JP5477631B2 - 固定子、及び、当該固定子を用いた回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、固定子及び当該固定子を用いた回転電機に関する。

従来、円筒状の固定子に軸方向に延びるスロットが形成された回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。ここでは、巻線が、線材で形成されている。巻線は、スロットを挿通するスロット収容部、及び、スロットの外部でスロット収容部同士を接続するターン部を有する。

このとき、固定子の断面を視ると、スロット収容部の断面がスロットの最外層から最内層へ並んでいる。例えば、図１７に示すように、固定子３００のスロット３３０内で、スロット収容部３２０ａが径方向に並んでいるという具合である。ところで、巻線のＵ，Ｖ，Ｗの３相の端末を制御側に接続する関係上、一般的に、３相の端末は、スロットの径方向外側へ引き出される。したがって、最外層には、巻線の中でも端末に近い部分が配置される。

特開２００９−１１２１８６号公報

ここで、巻線の電位について説明しておく。図１８は、スター結線の巻線を模式的に示す説明図である。このような巻線の断面がスロット内部で径方向に並ぶことになる。
図１８では、端末Ｕに近い側の巻線をＡとし、中性点Ｎに近い側の巻線をＢとした。このとき、巻線Ａと巻線Ｂとの連結部位Ｘがちょうど端末Ｕから中性点Ｎまでの中間点であるとすると、図１９に示すように、連結部位Ｘの平均電位は、端末Ｕの平均電位の１／２倍くらいになる。つまり、端末Ｕに近い巻線Ａは、巻線Ｂと比較して高電位となっている。これは、端末Ｖ、端末Ｗでも、同様である。

一方、図２０に示すように、平角線で形成された巻線のスロット収容部３２０ａと固定子コア３１０とが対向するため、スロット収容部３２０ａと固定子コア３１０との間には、いわゆるコンデンサが形成される。ここでは、第１層（最外層）、第２層、第３層、第４層に配置されるスロット収容部３２０ａの断面を示している。

このとき、第１層（最外層）のスロット収容部３２０ａにて作り出される静電容量Ｃ１は、

Ｃ１＝Ｃ１０＋Ｃ１１＋Ｃ１２

となる。

同様に、第２〜４層のスロット収容部３２０ａにて作り出される静電容量Ｃ２〜Ｃ４は、

Ｃ２＝Ｃ２１＋Ｃ２２
Ｃ３＝Ｃ３１＋Ｃ３２
Ｃ４＝Ｃ４１＋Ｃ４２

となる。

図２０では、巻線が平角線であるためスロット収容部３２０ａの断面は長方形形状となることを模式的に示したが、実際には、スロット収容部３２０ａの短辺は、長辺に比べて十分に小さくなっている。

そのため、図２０に示した静電容量Ｃ１０が極端に大きくなる。すなわち、

Ｃ１０＞＞Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ４１，Ｃ４２

である。

したがって、

Ｃ１＞＞Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４

という関係が成り立つ。

第１〜４層のスロット収容部３２０ａの平均電位をそれぞれＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４とすると、漏れ電流は、総電荷の時間微分であるため、

ΣｄＱ／ｄｔ＝Σｄ（Ｃｋ・Ｖｋ）／ｄｔ （ｋ＝１，２，３，４）

と表せる。

しかも、上述したように最外層の巻線がＵ，Ｖ，Ｗの３相の端末に近い場合には、第１層（最外層）のスロット収容部３２０ａの平均電位Ｖ１が大きくなる。このため、Ｃ１・Ｖ１が特に大きくなり、漏れ電流が大きくなる。結果として、いわゆるラジオノイズなどが発生し易くなるという問題があった。

本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、漏れ電流を可及的に小さくすることが可能な固定子及び、当該固定子を用いた回転電機を提供することにある。

上述した目的を達成するためになされた請求項１に記載の固定子は、固定子コアと、巻線と、絶縁部材とを備えている。固定子コアは、周方向に複数のスロットを有する。また、巻線は、線材により形成されており、スロット収容部及びターン部を有する。ここで、スロット収容部は、径方向において層をなすようスロットを挿通している。一方、ターン部は、スロットの外部でスロット収容部同士を接続する。絶縁部材は、スロットに配置され、軸方向に垂直な断面における形状が「コ」字状で、前記「コ」字状の内側部分に前記スロット収容部を収容する。

