JP2011234482A - 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の大型化を抑制しつつ、固定子巻線を構成する導線の絶縁皮膜へのダメージを軽減し得るようにした回転電機の固定子を提供する。
【解決手段】導線のターン部２２は、第１スロットから固定子コア３０の軸方向と平行な方向に突出する突出部２２ａと、突出部２２ａの先端から周方向に屈曲する第１屈曲部２２ｂを介して第１スロットから所定間隔（１磁極ピッチ）離れた第ｋスロット（他方のスロット）に向けて９０度未満の角度で斜めに延びるスロープ部２２ｃと、スロープ部２２ｃの先端から固定子コア３０の軸方向と平行な方向に屈曲し第ｋスロットに収容されたスロット収容部２１に繋がる第２屈曲部２２ｄとからなる。これにより、ターン部２２は、屈曲部２２ｂ、２２ｄが２箇所に形成され、周方向において非対称な形状にされている。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば車両に搭載される回転電機の固定子に関する。

近年、車両等に搭載される電動機において、小型高効率と低騒音を両立させるべく、固定子コアに巻装される固定子巻線を所謂分布巻きすることによって、固定子巻線の巻線密度を向上させる技術が種々提案されている。

例えば、特許文献１に記載されているように平角導線を連続成形して高密度化を実現するものがある。

特開２００１−２１１６２１号公報

ところが、上記特許文献１の如き成形では、固定子巻線のコイルエンド（固定子コアの軸方向端面から突出した部分）における導線の屈曲が複数回必要となるため、導線の表面を被覆している絶縁皮膜へのダメージが大きい。また、出力密度を増強するために太い導線を採用する場合、屈曲させるのに必要な荷重も大きくなるので、より一層絶縁皮膜へのダメージが大きくなる。そのため、絶縁皮膜の膜厚を厚くしたり、幾重にも組成の異なる材料で皮膜を塗付することが必要となり、高コスト化を招くこととなる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、固定子巻線のコイルエンドの大型化を抑制しつつ、固定子巻線を構成する導線の絶縁皮膜へのダメージを軽減し得るようにした回転電機の固定子を提供することを解決すべき課題とするものである。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、周方向に複数のスロットを有する円環状の固定子コアと、前記スロットに収容されるスロット収容部と周方向の異なる前記スロットに収容された前記スロット収容部同士を前記スロットの外部で接続しているターン部とを有する複数の導線を前記固定子コアに巻装してなる固定子巻線と、を備えた回転電機の固定子において、前記ターン部は、屈曲部が２箇所に形成され、周方向において非対称な形状であることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、固定子巻線を構成する導線のターン部には、屈曲部が２箇所にしか形成されていないため、例えば巻線機等で固定子コアに導線を巻き付ける際に、導線の絶縁皮膜に掛かる負荷を軽減することができる。また、ターン部の形状が、周方向において非対称となるようにされているため、コイルエンドにおいて、隣接するターン部を重ね易くすることができるので、スペース効率が向上する。そのため、コイルエンドの大型化を抑制しつつ、導線の絶縁皮膜へのダメージを軽減することができる。

請求項２に記載の発明は、前記ターン部は、第１スロットから固定子コアの軸方向と平行な方向に突出する突出部と、該突出部の先端から周方向に屈曲し前記第１スロットから所定間隔離れた第ｋ（ｋは自然数）スロットに向けて９０度未満の角度で斜めに延びるスロープ部とを備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、突出部とスロープ部との間に形成される屈曲部の曲げ率を比較的大きく設定することができるので、導線の絶縁皮膜へのダメージを効果的に軽減することができる。また、コイルエンドにおけるターン部のスペース効率を向上させることができるので、コイルエンドの大型化を有利に抑制することができる。

請求項３に記載の発明は、前記第１スロットから延出した第１導線の第１スロープ部の反固定子コア側に、前記第１スロットの前記第１スロープ部側に隣接する第２スロットから延出した第２導線の第２スロープ部が重なり合っていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、それぞれのスロープ部の収まりを効率よくできるので、コイルエンドの大型化を効果的に抑制することができる。

