JP5995883B2 - 回転電機の固定子 - Google Patents

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、特に固定子巻線の絶縁構造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、小型高出力が求められている。この種の回転電機を小型化するに当たり、有効な磁束を発生しないコイルエンドを小型化する観点から、導体線を固定子鉄心のティースのそれぞれに巻回した集中巻の固定子巻線が用いられていた。しかしながら、トルク脈動が抑えられ、かつ高出力化が可能な分布巻構造の固定子巻線を用いた固定子が要望されている。

ここでは、導体線を１つのティースに巻回して構成された集中巻の巻線に対し、導体線を２スロット以上離れたスロットに巻回して構成された巻線を分布巻の巻線とする。つまり、分布巻の巻線は、１のスロットから延び出た導体線が連続する２つ以上のティースをまたいで他のスロットに入るように巻回されている。

特許文献１に記載された従来の回転電機では、略Ｕ字状に曲げ成形されたセグメントコイルを円環状の固定子鉄心の１磁極ピッチ離れたスロット対のそれぞれに軸方向一側から挿入し、固定子鉄心の軸方向他側に延び出たセグメントコイルの端部同士を接合して、分布巻の固定子巻線を作製していた。そして、セグメントコイルは、エナメル外層が被覆された長方形断面の銅製の４本の導体素線を１列に積層し、その外周にポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂外層を設けて導体素線群を一体化して作製された導体線を略Ｕ字状に曲げ成形して作製され、エナメル外層とＰＰＳ樹脂外層とにより、必要な絶縁距離を確保していた。

特許文献２に記載された従来の回転電機では、略６角形状に曲げ成形されたセグメントコイルを円環状の固定子鉄心の１磁極ピッチ離れたスロット対のそれぞれに収納して、分布巻の固定子巻線を作製していた。そして、隣り合うセグメントコイル間の電位差およびセグメントコイルと固定子鉄心との間の電位差に応じて、厚みが異なる絶縁被膜層をセグメントコイルの各部位に設け、必要な絶縁距離を確保していた。

特開２００７−３３６７２５号公報 特開２０１３−０９４０１９号公報

特許文献１では、ＰＰＳ樹脂外層が、導体素線群の外周にその全周を覆うように、一定の厚みに形成されているので、ＰＰＳ樹脂外層は隣り合うセグメントコイル間に生じる最大電位差で部分放電が発生しない厚みに形成される。特許文献１では、セグメントコイルがスロット対に１本ずつ挿入されているが、セグメントコイルをスロット対に複数本ずつ挿入した場合には、１のコイルエンド部が、径方向一側で異なる相のコイルエンド部に相対し、径方向他側で同じ相のコイルエンド部に相対する形態となる。そこで、同じ相のコイルエンド部が相対する部位では、コイルエンド部間の電位差が小さく、ＰＰＳ樹脂外層は必要以上の厚みを有することになる。これにより、導体線の導体部の断面積は、ＰＰＳ樹脂外層が必要以上の厚みを有する分、小さくなるので、導体線が高抵抗となり、導体線での発熱による損失が大きくなり、回転電機の効率を低下させるという課題があった。あるいは、導体線の導体部の断面積を確保する場合には、ＰＰＳ樹脂外層が必要以上の厚みを有する分、コイルエンドの径方向寸法が増大し、回転電機を大径化させるという課題があった。

特許文献２では、隣り合うセグメントコイル間の電位差およびセグメントコイルと固定子鉄心との間の電位差に応じて、厚みが異なる絶縁被膜層をセグメントコイルの各部位にその全周を覆うように設けられている。特許文献２では、セグメントコイルがスロット対に１本ずつ挿入されているが、セグメントコイルをスロット対に複数本ずつ挿入した場合には、１のコイルエンド部が、径方向一側で異なる相のコイルエンド部に相対し、径方向他側で同じ相のコイルエンド部に相対する形態となる。そこで、同じ相のコイルエンド部が相対する部位では、コイルエンド部間の電位差が小さく、絶縁被膜層は必要以上の厚みを有することになる。これにより、導体線の導体部の断面積は、絶縁被膜層が必要以上の厚みを有する分、小さくなるので、導体線が高抵抗となり、導体線での発熱による損失が大きくなり、回転電機の効率を低下させるという課題があった。あるいは、導体線の導体部の断面積を確保する場合には、絶縁被膜層が必要以上の厚みを有する分、コイルエンドの径方向寸法が増大し、回転電機を大径化させる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、導体線間に生じる電位差に応じた絶縁距離を確保して、導体線の導体部の断面積の縮小に起因する効率の低下を抑えるとともに、コイルエンドの径方向寸法の増大に起因する大径化を抑えることができる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、絶縁被膜が被覆された導体線により作製された複数のコイル体を上記固定子鉄心に装着して構成される固定子巻線と、を備えている。上記固定子巻線は、上記スロットのそれぞれに径方向に１列に並んで挿入された２ｎ本（但し、ｎは２以上の整数）の直線部と、同じ上記スロット内に挿入されている、径方向に隣り合う２本の上記直線部から周方向に延び出す方向が異なる方向と同じ方向とを径方向に交互に繰り返すように、かつ、１磁極ピッチ離れた上記スロットの対に挿入されている上記直線部の対をそれぞれ接続するコイルエンド部と、を備えている。上記直線部から周方向に延び出す方向が異なり、かつ径方向に隣り合う上記コイルエンド部間の絶縁厚みＬａ、上記直線部から周方向に延び出す方向が同じで、かつ径方向に隣り合う上記コイルエンド部間の絶縁厚みＬｂ、および周方向に隣り合う上記コイルエンド部間の絶縁距離Ｌｃが、Ｌａ，Ｌｃ＞Ｌｂを満足するように構成されている。

この発明においては、直線部から周方向に延び出す方向が異なり、かつ径方向に隣り合うコイルエンド部が、異なる相のコイルエンド部となり、直線部から周方向に延び出す方向が同じで、かつ径方向に隣り合うコイルエンド部が、同じ相のコイルエンド部となる。そして、Ｌａ，Ｌｃ＞Ｌｂとなっているので、１のコイルエンド部が、径方向一側で異なる相のコイルエンド部に相対し、径方向他側で同じ相のコイルエンド部に相対する形態において、同じ相のコイルエンド部間の絶縁厚みＬｂが必要以上の厚みとならない。これにより、導体線の導体部の断面積の縮小に起因する効率の低下が抑えられるとともに、コイルエンドの径方向寸法の増大に起因する大径化が抑えられる。

