JP5774082B2

JP5774082B2 - 回転電機

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Publication number: JP5774082B2
Application number: JP2013258813A
Authority: JP
Inventors: 博久横田; 篤史坂上; 宏紀立木; 辰郎日野; 信吉澤; 中村　成志; 成志中村; 省吾岡本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-12-16
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2033-12-16
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Description

この発明は、例えば電動機や発電機などの回転電機に関し、特に、電機子巻線を構成する巻線体の形状に関するものである。

近年、電動機や発電機などの回転電機において、小型高出力、および高品質が求められている。このような高出力の回転電機では、高い電圧が印加されるため、電機子鉄心に巻装される導体線間、特にコイルエンドに発生する電位差が大きくなるので、導体線に被覆した絶縁材料の厚みを厚くして絶縁性能を高める必要があった。しかしながら、絶縁材料の厚みを厚くすると、スロット内の導体線の占める割合（占積率）が少なくなり、回転電機の効率が低下してしまう。

このような状況を鑑み、電位差が小さいスロット内に収納される導体線の直線部には、薄い絶縁被覆層を設け、電位差が大きいコイルエンド部には、厚い絶縁被覆層を設けて、スロット内の占積率を高めつつ、コイルエンド部に必要な絶縁性能を確保した従来の回転電機が提案されていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−９４０１９号公報

特許文献１に記載の従来の回転電機では、厚い絶縁被覆層がコイルエンド部に設けられているので、コイルエンド部同士が絶縁被覆層を介して径方向に重なり、コイルエンドが径方向に拡大するという課題があった。さらに、厚い絶縁被覆層が全てのコイルエンド部に設けられているので、コイルエンド部間の隙間が絶縁被覆層により埋められ、冷却媒体がコイルエンド部間に流通しにくくなり、コイルエンドの冷却が不十分となるという課題もあった。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、コイルエンド部間に隙間が確保されるように導体線の形状を工夫し、コイルエンドの径方向寸法の増大を抑えて、コイルエンド部に必要な絶縁性能を確保できるとともに、冷却媒体がコイルエンド部間に流通し易くなり、コイルエンドを効果的に冷却できる回転電機を得ることを目的とする。

この発明による回転電機は、スロットが周方向に配列された円環状の電機子鉄心、および上記電機子鉄心に装着された電機子巻線を備える電機子を有する。上記電機子巻線は、それぞれ、絶縁被覆された、かつ接続部のない連続した、長さ方向と直交する断面積が一定の１本の導体線を巻回して作製された複数の分布巻きの巻線体を備え、上記導体線は、上記スロットに挿入される直線部と、周方向に連続する複数本のティースの両側に位置する上記スロットに挿入される上記直線部を連結するコイルエンド部とを該導体線の長さ方向に交互に配列して構成され、上記直線部が上記スロット内に径方向に１列に並んで複数本収納され、上記直線部の径方向幅が上記コイルエンド部の径方向幅より広く形成されて、径方向に隣り合う上記コイルエンド部間に隙間が形成され、冷却媒体を上記隙間に通過させる。上記スロットに挿入された上記直線部は、その径方向幅が、該直線部の長さ方向の中央部で最大となり、該直線部の長さ方向の両端部で上記コイルエンド部の径方向幅と等しくなるように、該直線部の長さ方向の中央部から両端部に向かって単調減少するように形成されて、径方向に隣り合う上記直線部間にスロット内隙間が形成され、上記冷却媒体を上記スロット内隙間に通過させる。

この発明によれば、導体線は、スロットに挿入される直線部と複数本のティースの両側に位置するスロットに挿入される直線部を連結するコイルエンド部とが導体線の長さ方向に交互に並べられ、かつ電機子鉄心に装着されたときに、直線部の径方向幅がコイルエンド部の径方向幅より広くなるように成形されており、径方向に隣り合うコイルエンド部間に隙間が形成される。そこで、コイルエンド部の絶縁材料の厚みを厚くすることなく、コイルエンド部に必要な絶縁性能を確保できる。また、冷却媒体をコイルエンド部間の隙間に通過させているので、コイルエンド部を効果的に冷却できる。

