JP2019115180A - 回転機の固定子 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルエンドを小型化でき、且つ巻線配置を変更することなく複数の電圧使用に対応できる回転機の固定子を提供する。【解決手段】周方向に沿って設けられた複数のスロット１４を有するステータコア１２と、平角線により構成され、スロット１４に収納されるセグメント２２と、径方向に沿って配置された複数のセグメント２２からなる単位コイル２１をステータコア１２の周方向に配置して形成される分布巻巻線と、を備え、単位コイル２１を、相互に異なる複数のスロット間隔で径方向に交互に且つ同心状に配置されたセグメント２２を接続して形成するようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、回転機の固定子に関する。

下記特許文献１には、隣接する複数の同相スロットを設け、セグメントとして通常セグメント（９スロットピッチ）と異なり、且つ相互に異なるスロットピッチを持つ特別セグメントや特別Ｕ相セグメントを設けることにより、複数の同相スロットを隣接させることができ、ターン数増大による回転電機の高電圧化を付随悪影響を抑止しつつ実現することを可能としたセグメント順次接合型ステータコイルを有する高電圧車両用回転電機が開示されている。

また、下記特許文献２には、図７に示すように、円環状の電磁鋼板を複数枚積層したステータコア１２と、ステータコア１２に巻回される３相巻線２０とで構成されている回転電機固定子１０において、各相の巻線を、コイル素線をほぼ６角形に巻回された１６個の単位コイル２１を組み合わせて構成し、ステータコア１２の円環状の内周側に開口し、径方向に延び、周方向に複数個配置される溝であるスロット１４に、１番目の単位コイル２１のすぐ隣に２番目の単位コイル２１を配置し、以下、３番目、４番目、５番目、・・・、１４番目、１５番目と順次隣り合わせに配置して、円周方向に２周して、１６番目の単位コイル２１となるように配置したものが開示されている。この構成において、１番目の単位コイル２１と９番目の単位コイル２１とは１スロット分ずれているが一部重なり合い、同様に、コイル番号をｉとして、ｉ番コイルと（ｉ＋１）番コイルとは、１スロット分ずれているが一部重なり合うように配置されている。

なお、図７では、３相巻線のうちの１相分であるＵ相巻線２０のみが示されている。図７に示す例ではスロット１４がステータコア１２の周方向に４８個（ＳＬ１〜ＳＬ４８）配置され、そのうちの１６個にＵ相巻線２０が配置されている。

特開２００４−２３８０８号公報 特開２０１２−１６１９５号公報

ここで、上述した特許文献１のセグメントの配置では、端子電圧を変更する場合、巻線配置の見直しが必要となり、端子電圧の変更を容易に行うことができないという問題があった。

また、上述した特許文献２では、単位コイルを同一の形状のコイル素線で構成しているため、コイルエンドを小さくすることが困難という問題があった。

このようなことから本発明は、コイルエンドを小型化でき、かつ巻線配置は変更せず接続方法の変更によって、複数の電圧仕様に対応できる回転機の固定子を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための第１の発明に係る回転機の固定子は、
周方向に沿って設けられた複数のスロットを有するステータコアと、
平角線により構成され、前記スロットに収納されるセグメントと、
径方向に沿って配置された複数の前記セグメントからなる単位コイルを前記ステータコアの周方向に配置して形成される分布巻巻線と、
を備え、
前記単位コイルは、相互に異なる複数のスロット間隔で径方向に交互に且つ同心状に配置された前記セグメントを接続して形成される
ことを特徴とする。

また、上記の課題を解決するための第２の発明に係る回転機の固定子は、
前記単位コイルは、前記ステータコアの周方向に２ｎ個（ただし、ｎは１以上の自然数）配置され、
前記分布巻巻線は、巻き始めの前記単位コイルを１番目のコイルとし、巻き終わりの前記単位コイルを２ｎ番目のコイルとして、
１番目のコイルを構成する前記セグメントが収納される二つの前記スロットが、ｎ番目のコイル、（ｎ＋１）番目のコイルおよび前記２ｎ番目のコイルをそれぞれ構成する前記セグメントが収納される二つの前記スロットと同じであり、
前記１番目のコイルを構成する前記セグメントが収納される他の二つの前記スロットが、２番目のコイル、前記（ｎ＋１）番目のコイルおよび（ｎ＋２）番目のコイルをそれぞれ構成する前記セグメントが収納される二つの前記スロットと同じであり、
（１＋２ｉ）番目のコイル（ただし、ｉは１から（ｎ／２−１）までの自然数）を構成する前記セグメントが収納される二つの前記スロットが、２ｉ番目のコイル、（ｎ＋２ｉ）番目のコイルおよび（ｎ＋１＋２ｉ）番目のコイルをそれぞれ構成する前記セグメントが収納される二つの前記スロットと同じであり、
前記（１＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記セグメントが収納される他の二つの前記スロットが、（２＋２ｉ）番目のコイル、前記（ｎ＋１＋２ｉ）番目のコイルおよび（ｎ＋２＋２ｉ）番目のコイルをそれぞれ構成する前記セグメントが収納される二つの前記スロットと同じである
ことを特徴とする。