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に係る回転電機の固定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。 この発明の実施の形態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。 この発明の実施の形態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に係る回転電機の固定子における巻線アッセンブリ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に係る回転電機の固定子における巻線アッセンブリ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に係る回転電機の固定子において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。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子において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展開図である。 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。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子において１６個の巻線体を周方向に１スロットピッチで配列した状態を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子において１６個の巻線体を周方向に１スロットピッチで配列した状態を第１コイルエンド側から見た端面図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子における巻線アッセンブリの組み立て方法を説明する斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子における巻線アッセンブリの組み立て方法を説明する斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子における巻線アッセンブリの組み立て方法を説明する斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子における巻線アッセンブリの組み立て方法を説明する模式図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子における巻線アッセンブリの組み立て方法を説明する模式図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子における巻線アッセンブリの組み立て方法を説明する模式図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子における巻線アッセンブリの組み立て方法を説明する模式図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子における巻線アッセンブリの組み立て方法を説明する模式図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子において３つの巻線体が同一スロット群に装着された状態を第１コイルエンド側から見た模式図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子において３つの巻線体が同一スロット群に装着された状態を第２コイルエンド側から見た模式図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子における固定子巻線の結線図である。 導体間の距離と部分放電開始電圧との関係を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子における巻線体に絶縁シートを装着する工程を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子における固定子の第１コイルエンドを径方向内方から見た一部破断展開図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子の第１コイルエンドをスロット位置で切断した状態を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子の第１コイルエンドをスロット位置で切断した状態を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子の第１コイルエンドをスロット位置で切断した状態を示す要部断面図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子における絶縁シートの装着方法の実施態様を示す工程図である。 この発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子における絶縁シートを示す平面図である。 この発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子における絶縁シートの装着方法を説明する図である。

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に係る回転電機の固定子を示す斜視図、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５はこの発明の実施の形態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６はこの発明の実施の形態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構成する巻線体を示す斜視図、図７はこの発明の実施の形態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に係る回転電機の固定子における巻線アッセンブリを構成する巻線体を示す端面図、図９はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子において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１０はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子において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展開図、図１１はこの発明の実施の形態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１２はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子において１６個の巻線体を周方向に１スロットピッチで配列した状態を示す斜視図、図１３はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子において１６個の巻線体を周方向に１スロットピッチで配列した状態を第１コイルエンド側から見た端面図である。なお、図１０では、便宜上、コイルエンド部を直線的に示している。

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固定子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、固定子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、軸心位置に挿入された回転軸６に固着された回転子鉄心７と、回転子鉄心７の外周面側に埋め込ま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、固定子１０の構成について具体的に図３乃至図１３を参照しつつ説明する。なお、固定子巻線２０の絶縁構造については後述するので、ここでは省略する。

固定子１０は、図３に示されるように、固定子鉄心１１と、固定子鉄心１１に装着された固定子巻線２０と、を備えている。ここで、説明の便宜上、回転子５の極数を８極、固定子鉄心１１のスロット数を４８個、固定子巻線２０を三相巻線とする。すなわち、スロットは、毎極毎相当たり２個の割合で固定子鉄心１１に形成されている。

鉄心ブロック１２は、円環状の固定子鉄心１１を周方向に４８等分割したもので、図４に示されるように、電磁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１２ａと、コアバック部１２ａの内周壁面から径方向内方に突出するティース１２ｂと、を備えている。そして、固定子鉄心１１は、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、４８個の鉄心ブロック１２を周方向に配列、一体化して、円環状に構成されている。周方向に隣り合う鉄心ブロック１２により構成されるスロット１３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。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、スロット１３の断面は長方形となっている。

固定子巻線２０は、図３に示されるように、固定子鉄心１１に装着された巻線アッセンブリ２１に結線処理が施されて構成される。巻線アッセンブリ２１は、図５に示されるように、６スロット角度間隔で周方向に連続する３つのスロット１３の組に収納される巻線体２２を１スロットピッチで周方向に配列して構成される。後述する巻線端２２ｈが、それぞれ軸方向に第２コイルエンド側に延び出て、巻線アッセンブリ２１の内径側に１スロットピッチで周方向に配列され、後述する巻線端２２ｉが、それぞれ軸方向に第２コイルエンド側に延び出て、巻線アッセンブリ２１の外径側に１スロットピッチで周方向に配列されている。そして、巻線アッセンブリ２１の巻線端２２ｈ，２２ｉに結線処理が施される。

なお、６スロット角度間隔とは、連続する６つのティース１２ｂの両側のスロット１３のスロット中心間の間隔である。ここでは、６スロット角度間隔が１磁極ピッチに相当する。

コイル体としての巻線体２２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銅線やアルミニウム線などからなる長方形断面の導体線１９をエッジワイズ巻きにδ状のコイルパターンを２度巻いて作製された分布巻き巻線である。具体的には、巻線体２２は、図６から図８に示されるように、第１直線部２２ａ、第１コイルエンド部２２ｅ、第２直線部２２ｂ、第２コイルエンド部２２ｆ、第３直線部２２ｃ、第３コイルエンド部２２ｇおよび第４直線部２２ｄからなるδ状のコイルパターンを導体線１９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２２ｄと第１直線部２２ａとを渡り線２３で連結して構成される。そして、渡り線２３がコイルエンド部を構成し、導体線１９の巻き始め端部が巻線端２２ｈを構成し、巻き終わり端部が巻線端２２ｉを構成する。

このように構成された巻線体２２では、第１直線部２２ａおよび第３直線部２２ｃ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距離ｌをあけて１列に４本配列されている。また、第２直線部２２ｂが、第１直線部２２ａおよび第３直線部２２ｃ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３ｌをあけて２本配列される。また、第４直線部２２ｄが、第１直線部２２ａおよび第３直線部２２ｃ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３ｌをあけて２本配列される。ここで、距離ｌは導体線１９の短辺の長さである。

図９および図１０は、それぞれ、３つの巻線体２２が、１つのスロット１３を共用して固定子鉄心１１に装着されている状態を示し、図１１は固定子鉄心に装着された巻線体２２を径方向外方から見た状態を示している。ここで、説明の便宜上、周方向に６スロット角度間隔で並ぶ３つのスロット１３を周方向の並び順に１番目のスロット１３_１、２番目のスロット１３_２、３番目のスロット１３_３とする。

１つの巻線体２２に着目すれば、２番目のスロット１３_２のスロット開口側から第１層の第１直線部２２ａから軸方向他端側（第１コイルエンド側）に延び出た第１コイルエンド部２２ｅは、傾斜角度θで周方向に１番目のスロット１３_１側に延び、頭頂部で径方向外方に距離ｌだけシフトされ、その後逆向きの傾斜角度θで周方向に１番目のスロット１３_１側に延び、１番目のスロット１３_１のスロット開口側から第２層の第２直線部２２ｂに連結されている。ついで、１番目のスロット１３_１のスロット開口側から第２層の第２直線部２２ｂから軸方向一端側（第２コイルエンド側）に延び出た第２コイルエンド部２２ｆは、傾斜角度θで周方向に２番目のスロット１３_２側に延び、頭頂部で径方向外方に距離ｌだけシフトされ、その後逆向きの傾斜角度θで周方向に２番目のスロット１３_２側に延び、２番目のスロット１３_２のスロット開口側から第３層の第３直線部２２ｃに連結されている。

