JP5976231B2

JP5976231B2 - 回転電機の固定子

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Publication number: JP5976231B2
Application number: JP2015541334A
Authority: JP
Inventors: 中村　成志; 成志中村; 省吾岡本; 篤史坂上
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-10-08
Filing date: 2013-10-08
Publication date: 2016-08-23
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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の固定子に関し、特に固定子巻線の相巻線に接続されるバスバーを含む結線ユニットに関するものである。

ＥＶ（電気自動車）、ＰＥＶ（プラグイン電気自動車）などに用いられる発電機では、固定子巻線に大電流を流すことから、断面積の大きなバスバーが用いられる。そこで、バスバーを含む結線ユニットが大型化し、電動機の周辺部品との干渉を招くことから、結線ユニットを電動機の近傍にコンパクトに収める技術が望まれている。

このような状況を鑑み、バスバーを上下に２層に、且つ千鳥又は対角に配置し、絶縁部材により、個々のバスバー間を絶縁しつつ、一体的に覆って結線ユニットを作製し、結線ユニットのコンパクト化を図っていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１４３０１９号公報

特許文献１では、コイルの内径側のコイル端子を径方向外方に折り曲げ、コイルエンドの軸方向外側を通して径方向外方に引き出し、接合対象のコイルの外径側のコイル端子に接合して、固定子巻線が構成されている。そして、コイルの内径側のコイル端子の径方向外方に曲げられた部位（渡り部）が、コイルエンドの軸方向外側に、周方向に互いに離間して配列されている。

しかしながら、特許文献１では、結線ユニット自体はコンパクトに構成されているが、結線ユニットを渡り部の軸方向外側に配設しているので、結線ユニットのコイルエンドからの軸方向の高さ位置が高くなり、回転電機の軸方向寸法が増大してしまうという課題があった。

また、コイル端子を曲げることは、コイル端子に被覆されている絶縁被膜の損傷を発生させ、絶縁性能の低下をもたらす。そこで、絶縁被膜の損傷発生を抑制するためには、曲げ半径を大きくする必要があり、渡り部とコイルエンドとの間の距離が大きくなる。そこで、結線ユニットのコイルエンドからの軸方向の高さ位置がさらに高くなり、回転電機の軸方向寸法がさらに増大してしまうという課題があった。

この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、結線部のコイルエンドからの軸方向の高さ位置を低くして、軸方向寸法の増大を抑えた回転電機の固定子を得ることを目的とする。

この発明の回転電機の固定子は、スロットが周方向に配列された円環状の固定子鉄心と、上記固定子鉄心に装着された固定子巻線と、を備えている。上記固定子巻線は、それぞれ、絶縁被覆された、かつ接続部のない連続した導体線を複数回巻回して作製された分布巻きの巻線体を上記固定子鉄心に１スロットピッチで周方向に上記スロットの総数と同数装着して構成され、上記巻線体は、上記導体線の第１導体端末が上記スロット内の最内径位置から上記固定子鉄心の軸方向の一側に延び出し、上記導体線の第２導体端末が上記スロット内の最外径位置から上記固定子鉄心の軸方向の一側に延び出すように構成されている。そして、複数の小コイル群が、それぞれ、上記第１導体端末を径方向外方に曲げて形成された渡り部を、上記固定子巻線の軸方向の一側のコイルエンドの軸方向外側を通して接合対象の上記第２導体端末に接合して、複数の上記巻線体を直列に接続して構成され、上記小コイル群の一端を構成する上記第１導体端末が上記コイルエンドの周方向に延びる円弧状領域の内径側に周方向に互いに離間して配設され、上記小コイル群の他端を構成する上記第２導体端末が上記コイルエンドの上記円弧状領域の外径側に周方向に互いに離間して配列され、かつ上記渡り部が上記コイルエンドの軸方向外側に周方向に互いに離間して上記円弧状領域を挟むC字状に配設され、上記固定子巻線は、上記円弧状領域内で上記複数の小コイル群を結線して作製されている。

