JP6338767B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

この発明は、回転電機に関し、特には回転電機の電機子巻線の構造に関するものである。

従来から、回転電機の固定子の電機子鉄心のスロットから突出した電機子巻線を構成するコイルの絶縁性を確保する技術が示されている（例えば、下記の特許文献１参照）。

この特許文献１では、径方向において互いに隣接する２本のコイルのスロットから突出した端部同士を周方向に同一方向に曲げた構造（以下、前者の構造）と、径方向において互いに隣接する２本のコイルのスロットから突出した端部同士を周方向に沿って互いに反対方向に曲げた構造（以下、後者の構造）がそれぞれ示されている。

特許第４１８６８７２号

径方向に例えば４本のコイルが配置されている場合、前者の構造では、径方向において互いに隣接する２本のコイルの端部同士は３相電圧の内で同相であり、同電位となるので、この２本のコイルの端部同士の間に絶縁紙を設けるのを省略することができる。同様に、径方向において互いに隣接する残りの２本のコイルの端部同士は３相電圧の内で同相であり、同電位となるので、この残りの２本のコイルの端部同士の間に絶縁紙を設けるのを省略することができる。よって、絶縁紙が必要となるのは、異なる相が接することとなるコイルの端部間であり、径方向に絶縁する絶縁紙を３枚から１枚に低減することができ、コイルエンドを小型化するとともに、簡素に製造できるという効果が得られる。

ここで、スロット内に径方向に、断面が平角状の複数本のコイルが積層配置されている場合、スロットから突出したコイルの端部を周方向に屈曲した場合、一般的に曲げの中立軸に対して、曲げの内側には径方向に膨出部が生じ、曲げの外側には径方向に減肉部が生じることが知られている。

そのため、前者の構造のように、径方向において互いに隣接する２本のコイルについて、スロットから突出したその端部同士を周方向に同一方向に曲げると、膨出部同士が突き合って互いに干渉し、コイルの端部を十分に屈曲できなくなる。このような膨出部同士の干渉を避けるには、径方向に予め膨出部が生じるだけの余裕の隙間を予め確保しておく必要が生じ、その結果、コイルの占積率が低下し、ひいては回転電機の出力が低下するという問題があった。

一方、後者の構造では、径方向に互いに隣接するコイルの端部同士は互いに反対方向に曲げているため、前者のように径方向で膨出部が干渉し合うような事態は生じないので、各コイル間の隙間を小さくすることができる。

しかし、スロットから突出した各々のコイルの端部同士は、径方向において全て異なる相となるので、各々のコイルの端部同士の間に全て絶縁紙を介在させる必要があり、絶縁紙の必要枚数が増加し、コイルエンドが大型化してしまうという問題があった。

この発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、小型高出力で生産性が高く、しかも絶縁性に優れた回転電機を得ることを目的としている。

この発明に係る回転電機は、
電機子巻線が円環状の電機子鉄心に装着されて構成される電機子を有する回転電機において、
上記電機子巻線は、上記電機子鉄心に形成されたスロットに収納されるスロット収納部と、上記スロットから外部に突出して上記スロット収納部の間を周方向に連結するスロット引出部とを有し、
同一の上記スロットに径方向に並べて収納された複数の上記スロット収納部と、それぞれの上記スロット収納部から軸方向に連結されたそれぞれの上記スロット引出部において、周方向に同じ向きに曲げられている２つのスロット引出部に繋がる互いに隣接する２つのスロット収納部間の上記電機子鉄心の軸方向端部における径方向の距離をＸ１、
周方向に同じ向きに曲げられている２つの上記スロット引出部間の径方向の距離をＸ２、周方向に互いに逆向きに曲げられている２つのスロット引出部に繋がる互いに隣接する２つの上記スロット収納部間の上記電機子鉄心の軸方向端部における径方向の距離をＸ３、周方向に互いに逆向きに曲げられている２つの上記スロット引出部間の径方向の距離をＸ４、としたとき、これらＸ１からＸ４の関係は、
Ｘ１＞Ｘ２、かつＸ３＜Ｘ４
となるように設定されていることを特徴とするものである。

この発明に係る回転電機によれば、径方向に隣接するスロット収納部から同一方向に曲げられたスロット引出部を有するため、各スロット引出部において同相が接するので、径方向の絶縁距離を小さくすることができ、コイルエンドを小型化するとともに、コイルの占積率を向上する効果がある。

また、同一方向に曲げられたスロット引出部の隣接するスロット収納部は、電機子鉄心の軸方向端部において径方向に所定の隙間が設けられているため、屈曲部内側に生じる径方向の膨出部同士の干渉を避けることができ、絶縁性を向上することができる。