また、上記の課題を解決するための第３の発明に係る回転機の固定子は、
前記セグメントは、第一のスロット間隔を有する第一のセグメントと、前記第一のスロット間隔よりも大きい第二のスロット間隔を有する第二のセグメントとを含み、
前記単位コイルは、前記第一のセグメントと前記第二のセグメントとを径方向に交互に且つ同心状に配置して形成され、
前記１番目のコイルを構成する前記第一のセグメントの相端子側が収納される前記スロットが、前記ｎ番目のコイルを構成する前記第二のセグメント、前記（ｎ＋１）番目のコイルを構成する前記第一のセグメントおよび前記２ｎ番目のコイルを構成する前記第二のセグメントの相端子側が収納される前記スロットと同じであり、
前記１番目のコイルを構成する前記第二のセグメントの相端子側が収納される前記スロットが、前記ｎ番目のコイルを構成する前記第一のセグメント、前記（ｎ＋１）番目のコイルを構成する前記第二のセグメントおよび前記２ｎ番目のコイルを構成する前記第一のセグメントの相端子側が収納される前記スロットと同じであり、
前記１番目のコイルを構成する前記第一のセグメントの中性点側が収納される前記スロットが、前記２番目のコイルを構成する前記第二のセグメント、前記（ｎ＋１）番目のコイルを構成する前記第一のセグメントおよび前記（ｎ＋２）番目のコイルを構成する前記第二のセグメントの中性点側が収納される前記スロットと同じであり、
前記１番目のコイルを構成する前記第二のセグメントの中性点側が収納される前記スロットが、前記２番目のコイルを構成する前記第一のセグメント、前記（ｎ＋１）番目のコイルを構成する前記第二のセグメントおよび前記（ｎ＋２）番目のコイルを構成する前記第一のセグメントの中性点側が収納される前記スロットと同じであり、
前記（１＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第一のセグメントの相端子側が収納される前記スロットが、前記２ｉ番目のコイルを構成する前記第二のセグメント、前記（ｎ＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第一のセグメントおよび前記（ｎ＋１＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第二のセグメントの相端子側が収納される前記スロットと同じであり、
前記（１＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第二のセグメントの相端子側が収納される前記スロットが、前記２ｉ番目のコイルを構成する前記第一のセグメント、前記（ｎ＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第二のセグメントおよび前記（ｎ＋１＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第一のセグメントの相端子側が収納される前記スロットと同じであり、
前記（１＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第一のセグメントの中性点側が収納される前記スロットが、前記（２＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第二のセグメント、前記（ｎ＋１＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第一のセグメントおよび前記（ｎ＋２＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第二のセグメントの中性点側が収納される前記スロットと同じであり、
前記（１＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第二のセグメントの中性点側が収納される前記スロットが、前記（２＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第一のセグメント、前記（ｎ＋１＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第二のセグメントおよび前記（ｎ＋２＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第一のセグメントの中性点側が収納される前記スロットと同じである
ことを特徴とする。

また、上記の課題を解決するための第４の発明に係る回転機の固定子は、
前記単位コイルを前記ステータコアの周方向にｎ個ごとに直列に接続してなる各相の単位巻線を、直列に接続してなる
ことを特徴とする。

また、上記の課題を解決するための第５の発明に係る回転機の固定子は、
前記単位コイルを前記ステータコアの周方向に（ｎ／２）個ごとに直列に接続してなる各相の単位巻線を、並列に接続してなる
ことを特徴とする。

また、上記の課題を解決するための第６の発明に係る回転機の固定子は、
前記セグメントは、一本の平角線の両端を曲げてヘアピン状に形成されるとともに、両端が相互に異なる前記スロットに挿入され、
当該セグメントの前記ステータコアから突出して曲げられた先端部は、他の前記セグメントの前記先端部又は相端子又は中性点に接続されている
ことを特徴とする。

本発明に係る回転機の固定子によれば、相互に異なる複数のスロット間隔でセグメントを径方向に交互に且つ同心状に配置して単位コイルを形成したことにより、一つのセグメントの軸方向の内側に他のセグメントを配置することが可能となり、従来の単位コイルに比較して、セグメントを密集させて単位コイルを形成することができるため、コイルエンドの小型化が可能となる。またコイルエンドを直接液冷する場合、セグメントを密集させていることで冷媒をコイルエンド全体に十分に行き渡らせることが可能となり、冷却効果が向上する。また、セグメントの配置が同一であっても、これにより形成される単位コイルの接続関係を変更することで直列配線または並列配線を選択することが可能となる。さらに加えて、並列配線とした場合でも、循環電流の発生を防止することができる。

本発明の実施例に係る回転機の固定子において部分巻線を直列に接続する場合のＵ１相のセグメントの配置例を示す説明図である。 本発明の実施例に係る回転機の固定子において部分巻線を直列に接続する場合のＵ２相のセグメントの配置例を示す説明図である。 本発明の実施例に係る回転機の固定子において部分巻線を並列に接続する場合のＵ１相およびＵ２相のセグメントの配置例を示す説明図である。 本発明の実施例に係る回転機の固定子において部分巻線を並列に接続する場合のＵ３相およびＵ４相のセグメントの配置例を示す説明図である。 各相の部分巻線を直列に接続した場合の結線図である。 各相の部分巻線を並列に接続した場合の結線図である。 従来の回転電機固定子における、１相分の分布巻コイルが巻回された様子を示す図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る回転機の固定子について説明する。