この発明によれば、複数の小コイル群が、渡り部の存在しない円弧状領域内で結線されているので、バスバーなど用いた結線部のコイルエンドからの軸方向の高さ位置を低くでき、軸方向寸法の増大が抑えられた回転電機の固定子を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子を示す斜視図である。この実施の形態1に係る回転電機の固定子における固定子鉄心を構成する鉄心ブロックを示す斜視図である。この実施の形態1に係る回転電機の固定子における固定子巻線を構成する巻線体を示す斜視図である。この実施の形態1に係る回転電機の固定子における固定子巻線を構成する巻線体を示す正面図である。この実施の形態1に係る回転電機の固定子における固定子巻線を構成する巻線体を第２コイルエンド側から見た端面図である。この実施の形態1に係る回転電機の固定子における固定子巻線を構成する３つの巻線体が１つのスロットを共有して固定子鉄心に装着されている状態を第２コイルエンド側から見た要部端面図である。この実施の形態1に係る回転電機の固定子において固定子鉄心に装着された巻線体を径方向外方から見た展開図である。この実施の形態1に係る回転電機の固定子における固定子巻線を構成する巻線アッセンブリを示す斜視図である。この実施の形態1に係る回転電機の固定子における巻線体の接合状態を説明する要部断面図である。この実施の形態1に係る回転電機の固定子における巻線アッセンブリを固定子鉄心に装着した状態を示す斜視図である。この実施の形態1に係る回転電機の固定子における第１および第２中性点接続用バスバーを示す斜視図である。この実施の形態1に係る回転電機の固定子における中性点結線板を示す斜視図である。この実施の形態1に係る回転電機の固定子における給電コイルを示す斜視図である。この実施の形態1に係る回転電機の固定子における接続コイルを示す斜視図である。この実施の形態1に係る回転電機の固定子における固定子巻線の結線図である。

以下、本発明による回転電機の固定子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に係る回転電機の固定子を示す斜視図、図２はこの実施の形態1に係る回転電機の固定子における固定子鉄心を構成する鉄心ブロックを示す斜視図、図３はこの実施の形態1に係る回転電機の固定子における固定子巻線を構成する巻線体を示す斜視図、図４はこの実施の形態1に係る回転電機の固定子における固定子巻線を構成する巻線体を示す正面図、図５はこの実施の形態1に係る回転電機の固定子における固定子巻線を構成する巻線体を第２コイルエンド側から見た端面図、図６はこの実施の形態1に係る回転電機の固定子における固定子巻線を構成する３つの巻線体が１つのスロットを共有して固定子鉄心に装着されている状態を第２コイルエンド側から見た要部端面図、図７はこの実施の形態1に係る回転電機の固定子において固定子鉄心に装着された巻線体を径方向外方から見た展開図、図８はこの実施の形態1に係る回転電機の固定子における固定子巻線を構成する巻線アッセンブリを示す斜視図、図９はこの実施の形態1に係る回転電機の固定子における巻線体の接合状態を説明する要部断面図、図１０はこの実施の形態1に係る回転電機の固定子における巻線アッセンブリを固定子鉄心に装着した状態を示す斜視図、図１１はこの実施の形態1に係る回転電機の固定子における第１および第２中性点接続用バスバーを示す斜視図、図１２はこの実施の形態1に係る回転電機の固定子における中性点結線板を示す斜視図、図１３はこの実施の形態1に係る回転電機の固定子における給電コイルを示す斜視図、図１４はこの実施の形態1に係る回転電機の固定子における接続コイルを示す斜視図、図１５はこの実施の形態1に係る回転電機の固定子における固定子巻線の結線図である。

図１において、固定子１は、電動機や発電機などの回転電機の固定子であり、円環状の固定子鉄心３と、固定子鉄心３に装着された固定子巻線６と、固定子巻線６を結線する結線部材２０と、を備えている。ここで、説明の便宜上、固定子鉄心３のスロット数を４８個、固定子巻線を三相巻線とする。また、スロット５は、毎極毎相当たり２個の割合で固定子鉄心３に形成されているものとする。

鉄心ブロック４は、円環状の固定子鉄心３を周方向に２４等分割したもので、図２に示されるように、ケイ素鋼板を積層一体化して作製され、断面円弧形のコアバック部４ａと、それぞれコアバック部４ａの内周壁面から径方向内方に突出され、周方向に離間する２本のティース４ｂと、を備えている。そして、固定子鉄心３は、ティース４ｂを径方向内方に向けて、コアバック部４ａの周方向の側面同士を突き合わせて、周方向に円環状に配列した２４個の鉄心ブロック４を、円筒状のフレーム２に焼きばめ、圧入などにより一体化して、作製される。コアバック部４ａとティース４ｂにより構成されるスロット５が、内周側に開口するように、周方向に等角ピッチで配列されている。

