の外周に帯状の絶縁部材を巻き付けた状態で分割コアを径方向に挿入することで、スロット内に絶縁部材を配置することが望ましい。これにより、絶縁部材を各スロット毎に個別に挿入する必要がなくなるため、絶縁部材組付工程を簡略化することができる。

また、上述した絶縁部材は、熱融着可能な樹脂フィルムであることが望ましい。これにより、各分割コアを加熱した状態で固定子巻線に挿入することにより、樹脂フィルムによって形成された絶縁部材が線材と分割コアの間で熱融着するため、分割コアの挿入と同時に固定子巻線を構成する各線材の位置を仮固定することが可能になる。

また、上述したターン部は、固定子コアから最も離れた位置がクランク形状に形成されていることが望ましい。また、このクランク形状は、固定子コアの端面に平行に形成されていることが望ましい。これにより、線材のターン部がねじられている場合に比べて、固定子コアから突出している線材のターン部の高さを低くすることができ、コイルエンド部の高さもその分低くなる。

また、上述したクランク形状は、線材の幅分だけ固定子コアの径方向にずれていることが望ましい。これにより、線材同士を径方向に隙間なく並べることができるため、固定子巻線の径方向の幅を狭くすることができる。

また、上述した固定子巻線の相数をｋ、周方向に交互に異なる複数の磁極を有する回転子の１極あたりの各相のスロットの数をｔとすると、ターン部に形成されている段部の合計は（ｋ×ｔ）であることが望ましい。固定子巻線の相数がｋ、回転子の１極あたりの各相のスロットの数がｔであると、周方向に隣接しているｋ相の固定子巻線が巻回されている１極当たりのスロットの総数はｋ×ｔである。その結果、周方向の異なるスロット同士にまたがって配置されている線材は、周方向にｋ×ｔ個離れたスロット同士に配置されるので、（ｋ×ｔ）個の段部がターン部に必要になる。このように、（ｋ×ｔ）個の階段形状を形成することにより、線材同士の干渉を防止することができるとともに、コイルエンドの高さをさらに低くすることができる。

また、上述したターン部において段部に形成されている突出箇所が固定子コアの軸方向端面に沿っている長さは、周方向に隣り合うスロットの間隔以下の長さであることが望ましい。これにより、スロットから突出する線材の突出部が周方向に隣り合うスロットから突出する線材と干渉することを防止することができる。

また、上述した線材は、導体と、導体の外周を覆う絶縁被膜とを有し、絶縁被膜は、１００〜２００μｍの厚みであることが望ましい。

また、上述した絶縁被膜は、内層と、内層の外周を覆って内層よりもガラス転移温度の低い外層とを有することが望ましい。これにより、回転電機に発生する熱により絶縁被膜の外層は内層よりも早く結晶化するため、外層の表面硬度が高くなり、線材に傷がつきにくくなる。このため、ターン部に段部を形成する加工を施した線材の絶縁を確保することができる。

以下、本発明を適用した一実施形態の回転電機の固定子について、図面を参照しながら詳細に説明する。一実施形態の回転電機の固定子は、固定子コアを複数に分割し（分割された固定子コアの一部を「分割コア」と称する）、予め用意された所定形状を有する固定子巻線にこれらの分割コアを組み合わせることで固定子を構成することに特徴がある。

図１は、一実施形態の固定子の部分的な斜視図である。図２は、図１に示す固定子に含まれる固定子巻線を構成する線材の部分的な斜視図である。図１に示す固定子は、例えば車両の電動機および発電機を兼ねる回転電機に使用される。この固定子は、内周側に回転子６０（図７参照）を回転自在に収容する。回転子６０は、永久磁石により周方向に交互に異なる磁極を、固定子１０の内周側と対向する外周側に複数形成している。固定子コア１２は、所定厚さの磁性鋼板を軸方向に積層して環状に形成されている。図１に示すように、固定子コア１２には、軸方向に沿って内周側に開口して互いに周方向に隣接するスロット１４、１５が形成されている。隣接するスロット１４、１５を一組とし、複数組のスロット１４、１５が周方向に等間隔に並んで配置されている。多相固定子巻線としての固定子巻線２０は、例えば三相巻線であり、周方向に隣接する一組のスロット１４、１５に各相の固定子巻線２０が巻回されている。そして、周方向に隣接する三組のスロット１４、１５のそれぞれの組には、異なる相の固定子巻線２０が巻回されている。

