JP6210028B2 - 回転電機のステータ、同ステータを備えた回転電機および同ステータの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両等に用いられる回転電機（モータ、又は発電機、又はモータ兼発電機）のステータ、同ステータを備えた回転電機および同ステータの製造方法に関するものである。

回転電機のステータは、ステータコアとこれに巻装される複数の巻線群（コイル）とを備える。ステータコアは、周方向に一定間隔で並ぶ複数のスロットを内周面に備えており、巻線群を形成する各巻線は、上記スロットのうち、特定のスロットを通過するように、ステータコアに対して例えば波巻きで巻かれている。特許文献１には、このようなステータとして、断面長方形の太い銅線を巻線として用いたものが開示されている。

このような断面長方形の太い巻線を用いたステータは、断面円形の細い巻線を用いる場合に比べて、線占積率（スロットの断面積に占める巻線断面積の割合）を大きくできるため、銅損を減らしてモータの効率を上げ、小型の回転電機でより大きな出力を得ることが可能となる。換言すれば、特性がほぼ同じであれば回転電機の小型化及び軽量化を図ることが可能となる。また、巻線同士の接触面積を増やして放熱効果を高めることができるため（つまり、抵抗を減らす事ができるため）、通電性能を高めることができるという利点もある。

特開２００１−１７８０５４号公報

上記特許文献１に開示される従来のステータは、線占積率を大きくする上で有利であるが、ハイブリッド車両に搭載されるような回転電機については、車両の小型化と燃費性能の向上のために、回転電機のより一層の小型化及び軽量化が求められており、ステータの線占積率をより一層大きくすることが望まれる。また、従来のステータは、コイルエンド部（巻線群のうちステータコアの軸方向端面に沿う部分）における巻線同士の間に比較的隙間が多く、また、巻線の断面が長方形であるが故にコイルエンド部分の占有面積が大きくなる傾向があり、この点でも改善の余地がある。

本発明は、このような事情に鑑みて成されたものであり、回転電機の小型化及び軽量化に寄与し得るステータに関する技術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に、本発明は、ロータと共に回転電機を構成するステータであって、環状をなし、周方向の複数の位置でそれぞれ内向きに開いて放射状に延びる複数のスロットを有するステータコアと、前記複数のスロットのうち、特定の複数のスロットを通過するように前記ステータコアに素線が波巻きで巻回されることにより形成された複数の巻線を含む巻線群と、を備え、前記素線は、底辺とその両側から互いに平行に伸びる一対の側辺とこれら側辺の端部同士を繋ぐ一対の斜辺とを有する断面五角形かつホームベース型であり、前記一対の斜辺同士が繋がるところを尖形部と定義したときに、前記複数の巻線は、互いに隣接する巻線の前記尖形部が前記周方向の反対側を向き、かつ当該隣接する巻線の前記斜辺同士が互いに当接するように前記ステータコアの径方向に沿って並べられた状態で前記特定のスロットに挿入されており、前記複数の巻線は、前記ステータコアの軸方向端面上において、当該軸方向端面と前記底辺とが平行となりかつ前記斜辺同士又は前記底辺同士が互いに当接する状態で前記軸方向に配列される第１配列、または、前記軸方向と底辺とが平行となりかつ前記斜辺同士又は前記底辺同士が互いに当接する状態で前記ステータコアの径方向に配列される第２配列で配列されているものである。

この構成によれば、隣接する巻線同士が前記径方向において互いにオーバーラップした状態でスロット内に挿入される。そのため、断面形状が円形や矩形（長方形）の巻線（素線）が用いられる従来構成に比べて、より断面積の大きい巻線（太い巻線）を前記スロット内に整列した状態で密接して配列することが可能となる。そのため、ステータの線占積率（スロットの断面積に占める巻線の断面積の割合）を効果的に高めることができ、小型の回転電機でより大きな出力を得ることが可能となる。つまり、特性が同じであれば従来のものに比べて回転電機の小型化および軽量化を図ることが可能となる。
また、ステータコアの軸方向端面上（コイルエンド部分）において、前記複数の巻線をステータの軸方向および径方向にオーバーラップさせた状態で集結して配列することが可能となる。そのため、ステータコアの軸方向端面上における巻線群の占有スペースを小さく抑えることができ、ステータの小型化および軽量化に寄与するものとなる。

この場合、前記径方向に並ぶ複数の巻線をその並び方向の一方側から順に第１巻線、第２巻線、第３巻線…第ｎ巻線と定義したときに、奇数番目に位置する巻線のうち隣接するもの同士の前記側辺が互いに当接し、偶数番目に位置する巻線のうち隣接するもの同士の前記側辺が互いに当接しているのが好適である。

この構成によれば、巻線同士の間に形成される隙間を低減して、ステータの線占積率をより一層大きくすることが可能となる。

なお、上記ステータにおいては、前記スロットの断面形状が、前記ステータコアの径方向内側から外側に向かって先広がりに形成されることで、互いに隣接するスロットの間に、前記径方向に亘って前記周方向の厚みがほぼ一定のティースが形成されているのが好適である。

この構成によれば、各ティースの前記周方向の厚みがほぼ一定であるため、ステータの径方向において、ティース全体に亘って均一な磁束を安定的に形成することが可能となる。

ここで、上記のようにスロットの断面形状が径方向内側から外側に向かって先広がりに形成されている場合には、スロットの奥部、つまりスロット内の主に前記径方向外側の領域で当該スロット壁面と巻線との間に隙間が生じ易くなる。従って、前記素線の断面において、前記一対の斜辺の交わる位置から前記底辺に降ろした垂線の長さを断面長さと定義したときに、前記径方向に互いに隣接する巻線のうち外側に位置する巻線は、前記一対の斜辺の成す角度および断面積が内側に位置する巻線と等しく、前記断面長さが当該内側に位置する巻線よりも長いものであるのが好適である。

この構成によれば、前記径方向外側に位置する巻線ほどその断面長さが大きくなるため、スロット内に上記のような隙間が生じることが抑制される。しかも、各巻線の断面積が同じであるため、各巻線が直列に繋ぎ合わされて前記巻線群が形成される場合には、全巻線に亘って効率良く電流を流すことができる。そのため、より良好な磁束を安定的に形成することが可能となる。

また、スロット内に上記のような隙間が生じることを抑制する上では、次のような構成も有効である。すなわち、前記径方向に互いに隣接する巻線のうち外側に位置する巻線は、前記一対の斜辺の成す角度、当該斜辺の長さおよび前記底辺の長さが内側に位置する巻線と等しく、前記一対の側辺の長さが前記内側に位置する巻線よりも長いものである。

この構成によれば、スロット内において前記径方向外側に位置する巻線ほどその断面積が大きくなるため、スロット内に上記のような隙間が生じることを抑制することが可能となる。そのため、ステータの線占積率を大きくする上で有効となる。

なお、上記のステータにおいて、前記特定の複数のスロットとして、互いに異なるスロットを通過するように前記ステータコアに巻回される複数の前記巻線群を含むものでは、前記複数の巻線群は、前記ステータコアの軸方向端面上において当該ステータコアの径方向に隣接する状態で並び、かつ、それぞれ前記スロットから前記端面上に導出されてその導出位置から次のスロットに向かうに伴い、当該ステータコアの径方向内側、又は外側に変位して前記導出位置とは前記径方向の異なる位置で次のスロットに挿入される。

この構成によれば、ステータコアの軸方向端面上において各々スロットから導出される各巻線群を、当該巻線群同士を交差させることなくコンパクトに次のスロットに導くことが可能となる。そのため、ステータをその軸方向に小型化する上で有利となる。

なお、前記巻線群は、複数の巻線からなる正巻線群と、この正巻線群とは別に、複数の巻線からなりかつ前記特定の複数のスロットに対する巻線の挿入方向及び導出方向が前記正巻線群とは逆である逆巻線群とを含むものであってもよい。

このような構成によれば、コイルエンド部において、逆巻線群の電流と正巻線群の電流とが逆向きに流れるように電流の供給を行えば、スロット内では電流の向きが同一となり、これによって適切かつ強力な磁界を形成することが可能となる。

また、上記のステータにおいては、前記複数の巻線群をコイル部材と定義したときに、複数のコイル部材が前記径方向に並ぶように前記ステータコアに備えられているものであってもよい。

このような構成によれば、より強力な磁界を形成する上で有利となる。

なお、前記複数のコイル部材として、第１コイル部材とその径方向内側に位置する第２コイル部材とを含み、前記素線の断面において、前記一対の斜辺の交わる位置から前記底辺に降ろした垂線の長さを断面長さと定義したときに、前記第１コイル部材の巻線は、前記一対の斜辺の成す角度および断面積が前記第２コイル部材の巻線と等しく、前記断面長さが当該第２コイル部材の巻線よりも長いものであってもよい。