固定子巻線６は、固定子鉄心３に周方向に１スロットピッチで配設された４８個の巻線体１０を備えている。

巻線体１０は、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平角銅線からなる導体線９をエッジワイズ巻きに巻いて作製された分布巻きの巻線である。具体的には、巻線体１０は、図３から図５に示されるように、第１直線部１０ａ、第１コイルエンド部１０ｅ、第２直線部１０ｂ、第２コイルエンド部１０ｆ、第３直線部１０ｃ、第３コイルエンド部１０ｇおよび第４直線部１０ｄからなるδ状のコイルパターンを導体線９の長方形断面の短辺の長さ方向に２つ配列し、第４直線部１０ｄと第１直線部１０ａとを連結線１１で連結して構成される。そして、連結線１１がコイルエンド部を構成し、導体線９の巻き始め端部が第1導体端末としての巻線端１０ｈを構成し、巻き終わり端部が第２導体端末としての巻線端１０ｉを構成する。

このように構成された巻線体１０では、第１直線部１０ａおよび第３直線部１０ｃが、長方形断面の長辺の長さ方向を周方向に向け、長方形断面の短辺の長さ方向に隙間ｄをあけて１列に４本配列されている。また、第２直線部１０ｂが、第１直線部１０ａおよび第３直線部１０ｃの列から周方向一側に６スロット角度間隔離れて、長方形断面の長辺の長さ方向を周方向に向け、長方形断面の短辺の長さ方向に隙間３ｄをあけて２本配列される。また、第４直線部１０ｄが、第１直線部１０ａおよび第３直線部１０ｃの列から周方向他側に６スロット角度間隔離れて、長方形断面の長辺の長さ方向を周方向に向け、長方形断面の短辺の長さ方向に隙間３ｄをあけて２本配列される。なお、６スロット角度間隔とは、連続する６つのティース４ｂの両側のスロット５のスロット中心間の間隔であり、１磁極ピッチに相当する。また、ｄは導体線９の長方形断面の短辺の長さである。

図６は、それぞれ、３つの巻線体１０が、１つのスロット５を共用して固定子鉄心３に装着されている状態を示している。図７は、固定子鉄心に装着された巻線体１０を径方向外方から見た状態を示している。図６中、周方向に６スロット角度間隔で並ぶ３つのスロット５を周方向の並び順に第１スロット５₁、第２スロット５₂、第３スロット５₃とする。

図６および図７において、１つの巻線体１０に着目すれば、第２スロット５₂のスロット開口側から第１層（最内径位置）の第１直線部１０ａから軸方向他端側に延び出た第１コイルエンド部１０ｅは、傾斜角度θで周方向に第１スロット５₁側に延び、頭頂部で径方向外方に距離ｄだけレーンチェンジ（以下、シフト）され、その後逆向きの傾斜角度θで周方向に第１スロット５₁側に延び、第１スロット５₁のスロット開口側から第２層の第２直線部１０ｂに連結されている。ついで、第１スロット５₁のスロット開口側から第２層の第２直線部１０ｂから軸方向一端側に延び出た第２コイルエンド部１０ｆは、傾斜角度θで周方向に第２スロット５₂側に延び、頭頂部で径方向外方に距離ｄだけシフトされ、その後逆向きの傾斜角度θで周方向に第２スロット５₂側に延び、第２スロット５₂のスロット開口側から第３層の第３直線部１０ｃに連結されている。

ついで、第２スロット５₂のスロット開口側から第３層の第３直線部１０ｃから軸方向他端側に延び出た第３コイルエンド部１０ｇは、傾斜角度θで周方向に第３スロット５₃側に延び、頭頂部で径方向外方に距離ｄだけシフトされ、その後逆向きの傾斜角度θで周方向に第３スロット５₃側に延び、第３スロット５₃のスロット開口側から第４層の第４直線部１０ｄに連結されている。

ついで、第３スロット５₃のスロット開口側から第４層の第４直線部１０ｄから軸方向一端側に延び出た連結線１１は、傾斜角度θで周方向に第２スロット５₂側に延び、頭頂部で径方向外方に距離ｄだけシフトされ、その後逆向きの傾斜角度θで周方向に第２スロット５₂側に延び、第２スロット５₂のスロット開口側から第５層の第１直線部１０ａに連結されている。第２スロット５₂のスロット開口側から第５層の第１直線部１０ａから軸方向他端側に延び出た第１コイルエンド部１０ｅは、傾斜角度θで周方向に第１スロット５₁側に延び、頭頂部で径方向外方に距離ｄだけシフトされ、その後逆向きの傾斜角度θで周方向に第１スロット５₁側に延び、第１スロット５₁のスロット開口側から第６層の第２直線部１０ｂに連結されている。

