JP2015144511A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストでさまざまなバリエーションに対応可能な回転電機を提供する。
【解決手段】複数相の固定子巻線６を有する固定子７と、各固定子巻線６から引き出された接続端部と接続される電力変換装置１３を備えた回転電機１であって、固定子７は、固定子鉄心５と、固定子鉄心５に複数の巻線仕様に適用できるよう巻回された固定子巻線６とで構成され、各固定子巻線６は、固定子巻線６から引出された引出線の接続状態を変えることによって所定の巻線仕様に設定可能なようにスロットに挿入配置されると共に、引出線及び電力変換装置１３への接続端部は、各巻線仕様に係わることなく固定子鉄心５の同じ位置に配置した。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両用交流発電機などの回転電機に関し、特にその固定子に巻回される巻線に関するものである。

従来より、車両用交流発電機などの回転電機の固定子に巻回される巻線の構造や結線方法については、例えば特開２０１０−１０４０８１号公報（特許文献１）に開示されているようにさまざまな提案がなされている。

特開２０１０−１０４０８１号公報

上記特許文献１では、固定子鉄心に巻回された複数の相巻線からなる固定子巻線を持つ固定子と、導体をインサート成形した中継サーキットを備えた回転電機において、上記固定子巻線のコイルエンドから引き出された相巻線の端子を中継サーキットに接続することにより、固定子巻線と中継サーキットで三相回路を構成することが提案されている。

この特許文献1に開示された技術によれば、中継サーキットで三相巻線の中性点や、相間の接続部を構成することで、固定子巻線のコイルエンド部を簡略化することができ、固定子の生産性を高めることができる。

一方で、上記特許文献１に開示された技術では、中継サーキットにおいて固定子巻線の結線のためにインサートされる導体の形状が複雑になり、中継サーキットの成形時にインサートされた導体間の短絡が起きることが懸念される。また、固定子巻線と中継サーキットとの間の接続は、固定子巻線のコイルエンドから引き出した相巻線の端子相互間で接続する場合、即ち、中継サーキットなしで接続する場合より上位の組立体で接続する必要があり、回転電機が大型化する問題点がある。

更に、回転電機に要求される特性やシステム電圧に応じて、固定子巻線を変更する場合に、中継サーキットを変更する必要が生じ、回転電機のバリエーション展開時のコストが増大する問題点がある。

この発明は、上記課題に着目してなされたもので、より低コストで様々なバリエーションに対応可能な回転電機を提供することを目的とするものである。

この発明に係る回転電機は、軸受により回転自在に保持された回転子と、上記回転子に対向して配置された固定子鉄心、この固定子鉄心に形成されたスロットに保持される複数相の固定子巻線を有する固定子と、上記軸受と上記固定子を、上記回転子の軸方向の両側から保持するフロントブラケット及びリヤブラケットと、上記リヤブラケットに固定され、上記複数相の固定子巻線の各々から引出された引出線の接続端部に接続される電力変換装置と、を備えた回転電機において、
上記固定子巻線は、分布巻で複数の巻線仕様に適用できるように上記スロットに保持されると共に、上記電力変換装置への上記引出線の接続端部は、各巻線仕様に係わることな
く上記固定子鉄心の同じ位置に配置したものである。

この発明によれば、相巻線の引出線のコイルエンド上での煩雑な引き回し作業や結線作業を削減して、固定子の生産性を高める回転電機を得ることができる。更に、固定子に巻装される固定子巻線を共通とし、必要とされる回転電機の特性に対して、固定子巻線の接続を変更することにより対応できる。また、このように固定子巻線を共通とし、固定子の結線方法のみの変更で対応できるようにすることで、固定子の製造設備を共通化でき、新たな設備を必要とせずに複数の仕様に対応することができる。また、複数種類の固定子を生産する際に、結線工程の工作機のプログラム変更で生産する固定子の種類を切り替えることが可能で、段取り替えの時間を短縮できて生産性が向上する。

