JP6369294B2 - 回転電機の固定子 - Google Patents

Description

本発明は、例えば車両において電動機や発電機として使用される回転電機の固定子に関する。

回転電機の固定子として、周方向に配列された複数のスロットを有する固定子コアと、周方向の異なるスロットに収容される複数のスロット収容部とスロットの外部でスロット収容部同士を接続する複数のターン部とを有する複数の連続コイル線材を固定子コアに波巻きしてなる固定子コイルと、を備えたものが一般に知られている。

ここで用いられる連続コイル線材は、固定子コアを周方向に周回するように長尺に形成されたものである。この連続コイル線材のスロット収容部の配置パターンは、特許文献１に開示されているように、隣接するスロットにおいて、１層目と２層目に交互に配置されるパターン（編込みコイルタイプ）と、特許文献２に開示されているように、１層目と１層目、２層目と２層目に配置されるパターン（重ねコイルタイプ）とがある。また、特許文献３には、連続コイル線材同士の干渉を回避するために、スロット収容部に連続するターン部の根元部に、径方向に折れ曲がるクランク部を設けることが開示されている。

特開２００２−１７６７５２号公報 米国特許第６８８２０７７号明細書 特開２０１０−１６６８０３号公報

ところで、上記特許文献３に開示されているように、ターン部の根元部にクランク部を設けた場合には、固定子コアの軸方向端面から突出するターン部の突出高さがクランク部の分だけ高くなる。そのため、特許文献２では、ターン部の突出高さを小さくするために、固定子コアのスロットを区画する壁面の軸方向端部に傾斜状となったクランク部が収納されるように切り欠きを設けるようにしている。また、クランク部は、折り曲げることで断面積が減少するため、電気抵抗が増大し、発熱による性能低下を招くこととなる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、固定子コアのスロットを区画する壁面に切り欠きを設ける必要がなく、クランク部の断面積の減少を最小限に抑制することができる回転電機の固定子を提供することを解決すべき課題とするものである。

上記課題を解決するためになされた本発明は、
周方向に配列された複数のスロット（３１）を有する固定子コア（３０）と、周方向の異なる前記スロットに収容される複数のスロット収容部（５１）と前記スロットの外部で前記スロット収容部同士を接続する複数のターン部（５２）とを有する複数の連続コイル線材（５０，５０Ａ〜５０Ｃ）を前記固定子コアに波巻きしてなる固定子コイル（４０）と、を備えた回転電機の固定子において、
前記連続コイル線材は、前記スロット収容部の両端とそれぞれ接続する前記ターン部の根元部に、径方向に折れ曲がる第１クランク部（５４）と、前記ターン部の前記固定子コアから軸方向外方へ最も離れた頭頂部に、前記固定子コアの中心軸（Ｏ）から放射方向に延びる基準直線（Ｌ１）に対して周方向に傾斜した第２クランク部（５３，５３ａ，５３ｂ）と、を有し、
前記第１クランク部の径方向への折れ曲がり量（Ａ１）は、前記スロット収容部の径方向幅（Ｃ１）の半分に設定されており、
前記固定子コイルは、前記固定子コアの軸方向両端面からそれぞれ軸方向外方へ突出するコイルエンド部（４１，４２）において、前記基準直線に対する周方向への傾斜方向の異なる２種類の前記第２クランク部が周方向に交互となるように配置された箇所が複数存在していることを特徴とする。