ついで、第１スロット５₁のスロット開口側から第６層の第２直線部１０ｂから軸方向一端側に延び出た第２コイルエンド部１０ｆは、傾斜角度θで周方向に第２スロット５₂側に延び、頭頂部で径方向外方に距離ｄだけシフトされ、その後逆向きの傾斜角度θで周方向に第２スロット５₂側に延び、第２スロット５₂のスロット開口側から第７層の第３直線部１０ｃに連結されている。ついで、第２スロット５₂のスロット開口側から第７層の第３直線部１０ｃから軸方向他端側に延び出た第３コイルエンド部１０ｇは、傾斜角度θで周方向に第３スロット５₃側に延び、頭頂部で径方向外方に距離ｄだけシフトされ、その後逆向きの傾斜角度θで周方向に第３スロット５₃側に延び、第３スロット５₃のスロット開口側から第８層（最外径位置）の第４直線部１０ｄに連結されている。

そこで、第２スロット５₂の第１層の第１直線部１０ａと第１スロット５₁の第２層の第２直線部１０ｂとが、第１コイルエンド部１０ｅにより連結され、第１スロット５₁の第２層の第２直線部１０ｂと第１スロット５₁の第３層の第３直線部１０ｃとが、第２コイルエンド部１０ｆにより連結され、第２スロット５₂の第３層の第３直線部１０ｃと第３スロット５₃の第４層の第４直線部１０ｄとが、第３コイルエンド１０部１０ｇにより連結され、δ状のコイルパターンを構成する。

さらに、第２スロット５₂の第５層の第１直線部１０ａと第１スロット５₁の第６層の第２直線部１０ｂとが、第１コイルエンド部１０ｅにより連結され、第１スロット５₁の第６層の第２直線部１０ｂと第１スロット５₁の第７層の第３直線部１０ｃとが、第２コイルエンド部１０ｆにより連結され、第２スロット５₂の第７層の第３直線部１０ｃと第３スロット５₃の第８層の第４直線部１０ｄとが、第３コイルエンド部１０ｇにより連結され、δ状のコイルパターンを構成する。

このように、巻線体１０は、周方向に６スロット角度間隔で並ぶ第１スロット５₁、第２スロット５₂および第３スロット５₃に、導体線９を、第２スロット５₂、第１スロット５₁、第２スロット５₂、第３スロット５₃の順に、かつ第１スロット５₁、第２スロット５₂および第３スロット５₃への軸方向からの挿入方向を交互に変えて挿入して形成されたδ状のコイルパターンを、径方向に２回繰り返して巻き回して構成されている。

巻線体１０は、２つのδ状のコイルパターンを連結線１１で連結して、径方向に２層に配列されて、構成される。つまり、巻線体１０は、２つのδ状のコイルパターンが一続きとなるように導体線９を巻いて作製される。そして、３つの巻線体１０が共用するスロット５には、第１から第４直線部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが、導体線９の長方形断面の長辺の長さ方向を周方向に向けて、径方向に１列に並んで、収納されている。

このように構成された巻線体１０は、１スロットピッチで同心状に４８個配列して、図８に示される巻線アッセンブリ７が作製される。そして、巻線アッセンブリ７の軸方向他端側には、第１コイルエンド部１０ｅが１スロットピッチで周方向に配列した第１コイルエンド部１０ｅの層と第３コイルエンド部１０ｇが１スロットピッチで周方向に配列した第３コイルエンド部１０ｇの層とが径方向に交互に４層に配列して、第１コイルエンド６ａを構成している。また、巻線アッセンブリ７の軸方向一端側には、第２コイルエンド部１０ｆが１スロットピッチで周方向に配列した第２コイルエンド部１０ｆの層と連結線１１が１スロットピッチで周方向に配列した連結線１１の層とが径方向に交互に３層に配列して、第２コイルエンド６ｂを構成している。そして、巻線端１０ｈの端部が、それぞれ、第２コイルエンド６ｂの内径側から軸方向外方に延び出て、１スロットピッチで周方向に配列され、巻線端１０ｉの端部が、それぞれ、第２コイルエンド６ｂの外径側から軸方向外方に延び出て、１スロットピッチで周方向に配列されている。