ついで、２番目のスロット１３_２のスロット開口側から第３層の第３直線部２２ｃから第１コイルエンド側に延び出た第３コイルエンド部２２ｇは、傾斜角度θで周方向に３番目のスロット１３_３側に延び、頭頂部で径方向外方に距離ｌだけシフトされ、その後逆向きの傾斜角度θで周方向に３番目のスロット１３_３側に延び、３番目のスロット１３_３のスロット開口側から第４層の第４直線部２２ｄに連結されている。

ついで、３番目のスロット１３_３のスロット開口側から第４層の第４直線部２２ｄから第２コイルエンド側に延び出た渡り線２３は、傾斜角度θで周方向に２番目のスロット１３_２側に延び、頭頂部で径方向外方に距離ｌだけシフトされ、その後逆向きの傾斜角度θで周方向に２番目のスロット１３_２側に延び、２番目のスロット１３_２のスロット開口側から第５層の第１直線部２２ａに連結されている。２番目のスロット１３_２のスロット開口側から第５層の第１直線部２２ａから第１コイルエンド側に延び出た第１コイルエンド部２２ｅは、傾斜角度θで周方向に１番目のスロット１３_１側に延び、頭頂部で径方向外方に距離ｌだけシフトされ、その後逆向きの傾斜角度θで周方向に１番目のスロット１３_１側に延び、１番目のスロット１３_１のスロット開口側から第６層の第２直線部２２ｂに連結されている。

ついで、１番目のスロット１３_１のスロット開口側から第６層の第２直線部２２ｂから第２コイルエンド側に延び出た第２コイルエンド部２２ｆは、傾斜角度θで周方向に２番目のスロット１３_２側に延び、頭頂部で径方向外方に距離ｌだけシフトされ、その後逆向きの傾斜角度θで周方向に２番目のスロット１３_２側に延び、２番目のスロット１３_２のスロット開口側から第７層の第３直線部２２ｃに連結されている。ついで、２番目のスロット１３_２のスロット開口側から第７層の第３直線部２２ｃから第１コイルエンド側に延び出た第３コイルエンド部２２ｇは、傾斜角度θで周方向に３番目のスロット１３_３側に延び、頭頂部で径方向外方に距離ｌだけシフトされ、その後逆向きの傾斜角度θで周方向に３番目のスロット１３_３側に延び、３番目のスロット１３_３のスロット開口側から第８層の第４直線部２２ｄに連結されている。

そこで、２番目のスロット１３_２の第１層の第１直線部２２ａと１番目のスロット１３_１の第２層の第２直線部２２ｂとが、第１コイルエンド部２２ｅにより連結され、１番目のスロット１３_１の第２層の第２直線部２２ｂと１番目のスロット１３_１の第３層の第３直線部２２ｃとが、第２コイルエンド部２２ｆにより連結され、２番目のスロット１３_２の第３層の第３直線部２２ｃと３番目のスロット１３_３の第４層の第４直線部２２ｄとが、第３コイルエンド部２２ｇ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、２番目のスロット１３_２の第５層の第１直線部２２ａと１番目のスロット１３_１の第６層の第２直線部２２ｂとが、第１コイルエンド部２２ｅにより連結され、１番目のスロット１３_１の第６層の第２直線部２２ｂと１番目のスロット１３_１の第７層の第３直線部２２ｃとが、第２コイルエンド部２２ｆにより連結され、２番目のスロット１３_２の第７層の第３直線部２２ｃと３番目のスロット１３_３の第８層の第４直線部２２ｄとが、第３コイルエンド部２２ｇ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２２は、２つのδ状のコイルパターンを渡り線２３で連結して、径方向に２層に配列されて、構成される。第１から第３コイルエンド部２２ｅ，２２ｆ，２２ｇおよび渡り線２３において、第１から第４直線部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの端部から頭頂部に至る傾斜部は、軸方向から見て、略円弧状に形成されている。そして、３つの巻線体２２が共用するスロット１３には、第１から第４直線部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが、導体線１９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。

ここで、巻線体２２が１スロットピッチで配列した状態について図１２および図１３を参照して説明する。なお、図１２および図１３は、１６個の巻線体２２を周方向に１スロットピッチで配列した状態を示している。

図１２および図１３において、左端に配設された巻線体２２２１の内径側から１層目に位置する第１直線部２２ａから延び出た第１コイルエンド部２２ｅは、反時計回りに隣の巻線体２２２２の内径側から１層目に位置する第１直線部２２ａから延び出た第１コイルエンド部２２ｅの上方を通って周方向に反時計回りに延び、頭頂部で径方向外方に距離ｌだけシフトして、反時計回りに隣の巻線体２２２２の第１コイルエンド部２２ｅの下方を通って周方向に反時計回りに延び、第２直線部２２ｂに接続される。

巻線体２２２１の第２直線部２２ｂから延び出た第２コイルエンド部２２ｆは、図示されていないが、図１３の裏面側で、巻線体２２２２の第２直線部２２ｂから延び出た第２コイルエンド部２２ｆの下方を通って周方向に時計回りに延び、頭頂部の手間で出現し、頭頂部で径方向外方に距離ｌだけシフトして、巻線体２２２２の第２コイルエンド部２２ｆの上方を通って周方向に時計回りに延び、第３直線部２２ｃに接続される。

巻線体２２２１の第３直線部２２ｃから延び出た第３コイルエンド部２２ｇは、巻線体２２２２の第３直線部２２ｃから延び出た第３コイルエンド部２２ｇの下方を通って周方向に時計回りに延び、頭頂部の手前で出現し、頭頂部で径方向外方に距離ｌだけシフトして、反時計回りに隣の巻線体２２２２の第３コイルエンド部２２ｇの上方を通って周方向に時計回りに延び、第４直線部２２ｄに接続される。

巻線体２２２１の第４直線部２２ｄから延び出た渡り線２３は、図示されていないが、図１３の裏面側で、巻線体２２２２の第４直線部２２ｄから延び出た渡り線２３の下方を通って周方向に反時計回りに延び、頭頂部の手前で出現し、頭頂部で径方向外方に距離ｌだけシフトして、巻線体２２２２の渡り線２３の上方を通って周方向に反時計回りに延び、内径側から５層目に位置する第１直線部２２ａに接続される。

なお、巻線体２２の内径側から５層目から８層目に至る第１直線部２２ａ、第１コイルエンド部２２ｅ、第２直線部２２ｂ、第２コイルエンド部２２ｆ、第３直線部２２ｃ、第３コイルエンド部２２ｇおよび第４直線部２２ｄも同様に構成されているので、ここでは説明を省略する。

１６個の巻線体２２は、図１２および図１３に示されるように、第１から第４直線部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄを各頭頂部で径方向に距離ｌだけシフトさせているので、互いに干渉することなく、周方向に１スロットピッチで配列される。そして、４８個の巻線体２２を周方向に１スロットピッチで配列し、図５に示される巻線アッセンブリ２１が組み立てられる。この巻線アッセンブリ２１では、径方向に１列に並んだ８本の第１から第４直線部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが、１スロットピッチで周方向に４８列配列される。そして、径方向に１列に並んだ８本の第１から第４直線部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの各列が、スロット１３のそれぞれに収納される。