図３は、固定子巻線２０を形成している線材３０の断面図である。図３に示すように、固定子巻線２０を形成している線材３０は、銅製の導体３２と、導体３２の外周を覆って導体３２を絶縁する内層３４および外層３６からなる絶縁被膜とから形成されている。内層３４は、導体３２の外周を覆い、外層３６は内層３４の外周を覆っている。内層３４と外層３６を合わせた絶縁被膜の厚みは、１００μｍ〜２００μｍの間に設定されている。

外層３６は、ナイロン等の絶縁材で形成されている。内層３４は、外層３６よりもガラス転移温度の高い熱可塑性樹脂またはガラス転移温度が高いポリアミドイミド等の絶縁材で形成されている。すなわち、外層３６は、内層３４よりもガラス転移温度が低く設定されている。これにより、回転電機に発生する熱により外層３６は内層３４よりも早く結晶化するため、外層３６の表面硬度が高くなり、線材３０に傷がつきにくくなる。このため、ターン部４２に段部４６を形成する加工を施した線材３０の絶縁を確保することができる。

図２に示すように、線材３０は、固定子コア１２のスロット１４、１５内に配置されるスロット収容部４０と、スロット１４、１５から固定子コア１２の外に突出し、周方向に異なるスロットに配置されているスロット収容部４０同士を接続しているターン部４２とを有しており、固定子コア１２に波巻されることにより固定子巻線２０が形成されている。ターン部４２は、固定子コア１２の軸方向端面１３の両側にそれぞれ形成されている。ターン部４２のほぼ中央部にはねじりを伴わないクランク部４４が形成されている。クランク部４４は、固定子コア１２の軸方向端面１３に沿って（軸方向端面１３に平行に）クランク形状に形成されている。このクランク部４４のクランク形状によるずれ量は、線材３０のほぼ幅分に設定されている。これにより、径方向に隣接している線材３０のターン部４２同士を密に巻回することができる。その結果、コイルエンドの径方向の幅を狭くすることができるので、固定子巻線２０が径方向外側に張り出すことを防止することができる。

また、スロット１４、１５から固定子コア１２の外に突出するターン部４２のすべての突出箇所に、線材３０がまたがって配置されているスロット同士に向けて固定子コア１２の軸方向端面１３に沿って段部４６が形成されている。図６に示すように、スロット１４、１５から突出している線材３０のターン部４２の突出箇所の間隔、言い換えればターン部４２が形成する三角形状部分の底辺の長さは、線材３０がまたがって配置されているスロット同士の間隔よりも狭くなっている。その結果、コイルエンドの高さｈが低くなる。

また、固定子コア１２の端面１３に沿った段部４６の長さをｄ１、周方向に隣接するスロット同士の間隔をｄ２とすると、ｄ１≦ｄ２になっている。これにより、線材３０の段部４６が周方向に隣り合うスロットから突出する線材３０と干渉することを防止することができる。また、周方向に隣接するスロットから突出する線材３０同士が互いに干渉することを避けるために、コイルエンドの高さが高くなったり、あるいはコイルエンドの径方向の幅が広がることを防止することができる。その結果、コイルエンドの高さが低くなる。さらに、コイルエンドの径方向の幅を狭くすることができるため、固定子巻線２０が径方向外側に張り出すことを防止することができる。

さらに、線材３０には、ターン部４２のほぼ中央部のクランク部４４と、ターン部４２の突出箇所に形成した段部４６との間に、それぞれ２個の段部４８が形成されている。つまり、固定子コア１２の一方の軸方向端面１３側の線材３０のターン部４２には、合計６個の段部が形成されている。これにより、段部を有しない三角形状のターン部３３０（図６）の高さに比べ、ターン部４２の高さｈが低くなる。段部４８の階段形状も、段部４６と同様に、固定子コア１２の軸方向端面１３に沿ったクランク形状に形成されている。したがって、線材３０のターン部４２は、クランク部４４を挟んで両側に階段状に形成されている。