この発明の実施の形態１に係る回転電機の全体構造を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の回転電機の電気回路図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子巻線の巻線状態を示す巻線図である。 図３の変形例を示す巻線図である。 この発明の実施の形態１に係る他の回転電機の固定子巻線の巻線状態を示す巻線図である。 図５の変形例を示す巻線図である。 この発明の実施の形態２に係る回転電機の各固定子コイルの電気角の分布を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子をＹ結線した巻線仕様の接続図である。 この発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子をΔ結線した巻線仕様の接続図である。

以下、この発明に係る回転電機の好適な実施の形態について図面を用いて説明する。なお、各図において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。また、以下で説明する実施の形態では、電動機として使用することで接続されるエンジンの再始動を行い、発電機として使用することで車両への電力供給や、バッテリへの充電を行うことができる車両用回転電機を例に挙げて説明する。

実施の形態１．
図１から図６は、この発明の実施の形態１に係る回転電機を説明する図である。図１は回転電機の全体構造を示す断面図である。図１に示す回転電機では、固定子に設けられるスロットが毎極毎相当たり２つの割合で形成され、各相巻線の端部からの相間接続用の引出線、相巻線群の中性点用の引出線を有する１組の三相巻線を構成している。また、それぞれ、３つの相巻線の中性点用の引出線がコイルエンド上で互いに結線され、２組の三相巻線を構成している。

図１において、回転電機１は、界磁電流による磁束を発生する界磁巻線２と界磁巻線２を覆う界磁鉄心３を有し、回転自在に保持された回転子４と、回転子４を囲うように対向して配置された固定子鉄心５と固定子鉄心５の内周側に形成されたスロットに保持された複数相の相巻線からなる固定子巻線６を有する固定子７を備えている。

また、回転電機１は、回転子４の片側端部に取り付けられ、図示しない内燃機関と回転子４とのトルクを授受するプーリ８（以下、プーリ側をフロント側、反プーリ側をリヤ側という。)と、回転子４を回転自在に保持するフロントベアリング９及びリヤベアリング１０と、フロントベアリング９及びリヤベアリング１０と固定子７を、回転子４の回転子軸１１の両側から保持するフロントブラケット１２ａとリヤブラケット１２ｂと、リヤブラケット１２ｂに固定され、固定子巻線６から引き出された巻線端部に接続される電力変換装置１３とを備えている。

固定子７は、上記のように固定子鉄心５と、この固定子鉄心５に後述のように複数の巻線仕様に適用できるように巻回された固定子巻線６とで構成されている。固定子巻線６は分布巻で固定子鉄心５に巻回されており、固定子鉄心５に形成されたスロットに複数の相巻線を挿入した状態で、当該複数の相巻線の接続状態を変えることにより固定子７が複数の巻線仕様を選択することができ、巻線仕様が異なるように構成されている。

更に、固定子巻線６の電力変換装置１３への巻線端部及び引出線は、固定子鉄心５の同じ位置に配置されている。すなわち、固定子巻線６は、相巻線から引出された引出線の接続状態を変えることによって所定の巻線仕様に設定可能なようにスロットに挿入配置されると共に、電力変換装置１３への巻線端部は、各巻線仕様に係わることなく固定子鉄心５の同じ位置に配置されている。

回転子４は、界磁電流を供給するスリップリング１４を持ち、このスリップリング１４はリヤブラケット１２ｂより回転子軸１１のリヤ側軸端部に設けられている。界磁鉄心３の軸方向両端部には、冷却風を発生させるフロント側ファン１５、リヤ側ファン１６が取り付けられている。また、回転子４の回転位相を検知する回転センサ１７のロータがスリップリング１４とリヤベアリング１０の間に搭載されている。リヤブラケット１２ｂの更にリヤ側には、電力変換装置１３として後述のインバータアセンブリが設けられると共に、電力変換装置１３とスリップリング１４との間の空間にブラシホルダ１８が設けられ、更に、ブラシホルダ１８と回転センサ１７との間には回転センサ保護カバー１９が搭載されている。