この構成によれば、スロットの断面形状が径方向内側から外側に向かって先広がりに形成されるような場合に、各コイル部材の巻線を、より隙間無く前記スロット内に配列することが可能となる。

また、前記複数のコイル部材として、第１コイル部材とその径方向内側に位置する第２コイル部材とを含む場合、前記第１コイル部材の巻線は、前記一対の斜辺の成す角度、当該斜辺の長さおよび前記底辺の長さが前記第２コイル部材の巻線と等しく、前記一対の側辺の長さが前記第２コイル部材の巻線よりも長いものであってもよい。

この場合も、スロットの断面形状が径方向内側から外側に向かって先広がりに形成されるような場合に、各コイル部材の巻線を、より隙間無く前記スロット内に配列する上で有効となる。

なお、上記のステータにおいては、前記複数のスロットのうち、互いに隣接する２つ一組のスロットであって前記周方向に所定間隔を隔てて並ぶ複数組のスロットを複数のスロット対と定義し、当該複数のスロット対の各スロットを通過するように巻回される巻線群を第１巻線群及び第２巻線群と定義したときに、前記第１巻線群及び前記第２巻線群は、各スロットについて交互に周方向の異なる側のスロットへ挿入されており、前記ステータコアの軸方向端面上では、当該軸方向端面と前記底辺とが平行となり、かつ前記斜辺同士又は前記底辺同士が当接する状態で、前記第１巻線群の巻線と前記第２巻線群の巻線とが前記軸方向に配列されているものであってもよい。

この構成によれば、回転電機におけるロータをより安定的に回転させることが可能な磁界を形成することが可能となる。

また、本発明のステータの製造方法は、前記ステータコアに巻回された前記巻線群と同一形状の巻線群を単独で形成する巻線形成工程と、前記巻線群を、その径方向に圧縮変形させた状態で前記ステータコアの内側に挿入する巻線挿入工程と、前記ステータコアの内側に挿入された前記巻線群を拡径し、当該ステータコアの内側から前記スロットに対して当該巻線群を挿入することにより、前記巻線群を前記ステータコアに装着する巻線装着工程と、を含むものである。

この方法によれば、上述したステータを効率良く製造することが可能となる。

この場合、前記巻線挿入工程では、前記巻線群のうち、ステータコアの軸方向一端に対応する側を径方向に縮径させることにより、当該巻線群全体を略円錐台状に圧縮変形させておき、前記縮径された側から前記ステータコアの内側に挿入するようにしてもよい。

この方法によれば、巻線装着工程における巻線群の拡径作業が容易になるため、より効率良くステータを製造することが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、回転電機のステータの線占積率（スロットの断面積に占める巻線の断面積の割合）を大きくして、より大きな出力を得ることが可能となる。従って、特性が同じであれば、従来のものに比べて回転電機の小型化および軽量化を図ることが可能となる。

本発明に係る回転電機のステータを示す斜視概略図である。 ステータを示す縦断面略図である。 ステータを示す平断面略図である。 （ａ）は、巻線（素線）の断面図であり、（ｂ）は図３の要部拡大図である。 巻線群の巻回経路を示すステータの展開縦断面模式図であり、（ａ）は、第１Ｕ相巻線群の巻回経路を示し、（ｂ）は第２Ｕ相巻線群の巻回経路を示す。 第１Ｕ相巻線群の巻回経路を示すステータの展開平面模式図（上面図）であり、（ａ）は、正巻線群の巻回経路を示し、（ｂ）は、逆巻線群の巻回経路を示す。 第２Ｕ相巻線群の巻回経路を示すステータの展開平面模式図（上面図）であり、（ａ）は、正巻線群の巻回経路を示し、（ｂ）は、逆巻線群の巻回経路を示す。 （ａ）は、スロットから導出された第１Ｕ相巻線群（正巻線群）の配線状態を説明する斜視模式図であり、（ｂ）は、捩りを伴う巻線を（ａ）から抽出した斜視模式図である。 スロットから導出された巻線群の配線状態を示す断面模式図であり、（ａ）は、図６（ａ）のＩＸａ−ＩＸａ線に、（ｂ）は、図６（ａ）のＩＸｂ−ＩＸｂ線にそれぞれ沿った断面模式図である。 （ａ）は、スロットに挿入される第１Ｕ相巻線群（正巻線群）の配線状態を説明する斜視模式図であり、（ｂ）は、捩りが戻される巻線を図（ａ）から抽出した斜視模式図である。 ステータコアの軸方向端面上における巻線群の配線状態を示す断面模式図であり、（ａ）は、図６（ａ）のＸＩａ−ＸＩａ線に、（ｂ）は、図６（ａ）のＸＩｂ−ＸＩｂ線に、（ｃ）は、図６（ａ）のＸＩｃ−ＸＩｃ線に、（ｄ）は、図６（ａ）のＸＩｄ−ＸＩｄ線にそれぞれ沿った断面模式図である。 ステータのスロット部分を示す平断面略図であり、（ａ）は断面矩形（長方形）の太い巻線を用いた場合、（ｂ）は断面円形の細い巻線を用いた場合、（ｃ）は断面五角形のホームベース型の巻線を用いた場合をそれぞれ示す平断面略図である。 スロット内における巻線の配列状態の他の例を示すステータの断面模式図である。 スロット内における巻線の配列状態の他の例を示すステータの断面模式図である。 ステータコアの軸方向端面上における巻線群の配列状態の他の例を示すステータの断面模式図である。 スロット内における巻線の配列状態の他の例を示すステータの断面模式図である。 （ａ）、（ｂ）は、ステータコアの軸方向端面上における巻線群の配列状態の他の例を示すステータの断面模式図である。 （ａ）、（ｂ）は、ステータコアの軸方向端面上における巻線群の配列状態の他の例を示すステータの断面模式図である。 （ａ）、（ｂ）は、ステータコアの軸方向端面上における巻線群の配列状態の他の例を示すステータの断面模式図である。 （ａ）は、変形例に係るステータのスロット部分を示す平断面略図であり、（ｂ）は、スロットに対する巻線の挿入方法を説明する図である。 （ａ）〜（ｃ）は、ステータの製造方法を説明する説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、ステータの製造方法の他の例を説明する説明図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。

図１〜図３は、本発明に係る回転電機のステータＳを概略図で示しており、図１は斜視図で、図２、図３は断面図で各々ステータＳを示している。

同図に示すステータＳは、ハイブリット車両に搭載される三相交流モータに用いられるステータである。具体的には、当該ステータＳと、その内側に配置されるロータと、これらステータＳ及びロータを収容するケーシング等で三相交流モータ（本発明の回転電機に相当する）が構成される。

上記ステータＳは、円環状をなすステータコア１０と、そのスロット１２に巻回される複数の巻線群をそれぞれ含む、第１コイル部材１４Ａおよび第２コイル部材１４Ｂとを備えている。なお、以下の説明では、ステータコア１０の中心軸回りの方向を周方向と称し、ステータコア１０の半径方向を単に径方向と称す。

前記ステータコア１０は、図３に示すように、周方向に等間隔で並ぶ複数の位置でそれぞれ内向きに開いて放射状に延びる複数のスロット１２を備えている。隣接するスロット１２の間の部分が、当該ステータコア１０のティースである。同図では明確ではないが、各スロット１２の断面形状は、周方向におけるティースの厚みが径方向に亘ってほぼ一定となるように、径方向内側から外側に向かって先広がりに形成されている（図１２（ｃ）参照）。この構成により、ティースの径方向全体に亘ってより均一な磁束が形成され得るようになっている。

前記ステータコア１０は、当例では、４８個のスロット１２を備えている。そして、後に詳述する通り、これら４８個のスロット１２のうち、特定の複数のスロット１２を通過するようにＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線群が当該ステータ１０に巻回されている。換言すれば、ステータコア１０には、Ｕ相の巻線群が各々挿入される互いに隣接した２つのスロット１２と、Ｖ相の巻線群が各々挿入される互いに隣接した２つのスロット１２と、Ｗ相の巻線群が各々挿入される互いに隣接した２つのスロット１２とを１セットとして、ステータコア１０の周方向に８セットのスロット群が備えられている。つまり、このステータＳが適用される回転電機は、４８スロットを備えた８極の回転電機である。