ここで特に本発明では、各相を形成する巻線の途中に連結部位を設定し、連結部位よりも端末側を外側巻線とし、連結部位よりも内側を内側巻線とすると、複数のスロットのうち少なくとも一つには、径方向における最外層に、内側巻線が配置されている。ここで「連結部位」は、巻線の接合部位であってもよいし、連続する巻線の途中に仮想的に設定される部位としてもよい。

つまり、連結部位よりも端末側の外側巻線が高電位となることに鑑み、連結部位よりも内側の内側巻線を最外層に配置したのである。図２０に示した例で言えば、最外層に配置されるスロット収容部３２０ａの平均電位Ｖ１が内側巻線を配置することで小さくなる。

また、本発明では、径方向内側から径方向外側へ向かうにつれて、スロットの周方向の幅が漸増しており、巻線の軸方向に垂直な断面である横断面における形状は、長方形であり、スロット収容部は、スロット内に径方向一列に並んで配置されている。このような構成によれば、巻線と固定子コアとの距離が径方向内側から径方向外側へ向かうにつれて漸増する。ここで、静電容量は、巻線と固定子コアとの距離に反比例するため、径方向外側に位置するスロット収容部の作り出す静電容量を低減することができる。

ただし、スロットの周方向の幅が漸増すれば巻線が周方向へずれる虞がある。そこで、本発明では、絶縁部材が、断面において外側へ開口する径内側絶縁部材と、断面において内側へ開口する径外側絶縁部材とを有する。このようにすれば、巻線の絶縁が確実に確保されると共に、巻線の周方向へのずれが低減される。

さらに、本発明では、両絶縁部材の端部が、径方向へ延び、径方向外側部分で重なっている。このようにすれば、径方向外側部分の巻線と固定子コアとの周方向の隙間を適切に埋めることができる。

以上の構成によれば、可及的に漏れ電流を小さくすることができる。

絶縁部材については、請求項２に示すように、内側絶縁部材の端部を「コ」字状の内側へ折り返すようにしてもよい。このようにすれば、径方向外側部分で絶縁部材が３重になり、より適切に隙間を埋めることができる。また、内側へ折り返せば、外側へ折り返す場合と比べ、径方向外側の開口部分が狭くならず、巻線を開口部分からスムーズに収容することができる。

スロットの周方向の幅については、請求項３に示すように、径方向最内周側の幅Ｗｉに対し径方向最外周側の幅Ｗｏが１．１〜１．５倍程度となることが好ましい。これにより、スロット収容部と固定子コアとの距離を好適に大きくすることができる。

また、請求項４に示すように、複数の全てのスロットで、径方向における最外層に、内側巻線を配置してもよい。このようにすれば、漏れ電流低減の効果が一層際立つ。このときは、請求項５に示すように、スロットの径方向外側に径方向に並べて内側巻線を配置し、スロットの径方向内側に径方向に並べて外側巻線を配置することが考えられる。

ところで、巻線は一般的に平角線であるため、請求項６に示すように、スロット収容部の横断面における長辺を径方向に垂直に配置することが例示される。この場合、最外層の巻線の作り出す静電容量が大きくなる。例えば、図２０中のＣ１０が大きくなるという具合である。したがって、このような構成では特に、内側巻線を最外層に配置した場合の漏れ電流の低減効果が高くなる。

なお、巻線がスター結線である場合には、請求項７に示すように、内側巻線を、連結部位からスター結線における中性点までとすることが例示される。なお、デルタ結線では、中性点の概念がないが、端末から離れた部位では平均電位が小さくなるため、当該平均電位が小さくなる部位から連結部位までを内側巻線として構成することができる。

以上は、固定子の発明として説明してきたが、請求項８に示すような、回転電機の発明として実現することもできる。すなわち、上記各固定子と、固定子の径方向内側に配置され、交互に異なる磁極を周方向に有する回転子と、を備えたことを特徴とする回転電機である。このような回転電機であっても、上述した固定子と同様の効果が奏される。