請求項４に記載の発明は、前記固定子巻線は、ｍ（ｍは自然数）相で、１極１相当たりのスロット数がｎ（ｎは自然数）個で、２ｐ個の磁極を備えるものであり、前記固定子コアの前記スロットの総数がｍ×ｎ×２ｐ（ｐは自然数）個であり、前記ｋはｋ＝ｍ×ｎ＋１であり、前記導線は、前記第１スロットと前記第ｋスロットの間隔で、前記突出部と前記スロープ部とを２ｐ回繰り返すことで前記固定子コアを１周回する連続線であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、固定子巻線が、多相巻線であったり、音振動の低減に有利な分布係数の大きな巻線仕様であっても、コイルエンドの大型化を回避しながら容易に構成することが可能となる。

請求項５に記載の発明は、前記導線が前記固定子コアをJ（Ｊは自然数）周回する場合、同一周回中での２ｐ本の前記スロット収容部のうち少なくとも２つの前記スロット収容部は、前記固定子コアの軸中心からの半径方向の距離が同じであることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、固定子コアのスロット内での導線占積率とコイルエンドでの導線占積率を極大化することが可能となる。

請求項６に記載の発明は、前記固定子巻線のコイルエンドを軸方向から見た際に、最内周又は最外周を構成する層のスロープ部群に、自己の導線の前記スロープ部上に他の導線の前記スロープ部が重なっていないものが少なくとも１つ見えていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、コイルエンドにおいて、それぞれのターン部を所定空間内にコンパクトに収納することができる。

請求項７に記載の発明は、前記ターン部は、前記突出部と前記スロープ部との間に形成される前記屈曲部及び前記スロープ部の少なくとも１箇所に、前記固定子コアの半径方向に屈曲する第１クランク部を備えることを特徴とする。請求項７に記載の発明によれば、コイルエンドにおいて、隣接するターン部同士の干渉を回避しつつ他のターン部との重なりを可能とすることができる。

請求項８に記載の発明は、前記ターン部は、前記スロープ部の少なくとも１箇所に、前記第１クランク部とは反対向きの半径方向に屈曲する第２クランク部を備えることを特徴とする。請求項８に記載の発明によれば、コイルエンドにおいて、隣接するターン部同士の干渉を回避しつつ他のターン部との重なりを可能とすることができる。

請求項９に記載の発明は、前記第１クランク部と前記第２クランク部の間の周方向間隔が、１磁極ピッチ内のｍ×ｎ個の前記ターン部で全て異なることを特徴とする。請求項９に記載の発明によれば、コイルエンドにおいて、より一層容易に、それぞれのターン部を所定空間内にコンパクトに収納することができる。

請求項１０に記載の発明は、前記スロープ部が重なり合っている前記ターン部の数はｍ×ｎであることを特徴とする。請求項１０に記載の発明によれば、このように構成することで固定子巻線を容易に製造することができる。

請求項１１に記載の発明は、前記固定子巻線のコイルエンドは、最外周の前記ターン部の一部分が半径方向外側にはみ出したはみ出し部を備えることを特徴とする。請求項１１に記載の発明によれば、このように構成することで固定子巻線を容易に製造することができる。

請求項１２に記載の発明は、前記固定子巻線のコイルエンドは、最内周の前記ターン部の一部分が半径方向内側にはみ出したはみ出し部を備えることを特徴とする。請求項１２に記載の発明によれば、このように構成することで固定子巻線を容易に製造することができる。

請求項１３に記載の発明は、前記固定子巻線を構成する前記導線の数は、２×ｍ×ｎ本であり、少なくともｍ×ｎ本の前記導線が、前記固定子コアの隣接するｍ×ｎ個の前記スロットから巻き始められることを特徴とする。請求項１３に記載の発明によれば、固定子コアに導線を巻き付ける巻線機をコンパクトに構成することができる。

請求項１４に記載の発明は、前記固定子巻線を構成する前記導線の数は、２×ｍ×ｎ本であり、２×ｍ×ｎ本の前記導線が、前記固定子コアの隣接する２×ｍ×ｎ個の前記スロットから巻き始められることを特徴とする。請求項１４に記載の発明によれば、固定子コアに導線を巻き付ける巻線機をコンパクトに構成することができる。

請求項１５に記載の発明は、前記導線は、少なくとも前記スロット収容部が平角導線であることを特徴とする。請求項１５に記載の発明によれば、固定子コアのスロット内での導線占積率を向上させることができる。