この発明の実施の形態１に係る回転電機を示す片側断面図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機の要部を示す斜視図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子を示す斜視図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子鉄心を構成する鉄心ブロックを示す斜視図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線を構成する巻線体を示す斜視図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線を構成する巻線体を示す端面図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線を構成する巻線体を示す正面図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における巻線体を構成する導体線の断面形状を示す断面図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における巻線体の電機子鉄心への装着状態を説明する図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における巻線体を構成する導体線の原材料となる導体素線を示す平面図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における巻線体の直線部成形工程を説明する断面図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における巻線体を構成する導体線を示す平面図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における巻線アッセンブリを示す斜視図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子の組み立て方法を説明する図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子の組み立て方法を説明する図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子の組み立て方法を説明する図である。図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ矢視断面図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子のコイルエンドを示す要部端面図である。この発明の実施の形態１に係る回転電機の電機子における冷却媒体の流通状態を示す要部断面図である。この発明の実施の形態２に係る回転電機における電機子を示す要部断面図である。この発明の実施の形態３に係る回転電機における電機子を示す要部断面図である。この発明の実施の形態３に係る回転電機の電機子における冷却媒体の流通状態を示す要部断面図である。この発明の実施の形態４に係る回転電機における電機子を示す要部断面図である。この発明の実施の形態４に係る回転電機の電機子における冷却媒体の流通状態を示す要部断面図である。この発明の実施の形態５に係る回転電機における電機子を示す要部断面図である。

以下、本発明による回転電機の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る回転電機を示す片側断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の要部を示す斜視図、図３はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子を示す斜視図、図４はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子鉄心を構成する鉄心ブロックを示す斜視図、図５はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線を構成する巻線体を示す斜視図、図６はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線を構成する巻線体を示す端面図、図７はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線を構成する巻線体を示す正面図、図８はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における巻線体を構成する導体線の断面形状を示す断面図であり、図８の（ａ）はコイルエンド部の断面形状を示し、図８の（ｂ）は導体線の直線部の断面形状を示す。図９はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における巻線体の電機子鉄心への装着状態を説明する図である。

図１および図２において、回転電機１００は、有底円筒状のフレーム２およびフレーム２の開口を塞口する端板３を有するハウジング１と、フレーム２の円筒部に内嵌状態に固着された電機子１０と、フレーム２の底部および端板３にベアリング４を介して回転可能に支持された回転軸６に固着されて、電機子１０の内周側に回転可能に配設された回転子５と、を備えている。

回転子５は、軸心位置に挿通された回転軸６に固着された回転子鉄心７と、回転子鉄心７の外周面側に埋設されて周方向に等ピッチで配列され、磁極を構成する永久磁石８と、を備えた永久磁石型回転子である。なお、回転子５は、永久磁石式回転子に限定されず、絶縁しない回転子導体を、回転子鉄心のスロットに収納して、両側を短絡環で短絡したかご形回転子や、絶縁した導体線を回転子鉄心のスロットに装着した巻線形回転子を用いてもよい。

つぎに、電機子１０の構成について具体的に図３から図９を参照しつつ説明する。

電機子１０は、図３に示されるように、電機子鉄心１１と、電機子鉄心１１に装着された電機子巻線２０と、電機子鉄心１１のスロット１３に装着されるスロットセル１４と、を備えている。電機子巻線２０は、電機子鉄心１１に装着された複数の巻線体２１を結線して構成される。スロットセル１４は、例えばポリイミドフィルムをメタ系アラミド繊維で挟み込んで作製された長方形のシートを曲げ成形してＵ字状に形成され、スロット１３内に挿入され、電機子鉄心１１と電機子巻線２０を電気的に隔離する。

ここで、説明の便宜上、回転子５の極数を１０、電機子鉄心１１のスロット数を６０、電機子巻線２０を三相巻線とする。すなわち、スロット１３は、毎極毎相当たり２個の割合で電機子鉄心１１に形成されている。

鉄心ブロック１２は、図４に示されるように、薄い電磁鋼板を積層一体化して作製され、断面円弧状のコアバック部１２ａと、周方向に離間して、それぞれコアバック部１２ａの内周壁面から径方向内方に突出された２本のティース１２ｂと、を備えている。３０個の鉄心ブロック１２が、ティース１２ｂを径方向内方に向けて、コアバック部１２ａの周方向の側面同士を突き合わせて円環状に配列され、一体化されて、電機子鉄心１１を構成している。すなわち、この鉄心ブロック１２は、円環状の電機子鉄心１１を周方向に３０等分割したものである。コアバック部１２ａが周方向に円環状に配列されて、電機子鉄心１１のコアバックを構成する。コアバック部１２ａとティース１２ｂにより構成されるスロット１３が、内周側に開口して、周方向に等角ピッチで配列されている。ティース１２ｂは周方向幅が径方向内方に向って漸次狭くなる先細り形状に形成されており、電機子鉄心１１の軸心と直交するスロット１３の断面が長方形となっている。

電機子巻線２０を構成する巻線体２１は、図５から図７に示されるように、６スロット角度間隔離れて３列となった、第１、第２、第３および第４直線部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄと、第１および第２直線部２１ａ，２１ｂの長さ方向の他端同士を連結する第１コイルエンド部２１ｅと、第２および第３直線部２１ｂ，２１ｃの長さ方向の一端同士を連結する第２コイルエンド部２１ｆと、第３および第４直線部２１ｃ，２１ｄの長さ方向の他端同士を連結する第３コイルエンド部２１ｇと、第１直線部２１ａの長さ方向の一端から延びる外径側端末２１ｈと、第４直線部２１ｄの長さ方向の一端から延びる内径側端末２１ｉと、を備える。外径側端末２１ｈおよび内径側端末２１ｉは、他の巻線体２１、給電部、中性点などに接続される。