実施形態の回転電機の断面を示す模式図である。 固定子の構成を示す斜視図である。 固定子に形成される巻線の形状を示す説明図である。 第１実施形態の固定子の部分拡大断面図である。 ウェッジの展開図である。 固定子コアに絶縁部材を取り付けた様子を示す説明図である。 第１実施形態の巻線の結線を模式的に示す説明図である。 第１実施形態の巻線の配列を示す説明図である。 第１実施形態の巻線図である。 第１実施形態の巻線のコイルエンド部分の接続を示す説明図である。 第２実施形態の巻線の結線を模式的に示す説明図である。 第２実施形態の巻線の配列を示す説明図である。 第２実施形態の巻線図である。 第２実施形態の巻線のコイルエンド部分の接続を示す説明図である。 別実施形態の固定子の部分拡大断面図である。 参考形態の固定子の部分拡大断面図である。 巻線の配列を示す説明図である。 巻線の結線を模式的に示す説明図である。 巻線の平均電位を示す説明図である。 固定子コアとの間に形成されるコンデンサを模式的に示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の形態に示される回転電機は、車両に搭載され、電動機及び発電機を兼ねるものである。
（第１実施形態）
図１に示すように、回転電機１は、ハウジング１０と、回転子２０と、固定子３０と、を備えている。

回転電機１のハウジング１０は、円筒状の２つのハウジング部材１０ａ，１０ｂが、開口部同士を合わせるように嵌合されてなる。ハウジング部材１０ａ，１０ｂはそれぞれ、軸受け１１ａ，１１ｂを有している。これにより、回転子２０の回転軸２１が軸受けされている。

回転子２０は、回転軸２１と一体になっており、回転可能に支持されている。回転子２０は、その周方向に、交互に異なる磁極が永久磁石により外周側に形成されてなる。
固定子３０は、ハウジング１０に固定されており、回転子２０の径方向外側に位置し、回転子２０を収容する。

図２は、固定子３０を取り外して示した説明図である。また、図３は、図２の巻線３２の形状を示す説明図である。

固定子３０は、固定子コア３１と、線材から形成された巻線３２とで構成されている。固定子コア３１は、磁性鋼板を軸方向に積層して環状に形成されている。固定子コア３１には、軸方向に沿って径方向内側に開口するスロット３３が形成されている。

巻線３２は、線材が固定子コア３１に波巻きされることにより形成されている。巻線３２は、図３に示すように、固定子コアのスロット３３内に設置されるスロット収容部３２ａと、スロット３３から固定子コア３１の外に突出し、周方向に異なるスロット３３に設置されているスロット収容部３２ａ同士を接続しているターン部３２ｂとを有している。ターン部３２ｂは、固定子コア３１の軸方向における両側に形成されている。

スロット収容部３２ａは、記号Ｔで示すように、スロット３３内で、径方向に層をなすように重ねて設置される。そして、同一層のスロット収容部３２ａ同士がターン部３２ｂで接続されている。これにより、本形態では、同一層が連続して形成されている。

ターン部３２ｂには、その中央部分に、ねじりを伴わないクランク形状のクランク部３２ｃが形成されている。クランク部３２ｃは、固定子コア３１から最も離れた位置に形成されており、固定子コア３１の端面に平行に形成されている。これにより、径方向に隣接するターン部３２ｂ同士が密に配置される。その結果、コイルエンドの径方向の幅が小さくなり、巻線３２が径方向外側へ張り出すことを防止できる。

ここで巻線３２を形成する線材は、導体と、導体の外周を覆い導体を絶縁する絶縁被膜とで構成されている。絶縁被膜は、ポリアミドイミド等の絶縁材で形成されている。

次に、固定子３０を図４に基づき説明する。図４は、図２に示した固定子３０を軸方向に垂直な断面で視た部分拡大断面図である。
固定子コア３１には、上述したように、複数のスロット３３が等間隔で周方向に並んで形成されている。スロット３３は、軸方向へ貫通しており、その横断面は、径方向に長い台形形状であって、径方向内側へ開口している。ここで、スロット３３の周方向の幅をみると、径方向内側から径方向外側へ向かうにつれて漸増している。具体的には、最内周側の幅Ｗｉに対し最外周側の幅Ｗｏが１．１〜１．５倍程度となっている。

巻線３２のスロット収容部３２ａは、このスロット３３の内部を軸方向に挿通する。つまり、図４には、軸方向に挿通するスロット収容部３２ａの断面が示されている。このとき、図４から分かるように、スロット収容部３２ａは、固定子３０の径方向において層をなすように、スロット３３内に並んで配置されている。