図１から図６を用いて本発明の一実施例に係る回転機の固定子の詳細を説明する。なお、本実施例に係る回転機の固定子の構造は、図７に示し上述した回転電機固定子１０と各相の巻線の配置以外概ね同様であるので、以下の説明において図７に示し上述した部材と同様の作用を奏する部材については同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図１および図２に、部分巻線としてのＵ１相とＵ２相とを直列に接続してＵ相巻線を構成する場合のセグメント２２の配置例を示す。図１はＵ１相の配置であり、図２はＵ２相の配置である。また、図３および図４に部分巻線としてのＵ１相からＵ４相を並列に接続してＵ相巻線を構成する場合のセグメント２２の配置例を示す。図３はＵ１相およびＵ２相の配置であり、図４はＵ３相およびＵ４相の配置である。なお、Ｖ相巻線およびＷ相巻線については、セグメント２２を挿入するスロット１４の周方向の位置が異なる点を除きＵ相巻線と概ね同様の構成であるため、詳しい説明は省略する。

本実施例では、セグメント２２として、一本の導体素線（平角線）の両側を曲げてヘアピン状に形成されたものを用いる。このセグメント２２の両端はそれぞれ異なるスロット１４に挿入され、セグメント２２のステータコア１２から突出した部分（以下、先端部）は曲げられて、例えば他のセグメント２２のステータコア１２から突出した先端部、Ｕ相端子、又は中性点Ｎ等と接続される。

図１から図４では、各セグメント２２の頭部側を実線で示し、各セグメント２２の脚部側（接続側）を破線で示している。図１から図４において、Ｓａはセグメント２２を区別するための符号であって接続される順番にａ＝１，２，…，６４としており、例えば１番目のセグメント２２はＳ１と表示している。また、ＳＬｂはスロット１４を区別するための符号であって周方向に沿って順番にｂ＝１，２，…，４８（図７参照）としており、例えば１番目のスロット１４はＳＬ１と表示している。また、Ｎｃはスロット１４内でセグメント２２が収納（挿入）される位置を区別するための符号（以下、導体番号）であって外径側から順番にｃ＝１，２，…，８としている。また、Ｃｄは同心状に巻回された複数のセグメント２２からなる単位コイル２１を区別するための符号であって接続される順番にｄ＝１，２，…，１６としており、例えば１番目の単位コイル２１はＣ１と表示している。なお、単位コイル２１はステータコア１２の周方向に２ｎ個（ただし、ｎは１以上の自然数。本実施例ではｎ＝８）配置される。

また、図１から図４中、白丸はセグメント２２のＵ相端子側、黒丸はセグメント２２の中性点Ｎ（図５，６参照）側を示している。また、Ｕ相端子に接続されるセグメント２２が収納されるスロット１４の位置にはドットを付し、中性点Ｎに接続されるセグメント２２が収納されるスロット１４の位置には斜線を付している。

図１から図４に示すように、本実施例において単位コイル２１は、二種類のセグメント２２（第一のセグメント２２Ａ，第二のセグメント２２Ｂ）が、径方向に交互に且つ同心状に配置されて構成されている。第一のセグメント２２Ａは、その両端が５スロット間隔でスロット１４に挿入されるように形成されている。第二のセグメント２２Ｂは、その両端が７スロット間隔でスロット１４に挿入されるように形成されている。

より具体的には、図１および図３に示すように、ｊを＝０から（ｎ／２−１）までの自然数（本実施例では、ｊ＝０，１，２，３）として、（１＋２ｊ）番目の単位コイル２１は、（１＋８ｊ）番目、（２＋８ｊ）番目、（３＋８ｊ）番目、（４＋８ｊ）番目、（５＋８ｊ）番目の五つのセグメント２２からなる。

（１＋８ｊ）番目のセグメント２２は第一のセグメント２２Ａであり、Ｕ相端子側が（２＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ１の位置に収納され、中性点Ｎ側が（７＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ１の位置に収納されている。（２＋８ｊ）番目のセグメント２２は第二のセグメント２２Ｂであり、Ｕ相端子側が（１＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ２の位置に収納され、中性点Ｎ側が（８＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ３の位置に収納されている。（３＋８ｊ）番目のセグメント２２は第一のセグメント２２Ａであり、Ｕ相端子側が（２＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ４の位置に収納され、中性点Ｎ側が（７＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ５の位置に収納されている。（４＋８ｊ）番目のセグメント２２は第二のセグメント２２Ｂであり、Ｕ相端子側が（１＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ６の位置に収納され、中性点Ｎ側が（８＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ７の位置に収納されている。（５＋８ｊ）番目のセグメント２２は第一のセグメント２２Ａであり、Ｕ相端子側が（２＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ８の位置に収納され、中性点Ｎ側が（７＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ８の位置に収納されている。

（１＋２ｊ）番目の単位コイル２１では、図中破線で示すように、（１＋８ｊ）番目のセグメント２２の中性点側と（２＋８ｊ）番目のセグメント２２のＵ相端子側、（２＋８ｊ）番目のセグメント２２の中性点側と（３＋８ｊ）番目のセグメント２２のＵ相端子側、（３＋８ｊ）番目のセグメント２２の中性点側と（４＋８ｊ）番目のセグメント２２のＵ相端子側、（４＋８ｊ）番目のセグメント２２の中性点側と（５＋８ｊ）番目のセグメント２２のＵ相端子側とが接続されている。