上述した三相の固定子巻線２０では、回転子の１極当たり各相の線材３０は２個のスロット１４、１５に配置されている。つまり、周方向に連続して隣接している三相の固定子巻線２０の回転子６０の１極当たりのスロット総数は３×２＝６である。その結果、周方向の異なるスロットにまたがって配置されている線材３０は、周方向に６個離れたスロット同士に配置されるので、周方向に隣接しているスロットから突出する線材３０同士の干渉を避けるため、（３×２）個の段部をターン部４２に形成することが望ましい。このように固定子コア１２の一方の軸方向側のコイルエンドで線材３０に６個の段部を形成することにより、コイルエンドの高さを低くし、コイルエンドの径方向の幅を狭くすることができる。なお、固定子巻線２０の相数をｋ、回転子６０の１極あたりの各相のスロット数をｔとして、望ましいターン部４２の段数を一般化すると（ｋ×ｔ）となる。

次に、上述した固定子巻線２０の巻線仕様を図７〜図９に基づいて説明する。図７〜図９では、説明を簡単にするために、回転子６０の磁極数、固定子コア１２のスロット１４、１５の総数を実際のものよりも少なくしている。各相においてスロット１４、１５を一組とし、図８に示すように、４組のスロット１４、１５が９０°間隔に固定子コア１２に形成されているものとする。したがって、図７に示すように、スロット１４、１５を一組とした相の異なる組同士は３０°間隔で固定子コア１２に形成されている。各スロット１４、１５には、それぞれ線材３０の４本のスロット収容部４０が合計８本配置されている。各組のスロット１４の径方向外側から内側に向けて線材３０が配置されている位置に１〜４の符号を付し、各組のスロット１５の径方向外側から内側に向けて線材３０が配置されている位置に５〜８の符号を付している。

なお、図１に示した例では、各スロット１４、１５には、それぞれ線材３０の６本のスロット収容部４０が合計１２本配置されており、その中で周方向の向きが同一の６本が図示されている。

以下では、図９を用いて、一相の固定子巻線２０について巻線仕様を説明する。図９において、例えば（１−４）とは、図８の＃１の４の位置に配置されている線材３０を表している。図９に示すように、スロット１４、１５の８箇所の位置に配置されている線材は、まず、以下に示す位置の線材が連続して接続されて８グループを形成している。（１−１）、（１−５）の位置の線材は入力部５０と接続されている。また、一相の固定子巻線２０は、（４−１）、（４−５）の２個の巻端をそれぞれ中性点５２としている。三相の固定子巻線２０の合計６個の中性点５２は、図４および図５に示すように１箇所に集められている。つまり、固定子巻線２０はスター結線されており、各相の一方の巻端が中性点５２、他方の巻端が入力部５０となっている。
（グループ１） （１−１）−（２−２）−（３−１）−（４−２）
（グループ２） （１−２）−（２−１）−（３−２）−（４−１）
（グループ３） （１−３）−（２−４）−（３−３）−（４−４）
（グループ４） （１−４）−（２−３）−（３−４）−（４−３）
（グループ５） （１−５）−（２−６）−（３−５）−（４−６）
（グループ６） （１−６）−（２−５）−（３−６）−（４−５）
（グループ７） （１−７）−（２−８）−（３−７）−（４−８）
（グループ８） （１−８）−（２−７）−（３−８）−（４−７）
そして、これら８グループの連続する線材は、（１−２）と（４−３）、（１−３）と（４−２）、（１−４）と（４−８）、（１−６）と（４−７）、（１−７）と（４−６）、（１−８）と（４−４）を接続することにより、以下に示す入力部５０から中性点５２に至る図９において点線と実線とで示された連続した線材３０により、並列に接続された固定子巻線２０（＃１）および固定子巻線２０（＃２）を一組形成している。他の二相の固定子巻線２０も同様に、入力部５０から中性点５２に至る連続した線材３０により、並列に接続された固定子巻線２０をそれぞれ一組形成している。図９に示す（１−４）と（４−８）、（１−８）と（４−４）の接続部５４は、図４および図５において、三相分が同じ符号５４で示されている。
・固定子巻線＃１
（入力部）−（グループ１）−（グループ３）−（グループ８）−（グループ６）−（中性点）
・固定子巻線＃２
（入力部）−（グループ５）−（グループ７）−（グループ４）−（グループ２）−（中性点）
このように、固定子コア１２の全周にわたり連続した線材３０により入力部５０から中性点５２まで一相の固定子巻線を形成しているので、公知のセグメント導体を溶接等により電気的に接続して入力部５０から中性点５２までの固定子巻線を形成する構成に比べ、電気的接続箇所を極力減らすことができる。これにより、固定子巻線２０の製造コストが低下するとともに、固定子巻線２０の電気的接続不良を極力低減することができる。