実施形態に係る回転電機の固定子を模式的に示した模式斜視図である。 実施形態に係る固定子巻線を構成する導線の一部を示す図であって、（ａ）は（ｂ）のＡ側から見た平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ側から見た底面図である。 実施形態に係る固定子巻線の周方向に展開した展開図であって、（ａ）は（ｂ）のＡ側から見た展開図、（ｂ）は内周側から見た展開図、（ｃ）は（ｂ）のＢ側から見た展開図である。 実施形態に係る固定子巻線の結線例を示す説明図である。 実施形態に係る固定子巻線の他の結線例を示す説明図である。

以下、本発明の回転電機の固定子を具体化した一実施形態について図面を参照しつつ具体的に説明する。図１は、本実施形態に係る回転電機の固定子を模式的に示した模式斜視図である。図１において、２０は固定子、３０は固定子コア、４０は固定子コア３０に巻装された固定子巻線である。

本実施形態の固定子２０は、例えば車両の電動機及び発電機を兼ねる回転電機に使用されるものであって、固定子コア３０と、複数（本実施形態では１２本）の導線から形成される３相の固定子巻線４０とを備えている。固定子２０の内周側には回転子（図示せず）が回転自在に収容される。回転子の外周部には、極性が周方向に交互に異なる複数の磁極（本実施形態では４磁極）が永久磁石によって形成されている。回転子の外周面は、固定子２０の内周面に対して微小なエアギャップを介して対面している。

固定子コア３０は、所定厚さの電磁鋼板を軸方向に積層して円環状に形成されており、内周に複数のスロットが形成されている。複数のスロットは、その深さ方向が径方向と一致するように形成されている。固定子コア３０に形成されたスロットの数は、回転子の磁極数（２ｐ＝４）に対し、固定子巻線４０の一相あたり２個の割合で形成されている。本実施形態では、４×３×２＝２４より、スロットの総数は２４個とされている。なお、１極１相あたりのスロット数ｎは、ｎ＝２である。

次に、固定子コア３０に巻装された固定子巻線４０について図２及び図３を参照して説明する。図２は、固定子巻線４０を構成する導線（図３の導線１）の一部を示す図であって、（ａ）は（ｂ）のＡ側から見た平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ側から見た底面図である。図３は、本実施形態に係る固定子巻線４０の周方向に展開した展開図であって、（ａ）は（ｂ）のＡ側から見た展開図、（ｂ）は内周側から見た展開図、（ｃ）は（ｂ）のＢ側から見た展開図である。なお、図３において、（ａ）（ｂ）（ｃ）のそれぞれに付された１〜２４の番号は、固定子巻線４０を構成する導線が収容されるスロットの番号である。

この固定子巻線４０は、絶縁被覆平角線よりなる１２本の導線１〜１２により構成されている。導線１〜１２は、図２に示すように、スロットに収容されるスロット収容部２１と、周方向の異なるスロットに収容されたスロット収容部２１同士をスロットの外部で接続しているターン部２２とを有する。なお、ターン部２２は、固定子コア３０の軸方向端面３０ａから突出している部分であって、これらターン部２２の集合体によって、固定子巻線４０のコイルエンドが形成される。

このターン部２２は、第１スロット（一方のスロット）から固定子コア３０の軸方向と平行な方向にストレートに突出する突出部２２ａと、突出部２２ａの先端から周方向に屈曲する第１屈曲部２２ｂを介して第１スロットから所定間隔（１磁極ピッチ）離れた第ｋスロット（他方のスロット）に向けて９０度未満の角度で斜めに延びるスロープ部２２ｃと、スロープ部２２ｃの先端から固定子コア３０の軸方向と平行な方向に屈曲し第ｋスロットに収容されたスロット収容部２１に繋がる第２屈曲部２２ｄとからなる。すなわち、このターン部２２は、第１屈曲部２２ｂと第２屈曲部２２ｄが２箇所に形成されており、周方向において非対称な形状にされている。