ここで、巻線体１０の巻線端１０ｈ，１０ｉの形状について図３から図６を用いて説明する。２番目のスロット５₂の第１層の第１直線部１０ａから第２コイルエンド６ｂ側に延び出た巻線端１０ｈは、傾斜角度θで周方向に１番目のスロット５₁側に延び、頭頂部（１番目のスロット５₁と２番目のスロット５₂の中間位置）で曲げられて軸方向外方に延び出るように成形される。また、３番目のスロット５₃の第８層の第４直線部１０ｄから第２コイルエンド６ｂ側に延び出た巻線端１０ｉは、傾斜角度θで周方向に４番目のスロット５₄側に延び、頭頂部（３番目のスロット５₃と４番目のスロット５₄の中間位置）で曲げられて軸方向外方に延び出るように成形される。

そこで、第１直線部１０ａが２番目のスロット５₂に収納される巻線体１０の巻線端１０ｉの軸方向外方に突出する端部の周方向の位置が、第１直線部１０ａが４番目のスロット５₄に収納される巻線体１０の巻線端１０ｈの軸方向外方に突出する端部の周方向位置に略一致する。つまり、２磁極ピッチ離れた一方の巻線体１０の巻線端１０ｉの軸方向外方に突出する端部の周方向の位置が、他方の巻線体１０の巻線端１０ｈの軸方向外方に突出する端部の周方向の位置に略一致する。

つぎに、巻線アッセンブリ７の結線方法について、便宜上、固定子鉄心３に周方向に配設された４８個のスロット５に周方向の並び順に１番、２番・・・４８番のスロット番号を付して説明する。

まず、スロット番号（１＋６ｎ）番（ただし、ｎは０以上、７以下の自然数）のスロット群には、８個の巻線体１０が装着されている。そして、それぞれ、８個の巻線体１０中の２磁極ピッチで配列されている４つの巻線体１０を直列に接続して、小コイル群Ｕ１１，Ｕ１２が構成される。
ついで、スロット番号（２＋６ｎ）番のスロット群には、８個の巻線体１０が装着されている。そして、それぞれ、８個の巻線体１０中の２磁極ピッチで配列されている４つの巻線体１０を直列に接続して、小コイル群Ｕ２１，Ｕ２２が構成される。

スロット番号（３＋６ｎ）番のスロット群には、８個の巻線体１０が装着されている。そして、それぞれ、８個の巻線体１０中の２磁極ピッチで配列されている４つの巻線体１０を直列に接続して、小コイル群Ｖ１１，Ｖ１２が構成される。
ついで、スロット番号（４＋６ｎ）番のスロット群には、8個の巻線体１０が装着されている。そして、それぞれ、８個の巻線体１０中の２磁極ピッチで配列されている４つの巻線体１０を直列に接続して、小コイル群Ｖ２１，Ｖ２２が構成される。

スロット番号（５＋６ｎ）番のスロット群には、８個の巻線体１０が装着されている。そして、それぞれ、８個の巻線体１０中の２磁極ピッチで配列されている４つの巻線体１０を直列に接続して、小コイル群Ｗ１１，Ｗ１２が構成される。
ついで、スロット番号（６＋６ｎ）番のスロット群には、８個の巻線体１０が装着されている。そして、それぞれ、８個の巻線体１０中の２磁極ピッチで配列されている４つの巻線体１０を直列に接続して、小コイル群Ｗ２１，Ｗ２２が構成される。

ここで、渡り部１２が、図９に示されるように、各巻線端１０ｈの端部側を径方向外方に曲げて形成される。これらの渡り部１２は、第２コイルエンド６ｂの軸方向外側を通って径方向外方に引き出され、当該巻線端１０ｈの径方向外方に位置する巻線端１０ｉの端部にＴＩＧ溶接などにより接合される。これにより、それぞれ、固定子鉄心３に周方向に２磁極ピッチで配列されている４つの巻線体１０を直列に接続して構成される１２個の小コイル群Ｕ１１，Ｕ１２，Ｕ２１，Ｕ２２，Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ２１，Ｖ２２，Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ２１，Ｗ２２が作製される。

なお、渡り部１２を形成するために巻線端１０ｈを曲げる際に導体線９の絶縁被膜の損傷発生を抑制する観点から、巻線端１０ｈの曲げ半径は、巻線端１０ｈの曲げ方向厚み、すなわち板厚ｄより大きくすることが望ましい。