この構成によれば、連続コイル線材は、スロット収容部の両端とそれぞれ接続するターン部の根元部に、径方向に折れ曲がる第１クランク部を有し、第１クランク部の径方向への折れ曲がり量がスロット収容部の径方向幅の半分に設定されている。これにより、第１クランク部をスロット収容部の片側だけに設けた場合に比べて、第１クランク部の折れ曲がり量と延伸方向長さをそれぞれ半分に設定することができる。そのため、第１クランク部を固定子コアの軸方向端面の外側に設けることができるので、固定子コアのスロットを区画する壁面に切り欠きを設けることなく、固定子コアの軸方向端面から突出するターン部の突出高さを低く抑制することができる。また、第１クランク部の断面積の減少を最小限に抑制することができるので、電気抵抗の増大を抑制して、発熱による性能低下を回避することができる。更に、固定子コイルのコイルエンド部において、基準直線に対する周方向への傾斜方向の異なる２種類の第２クランク部が周方向に交互となるように配置された箇所が複数存在している。これにより、第２クランク部を伝って流動する冷却液が流動方向を変化しながら流動して、冷却液がコイルエンド部の広範囲に流動し易くなり、且つコイルエンド部での滞留時間も長くなるので、良好な冷却効果を得ることができる。

なお、この欄及び特許請求の範囲で記載された各部材や部位の後の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載された具体的な部材や部位との対応関係を示すものであり、特許請求の範囲に記載された各請求項の構成に何ら影響を及ぼすものではない。

実施形態１に係る回転電機の固定子の斜視図である。 実施形態１に係る回転電機の固定子の側面図である。 実施形態１に係る回転電機の固定子の平面図である。 実施形態１に係る回転電機の固定子の軸方向に沿う断面図である。 実施形態１に係る分割コアの平面図である。 実施形態１に係る固定子コイルの斜視図である。 実施形態１に係る固定子コイルを構成する連続コイル線材の正面図である。 実施形態１に係る回転電機の固定子の一部を示す部分正面図である。 実施形態１に係る回転電機の固定子の一部を示す部分正面図である。 実施形態１に係る回転電機の固定子の一部を示す部分斜視図である。 実施形態１に係る回転電機の固定子の一部を示す部分正面図である。 実施形態１に係る回転電機の固定子の一部を示す部分斜視図である。 実施形態１においてスロット収容部の両側に設けられた第１クランク部の構成を示す説明図である。 比較例１においてスロット収容部の片側に設けられた第１クランク部の構成を示す説明図である。 実施形態１において連続コイル線材に設けられる第１クランク部の状態を示す説明図である。 実施形態１においてコイル線材束に設けられる第１クランク部の状態を示す説明図である。 実施形態１においてスロット収容部の両側に設けられる第１クランク部の折れ曲がり方向の組み合わせを示す説明図である。 実施形態１においてスロット収容部の両側に設けられる第１クランク部の折れ曲がり方向の組み合わせを示す説明図である。 実施形態１において１本と１本の連続コイル線材を編み込んで束ねたコイル線材束の説明図である。 実施形態１において２本と１本の連続コイル線材を編み込んで束ねたコイル線材束の説明図である。 実施形態１において３本と３本の連続コイル線材を編み込んで束ねたコイル線材束の説明図である。 実施形態１において６本と６本の連続コイル線材を編み込んで束ねたコイル線材束の説明図である。 実施形態１において６本と６本のコイル線材束同士を編み込んで束ねる際の編込み箇所を示す説明図である。 実施形態１において円筒状に成形された固定子コイルから抽出された１本の連続コイル線材を一方のコイルエンド部側から見た平面図である。 図２４のＫ部を拡大して示す部分拡大平面図である。 図２４のＫ部を拡大して示す部分拡大斜視図である。 実施形態１に係る固定子の一部を拡大して示す部分拡大図である。 実施形態１において冷却装置のノズルから固定子コイルの両コイルエンド部に冷却液が滴下された状況を示す側面図である。 実施形態１において冷却装置のノズルから固定子コイルの一方のコイルエンド部に冷却液が滴下された状況を示す正面図である。 図２９の一部を拡大して示す部分拡大図である。

以下、本発明に係る回転電機の固定子の実施形態について図面を参照しつつ具体的に説明する。

〔実施形態１〕
本実施形態の固定子２０は、例えば車両の電動機及び発電機を兼ねる回転電機に使用されるものであって、内周側に回転子（図示せず）を回転自在に収容する。回転子の外周部には、複数の永久磁石が周方向に所定距離を隔てて埋設されており、これら永久磁石により周方向に極性が交互に異なる複数の磁極が形成されている。本実施形態では、１６磁極（Ｎ極：８、Ｓ極：８）とされている。