つぎに、巻線アッセンブリ２１の組み立て方法について図を参照しつつ説明する。図１４から図１６はそれぞれこの発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子における巻線アッセンブリの組み立て方法を説明する斜視図、図１７から図２１はそれぞれこの発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子における巻線アッセンブリの組み立て方法を説明する模式図である。

まず、導体線１９をδ状のコイルパターンに連続して２回巻き回して巻線体２２を作製する。ここで、説明の便宜上、巻線体２２を組み付け順に巻線体２２_１、巻線体２２_２、巻線体２２_３、巻線体２２_４７、巻線体２２_４８とする。

そして、図１４および図１７に示されるように、１番目および２番目の巻線体２２_１，２２_２を軸方向高さ位置を揃えて周方向に隣接させる。ついで、図１５および図１８に示されるように、２番目の巻線体２２_２の外径側の第２直線部２２ｂを、１番目の巻線体２２_１の第４直線部２２ｄ間に差し込む。ついで、２番目の巻線体２２_２の第２直線部２２ｂが、１番目の巻線体２２_１の第２直線部２２ｂから１スロットピッチ（隣り合う２つのスロットのスロット中心間の間隔）離間した位置となるまで、２番目の巻線体２２_２を周方向に移動させる。これにより、２つの巻線体２２_１，２２_２が、図１６および図１９に示されるように、組み立てられる。２つの巻線体２２_１，２２_２の組立体は、巻線体２２_２の導体線１９が巻線体２２_１の導体線１９間の隙間に入り込み、径方向に重なり合い、剛性が高まる。

ついで、図２０に示されるように、３番目の巻線体２２_３を巻線体２２_１，２２_２の組立体に軸方向高さ位置を揃えて周方向に隣接させる。ついで、図２１に示されるように、３番目の巻線体２２_３の外径側の第２直線部２２ｂを、巻線体２２_１，２２_２の第４直線部２２ｄ間に差し込む。ついで、３番目の巻線体２２_３の第２直線部２２ｂが、２番目の巻線体２２_２の第２直線部２２ｂから１スロットピッチ離間した位置となるまで、３番目の巻線体２２_３を周方向に移動させる。これにより、３つの巻線体２２_１，２２_２，２２_３が、組み立てられる。

そして、巻線体２２を順次、軸方向高さ位置を揃え、周方向に移動させて、４８個の巻線体２２を組み付け、円環状の巻線アッセンブリ２１が組み立てられる。ついで、図示していないが、４８個の鉄心ブロック１２が、ティース１２ｂのそれぞれを、巻線アッセンブリ２１の隣り合う第１から第４直線部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの列間の径方向外方に位置させるように、周方向に略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第１から第４直線部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの列間に挿入される。

そして、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のコアバック部１２ａの周方向の側面同士が突き合わされ、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３に示されるように、巻線アッセンブリ２１が固定子鉄心１１に装着される。さらに、巻線アッセンブリ２１を結線して固定子巻線２０が構成され、固定子１０が作製される。そして、各スロット１３には、第１から第４直線部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが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列に配列されて８本収納されている。

このように構成された回転電機１００では、導体線１９をδ状のコイルパターンに連続して２回巻き回して作製された巻線体２２を周方向に１スロットピッチで配列して構成された巻線アッセンブリ２１により固定子巻線２０が構成されている。

巻線体２２は、第１から第３コイルエンド部２２ｅ，２２ｆ，２２ｇおよび渡り線２３の頭頂部を径方向に第１から第４直線部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの径方向寸法に略等しいｌだけシフトするように構成されているので、頭頂部での曲げ半径が小さくなる。これにより、コイルエンドの径方向および軸方向寸法が小さくなり、回転電機１００の小型化が実現される。

スロット１３内に径方向に１列に配列された第１から第４直線部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが長方形断面に形成されているので、占積率が高められ、回転電機１００の高出力化が図られる。
また、第１から第４直線部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが長方形断面の長辺の長さ方向を周方向に向けてスロット１３内に径方向に１列に配列されているので、スロット深さ方向の寸法が小さくなり、回転電機１００の径方向寸法の小型化を図ることができる。

つぎに、固定子巻線２０の絶縁について説明する。図２２はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子において３つの巻線体が同一スロット群に装着された状態を第１コイルエンド側から見た模式図、図２３はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子において３つの巻線体が同一スロット群に装着された状態を第２コイルエンド側から見た模式図である。

図２２において、第１コイルエンド側では、３つの巻線体２２が共有する１つのスロット１３に着目すれば、２番目の巻線体２２２の第１コイルエンド部２２ｅがスロット１３の内径側から１層目の直線部から周方向一側に延び出し、３番目の巻線体２２３の第１コイルエンド部２２ｅがスロット１３の内径側から２層目の直線部から周方向他側に延び出し、２番目の巻線体２２２の第３コイルエンド部２２ｇがスロット１３の内径側から３層目の直線部から周方向他側に延び出し、１番目の巻線体２２１の第３コイルエンド部２２ｇがスロット１３の内径側から４層目の直線部から周方向一側に延び出している。さらに、２番目の巻線体２２２の第１コイルエンド部２２ｅがスロット１３の内径側から５層目の直線部から周方向一側に延び出し、３番目の巻線体２２３の第１コイルエンド部２２ｅがスロット１３の内径側から６層目の直線部から周方向他側に延び出し、２番目の巻線体２２２の第３コイルエンド部２２ｇがスロット１３の内径側から７層目の直線部から周方向他側に延び出し、１番目の巻線体２２１の第３コイルエンド部２２ｇがスロット１３の内径側から８層目の直線部から周方向一側に延び出している。

図２２から、第１および第３コイルエンド部２２ｅ，２２ｇが、スロット１３の２層目と３層目の直線部から周方向の同じ方向に延び出していることがわかる。同様に、第１および第３コイルエンド部２２ｅ，２２ｇが、スロット１３の４層目と５層目の直線部から周方向の同じ方向に延び出していることがわかる。また、第１および第３コイルエンド部２２ｅ，２２ｇが、スロット１３の６層目と７層目の直線部から周方向の同じ方向に延び出していることがわかる。つまり、第１コイルエンドでは、スロット１３の２層目と３層目の直線部、４層目と５層目の直線部、および６層目と７層目の直線部のそれぞれから延び出した同じ相のコイルエンド部が、径方向に隣り合って配置され、コイルエンド部間の電位差は小さい。