また、（２＋２ｊ）番目の単位コイル２１は、（６＋８ｊ）番目、（７＋８ｊ）番目、（８＋８ｊ）番目の三つのセグメント２２からなる。

（６＋８ｊ）番目のセグメント２２は第一のセグメント２２Ａであり、Ｕ相端子側が（１３＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ７の位置に収納され、中性点Ｎ側が（８＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ６の位置に収納されている。（７＋８ｊ）番目のセグメント２２は第二のセグメント２２Ｂであり、Ｕ相端子側が（１４＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ５の位置に収納され、中性点Ｎ側が（７＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ４の位置に収納されている。（８＋８ｊ）番目のセグメント２２は第一のセグメント２２Ａであり、Ｕ相端子側が（１３＋１２ｊ）番目のスロット１４からの導体番号Ｎ３の位置に収納され、中性点Ｎ側が（８＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ２の位置に収納されている。

（２＋２ｊ）番目の単位コイル２１では、図中破線で示すように、（６＋８ｊ）番目のセグメント２２の中性点側と（７＋８ｊ）番目のセグメント２２のＵ相端子側、（７＋８ｊ）番目のセグメント２２の中性点側と（８＋８ｊ）番目のセグメント２２のＵ相端子側とが接続されている。

ただし、８番目の単位コイル２１では、３０番目のセグメント２２は第一のセグメント２２Ａであり、Ｕ相端子側が１番目のスロット１４の導体番号Ｎ７の位置に収納され、中性点Ｎ側が４４番目のスロット１４の導体番号Ｎ６の位置に収納されている。３１番目のセグメント２２は第二のセグメント２２Ｂであり、Ｕ相端子側が２番目のスロット１４の導体番号Ｎ５の位置に収納され、中性点Ｎ側が４３番目のスロット１４の導体番号Ｎ４の位置に収納されている。３２番目のセグメント２２は第一のセグメント２２Ａであり、Ｕ相端子側が１番目のスロット１４の導体番号Ｎ３の位置に収納され、中性点Ｎ側が４４番目のスロット１４の導体番号Ｎ２の位置に収納されている。

また、図２および図４に示すように、ｊ＝０，１，２，…，（ｎ／２−１）（本実施例では、ｊ＝０，１，２，３）として、（９＋２ｊ）番目の単位コイル２１は、（３３＋８ｊ）番目、（３４＋８ｊ）番目、（３５＋８ｊ）番目、（３６＋８ｊ）番目、（３７＋８ｊ）番目の五つのセグメント２２からなる。

（３３＋８ｊ）番目のセグメント２２は第二のセグメント２２Ｂであり、Ｕ相端子側が（１＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ１の位置に収納され、中性点Ｎ側が（８＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ１の位置に収納されている。（３４＋８ｊ）番目のセグメント２２は第一のセグメント２２Ａであり、Ｕ相端子側が（２＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ２の位置に収納され、中性点Ｎ側が（７＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ３の位置に収納されている。（３５＋８ｊ）番目のセグメント２２は第二のセグメント２２Ｂであり、Ｕ相端子側が（１＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ４の位置に収納され、中性点Ｎ側が（８＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ５の位置に収納されている。（３６＋８ｊ）番目のセグメント２２は第一のセグメント２２Ａであり、Ｕ相端子側が（２＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ６の位置に収納され、中性点Ｎ側が（７＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ７の位置に収納されている。（３７＋８ｊ）番目のセグメント２２は第二のセグメント２２Ｂであり、Ｕ相端子側が（１＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ８の位置に収納され、中性点Ｎ側が（８＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ８の位置に収納されている。

また、（１０＋２ｊ）番目の単位コイル２１は、（３８＋８ｊ）番目、（３９＋８ｊ）番目、（４０＋８ｊ）番目の三つのセグメント２２からなる。

（３８＋８ｊ）番目のセグメント２２は第二のセグメント２２Ｂであり、Ｕ相端子側が（１４＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ７の位置に収納され、中性点Ｎ側が（７＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ６の位置に収納されている。（３９＋８ｊ）番目のセグメント２２は第一のセグメント２２Ａであり、Ｕ相端子側が（１３＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ５の位置に収納され、中性点Ｎ側が（８＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ４の位置に収納されている。（４０＋８ｊ）番目のセグメント２２は第二のセグメント２２Ｂであり、Ｕ相端子側が（１４＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ３の位置に収納され、中性点Ｎ側が（７＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ２の位置に収納されている。

ただし、１６番目の単位コイル２１では、６２番目のセグメント２２は第二のセグメント２２Ｂであり、Ｕ相端子側が２番目のスロット１４の導体番号Ｎ７の位置に収納され、中性点Ｎ側が４３番目のスロット１４の導体番号Ｎ６の位置に収納されている。６３番目のセグメント２２は第一のセグメント２２Ａであり、Ｕ相端子側が１番目のスロット１４の導体番号Ｎ５の位置に収納され、中性点Ｎ側が４４番目のスロット１４の導体番号Ｎ４の位置に収納されている。６４番目のセグメント２２は第二のセグメント２２Ｂであり、Ｕ相端子側が２番目のスロット１４の導体番号Ｎ３の位置に収納され、中性点Ｎ側が４３番目のスロット１４の導体番号Ｎ２の位置に収納されている。