ここで、第１コイルエンド部２１ｅは、一対の傾斜部２１ｅ１，２１ｅ２と、一対の傾斜部２１ｅ１，２１ｅ２を連結する頂部２１ｅ３と、を備える。第２コイルエンド部２１ｆは、一対の傾斜部２１ｆ１，２１ｆ２と、一対の傾斜部２１ｆ１，２１ｆ２を連結する頂部２１ｆ３と、を備える。第３コイルエンド部２１ｇは、一対の傾斜部２１ｇ１，２１ｇ２と、一対の傾斜部２１ｇ１，２１ｇ２を連結する頂部２１ｇ３と、を備える。

なお、６スロット角度間隔とは、連続する６つのティース１２ｂの両側のスロット１３のスロット中心間の間隔である。そして、スロット１３が毎極毎相あたり２個の割合で形成され、電機子巻線２０が３相巻線である実施の形態１では、６スロット角度間隔が１磁極ピッチに相当する。

具体的には、巻線体２１は、図９に示されるように、例えば、エナメル樹脂で絶縁被覆された、かつ接続部のない連続した銅線やアルミニウム線などからなる断面矩形の導体線１９が、電機子鉄心１１の軸方向一端側から１番のスロット１３内の第１層に挿入され、１番のスロット１３から電機子鉄心１１の軸方向他端側に延び出て、周方向一側に６スロット角度間隔離れた７番のスロット１３内の第２層に挿入され、７番のスロット１３から電機子鉄心１１の軸方向一端側に延び出て、周方向一側に６スロット角度間隔離れた１３番のスロット１３内の第３層に挿入され、１３番のスロット１３から電機子鉄心１１の軸方向他端側に延び出て、周方向他側に６スロット角度間隔離れた７番のスロット１３内の第４層に挿入され、７番のスロット１３から電機子鉄心１１の軸方向一端側に延び出るδ字状のコイルパターンに作製される。なお、導体線１９の長さ方向と直交する断面積は、長さ方向に関して一定となっている。また、巻線体２１は、断面矩形の導体線１９に替えて断面円形の導体線を用いて作製してもよい。

ここで、第１から第３コイルエンド部２１ｅ，２１ｆ，２１ｇは、図８の（ａ）に示されるように、径方向幅をｗ、周方向幅をｔとする断面矩形であり、第１から第４直線部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、図８の（ｂ）に示されるように、径方向幅をｗ’、周方向幅をｔ’とする断面矩形である。但し、ｗ’＞ｗ、ｔ＞ｔ’である。また、第１から第３コイルエンド部２１ｅ，２１ｆ，２１ｇの断面角部の曲率Ｒは、第１から第４直線部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの断面角部の曲率Ｒ’より大きい。また、スロット１３内に収納される導体線１９の収納位置を、便宜的に、外径側から第１層、第２層、第３層、第４層とした。また、図９中、１,２・・・１２，１３はスロット１３に周方向の並び順にふったスロット番号である。

第１直線部２１ａが１番のスロット１３内の第１層に収納され、第２および第４直線部２１ｂ，２１ｄが７番のスロット１３内の第２層および第４層に収納され、第３直線部２１ｃが１３番のスロット１３内の第３層に収納される。すなわち、第１、第２、第３および第４直線部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、６スロット角度間隔離れて３列に配列される。

１番のスロット１３内の第１層から電機子鉄心１１の軸方向他端側に延び出た第１コイルエンド部２１ｅは、径方向位置を維持して、一定の傾きで周方向一側かつ軸方向外方に延び（傾斜部２１ｅ１）、中央部（頂部２１ｅ３）で径方向内方にｗ’だけ変位され、その後逆向きの傾きで、径方向位置を維持して、周方向一側かつ軸方向内方に延び（傾斜部２１ｅ２）、７番のスロット１３内の第２層に入る。

７番のスロット１３内の第２層から電機子鉄心１１の軸方向一端側に延び出た第２コイルエンド部２１ｆは、径方向位置を維持して、一定の傾きで周方向一側かつ軸方向外方に延び（傾斜部２１ｆ１）、中央部（頂部２１ｆ３）で径方向内方にｗ’だけ変位され、その後逆向きの傾きで、径方向位置を維持して、周方向一側かつ軸方向内方に延び（傾斜部２１ｆ２）、１３番のスロット１３内の第３層に入る。