さらに、同一方向に曲げられたスロット引出部の隙間を小さくすることで、反対方向に曲げられたスロット引出部との間の隙間を大きくすることができるので、この間の径方向の絶縁距離を大きく取ることができる。そのため、コイルエンドを小型化するとともにコイルの占積率を向上する効果がある。

この発明の実施の形態１に係る回転電機を示す正面片側断面図である。 実施の形態１の回転電機を構成する電機子と回転子を示す斜視図である。 実施の形態１の回転電機を構成する電機子を示す斜視図である。 実施の形態１の電機子の側面図である。 実施の形態１の電機子の平面図である。 実施の形態１の電機子を構成する電機子鉄心を示す平面図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の電機子に適用される電機子巻線を構成する１組の部分コイルを示す正面図である。 実施の形態１の１組の部分コイルの平面図である。 実施の形態１の１組の部分コイルの斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る回転電機の電機子鉄心に対する部分コイルの巻線状態を軸方向から見た断面模式図である。 部分コイルの端部を径方向に平行移動させるための加工状況を示す説明図である。 図１０のＡ−Ａ線に沿う断面模式図である。 図１２のＢ−Ｂ線に沿う断面模式図である。 部分コイルを周方向に曲げた際に生じる変形状態の説明図である。 従来の回転電機に適用される電機子の図１２に対応した断面模式図である。 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と回転子を示す斜視図である。 実施の形態２の回転電機における電機子の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２に係る回転電機の電機子に適用される電機子巻線を構成する部分コイルを示す正面図である。 実施の形態２の部分コイルの平面図である。 実施の形態２の部分コイルの斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る回転電機の電機子鉄心に対する部分コイルの巻線状態を軸方向から見た断面模式図である。 図２１のＣ−Ｃ線に沿う断面模式図である。 図２２のＤ−Ｄ線に沿う断面模式図である。 図２２のＥ−Ｅ線に沿う断面模式図である。

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正面片側断面図、図２は実施の形態１の回転電機を構成する電機子と回転子を示す斜視図、図３は実施の形態１の回転電機を構成する電機子を示す斜視図である。また、図４は実施の形態１の電機子の側面図、図５は実施の形態１の電機子の平面図、図６は実施の形態１の電機子を構成する電機子鉄心を示す平面図である。

この実施の形態１における回転電機１００は、ハウジング１を有し、このハウジング１は、上端部が縮径され下端部が拡径された略円筒状のフレーム２と、このフレーム２の拡径された下端部の開口を塞口する端板３とを備える。そして、フレーム２の縮径された上端部と端板３とにそれぞれベアリング４が設けられ、図示上下のベアリング４を介して回転軸５が回転自在に支持され、この回転軸５に回転子６が取り付けられている。また、フレーム２の内壁において回転子６と対向する箇所には所定の隙間を存して電機子７が固定されている。

回転子６は、ここでは永久磁石型回転子であって、軸心位置に挿通された回転軸５に固着された回転子鉄心８と、この回転子鉄心８の外周面側に埋設されて周方向に所定のピッチで配列されて磁極を構成する永久磁石９とを備える。なお、回転子６は、このような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８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８のスロットに装着した巻線形回転子を用いてもよい。

電機子７は、電機子鉄心１２と、この電機子鉄心１２に装着された電機子巻線１３とを備えている。電機子鉄心１２は、所定枚数の電磁鋼板を軸方向に積層、一体化して作製されており、円筒状のコアバック部１２ａと、このコアバック部１２ａの内周壁面から径方向内方に延設されたティース１２ｂと、このティース１２ｂにより形成されるスロット１２ｃから構成されている。この場合、各ティース１２ｂとスロット１２ｃは、周方向に、等間隔に配列されている。そして、各ティース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、したがって、各スロット１２ｃは、径方向内側に開口し、かつ軸方向から見た平面視で長方形となっている。

ここで、説明の便宜上、極数を８極、電機子鉄心１２のスロット１２ｃの数を４８個、電機子巻線１３を三相巻線とすると、スロット１２ｃは毎極毎相当たり２個の割合で電機子鉄心１２に形成されている。

図７は電機子巻線を構成する１組の部分コイルを示す正面図、図８は図７の１組の部分コイルの平面図、図９は図７の１組の部分コイルの斜視図である。また、図１０は電機子鉄心に対する部分コイルの巻線状態を軸方向から見た断面模式図である。なお、図７には１組の部分コイルの周方向の片側に隣接する他の１組の部分コイルを二点鎖線で示している。

この実施の形態１において、電機子巻線１３は、２種類の部分コイル１４、１５を有している。そして、これらの部分コイル１４、１５を１組として、その１組の部分コイル１４、１５を電機子鉄心１２の周方向に１周回分連続的に接続することより、一層分の半分の電機子巻線１３が構成されている。そして、各部分コイル１４、１５は、例えば、エナメル樹脂で絶縁被覆され、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が平角状の導体線が用いられている。