そして、図１０に示されるように、１２個の小コイル群Ｕ１１，Ｕ１２，Ｕ２１，Ｕ２２，Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ２１，Ｖ２２，Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ２１，Ｗ２２の一端である巻線端１０ｈの端部が、第２コイルエンド６ｂの周方向に円弧状に延びる円弧状領域１３の内径側に周方向に１スロットピッチで配列し、他端である巻線端１０ｉの端部が第２コイルエンド６ｂの円弧状領域１３の外径側に周方向に１スロットピッチで配列している。また、第２コイルエンド６ｂの軸方向外側を通って径方向外方に引き出された巻線端１０ｈの端部側（以下、渡り部１２）が、１２個の小コイル群Ｕ１１，Ｕ１２，Ｕ２１，Ｕ２２，Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ２１，Ｖ２２，Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ２１，Ｗ２２の巻線端１０ｈ，１０ｉの端部が周方向に配列されている円弧状領域１３を挟むＣ字状の領域に、周方向に１スロットピットで配列されている。

そして、１２個の小コイル群Ｕ１１，Ｕ１２，Ｕ２１，Ｕ２２，Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ２１，Ｖ２２，Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ２１，Ｗ２２の巻線端１０ｈ，１０ｉの端部が周方向に配列されている円弧状領域１３において、結線部材２０を用いて、１２個の小コイル群Ｕ１１，Ｕ１２，Ｕ２１，Ｕ２２，Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ２１，Ｖ２２，Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ２１，Ｗ２２の結線が行われる。

結線部材２０は、中性点結線板２１と、固定子巻線６の給電部に接続されて、外部電源から固定子巻線６に給電するための給電コイル２５と、同相の小コイル群間を結線する接続コイル２６と、を備えている。第１および第２中性点接続用バスバー２２，２３は、図１１に示されるように、鋼板を打ち抜き、曲げ加工を施して作製される。中性点結線板２１は、図１２に示されるように、第１および第２中性点接続用バスバー２２，２３を絶縁樹脂２４によりインサート成形して作製される。給電コイル２５は、図１３に示されるように、導線を曲げ成形して作製される。接続コイル２６は、図１４に示されるように、導線をコ字状に曲げ成形した作製される。

電気角で３０°ずれた小コイル群Ｕ１１，Ｕ２２の端部である巻線端１０ｈ，１０ｉを接続コイル２６により連結し、小コイル群Ｕ１１，Ｕ２２が直列に接続されたＵ１相巻線を作製する。電気角で３０°ずれた小コイル群Ｖ１１，Ｖ２２の端部である巻線端１０ｈ，１０ｉを接続コイル２６により連結し、小コイル群Ｖ１１，Ｖ２２が直列に接続されたＶ１相巻線を作製する。電気角で３０°ずれた小コイル群Ｗ１１，Ｗ２２の端部である巻線端１０ｈ，１０ｉを接続コイル２６により連結し、小コイル群Ｗ１１，Ｗ２２が直列に接続されたＷ１相巻線を作製する。

また、電気角で３０°ずれた小コイル群Ｕ２１，Ｕ１２の端部である巻線端１０ｈ，１０ｉを接続コイル２６により連結し、小コイル群Ｕ２１，Ｕ１２が直列に接続されたＵ２相巻線を作製する。電気角で３０°ずれた小コイル群Ｖ２１，Ｖ１２の端部である巻線端１０ｈ，１０ｉを接続コイル２６により連結し、小コイル群Ｖ２１，Ｖ１２が直列に接続されたＶ２相巻線を作製する。電気角で３０°ずれた小コイル群Ｗ２１，Ｗ１２の端部である巻線端１０ｈ，１０ｉを接続コイル２６により連結し、小コイル群Ｗ２１，Ｗ１２が直列に接続されたＷ２相巻線を作製する。

また、中性点結線板２１を第２コイルエンド６ｂ上に配置し、第１中性点接続用バスバー２２の端子２２ａ，２２ｂ，２２ｃを小コイル群Ｕ１２，Ｖ１２，Ｗ１２の巻線端１０ｈ，１０ｉに接合する。さらに、第２中性点接続用バスバー２３の端子２３ａ，２３ｂ，２３ｃを小コイル群Ｕ２２，Ｖ２２，Ｗ２２の巻線端１０ｈ，１０ｉに接合する。これにより、図１５に示されるように、Ｕ１相巻線、Ｖ１相巻線およびＷ１相巻線をＹ結線して構成された第１三相交流巻線６Ａと、Ｕ２相巻線、Ｖ２相巻線およびＷ２相巻線をＹ結線して構成された第２三相交流巻線６Ｂが形成される。さらに、給電コイル２５が第１および第２三相交流巻線６Ａ，６Ｂの給電端子に接続される。