１３番のスロット１３内の第３層から電機子鉄心１１の軸方向他端側に延び出た第３コイルエンド部２１ｇは、径方向位置を維持して、一定の傾きで周方向他側かつ軸方向外方に延び（２１ｇ１）、中央部（頂部２１ｇ３）で径方向内方にｗ’だけ変位され、その後逆向きの傾きで、径方向位置を維持して、周方向他側かつ軸方向内方に延び（傾斜部２１ｇ２）、７番のスロット１３内の第４層に入る。

このように、第１から第３コイルエンド部２１ｅ，２１ｆ，２１ｇは、径方向に第１から第４直線部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの径方向幅ｗ’だけ径方向に変位（レーンチェンジ）するクランク部を頂部２１ｅ３，２１ｆ３，２１ｇ３に有している。

１番のスロット１３内の第１層から電機子鉄心１１の軸方向一端側に延び出た外径側端末２１ｈは、図６および図７に示されるように、径方向位置を維持して、一定の傾きで周方向他側かつ軸方向外方に延び、中央部（頂部）で曲げられて径方向外方に延び出ている。
７番のスロット１３内の第４層から電機子鉄心１１の軸方向一端側に延び出た内径側端末２１ｉは、図６および図７に示されるように、径方向位置を維持して、一定の傾きで周方向一側かつ軸方向外方に延び、中央部（頂部）で曲げられて径方向外方に延び出ている。

つぎに、巻線体２１の製造方法について図１０から図１２を用いて説明する。図１０はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における巻線体を構成する導体線の原材料となる導体素線を示す平面図、図１１はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における巻線体の直線部成形工程を説明する断面図であり、図１１の（ａ）は成形前の状態を示し、図１１の（ｂ）は成形後の状態を示している。図１２はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における巻線体を構成する導体線を示す平面図である。

まず、図１０に示されるように、導体素線２３が、長さ方向と直交する断面形状が矩形（ｗ×ｔ）、かつ角部の曲率がＲで、断面積が長さ方向に関して一定の線材から１つの巻線体２１を作製するために必要な長さに切り出される。ついで、図１１の（ａ），（ｂ）に示されるように、導体素線２３の第１直線部２１ａに相当する領域を金型７０に入れて押し潰し、ｗ’×ｔ’の断面矩形、かつ角部の曲率がＲ’の変形部１９ａを成形する。さらに、導体素線２３の第２、第３および第４直線部２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに相当する３つの領域を、順次、金型７０に入れて押し潰し、図１２に示されるように、４つの変形部１９ａが成形された直線状の導体線１９を作製する。

この直線状の導体線１９には、変形部１９ａと未変形部１９ｂとが長さ方向に交互に配列されている。そして、４つの変形部１９ａが、それぞれ、第１から第４直線部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに相当する。また、５つの未変形部１９ｂが、それぞれ、外径側端末２１ｈ、第１から第３コイルエンド部２１ｅ，２１ｆ，２１ｇおよび内径側端末２１ｉに相当する。ついで、導体線１９をδ字状に折り曲げ、コイルエンド部の頂部のクランク形状とコイルエンド部の傾斜部を成形して、図５から図７に示される巻線体２１を作製する。

つぎに、巻線体２１の電機子鉄心１１への装着方法について図１３から図１８を参照しつつ説明する。図１３はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における巻線アッセンブリを示す斜視図、図１４乃至図１６はそれぞれこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子の組み立て方法を説明する図であり、図１４は電機子の組み立て前の状態を示し、図１５および図１６は電機子の組み立て後の状態を示している。図１７は図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ矢視断面図、図１８はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子のコイルエンドを示す要部端面図である。なお、図１４および図１５は、便宜上、巻線アッセンブリ２２は第１から第４直線部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄのみで表されている。

巻線体２１を１スロットピッチで周方向に６０個配列し、図１３に示される円環状の巻線アッセンブリ２２が作製される。この巻線アッセンブリ２２では、第１から第４直線部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを、断面矩形の幅ｗ’を径方向幅とするように、径方向に１列に並べた直線部列が周方向に１スロットピッチで６０列配列されている。また、巻線アッセンブリ２２の軸方向一端側には、第２コイルエンド部２１ｆが１スロットピッチで周方向に配列して第１コイルエンドを構成する。そして、外径側端末２１ｈおよび内径側端末２１ｉが、それぞれ、第１コイルエンドの外周側および内周側に、１スロットピッチで周方向に配列される。また、巻線アッセンブリ２２の軸方向他端側には、第１コイルエンド部２１ｅが１スロットピッチで周方向に配列してなる層と第３コイルエンド部２１ｇが１スロットピッチで周方向に配列してなる層とが径方向に２層に並んで第２コイルエンドを構成する。