そして、ターン部２２の第１屈曲部２２ｂ及びスロープ部２２ｃの何れか１箇所には、固定子コア３０の半径方向外方に屈曲する第１クランク部２３ａが形成されている。また、スロープ部２２ｃの第２屈曲部２２ｄ側の端部近傍には、第１クランク部２３ａとは反対向きの半径方向内方に屈曲する第２クランク部２３ｂが形成されている。第１クランク部２３ａ及び第２クランク部２３ｂの径方向へのずれ量は、１本の導線のほぼ幅分である。この第１クランク部２３ａ及び第２クランク部２３ｂは、ターン部２２の周方向一端部と他端部とを径方向に１本の導線の幅分ずらせることにより、隣接するターン部２２同士の干渉を回避しつつ他のターン部２２との重なりを可能とするために設けられている。なお、第１クランク部２３ａと第２クランク部２３ｂの間の周方向間隔は、１磁極ピッチ内の６個（ｍ×ｎ個）のターン部２２で全て異なるようにされている。

固定子巻線４０は、ｍ＝３相で、１極１相当たりのスロット数ｎがｎ＝２個であり、回転子は２ｐ個の磁極を備えるものであり、固定子コア３０のスロットの総数が（ｍ×ｎ×２ｐ）個であり、前記ｋはｋ＝ｍ×ｎ＋１である。これにより、導線は、第１スロットと第ｋスロットの間隔で、突出部とスロープ部とを２ｐ回繰り返すことで固定子コア３０を１周回する連続線である。この場合、連続線の数は１２本であるので、巻き線端末は全部で２４本存在する。

この固定子巻線４０は、固定子コア３０の隣接するスロットの間隔が電気角で３０度であるから、スロット番号｛１，７，１３，１９｝に収納される導線１が第１のＵ相（Ｕ１）であり、スロット番号｛２，８，１４，２０｝に収納される導線２が第２のＵ相（Ｕ２）である。第１のＵ相（Ｕ１）と第２のＵ相（Ｕ２）は、図４に示すように、互いに直列に接続されて１組のインバータで駆動される千鳥結線のケースや、図５に示すように、互いが電気的に独立に２組のインバータで駆動される磁気音キャンセル結線のケースなど用途に応じて端末処理をすることができる。

同様に、スロット番号｛３，９，１５，２１｝に収納される導線３が第１のＷ相（Ｗ１）であり、スロット番号｛４，１０，１６、２２｝に収納される導線４が第２のＷ相（Ｗ２）であり、スロット番号｛５，１１，１７，２３｝に収納される導線５が第１のＶ相（Ｖ１）であり、スロット番号｛６，１２，１８，２４｝に収納される導線６が第２のＶ相（Ｖ２）である。（Ｖ１）と（Ｖ２）、（Ｗ１）と（Ｗ２）の関係は（Ｕ１）と（Ｕ２）の関係に同じであり、３相Ｙの千鳥結線、若しくは２組の独立した３相Ｙ結線キャンセル巻きを構成する。

次に、ノズル方式の巻線機を用いて、固定子コア３０に導線を巻き付ける工程について説明する。本実施形態は、固定子巻線４０を構成する１２本（２×ｍ×ｎ本）の導線のうちの６本（ｍ×ｎ本）の導線を、固定子コア４０の隣接する６個（ｍ×ｎ個）のスロットから巻き始めるものである。先ず、スロット番号７〜１２につき説明する。

この６本の導線をそれぞれ導線７、８、９、１０、１１，１２と呼ぶこととし、当該６本は同時にスロットに収容されてゆく。６本の導線７〜１２は、固定子コア３０のコイルエンドＡ側からＢ側へ同時に挿入され、コイルエンドＢ側で図３の右側に曲げられて６スロット先、即ちスロット番号｛１３，１４，１５，１６，１７，１８｝へ向けて各々所定角度でスロープ部２２ｃを形成する。各スロット内ではこのとき、第１層に挿入されている。図３（ａ）は、図３（ｂ）のコイルエンドＡ側から見た展開図であり、ハッチングされている導線は端末を示し、下から第１層（最内層）、第２層、第３層、第４層（最外層）である。図３（ｃ）は、図３（ｂ）のコイルエンドＢ側から見た展開図であり、上から第１層（最内層）、第２層、第３層、第４層（最外層）である。