電力変換装置１３としてのインバータアセンブリは、駆動時の固定子電流の供給及び発電時の電機子電流の整流を行うスイッチング素子を周辺回路と共にまとめたパワーモジュール２０と、界磁電流を制御するスイッチング素子を周辺回路と共にまとめた界磁モジュール２１と、パワーモジュール２０と界磁モジュール２１が搭載された冷却用ヒートシンク２２と、パワーモジュール２０、界磁モジュール２１の電力系の端子と接続されるターミナルを備えたケース２３と、パワーモジュール２０と界磁モジュール２１を制御する制御回路が構成された制御モジュール２４で構成されている。なお、パワーモジュール２０や界磁モジュール２１は、スイッチング素子等を配線用のリードフレームに搭載し、全体を樹脂成型により構成されている。

電力変換装置１３としてのインバータアセンブリは、所定の厚みを有する中空円板状に形成されており、その中空部を回転子軸１１が挿通するように配置されている。また、上記インバータアセンブリには界磁巻線２に通電するブラシホルダ１８が固定されている。そして、ブラシホルダ１８とリヤブラケット１２ｂの間には、回転センサ１７の固定子が配置され、回転センサ１７の信号配線がインバータアセンブリに接続される。インバータアセンブリの外周には、インバータアセンブリ等を保護する保護カバー２５が搭載され、保護カバー２５の中央部及び側部には冷却風を吸入する吸入口２５ａ、２５ｂが形成されている。

実施の形態１に係る回転電機１は上記のように構成されており、次に、その動作につて説明する。図２は、回転電機１の電気回路図であり、図３、図４は、回転電機１の固定子巻線６の巻線状態を示した巻線図で、三相の固定子巻線６を２組備えている。なお、図４は、図３の変形例である。

図２の電気回路図に示すように、回転電機１が電動機として動作する場合は、制御モジュール２４から界磁モジュール２１に界磁電流を流すように指示を行い、界磁巻線２が励磁される。次に、パワーモジュール２０に三相交流電流を流すことで回転子４が回転し、トルクを出力する。

一方、回転電機１が発電機として動作する場合は、外部コントローラから必要な発電電流の指示を受け、制御モジュール２４が要求された発電電流に応じた界磁電流を流すように界磁モジュール２１に指示する。また、制御モジュール２４が相電圧を測定し、出力電圧を超えた場合にスイッチング素子を切り替えるように、パワーモジュール２０に指示することで固定子巻線６に発生する交流電流を直流電流へ整流する。なお、図２において、符号２６はバッテリを示している。

次に、実施の形態１に係る回転電機１の固定子７の巻線構成について詳細に説明する。
実施の形態1に係る回転電機１の固定子巻線６は、分布巻で固定子鉄心５に巻回されており、固定子７の1つのスロット内には６本の導体が挿入されている。スロット内の６本の導体の内２本を一組として、固定子７の1周分を編み上げた固定子コイルアセンブリを３組備えている。

固定子コイルアセンブリは回転子４の周りを１周するように製造され、一つの固定子コイルアセンブリの巻終わりの端部と別の固定子コイルアセンブリの巻始め端部とを接続することで回転子４の周りを２周するコイルにすることができる。このように３つの固定子コイルアセンブリを繋ぐことで、回転子４の周りを３周するコイルを構成することができる。

３組の固定子コイルアセンブリは、固定子７に挿入され、各端部で他の固定子コイルアセンブリの同じスロットに挿入されているコイルに接続される。３組のコイルアセンブリを接続することにより、固定子７に３回巻回されたコイルが２本構成されることになる。また、固定子鉄心５の最内周側に挿入される固定子コイルアセンブリは、コイルごとに口出し線が引き出され、固定子巻線６のコイルエンド部で結線される。