すなわち、本実施例においては、各単位コイル２１において、二つのスロット間隔を有するセグメント２２（２２Ａおよび２２Ｂ）を同心状にスロット１４に配置することにより、一つの単位コイル２１を構成するセグメント２２が四つのスロット１４に収容された状態となっている。

そして、１番目の単位コイル２１を構成する第一のセグメント２２Ａの各相の端子側（以下、相端子側）が収納されるスロット１４が、当該１番目の単位コイル２１の一方に隣接するｎ番目の単位コイル２１の第二のセグメント２２Ｂ、（ｎ＋１）番目の単位コイル２１の第一のセグメント２２Ａ、および当該（ｎ＋１）番目の単位コイル２１の一方に隣接する２ｎ番目の単位コイル２１の第二のセグメント２２Ｂの端子側が収納されるスロット１４と同じとなっている。

また、１番目の単位コイル２１を構成する第二のセグメント２２Ｂの相端子側が収納されるスロット１４が、当該１番目の単位コイル２１の一方に隣接するｎ番目の単位コイル２１の第一のセグメント２２Ａ、（ｎ＋１）番目の単位コイル２１の第二のセグメント２２Ｂ、および当該（ｎ＋１）番目の単位コイル２１の一方に隣接する２ｎ番目の単位コイル２１の第一のセグメント２２Ａの端子側が収納されるスロット１４と同じとなっている。

また、１番目の単位コイル２１を構成する第一のセグメント２２Ａの中性点側が収納されるスロット１４が、当該１番目の単位コイル２１の他方に隣接する２番目の単位コイル２１の第二のセグメント２２Ｂ、（ｎ＋１）番目の単位コイル２１の第一のセグメント２２Ａ、および当該（ｎ＋１）番目の単位コイル２１の他方に隣接する（ｎ＋２）番目の単位コイル２１の第二のセグメント２２Ｂの中性点側が収納されるスロット１４と同じとなっている。

また、１番目の単位コイル２１を構成する第二のセグメント２２Ｂの中性点側が収納されるスロット１４が、当該１番目の単位コイル２１の他方に隣接する２番目の単位コイル２１の第一のセグメント２２Ａ、（ｎ＋１）番目の単位コイル２１の第二のセグメント２２Ｂ、および当該（ｎ＋１）番目の単位コイル２１の他方に隣接する（ｎ＋２）番目の単位コイル２１の第一のセグメント２２Ａの中性点側が収納されるスロット１４と同じとなっている。

また、（１＋２ｉ）番目の単位コイル２１（ただし、ｉは１から（ｎ／２−１）までの自然数）を構成する第一のセグメント２２Ａの各相の端子側（以下、相端子側）が収納されるスロット１４が、当該（１＋２ｉ）番目の単位コイル２１の一方に隣接する２ｉ番目の単位コイル２１の第二のセグメント２２Ｂ、（ｎ＋１＋２ｉ）番目の単位コイル２１の第一のセグメント２２Ａ、および当該（ｎ＋１＋２ｉ）番目の単位コイル２１の一方に隣接する（ｎ＋１＋２ｉ）番目の単位コイル２１の第二のセグメント２２Ｂの端子側が収納されるスロット１４と同じとなっている。

また、（１＋２ｉ）番目の単位コイル２１を構成する第二のセグメント２２Ｂの相端子側が収納されるスロット１４が、当該（１＋２ｉ）番目の単位コイル２１の一方に隣接する２ｉ番目の単位コイル２１の第一のセグメント２２Ａ、（ｎ＋１＋２ｉ）番目の単位コイル２１の第二のセグメント２２Ｂ、および当該（ｎ＋１＋２ｉ）番目の単位コイル２１の一方に隣接する（ｎ＋１＋２ｉ）番目の単位コイル２１の第一のセグメント２２Ａの端子側が収納されるスロット１４と同じとなっている。

また、（１＋２ｉ）番目の単位コイル２１を構成する第一のセグメント２２Ａの中性点側が収納されるスロット１４が、当該（１＋２ｉ）番目の単位コイル２１の他方に隣接する（２＋２ｉ）番目の単位コイル２１の第二のセグメント２２Ｂ、（ｎ＋１＋２ｉ）番目の単位コイル２１の第一のセグメント２２Ａ、および当該（ｎ＋１＋２ｉ）番目の単位コイル２１の他方に隣接する（ｎ＋２＋２ｉ）番目の単位コイル２１の第二のセグメント２２Ｂの中性点側が収納されるスロット１４と同じとなっている。

また、（１＋２ｉ）番目の単位コイル２１を構成する第二のセグメント２２Ｂの中性点側が収納されるスロット１４が、当該（１＋２ｉ）番目の単位コイル２１の他方に隣接する（２＋２ｉ）番目の単位コイル２１の第一のセグメント２２Ａ、（ｎ＋１＋２ｉ）番目の単位コイル２１の第二のセグメント２２Ｂ、および当該（ｎ＋１＋２ｉ）番目の単位コイル２１の他方に隣接する（ｎ＋２＋２ｉ）番目の単位コイル２１の第一のセグメント２２Ａの中性点側が収納されるスロット１４と同じとなっている。