固定子２０は、図１〜図４に示すように、複数の分割コア３２よりなる円環状の固定子コア３０と、固定子コア３０に波巻きされた複数（本実施形態では１２本）の連続コイル線材５０からなる三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の固定子コイル４０と、を備えている。固定子コア３０は、周方向に分割された複数（本実施形態では４８個）の分割コア３２（図５参照）を円環状に組み付けて形成されており、その内周側に周方向に配列された複数のスロット３１を有する。円環状に組み付けられた複数の分割コア３２は、それらの外周に圧入により嵌合された外筒３７により固定保持されている。

この固定子コア３０は、外周側に位置する円環状のバックコア部３３と、バックコア部３３から径方向内方へ突出し周方向に所定距離を隔てて配列された複数（本実施形態では９６個）のティース３４とからなる。これにより、隣り合うティース３４の周方向に対向する側面３４ａ同士の間には、固定子コア３０の内周側に開口し軸方向に延びるスロット３１が形成されている。各スロット３１は、その深さ方向が径方向と一致するように形成されている。固定子コア３０に形成されたスロット３１の数は、回転子の磁極数（１６磁極）に対し、固定子コイル４０の一相あたり２個の割合（スロット倍数：２）で形成されている。本実施形態では、１６×３×２＝９６より、スロット数は９６個とされている。

固定子コア３０を構成する分割コア３２は、プレス打ち抜き加工により所定形状に形成された複数の電磁鋼板を軸方向に積層させて形成されている。隣接する２枚の電磁鋼板の間には、絶縁薄膜が配置されている。なお、この分割コア３２は、電磁鋼板の積層体からだけでなく、従来公知の金属薄板および絶縁薄膜を用いて形成してもよい。

固定子コイル４０は、図６に示すように、所定の波形形状に成形した複数（本実施形態では１２本）の連続コイル線材５０を所定の状態に束ねてなる帯状のコイル線材束６０（図２０参照）を形成した後、そのコイル線材束６０を渦巻き状に巻き付けて円筒状に成形することにより形成されている。

固定子コイル４０を構成する連続コイル線材５０は、図７に示すように、長尺状の波形形状に形成されている。この連続コイル線材５０は、長手方向に沿って並列配置され固定子コア３０のスロット３１に収容されるスロット収容部５１と、周方向の異なるスロット３１から外部に突出して隣り合うスロット収容部５１の一端部同士及び他端部同士を交互にそれぞれ接続するターン部５２とを有する。この連続コイル線材５０は、導電率の高い銅やアルミ等からなる矩形断面の導体と、導体の外周面を覆う絶縁被膜とからなる平角線で形成されている。

連続コイル線材５０は、各ターン部５２の中央部に位置し、固定子コア３０の軸方向端面３０ａ（図２参照）から軸方向外方へ最も離れた頭頂部に、各ターン部５２の両端にそれぞれ接続する一対のスロット収容部５１を径方向に層変わりさせる第２クランク部５３を有する。この第２クランク部５３の径方向への変位量は、１本の連続コイル線材５０の径方向幅と概ね同じにされている。よって、ターン部５２の両端にそれぞれ接続する一対のスロット収容部５１は、各スロット３１内において径方向に１層分ずれた層に収容されている。

この第２クランク部５３は、図８に示すように、固定子コア３０の中心軸Ｏ（図３参照）から放射方向に延びる基準直線Ｌ１に対して周方向に傾斜している。本実施形態の場合には、基準直線Ｌ１に対する周方向への傾斜方向が異なる２種類の第２クランク部５３ａ，５３ｂを有する。即ち、第２クランク部５３ａは、基準直線Ｌ１に対して周方向一方側（時計回り方向）へ角度θ１傾斜している。また、第２クランク部５３ｂは、基準直線Ｌ１に対して周方向他方側（反時計回り方向）へ角度θ２傾斜している。なお、ここでの角度θ１，θ２は鋭角とする。