また、コイルエンドの径方向の幅が狭くなってコイルエンドが径方向外側に張り出さなくなるため、中性点５２をコイルエンドの径方向外側に取り出すことができる。

ところで、本実施形態では、上述した固定子巻線２０は、固定子コア１２とは別に所定形状に成形された後、固定子コア１２を構成する複数の分割コアと組み合わされる。図１０は、固定子コア１２とは別に巻回された固定子巻線２０の斜視図である。図１１は、固定子巻線２０の外周から分割コアを挿入する手順を示す図である。なお、図１０および図１１に示された固定子巻線２０は、スロット内に径方向に８本の線材３０が配置された場合が示されている。また、図１０および図１１に示された固定子巻線２０の巻線仕様は図９に示したものと異なるが、本発明の特徴には直接関係がないので、巻線仕様の詳細な説明は省略する。

図１０に示すように、固定子巻線２０を固定子コア１２がない状態で巻回する場合には、線材３０を内周側からあるいは外周側から固定子コア１２の存在を考慮することなく三次元的に変形しながら巻回することができるため、固定子コア１２から突出するターン部４２を隙間なく配置することが可能になる。例えば、径方向にずらした状態でターン部４２の成形を行った後、所定の径方向位置に順番に配置することができるため、隣接するターン部４２の隙間を確保して線材３０の巻回を行う必要がない。

図１１に示す形状の固定子巻線２０を成形した後、外周側から絶縁部材である一枚の帯状の絶縁紙７０が巻き付けられる。絶縁紙７０は、幅がスロット１４、１５の軸方向長さとほぼ同じに（好ましくはスロット１４、１５の軸方向長さと同じか若干長く）設定されている。また、この絶縁紙７０は、熱融着可能な樹脂フィルムが用いられる。各分割コア１２Ａは、２スロット分の周方向長さを有しており、１つのスロットがほぼ中央に配置され、周方向の両端部のそれぞれには１つのスロットの１／２が配置されている。なお、図１１では、２つの分割コア１２Ａが図示されているが、実際にはこれらの分割コア１２Ａが１周分存在する。

分割コア１２Ａの固定子巻線２０への挿入は、図１１に示すように、固定子巻線２０の外周に絶縁紙７０を巻き付けた状態で、絶縁紙７０の一方端側（先端側）から順番に一つずつ分割コア１２Ａを径方向内側に差し込むことにより行われる。このとき、絶縁紙７０の先端位置は固定されており、分割コア１２Ａを径方向内側に差し込んだときに、分割コア１２Ａの内径側形状に合わせて絶縁紙７０が巻き込まれ、周方向に隣接する線材３０のスロット収納部４０間に分割コア１２Ａとともに挿入される。このように、分割コア１２Ａを１周分固定子巻線２０に挿入することで、本実施形態の固定子１０が完成する。

このように、固定子巻線２０を成形した後に分割コア１２Ａが挿入されるため、固定子コア１２と干渉することなく固定子巻線２０のターン部４２の形状を成形することができ、成形作業のためのスペース確保が容易となり、ターン部４２で構成されるコイルエンド部の高さを低くすることが可能となる。特に、スロット１４、１５の外部で線材３０のスロット収容部４０同士を接続している線材３０のターン部４２がスロット１４、１５から突出する突出箇所は、線材３０がまたがって配置されているスロット同士に向けて階段形状に形成されているため、ターン部４２の突出箇所の間隔が、線材３０が配置されているスロット同士の間隔よりも狭くなり、固定子コア１２から突出している線材３０の形状が全体に小さくなって、コイルエンドの高さをさらに低くすることができる。

また、分割コア１２Ａと組み合わされる前の固定子巻線２０の外周に帯状の絶縁紙７０を巻き付けた状態で分割コア１２Ａを径方向に挿入することで、スロット内に絶縁紙７０を配置しており、絶縁紙７０を各スロット毎に個別に挿入する必要がなくなるため、絶縁紙の組付工程を簡略化することができる。

また、絶縁紙７０を熱融着可能な樹脂フィルムとしているため、各分割コア１２Ａを加熱した状態で固定子巻線２０に挿入することにより、樹脂フィルムによって形成された絶縁紙７０が線材３０と分割コア１２Ａの間で熱融着し、分割コア１２Ａの挿入と同時に固定子巻線２０を構成する各線材３０の位置を仮固定することが可能になる。