このような本実施例の回転機の固定子では、図１および図２に示すように、５番目，８番目，１３番目，１６番目，２１番目，２４番目，２９番目のセグメント２２の中性点側と、６番目，９番目，１４番目，１７番目，２２番目，２５番目，３０番目のセグメント２２のＵ相端子側をそれぞれ接続することにより１〜８番目の単位コイル２１を直列に接続したものをＵ１相巻線、３７番目，４０番目，４５番目，４８番目，５３番目，５６番目，６１番目のセグメント２２の中性点側と、３８番目，４１番目，４６番目，４９番目，５４番目，５７番目，６２番目のセグメント２２のＵ相端子側をそれぞれ接続することにより９〜１６番目の単位コイル２１を直列に接続したものをＵ２相巻線として、３２番目のセグメント２２の中性点Ｎ側の脚部と、３３番目のセグメント２２のＵ相端子側の脚部とを接続することにより、Ｕ１相巻線とＵ２相巻線とを直列に接続してなるＵ相巻線を作製することができる。

同様に、図５に示すようにＶ１相巻線とＶ２相巻線とを直列に接続してＶ相巻線を作製し、Ｗ１相巻線とＷ２相巻線とを直列に接続してＷ相巻線を作製し、Ｕ相巻線，Ｖ相巻線およびＷ相巻線をＹ結線により結線することでステータコイルを直列巻線構造とすることができる。

また、図３および図４に示すように、５番目，８番目，１３番目のセグメント２２の中性点側と、６番目，９番目，１４番目のセグメント２２のＵ相端子側をそれぞれ接続することにより１〜４番目の単位コイル２１を直列に接続したものをＵ１相巻線、２１番目，２４番目，２９番目のセグメント２２の中性点側と、２２番目，２５番目，３０番目のセグメント２２のＵ相端子側をそれぞれ接続することにより５〜８番目の単位コイル２１を直列に接続したものをＵ２相巻線、３７番目，４０番目，４５番目のセグメント２２の中性点側と、３８番目，４１番目，４６番目のセグメント２２のＵ相端子側をそれぞれ接続することにより９〜１２番目の単位コイル２１を直列に接続したものをＵ３相巻線、５３番目，５６番目，６１番目のセグメント２２の中性点側と、５４番目，５７番目，６２番目のセグメント２２のＵ相端子側をそれぞれ接続することにより１３〜１６番目の単位コイル２１を直列に接続したものをＵ４相巻線として、１番目のセグメント２２のＵ相端子側の脚部と、１７番目のセグメント２２のＵ相端子側の脚部と、３３番目のセグメント２２のＵ相端子側の脚部と、４９番目のセグメント２２のＵ相端子側の脚部とを接続する一方、１６番目のセグメント２２の中性点Ｎ側の脚部と、３２番目のセグメント２２の中性点Ｎ側の脚部と、４８番目のセグメント２２の中性点Ｎ側の脚部と、６４番目のセグメント２２の中性点Ｎ側の脚部とを接続することにより、Ｕ１〜Ｕ４相巻線を並列に接続してなるＵ相巻線を作製することができる。

同様に、図６に示すようにＶ１〜Ｖ４相巻線を並列に接続してＶ相巻線を作製し、Ｗ１〜Ｗ４相巻線を並列に接続してＷ相巻線を作製し、Ｕ相巻線，Ｖ相巻線およびＷ相巻線をＹ結線により結線することでステータコイルを並列巻線構造とすることができる。

このように構成される本実施例に係る回転機の固定子によれば、相互に異なる複数のスロット間隔でセグメント２２を径方向に交互に且つ同心状に配置して単位コイル２１を形成することにより、第二のセグメント２２Ｂの軸方向の内側に第一のセグメント２２Ａを配置することができるため、従来の単位コイルに比較して、セグメント２２を密集させて単位コイル２１を形成することができ、コイルエンドの小型化が可能となる。またコイルエンドを直接液冷する場合、セグメント２２を密集させていることで冷媒をコイルエンド全体に十分に行き渡らせることが可能となり、冷却効果が向上する。

さらに、本実施例に係る回転機の固定子によれば、セグメント２２の配置は同一であっても、各単位コイル２１の接続関係を変更することで直列配線または並列配線を選択する（切り替える）ことができるため、回転機の端子電圧を容易に変更することが可能となり、利便性が向上する。また、並列巻線構造とした場合でも、循環電流の発生を防止することができる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、各相の巻線を構成する単位コイル２１の数や単位コイル２１を構成するセグメント２２の数、セグメント２２のスロット間隔等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で必要に応じて設定することができる。