なお、図３には、Ｕ相の巻線群が各々挿入されるスロット１２を符号Ｕ１・Ｕ２、Ｕ３・Ｕ４……Ｕ１５・Ｕ１６（本発明の複数のスロット対に相当する）で示し、Ｖ相の巻線群が各々挿入されるスロット１２を符号Ｖ１・Ｖ２、Ｖ３・Ｖ４……Ｖ１５・Ｖ１６（本発明の複数のスロット対に相当する）で示し、Ｗ相の巻線群が各々挿入されるスロット１２を符号Ｗ１・Ｗ２、Ｗ３・Ｗ４……Ｗ１５・Ｗ１６（本発明の複数のスロット対に相当する）で示している。以下の説明では、必要に応じて、Ｕ相の巻線群が挿入されるスロットの符号として符号１２の代わりに図３中に示す符号Ｕ１・Ｕ２、Ｕ３・Ｕ４……Ｕ１５・Ｕ１６を用い、同様に、Ｖ相の巻線群が各々挿入されるスロットの符号として同図中の符号Ｖ１・Ｖ２、Ｖ３・Ｖ４……Ｖ１５・Ｖ１６を用い、Ｗ相の巻線群が各々挿入されるスロットの符号としてＷ１・Ｗ２、Ｗ３・Ｗ４……Ｗ１５・Ｗ１６を用いるものとする。

ステータコア１０は、例えば図３に示すような形状を有する磁性体（鋼板）製の複数枚のプレートが積層一体化されることにより構成されている。

第１コイル部材１４Ａ及び第２コイル部材１４Ｂは、それぞれ、ステータコア１０に巻回される複数の巻線群を含んでいる。第１コイル部材１４Ａと第２コイル部材１４Ｂは、第２コイル部材１４Ｂが第１コイル部材１４Ａの内側に設けられている以外、これらの基本的な構成は共通している。よって、以下の説明では、第１コイル部材１４Ａについて詳述した上で、必要に応じて第２コイル部材１４Ｂの構成に言及することにする。

第１コイル部材１４Ａは、スロットＵ１・Ｕ２、Ｕ３・Ｕ４……Ｕ１５・Ｕ１６を通過するようにステータコア１０に巻回される２つ一組のＵ相巻線群２０Ｕａ、２０Ｕｂ（第１Ｕ相巻線群２０Ｕａ、第２Ｕ相巻線群２０Ｕｂと称す）と、スロットＶ１・Ｖ２、Ｖ３・Ｖ４……Ｖ１５・Ｖ１６を通過するようにステータコア１０に巻回される２つ一組のＶ相巻線群２０Ｖａ、２０Ｖｂ（第１Ｖ相巻線群２０Ｖａ、第２Ｖ相巻線群２０Ｖｂと称す）と、スロットＷ１・Ｗ２、Ｗ３・Ｗ４……Ｗ１５・Ｗ１６を通過するようにステータコア１０に巻回される２つ一組のＷ相巻線群２０Ｗａ、２０Ｗｂ（第１Ｗ相巻線群２０Ｗａ、第２Ｗ相巻線群２０Ｗｂと称す）とを含む。なお、図１では、同じ経路に沿って巻回される巻線群をまとめて極めて概略的に第１コイル部材１４Ａ及び第２コイル部材１４Ｂを示している。

Ｕ相巻線群２０Ｕａ、２０Ｕｂ、Ｖ相巻線群２０Ｖａ、２０Ｖｂ、及びＷ相巻線群２０Ｗａ、２０Ｗｂは、通過するスロット１２が互いに異なる以外、基本的な構成は共通している。よって、以下の説明では、Ｕ相巻線群２０Ｕａ、２０Ｕｂの構成について詳述した上で、必要に応じてＶ相巻線群２０Ｖａ、２０Ｖｂ、及びＷ相巻線群２０Ｗａ、２０Ｗｂの構成に言及することにする。なお、以下の説明において上（上側）、下（下側）というときには、図１に示すステータＳの状態を基準とし、内（内側）、外（外側）というときには、ステータコア１０の径方向を基準とする。

第１Ｕ相巻線群２０Ｕａは、断面五角形の素線１により形成された複数の巻線で構成されている。詳しくは、図４（ａ）に示すように、素線１は、底辺２ａと、その両側から互いに平行に伸びる一対の側辺２ｂ、２ｂと、これら側辺２ｂ、２ｂの端部同士を繋ぐ一対の斜辺２ｃ、２ｃとを備えた断面ホームベース型である。なお、素線１の断面において一対の斜辺２ｃが繋がる部分を尖形部と称する。素線１には、絶縁被膜が施されており、前記尖形部は、折り曲げ時の応力集中に起因する被膜破壊や巻線（素線１）の破損（亀裂）等を抑制するために若干丸味が持たせてある。

第１Ｕ相巻線群２０Ｕａは、図４（ｂ）に示すように、上記のような断面ホームベース型の素線１により形成された合計６つの巻線で構成されている。詳細には、同図に示すように、第１Ｕ相巻線群２０Ｕａは、３つの巻線ｒ１〜ｒ３からなる正巻線群２２ａと、３つの巻線ｒ１′〜ｒ３′からなる逆巻線群２２ｂとを含む。正巻線群２２ａと逆巻線群２２ｂとは、コイルエンド部においては、電流の流れる方向が周方向において互いに逆向きとなり、スロット１２内においては、電流の流れる方向が同一となるように電流供給が行われるものであり、後に詳述する通り、スロット１２に対する巻線の挿入方向および導出方向が互いに逆の関係になっている。

第２Ｕ相巻線群２０Ｕｂも同様に、図４（ｂ）に示すように、上記ホームベース型をなす断面五角形の素線１により形成された合計６つの巻線で構成されており、詳しくは、３つの巻線ｒ４〜ｒ６からなる正巻線群２４ａと、３つの巻線ｒ４′〜ｒ６′からなる逆巻線群２４ｂとを含む。

各Ｕ相巻線群２０Ｕａ、２０Ｕｂは、図５〜図７に示すようにして、ステータコア１０に波巻きで巻回されている。スロットＵ１、Ｕ２の位置を基準に具体的に説明すると、まず、第１Ｕ相巻線群２０Ｕａの正巻線群２２ａは、図５（ａ）及び図６（ａ）に示すように、ステータコア１０の下側からスロットＵ１に挿入されて上側に導出され、ステータコア１０の上側からスロットＵ４に挿入されて下側に導出され、ステータコア１０の下側からスロットＵ５に挿入されて上側に導出されるという具合にして、スロットＵ１、Ｕ４、Ｕ５、Ｕ８、Ｕ９、Ｕ１２、Ｕ１３、Ｕ１６を経由して波巻きでステータコア１０に巻回されている。

第１Ｕ相巻線群２０Ｕａの逆巻線群２２ｂは、図５（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、ステータコア１０の上側からスロットＵ１に挿入されて下側に導出され、ステータコア１０の下側からスロットＵ４に挿入されて上側に導出され、ステータコア１０の上側からスロットＵ５に挿入されて下側に導出されるという具合にして、ステータコア１０に巻回されている。すなわち、逆巻線群２２ｂは、スロット１２に対する巻線の挿入方向及び導出方向が正巻線群２２ａとは逆になるように、正巻線群２２ａと同じスロットＵ１、Ｕ４、Ｕ５、Ｕ８、Ｕ９、Ｕ１２、Ｕ１３、Ｕ１６を経由して波巻きでステータコア１０に巻回されている。

正巻線群２２ａの巻線ｒ１〜ｒ３と逆巻線群２２ｂの巻線ｒ１′〜ｒ３′とは、図４（ｂ）に示すように、ステータコア１０の径方向（図４（ｂ）では左右方向）に一列に並べられた状態、具体的には、前記径方向の片側に正巻線群２２ａの巻線ｒ１〜ｒ３が連続して一列に並び、この正巻線群２２ａに隣接するように逆巻線群２２ｂの巻線ｒ１′〜ｒ３′が連続して一列に並んだ状態で各スロットＵ１、Ｕ４〜Ｕ１６に挿入されている。より詳しくは、互いに隣接する巻線の尖形部が周方向の互いに反対側を向き、かつ、当該隣接する巻線の斜辺２ｃ同士が互いに当接するとともに、尖形部の向きが共通する巻線のうち隣接するものの側辺２ｂ同士が互い当接する状態、具体的には正巻線群２２ａの巻線ｒ１、ｒ３および逆巻線群２２ｂの巻線ｒ２′のうち互いに隣接するものの側辺２ｂ同士が互いに当接し、正巻線群２２ａの巻線ｒ２および逆巻線群２２ｂの巻線ｒ１′、ｒ３′のうち隣接するものの側辺２ｂ同士が互いに当接する状態で前記巻線ｒ１〜ｒ３、ｒ１′〜ｒ３′が各スロットＵ１、Ｕ４〜Ｕ１６に挿入されている。すなわち、図４（ｂ）の例では、巻線ｒ１、ｒ３およびｒ２′が本発明の奇数番目に位置する巻線に相当し、巻線ｒ２、ｒ１′およびｒ３′が本発明の偶数番目に位置する巻線に相当する。