図３（ｃ）に示すように、このとき７番スロットから出た導線７のスロープ部２２ｃは第１クランク部２３ａを介して第１層から第２層に移った後、スロープ部２２ｃの第２屈曲部２２ｄ側の端部近傍に設けられた第２クランク部２３ｂを介して第２層から第１層に戻る。この導線７のスロープ部２２ｃのＢ側下に８番スロットから出た導線８のスロープ部２２ｃが重なり、８番スロットから出た導線８のスロープ部２２ｃのＢ側下に９番スロットから出た導線９のスロープ部２２ｃが重なり、というルールで順に１２番スロットから出た導線１２のスロープ２２ｃが重なる。１２番スロットから出た導線１２のスロープ部２２ｃは全体がＢ側に露出している。各々スロープ部２２ｃを形成した導線７〜１２は、６スロット先のスロット番号｛１３，１４，１５，１６，１７，１８｝のスロットへ向けて曲げられ、コイルエンドＢ側からＡ側へスロット内の第１層目に同時に挿入される。そして、コイルエンドＡ側では、導線７〜１２は上記と同様にして図３の右側に曲げられて６スロット先、即ちスロット番号｛１９，２０，２１，２２，２３，２４｝のスロットへ向けて各々所定角度でスロープ部２２ｃを形成する。

このとき１３番スロットから出た導線７のスロープ部２２ｃは第１クランク部２３ａを介して第１層から第２層に移った後、スロープ部２２ｃの第２屈曲部２２ｄ側の端部近傍に設けられた第２クランク部２３ｂを介して第２層から第１層に戻る。この導線７のスロープ部２２ｃのＡ側上に１４番スロットから出た導線８のスロープ部２２ｃが重なり、１４番スロットから出た導線８のスロープ部２２ｃのＡ側上に１５番スロットから出た導線９のスロープ部２２ｃが重なり、というルールで順に１８番スロットから出た導線１２のスロープ２２ｃが重なる。１８番スロットから出た導線１２のスロープ部２２ｃは全体がＡ側に露出している。

ここでスロープ部２２ｃに重なる際の導線７〜１２の曲げに関して詳しく説明する。例えばスロット１３番から出た導線７が図３の右へ曲げられるときに、一旦外周側に屈曲されてスロット番号｛１４、１５，１６，１７，１８｝のスロットから出た導線８〜１２を回避してスロープ部２２ｃを形成している。（図３（ａ）のＣ部）。図３（ａ）で第２層目をスロープ部２２ａが周回している。同様にスロット１４番から出た導線８は、スロット番号｛１５，１６，１７，１８｝のスロットから出た導線９〜１２を回避してスロープ部２２ｃを形成している。１５番スロットから出た導線９は、スロット番号｛１６，１７，１８｝のスロットから出た導線１０〜１２を回避する。つまり６本の導線７〜１２は回避すべき導線の数が異なる。

そして１３番スロットから出た導線７が１９番スロットに挿入される直前で内周側に屈曲されて１９番スロットの第１層目に挿入される（図３（ａ）のＤ部）。同様に導線８〜１２も１８番スロットと１９番スロットの間で内周側へ屈曲して重なり合うスロープ部２２ｃを形成する。但し、１８番スロットから出た導線１２は曲げる方向の先に干渉する導線（ターン部）が存在しないので外周側へは屈曲せずにそのまま図３の右へ曲げられる。

同様に、導線７〜１２は、次にスロット番号｛１９，２０，２１，２２，２３，２４｝のスロットの第１層目にコイルエンドＡ側からコイルエンドＢ側へ挿入され、コイルエンドＢ側で上記と同様に図３の右へ曲げられる。ここで導線７〜１２は１周回終了し２周回目に入るが、スロット番号｛１，２，３，４，５，６｝のスロットの第２層目にコイルエンドＢ側からコイルエンドＡ側に挿入され、順次３周回、４周回してスロット番号｛１，２，３，４，５，６｝のスロットの第４層目（最外周）に端末が現れる。

次に、スロット番号１〜６につき説明する。この６本の導線をそれぞれ導線１、２、３、４、５，６と呼ぶこととし、当該６本は同時にスロットに収容されてゆく。６本の導線１〜６は、コイルエンドＡ側からＢ側へ同時に挿入され、コイルエンドＢ側で図３の右側に曲げられて６スロット先、即ちスロット番号｛７，８，９，１０，１１，１２｝のスロットへ向けて各々所定角度でスロープ部２２ｃを形成する。各スロット｛１，２，３，４，５，６｝内ではこのとき、第１層に挿入されている。