ここで、一方の部分コイル１４は、電機子鉄心１２のスロット１２ｃに収納される直棒状の２つのスロット収納部Ｓ１、Ｓ４と、スロット収納部Ｓ１、Ｓ４間を一体連結する接続部のない連続したターン部Ｔ１、Ｔ４と、スロット収納部Ｓ１、Ｓ４から個別に突出して周方向に互いに逆方向に屈曲された２つの脚部Ｌ１、Ｌ４とを有する。

同様に、他方の部分コイル１５は、電機子鉄心１２のスロット１２ｃに収納される直棒状の２つのスロット収納部Ｓ２、Ｓ３と、スロット収納部Ｓ２、Ｓ３間を一体連結する接続部のない連続したターン部Ｔ２、Ｔ３と、スロット収納部Ｓ２、Ｓ３から個別に突出して周方向に互いに逆方向に屈曲された２つの脚部Ｌ２、Ｌ３とを有する。

ただし、この場合、各部分コイル１４、１５の互いに隣接する一対の脚部Ｌ１、Ｌ２同士、および一対の脚部Ｌ３、Ｌ４同士は、周方向に互いに同じ方向に屈曲されている。
なお、以下において、ターン部Ｔ１〜Ｔ４、および脚部Ｌ１〜Ｌ４を総称して、スロット引出部と称する。

一方の部分コイル１４における一対のスロット収納部Ｓ１、Ｓ４の相互間の間隔、および他方の部分コイル１５における一対のスロット収納部Ｓ２、Ｓ３の相互間の間隔は、周方向に６スロット分だけ距離が離れるように形成されている。この場合の６スロット分とは、連続する６つのティース１２ｂを隔てたスロット１２ｃの中心間の間隔であり、１磁極ピッチＰに相当する。

また、各部分コイル１４、１５の一方の脚部Ｌ１、Ｌ２の末端部分は、各スロット収納部Ｓ１、Ｓ２から半磁極ピッチ（＝Ｐ／２）分だけ距離が離れている。同様に、各部分コイル１４、１５の他方の脚部Ｌ４、Ｌ３の末端部分は、各スロット収納部Ｓ４、Ｓ３から半磁極ピッチ（＝Ｐ／２）分だけ距離が離れている。

したがって、図１０に示すように、例えば周方向Ｙに並んで形成された各スロット１２ｃに対して図示左から右に向けて個別に通し番号を付すと、７番目のスロット１２ｃにスロット収納部Ｓ１、Ｓ２が収納される場合、６スロット分離れた１３番目のスロット１２ｃにスロット収納部Ｓ３、Ｓ４が収納される。また、この１組の部分コイル１４、１５の周方向Ｙの片側（例えば左側）に隣接する他の１組の部分コイル１４、１５（図７、左隣りに二点鎖線で示す）に着目すると、１番目のスロット１２ｃにスロット収納部Ｓ１、Ｓ２が収納される場合、６スロット分離れた７番目のスロット１２ｃにスロット収納部Ｓ３、Ｓ４が収納される。

したがって、いま７番目のスロット１２ｃのみに着目すれば、このスロット１２ｃに図７の実線に示した部分コイル１４、１５のスロット収納部Ｓ１、Ｓ２が収納される場合、この部分コイル１４、１５の周方向左隣りに二点鎖線で示す部分コイル１４、１５のスロット収納部Ｓ３、Ｓ４が収納される。つまり、この７番目のスロット１２ｃには、電機子鉄心１２の径方向Ｒに、４層分のスロット収納部Ｓ１〜Ｓ４が収納される。他のスロット１２ｃについても同様に４層分のスロット収納部Ｓ１〜Ｓ４が収納される。よって、一つのスロット１２ｃに対して同時に４層分のスロット収納部Ｓ１〜Ｓ４が収納される各部分コイル１４、１５は、全て同一相となる。

各部分コイル１４、１５は、そのスロット収納部Ｓ１〜Ｓ４を電機子鉄心１２のスロット１２ｃに径方向Ｒから挿入し、次に、脚部Ｌ１〜Ｌ４を周方向Ｙに曲げた後、脚部Ｌ１〜Ｌ４の端末部を溶接等の接合手段により接合することでコイルを構成し、そのコイルに給電部や中性点等を接続して電機子巻線１３が構成される。

図８からも分かるように、例えば一つの部分コイル１４については、各脚部Ｌ１、Ｌ４を周方向Ｙにそれぞれ曲げる前に、一方の脚部Ｌ４を他方の脚部Ｌ１よりも径方向Ｒ内方に平行移動させておくことが望ましい。そのため、図１１（ａ）に示すように、例えば一方の脚部Ｌ４を左右一対の金型６１、６２で挟み込み、図１１（ｂ）に示すように、両金型６１、６２で脚部Ｌ４を平行移動させる加工を事前に実施する。