この実施の形態１によれば、固定子巻線６は、それぞれ、絶縁被覆された、かつ接続部のない連続した導体線９を巻回して作製された分布巻きの巻線体１０を固定子鉄心３に１スロットピッチで周方向にスロット５の総数と同数装着して構成されている。巻線体１０は、巻線端１０ｈがスロット５内の最内径位置から固定子鉄心３の軸方向の一側に延び出し、巻線端１０ｉがスロット５内の最外径位置から固定子鉄心３の軸方向の一側に延び出すように構成されている。１２個の小コイル群Ｕ１１，Ｕ１２，Ｕ２１，Ｕ２２，Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ２１，Ｖ２２，Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ２１，Ｗ２２が、それぞれ、巻線端１０ｈを径方向外方に曲げて形成された渡り部１２を、第２コイルエンド６ｂの軸方向外側を通して接合対象の巻線端１０ｉに接合して、４個の巻線体１０を直列に接続して構成されている。小コイル群Ｕ１１，Ｕ１２，Ｕ２１，Ｕ２２，Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ２１，Ｖ２２，Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ２１，Ｗ２２の巻線端１０ｈが第２コイルエンド６ｂの周方向に延びる円弧状領域１３の内径側に周方向に互いに離間して配設され、小コイル群Ｕ１１，Ｕ１２，Ｕ２１，Ｕ２２，Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ２１，Ｖ２２，Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ２１，Ｗ２２の巻線端１０ｉが第２コイルエンド６ｂの円弧状領域１３の外径側に周方向に互いに離間して配列され、かつ渡り部１２が第２コイルエンド６ｂの軸方向外側に周方向に互いに離間して円弧状領域１３を挟むC字状に配設されている。

そして、小コイル群Ｕ１１，Ｕ１２，Ｕ２１，Ｕ２２，Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ２１，Ｖ２２，Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ２１，Ｗ２２が、円弧状領域１３内で、中性点結線板２１、給電コイル２５および接続コイル２６からなる結線部材２０を用いて交流結線され、固定子巻線６を作製している。

そこで、小コイル群Ｕ１１，Ｕ１２，Ｕ２１，Ｕ２２，Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ２１，Ｖ２２，Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ２１，Ｗ２２が、渡り部１２が存在しない円弧状領域１３内で交流結線されるので、結線部材２０による交流結線部の第２コイルエンド６ｂからの軸方向高さが低くなり、固定子１の軸方向長さを短くすることができる。
また、交流結線部が固定子鉄心３の端面に近くなり、中性点結線板２１、給電コイル２５および接続コイル２６の耐振性が向上される。

また、接続コイル２６および中性点結線板２１は、小コイル群Ｕ１１，Ｕ１２，Ｕ２１，Ｕ２２，Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ２１，Ｖ２２，Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ２１，Ｗ２２の巻線端１０ｈ，１０ｉの間の径方向領域内に配設されて結線対象の巻線端１０ｈ，１０ｉに結線されるため、給電コイル２５以外の部品がコイルエンドの半径方向外側に突出することがなく、回転電機の周辺部品との干渉が生じにくくなり、搭載性が向上する。

また、電気角で３０°ずれた小コイル群同士を接続コイル２６で結線して相巻線を構成しているので、接続コイル２６で結線される巻線端１０ｈ，１０ｉが周方向に隣接する。これにより、結線作業が容易となるとともに、円弧状領域１３内での接続コイル２６同士の重なり、および給電コイル２５と接続コイル２６との重なりが最小限に抑えられ、結線部材２０による交流結線部の第２コイルエンド６ｂからの軸方向高さを低くすることができる。

なお、上記実施の形態１では、巻線体が矩形断面の導体線を用いて作製されているが、巻線体を構成する導体線の断面は矩形に限定されず、例えば円形断面の導体線を用いてもよい。

また、上記実施の形態１では、第１三相交流巻線がＵ１相巻線、Ｖ１相巻線およびＷ１相巻線をＹ結線して構成され、第２三相交流巻線がＵ２相巻線、Ｖ２相巻線およびＷ２相巻線をＹ結線して構成されているが、第１三相交流巻線がＵ１相巻線、Ｖ１相巻線およびＷ１相巻線をΔ結線して構成され、第２三相交流巻線がＵ２相巻線、Ｖ２相巻線およびＷ２相巻線をΔ結線して構成されてもよい。