上記について図を用いて説明すると、図３から図６は、固定子コイルアセンブリの編み上げられた２本のコイルを分解した図で、固定子コイルアセンブリの構成について説明する。図３から図６において、中央の平行線の部分はスロット挿入部であり、左右の山型の部分がコイルエンド部になる。各図の左側のコイルにおいて、紙面上側から辿って左側のコイルエンド部からスロット挿入部につながり、右側のコイルエンド部に抜ける。また、右側のコイルでは、右側のコイルエンド部からスロット挿入部に入り左側のコイルエンド部に抜ける。そして、左側のコイルの右側のコイルエンド部に抜ける部分と、右側のコイルの左側のコイルエンド部に抜ける部分、即ち、スロット内部分が重なるように編み上げられている。なお、図３から図６では重なっているコイルを見やすくするため左右に分けて図を描いている。

結線の構成は、各図の左右のコイルにおいて左側に引き出されている引出し線の先端に振ってある同じ記号同士を接続することになる。具体的にはＮ１〜Ｎ４は３本の引出し線を接続する中性点、ａ〜ｆは左右のコイルを接続して、コイルのターン数を増やすコイル中継部、Ｕ、Ｖ、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚは出力線となる。図３、図４の結線については中性点の接続を破線、中継部の接続を一点鎖線で示し、図５、図６の結線については出力線を実線で、中継部の接続を一点鎖線で示している。

上記のように、図３と図４は、口出し線が引き出されている２本組で巻回される固定子コイルアセンブリを１本ずつに分解した状態を示し、図中の同じ線種のコイルが、固定子７の同じスロットに挿入される。固定子コイルアセンブリの端部で接続することで、１本のコイルは固定子７に３ターン巻回されることになる。

図３は、６本の導体を直列に接続してＹ結線を構成した場合を示し、図４は、３本の導体を直列に接続し、Ｙ結線の回路を２回路並列に構成した場合を示している。図３、図４共に、固定子コイルアセンブリの同じ位置から口出し線が引き出されており、口出し線上部に記載しているＵ、Ｖ、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚは、電力変換装置１３に接続される口出し線、図３中のＮ１、Ｎ２、及び図４中のＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４は、Ｙ結線の中性点に接続される口出し線、図３中のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは、２本のコイルを直列に接続するコイル中継部を示している。

本実施の形態１の回転電機１では、２組の三相巻線（Ｕ、Ｖ、Ｗ、及びＸ、Ｙ、Ｚ）を持ち、２本一組の固定子コイルアセンブリを使用しているため、１２本(３相巻線×２組×コイル２本)のコイル中継部が引き出されている。同じスロットに挿入されている２本のコイルのコイル中継部（ａ−ａ、ｂ−ｂ、ｃ−ｃなど）で直列接続し、他のスロットに挿入されている固定子コイルアセンブリと中性点（Ｎ１、Ｎ２）で接続してＹ結線の固定子巻線６を構成する。

一方、図４では、同じスロットに挿入されている２本のコイルを各々他の固定子コイルアセンブリの中性点同士（Ｎ１−Ｎ１−Ｎ１など）を接続することでＹ結線の固定子巻線６を構成する。

同一スロットに挿入される２本のコイルの出力端部を同じ電力変換装置１３の接続部に繋ぐことで２並列（例えば、中性点Ｎ１に接続される組と中性点Ｎ２に接続される組の２並列）のＹ結線を持つ固定子７とすることができる。

以上のような構成にすることで、固定子巻線６を同じとし、結線方法を変えるだけで２種類の固定子７を製造することが可能となる。結線方法の変更のみで行えるため、製造時の段取り替えを簡単に行うことができ、特性の異なる回転電機１を安価に製造することが可能となる。

また、図５は、６本の導体を直列に接続してΔ結線を構成した場合を示し、図６は、３本の導体を直列に接続し、Δ結線の回路を２回路並列に構成した場合の固定子巻線６を示している。
Δ結線とするために、口出し線（Ｕ、Ｖ、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚ）は、２種類の線種で示すコイルとなる。上記のＹ結線の場合と同様に２本のコイルを直列に接続して固定子巻線６の巻数を増やす構成と、並列に接続する場合を同一の固定子巻線６を用いて結線方法のみを変更することで製造することが可能になる。