なお、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、正巻線群２２ａ及び逆巻線群２２ｂは、各スロットＵ１、Ｕ４〜Ｕ１６について、ステータコア１０の径方向における内外の位置関係が交互に入れ替わるように当該ステータコア１０に巻回されている。

一方、第２Ｕ相巻線群２０Ｕｂの正巻線群２４ａは、図５（ｂ）及び図７（ａ）に示すように、ステータコア１０の下側からスロットＵ２に挿入されて上側に導出され、ステータコア１０の上側からスロットＵ３に挿入されて下側に導出され、ステータコア１０の下側からスロットＵ６に挿入されて上側に導出されるという具合にして、スロットＵ２、Ｕ３、Ｕ６、Ｕ７、Ｕ９、Ｕ１０、Ｕ１１、Ｕ１４、Ｕ１５を経由して波巻きでステータコア１０に巻回されている。

第２Ｕ相巻線群２０Ｕｂの逆巻線群２４ｂは、図５（ｂ）及び図７（ｂ）に示すように、ステータコア１０の上側からスロットＵ２に挿入されて下側に導出され、ステータコア１０の下側からスロットＵ３に挿入されて上側に導出され、ステータコア１０の上側からスロットＵ６に挿入されて下側に導出されるという具合にして、ステータコア１０に巻回されている。すなわち、逆巻線群２４ｂは、スロット１２に対する巻線の挿入方向及び導出方向が正巻線群２４ａとは逆になるように、正巻線群２４ａと同じスロットＵ２、Ｕ３、Ｕ６、Ｕ７、Ｕ９、Ｕ１０、Ｕ１１、Ｕ１４、Ｕ１５を経由して波巻きでステータコア１０に巻回されている。

正巻線群２４ａの巻線ｒ４〜ｒ６と逆巻線群２４ｂの巻線ｒ４′〜ｒ６′は、上述した第１Ｕ相巻線群２０Ｕａの各巻線群２２ａ、２２ｂと同様にして、図４に示すように、ステータコア１０の径方向に一列に並べられた状態で各スロットＵ２、Ｕ３〜Ｕ１５に挿入されている。そして、第２Ｕ相巻線群２０Ｕｂについても、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、正巻線群２４ａ及び逆巻線群２４ｂは、各スロットＵ２、Ｕ３〜Ｕ１５について、ステータコア１０の径方向における内外の位置関係が交互に入れ替わるように当該ステータコア１０に巻回されている。

なお、第１Ｕ相巻線群２０Ｕａ及び第２Ｕ相巻線群２０Ｕｂは、図３及び図４（ｂ）に示すように、ステータコア１０の径方向最外側に位置する巻線ｒ１、ｒ４の尖形部の向きが同じになるように、当例では巻線ｒ１、ｒ４の尖形部が互いに周方向の同じ側（図４では下側）を向くように、各スロットＵ１・Ｕ２……Ｕ１５・Ｕ１６に挿入されている。

第１Ｕ相巻線群２０Ｕａの正巻線群２２ａと第２Ｕ相巻線群２０Ｕｂの正巻線群２４ａとは、ステータコア１０の軸方向端面上（上下両側の端面上）において、軸方向端面と各巻線ｒ１〜ｒ３、ｒ４〜ｒ６の底辺２ａが平行となり、かつ前記斜辺２ｃ同士又は前記底辺２ａ同士が当接する状態で、ステータコア１０の軸方向に沿って並べられている。

詳しくは、図８（ａ）に模式的に示すように、スロットＵ１からステータコア１０の上側に導出される第１Ｕ相巻線群２０Ｕａの正巻線群２２ａのうち、内側の２つの巻線ｒ２、ｒ３は、そのまま略水平（ステータコア１０の軸方向端面と略平行）になるように直角に折り曲げられ、残りの巻線ｒ１は、直角に折り曲げられつつ、さらに内側に１８０°捩られ（図８（ｂ）参照）、巻線ｒ３の下側に互いの底辺２ａ同士が当接するように重ねられている。他方、スロットＵ２からステータコア１０の上側に導出される第２Ｕ相巻線群２０Ｕｂの正巻線群２４ａのうち、内側の２つの巻線ｒ５は、そのまま略直角に折り曲げられ、残りの巻線ｒ４は、略直角に折り曲げられつつ、巻線ｒ５の上側に互いの底辺２ａ同士が当接するように重ねられるとともに、巻線ｒ１の下側に互いの斜辺２ｃ同士が当接するように重ねられている。これにより、図９（ｂ）に示すように、前記斜辺２ｃ同士が当接する状態、又は前記底辺２ａ同士が当接する状態で、第１Ｕ相巻線群２０Ｕａの正巻線群２２ａの巻線ｒ１〜ｒ３の下側に第２Ｕ相巻線群２０Ｕｂの正巻線群２４ａの巻線ｒ４〜ｒ６が重ねられている。なお、図９（ａ）は、図６（ａ）のＩＸａ−ＩＸａ線に沿った巻線群の断面模式図であり、図９（ｂ）は、図６（ａ）のＩＸｂ−ＩＸｂ線に沿った同断面模式図である。

このように重ねられた第１Ｕ相巻線群２０Ｕａの正巻線群２２ａと第２Ｕ相巻線群２０Ｕｂの正巻線群２４ａは、図６（ａ）及び図７（ａ）に示すように、次のスロットＵ３、Ｕ４に向かうに伴い、ステータコア１０の径方向内側に変位するようにステータコア１０の上端面に沿って配されている。そして、図１０（ａ）に模式的に示すように、まず、下側に位置する第２Ｕ相巻線群２０Ｕｂの正巻線群２４ａがステータコア１０の上側からスロットＵ３に挿入される。この場合、下側の巻線ｒ５、ｒ６は、そのまま略直角に折り曲げられ、残りの巻線ｒ４は、略直角に折り曲げられて他の巻線ｒ５、ｒ６の外側に並べられる。これにより、ステータコア１０の径方向に巻線ｒ４〜ｒ６が一列に並んだ状態で、正巻線群２４ａがスロットＵ３に挿入される。

他方、第１Ｕ相巻線群２０Ｕａの正巻線群２２ａのうち、上側の２つの巻線ｒ２、ｒ３は、そのまま直角に折り曲げられ、残りの巻線ｒ１は直角に折り曲げられつつ外側に１８０°捩られた状態（図１０（ｂ）参照）で他の巻線ｒ２、ｒ３の外側に並べられる。これにより、ステータコア１０の径方向に巻線ｒ１〜ｒ３が一列に並んだ状態で、正巻線群２２ａがスロットＵ４に挿入される。なお、巻線ｒ１が外側に１８０°捩られるのは、上記の通り、当該巻線ｒ１は、スロットＵ１から導出された後、他の巻線ｒ３に重ねるために内側に１８０°捩られており（図８（ａ）（ｂ））、この捩れを解消するためである。

なお、ここでは、ステータコア１０の上側における正巻線群２２ａ、２４ａの配列について具体的に説明したが、ステータコア１０の下側では、正巻線群２２ａ、２４ａの上下関係が逆、すなわち図９（ｂ）の配列と上下対称な配列となる。これ以外の正巻線群２２ａ、２４ａの配列は、基本的にはステータコア１０の上下両側で共通している。

また、ここでは、正巻線群２２ａ、２４ａについて説明したが、ステータコア１０の上下両側における逆巻線群２２ｂ、２４ｂの配列も、基本的には正巻線群２２ａ、２４ａと同様である。すなわち、図９（ａ）、（ｂ）の巻線ｒ１〜ｒ３、巻線ｒ４〜ｒ６を巻線ｒ１′〜ｒ３′、巻線ｒ４′〜ｒ６′に置き換えた配列と同等である。