図１２は図１０のＡ−Ａ線に沿う断面模式図、図１３は図１２のＢ−Ｂ線に沿う断面模式図である。図１２において図示左右方向が径方向Ｒ、図示上下方向が軸方向Ｚであり、また、図１３において図示左右方向が径方向Ｒ、図示上下方向が周方向Ｙとなっている。

前述のように、ある一つのスロット１２ｃ（この例では７番目のスロット１２ｃ）に着目すれば、このスロット１２ｃには１組の部分コイル１４、１５と、その周方向の片側に隣接する他の１組の部分コイル１４，１５（図７に二点鎖線で示す）によって電機子鉄心１２の径方向Ｒに４層分のスロット収納部Ｓ１〜Ｓ４が収納されている。

この場合、互いに隣接する脚部Ｌ１、Ｌ２同士は同じ方向に曲げられ、また互いに隣接する他方の脚部Ｌ３、Ｌ４同士も同じ方向に曲げられているので、この脚部Ｌ１、Ｌ２、およびＬ３、Ｌ４の相互間には同相の電位差しか生じない。このため、絶縁距離を小さくできるので、絶縁紙等の絶縁部材を省略でき、生産性を向上する効果がある。同様に、互いに隣接するターン部Ｔ１、Ｔ２同士は同じ方向に曲げられ、また互いに隣接する他方のターン部Ｔ３、Ｔ４同士も同じ方向に曲げられているので、この間には同相の電位差しか生じない。このため、絶縁距離を小さくでき絶縁部材を省略でき、生産性を向上する効果がある。
なお、２つの脚部Ｌ２、Ｌ３の間及び、ターン部Ｔ２、Ｔ３の間には、それぞれ電機子７の軸心と同軸の軸心を有する円環状の絶縁部材３５を設けてもよい。絶縁部材３５を設けることで、異なる相間の部分コイルとの径方向の絶縁距離を確保することができるので、絶縁性を向上できるという効果がある。

図１４（ａ）は部分コイルの脚部を周方向に曲げた際に、スロット収納部との境界部分に生じる変形状態の説明図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のスロット収納部Ｓ２に対応した部分拡大図である。なお、図１４（ａ）、（ｂ）において、図１３に対応して図示左右方向が径方向Ｒ、図示上下方向が周方向Ｙとなっている。

部分コイル１４、１５を周方向Ｙに曲げる際、曲げ内側に圧縮応力が作用し、曲げ外側に引張応力が作用する。このとき、曲げ応力が”０”となる中立軸Ｎを境として、内側に径方向Ｒに膨らむ膨出部Ｑｅが生じ、外側に径方向Ｒに薄くなる減肉部Ｑｓが生じる。

ここで、各スロット収納部Ｓ１〜Ｓ４のスロット１２ｃから突出する上下の端部において、スロット収納部Ｓ１とＳ２の間、およびスロット収納部Ｓ３とスロット収納部Ｓ４の間のそれぞれには、それぞれ膨出部Ｑｅが生じるので、膨出部Ｑｅ同士の干渉を避ける上で、それらの間には径方向Ｒに一定の隙間を設ける必要がある。一方、スロット収納部Ｓ２とスロット収納部Ｓ３から突出する脚部Ｌ２とＬ３は周方向Ｙに逆向きに曲げられているため、膨出部Ｑｅと減肉部Ｑｓが互いに干渉することがなく、したがって、スロット収納部Ｓ２とスロット収納部Ｓ３同士の隙間を小さくすることができる。

いま、図１２に示すように、一つのスロット１２ｃ内にスロット収納部がＳ１〜Ｓ４の４層分収納されている場合に、径方向Ｒに並ぶ脚部Ｌ１〜Ｌ４の相互間の各隙間をＧ１２、Ｇ２２、Ｇ３２と、径方向Ｒに並ぶターン部Ｔ１〜Ｌ４の相互間の各隙間をＧ１４、Ｇ２４、Ｇ３４と、スロット収納部Ｓ１〜Ｓ４の脚部Ｌ１〜Ｌ４に連なる側の各相互間の隙間をＧ１１、Ｇ２１、Ｇ３１と、スロット収納部Ｓ１〜Ｓ４のターン部Ｔ１〜Ｔ４に連なる側の各相互間の隙間をＧ１３、Ｇ２３、Ｇ３３とすれば、膨出部Ｑｅ同士の干渉を避ける上で、次の寸法関係を満たすことが好ましい。