スロット収容部３２ａと固定子コア３１との間には、絶縁部材３４が配置されている。絶縁部材３４は、樹脂製であり、径方向内側に位置するスロットインシュ３５及び径方向外側に位置するウェッジ３６からなる。スロットインシュ３５及びウェッジ３６はともに、断面「コ」字状の成形材である。そして、「コ」字状の内側にスロット収容部３２ａが配置されている。

スロットインシュ３５は、その断面において径外方向へ開口する。詳細には、スロットインシュ３５は、スロット３３の最内周側に底部３５ａを有し、スロット３３の側面に沿って径外方向へ折り曲げられており、さらに、端部３５ｂがスロット３３の真ん中あたりまで達するように内側へ折り返されている。

一方、ウェッジ３６は、その断面において径内方向へ開口する。詳細には、ウェッジ３６は、最外周側に底部３６ａを有し、スロット３３の側面に沿って折り曲げられ、その端部３６ｂが、スロットインシュ３５の折り返し部分の外側に配置されている。ウェッジ３６の展開図を図５に示す。ウェッジ３６は、破線で示した部分で折り曲げられて、長手方向が固定子コア３１の軸方向となるようにスロット３３に挿入される。このとき、ウェッジ３６は、端部３６ｂからさらに外側へ突出する突起部３６ｃを、最上部に有している。

図６に示すように、固定子コア３１にウェッジ３６が配置されたとき、突起部３６ｃが固定子コア３１の上面に係止される。これにより、ウェッジ３６及びスロットインシュ３５が軸方向下方へずれないようになっている。また、図６からも分かるように、スロット３３の径方向外側では、絶縁部材３４が３重になっている。

次に、巻線３２の配置について説明する。図７は、巻線３２の結線を模式的に示す説明図である。巻線３２は、スター結線となっており、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相の巻線３２ｕ，３２ｖ，３２ｗが中性点Ｎで接続されている。

各巻線３２ｕ，３２ｖ，３２ｗは、連結部位Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１を有している。本形態では、連結部位Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１が溶接等で接合された接続部位となっている。
このとき、各巻線３２ｕ，３２ｖ，３２ｗにおいて、Ｕ相端末、Ｖ相端末、Ｗ相端末から連結部位Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１までを外側巻線３７とする。また、中性点Ｎから連結部位Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１までを内側巻線３８とする。

ここで、巻線３２の電位について説明しておく。図１８は、図７と同様の巻線を模式的に示す説明図である。図１８では、端末Ｕに近い側の巻線をＡとし、中性点Ｎに近い側の巻線をＢとした。このとき、巻線Ａと巻線Ｂとの連結部位Ｘがちょうど端末Ｕから中性点Ｎまでの中間点であるとすると、図１９に示すように、連結部位Ｘの平均電位は端末Ｕの平均電位の１／２倍くらいになる。

このように巻線の端末側では平均電位が高くなることを前提に、本形態は、スロット３３における巻線３２の配列に特徴を有する。具体的には、複数のスロット３３のうち一つのスロット３３を除く残りのスロット３３で、図８に示すように、内側巻線３８がスロット３３の最外層に配置され、この最外層から内側巻線３８と外側巻線３７とが交互に配置されている。なお、図８は、スロット３３に配置されるスロット収容部３２ａの断面を示している。ここでは、内側巻線３８によって構成されるスロット収容部３２ａの断面にのみハッチングを施し、外側巻線３７によって構成されるスロット収容部３２ａの断面と区別した。

次に、図９の巻線図に基づき、巻線３２の配置を説明する。図９は、８極で１スロットあたり１０本挿通される巻線３２を、４極で１スロットあたり４本挿通される巻線として簡略化したものである。

図９の上部には、巻線のＵ，Ｖ，Ｗの各相の端末及び連結部位Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１が示されている。上下の斜め線がターン部３２ｂに相当し、ターン部３２ｂに挟まれる直線部分がスロット収容部３２ａに相当する。スロット収容部３２ａには、対応するスロット３３がＵ，Ｖ，Ｗなどの記号と番号とで示されている。そこで、スロット３３を区別する場合、図９に示した番号を用い、「１１番スロット３３」などと記載する。また、図９では、実線が第１層（最外層）を表し、破線が第２層を表し、一点鎖線が第３層を表し、二点鎖線が第４層を表す。