また、上記実施の形態１では、Ｕ１相巻線、Ｖ１相巻線、Ｗ１相巻線、Ｕ２相巻線、Ｖ２相巻線およびＷ２相巻線がそれぞれ小コイル群を直列に接続して構成されているが、Ｕ１相巻線、Ｖ１相巻線、Ｗ１相巻線、Ｕ２相巻線、Ｖ２相巻線およびＷ２相巻線がそれぞれ小コイル群を並列に接続して構成されてもよい。

また、上記実施の形態１では、４８個のスロットが設けられている固定子鉄心を用いたが、スロットの総数は４８個に限定されない。また、スロット数が毎極毎相当たり２の割合で形成されているものとしているが、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。そして、上記実施の形態１では、毎極毎相当たりのスロット数が２で、巻線体の直線部が挿入されるスロットの間隔が６スロット角度間隔（１磁極ピッチ）であったが、毎極毎相当たりのスロット数が１の場合には、巻線体の直線部が挿入されるスロットの間隔は、３スロット角度間隔（１磁極ピッチ）となる。

また、上記実施の形態1では、巻線体が全節巻きの巻線で構成されているが、巻線体は短節巻きや長節巻きの巻線で構成されてもよい。

また、上記実施の形態１では、径方向に配列された２つのδ字のコイルパターンが一続きに形成された巻線体を用いているが、巻線体は、１つのδ字のコイルパターンにより形成されてもよいし、径方向に配列された３つ以上のδ字のコイルパターンを一続きに形成してもよい。

また、上記実施の形態１では、径方向に配列された２つのδ字のコイルパターンが一続きに形成された巻線体を用いているが、分布巻きの巻線体が固定子鉄心に１スロットピッチでスロット数と同数配設され、各巻線体の巻き始め端部が第２コイルエンドの内径側から軸方向外方に突出し、巻き終わり端部が第２コイルエンドの外径側から軸方向外方に突出していれば、巻線体は径方向に配列された２つのδ字のコイルパターンが一続きに形成された巻線体に限定されない。例えば、導体線を螺旋状に複数回巻き回した、いわゆる亀甲形のコイルパターンに形成された巻線体を用いてもよい。

Claims

スロットが周方向に配列された円環状の固定子鉄心と、上記固定子鉄心に装着された固定子巻線と、を備えた回転電機の固定子において、
上記固定子巻線は、それぞれ、絶縁被覆された、かつ接続部のない連続した導体線を複数回巻回して作製された分布巻きの巻線体を上記固定子鉄心に１スロットピッチで周方向に上記スロットの総数と同数装着して構成され、
上記巻線体は、上記導体線の第１導体端末が上記スロット内の最内径位置から上記固定子鉄心の軸方向の一側に延び出し、上記導体線の第２導体端末が上記スロット内の最外径位置から上記固定子鉄心の軸方向の一側に延び出すように構成され、
複数の小コイル群が、それぞれ、上記第１導体端末を径方向外方に曲げて形成された渡り部を、上記固定子巻線の軸方向の一側のコイルエンドの軸方向外側を通して接合対象の上記第２導体端末に接合して、複数の上記巻線体を直列に接続して構成され、
上記小コイル群の一端を構成する上記第１導体端末が上記コイルエンドの周方向に延びる円弧状領域の内径側に周方向に互いに離間して配設され、上記小コイル群の他端を構成する上記第２導体端末が上記コイルエンドの上記円弧状領域の外径側に周方向に互いに離間して配列され、かつ上記渡り部が上記コイルエンドの軸方向外側に周方向に互いに離間して上記円弧状領域を挟むC字状に配設され、
上記固定子巻線は、上記円弧状領域内で上記複数の小コイル群を結線して作製されていることを特徴とする回転電機の固定子。
外部より電力を給電する給電コイルを除く、上記複数の小コイル群を結線する部材が、上記コイルエンド上の上記円弧状領域内の、上記第１導体端末と上記第２導体端末との間の径方向領域内に配設されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機の固定子。
上記巻線体は、周方向にｎスロット角度間隔（但し、ｎは２以上の自然数）で並ぶ第１スロット、第２スロットおよび第３スロットに、上記導体線を、上記第２スロット、上記第１スロット、上記第２スロット、上記第３スロットの順に、かつ上記第１スロット、上記第２スロットおよび上記第３スロットへの軸方向からの挿入方向を交互に変えて挿入して形成されたδ状のコイルパターンを、径方向にｍ回（但し、ｍは１以上の自然数）繰り返して巻き回して構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回転電機の固定子。
上記第１導体端末の曲げ半径が上記第１導体端末の曲げ方向の厚みより大きいことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。