このようにして、第１Ｕ相巻線群２０Ｕａ及び第２Ｕ相巻線群２０Ｕｂがステータコア１０に巻回されている。なお、第１Ｕ相巻線群２０Ｕａ及び第２Ｕ相巻線群２０Ｕｂは、互いに隣接する一対のスロットＵ１・Ｕ２、Ｕ３・Ｕ４……Ｕ１５・Ｕ１６に順次挿入されるが、上記の通り（図５〜図７に示す通り）、第１Ｕ相巻線群２０Ｕａ及び第２Ｕ相巻線群２０Ｕｂは、各一対のスロットＵ１・Ｕ２、Ｕ３・Ｕ４……Ｕ１５・Ｕ１６について、交互に周方向の異なる側のスロット１２へ挿入されている。すなわち、奇数番のスロット１２から導出された巻線群は、次の偶数番のスロット１２に挿入され、他方、偶数番のスロット１２から導出された巻線群は、次の奇数番のスロット１２に挿入される。その結果、上述の通り、第１Ｕ相巻線群２０Ｕａは、スロットＵ１、Ｕ４、Ｕ５、Ｕ８、Ｕ９、Ｕ１２、Ｕ１３、Ｕ１６に挿入され、第２Ｕ相巻線群２０Ｕｂは、スロットスロットＵ２、Ｕ３、Ｕ６、Ｕ７、Ｕ９、Ｕ１０、Ｕ１１、Ｕ１４、Ｕ１５に挿入されている。このようにして第１Ｕ相巻線群２０Ｕａ及び第２Ｕ相巻線群２０Ｕｂがステータコア１０に巻回されることで、正巻線群２２ａと正巻線群２４ａとが互いに交差することなく、また、逆巻線群２２ｂと逆巻線群２４ｂとが互いに交差することなく、ステータコア１０に第１Ｕ相巻線群２０Ｕａ及び第２Ｕ相巻線群２０Ｕｂが波巻きで巻回されている。

以上、Ｕ相巻線群２０Ｕａ、２０Ｕｂの構成について詳述したが、Ｖ相巻線群２０Ｖａ、２０Ｖｂ、及びＷ相巻線群２０Ｗａ、２０Ｗｂについても、通過するスロット１２の位置が異なる以外、基本的にはＵ相巻線群２０Ｕａ、２０Ｕｂと同等の構成である。

なお、ステータコア１０の上下端面上において、Ｕ相巻線群２０Ｕａ、２０Ｕｂ、Ｖ相巻線群２０Ｖａ、２０Ｖｂ、及びＷ相巻線群２０Ｗａ、２０Ｗｂは、ステータコア１０の径方向に互いに隣接する状態で並んでおり、それぞれスロット１２から導出されてその導出位置から次のスロット１２に向かうに伴い、ステータコア１０の径方向内側、又は外側に変位して導出位置とは前記径方向の異なる位置で次のスロット１２に挿入されている。

この点について図９（ｂ）、図１１（ａ）〜（ｄ）を用いて具体的に説明する。図９（ｂ）は上記の通り、図６（ａ）のＩＸｂ−ＩＸｂ線に沿った巻線群の断面模式図、つまり、スロットＵ２とスロットＶ１との間の位置の巻線群の断面模式図であり、図１１（ａ）〜（ｄ）は、図６（ａ）のＸＩａ−ＸＩａ線、ＸＩｂ−ＸＩｂ線、ＸＩｃ−ＸＩｃ線及びＸＩｄ−ＸＩｄ線にそれぞれ沿った巻線群の断面模式図、つまり、スロットＶ１〜Ｕ３の各スロット間の巻線群の断面模式図である。

これらの図に示すように、スロットＵ２とスロットＶ１の間の位置では、図９（ｂ）に示すように、第１Ｕ相巻線群２０Ｕａの正巻線群２２ａと第２Ｕ相巻線群２０Ｕｂの正巻線群２４ａとが上下に重ねられている。そして、これらＵ相巻線群２０Ｕａ、２０Ｕｂの内側に、第１Ｗ相巻線群２０Ｗａの逆巻線群２２ｂと第２Ｗ相巻線群２０Ｗｂの逆巻線群２４ｂとが同様に上下に重ねられ、さらにその内側に、第１Ｖ相巻線群２０Ｖａの逆巻線群２２ｂと第２Ｕ相巻線群２０Ｖｂの逆巻線群２４ｂとが同様に上下に重ねられている。

そして、スロットＶ１の位置で、最も内側に位置する第２Ｖ相巻線群２０Ｖａの逆巻線群２２ｂがスロットＶ１に挿入される一方で、スロットＶ１から第２Ｖ相巻線群２０Ｖａの正巻線群２２ａが導出されることにより、スロットＶ１とスロットＶ２の間の位置では、図１１（ａ）に示すように、第１Ｖ相巻線群２０Ｖａの正巻線群２２ａがＵ相巻線群２０Ｕａ、２０Ｕｂの外側に重ねられる。

そして次に、スロットＶ２の位置で、最も内側に位置する第２Ｖ相巻線群２０Ｖｂの逆巻線群２４ｂがスロットＶ２に挿入される一方で、スロットＶ２から第２Ｖ相巻線群２０Ｖｂの正巻線群２４ａが導出されることにより、スロットＶ２とスロットＷ１の間の位置では、図１１（ｂ）に示すように、第２Ｖ相巻線群２０Ｖｂの正巻線群２４ａがＵ相巻線群２０Ｕａ、２０Ｕｂの外側において、第２Ｖ相巻線群２０Ｖａの正巻線群２２ａの下側に重ねられる。

そして次に、スロットＷ１の位置で、最も内側に位置する第２Ｗ相巻線群２０Ｗａの逆巻線群２２ｂがスロットＷ１に挿入される一方で、スロットＷ１から第２Ｗ相巻線群２０Ｗａの正巻線群２２ａが導出されることにより、スロットＷ１とスロットＷ２の間の位置では、図１１（ｃ）に示すように、第２Ｗ相巻線群２０Ｗａの正巻線群２２ａがＶ相巻線群２０Ｖａ、２０Ｖｂの外側に重ねられる。

そして次に、スロットＷ２の位置で、最も内側に位置する第２Ｗ相巻線群２０Ｗｂの逆巻線群２４ｂがスロットＷ２に挿入される一方で、スロットＷ２から第２Ｗ相巻線群２０Ｗｂの正巻線群２４ａが導出されることにより、スロットＷ２とスロットＵ３の間の位置では、図１１（ｄ）に示すように、第２Ｗ相巻線群２０Ｗｂの正巻線群２４ａがＶ相巻線群２０Ｖａ、２０Ｖｂの外側において、第２Ｗ相巻線群２０Ｗａの正巻線群２２ａの下側に重ねられる。

このように、Ｕ相巻線群２０Ｕａ、２０Ｕｂ、Ｖ相巻線群２０Ｖａ、２０Ｖｂ、及びＷ相巻線群２０Ｗａ、２０Ｗｂが、ステータコア１０の径方向に互いに隣接する状態で並び、それぞれスロット１２から導出されてその導出位置から次のスロット１２に向かうに伴い、ステータコア１０の径方向内側に変位しながらスロット１２に挿入されることで、これら巻線群２０Ｕａ、２０Ｕｂ、２０Ｖａ、２０Ｖｂ、２０Ｗａ、２０Ｗｂが相互に交差することなくコンパクトに配列された状態のままで次のスロット１２に導かれるようになっている。

以上、第１コイル部材１４Ａの構成について説明したが、第２コイル部材１４Ｂの構成も第１コイル部材１４Ａと同等である。なお、図３及び図４（ｂ）に示すように、第２コイル部材１４Ｂの第２Ｕ相巻線群２０Ｕａは、第１コイル部材１４Ａの第１Ｕ相巻線群２０Ｕａに対してステータコア１０の径方向に一列に並ぶように当該第１Ｕ相巻線群２０Ｕａと同じスロット１２内に挿入され、第２コイル部材１４Ｂの第２Ｕ相巻線群２０Ｕｂは、第１コイル部材１４Ａの第２Ｕ相巻線群２０Ｕｂに対して前記径方向に一列に並ぶように当該第２Ｕ相巻線群２０Ｕｂと同じスロット１２に配列されている。第２コイル部材１４ＢのＶ相巻線群２０Ｖａ、２０Ｖｂ及びＷ相巻線群２０Ｗａ、２０Ｗｂも同様である。