まずＵ相端末に続く外側巻線３７は、
６番スロット３３の第１層（最外層）
→ ９番スロット３３の第２層
→１２番スロット３３の第２層
→ ３番スロット３３の第２層
→ ６番スロット３３の第３層
→ ９番スロット３３の第４層
→１２番スロット３３の第４層
→ ３番スロット３３の第４層
の順で連結部位Ｘ１へ到達する。

次に連結部位Ｘ１に続く内側巻線３８は、
６番スロット３３の第４層
→ ３番スロット３３の第３層
→１２番スロット３３の第３層
→ ９番スロット３３の第３層
→ ６番スロット３３の第２層
→ ３番スロット３３の第１層（最外層）
→１２番スロット３３の第１層（最外層）
→ ９番スロット３３の第１層（最外層）
の順で中性点Ｎへ到達する。

つまり、３番、９番、１２番のスロット３３では、最外層に内側巻線３８が配置されており、最外層から径内方向へ向かって内側巻線３８と外側巻線３７とが交互に配置されている。なお、６番スロット３３は、例外であり、Ｕ相端末を最外周側へ引き出すなどの都合上、他のスロット３３とは巻線３２の配列が異なっている。

なお、図１０は、コイルエンドを軸方向から視た模式図であり、巻線３２の連結部位Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１及び中性点Ｎなどの配置を示している。コイルエンドからは、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の端末が径外方向へ引き出されている。そして、このＵ，Ｖ，Ｗ相の端末とは反対側の端が中性点Ｎとして溶接などで接合されている。また、連結部位Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１は、ターン部同士の溶接などによる接合部位となっている。

次に、本形態の固定子３０が発揮する効果について説明する。
上述したように、３番、９番、１２番のスロット３３では、最外層に内側巻線３８が配置されている。すなわち、３番、６番、９番、１２番の４つのスロットのうち、６番スロット３３を除く残りのスロット３３で、内側巻線３８が最外層（第１層）に配置されている。また、最外層から径内方向へ向かって内側巻線３８と外側巻線３７とが交互に配置されている。

図２０から分かるように、最外層のスロット収容部３２０ａにて固定子コア３１との間に作り出される静電容量Ｃ１は、

Ｃ１＝Ｃ１０＋Ｃ１１＋Ｃ１２

となる。

同様に第２層、第３層、第４層のスロット収容部３２０ａにて作り出される静電容量Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、

Ｃ２＝Ｃ２１＋Ｃ２２
Ｃ３＝Ｃ３１＋Ｃ３２
Ｃ４＝Ｃ４１＋Ｃ４２

となる。

ここで、巻線３２０が平角線であり、スロット収容部３２０ａの断面において、実際には長辺が短辺に比べて十分に大きくなっていることから、対向面積が大きな最外層の静電容量Ｃ１０が極端に大きくなる。これにより、

Ｃ１＞＞Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４

という関係が成り立つ。

最外層のスロット収容部３２０ａの平均電位をＶ１とし、同様に、第２〜４層のスロット収容部３２０ａの平均電位をＶ２，Ｖ３，Ｖ４とすると、

漏れ電流Ｉ＝ΣｄＱ／ｄｔ＝Σｄ（Ｃｋ・Ｖｋ）／ｄｔ （ｋ＝１，２，３，４）

と表すことができる。

したがって、最外層に外側巻線３７を配置した場合にはＣ１・Ｖ１が大きく、総電荷量が大きくなるため、漏れ電流Ｉが大きくなってしまう。

そこで、本形態では、複数のスロット３３のうち一つ（６番スロット３３）を除く残りの３番、９番、及び、１２番のスロット３３で、内側巻線３８を最外層に配置した。これにより、静電容量の大きくなるスロット３３の最外層に平均電位の低い内側巻線３８が配置されるため、漏れ電流を可及的に小さくすることができる。

また、本形態では、巻線３２が、平角線となっており、横断面における長辺が径方向に垂直になるよう形成されている。したがって、最外層において径方向の対向面積が大きくなっており、図２０に示したように最外層の静電容量Ｃ１０が極端に大きくなっている。したがって、このような構成では特に、最外層に内側巻線３８を配置することにより、漏れ電流の低減の効果が高くなる。