図２２から、第１コイルエンド部２２ｅが、スロット１３の１層目と２層目の直線部から周方向の逆の方向に延び出していることがわかる。また、第３コイルエンド部２２ｇが、スロット１３の３層目と４層目の直線部から周方向の逆の方向に延び出していることがわかる。また、第１コイルエンド部２２ｅが、スロット１３の５層目と６層目の直線部からから周方向の逆の方向に延び出していることがわかる。さらに、第３コイルエンド部２２ｇが、スロット１３の７層目と８層目の直線部から周方向の逆の方向に延び出していることがわかる。つまり、第１コイルエンドでは、スロット１３の１層目と２層目の直線部、３層目と４層目の直線部、５層目と６層目の直線部および７層目と８層目の直線部のそれぞれから延び出した異なる相のコイルエンド部が、径方向で交差し、コイルエンド部間の電位差が大きくなる。

このように、第１コイルエンドにおいては、異なる相のコイルエンド部が径方向に隣り合う形態と、同じ相のコイルエンド部が径方向に隣り合う形態とが、径方向に交互に繰り返されるように、コイルエンド部が径方向に配列されている。

したがって、第１コイルエンドにおいては、径方向に隣り合う異なる相のコイルエンド部間の絶縁耐圧を高める必要がある。つまり、１層目と２層目の直線部から延び出した第１コイルエンド部２２ｅ間、３層目と４層目の直線部から延び出した第３コイルエンド部２２ｇ間、５層目と６層目の直線部から延び出した第１コイルエンド部２２ｅ間、７層目と８層目の直線部から延び出した第３コイルエンド部２２ｇ間の絶縁耐圧を高める必要がある。

また、第１コイルエンドは、第１コイルエンド部２２ｅが周方向に１スロットピッチで配列した第１コイルエンド部２２ｅの層と、第３コイルエンド部２２ｇが周方向に１スロットピッチで配列した第２コイルエンド部２２ｇの層とを、径方向に交互に４層配列して構成される。そこで、異なる相の第１コイルエンド部２２ｅが周方向に隣り合い、かつ異なる相の第３コイルエンド部２２ｇが周方向に隣り合い、コイルエンド部間の電位差が大きくなる。したがって、周方向に隣り合う第１コイルエンド部２２ｅ間、および第３コイルエンド部２２ｇ間の絶縁耐圧を高める必要がある。

図２３において、第２コイルエンド側では、３つの巻線体２２が共有する１つのスロット１３に着目すれば、３番目の巻線体２２３の第２コイルエンド部２２ｆがスロット１３の内径側から２層目の直線部から周方向一側に延び出し、２番目の巻線体２２２の第２コイルエンド部２２ｆがスロット１３の内径側から３層目の直線部から周方向他側に延び出し、１番目の巻線体２２１の渡り線２３がスロット１３の内径側から４層目の直線部から周方向他側に延び出し、２番目の巻線体２２２の渡り線２３がスロット１３の内径側から５層目の直線部から周方向一側に延び出している。さらに、３番目の巻線体２２３の第２コイルエンド部２２ｆがスロット１３の内径側から６層目の直線部から周方向一側に延び出し、２番目の巻線体２２２の第２コイルエンド部２２ｆがスロット１３の内径側から７層目の直線部から周方向他側に延び出している。

図２３から、第２コイルエンド部２２ｆと渡り線２３が、スロット１３の３層目と４層目の直線部から周方向の同じ方向に延び出していることがわかる。同様に、第２コイルエンド部２２ｆと渡り線２３が、スロット１３の５層目と６層目の直線部から周方向の同じ方向に延び出していることがわかる。つまり、第２コイルエンドでは、スロット１３の３層目と４層目の直線部、および５層目と６層目の直線部のそれぞれから延び出した同じ相のコイルエンド部が径方向に隣り合って配置され、コイルエンド部間の電位差は小さい。

図２３から、第２コイルエンド部２２ｆが、スロット１３の２層目と３層目の直線部から周方向の逆の方向に延び出し、第２コイルエンド部２２ｆおよび渡り線２３が、スロット１３の４層目と５層目の直線部から周方向の逆の方向に延び出し、第２コイルエンド部２２ｆが、スロット１３の６層目と７層目の直線部から周方向の逆の方向に延び出していることがわかる。つまり、第２コイルエンドでは、スロット１３の２層目と３層目の直線部、４層目と５層目の直線部、および６層目と７層目の直線部のそれぞれから延び出した異なる相のコイルエンド部が径方向で交差し、コイルエンド部間の電位差が大きくなる。

このように、第２コイルエンドにおいては、異なる相のコイルエンド部が径方向に隣り合う形態と、同じ相のコイルエンド部が径方向に隣り合う形態とが、径方向に交互に繰り返されるように、コイルエンド部が径方向に配列されている。

したがって、第２コイルエンドにおいては、径方向に隣り合う異なる相のコイルエンド部間の絶縁耐圧を高める必要がある。つまり、第２コイルエンドにおいては、２層目と３層目の直線部から延び出した第２コイルエンド部２２ｆ間、４層目と５層目の直線部から延び出した第２コイルエンド部２２ｆと渡り線２３との間、６層目と７層目の直線部から延び出した第２コイルエンド部２２ｆ間の絶縁耐圧を高める必要がある。

また、第２コイルエンドは、第２コイルエンド部２２ｆが周方向に１スロットピッチで配列した第２コイルエンド部２２ｆの層と、渡り線２３が周方向に１スロットピッチで配列した渡り線２３の層とを、径方向に交互に３層配列して構成される。そこで、異なる相の第２コイルエンド部２２ｆが周方向に隣り合い、かつ異なる相の渡り線２３が周方向に隣り合い、コイルエンド部間および渡り線間の電位差が大きくなる。したがって、周方向に隣り合う第２コイルエンド部２２ｆ間、および渡り線２３間の絶縁耐圧を高める必要がある。

また、スロット１３内に径方向に１列に並んで挿入されている８本の第１から第４直線部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、同じ相の巻線体２２の直線部により構成されている。そこで、隣り合う直線部間の電位差は小さい。

ここで、固定子巻線２０の結線構造の具体例を説明する。図２４はこの発明の実施の形態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。

１番、７番、１３番・・・４３番のスロット１３からなるスロット群に挿入された８個の巻線体２２と、２番、８番、１４番・・・４４番のスロット１３からなるスロット群に挿入された８個の巻線体２２とが、直列に接続され、Ｕ相巻線となる。３番、９番、１５番・・・４５番のスロット１３からなるスロット群に挿入された８個の巻線体２２と、４番、１０番、１６番・・・４６番のスロット１３からなるスロット群に挿入された８個の巻線体２２とが、直列に接続され、Ｖ相巻線となる。５番、１１番、１７番・・・４７番のスロット１３からなるスロット群に挿入された８個の巻線体２２と、６番、１２番、１８番・・・４８番のスロット１３からなるスロット群に挿入された８個の巻線体２２とが、直列に接続され、Ｗ相巻線となる。そして、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線およびＷ相巻線をＹ結線し、図２４に示される固定子巻線２０が構成される。なお、周方向に配列する４８個のスロット１３を、周方向の並び順に１番のスロット、２番のスロット、３番のスロット・・・４８番のスロットとした。