Ｇ１１≧Ｇ１２ （１）
Ｇ１３≧Ｇ１４ （２）
Ｇ２１≦Ｇ２２ （３）
Ｇ２３≦Ｇ２４ （４）
Ｇ３１≧Ｇ３２ （５）
Ｇ３３≧Ｇ３４ （６）

部分コイル１４、１５を、金型を用いて成形する上では、上記の各間隔を微細に規定するよりも、実際にはＧ１１≒Ｇ３１≒Ｇ１３≒Ｇ３３とし、また、Ｇ１２≒Ｇ３２≒Ｇ１４≒Ｇ３４とし、Ｇ２１≒Ｇ２３とし、Ｇ２２≒Ｇ２４として形成するのが容易である。よって、Ｇ１１、Ｇ３１、Ｇ１３、Ｇ３３を同じ距離Ｘ１とし、Ｇ１２、Ｇ３２、Ｇ１４、Ｇ３４を同じ距離Ｘ２、Ｇ２１、Ｇ２３を同じ距離Ｘ３とし、さらにＧ２２、Ｇ２４を同じ距離Ｘ４とすれば、上記の（１）〜（６）の関係は、次のように集約される。

Ｘ１≧Ｘ２ （７）
Ｘ３≦Ｘ４ （８）
つまり、実際に膨出部Ｑｅ同士の干渉を避ける上では（７）、（８）の関係を同時に満たすことが好ましい。

このような寸法関係とすることにより、同一方向に曲げられたスロット引出部の距離Ｘ２（Ｇ１１、Ｇ３１、Ｇ１３、Ｇ３３）を小さくし、反対方向に曲げられたスロット引出部間の距離Ｘ４（Ｇ２２、Ｇ２４）を大きくすることができるので、この間の径方向の絶縁距離を大きく取ることができる。そのため、コイルエンドの径方向Ｒの厚みＦ１（図１２参照）を、図１５に示す前述の特許文献１において、径方向において互いに隣接する２本の部分コイルのスロットから突出した端部同士を周方向に同一方向に曲げた構造とした場合のコイルエンドの径方向Ｒの厚みＦ２と比較して、小さくする効果がある。また、スロット１２ｃにおけるコイルの占積率を向上して回転電機１００の高出力化を図れる効果がある。

また、膨出部Ｑｅの径方向の寸法Ｇ５（図１４（ａ）参照）に対しては、以下のような寸法関係となるように設定することが望ましい。

２Ｇ５≦Ｇ１１ （９）
２Ｇ５≦Ｇ１３ （１０）
２Ｇ５≦Ｇ３１ （１１）
２Ｇ５≦Ｇ３３ （１２）

この場合もＧ１１、Ｇ３１、Ｇ１３、Ｇ３３が同じ距離Ｘ１になっているとすれば、上記の（９）〜（１２）の関係は、
２Ｇ５≦Ｘ１ （１３）
と集約される。このような寸法関係とすることで、曲げ加工時に生じる膨出部Ｑｅ同士が接触しないため、絶縁性を向上する効果がある。

なお、ここでは絶縁部材３５を用いて説明したが、必要に応じて省略してもよい。また、膨出部Ｑｅは曲げ前もしくは曲げ後に径方向Ｒに潰して平坦にすることで膨出部Ｑｅ同士の干渉を避けることが考えられるが、その場合、余分な工数が増えて製造コストが増大するとともに、絶縁被膜へのダメージが大きくなり絶縁性が低下するおそれがある。この発明においては、膨出部Ｑｅを潰す場合と比較すると安価に製造できるとともに絶縁被膜へのダメージを低減して絶縁性を向上する効果がある。

実施の形態２．
図１６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と回転子を示す斜視図、図１７は同回転電機における電機子の鉄心ブロックを示す斜視図であり、図１〜図５に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付す。

ここでは、実施の形態２について、実施の形態１と異なる構成点についてのみ説明する。

電機子７は、電機子鉄心１２および電機子巻線１３により構成される。ここで、電機子鉄心１２は、図１７に示す鉄心ブロック２１を備える。鉄心ブロック２１は、所定枚数の電磁鋼板を積層一体化して作製されており、断面円弧形のコアバック部２１ａと、コアバック部２１ａの内周壁面から径方向内方に延設された２本のティース２１ｂと、このティース２１ｂにより形成されるスロット２１ｃから構成されている。

そして、この鉄心ブロック２１の複数個（ここでは２４個分）を、ティース２１ｂを径方向内方に向けかつコアバック部２１ａの周方向の側面同士を突き合わせて周方向に順次配列して円環状に配置することにより電機子鉄心１２が構成されている。

図１８はこの発明の実施の形態２に係る回転電機に適用される電機子の電機子巻線を構成する部分コイルを示す正面図、図１９は図１８の部分コイルの平面図、図２０は図１８の部分コイルの斜視図である。また、図２１はこの発明の実施の形態２に係る回転電機の電機子鉄心に対する部分コイルの巻線状態を軸方向から見た断面模式図である。