ところで、上述したように、１スロットに挿入される１本の線材３０を成形して巻線を形成する場合、１相の１スロットに巻線の巻き始めが１本、巻き終わりが１本で合計２本の切れている箇所が存在する。本実施形態では線材３０が波巻で巻かれており、２本の巻線がスロット内配置が交互に入れ替わるように配置されるため、上述した切れている箇所はさらに１セット存在することになり、合計４本の切れている箇所が存在することになる。固定子巻線２０の全体では、相数が３、回転子の１極あたりの各相のスロットの数が２であるため、固定子巻線２０の全体において線材３０の接続が切れている端末数ｍは、４×３×２となる。本実施形態の固定子巻線を、固定子巻線の相数をｋ、回転子の１極あたりの各相の前記スロットの数をｔの場合に拡張すると、固定子巻線において線材３０の接続が切れている端末数ｍは、４×ｋ×ｔとなる。

また、本実施形態の固定子巻線２０は、１本の線材３０を周方向に沿って２周巻回することで１つの巻線群が存在する。固定子巻線２０の相数をｋ、回転子の１極あたりの各相のスロットの数をｔ、１本が２周波巻結線された線材の径方向に沿った巻線群の層数を２ｐ（ｐは１以上の自然数）とすると、固定子巻線２０において径方向に沿った各層（各巻線群）のそれぞれ毎に線材３０の接続が切れている箇所の層数分の合計数ｃは、４×ｋ×ｔ×ｐとなる。このｃ箇所において固定子巻線２０を分割することが可能であり、分割された巻線毎に線材３０を巻回することにより、巻線工程を簡略化することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、図１１に示すように連続した１枚の絶縁紙７０を用いたが、図１２に示すように、径方向に一列に配置された線材の周囲に別々に絶縁紙７０Ａを巻き付けるようにしてもよい。固定子巻線２０と分割コア１２Ａとが組み合わされる前にそれぞれのスロットに対応する複数のスロット収納部４０に絶縁紙７０Ａを巻き付けることにより、線材３０と固定子コア１２との間の電気絶縁を確保することができる。

また、上述した実施形態では、図１０に示す形状の固定子巻線２０の全体を予め形成するようにしたが、固定子巻線２０は複数の分割されたものを別々に形成した後に組み合わせて結線するようにしてもよい。例えば、図１３に示すように、互いに径が異なる円環形状を有する２種類の分割固定子巻線を別々に巻回した後に組み合わせて結線を行い、図１４に示すような固定子巻線を形成するようにしてもよい。分割固定子巻線の数は３以上であってもよい。固定子巻線２０の成形を、各分割固定子巻線毎に行うことができるため、ターン部の成形が容易になるとともに巻線形成の工程の簡略化が可能となる。

また、上述した実施形態では、固定子コア１２のスロット内に絶縁紙７０あるいは７０Ａが挿入された固定子について説明したが、線材３０の導線３２の外周に設けられた絶縁被膜によって充分な電気絶縁が得られている場合にはこれらの絶縁紙７０あるいは７０Ａを省略するようにしてもよい。

また、図２に示したように、線材３０のターン部４２に固定子コア１２の軸方向端面１３に沿った段部４６とほぼ中央部のクランク部４４の他に４箇所に段部４８を形成したが、これらの段部４８の数を減らすようにしてもよい。例えば、図１５に示す例では、線材のターン部７２に、固定子コア１２の軸方向端面１３に沿った段部７８と、ほぼ中央部のクランク部７６とが形成されており、段部７８とクランク部７６の間が直線形状に形成されている。

また、上述した実施形態では、電動機および発電機を兼ねている回転電機の固定子について説明したが、電動機または発電機のいずれか一方の機能のみを有する回転電機の固定子についても本発明を適用することができる。

また、上述した実施形態では、線材３０のターン部４２のほぼ中央部にねじりを伴わない径方向に沿ったクランク部４４を形成したが、クランク部４４の位置は中央部からずれてもよい。また、スター結線の固定子巻線に限定されず、デルタ結線の固定子巻線を有する固定子に本発明を適用してもよい。