そこで、Ｕ相巻線を構成する巻線体２２のコイルエンド部が、Ｕ相巻線を構成する他の巻線体２２のコイルエンド部と径方向に隣り合う場合、コイルエンド部間に生じる最大電位差は、給電部（Ｕout）と中性点（Ｎ）との間の電位差Ｖ０となる。また、Ｕ相巻線を構成する巻線体２２のコイルエンド部が、Ｖ相巻線を構成する他の巻線体２２のコイルエンド部と径方向に隣り合う場合、コイルエンド部間に生じる最大電位差は、給電部（Ｕout）と給電部（Ｖout）との間の電位差Ｖ１となる。さらに、Ｕ相巻線を構成する巻線体２２のコイルエンド部が、Ｖ相巻線を構成する他の巻線体２２のコイルエンド部と周方向に隣り合う場合、コイルエンド部間に生じる最大電位差は、給電部（Ｕout）と給電部（Ｖout）との間の電位差Ｖ１となる。なお、スロット１３内において、径方向に隣り合う直線部間に生じる最大電位差は、給電部（Ｕout）と中性点（Ｎ）との間の電位差Ｖ０となる。

つぎに、導体間の距離と部分放電開始電圧との関係を図２５に示す。図２５から、導体間の距離が長くなると、部分放電開始電圧が高くなることが分かる。つまり、電位差Ｖ０がかかる導体間では、距離ｄ０より長い距離だけ離間させることで、部分放電の発生を抑制できる。また、電位差Ｖ１がかかる導体間では、距離ｄ１より長い距離だけ離間させることで、部分放電の発生を抑制できる。

これらのことから、第１コイルエンドでは、例えば、スロット１３の１層目と２層目の直線部から延び出した第１コイルエンド部２２ｅ間の絶縁距離をｄ１より長くし、スロット１３の２層目と３層目の直線部から延び出した第１および第３コイルエンド部２２ｅ，２２ｇ間の絶縁距離をｄ０より長くすることで、部分放電の発生を抑制できる。また、第２コイルエンドでは、例えば、スロット１３の２層目と３層目の直線部から延び出した第２コイルエンド部２２ｆ間の絶縁距離をｄ１より長くし、スロット１３の３層目と４層目の直線部から延び出した第２コイルエンド部２２ｆ間の絶縁距離をｄ０より長くすることで、部分放電の発生を抑制できる。さらに、スロット１３内では、例えば、径方向に隣り合う第１および第２直線部２２ａ，２２ｂ間の絶縁距離をｄ０より長くすることで、部分放電の発生を抑制できる。

つぎに、この実施の形態１における絶縁構造について図を参照しつつ説明する。図２６はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子における巻線体に絶縁シートを装着する工程を示す斜視図、図２７はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子における固定子の第１コイルエンドを径方向内方から見た一部破断展開図、図２８はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子の第１コイルエンドをスロット位置で切断した状態を示す斜視図、図２９はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子の第１コイルエンドをスロット位置で切断した状態を示す断面図、図３０はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子の第１コイルエンドをスロット位置で切断した状態を示す要部断面図である。なお、図２７では、１層目の直線部から延び出すコイルエンド部の傾斜部が省略されている。

絶縁シート３０は、ガラスクロス、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニルサルファイド、ポリテトラフルオロエチレンなどからなる絶縁性シートの一面に、シリコーン系などからなる粘着剤を塗布したものでる。絶縁シート３０は、必要な寸法の矩形形状に切り取られた後、２箇所を折り曲げて、粘着剤の塗布面を内側にしたＵ字状に曲げ成形される。巻線体２２は、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長方形断面の導体線１９をエッジワイズ巻きにδ状のコイルパターンを２度巻いて作製される。

そして、絶縁シート３０が、巻線体２２の第１から第３コイルエンド部２２ｅ，２２ｆ，２２ｇおよび渡り線２３のそれぞれに装着され、粘着剤により固着される。このとき、絶縁シート３０は、図２６に示されるように、第１コイルエンド部２２ｅの第１直線部２２ａ側の傾斜部、第２コイルエンド部２２ｆの第２直線部２２ｂ側の傾斜部、第３コイルエンド部２２ｇの第３直線部２２ｃ側の傾斜部、および渡り線２３の第４直線部２２ｄ側の傾斜部のそれぞれに、それぞれの内径側を向く側面を除く３面を覆うように取り付けられる。また、絶縁シート３０は、第１コイルエンド部２２ｅの第２直線部２２ｂ側の傾斜部、第２コイルエンド部２２ｆの第３直線部２２ｃ側の傾斜部、第３コイルエンド部２２ｇの第４直線部２２ｄ側の傾斜部、および渡り線２３の第１直線部２２ａ側の傾斜部のそれぞれに、それぞれの外径側を向く側面を除く３面を覆うように取り付けられる。

そして、巻線アッセンブリ２１が、絶縁シート３０が取り付けられた巻線体２２を用いて作製される。ついで、鉄心ブロック１２を巻線アッセンブリ２１に装着し、結線処理が施され、固定子１０が作製される。

そこで、絶縁シート３０は、図２７に示されるように、スロット１３の２層目の第２直線部２２ｂから右斜め上方に延び出した第１コイルエンド部２２ｅの傾斜部に、その外径側を向く側面を除く３面を覆うように取り付けられる。また、絶縁シート３０は、図２７に示されるように、スロット１３の３層目の第４直線部２２ｄから左斜め上方に延び出した第３コイルエンド部２２ｇの傾斜部に、その内径側を向く側面を除く３面を覆うように取り付けられる。なお、図２７では、スロット１３の１層目の第１直線部２２ａから左斜め上方に延び出した第１コイルエンド部２２ｅの傾斜部が省略されている。そこで、３層目の第３直線部２２ｃと４層目の第４直線部２２ｄから延び出た第３コイルエンド部２２ｇの頂部が、第１コイルエンド部２２ｅの頂部の右側に見えている。

また、第１コイルエンドでは、図２８から図３０に示されるように、スロット１３の２層目と３層目の直線部、４層目と５層目の直線部、および６層目と７層目の直線部のそれぞれから延び出た第１および第３コイルエンド部２２ｅ，２２ｇが直接接している。また、スロット１３の１層目と２層目の直線部から延び出した第１コイルエンド部２２ｅ間、３層目と４層目の直線部から延び出した第３コイルエンド部２２ｇ間、５層目と６層目の直線部から延び出した第１コイルエンド部２２ｅ間、および７層目と８層目の直線部から延び出した第３コイルエンド部２２ｇ間が、それぞれ絶縁シート３０を介して接している。