この実施の形態２においては、図１８〜図２０に示す構成の部分コイル１６を有し、各部分コイル１６を周方向に４８個配列することで電機子巻線１３が構成されている。各部分コイル１６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断面が平角状の導体線を、δ字状に巻回した形状となっている。

すなわち、各部分コイル１６は、スロット２１ｃに収納される直棒状の６つのスロット収納部Ｓ１〜Ｓ６と、スロット収納部Ｓ１〜Ｓ６間を一体連結するターン部Ｔ１〜Ｔ１０と、２つのスロット収納部Ｓ１、Ｓ６から個別に突出して周方向に互いに逆方向に屈曲された２つの脚部Ｌ１、Ｌ２とを有する。なお、以下において、ターン部Ｔ１〜Ｔ１０、および脚部Ｌ１、Ｌ２を総称してスロット引出部と称する。

そして、この部分コイル１６における２つのスロット収納部Ｓ２、Ｓ６は周方向Ｙにおいて重複した位置に、３つのスロット収納部Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５も周方向Ｙにおいて重複した位置に、それぞれ収納されているが、スロット収納部Ｓ２、Ｓ６と、スロット収納部Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５とは、周方向に６スロット分（＝１磁極ピッチＰ）だけ距離が離れている。また、スロット収納部Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５とスロット収納部Ｓ４についても、周方向に６スロット分（＝１磁極ピッチＰ）だけ距離が離れている。

また、一方の脚部Ｌ１の末端部分は、スロット収納部Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５から半磁極ピッチ（＝Ｐ／２）分だけ距離が離れている。同様に、他方の脚部Ｌ２の末端部分は、スロット収納部Ｓ２、Ｓ６から半磁極ピッチ（＝Ｐ／２）分だけ距離が離れている。

したがって、図２１に示すように、例えば周方向Ｙに並んで形成された各スロット２１ｃに対して図示左から右に向けて個別に通し番号を付すと、１番目のスロット２１ｃにスロット収納部Ｓ２、Ｓ６が収納される場合、６スロット分離れた７番目のスロット２１ｃにはスロット収納部Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５が収納され、さらに６スロット分離れた１３番目のスロット２１ｃにはスロット収納部Ｓ４が収納される。

したがって、いま７番目のスロット２１ｃのみに着目すれば、この７番目のスロット２１ｃに図１８〜図２０に示した部分コイル１６のスロット収納部Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５が収納されるとした場合、この部分コイル１６を中心として、その周方向の一方に、径方向に一部が重複して隣り合う図示しない部分コイル１６のスロット収納部Ｓ４が、同じ７番目のスロット２１ｃに収納される。また、この部分コイル１６の周方向の他方に、径方向に一部が重複して隣り合う図示しない部分コイル１６のスロット収納部Ｓ２、Ｓ６が、同じ７番目のスロット２１ｃに収納される。よって、この７番目の一つのスロット１２ｃに対しては、径方向Ｒに並べて３つの部分コイル１６から、６層分のスロット収納部Ｓ１〜Ｓ６が収納される。他のスロット２１ｃについても同様に、３つの部分コイル１６から、６層分のスロット収納部Ｓ１〜Ｓ６が収納される。よって、一つのスロット２１ｃに対して同時にＳ１〜Ｓ６の６層分のスロット収納部が収納される各部分コイルは、全て同一相となる。

各部分コイル１６を周方向Ｙに４８個分配列して脚部Ｌ１、Ｌ２の端末部を周方向Ｙに曲げた後、脚部Ｌ１、Ｌ２の端末部を溶接等の接合手段により接合し、さらに給電部や中性点等を接続して電機子巻線１３が構成される。そして、各鉄心ブロック２１のスロット２１ｃを各スロット収納部Ｓ１〜Ｓ６に対して径方向Ｒから挿入することで電機子７を得る。

図２２は図２１のＣ−Ｃ線に沿う断面模式図、図２３は図２２のＤ−Ｄ線に沿う断面模式図、図２４は図２２のＥ−Ｅ線に沿う断面模式図である。図２２において左右方向が径方向Ｒ、上下方向が軸方向Ｚであり、また、図２３、図２４において左右方向が径方向Ｒ、上下方向が周方向Ｙとなっている。

いま、一つのスロット２１ｃ内に、６層分のスロット収納部Ｓ１〜Ｓ６が収納されている場合、図２２に示すように、脚部Ｌ１、Ｌ２側の各スロット収納部Ｓ１〜Ｓ５の上端における相互間の各隙間をＧ１１、Ｇ２１、Ｇ３１、Ｇ４１とし、また、スロット２１ｃから軸方向Ｚ外部に突出した脚部Ｌ１、Ｌ２およびターン部Ｔ３、Ｔ４、Ｔ７、Ｔ８の相互間の各間隔をＧ１２、Ｇ２２、Ｇ３２、Ｇ４２とする。また、脚部Ｌ１、Ｌ２側と反対側のスロット収納部Ｓ１〜Ｓ６の下端における相互間の各隙間をＧ１３、Ｇ２３、Ｇ３３、Ｇ４３、Ｇ５３とし、また、スロット２１ｃから軸方向Ｚ外部に突出したターン部Ｔ１、Ｔ２、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ９、Ｔ１０の各相互間の隙間をＧ１４、Ｇ２４、Ｇ３４、Ｇ４４、Ｇ５４とすれば、膨出部Ｑｅ同士の干渉を避ける上で、次の寸法関係を満たすことが好ましい。