なお、図３から図６では、２組の三相巻線の結線方法を同一としているが、結線方法の組み合わせを変えた固定子７を製造することも可能である。

以上、実施の形態１に係る回転電機１は、複数の巻線仕様に適用できるように固定子巻線６が固定子鉄心５のスロットに保持され、固定子巻線６のコイルエンド部で接続を変更するものであり、接続を変更するように製造設備のプログラムを変更するのみで複数の巻線仕様に対応可能となり、プログラムの変更のみで別仕様の固定子７が生産可能となる。従って、複数の固定子７の巻線仕様で設備を共用化でき、大幅に設備費や段取り替えの費用を削減することが可能となり、回転電機１のコストを低減することが可能となる。

これに対し、従来のように導体をインサート成形した中継サーキットを使用することにより固定子で巻線を切り替えるものにおいては、中継サーキットを巻線仕様ごとに用意する必要があり、中継サーキットとしては電気を導通するためのターミナル、ターミナルを絶縁保持するためのモールド部が必要となり、生産するためにそれぞれの金型や生産設備が必要となる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る回転電機について説明する。実施の形態２は、２組の三相巻線を備えた固定子において、同一の固定子巻線を用いて、複数種類の巻線構成を行う場合に、固定子巻線の口出し線を出す位置と電気的な順番を同一になるように構成するものである。

具体例として、２組の三相巻線を持ち、分布巻で巻回された固定子コイルアセンブリを固定子鉄心のスロットに挿入する形式の固定子の場合を考える。２組の三相巻線ではｕ１、ｕ２、ｕ３の組とｘ１、ｘ２、ｘ３の組の計６相で構成し、電磁気的なバランスを考えて、固定子コイルの順番をｕ１、ｘ１、ｕ２、ｘ２、ｕ３、ｘ３とした固定子コイルアセンブリとする。

このような順番で構成することにより、２組の三相巻線は所定の電気角分だけずらして構成されることになる。通常、分布巻の固定子コイルは、任意の固定子のスロットに何れかの相のコイルが挿入された場合、全相数分、つまり６スロットずれたスロットに同じ相のコイルが逆向きに挿入されることになり、計１２スロットで電気角３６０°となる。

各コイルの電気角の関係を図７に示す。この時、ｕ１、ｕ２、ｕ３の電気角の間隔は６０°、ｘ１、ｘ２、ｘ３の電気角の間隔は６０°とし、それぞれの組の隣り合う電気角は任意に設定できる。なお、実施の形態２に係る回転電機の構成は、実施の形態１の図１、図２で説明した回転電機１と同様であり、以降の説明では図１、図２の符号を用いて説明する。

ここで、固定子７の巻線仕様１としてＹ結線の固定子７、巻線仕様２としてΔ結線の固定子７を考える。巻線仕様１において、各コイルの接続を図８（ａ）（ｂ）のように考える。図８（ａ）がｕ１、ｕ２、ｕ３の組、図８（ｂ）がｘ１、ｘ２、ｘ３の組となっており、円の内部が固定子７での結線を示し、円の外部にそれぞれ３本の出力端子（Ｕ、Ｖ、Ｗ、及びＸ、Ｙ、Ｚ）を取り出し、その出力端子（Ｕ、Ｖ、Ｗ、及びＸ、Ｙ、Ｚ）はインバータアセンブリに接続されている。巻線仕様１で回転電機１を電動機として紙面に向かって右回転方向に回転させるための固定子７への通電を考える。なお、図８（ａ）は次の１（ｉ）の場合における固定子巻線６での電流の流れを示しており、図８（ｂ）は１（ｊ）の場合における固定子巻線６での電流の流れを示している。