スロット番号｛７，８，９，１０，１１，１２｝のスロットにコイルエンドＢ側からＡ側へ挿入されるが、当該スロットには第１層目に既に導線７〜１２が挿入済みなので、各々第２層目に挿入される。以降、前記導線７〜１２と同じルールで各スロットの第２層目に挿入されてゆき、４周回終了時点でスロット番号｛１９，２０，２１，２２、２３，２４｝のスロットの第４層目に端末が現れる。

このようにして構成したコイルエンドをＡ側から見ると（図３（ａ）参照）、スロット番号８〜１２に渡って最外周から導線１本分のみはみ出でたはみ出し部（２５）が形成されることが特徴となっている。また、スロット番号１８〜２４に渡って導線１２が他の導線と交差しないで露出している部分（スロープ部２２ｃ）が形成されることも特徴となっている。

また、コイルエンドをＢ側から見ると（図３（ａ）参照）、スロット番号１３〜１８に渡って最外周から導線１本分のみはみ出た部分（２５）が形成されることが特徴となっている。また、スロット番号１２〜１８に渡って導線１２が他の導線と交差しないで露出している部分（２２）が形成されることも特徴となっている。

次に、前記の如く全スロットに所定数収容された導線１〜１２の端末の処理の一例について説明する。

導線１〜１２の第１層目の端末を端末１−１、２−１、・・・１２−１と命名し、導線１〜１２の第４層目の端末を端末１−４、２−４、・・・１２−４と命名すると、端末１−４と端末７−４を溶接などで接続し（接点１）、端末２−４と端末８−４を接続し（接点２）、端末３−４と端末９−４を接続し（接点３）、端末４−４と端末１０−４を接続し（接点４）、端末５−４と端末１１−４を接続し（接点５）、端末６−４と端末１２−４を接続する（接点６）。更に、端末７−１と端末２−１を接続し（接点７）、端末９−１と端末４−１を接続し（接点８）、端末１１−１と端末６−１を接続する（接点９）。そして、接点１−１、３−１、５−１を中性点として接続すると、図４に示す千鳥巻き線となる。

以上のように、本実施形態の回転電機の固定子２０によれば、固定子巻線４０を構成する導線１〜１２のターン部２２には、屈曲部２２ｂ、２２ｄが２箇所にしか形成されていないため、巻線機等で固定子コア３０に導線１〜１２を巻き付ける際に、導線１〜１２の絶縁皮膜に掛かる負荷を軽減することができる。また、ターン部２２の形状が、周方向において非対称となるようにされているため、コイルエンドにおいて、隣接するターン部２２を重ね易くすることができるので、スペース効率が向上する。そのため、コイルエンドの大型化を抑制しつつ、導線１〜１２の絶縁皮膜へのダメージを軽減することができる。

特に、導線１〜１２のターン部２２は、突出部２２ａと、第１屈曲部２２ｂと、スロープ部２２ｃと、第２屈曲部２２ｄとからなるため、第１屈曲部２２ｂの曲げ率を比較的大きく設定することができ、導線１〜１２の絶縁皮膜へのダメージを効果的に軽減することができる。また、コイルエンドにおけるターン部２２のスペース効率を向上させることができるので、コイルエンドの大型化を有利に抑制することができる。

また、本実施形態では、第１スロットから延出した第１導線の第１スロープ部２２ｃの反固定子コア側に、第１スロットの第１スロープ部２２ｃ側に隣接する第２スロットから延出した第２導線の第２スロープ部２２ｃが重なり合うようにしていることから、それぞれのスロープ部２２ｃの収まりを効率よくできるので、コイルエンドの大型化を効果的に抑制することができる。特に、スロープ部２２ｃが重なり合っているターン部２２の数は６本（ｍ×ｎ本）であるため、固定子巻線４０を容易に製造することができる。

また、本実施形態では、固定子巻線４０を構成する導線は、第１スロットと第ｋスロットの間隔で、突出部２２ａとスロープ部２２ｃとを２ｐ回繰り返すことで固定子コア３０を１周回する連続線であるため、固定子巻線４０が、多相巻線であったり、音振動の低減に有利な分布係数の大きな巻線仕様であっても、コイルエンドの大型化を回避しながら容易に構成することができる。