ついで、スロットセル１４が第１から第４直線部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの各直線部列に装着される。ついで、３０個の鉄心ブロック１２が、図１４に示されるように、ティース１２ｂのそれぞれを、巻線アッセンブリ２２の隣り合う直線部列間の径方向外方に位置させるように、周方向に等角ピッチで配列される。ついで、周方向に配列された鉄心ブロック１２を、径方向内方に移動させる。これにより、鉄心ブロック１２のティース１２ｂのそれぞれが隣り合う直線部列間に挿入される。

そして、周方向に配列された鉄心ブロック１２をさらに内径側に移動させると、隣り合う鉄心ブロック１２の周方向の側面同士が突き合わされて、鉄心ブロック１２の径方向内方への移動が阻止される。これにより、図１５から図１７に示されるように、巻線アッセンブリ２２が電機子鉄心１１に装着される。そして、巻線アッセンブリ２２に交流結線が施され、電機子巻線２０が構成され、電機子１０が作製される。

このように構成された電機子巻線２０においては、同じ相を構成する巻線体２１の第１コイルエンド部２１ｅと第３コイルエンド部２１ｇが径方向に隣り合う。第１コイルエンド部２１ｅと第３コイルエンド部２１ｇは、傾斜部２１ｅ２，２１ｇ１が近づき、かつ傾斜部２１ｅ１，２１ｇ２が離れるように、頂部２１ｅ３，２１ｇ３で径方向にｗ’だけレーンチェンジされる。そして、第１コイルエンド部２１ｅと第３コイルエンド部２１ｇの対が、１スロットピッチで周方向に配列して、コイルエンド２０ａを構成する。これにより、図１８に示されるように、凹部５１が、周方向に隣り合う第１および第３コイルエンド部２１ｅ，２１ｇの対間の頂部２１ｅ３，２１ｇ３の近傍に形成される。

この実施の形態１によれば、第１から第４直線部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの径方向幅ｗ’が第１から第３コイルエンド部２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ、外径側端末２１ｈおよび内径側端末２１ｉの径方向幅ｗより広くなっている。そこで、図１７に示されるように、第１から第３コイルエンド部２１ｅ，２１ｇ，２１ｆ、外径側端末２１ｈおよび内径側端末２１ｉは、互いに離間して径方向に配列されている。したがって、コイルエンドの導体線２１間に隙間５０が形成され、相間の絶縁距離を確保することができる。そこで、第１から第３コイルエンド部２１ｅ，２１ｇ，２１ｆ、外径側端末２１ｈおよび内径側端末２１ｉに被覆される絶縁被膜を厚くする必要がなく、コイルエンドの径方向寸法の拡大を抑えることができる。また、導体線１９の絶縁被膜を部分的に厚くするような工程が不要となり、導体線１９の製作コストの増大が抑えられる。

この回転電機１００では、空気、自動変速機油（ＡＴＦオイル）、エンジンオイルなどの冷却媒体３０を用いて電機子１０の冷却を行っている。この電機子１０では、コイルエンドの導体線２１間に隙間が形成される。そこで、冷却媒体３０が、図１９に示されるように、導体線２１間の隙間を流通し、コイルエンドを効果的に冷却することができる。

また、凹部５１が、周方向に隣り合う第１および第３コイルエンド部２１ｅ，２１ｇの対間の頂部２１ｅ３，２１ｇ３の近傍に形成されている。そこで、空冷の場合には、凹部５１での乱流効果により、コイルエンドの冷却が促進される。また、油冷の場合、オイルが凹部５１に入り込んで凹部５１内に滞在するので、コイルエンドの冷却が促進される。

実施の形態２．
図２０はこの発明の実施の形態２に係る回転電機における電機子を示す要部断面図である。

図２０において、絶縁シート８０が、第１コイルエンド部２１ｅの第１直線部２１ａから頂部２１ｅ３に至る傾斜部２１ｅ１と第２直線部２１ｂから頂部２１ｅ３に至る傾斜部２１ｅ２との間の隙間５０、第２コイルエンド部２１ｆの第２直線部２１ｂから頂部２１ｆ３に至る傾斜部２１ｆ１と第３直線部２１ｃから頂部２１ｆ３に至る傾斜部２１ｆ２との間の隙間５０、および第３コイルエンド部２１ｇの第３直線部２１ｃから頂部２１ｇ３に至る傾斜部２１ｇ１と第４直線部２１ｄから頂部２１ｇ３に至る傾斜部２１ｇ２との間の隙間５０に、それぞれ挿入されている。
なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態２では、絶縁シート８０が、異なる相コイルの第１コイルエンド部２１ｅの第１直線部２１ａから頂部２１ｅ３に至る傾斜部２１ｅ１と第２直線部２１ｂから頂部２１ｅ３に至る傾斜部２１ｅ２との交差部に配置される。また、絶縁シート８０が、異なる相コイルの第２コイルエンド部２１ｆの第２直線部２１ｂから頂部２１ｆ３に至る傾斜部２１ｆ１と第３直線部２１ｃから頂部２１ｆ３に至る傾斜部２１ｆ２との交差部に配置される。さらに、絶縁シート８０が、異なる相コイルの第３コイルエンド部２１ｇの第３直線部２１ｃから頂部２１ｇ３に至る傾斜部２１ｇ１と第４直線部２１ｄから頂部２１ｇ３に至る傾斜部２１ｇ２との交差部に配置される。