１−（ａ）：
電流を出力端子Ｕから流し、固定子コイルｕ１を流れ、中性点Ｎ１を通って、固定子コイルｕ３、ｕ２へ流れて、出力端子Ｖ、Ｗからインバータアセンブリに流れる。
１−（ｂ）：
電流を出力端子Ｘ、Ｙから流し、固定子コイルｘ３、ｘ２を流れ、中性点Ｎ２を通って、固定子コイルｘ１へ流れ、出力端子Ｚからインバータアセンブリに流れる。
１−（ｃ）：
電流を出力端子Ｕ、Ｖから流し、固定子コイルｕ１、ｕ３を流れ、中性点Ｎ１を通って、固定子コイルｕ２へ流れ、出力端子Ｗからインバータアセンブリに流れる。
１−（ｄ）：
電流を出力端子Ｙから流し、固定子コイルｘ２を流れ、中性点Ｎ２を通って、固定子コイルｘ１、ｘ３へ流れて、出力端子Ｚ、Ｘからインバータアセンブリに流れる。
１−（ｅ）：
電流を出力端子Ｖから流し、固定子コイルｕ３を流れ、中性点Ｎ１を通って、固定子コイルｕ２、ｕ１へ流れて、出力端子Ｗ、Ｕからインバータアセンブリに流れる。
１−（ｆ）：
電流を出力端子Ｙ、Ｚから流し、固定子コイルｘ２、ｘ１を流れ、中性点Ｎ２を通って、固定子コイルｘ３へ流れ、出力端子Ｘからインバータアセンブリに流れる。
１−（ｇ）：
電流を出力端子Ｖ、Ｗから流し、固定子コイルｕ３、ｕ２を流れ、中性点Ｎ１を通って、固定子コイルｕ１へ流れ、出力端子Ｕからインバータアセンブリに流れる。
１−（ｈ）：
電流を出力端子Ｚから流し、固定子コイルｘ１を流れ、中性点Ｎ２を通って、固定子コイルｘ３、ｘ２へ流れて、出力端子Ｘ、Ｙからインバータアセンブリに流れる。
１−（ｉ）：
電流を出力端子Ｗから流し、固定子コイルｕ２を流れ、中性点Ｎ１を通って、固定子コイルｕ１、ｕ３へ流れて、出力端子Ｕ、Ｖからインバータアセンブリに流れる。
１−（ｊ）：
電流を出力端子Ｚ、Ｘから流し、固定子コイルｘ１、ｘ３を流れ、中性点Ｎ２を通って、固定子コイルｘ２へ流れ、出力端子Ｙからインバータアセンブリに流れる。
１−（ｋ）：
電流を出力端子Ｗ、Ｕから流し、固定子コイルｕ２、ｕ１を流れ、中性点Ｎ１を通って、固定子コイルｕ３へ流れ、出力端子Ｖからインバータアセンブリに流れる。
１−（ｌ）：
電流を出力端子Ｘから流し、固定子コイルｘ３を流れ、中性点Ｎ２を通って、固定子コイルｘ２、ｘ１へ流れて、出力端子Ｙ、Ｚからインバータアセンブリに流れる。

以上の１−（ａ）〜（ｌ）を繰り返すことで、電流波形を紙面上面から見て時計回りに回転させることができ、回転電機１を電動機として使用することができる。

次に巻線仕様２としてΔ結線の固定子７を考える。図９に巻線仕様２の固定子コイルの接続を示す。図８と同様に円の内部が固定子７での結線を示し、円の外部にそれぞれ３本の出力端子（Ｕ、Ｖ、Ｗ、及びＸ、Ｙ、Ｚ）を取り出し、この出力端子（Ｕ、Ｖ、Ｗ、及びＸ、Ｙ、Ｚ）はインバータアセンブリに接続されている。また、各コイル間の電気角は巻線仕様１と同様とする。巻線仕様２で回転電機１を電動機として紙面に向かって右回転方向に回転させるための固定子７への通電を考える。なお、図９（ａ）は次の２（ｉ）の場合における固定子巻線６での電流の流れを示しており、図９（ｂ）は２（ｊ）の場合における固定子巻線６での電流の流れを示している。