１０ 回転電機固定子
１２ ステータコア
１４ スロット
２０ Ｕ相巻線
２１ 単位コイル
２２ セグメント
２２Ａ 第一のセグメント
２２Ｂ 第二のセグメント

また、上記の課題を解決するための第３の発明に係る回転機の固定子は、
前記セグメントは、第一のスロット間隔を有する第一のセグメントと、前記第一のスロット間隔よりも大きい第二のスロット間隔を有する第二のセグメントとを含み、
前記単位コイルは、前記第一のセグメントと前記第二のセグメントとを径方向に交互に且つ同心状に配置して形成され、
前記１番目のコイルを構成する前記第一のセグメントの相端子側が収納される前記スロットが、前記ｎ番目のコイルを構成する前記第二のセグメント、前記（ｎ＋１）番目のコイルを構成する前記第一のセグメントおよび前記２ｎ番目のコイルを構成する前記第二のセグメントの相端子側が収納される前記スロットと同じであり、
前記１番目のコイルを構成する前記第二のセグメントの相端子側が収納される前記スロットが、前記ｎ番目のコイルを構成する前記第一のセグメント、前記（ｎ＋１）番目のコイルを構成する前記第二のセグメントおよび前記２ｎ番目のコイルを構成する前記第一のセグメントの相端子側が収納される前記スロットと同じであり、
前記１番目のコイルを構成する前記第一のセグメントの中性点側が収納される前記スロットが、前記２番目のコイルを構成する前記第二のセグメント、前記（ｎ＋１）番目のコイルを構成する前記第一のセグメントおよび前記（ｎ＋２）番目のコイルを構成する前記第二のセグメントの中性点側が収納される前記スロットと同じであり、
前記１番目のコイルを構成する前記第二のセグメントの中性点側が収納される前記スロットが、前記２番目のコイルを構成する前記第一のセグメント、前記（ｎ＋１）番目のコイルを構成する前記第二のセグメントおよび前記（ｎ＋２）番目のコイルを構成する前記第一のセグメントの中性点側が収納される前記スロットと同じであり、
前記（１＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第一のセグメントの相端子側が収納される前記スロットが、前記２ｉ番目のコイルを構成する前記第二のセグメント、前記（ｎ＋１＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第一のセグメントおよび前記（ｎ＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第二のセグメントの相端子側が収納される前記スロットと同じであり、
前記（１＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第二のセグメントの相端子側が収納される前記スロットが、前記２ｉ番目のコイルを構成する前記第一のセグメント、前記（ｎ＋１＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第二のセグメントおよび前記（ｎ＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第一のセグメントの相端子側が収納される前記スロットと同じであり、
前記（１＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第一のセグメントの中性点側が収納される前記スロットが、前記（２＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第二のセグメント、前記（ｎ＋１＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第一のセグメントおよび前記（ｎ＋２＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第二のセグメントの中性点側が収納される前記スロットと同じであり、
前記（１＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第二のセグメントの中性点側が収納される前記スロットが、前記（２＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第一のセグメント、前記（ｎ＋１＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第二のセグメントおよび前記（ｎ＋２＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第一のセグメントの中性点側が収納される前記スロットと同じである
ことを特徴とする。

より具体的には、図１および図３に示すように、ｊを０から（ｎ／２−１）までの自然数（本実施例では、ｊ＝０，１，２，３）として、（１＋２ｊ）番目の単位コイル２１は、（１＋８ｊ）番目、（２＋８ｊ）番目、（３＋８ｊ）番目、（４＋８ｊ）番目、（５＋８ｊ）番目の五つのセグメント２２からなる。

（６＋８ｊ）番目のセグメント２２は第一のセグメント２２Ａであり、Ｕ相端子側が（１３＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ７の位置に収納され、中性点Ｎ側が（８＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ６の位置に収納されている。（７＋８ｊ）番目のセグメント２２は第二のセグメント２２Ｂであり、Ｕ相端子側が（１４＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ５の位置に収納され、中性点Ｎ側が（７＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ４の位置に収納されている。（８＋８ｊ）番目のセグメント２２は第一のセグメント２２Ａであり、Ｕ相端子側が（１３＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ３の位置に収納され、中性点Ｎ側が（８＋１２ｊ）番目のスロット１４の導体番号Ｎ２の位置に収納されている。

また、（１＋２ｉ）番目の単位コイル２１（ただし、ｉは１から（ｎ／２−１）までの自然数）を構成する第一のセグメント２２Ａの各相の端子側（以下、相端子側）が収納されるスロット１４が、当該（１＋２ｉ）番目の単位コイル２１の一方に隣接する２ｉ番目の単位コイル２１の第二のセグメント２２Ｂ、（ｎ＋１＋２ｉ）番目の単位コイル２１の第一のセグメント２２Ａ、および当該（ｎ＋１＋２ｉ）番目の単位コイル２１の一方に隣接する（ｎ＋２ｉ）番目の単位コイル２１の第二のセグメント２２Ｂの端子側が収納されるスロット１４と同じとなっている。

また、（１＋２ｉ）番目の単位コイル２１を構成する第二のセグメント２２Ｂの相端子側が収納されるスロット１４が、当該（１＋２ｉ）番目の単位コイル２１の一方に隣接する２ｉ番目の単位コイル２１の第一のセグメント２２Ａ、（ｎ＋１＋２ｉ）番目の単位コイル２１の第二のセグメント２２Ｂ、および当該（ｎ＋１＋２ｉ）番目の単位コイル２１の一方に隣接する（ｎ＋２ｉ）番目の単位コイル２１の第一のセグメント２２Ａの端子側が収納されるスロット１４と同じとなっている。

Claims (6)