さらにまた、本形態では、スロット３３の周方向の幅をみると、径方向内側から径方向外側へ向かうにつれて漸増している。具体的には、最内周側の幅Ｗｉに対し最外周側の幅Ｗｏが１．１〜１．５倍程度となっている（図４参照）。これにより、スロット収容部３２ａと固定子コア３１との距離が大きくなるため、径方向外側に位置するスロット収容部３２ａの作り出す静電容量を低減することができ、この点でも、可及的に漏れ電流を小さくすることができる。

また、本形態では、スロット収容部３２ａと固定子コア３１との間には、絶縁部材３４が配置されている。スロットインシュ３５は、スロット３３の側面に沿って、径外方向へ折り曲げられており、さらに、端部３５ｂが内側へ折り返されている。一方、ウェッジ３６は、その端部３６ｂが、スロットインシュ３５の折り返し部分の外側に配置されている（図４参照）。したがって、スロット３３の径方向外側では、絶縁部材３４が３重になっている。これにより、スロット３３の径方向外側部分の隙間を適切に埋めることができるため、巻線３２の周方向へのずれを低減することができる。

さらにまた、本形態では、図６に示したように、固定子コア３１にウェッジ３６が配置されたとき、突起部３６ｃが固定子コア３１の上面に係止される。これにより、ウェッジ３６及びスロットインシュ３５が軸方向下側へずれない。

また、本形態では、図４に示したように、スロットインシュ３５の端部３５ｂが内側へ折り返されている。したがって、外側へ折り返す場合と比べ、折り返し部分によって径方向外側の開口が狭められない。これにより、巻線３２を収容することができる。

なお、本形態における固定子３０が［特許請求の範囲］の「固定子」を構成し、スロット３３が「スロット」を構成し、回転子２０が「回転子」を構成し、回転電機１が「回転電機」を構成する。また、巻線３２が「巻線」を構成し、外側巻線３７が「外側巻線」を構成し、内側巻線３８が「内側巻線」を構成し、巻線３２の連結部位Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１が「連結部位」を構成する。さらにまた、絶縁部材３４が「絶縁部材」を構成し、スロットインシュ３５が「径内側絶縁部材」を構成し、ウェッジ３６が「径外側絶縁部材」を構成する。

（第２実施形態）
本形態では、スロット３３における巻線３２の配列が異なっている。そこで、上記形態と相異する部分のみを説明することとする。なお、同一の構成部分については同一の符号を付し、説明を割愛する。

本形態においても、巻線３２は、図１１に示すように、スター結線となっており、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相の巻線３２ｕ，３２ｖ，３２ｗが中性点Ｎで接続されている。ただし、巻線３２は、連結部位Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃの他に、接続部位Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２を有している。ここでは、接続部位Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２にて巻線３２が溶接等で接合されている。一方、連結部位Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃは、便宜的に巻線３２に付した符号である。

本形態では、図１２に示すように、複数の全てのスロット３３で、内側巻線３８がスロット３３の最外層に配置されている。そして、径方向外側に内側巻線３８が径方向に並べて配置され、径方向内側に外側巻線３７が径方向に並べて配置されている。なお、図１２は、スロット３３に配置されるスロット収容部３２ａの断面を示している。ここでは、内側巻線３８によって構成されるスロット収容部３２ａの断面にハッチングを施し、外側巻線３７によって構成されるスロット収容部３２ａの断面と区別した。

図１３は、巻線図である。図１３は、８極で１スロットあたり１０本挿通される巻線３２を、４極で１スロットあたり４本挿通される巻線として簡略化したものである。

図１３の上部に、巻線のＵ，Ｖ，Ｗの各相の端末及び接合部位Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２が示されている。上下の斜め線がターン部３２ｂに相当し、ターン部３２ｂに挟まれる直線部分がスロット収容部３２ａに相当する。スロット収容部３２ａには、対応するスロット３３がＵ，Ｖ，Ｗなどの記号と番号とで示されている。そこで、スロット３３を区別する場合、図１３に示したスロット番号を用い、「１１番スロット３３」などと記載する。また、図１３では、実線が第１層（最外層）を表し、破線が第２層を表し、一点鎖線が第３層を表し、二点鎖線が第４層を表す。