このように、実施の形態２によれば、絶縁シート８０が、異なる相のコイルのコイルエンド部間、すなわち電位差が大きいコイルエンド部間に配設されているので、相間をより確実に絶縁することができる。そこで、印加電圧を高くでき、高出力が図られる。

また、絶縁シート８０は、電位差が小さい同じ相のコイルのコイルエンド部間に配設されていない。そこで、部品点数が削減され、低コスト化が図られる。また、第１コイルエンド部２１ｅと第３コイルエンド部２１ｇとの間の隙間、および巻線端２１ｈ，２１ｉと第２コイルエンド部２１ｆとの間の隙間が確保されるので、冷却媒体が導体線２１間の隙間を流通し、コイルエンドを効果的に冷却することができる。さらに、凹部５１が、周方向に隣り合う第１および第３コイルエンド部２１ｅ，２１ｇの対間の頂部２１ｅ３，２１ｇ３の近傍に形成されるので、コイルエンドの冷却が促進される。

実施の形態３．
図２１はこの発明の実施の形態３に係る回転電機における電機子を示す要部断面図、図２２はこの発明の実施の形態３に係る回転電機の電機子における冷却媒体の流通状態を示す要部断面図である。

図２１において、第１コイルエンド部２１ｅの第１直線部２１ａから頂部２１ｅ３に至る傾斜部２１ｅ１の導体中心の径方向位置２８ｂが、第１直線部２１ａの導体中心の径方向位置２８ａに対して径方向外方に変位され、第１コイルエンド部２１ｅの頂部２１ｅ３から第２直線部２１ｂに至る傾斜部２１ｅ２の導体中心の径方向位置が、第２直線部２１ｂの導体中心の径方向位置に対して径方向内方に変位されている。第２コイルエンド部２１ｆの第２直線部２１ｂから頂部２１ｆ３に至る傾斜部２１ｆ１の導体中心の径方向位置が、第２直線部２１ｂの導体中心の径方向位置に対して径方向外方に変位され、第２コイルエンド部２１ｆの頂部２１ｆ３から第３直線部２１ｃに至る傾斜部２１ｆ２の導体中心の径方向位置が、第３直線部２１ｃの導体中心の径方向位置に対して径方向内方に変位されている。第３コイルエンド部２１ｇの第３直線部２１ｃから頂部２１ｇ３に至る傾斜部２１ｇ１の導体中心の径方向位置が、第３直線部２１ｃの導体中心の径方向位置に対して径方向外方に変位され、第３コイルエンド部２１ｇの頂部２１ｇ３から第４直線部２１ｄに至る傾斜部２１ｇ２の導体中心の径方向位置が、第４直線部２１ｄの導体中心の径方向位置に対して径方向内方に変位されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態３によれば、第１コイルエンド部２１ｅの頂部２１ｅ３の両側の傾斜部２１ｅ１，２１ｅ２間の隙間５０が広く確保される。同様に、第２コイルエンド部２１ｆの頂部２１ｆ３の両側の傾斜部２１ｆ１，２１ｆ２間の隙間５０が広く確保され、第３コイルエンド部２１ｇの頂部２１ｇ３の両側の傾斜部２１ｇ１，２１ｇ２間の隙間５０が広く確保される。そこで、相間の絶縁距離をさらに広く確保することができる。また、コイルエンドの導体線２１間に大きな隙間５０が形成される。そこで、冷却媒体３０が、図２２に示されるように、導体線２１間の隙間５０を流通し易くなり、コイルエンドの冷却が促進される。

実施の形態４．
図２３はこの発明の実施の形態４に係る回転電機における電機子を示す要部断面図、図２４はこの発明の実施の形態４に係る回転電機の電機子における冷却媒体の流通状態を示す要部断面図である。