一実施形態の固定子の部分的な斜視図である。 図１に示す固定子に含まれる固定子巻線を構成する線材の部分的な斜視図である。 固定子巻線を形成している線材の断面図である。 本実施形態の固定子の部分的な斜視図である。 本実施形態の固定子の部分的な斜視図である。 線材のターン部の形状を示す模式図である。 回転電機の回転子の磁極および固定子のスロットの構成を示す模式図である。 一相当たりのスロットの配置を示す説明図である。 一相当たりの巻線仕様図である。 固定子コアとは別に巻回された固定子巻線の斜視図である。 固定子巻線の外周から分割コアを挿入する手順を示す図である。 絶縁紙の変形例を示す斜視図である。 固定子巻線の変形例を示す図である。 固定子巻線の変形例を示す図である。 ターン部形状の変形例を示す図である。

符号の説明

１０ 固定子
１２ 固定子コア
１２Ａ 分割コア
１３ 軸方向端面
１４、１５ スロット
２０ 固定子巻線
３０ 線材
３２ 導体
４０ スロット収容部
４２、７２ ターン部
４４、７６ クランク部
４６、４８、７８ 段部
５０ 入力部
５２ 中性点
５４ 接続部
６０ 回転子
７０、７０Ａ 絶縁紙

Claims (15)

1. 周方向に複数のスロットを有する固定子コアと、線材により形成され前記スロットに設置されている固定子巻線とを備える回転電機の固定子において、
   前記固定子巻線は周方向の異なる前記スロットに設置されているスロット収容部と、前記スロットの外部で前記スロット収容部同士を接続しているターン部とを有し、
   前記スロットから突出する前記ターン部に、前記固定子コアの端面に平行な段部が形成されており、
   前記固定子コアは前記固定子巻線に対して径方向に挿入可能な複数の分割コアからなり、
   前記固定子巻線は、複数の分割固定子巻線を組み合わせて結線を行ったものであることを特徴とする回転電機の固定子。
2. 前記分割固定子巻線は、互いに径が異なる円環形状を有することを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
3. 前記固定子巻線の相数をｋ、周方向に交互に異なる複数の磁極を有する回転子の１極あたりの各相の前記スロットの数をｔとすると、前記固定子巻線において前記線材の接続が切れている端末数ｍは、４×ｋ×ｔであることを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機の固定子。
4. 前記固定子巻線の相数をｋ、周方向に交互に異なる複数の磁極を有する回転子の１極あたりの各相の前記スロットの数をｔ、２周波巻結線された前記線材の径方向に沿った層数を２ｐ（ｐは１以上の自然数）とすると、前記固定子巻線において径方向に沿った各層のそれぞれ毎に前記線材の接続が切れている箇所の層数分の合計数ｃは、４×ｋ×ｔ×ｐであることを特徴とする請求項３に記載の回転電機の固定子。
5. 前記スロットから突出する前記ターン部のすべての突出箇所に、前記固定子コアの端面に沿った段部が形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
6. 前記固定子巻線と前記分割コアとが組み合わされる前にそれぞれの前記スロットに対応する複数の前記スロット収納部に巻き付けられた絶縁部材をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
7. 前記分割コアと組み合わされる前の前記固定子巻線の外周に帯状の絶縁部材を巻き付けた状態で前記分割コアを径方向に挿入することで、前記スロット内に前記絶縁部材を配置することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
8. 前記絶縁部材は、熱融着可能な樹脂フィルムであることを特徴とする請求項６または７に記載の回転電機の固定子。
9. 前記ターン部は、前記固定子コアから最も離れた位置がクランク形状に形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
10. 前記クランク形状は、前記固定子コアの端面に平行に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の回転電機の固定子。
11. 前記クランク形状は、前記線材の幅分だけ前記固定子コアの径方向にずれていることを特徴とする請求項９または１０に記載の回転電機の固定子。
12. 前記固定子巻線の相数をｋ、周方向に交互に異なる複数の磁極を有する回転子の１極あたりの各相の前記スロットの数をｔとすると、前記ターン部に形成されている前記段部の合計は（ｋ×ｔ）であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
13. 前記ターン部において前記段部に形成されている前記突出箇所が前記固定子コアの軸方向端面に沿っている長さは、周方向に隣り合う前記スロットの間隔以下の長さであることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
14. 前記線材は、導体と、前記導体の外周を覆う絶縁被膜とを有し、
    前記絶縁被膜は、１００〜２００μｍの厚みであることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の回転電機の固定子。
15. 前記絶縁被膜は、内層と、前記内層の外周を覆って前記内層よりもガラス転移温度の低い外層とを有することを特徴とする請求項１４に記載の回転電機の固定子。

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