また、本実施形態では、固定子コア３０を４周回する導線は、同一周回中での２ｐ本のスロット収容部２１のうち少なくとも２つのスロット収容部２１が、固定子コア３０の軸中心からの半径方向の距離が同じであるため、固定子コア３０のスロット内での導線占積率とコイルエンドでの導線占積率を極大化することができる。

また、本実施形態における固定子巻線３０は、コイルエンドを軸方向から見た際に、最内周又は最外周を構成する層のスロープ部群に、自己の導線のスロープ部２２ｃ上に他の導線のスロープ部２２ｃが重なっていないものが少なくとも１つ見えているように構成されているため、コイルエンドにおいて、それぞれのターン部を所定空間内にコンパクトに収納することができる。そのため、コイルエンドの大型化を有利に回避することができる。

そして、本実施形態では、ターン部２２の第１屈曲部２２ｂ及びスロープ部２２ｃの少なくとも１箇所に、第１クランク部２３ａを備えているため、コイルエンドにおいて、隣接するターン部２２同士の干渉を回避しつつ、他のターン部２２との重なりを可能とすることができる。また、ターン部２２のスロープ部２２ｃの少なくとも１箇所に、第１クランク部２３ａとは反対向きに屈曲する第２クランク部を備えているので、コイルエンドにおいて、他のターン部との重なり構造をより有利に達成することができる。

これら第１クランク部２３ａと第２クランク部２３ｂの間の周方向間隔は、１磁極ピッチ内のｍ×ｎ個のターン部２２で全て異なるようにされているので、コイルエンドにおいて、より一層容易に、それぞれのターン部２２を所定空間内にコンパクトに収納することが可能となる。

また、固定子巻線４０のコイルエンドは、最外周のターン部２２の一部分が半径方向外側にはみ出したはみ出し部２５を有し、最内周のターン部２２の一部分が半径方向内側にはみ出したはみ出し部２５を有するようにしているので、固定子巻線４０を容易に製造す
また、本実施形態では、固定子コア３０に１２本の導線を巻き付ける際に、６本（ｍ×ｎ本）の導線を、固定子コア３０の隣接する６個（ｍ×ｎ個）のスロットから巻き始めるようにしているため、固定子コア３０に導線を巻き付ける巻線機をコンパクトに構成することができる。

また、本実施形態では、絶縁被覆平角線よりなる導線を採用しているので、固定子コア３０のスロット内での導線占積率を向上させることができる。

〔他の実施形態〕
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。

例えば、上記の実施形態では、２極対の３相２４スロット全節分布巻きに適応したが、極数や分布係数、相数に関しては任意に設定することができる。

また、上記の実施形態では、１２本の導線１〜１２が図４に示すような千鳥結線された例を示したが、端末の結線を変更することで、図５の如き磁気音キャンセル巻き、つまり２組の電気的絶縁された３相結線が互いに電気的に３０度位相差で磁気結合（共通の固定子コアに巻装される）された巻線方法、を実現することも可能である。

また、上記の実施形態では、固定子巻線４０を構成する１２本（２×ｍ×ｎ本）の導線のうちの６本（ｍ×ｎ本）の導線を、固定子コア４０の隣接する６個（ｍ×ｎ個）のスロットから巻き始めるようにしていたが、１２本（２×ｍ×ｎ本）の導線を、固定子コア４０の隣接する１２個（２×ｍ×ｎ個）のスロットから巻き始めるようにしてもよい。このようにすれば、導線を巻き付ける巻線機をより一層コンパクトに構成することができる。

１〜１２…導線、 ２０…固定子、 ２１…スロット収容部、 ２２…ターン部、 ２２ａ…突出部、 ２２ｂ…第１屈曲部、 ２２ｃ…スロープ部、 ２２ｄ…第２屈曲部、 ２３ａ…第１クランク部、 ２３ｂ…第２クランク部、 ２５…はみ出し部、 ３０…固定子コア、 ４０…固定子巻線。

Claims (15)