以上のような、本発明に係るステータＳによれば、各巻線群２０Ｕａ、２０Ｕｂ、２０Ｖａ、２０Ｖｂ、２０Ｗａ、２０Ｗｂの巻線ｒ１〜ｒ３、ｒ１′〜ｒ３′ｒ４〜ｒ６、ｒ４′〜ｒ６′が断面五角形のホームベース型の素線１により形成され、巻線ｒ１〜ｒ３、ｒ１′〜ｒ３′（巻線ｒ４〜ｒ６、ｒ４′〜ｒ６′）が、斜辺２ｃ同士を当接させた状態でスロット１２に挿入されている。このような構成によれば、隣接する巻線同士がステータコア１０の径方向において互いにオーバーラップした状態でスロット１２内に挿入されるため、断面形状が円形や矩形（長方形）の巻線（素線）が用いられる従来構成に比べて、より断面積の大きい巻線（太い巻線）をスロット１２内に整列した状態で密接して配列することが可能となる。従って、ステータＳの線占積率（スロットの断面積に占める巻線の断面積の割合）を、従来構成に比べて高めることが可能となる。すなわち、上述した通り、各スロット１２の断面形状は、ステータコア１０の径方向内側から外側に向かって先広がりに形成されている。そのため、例えば図１２（ａ）に示すように、断面形状が矩形（長方形）の太い巻線ｒａを用いる場合、その断面の一辺の長さをスロットの入口幅と同程度としても、スロット１２内の奥部（径方向外側の部分）に比較的大きな隙間が形成されてしまう。また、図１２（ｂ）に示すように、断面形状が円形の細い巻線ｒｂを用いた場合には、見かけ上はスロット内を巻線ｒｂで埋め尽くすことができるものの、巻線ｒｂ同士を隙間無く密接させることは不可能であるため、スロット内の総隙間面積はかなり大きいものとなる。これに対して、図１２（ｃ）に示すように、ホームベース型の巻線ｒｃを用いる場合には、巻線ｒｃの尖形部から底辺２ａに降ろした一辺の長さをスロットの入口幅よりも若干小さい程度に設定すれば、図１２（ａ）の例と巻線数が同じであっても断面矩形（長方形）の巻線ｒａに比して断面積の大きい巻線を、前記径方向に並べて互いに密接させた状態でスロット内に挿入することができる。これは上記の通り、隣接する巻線ｒｃ同士を径方向において互いにオーバーラップした状態でスロット１２内に挿入できるためである。従って、図１２（ａ）、（ｂ）の構成に比べて、スロット１２内の隙間面積を効果的に小さくする、つまり、線占積率を高めることが可能となる。

因みに、図１２（ａ）〜（ｃ）に示す例では、スロットの断面積は（１０３．７ｍｍ^２）であり、図１２（ａ）の例では、巻線の総断面積は７６．８ｍｍ^２（６．４ｍｍ^２×１２本）である。従って線占積率を求めると約７４．１％となる。また、図１２（ｂ）の例では、巻線の総断面積は６２．７ｍｍ^２（０．６４ｍｍ^２×９８本）であり、従って線占積率を求めると約６０．５％となる。これに対して、図１２（ｃ）の例では、巻線の総断面積は、８８．８ｍｍ^２（７．４ｍｍ^２×１２本）であり、従って線占積率を求めると約８５．６％である。このように、上記実施形態のステータＳによれば、その線占積率を高めることが可能であり、小型の回転電機でより大きな出力を得ることが可能となる。つまり、要求される特性が同じであれば、巻線（素線）の断面形状が円形や矩形（長方形）の従来構成に比べ、回転電機の小型化及び軽量化を図ることが可能となる。

なお、図１２（ａ）や図１２（ｃ）で実際のステータを製作する場合には、コイルの配置安定性を考慮して、スロットとコイルの間の側壁部及び外径部に生ずる隙間はステータにて穴埋めする対応を取ることが考えられるが、こうした場合の線占積率の値と上記に示した占積率の値は、線占積率を算出する上での基本的な考え方が異なるため、比較対象としていない。

また、上記ステータＳによれば、ステータコア１０の軸方向に沿って巻線群２０Ｕａ、２０Ｕｂ（２０Ｖａ、２０Ｖｂ、２０Ｗａ、２０Ｗｂ）の巻線ｒ１〜ｒ３、ｒ４〜ｒ６（巻線ｒ１′〜ｒ３′、ｒ４′〜ｒ６′）が集結して並べられた状態、詳しくは、隣接する巻線同士の多くがステータコア１０の軸方向及び径方向にオーバーラップした状態で整然と配列されている。そのため、ステータコア１０の軸方向端面上についても、各巻線群２０Ｕａ、２０Ｕｂ、２０Ｖａ、２０Ｖｂ、２０Ｗａ、２０Ｗｂの占有スペースを小さく抑えることができる。従って、このステータＳによれば、ステータコア１０の軸方向端面上（つまり、コイルエンド部分）における各巻線群２０Ｕａ、２０Ｕｂ、２０Ｖａ、２０Ｖｂ、２０Ｗａ、２０Ｗｂの占有スペースを効果的に抑制することが可能であり、この点でもステータＳの小型化および軽量化を図ることができる。

なお、上述したステータＳは、例えば図２１に示すような方法に従って製造することができる。すなわち、ステータコア１０に巻回された状態のコイル部材１４Ａ（巻線群２０Ｕａ、２０Ｕｂ、２０Ｖａ、２０Ｖｂ、２０Ｗａ、２０Ｗｂ）と同一形状のコイル部材３０を単独で形成し（巻線形成工程）、このコイル部材３０全体を径方向に圧縮変形させた状態で、同図（ａ）及び（ｂ）に示すようにステータコア１０の内側に挿入する（巻線挿入工程）。その後、ステータコア１０の内側に挿入されたコイル部材３０を拡径し、当該ステータコア１０の内側から所定のスロット１２に対して各巻線群２０Ｕａ、２０Ｕｂ、２０Ｖａ、２０Ｖｂ、２０Ｗａ、２０Ｗｂを挿入することにより、コイル部材３０をステータコア１０に装着する（巻線装着工程）。そして、上記工程を繰り返すことにより、図２に示すような、２つのコイル部材１４Ａ、１４Ｂを備えるステータＳを製造する。

このような方法によれば、ステータコア１０に対して素線１を巻回しながら巻線群２０Ｕａ、２０Ｕｂ、２０Ｖａ、２０Ｖｂ、２０Ｗａ、２０Ｗｂを形成する場合に比べて、上記ステータＳを効率良く製造することが可能となる。なお、この場合、上記巻線挿入工程では、図２２（ａ）、（ｂ）に示すように、コイル部材３０のうち、その軸方向一端側のみを径方向に縮径させることにより、当該コイル部材３０全体を略円錐台状に圧縮変形させておき、縮径された側からステータコア１０の内側にコイル部材３０を挿入するようにしてもよい。このような方法によれば、巻線装着工程における巻線群の拡径作業が容易になるため、より効率良くステータを製造することが可能となる。

なお、図２１及び図２２では、上記工程を繰り返すことにより、２つのコイル部材１４Ａ、１４Ｂを備えたステータＳを製造しているが、例えば巻線形成工程において、予め２つのコイル部材１４Ａ、１４Ｂを含むようなコイル部材３０を形成し、これをステータコア１０に挿入するようにしてもよい。

ところで、上述したステータＳは、本発明に係る回転電機のステータの好ましい実施形態の例示であって、その具体的な構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、次のような構成を採用することも可能である。

例えば、上記実施形態のステータＳでは、図２、図３に示すように、ステータコア１０の径方向最外側に位置する巻線ｒ１、ｒ４の尖形部が反時計回りに向くように、巻線ｒ１〜ｒ３、ｒ１′〜ｒ３′（巻線ｒ４〜ｒ６、ｒ４′〜ｒ６′）がスロット１２に挿入されているが、図１３に示すように、巻線ｒ１、ｒ４の尖形部が時計回りに向くように挿入されていてもよい。また、図１４に示すように、巻線ｒ１、ｒ４の尖形部の向きが隣接するスロット１２間で交互に異なるように挿入されていてもよい。なお、図１３に示すような構成によれば、ステータコア１０の軸方向両側におけるコイル部材１４Ａ、１４Ｂの断面形状（各巻線群２０Ｕａ、２０Ｕｂ、２０Ｖａ、２０Ｖｂ、２０Ｗａ、２０Ｗｂの配列）は、図１５に示すように、ステータコア１０の中心軸に対して上記実施形態（図２等参照）とは逆に傾いた断面形状、具体的にはコイル部材１４Ａ、１４Ｂの上端がステータコア１０の内側に向かって迫り出すように傾いた断面形状となる。