２−（ａ）：
電流を出力端子Ｕから流し、固定子コイルｕ１、ｕ２を流れ、出力端子Ｖ、Ｗからインバータアセンブリに流れる。
２−（ｂ）：
電流を出力端子Ｘ、Ｙから流し、固定子コイルｘ１、ｘ２を流れ、出力端子Ｚからインバータアセンブリに流れる。
２−（ｃ）：
電流を出力端子Ｕ、Ｖから流し、固定子コイルｕ２、ｕ３を流れ、出力端子Ｗからインバータアセンブリに流れる。
２−（ｄ）：
電流を出力端子Ｙから流し、固定子コイルｘ２、ｘ３を流れ、出力端子Ｚ、Ｘからインバータアセンブリに流れる。
２−（ｅ）：
電流を出力端子Ｖから流し、固定子コイルｕ３、ｕ１を流れ、出力端子Ｗ、Ｕからインバータアセンブリに流れる。
２−（ｆ）：
電流を出力端子Ｙ、Ｚから流し、固定子コイルｘ３、ｘ１を流れ、出力端子Ｘからインバータアセンブリに流れる。
２−（ｇ）：
電流を出力端子Ｖ、Ｗから流し、固定子コイルｕ１、ｕ２を流れ、出力端子Ｕからインバータアセンブリに流れる。
２−（ｈ）：
電流を出力端子Ｚから流し、固定子コイルｘ１、ｘ２を流れ、出力端子Ｘ、Ｙからインバータアセンブリに流れる。
２−（ｉ）：
電流を出力端子Ｗから流し、固定子コイルｕ２、ｕ３を流れ、出力端子Ｕ、Ｖからインバータアセンブリに流れる。
２−（ｊ）：
電流を出力端子Ｚ、Ｘから流し、固定子コイルｘ２、ｘ３を流れ、出力端子Ｙからインバータアセンブリに流れる。
２−（ｋ）：
電流を出力端子Ｖ、Ｗから流し、固定子コイルｕ１、ｕ２を流れ、出力端子Ｕからインバータアセンブリに流れる。
２−（ｌ）：
電流を出力端子Ｚから流し、固定子コイルｘ１、ｘ２を流れ、出力端子Ｘ、Ｙからインバータアセンブリに流れる。

以上の２−（ａ）〜（ｌ）を繰り返すことで、電流波形を紙面上面から見て時計回りに回転させることができ、回転電機１を電動機として使用することができる。

以上のように巻線仕様１、２のそれぞれを電動機として動作させる場合の通電順を記載したが、上記１−（ａ）〜（ｌ）と２−（ａ）〜（ｌ）ではインバータアセンブリからの入力と出力である出力端子Ｕ、Ｖ、Ｗ、及びＸ、Ｙ、Ｚの通電順は同じで回転電機１を同方向に回転することが可能となる。これは巻線仕様１と２で３組の三相巻線の電気角の差が同じとなるようにインバータアセンブリに接続する出力端子を引き出しているため、インバータアセンブリにとって電磁気的に固定子７の巻線は同等となっているためである。

このように固定子７の巻線を設定することで、回転電機１として制御用プログラムも含めて、同じインバータアセンブリを使用して、特性の異なる製品を製造することが可能となり、安価に製品のバリエーションを展開することができる。またインバータアセンブリや制御プログラムの開発期間の短縮や開発費の低減をすることができる。

本実施の形態２では複数組の三相巻線の相対的な電気角が同一になればよく、例えば巻線仕様１の図８では固定子コイルｕ１に接続される出力端子をＵ、固定子コイルｘ３に接続される出力端子をＸとしているが、それぞれ電気角１２０°ずつ回して固定子コイルｕ３に接続される出力端子をＵ、固定子コイルｘ２に接続される出力端子をＸとして、Ｕ、Ｖ、Ｗ、及びＸ、Ｙ、Ｚの出力端子を設定しても、インバータアセンブリ側では全く同じ順番で通電して同じ動作を得ることができる。また巻線仕様２においても同様である。