このように構成された固定子１０では、図３０に示されるように、スロット１３の１層目と２層目の直線部から延び出した第１コイルエンド部２２ｅ間の絶縁厚みＬａは（２ｄ＋２ｗ）となる。スロット１３の２層目と３層目の直線部から延び出た第１および第３コイルエンド部２２ｅ，２２ｇ間の絶縁厚みＬｂは（２ｄ）となる。また、周方向に隣り合う第１コイルエンド部２２ｅ間の絶縁距離Ｌｃは（２ｄ＋２ｗ）となる。但し、導体線１９は断面矩形の導体部２８と導体部２８の外周面に被覆形成された絶縁被膜としてのエナメル被膜２９とから構成され、ｄはエナメル被膜２９の膜厚である。ｗは絶縁シート３０の厚みである。

ここで、部分放電開始電圧Ｖ０、Ｖ１は、Ｖ０＜Ｖ１であるので、部分放電開始電圧がＶ０、Ｖ１であるときの絶縁距離をｄ０，ｄ１とすれば、固定子巻線２０のコイルエンドにおける絶縁耐圧を確保するには、Ｌａ，Ｌｃ＞ｄ１＞Ｌｂ＞ｄ０を満足するようにｄ、ｗを設定すればよい。また、Ｌｂ＞ｄ０となっているので、固定子巻線２０のスロット１３内に挿入されている直線部における絶縁耐圧が確保される。つまり、固定子巻線２０の絶縁耐圧を確保するには、エナメル被膜２９の膜厚ｄおよび絶縁シート３０の厚みｗは、ｄ１＞２ｄ＞ｄ０、ｗ＞（ｄ１-２ｄ）／２を満足するように設定すればよい。

この実施の形態１によれば、固定子巻線２０は、８本の直線部が各スロット１３内に径方向に１列に並んで挿入され、コイルエンド部が、同じスロット１３内に挿入されている、径方向に隣り合う２本の直線部から周方向に延び出す方向が異なる方向と同じ方向とを径方向に交互に繰り返すように、かつ、１磁極ピッチ離れたスロットの対に挿入されている直線部の対をそれぞれ接続して構成されている。周方向の異なる方向に延び出して径方向に隣り合うコイルエンド部間の絶縁厚みＬａ、周方向の同じ方向に延び出して径方向に隣り合うコイルエンド部間の絶縁厚みＬｂ、および周方向に隣り合うコイルエンド部間の絶縁距離Ｌｃが、Ｌａ，Ｌｃ＞Ｌｂを満足するように構成されている。そこで、径方向に隣り合う同じ相のコイルエンド部間の絶縁厚みＬｂが不必要に厚くならないので、導体部２８の断面積を小さくすることなく、コイルエンドの径方向寸法の増大を抑えることができる。これにより、回転電機１００の効率の低下および大径化が抑えられる。

相巻線に生じる最大電位差Ｖ０で部分放電が発生する絶縁距離をｄ０、異なる相巻線間に生じる最大電位差Ｖ１で部分放電が発生する絶縁距離をｄ１とし、周方向の異なる方向に延び出して径方向に隣り合うコイルエンド部間の絶縁厚みＬａ、周方向の同じ方向に延び出して径方向に隣り合うコイルエンド部間の絶縁厚みＬｂ、および周方向に隣り合うコイルエンド部間の絶縁距離Ｌｃが、Ｌａ，Ｌｃ＞ｄ１＞Ｌｂ＞ｄ０を満足するように構成されている。これにより、固定子巻線２０の絶縁耐圧が確保され、部分放電の発生を防止することができる。

巻線体２２を構成する導体線１９が、導体部２８と導体部２８の外周に被覆されたエナメル被膜２９とから構成され、絶縁シート３０がコイルエンド部に装着されている。そして、エナメル被膜２９の膜厚ｄが、ｄ１＞２ｄ＞ｄ０を満足するように形成されている。絶縁シート３０の厚みｗが、ｗ＞（ｄ１-２ｄ）／２を満足するように形成されている。これにより、径方向に隣り合う同じ相のコイルエンド部間の絶縁は、エナメル被膜２９のみにより確保される。したがって、導体部２８の断面積を過度に小さくすることがなく、導体線１９の高抵抗化が抑えられ、回転電機１００の効率を向上させることができる。

導体部２８に被覆されたエナメル被膜２９と導体線１９に固着される絶縁シート３０により導体線１９間の絶縁距離を確保している。そこで、長方形断面のコイルエンド部の一面の絶縁厚みを薄く、残る３面の絶縁厚みを厚くすることが簡易にできるので、Ｌａ，Ｌｃ＞ｄ１＞Ｌｂ＞ｄ０を満足する絶縁構造を簡易に実現できる。
絶縁シート３０を巻線体２２の各コイルエンド部に装着している。そこで、後工程に、絶縁シート３０の剥がれを誘発するコイルエンド部の曲げ工程が無く、粘着性の弱い粘着剤を絶縁シート３０の粘着剤に用いることができる。

なお、上記実施の形態１では、導体線１９を曲げ成形して作製された巻線体２２の各コイルエンド部に絶縁シート３０を装着しているが、絶縁シート３０を導体線１９に装着し、絶縁シート３０が装着された導体線１９を曲げ成形して巻線体２２を作製してもよい。この場合、絶縁シート３０を装着する装置の挿入スペースが多くあり、生産性が向上する。このとき、Ｕ字状に曲げ成形された絶縁シート３０を導体線１９に装着してもよいし、図３１に示されるように、粘着剤が塗布されたシート材から必要な寸法に切り取られた矩形平板状の絶縁シート３０を導体線１９の１面に貼り付けた後、導体線１９に巻き付けるように貼り付けてもよい。

実施の形態２．
図３２はこの発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子における絶縁シートを示す平面図、図３３はこの発明の実施の形態２に係る回転電機の固定子における絶縁シートの装着方法を説明する図である。

図３２において、絶縁シート３１は、粘着剤が一面に塗布された略矩形平板状に形成される。この絶縁シート３１は、長辺の長さ方向と平行な２本の折り曲げ線３５により短辺の長さ方向に第１側面部３２、底面部３３および第２側面部３４の３つの領域に分けられている。そして、第１側面部３２はその長さ方向一端側を欠損した欠損部３２ａを有し、第２側面部はその長さ方向他端側を欠損した欠損部３４ａを備える。また、底面部３３はその長さ方向一端側を欠損部３２ａ側に張り出した張り出し部３３ａを備えている。このように構成された絶縁シート３１は、粘着剤の塗布面を内側にして、折り曲げ線３５で折り曲げて、Ｕ字状に曲げ成形される。
なお、実施の形態２は、絶縁シート３０に替えて絶縁シート３１を用いている点を除いて、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、図３３の（ａ）に示されるように、Ｕ字状の曲げ成形された絶縁シート３１を、第１側面部３２を軸方向外方に向けて、かつ欠損部３４ａを第３直線部２２ｃ側に向けて、巻線体２２の第３コイルエンド部２２ｇの第３直線部２２ｃ側の傾斜部に外径側から装着している。また、Ｕ字状の曲げ成形された絶縁シート３１を、第１側面部３２を軸方向外方に向けて、かつ欠損部３４ａを第４直線部２２ｄ側に向けて、巻線体２２の第３コイルエンド部２２ｇの第４直線部２２ｄ側の傾斜部に内径側から装着している。