Ｇ１１≧Ｇ１２ （１４）
Ｇ１３≦Ｇ１４ （１５）
Ｇ２１≦Ｇ２２ （１６）
Ｇ２３≧Ｇ２４ （１７）
Ｇ３１≧Ｇ３２ （１８）
Ｇ３３≦Ｇ３４ （１９）
Ｇ４１≦Ｇ４２ （２０）
Ｇ４３≧Ｇ４４ （２１）
Ｇ５３≦Ｇ５４ （２２）

実施の形態１の場合と同様、部分コイル１６を金型を用いて成形する上では、上記の各間隔を微細に規定するよりも、実際にはＧ１１≒Ｇ３１≒Ｇ２３≒Ｇ４３とし、また、Ｇ３２≒Ｇ２４≒Ｇ４４とし、Ｇ２１≒Ｇ４１≒Ｇ１３≒Ｇ３３≒Ｇ５３とし、さらに、Ｇ２２≒Ｇ４２≒Ｇ１４≒Ｇ３４≒Ｇ１４として形成するのが容易である。よって、Ｇ１１、Ｇ３１、Ｇ２３、Ｇ４３を同じ距離Ｘ１とし、Ｇ１２を距離Ｘ２とし、また、Ｇ２１、Ｇ４１、Ｇ１３、Ｇ３３、Ｇ５３を同じ距離Ｘ３とし、さらにＧ２２、Ｇ４２、Ｇ１４、Ｇ３４、Ｇ１４を同じ距離Ｘ４とし、また、Ｇ３２、Ｇ２４、Ｇ４４を同じ距離Ｘ５とすれば、上記の（１４）〜（２２）の関係は、次のように集約される。

Ｘ１≧Ｘ２ （２３）
Ｘ３≦Ｘ４ （２４）
Ｘ１≧Ｘ５ （２５）
この場合、Ｘ２＞Ｘ５なので、実際に膨出部Ｑｅ同士の干渉を避ける上では（２３）、（２４）の関係を同時に満たすことが好ましい。

このような寸法関係とすることで、実施の形態１の場合と同様、コイルエンドの径方向Ｒの厚みを小さくすることができるので、コイルエンドを小型化する効果がある。また、スロット２１ｃにおけるコイルの占積率を向上して回転電機の高出力化を図れる効果がある。

また、膨出部Ｑｅの径方向の寸法Ｇ５に対しては、以下のような寸法関係となるように設定することが望ましい。

２Ｇ５≦Ｇ１１ （２６）
２Ｇ５≦Ｇ２３ （２７）
２Ｇ５≦Ｇ３１ （２８）
２Ｇ５≦Ｇ４３ （２９）

この場合もＧ１１、Ｇ２３、Ｇ３１、Ｇ４３が同じ距離Ｘ１になっているとすれば、上記の（２６）〜（２９）の関係は、
２Ｇ５≦Ｘ１ （３０）
と集約される。このような寸法関係とすることで、曲げ加工時に生じる膨出部Ｑｅ同士が接触しないため、絶縁性を向上する効果がある。

なお、ここでは絶縁部材３５を用いて説明したが、必要に応じて省略してもよい。また、この実施の形態２ではスロット２１ｃ内に６層分のスロット収納部Ｓ１〜Ｓ６が収納されている場合を前提として説明したが、（２Ｎ＋２）層（Ｎは１以上の整数）の場合についてもこの発明を適用することができる。

なお、この発明は上記の実施の形態１、２の構成のみに限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、各構成に変形を加えたり、構成の一部を省略することが可能である。

Claims (8)