さらに回転電機１を発電機として使用する場合に於いても、電力変換装置１３にＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子を用いて、誘起電圧が出力電圧に達した固定子巻線６の相に
接続されているスイッチング素子をＯＮすることでスイッチング素子の損失を低減する同期整流発電を行う場合に、固定子巻線６の通電順が結線方法に寄らず統一することができ、電力変換装置１３の回路構成や制御プログラムを統一や簡略化が可能となる。これにより、回転電機１の製造コストを低減することができる。

以上、この発明の実施の形態１及び２について説明したが、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 回転電機、２ 界磁巻線、３ 界磁鉄心、４ 回転子、６ 固定子巻線、５ 固定子鉄心、７ 固定子、８ プーリ、９ フロントベアリング、１０ リヤベアリング、１１ 回転子軸、１２ａ フロントブラケット、１２ｂ リヤブラケット、１３ 電力変換装置、１４ スリップリング、１５、１６ ファン、１７ 回転センサ、１８ ブラシホルダ、１９ 回転センサ保護カバー、２０ パワーモジュール、２１ 界磁モジュール、２２ 冷却用ヒートシンク、２３ ケース、２４ 制御モジュール、２５ 保護カバー、２５ａ、２５ｂ 吸入口、２６ バッテリ。

この発明に係る回転電機は、軸受により回転自在に保持された回転子と、上記回転子に対向して配置された固定子鉄心、この固定子鉄心に形成されたスロットに保持される複数相の固定子巻線を有する固定子と、を備えた回転電機において、
上記固定子は、ｍとｎを正の整数として、上記複数相の固定子巻線の各相のコイルｎ本を上記回転子の周りを１周する分布巻コイルとして構成された固定子コイルアセンブリをｍ個備え、ｍ個の上記固定子コイルアセンブリを上記スロットの一つに挿入することにより、巻数がｍ×ｎの固定子と、巻数がｍでｎ回路を並列に持つ固定子とを、同一鉄心及び同一巻線で構成するものである。

Claims (5)

1. 軸受により回転自在に保持された回転子と、
   上記回転子に対向して配置された固定子鉄心、この固定子鉄心に形成されたスロットに保持される複数相の固定子巻線を有する固定子と、
   上記軸受と上記固定子を、上記回転子の軸方向の両側から保持するフロントブラケット及びリヤブラケットと、
   上記リヤブラケットに固定され、上記複数相の固定子巻線の各々から引出された引出線の接続端部に接続される電力変換装置と、を備えた回転電機において、
   上記固定子巻線は、分布巻で複数の巻線仕様に適用できるように上記スロットに保持されると共に、上記電力変換装置への上記引出線の接続端部は、各巻線仕様に係わることなく上記固定子鉄心の同じ位置に配置されることを特徴とする回転電機。
2. 上記固定子は、複数組の三相巻線を備え、上記三相巻線の各々は、それぞれ同じ固定子巻線を使用して同一の巻線仕様、または各々異なる巻線仕様を組み合わせ可能とし、共通の固定子鉄心で複数種類の固定子を得るものであることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 上記固定子は、固定子巻線の接続状態を変えることによって、共通の固定子鉄心で、巻線仕様の変更、及びΔ結線とＹ結線の変更が可能であることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
4. 上記固定子は、ｍとｎを正の整数として、各相のコイルをｎ本まとめて上記回転子の周りを１周する分布巻コイルとして構成される固定子コイルアセンブリを備え、ｍ個の上記固定子コイルアセンブリをまとめて、上記スロット内にｍ×ｎ本のコイルが挿入され、
   巻数がｍ×ｎの固定子と、巻数がｍでｎ回路を並列に持つ固定子とを、同一鉄心、同一巻線で構成することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の回転電機。
5. 上記固定子は、複数組の三相巻線を備え、同一の固定子鉄心と固定子巻線で結線方法が異なるように構成され、上記固定子巻線の各々の出力端部の位置と並び順とが、結線が異なっていても電気的に同一になることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。