1. 周方向に複数のスロットを有する円環状の固定子コアと、前記スロットに収容されるスロット収容部と周方向の異なる前記スロットに収容された前記スロット収容部同士を前記スロットの外部で接続しているターン部とを有する複数の導線を前記固定子コアに巻装してなる固定子巻線と、を備えた回転電機の固定子において、
   前記ターン部は、屈曲部が２箇所に形成され、周方向において非対称な形状であることを特徴とする回転電機の固定子。
2. 前記ターン部は、第１スロットから固定子コアの軸方向と平行な方向に突出する突出部と、該突出部の先端から周方向に屈曲し前記第１スロットから所定間隔離れた第ｋ（ｋは自然数）スロットに向けて９０度未満の角度で斜めに延びるスロープ部とを備え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. 前記第１スロットから延出した第１導線の第１スロープ部の反固定子コア側に、前記第１スロットの前記第１スロープ部側に隣接する第２スロットから延出した第２導線の第２スロープ部が重なり合っていることを特徴とする請求項２に記載の回転電機の固定子。
4. 前記固定子巻線は、ｍ（ｍは自然数）相で、１極１相当たりのスロット数がｎ（ｎは自然数）個で、２ｐ個の磁極を備えるものであり、前記固定子コアの前記スロットの総数がｍ×ｎ×２ｐ（ｐは自然数）個であり、前記ｋはｋ＝ｍ×ｎ＋１であり、
   前記導線は、前記第１スロットと前記第ｋスロットの間隔で、前記突出部と前記スロープ部とを２ｐ回繰り返すことで前記固定子コアを１周回する連続線であることを特徴とする請求項２に記載の回転電機の固定子。
5. 前記導線が前記固定子コアをJ（Ｊは自然数）周回する場合、同一周回中での２ｐ本の前記スロット収容部のうち少なくとも２つの前記スロット収容部は、前記固定子コアの軸中心からの半径方向の距離が同じであることを特徴とする請求項４に記載の回転電機の固定子。
6. 前記固定子巻線のコイルエンドを軸方向から見た際に、最内周又は最外周を構成する層のスロープ部群に、自己の導線の前記スロープ部上に他の導線の前記スロープ部が重なっていないものが少なくとも１つ見えていることを特徴とする請求項５に記載の回転電機の固定子。
7. 前記ターン部は、前記突出部と前記スロープ部との間に形成される前記屈曲部及び前記スロープ部の少なくとも１箇所に、前記固定子コアの半径方向に屈曲する第１クランク部を備えることを特徴とする請求項２〜６の何れか一項に記載の回転電機の固定子。
8. 前記ターン部は、前記スロープ部の少なくとも１箇所に、前記第１クランク部とは反対向きの半径方向に屈曲する第２クランク部を備えることを特徴とする請求項７に記載の回転電機の固定子。
9. 前記第１クランク部と前記第２クランク部の間の周方向間隔が、１磁極ピッチ内のｍ×ｎ個の前記ターン部で全て異なることを特徴とする請求項８に記載の回転電機の固定子。
10. 前記スロープ部が重なり合っている前記ターン部の数はｍ×ｎであることを特徴とする請求項４に記載の回転電機の固定子。
11. 前記固定子巻線のコイルエンドは、最外周の前記ターン部の一部分が半径方向外側にはみ出したはみ出し部を備えることを特徴とする請求項７〜９の何れか一項に記載の回転電機の固定子。
12. 前記固定子巻線のコイルエンドは、最内周の前記ターン部の一部分が半径方向内側にはみ出したはみ出し部を備えることを特徴とする請求項７〜９の何れか一項に記載の回転電機の固定子。
13. 前記固定子巻線を構成する前記導線の数は、２×ｍ×ｎ本であり、少なくともｍ×ｎ本の前記導線が、前記固定子コアの隣接するｍ×ｎ個の前記スロットから巻き始められることを特徴とする請求項４に記載の回転電機の固定子。
14. 前記固定子巻線を構成する前記導線の数は、２×ｍ×ｎ本であり、２×ｍ×ｎ本の前記導線が、前記固定子コアの隣接する２×ｍ×ｎ個の前記スロットから巻き始められることを特徴とする請求項４に記載の回転電機の固定子。
15. 前記導線は、少なくとも前記スロット収容部が平角導線であることを特徴とする請求項１〜１４の何れか一項に記載の回転電機の固定子。

Images