1. 周方向に沿って設けられた複数のスロットを有するステータコアと、
   平角線により構成され、前記スロットに収納されるセグメントと、
   径方向に沿って配置された複数の前記セグメントからなる単位コイルを前記ステータコアの周方向に配置して形成される分布巻巻線と、
   を備え、
   前記単位コイルは、相互に異なる複数のスロット間隔で径方向に交互に且つ同心状に配置された前記セグメントを接続して形成される
   ことを特徴とする回転機の固定子。
2. 前記単位コイルは、前記ステータコアの周方向に２ｎ個（ただし、ｎは１以上の自然数）配置され、
   前記分布巻巻線は、巻き始めの前記単位コイルを１番目のコイルとし、巻き終わりの前記単位コイルを２ｎ番目のコイルとして、
   １番目のコイルを構成する前記セグメントが収納される二つの前記スロットが、ｎ番目のコイル、（ｎ＋１）番目のコイルおよび前記２ｎ番目のコイルをそれぞれ構成する前記セグメントが収納される二つの前記スロットと同じであり、
   前記１番目のコイルを構成する前記セグメントが収納される他の二つの前記スロットが、２番目のコイル、前記（ｎ＋１）番目のコイルおよび（ｎ＋２）番目のコイルをそれぞれ構成する前記セグメントが収納される二つの前記スロットと同じであり、
   （１＋２ｉ）番目のコイル（ただし、ｉは１から（ｎ／２−１）までの自然数）を構成する前記セグメントが収納される二つの前記スロットが、２ｉ番目のコイル、（ｎ＋２ｉ）番目のコイルおよび（ｎ＋１＋２ｉ）番目のコイルをそれぞれ構成する前記セグメントが収納される二つの前記スロットと同じであり、
   前記（１＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記セグメントが収納される他の二つの前記スロットが、（２＋２ｉ）番目のコイル、前記（ｎ＋１＋２ｉ）番目のコイルおよび（ｎ＋２＋２ｉ）番目のコイルをそれぞれ構成する前記セグメントが収納される二つの前記スロットと同じである
   ことを特徴とする請求項１記載の回転機の固定子。
3. 前記セグメントは、第一のスロット間隔を有する第一のセグメントと、前記第一のスロット間隔よりも大きい第二のスロット間隔を有する第二のセグメントとを含み、
   前記単位コイルは、前記第一のセグメントと前記第二のセグメントとを径方向に交互に且つ同心状に配置して形成され、
   前記１番目のコイルを構成する前記第一のセグメントの相端子側が収納される前記スロットが、前記ｎ番目のコイルを構成する前記第二のセグメント、前記（ｎ＋１）番目のコイルを構成する前記第一のセグメントおよび前記２ｎ番目のコイルを構成する前記第二のセグメントの相端子側が収納される前記スロットと同じであり、
   前記１番目のコイルを構成する前記第二のセグメントの相端子側が収納される前記スロットが、前記ｎ番目のコイルを構成する前記第一のセグメント、前記（ｎ＋１）番目のコイルを構成する前記第二のセグメントおよび前記２ｎ番目のコイルを構成する前記第一のセグメントの相端子側が収納される前記スロットと同じであり、
   前記１番目のコイルを構成する前記第一のセグメントの中性点側が収納される前記スロットが、前記２番目のコイルを構成する前記第二のセグメント、前記（ｎ＋１）番目のコイルを構成する前記第一のセグメントおよび前記（ｎ＋２）番目のコイルを構成する前記第二のセグメントの中性点側が収納される前記スロットと同じであり、
   前記１番目のコイルを構成する前記第二のセグメントの中性点側が収納される前記スロットが、前記２番目のコイルを構成する前記第一のセグメント、前記（ｎ＋１）番目のコイルを構成する前記第二のセグメントおよび前記（ｎ＋２）番目のコイルを構成する前記第一のセグメントの中性点側が収納される前記スロットと同じであり、
   前記（１＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第一のセグメントの相端子側が収納される前記スロットが、前記２ｉ番目のコイルを構成する前記第二のセグメント、前記（ｎ＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第一のセグメントおよび前記（ｎ＋１＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第二のセグメントの相端子側が収納される前記スロットと同じであり、
   前記（１＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第二のセグメントの相端子側が収納される前記スロットが、前記２ｉ番目のコイルを構成する前記第一のセグメント、前記（ｎ＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第二のセグメントおよび前記（ｎ＋１＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第一のセグメントの相端子側が収納される前記スロットと同じであり、
   前記（１＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第一のセグメントの中性点側が収納される前記スロットが、前記（２＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第二のセグメント、前記（ｎ＋１＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第一のセグメントおよび前記（ｎ＋２＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第二のセグメントの中性点側が収納される前記スロットと同じであり、
   前記（１＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第二のセグメントの中性点側が収納される前記スロットが、前記（２＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第一のセグメント、前記（ｎ＋１＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第二のセグメントおよび前記（ｎ＋２＋２ｉ）番目のコイルを構成する前記第一のセグメントの中性点側が収納される前記スロットと同じである
   ことを特徴とする請求項２記載の回転機の固定子。
4. 前記単位コイルを前記ステータコアの周方向にｎ個ごとに直列に接続してなる各相の単位巻線を、直列に接続してなる
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転機の固定子。
5. 前記単位コイルを前記ステータコアの周方向に（ｎ／２）個ごとに直列に接続してなる各相の単位巻線を、並列に接続してなる
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転機の固定子。
6. 前記セグメントは、一本の平角線の両端を曲げてヘアピン状に形成されるとともに、両端が相互に異なる前記スロットに挿入され、
   当該セグメントの前記ステータコアから突出して曲げられた先端部は、他の前記セグメントの前記先端部又は相端子又は中性点に接続されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転機の固定子。

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