図２３において、第１直線部２１ａは、径方向幅が長さ方向両端側を除いて最大値（ｗ’）をとり、長さ方向両端側では、径方向幅が両端部に近づくにつれ狭くなり、両端部で最小値（ｗ＝第１から第３コイルエンド部２１ｅ，２１ｆ，２１ｇの径方向幅）をとるように成形されている。また、第２から第４直線部２１ｂ、２１ｃ、２１ｄも同様に成形されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態４によれば、第１から第４直線部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの径方向幅が長さ方向中央部から両端部に向かって単調減少している。そこで、第１から第４直線部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ間にスロット内隙間５２が形成されるので、ワニス５３を第１から第４直線部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ間に確実に含浸させることができる。また、第１から第４直線部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ間にスロット内隙間５２が形成されるので、冷却媒体３０が、図２４に示されるように、スロット内隙間５２に流入し、第１から第４直線部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを冷却することができる。さらに、凹部５１が、周方向に隣り合う第１および第３コイルエンド部２１ｅ，２１ｇの対間の頂部２１ｅ３，２１ｇ３の近傍に形成されるので、コイルエンドの冷却が促進される。

なお、上記実施の形態４では、第１から第４直線部の径方向幅が、長さ方向の両端側でのみ漸次狭くなるように先細り形状となっているが、第１から第４直線部の径方向幅が、長さ方向の中央部から両端部に向かって漸次狭くなる先細り形状としてもよい。

実施の形態５．
図２５はこの発明の実施の形態５に係る回転電機における電機子を示す要部断面図である。

図２５において、絶縁シート８０が、第１コイルエンド部２１ｅの第１直線部２１ａから頂部２１ｅ３に至る傾斜部２１ｅ１と第２直線部２１ｂから頂部２１ｅ３に至る傾斜部２１ｅ２との間の隙間５０、第２コイルエンド部２１ｆの第２直線部２１ｂから頂部２１ｆ３に至る傾斜部２１ｆ１と第３直線部２１ｃから頂部２１ｆ３に至る傾斜部２１ｆ２との間の隙間５０、および第３コイルエンド部２１ｇの第３直線部２１ｃから頂部２１ｇ３に至る傾斜部２１ｇ１と第４直線部２１ｄから頂部２１ｇ３に至る傾斜部２１ｇ２との間の隙間５０に、それぞれ挿入されている。
なお、他の構成は、上記実施の形態４と同様に構成されている。

この実施の形態５では、絶縁シート８０が、異なる相のコイルの第１コイルエンド部２１ｅの第１直線部２１ａから頂部２１ｅ３に至る傾斜部２１ｅ１と第２直線部２１ｂから頂部２１ｅ３に至る傾斜部２１ｅ２との交差部に配置される。また、絶縁シート８０が、異なる相のコイルの第２コイルエンド部２１ｆの第２直線部２１ｂから頂部２１ｆ３に至る傾斜部２１ｆ１と第３直線部２１ｃから頂部２１ｆ３に至る傾斜部２１ｆ２との交差部に配置される。さらに、絶縁シート８０が、異なる相のコイルの第３コイルエンド部２１ｇの第３直線部２１ｃから頂部２１ｇ３に至る傾斜部２１ｇ１と第４直線部２１ｄから頂部２１ｇ３に至る傾斜部２１ｇ２との交差部に配置される。

このように、実施の形態５によれば、絶縁シート８０が、異なる相のコイルのコイルエンド部間、すなわち電位差が大きいコイルエンド部間に配設されているので、相間をより確実に絶縁することができる。そこで、印加電圧を高くでき、高出力が図られる。

また、絶縁シート８０は、電位差が小さい同じ相のコイルのコイルエンド部間に配設されていない。そこで、部品点数が削減され、低コスト化が図られる。また、第１コイルエンド部２１ｅと第３コイルエンド部２１ｇとの間の隙間５０、および巻線端２１ｈ，２１ｉと第２コイルエンド部２１ｆとの間の隙間５０が確保されるので、冷却媒体が導体線２１間の隙間５０を流通し、コイルエンドを効果的に冷却することができる。さらに、凹部５１が、周方向に隣り合う第１および第３コイルエンド部２１ｅ，２１ｇの対間の頂部２１ｅ３，２１ｇ３の近傍に形成されるので、コイルエンドの冷却が促進される。

なお、上記各実施の形態では、１０極６０スロットの回転電機について説明しているが、極数およびスロット数は、１０極および６０スロットに限定されない。

また、上記各実施の形態では、スロットが毎極毎相当たり２の割合で形成されているが、毎極毎相当たりのスロット数は２に限定されず、１でもよく、３以上でもよい。例えば、毎極毎相当たりのスロット数が１、かつ巻線体が全節巻きの巻線の場合、コイルエンド部により連結される直線部間の間隔は３スロット角度間隔（１磁極ピッチ）となる。

また、上記各実施の形態では、巻線体が全節巻きの巻線に構成されているが、巻線体は短節巻きや長節巻きの巻線に構成されてもよい。

また、上記各実施の形態では、巻線体が導体線をδ字状のコイルパターンに１回巻き回して作製されているが、導体線をδ字状のコイルパターンに２回以上連続して巻き回して巻線体を作製してもよい。