また、巻線ｒ１〜ｒ３、ｒ１′〜ｒ３′（巻線ｒ４〜ｒ６、ｒ４′〜ｒ６′）は、図１６に示すような向きでスロット１２に挿入されていてもよい。すなわち、一つの極に対応する連続した６つのスロット１２、例えばＵ相のスロットＵ１、Ｕ２、Ｖ相のスロットＶ１、Ｖ２及びＷ相のスロットＷ１、Ｗ２については、それぞれ同一相における径方向最外側の巻線ｒ１、ｒ４の尖形部が互いに向かい合うように、各巻線ｒ１〜ｒ３、ｒ１′〜ｒ３′（巻線ｒ４〜ｒ６、ｒ４′〜ｒ６′）がスロット１２に挿入され、これに続く連続した６つのスロット１２、例えばＵ相のスロットＵ３、Ｕ４、Ｖ相のスロットＶ３、Ｖ４及びＷ相のスロットＷ３、Ｗ４については、それぞれ同一相における前記巻線ｒ１、ｒ４の尖形部が互いに反対側を向くように、各巻線ｒ１〜ｒ３、ｒ１′〜ｒ３′（巻線ｒ４〜ｒ６、ｒ４′〜ｒ６′）がスロット１２に挿入され、さらにこれに続く連続した６つのスロット１２、例えばＵ相のスロットＵ５、Ｕ６、Ｖ相のスロットＶ５、Ｖ６及びＷ相のスロットＷ５、Ｗ６については、上記したＵ相のスロットＵ１、Ｕ２、Ｖ相のスロットＶ１、Ｖ２及びＷ相のスロットＷ１、Ｗ２と同様にして、各巻線ｒ１〜ｒ３、ｒ１′〜ｒ３′（巻線ｒ４〜ｒ６、ｒ４′〜ｒ６′）がスロット１２に挿入される、という具合に、一つの極に対応する連続した６つのスロット１２を一組として、同一相における径方向最外側の巻線ｒ１、ｒ４の尖形部の向きが交互に変わるように、巻線ｒ１〜ｒ３、ｒ１′〜ｒ３′（巻線ｒ４〜ｒ６、ｒ４′〜ｒ６′）が挿入されるようにしてもよい。このような構成によれば、図８（ｂ）や図１０（ｂ）に示すような巻線ｒ１等の捩りを伴うことなく、巻線ｒ１〜ｒ３、ｒ４〜ｒ６（巻線ｒ１′〜ｒ３′、ｒ４′〜ｒ６′）を図９（ｂ）に示すように配列することが可能になるというメリットがある。

また、上述したステータＳにおいて、ステータコア１０の軸方向両側における各コイル部材１４Ａ、１４Ｂの巻線群２０Ｕａ、２０Ｕｂ、２０Ｖａ、２０Ｖｂ、２０Ｗａ、２０Ｗｂの配列は、図２や図１５に示すもの以外に、図１７（ａ）、（ｂ）に示すようなものであってもよい。

また、図２、図１５、図１７に示す例では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線（Ｕ相巻線群２０Ｕａ、２０Ｕａ、Ｖ相巻線群２０Ｖａ、２０Ｖｂ、Ｗ相巻線群２０Ｗａ、２０Ｗｂ）は各巻線の底辺２ａがステータコア１０の軸方向端面とほぼ平行となる配列（本発明の第１配列に相当する）となっているが、例えば、図１８（ａ）、（ｂ）、あるいは図１９（ａ）、（ｂ）に示すように、巻線の底辺２ａがステータコア１０の中心軸と平行になるように配列されたもの（本発明の第２配列に相当する）であってもよい。

なお、上記実施形態のステータＳは、２組のコイル部材１４Ａ、１４Ｂを備えているが、コイル部材は１組だけでもよいし、また、３組以上備えていてもよい。

また、第１コイル部材１４Ａ（第２コイル部材１４Ｂ）は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線群として、それぞれ２組の巻線群（２０Ｕａ・２０Ｕｂ、２０Ｖａ・２０Ｖｂ、２０Ｗａ・２０Ｗｂ）を備えているが、ステータコア１０のスロット数によっては、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線群として、それぞれ１組の巻線群を備えるようにしてもよい。

また、上記実施形態のステータＳでは、各巻線群２０Ｕａ、２０Ｖａ、２０Ｗａ（２０Ｕｂ、２０Ｖｂ、２０Ｗｂ）は、３つの巻線ｒ１〜ｒ３（ｒ４〜ｒ６）からなる正巻線群２２ａ（２４ａ）と、巻線ｒ１′〜ｒ３′（ｒ４′〜ｒ６′）からなる逆巻線群２２ｂ（２４ｂ）とから構成されているが、正巻線群２２ａ（２４ａ）および逆巻線群２２ｂ（２４ｂ）の巻線の数は３つに限定されるものではなく変更可能である。

また、上記実施形態のステータＳでは、各コイル部材１４Ａ、１４Ｂを構成する巻線（ｒ１〜ｒ３、ｒ１′〜ｒ３′ｒ４〜ｒ６、ｒ４′〜ｒ６′）の断面形状は同一であるが、換言すれば、全ての巻線が同一の素線１で形成されているが、ステータＳの線占積率をより大きくするために、断面形状の異なる複数の巻線（素線）を用いてコイル部材を構成してもよい。例えば、図２０（ａ）はその一例である。この図に示すステータＳは、第１〜第３の３つのコイル部材１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを備えており、同図に示すように、各コイル部材１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃが、それぞれ断面形状の異なる巻線ｒａ〜ｒｃで構成されている。詳しくは、各巻線ｒａ〜ｒｃの断面形状は、何れも断面五角形のホームベース型であるが、第１コイル部材１４Ａの巻線ｒｄと第２コイル部材１４Ｂの巻線ｒｅとは、尖形部の角度および面積が互いに等しいものの、第２コイル部材１４Ｂの巻線ｒｅよりも第１コイル部材の巻線ｒｄの方が、断面長さが長く設定されている。第２コイル部材１４Ｂの巻線ｒｅと第３コイル部材１４Ｃの巻線ｒｆとの関係も同様である。なお、断面長さとは、素線１（巻線）の断面において、前記一対の斜辺２ｃの交点から底辺２ａに降ろした垂線の長さである。

このような構成によれば、径方向外側に位置するコイル部材ほど巻線の断面長さが大きくなるため、同図に示すように、スロット１２の奥部に隙間が生じることを効果的に抑制することが可能となる。よって、ステータＳの線占積率をより一層大きくすることが可能となる。

なお、図２０（ａ）に示すように、ステータＳが第１〜第３の３つのコイル部材１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを備えるような場合には、前記巻線ｒｄ〜ｒｆとして、前記一対の斜辺２ｃの成す角度、当該斜辺２ｃの長さおよび前記底辺２ａの長さが共通で、側辺２ｂの長さ寸法のみが互いに異なるものを適用してもよい。この場合、ステータコア１０の径方向内側よりも外側に位置するコイル部材の巻線の方が、側辺２ｂの長さが長く設定されるようにする。つまり、巻線ｒｄの側辺２ｂ＞巻線ｒｅの側辺２ｂ＞巻線ｒｆの側辺２ｂとされる。このような構成によれば、スロット１２内において径方向外側に位置する巻線ほどその断面積が大きくなるため、図２０（ａ）の例の場合と同様に、スロット１２の奥部に隙間が生じることを効果的に抑制することが可能となる。よって、ステータＳの線占積率をより一層大きくすることが可能となる。

なお、図２０（ａ）の例に示すコイル部材１４Ａ，１４Ｂの巻線ｒｄ、ｒｅのように、断面長がスロット１２の入口幅よりも長くなると、図示の姿勢のままで巻線ｒｄ、ｒｅをステータコア１０の径方向内側からスロット１２に挿入することが困難となる。従って、この場合には、例えば図２０（ｂ）に示すように、巻線ｒｄをスロット１２の入口に対して傾けた状態で挿入するようにすればよい。

なお、図２０（ａ）の例では、各コイル部材１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃが、それぞれ断面形状の異なる巻線ｒａ〜ｒｃで構成されているが、１つのコイル部材に含まれる複数の巻線それぞれを互いに断面形状の異なる巻線で構成するようにしてもよい。すなわち、１つのコイル部材に含まれる複数の巻線のうち、ステータコア１０の径方向に隣接する巻線は、一対の斜辺２ｃの成す角度および断面積が互いに等しく、内側に位置する巻線の前記断面長よりも外側に位置する巻線の方で、前記断面長さが長くなるようにしてもよい。このような構成によれば、１つのコイル部材についても、径方向外側に位置する巻線ほどその断面長さが長くなるため、スロット１２内に隙間が生じることをより効果的に抑制することが可能となる。この構成の場合には、内外に隣接する巻線の断面積が等しいため、巻線を直列に繋ぎ合わされて前記コイル部材が形成される場合でも、全巻線に亘って電流を効率良く流すことができるという利点がある。