これにより、絶縁シート３１は、図３３（ｂ）に示されるように、第３コイルエンド部２２ｇの第３直線部２２ｃ側の傾斜部に、その内径側を向く側面を除く３面を覆うように装着される。また、絶縁シート３１は、第３コイルエンド部２２ｇの第４直線部２２ｄ側の傾斜部に、その外径側を向く側面を除く３面を覆うように装着される。

絶縁シート３１は、第１側面部３２の長さ方向一端側に欠損部３２ａを有しているので、絶縁シート３１を第３コイルエンド部２２ｇの傾斜部に装着する際に、第３コイルエンド部２２ｇの頭頂部と第１側面部３２との干渉が回避される。さらに、絶縁シート３１は、底面部３３の長さ方向一端側に張り出し部３３ａを有している。これにより、底面部３３の長さ方向一端側が、第３コイルエンド部２２ｇの頭頂部の径方向内方又は外方を向く面を覆うことができる。また、第２側面部３４の長さ方向一端側が、第３コイルエンド部２２ｇの頭頂部の軸方向内方を向く面を覆うことができる。

また、絶縁シート３１は、第２側面部３４の長さ方向他端側に欠損部３４ａを有しているので、絶縁シート３１を第３コイルエンド部２２ｇの傾斜部に装着する際に、第３コイルエンド部２２ｇの根元部と第２側面部３４の干渉が回避される。これにより、第１側面部３２の長さ方向他端側が、第３コイルエンド部２２ｇの根元部の軸方向外方を向く面を覆うことができる。また、底面部３３の長さ方向他端側が、第３コイルエンド部２２ｇの根元部の径方向内方又は外方を向く面を覆うことができる。

なお、図示していないが、絶縁シート３１は、第１コイルエンド部２２ｅ、第２コイルエンド部２２ｆおよび渡り線２３にも同様に装着されるので、ここではその説明を省略する。

このように、実施の形態２によれば、各コイルエンド部の異なる相のコイルエンド部と径方向および周方向に相対する面の絶縁シート３１で覆われる面積が増大するので、固定子巻線の絶縁性能を高めることができる。

なお、上記各実施の形態では、８本の直線部がスロット内に径方向に１列に並んで挿入されているが、スロット内に挿入される直線部の本数は８本に限定されず、２ｎ本（但し、ｎは２以上の整数）であればよい。
また、上記各実施の形態では、直線部が矩形断面の長辺の長さ方向を周方向に向けてスロット内に径方向に１列に配列されているものとしているが、直線部は矩形断面の短辺の長さ方向を周方向に向けてスロット内に径方向に１列に配列してもよい。

また、上記各実施の形態では、導体線をδ状のコイルパターンを２度巻いて作製された巻線体をコイル体として用いている。しかし、各スロットにおいて、直線部が径方向に１列に並んで２ｎ本（但し、ｎは２以上の整数）挿入され、第１および第２コイルエンドにおいて、コイルエンド部が、同じスロット内に挿入されている、径方向に隣り合う２本の直線部から周方向に延び出す方向が異なる方向と同じ方向とを径方向に交互に繰り返すように、かつ、１磁極ピッチ離れたスロットの対に挿入されている直線部の対をそれぞれ接続して、固定子巻線が構成されていれば、導体線をδ状のコイルパターンに１度巻いて作製された巻線体、導体線をＵ字状に曲げて作製されたセグメントコイル、導体線を略６角形に巻いて作製されたセグメントコイルなどをコイル体として用いてもよい。

また、上記各実施の形態では、スロットが径方向内方に開口するように形成された固定子鉄心を用いているが、スロットが径方向外方に開口するように形成された固定子鉄心を用いてもよい。
また、上記各実施の形態では、導体線が断面矩形に作製されているが、導体線の断面は矩形に限定されず、例えば円形断面でもよい。

また、上記各実施の形態では、８極４８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、８極４８スロットに限定されないことは言うまでもないことである。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。

１０ 固定子、１１ 固定子鉄心、１３ スロット、１９ 導体線、２０ 固定子巻線、２２ 巻線体（コイル体）、２２ａ 第１直線部、２２ｂ 第２直線部、２２ｃ 第３直線部、２２ｄ 第４直線部、２２ｅ 第１コイルエンド部、２２ｆ 第２コイルエンド部、２２ｇ 第３コイルエンド部、２３ 渡り線（コイルエンド部）、２８ 導体部、２９ エナメル被膜（絶縁被膜）、３０，３１ 絶縁シート。

Claims (4)

1. スロットが周方向に配列された円環状の固定子鉄心と、絶縁被膜が被覆された導体線により作製された複数のコイル体を上記固定子鉄心に装着して構成される固定子巻線と、を備えた回転電機の固定子において、
   上記固定子巻線は、上記スロットのそれぞれに径方向に１列に並んで挿入された２ｎ本（但し、ｎは２以上の整数）の直線部と、同じ上記スロット内に挿入されている、径方向に隣り合う２本の上記直線部から周方向に延び出す方向が異なる方向と同じ方向とを径方向に交互に繰り返すように、かつ、１磁極ピッチ離れた上記スロットの対に挿入されている上記直線部の対をそれぞれ接続するコイルエンド部と、を備え、
   上記直線部から周方向に延び出す方向が異なり、かつ径方向に隣り合う上記コイルエンド部間の絶縁厚みＬａ、上記直線部から周方向に延び出す方向が同じで、かつ径方向に隣り合う上記コイルエンド部間の絶縁厚みＬｂ、および周方向に隣り合う上記コイルエンド部間の絶縁距離Ｌｃが、Ｌａ，Ｌｃ＞Ｌｂを満足するように構成されていることを特徴とする回転電機の固定子。
2. 上記絶縁厚みＬａ、Ｌｂおよび上記絶縁距離Ｌｃが、Ｌａ，Ｌｃ＞ｄ１＞Ｌｂ＞ｄ０（但し、ｄ０は相巻線に生じる最大電位差で部分放電が発生する絶縁距離、ｄ１は異なる相巻線間に生じる最大電位差で部分放電が発生する絶縁距離である）を満足するように構成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。
3. 絶縁シートが上記コイルエンド部に装着され、
   上記絶縁厚みＬａおよび上記絶縁距離Ｌｃが上記絶縁被膜と上記絶縁シートにより構成され、上記絶縁厚みＬｂが上記絶縁被膜のみにより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。
4. 上記導体線は、断面矩形に形成され、
   上記絶縁シートが、上記直線部から周方向に延び出す方向が同じで、かつ径方向に隣り合う上記コイルエンド部に面する面を除く３面を覆うように上記コイルエンド部に装着されていることを特徴とする請求項３記載の回転電機の固定子。

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