まずＵ相端末に続く外側巻線３７は、
６番スロット３３の第３層
→ ９番スロット３３の第４層
→１２番スロット３３の第４層
→ ３番スロット３３の第４層
ここで接続部位Ｘ１を通り、
→ ６番スロット３３の第４層
→ ３番スロット３３の第３層
→１２番スロット３３の第３層
→ ９番スロット３３の第３層
の順で連結部位Ｘｃへ到達する。

次に連結部位Ｘｃに続く内側巻線３８は、
６番スロット３３の第２層
→ ３番スロット３３の第１層（最外層）
→１２番スロット３３の第１層（最外層）
→ ９番スロット３３の第１層（最外層）
ここで接続部位Ｘ２を通り、
→ ６番スロット３３の第１層（最外層）
→ ９番スロット３３の第２層
→１２番スロット３３の第２層
→ ３番スロット３３の第２層
の順で中性点Ｎへ到達する。

つまり、３番、６番、９番、１２番の全てのスロット３３で、最外層及び第２層に内側巻線３８が配置されており、第３層、第４層に外側巻線３７が配置されている。
なお、図１４は、コイルエンドを軸方向から視た模式図であり、巻線３２の接合部位Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２及び中性点Ｎなどの配置を示している。コイルエンドからは、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の端末が径外方向へ引き出されている。そして、このＵ，Ｖ，Ｗ相の端末とは反対側の端が中性点Ｎとして溶接などで接合されている。また、接合部位Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２は、ターン部３２ｂ同士の溶接などによる接合部位となっている。

本形態によっても、上記形態と同様の効果が奏される。本形態によれば、接続部位Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２が増えるものの、外側巻線３７が最外層及び第２層に位置し、内側巻線３８が第３層及び第４層に位置する。したがって、上記形態と比較してその効果が際立つ。

なお、本形態における固定子３０が［特許請求の範囲］の「固定子」を構成し、スロット３３が「スロット」を構成し、回転子２０が「回転子」を構成し、回転電機１が「回転電機」を構成する。また、巻線３２が「巻線」を構成し、外側巻線３７が「外側巻線」を構成し、内側巻線３８が「内側巻線」を構成し、巻線３２の連結部位Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃが「連結部位」を構成する。さらにまた、絶縁部材３４が「絶縁部材」を構成し、スロットインシュ３５が「径内側絶縁部材」を構成し、ウェッジ３６が「径外側絶縁部材」を構成する。

以上、本発明は、上記形態に何等限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施できる。

（イ）上記形態では、スター結線について説明した。これに対し、デルタ結線では、中性点の概念がないが、端末から離れた部位では平均電位が小さくなるため、当該平均電位が小さくなる部位から外側巻線への連結部位までを内側巻線として同様に構成することができる。

（ロ）例えば、図１５に示す固定子３０１を採用してもよい。この場合、固定子コア３１１は、径方向内側に位置する内コア３１１ａ、及び、内コア３１１ａの径方向外側の開口を閉塞するように軸方向にスライドして取り付けられる外コア３１１ｂとで形成されている。これにより、固定子コア３１１には、軸方向に延びる複数のスロット３３１が等間隔で周方向に並んで形成される。また、上記形態と同様に、スロットの周方向の幅をみると、径方向内側から径方向外側へ向かうにつれて漸増している。具体的には、最内周側の幅Ｗｉに対し最外周側の幅Ｗｏが１．１〜１．５倍程度となっている。

図１５では、スロット収容部３２ａと固定子コア３１１との間に、絶縁部材３４１が配置されている。絶縁部材３４１は、径方向内側に位置するスロットインシュ３５１及び径方向外側に位置するウェッジ３６１からなる。スロットインシュ３５１及びウェッジ３６１はともに、断面「コ」字状の板状部材である。このとき、「コ」字状の内側にスロット収容部３２ａが配置されている。

ここで特に、スロットインシュ３５１は、スロット３３１の最内周側に底部３５１ａを有し、スロット３３１の側面に沿って径外方向へ折り曲げられている。一方、ウェッジ３６１は、最外周側に底部３６１ａを有し、スロット３３１の側面に沿って折り曲げられ、その端部３６１ｂが、スロットインシュ３５１の端部３５１ｂの内側に配置されている。これにより、スロット３３１の径方向外側では絶縁部材３４１が２重になっている。