1. 電機子巻線が円環状の電機子鉄心に装着されて構成される電機子を有する回転電機において、
   上記電機子巻線は、上記電機子鉄心に形成されたスロットに収納されるスロット収納部と、上記スロットから外部に突出して上記スロット収納部の間を周方向に連結するスロット引出部とを有し、
   同一の上記スロットに径方向に並べて収納された複数の上記スロット収納部と、それぞれの上記スロット収納部から軸方向に連結されたそれぞれの上記スロット引出部において、周方向に同じ向きに曲げられている２つのスロット引出部に繋がる互いに隣接する２つのスロット収納部間の上記電機子鉄心の軸方向端部における径方向の距離をＸ１、
   周方向に同じ向きに曲げられている２つの上記スロット引出部間の径方向の距離をＸ２、周方向に互いに逆向きに曲げられている２つのスロット引出部に繋がる互いに隣接する２つの上記スロット収納部間の上記電機子鉄心の軸方向端部における径方向の距離をＸ３、周方向に互いに逆向きに曲げられている２つの上記スロット引出部間の径方向の距離をＸ４、としたとき、これらＸ１からＸ４の関係は、
   Ｘ１＞Ｘ２、かつＸ３＜Ｘ４
   となるように設定されている回転電機。
2. 上記スロット収納部を連結する上記スロット引出部の内の少なくとも一つは、接合部のない連続した導体からなる請求項１に記載の回転電機。
3. 周方向に互いに逆向きに曲げられている２つのスロット引出部の径方向の間には、上記電機子の軸心と同軸の軸心を有する円環状の絶縁部材が挿入されている請求項１または請求項２に記載の回転電機。
4. 上記スロット引出部に形成される径方向に膨らむ膨出部の径方向の寸法は、上記Ｘ１よりも小さくなるように設定されている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
5. 上記電機子巻線を構成する最小単位の部分コイルは、
   ３つ以上の上記スロット収納部が、連続する接合部のない上記スロット引出部により順次連結されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
6. 上記電機子巻線を構成する最小単位の部分コイルは、４つの上記スロット収納部を有し、各上記スロット収納部について、それぞれが上記スロット内で収納される位置に対して、径方向内側から順次、第１から第４の番号を付して定義すると、１つのスロットに収納された第１のスロット収納部と他のスロットに収納された第４のスロット収納部とは接合部のないスロット引出部で接続されており、かつ、上記第１のスロット収納部と同じスロットに収納された第２のスロット収納部と、上記第４のスロット収納部と同じスロットに収納された第３のスロット収納部とが接合部のないスロット引出部で接続されており、
   上記接合部のないスロット引出部の側において、第１のスロット収納部および第２のスロット収納部に繋がるそれぞれのスロット引出部が互いに同一方向に曲げられており、第３のスロット収納部および第４のスロット収納部に繋がるそれぞれのスロット引出部が互いに同一方向かつ第１のスロット収納部と第２のスロット収納部から出たそれぞれのスロット引出部とは逆向きに曲げられている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
7. 上記電機子巻線を構成する最小単位の部分コイルは、４つの上記スロット収納部を有し、各上記スロット収納部について、それぞれが上記スロット内で収納される位置に対して、径方向内側から順次、第１から第４の番号を付して定義すると、１つのスロットに収納された第１のスロット収納部と他のスロットに収納された第４のスロット収納部とは接合部のないスロット引出部で接続されており、かつ、上記第１のスロット収納部と同じスロットに収納された第２のスロット収納部と、上記第４のスロット収納部と同じスロットに収納された第３のスロット収納部とが接合部のないスロット引出部で接続されており、
   上記接合部のないスロット引出部とは逆側において第１のスロット収納部および第２のスロット収納部に繋がるそれぞれのスロット引出部が互いに同一方向に曲げられており、かつ第３のスロット収納部および第４のスロット収納部に繋がるそれぞれのスロット引出部が互いに同一方向かつ第１のスロット収納部と第２のスロット収納部から出たそれぞれのスロット引出部とは逆向きに曲げられている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
8. 上記電機子巻線を構成する最小単位の部分コイルは、４つの上記スロット収納部を有し、各上記スロット収納部について、それぞれが上記スロット内で収納される位置に対して、径方向内側から順次、第１から第４の番号を付して定義すると、１つのスロットに収納された第１のスロット収納部と他のスロットに収納された第４のスロット収納部とは接合部のないスロット引出部で接続されており、かつ、上記第１のスロット収納部と同じスロットに収納された第２のスロット収納部と、上記第４のスロット収納部と同じスロットに収納された第３のスロット収納部とが接合部のないスロット引出部で接続されており、
   上記接合部のないスロット引出部の側において、第１のスロット収納部および第２のスロット収納部に繋がるそれぞれのスロット引出部が互いに同一方向に曲げられており、第３のスロット収納部および第４のスロット収納部に繋がるそれぞれのスロット引出部が互いに同一方向かつ第１のスロット収納部と第２のスロット収納部から出たそれぞれのスロット引出部とは逆向きに曲げられており、
   かつ、上記接合部のないスロット引出部とは逆側において第１のスロット収納部および第２のスロット収納部に繋がるそれぞれのスロット引出部が互いに同一方向に曲げられており、かつ第３のスロット収納部および第４のスロット収納部に繋がるそれぞれのスロット引出部が互いに同一方向かつ第１のスロット収納部と第２のスロット収納部から出たそれぞれのスロット引出部とは逆向きに曲げられている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。

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