なお、１つのコイル部材に含まれる複数の巻線のうち、ステータコア１０の径方向に隣接する巻線は、一対の斜辺２ｃの成す角度、当該斜辺２ｃの長さおよび前記底辺２ａの長さが等しく、前記一対の側辺２ｂの長さが、内側に位置する巻線よりも外側に位置する巻線の方で長くなるようにしてもよい。このような構成によれば、１つのコイル部材についても、径方向外側に位置する巻線ほどその断面積が大きくなるため、スロット１２内に隙間が生じることをより効果的に抑制することが可能となる。

なお、上記実施形態のステータＳでは、４８スロット８極を具体的に取り上げて説明したが、スロット数、極数はこれに限定されるものではなく、その他のスロット数、極数を組合せたステータにおいても適用可能である。

また、この実施形態では、三相交流モータに適用されるステータについて説明したが、本発明のステータは、勿論、発電機やモータ兼発電機等にも適用可能である。

１０ ステータコア
１２ スロット
１４Ａ 第１コイル部材
１４Ｂ 第２コイル部材
２０Ｕａ 第１Ｕ相巻線群
２０Ｕｂ 第２Ｕ相巻線群
２０Ｖａ 第１Ｖ相巻線群
２０Ｖｂ 第２Ｖ相巻線群
２０Ｗａ 第１Ｗ相巻線群
２０Ｗｂ 第２Ｗ相巻線群
２２ａ、２４ａ 正巻線群
２２ｂ、２４ｂ 逆巻線群
Ｓ ステータ
ｒ１〜ｒ３、ｒ１′〜ｒ３′ 巻線
ｒ４〜ｒ６、ｒ４′〜ｒ６′ 巻線

Claims (13)

1. ロータと共に回転電機を構成するステータであって、
   環状をなし、周方向の複数の位置でそれぞれ内向きに開いて放射状に延びる複数のスロットを有するステータコアと、
   前記複数のスロットのうち、特定の複数のスロットを通過するように前記ステータコアに素線が波巻きで巻回されることにより形成された複数の巻線を含む巻線群と、を備え、
   前記素線は、底辺とその両側から互いに平行に伸びる一対の側辺とこれら側辺の端部同士を繋ぐ一対の斜辺とを有する断面五角形かつホームベース型であり、
   前記一対の斜辺同士が繋がるところを尖形部と定義したときに、前記複数の巻線は、互いに隣接する巻線の前記尖形部が前記周方向の反対側を向き、かつ当該隣接する巻線の前記斜辺同士が互いに当接するように前記ステータコアの径方向に沿って並べられた状態で前記特定のスロットに挿入されており、
   前記複数の巻線は、前記ステータコアの軸方向端面上において、当該軸方向端面と前記底辺とが平行となりかつ前記斜辺同士又は前記底辺同士が互いに当接する状態で前記軸方向に配列される第１配列、または、前記軸方向と底辺とが平行となりかつ前記斜辺同士又は前記底辺同士が互いに当接する状態で前記ステータコアの径方向に配列される第２配列で配列されている、ことを特徴とする回転電機のステータ。
2. 請求項１に記載の回転電機のステータにおいて、
   前記径方向に並ぶ複数の巻線をその並び方向の一方側から順に第１巻線、第２巻線、第３巻線…第ｎ巻線と定義したときに、奇数番目に位置する巻線のうち隣接するもの同士の前記側辺が互いに当接し、偶数番目に位置する巻線のうち隣接するもの同士の前記側辺が互いに当接している、ことを特徴とする回転電機のステータ。
3. 請求項１又は２に記載の回転電気のステータにおいて、
   前記スロットの断面形状が、前記ステータコアの径方向内側から外側に向かって先広がりに形成されることで、互いに隣接するスロットの間に、前記径方向に亘って前記周方向の厚みがほぼ一定のティースが形成されている、ことを特徴とする回転電機のステータ。
4. 請求項３に記載の回転電気のステータにおいて、
   前記素線の断面において、前記一対の斜辺の交わる位置から前記底辺に降ろした垂線の長さを断面長さと定義したときに、
   前記径方向に互いに隣接する巻線のうち外側に位置する巻線は、前記一対の斜辺の成す角度および断面積が内側に位置する巻線と等しく、前記断面長さが当該内側に位置する巻線よりも長い、ことを特徴とする回転電気のステータ。
5. 請求項３に記載の回転電気のステータにおいて、
   前記径方向に互いに隣接する巻線のうち外側に位置する巻線は、前記一対の斜辺の成す角度、当該斜辺の長さおよび前記底辺の長さが内側に位置する巻線と等しく、前記一対の側辺の長さが前記内側に位置する巻線よりも長い、ことを特徴とする回転電機のステータ。
6. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の回転電機のステータにおいて、
   前記特定の複数のスロットとして、互いに異なるスロットを通過するように前記ステータコアに巻回される複数の前記巻線群を含み、
   前記複数の巻線群は、前記ステータコアの軸方向端面上において当該ステータコアの径方向に隣接する状態で並び、かつ、それぞれ前記スロットから前記端面上に導出されてその導出位置から次のスロットに向かうに伴い、当該ステータコアの径方向内側、又は外側に変位して前記導出位置とは前記径方向の異なる位置で次のスロットに挿入される、こと
   を特徴とする回転電機のステータ。
7. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の回転電機のステータにおいて、
   前記巻線群は、複数の巻線からなる正巻線群と、この正巻線群とは別に、複数の巻線からなりかつ前記特定の複数のスロットに対する巻線の挿入方向及び導出方向が前記正巻線群とは逆である逆巻線群とを含むことを特徴とする回転電機のステータ。
8. 請求項６に記載の回転電機のステータにおいて、
   前記複数の巻線群をコイル部材と定義したときに、複数のコイル部材が前記径方向に並ぶように前記ステータコアに備えられていることを特徴とする回転電機のステータ。
9. 請求項８に記載の回転電気のステータにおいて、
   前記複数のコイル部材として、第１コイル部材とその径方向内側に位置する第２コイル部材とを含み、
   前記素線の断面において、前記一対の斜辺の交わる位置から前記底辺に降ろした垂線の長さを断面長さと定義したときに、
   前記第１コイル部材の巻線は、前記一対の斜辺の成す角度および断面積が前記第２コイル部材の巻線と等しく、前記断面長さが当該第２コイル部材の巻線よりも長い、ことを特徴とする回転電気のステータ。
10. 請求項８に記載の回転電機のステータにおいて、
    前記複数のコイル部材として、第１コイル部材とその径方向内側に位置する第２コイル部材とを含み、
    前記第１コイル部材の巻線は、前記一対の斜辺の成す角度、当該斜辺の長さおよび前記底辺の長さが前記第２コイル部材の巻線と等しく、前記一対の側辺の長さが前記第２コイル部材の巻線よりも長い、ことを特徴とする回転電機のステータ。
11. 請求項１乃至１０の何れか一項に記載の回転電機のステータにおいて、
    前記複数のスロットのうち、互いに隣接する２つ一組のスロットであって前記周方向に所定間隔を隔てて並ぶ複数組のスロットを複数のスロット対と定義し、当該複数のスロット対の各スロットを通過するように巻回される巻線群を第１巻線群及び第２巻線群と定義したときに、
    前記第１巻線群及び前記第２巻線群は、各スロットについて交互に周方向の異なる側のスロットへ挿入されており、前記ステータコアの軸方向端面上では、当該軸方向端面と前記底辺とが平行となり、かつ前記斜辺同士又は前記底辺同士が当接する状態で、前記第１巻線群の巻線と前記第２巻線群の巻線とが前記軸方向に配列されている、ことを特徴とする回転電機のステータ。
12. 請求項１乃至１０の何れか一項に記載の回転電機のステータの製造方法であって、
    前記ステータコアに巻回された前記巻線群と同一形状の巻線群を単独で形成する巻線形成工程と、
    前記巻線群を、その径方向に圧縮変形させた状態で前記ステータコアの内側に挿入する巻線挿入工程と、
    前記ステータコアの内側に挿入された前記巻線群を拡径し、当該ステータコアの内側から前記スロットに対して当該巻線群を挿入することにより、前記巻線群を前記ステータコアに装着する巻線装着工程と、を含むことを特徴とするステータの製造方法。
13. 請求項１２に記載のステータの製造方法において、
    前記巻線挿入工程では、前記巻線群のうち、ステータコアの軸方向一端に対応する側を径方向に縮径させることにより、当該巻線群全体を略円錐台状に圧縮変形させておき、前記縮径された側から前記ステータコアの内側に挿入することを特徴とするステータの製造方法。

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