このような絶縁部材３４１にて構成される固定子３０１であっても、上記形態と同様、巻線３２が周方向にずれることを低減できる。

ここでは、固定子３０１が［特許請求の範囲］の「固定子」を構成し、絶縁部材３４１が「絶縁部材」を構成し、スロットインシュ３５１が「径内側絶縁部材」を構成し、ウェッジ３６１が「径外側絶縁部材」を構成する。

（ハ）上記形態では巻線３２が平角線であったが、本発明の参考形態として、断面円形の巻線を採用した場合を説明する。例えば図１６に示すように、断面積の小さな丸線が束になって巻回されるような固定子３０２であっても、スロット３３２の最外周に内側巻線群３８２を配置し、内周側に外側巻線群３７２を配置するようにすれば、上記形態と同様の効果が奏される。

１：回転電機、１０：ハウジング、１０ａ，１０ｂ：ハウジング部材、２０：回転子、２１：回転軸、３０：固定子、３１：固定子コア、３１ａ：内コア、３１ｂ：外コア、３２：巻線、３２ａ：スロット収容部、３２ｂ：ターン部、３２ｃ：クランク部、３２ｕ：Ｕ相巻線、３２ｖ：Ｖ相巻線、３２ｗ：Ｗ相巻線、３３：スロット、３４：絶縁部材、３５：スロットインシュ、３５ａ：底部、３５ｂ：端部、３６：ウェッジ、３６ａ：底部、３６ｂ：端部、３６ｃ：突起部、３７：外側巻線、３８：内側巻線、３００，３０１，３０２：固定子、３１０，３１１：固定子コア、３１１ａ：内コア、３１１ｂ：外コア、３２０：巻線、３２０ａ：スロット収容部、３３０，３３１，３３２：スロット、３４１：絶縁部材、３５１：スロットインシュ、３５１ａ：底部、３５１ｂ：端部、３６１：ウェッジ、３６１ａ：底部、３６１ｂ：端部、３７２：外側巻線群、３８２：内側巻線群

Claims (8)

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、径方向において層をなすよう前記スロットを挿通するスロット収容部、及び、前記スロットの外部で前記スロット収容部同士を接続するターン部を有する巻線と、
   前記スロットに配置され、軸方向に垂直な断面における形状が「コ」字状で、前記「コ」字状の内側部分に前記スロット収容部を収容する絶縁部材と、
   を備え、
   各相を形成する巻線の途中に連結部位を設定し、前記連結部位よりも端末側を外側巻線とし、前記連結部位よりも内側を内側巻線としたとき、前記複数のスロットのうち少なくとも一つには、径方向における最外層に、前記内側巻線が配置されており、
   前記スロットは、径方向内側から径方向外側へ向かうにつれて、周方向の幅が漸増しており、
   前記巻線の軸方向に垂直な断面である横断面における形状は、長方形であり、
   前記スロット収容部は、前記スロット内に径方向一列に並んで配置されており、
   前記絶縁部材は、前記断面において外側へ開口する径内側絶縁部材と、前記断面において内側へ開口する径外側絶縁部材とを有しており、
   前記径内側絶縁部材と前記径外側絶縁部材との両端部は、径方向に沿って延び、径方向外側部分で重なっていること
   を特徴とする固定子。
2. 請求項１に記載の固定子において、
   前記径内側絶縁部材は、その端部が前記「コ」字状の内側へ折り返されていること
   を特徴とする固定子。
3. 請求項１または２に記載の固定子において、
   前記スロットの径方向最内周側の幅Ｗｉに対する径方向最外周側の幅Ｗｏの比は、１．１〜１．５倍であること
   を特徴とする固定子。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の固定子において、
   前記複数の全てのスロットで、径方向における最外層に、前記内側巻線が配置されていること
   を特徴とする固定子。
5. 請求項４に記載の固定子において、
   前記内側巻線は前記スロットの径方向外側に径方向に並べて配置され、前記外側巻線は前記スロットの径方向内側に径方向に並べて配置されていること
   を特徴とする固定子。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の固定子において、
   前記スロット収容部は、前記横断面における長辺が径方向に垂直になっていること
   を特徴とする固定子。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の固定子において、
   前記内側巻線は、前記連結部位からスター結線における中性点までであること
   を特徴とする固定子。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の固定子と、
   前記固定子の径方向内側に配置され、交互に異なる磁極を周方向に有する回転子と、
   を備えたことを特徴とする回転電機。

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