また、上記各実施の形態では、巻線体が導体線をδ字状のコイルパターンに巻き回して作製されているが、巻線体は、分布巻きの巻線であれば、δ字状のコイルパターンの巻線に限定されず、例えば導体線を螺旋状に巻き回して作製された亀甲形の巻線や、導体線を波巻きに巻き回して作製された波巻き巻線でもよい。

１０電機子、１１電機子鉄心、１３スロット、１９導体線、２０電機子巻線、２１巻線体、２１ａ第１直線部、２１ｂ第２直線部、２１ｃ第３直線部、２１ｄ第４直線部、２１ｅ第１コイルエンド部、２１ｅ１，２１ｅ２直線部、２１ｅ３頂部、２１ｆ第２コイルエンド部、２１ｆ１，２１ｆ２傾斜部、２１ｆ３頂部、２１ｇ第３コイルエンド部、２１ｇ１，２１ｇ２傾斜部、２１ｇ３頂部、３０冷却媒体、５０隙間、５１凹部、５２スロット内隙間、５３ワニス、８０絶縁シート（絶縁部材）、１００回転電機。

Claims

スロットが周方向に配列された円環状の電機子鉄心、および上記電機子鉄心に装着された電機子巻線を備える電機子を有する回転電機において、
上記電機子巻線は、それぞれ、絶縁被覆された、かつ接続部のない連続した、長さ方向と直交する断面積が一定の１本の導体線を巻回して作製された複数の分布巻きの巻線体を備え、
上記導体線は、上記スロットに挿入される直線部と、周方向に連続する複数本のティースの両側に位置する上記スロットに挿入される上記直線部を連結するコイルエンド部とを該導体線の長さ方向に交互に配列して構成され、
上記直線部が上記スロット内に径方向に１列に並んで複数本収納され、
上記直線部の径方向幅が上記コイルエンド部の径方向幅より広く形成されて、径方向に隣り合う上記コイルエンド部間に隙間が形成され、冷却媒体を上記隙間に通過させる回転電機において、
上記スロットに挿入された上記直線部は、その径方向幅が、該直線部の長さ方向の中央部で最大となり、該直線部の長さ方向の両端部で上記コイルエンド部の径方向幅と等しくなるように、該直線部の長さ方向の中央部から両端部に向かって単調減少するように形成されて、径方向に隣り合う上記直線部間にスロット内隙間が形成され、
上記冷却媒体を上記スロット内隙間に通過させることを特徴とする回転電機。
ワニスが上記スロット内に含浸されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
径方向に隣り合う同じ相の上記コイルエンド部の対が、頂部でレーンチェンジされて、該頂部の周方向一側で離間し、かつ該頂部の周方向他側で近づくように形成されて、周方向に配列され、
凹部が、周方向に隣り合う上記コイルエンド部の対の上記頂部間に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回転電機。
スロットが周方向に配列された円環状の電機子鉄心、および上記電機子鉄心に装着された電機子巻線を備える電機子を有する回転電機において、
上記電機子巻線は、それぞれ、絶縁被覆された、かつ接続部のない連続した、長さ方向と直交する断面積が一定の１本の導体線を巻回して作製された複数の分布巻きの巻線体を備え、
上記導体線は、上記スロットに挿入される直線部と、周方向に連続する複数本のティースの両側に位置する上記スロットに挿入される上記直線部を連結するコイルエンド部とを該導体線の長さ方向に交互に配列して構成され、
上記直線部が上記スロット内に径方向に１列に並んで複数本収納され、
上記直線部の径方向幅が上記コイルエンド部の径方向幅より広く形成されて、径方向に隣り合う上記コイルエンド部間に隙間が形成され、冷却媒体を上記隙間に通過させる回転電機において、
上記コイルエンド部は、上記電機子鉄心の端面から軸方向に離間する頂部と、上記直線部から延び出て径方向位置を維持して上記頂部に至る傾斜部と、を有し、
異なる相の上記コイルエンド部の上記傾斜部と径方向に隣り合う上記傾斜部は、導体中心の径方向位置が、当該傾斜部が延び出る上記直線部の導体中心の径方向位置に対して、上記異なる相の上記コイルエンド部の上記傾斜部から離れる方向に変位され、
同じ相の上記コイルエンド部の上記傾斜部と径方向に隣り合う上記傾斜部は、導体中心の径方向位置が、当該傾斜部が延び出る上記直線部の導体中心の径方向位置に対して、上記同じ相の上記コイルエンド部の上記傾斜部に近づく方向に変位され、
径方向に隣り合う異なる相の上記コイルエンド部間に形成される上記隙間が径方向に隣り合う同じ相の上記コイルエンド部間に形成される上記隙間より広くなっていることを特徴とする回転電機。
絶縁シートが、径方向に隣り合う異なる相の上記コイルエンド部間に挿入されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。