これら傾斜方向の異なる２種類の第２クランク部５３ａ，５３ｂは、周方向において、それぞれ単数及び複数のものが不規則に配置されており、周方向に交互となるように配置された箇所が複数存在している。例えば、図９及び図１０には、１２本中の６本の連続コイル線材５０にそれぞれ設けられた６個の第２クランク部５３ｂ（層変わり部）が周方向に連続して配置されている箇所が示されている。また、図１１及び図１２には、１２本中の１本目と７本目の連続コイル線材５０にそれぞれ設けられた１個の第２第２クランク部５３ｂ（層変わり部）が周方向において単独に配置されている箇所が示されている。なお、第２クランク部５３ａ，５３ｂの傾斜角度θ１，θ２は、それぞれ複数種類の傾斜角度を有するようにしてもよい。

また、連続コイル線材５０は、図７に示すように、スロット収容部５１の延伸方向両端とそれぞれ接続するターン部５２の根元部に、径方向に折れ曲がる第１クランク部５４を有する。この第１クランク部５４は、スロット収容部５１の各端部から径方向外方に折れ曲がるものと、径方向内方に折れ曲がるものとが混在するようにして、全てのスロット収容部５１の両側に設けられている。各第１クランク部５４の径方向への折れ曲がり量Ａ１は、図１３に示すように、１本のスロット収容部５１の径方向幅Ｃ１の半分（Ｃ１／２）にされて一定に設定されている。また、第１クランク部５４の径方向への折れ曲がり量Ａ１は、第２クランク部５３の径方向への変位量の半分に設定されている。

なお、図１４に示す比較例１のように、第１クランク部１５４がスロット収容部１５１の片側だけに設けられる場合には、第１クランク部１５４の径方向への折れ曲がり量Ａ２は、スロット収容部１５１の径方向幅Ｃ２（Ｃ１と同一）と同等にされる。これに対して、本実施形態の場合には、第１クランク部５４がスロット収容部５１の延伸方向両側に設けられることで、各第１クランク部５４の径方向への折れ曲がり量Ａ１がスロット収容部５１の径方向幅Ｃ１の半分（Ｃ１／２）にされている。

また、本実施形態の第１クランク部５４の延伸方向長さＢ１は、比較例１の第１クランク部１５４の延伸方向長さＢ２の半分（Ｂ２／２）にされている。さらに、本実施形態の第１クランク部５４の径方向幅Ｄ１は、比較例１の第１クランク部１５４の径方向幅Ｄ２よりも大きくなっている。即ち、本実施形態の第１クランク部５４の断面積は、比較例１の第１クランク部１５４の断面積よりも大きくなっている。これにより、本実施形態の場合には、第１クランク部５４の断面積の減少が最小限に抑制され、電気抵抗の増大が抑制されている。

また、本実施形態では、図１５に示すように、ターン部５２は、両端部に周方向に湾曲して折り曲げられた曲げＲ部５５を有し、第１クランク部５４は、曲げＲ部５５の一部と重複して設けられている。これにより、固定子コア３０の軸方向端面３０ａから突出するターン部５２の突出高さｈが低く抑制されている。なお、図１６に示すように、各ターン部５２に設けられた曲げＲ部５５は、隣接する他の曲げＲ部５５と干渉しない位置に配置されているので、第１クランク部５４を曲げＲ部５５の一部と重複して設けても第１クランク部５４同士が干渉することはない。

本実施形態において、スロット収容部５１の両側に設けられる第１クランク部５４の折れ曲がり方向の組み合わせは、図１７及び図１８に示す４種類のパターンとなる。即ち、図１７において、一方のスロット収容部５１ａの両側に設けられた第１クランク部５４の折れ曲がり方向は（内・内）となり、他方のスロット収容部５１ｂの両側に設けられた第１クランク部５４の折れ曲がり方向は（外・内）となる。また、図１８において、一方のスロット収容部５１ｃの両側に設けられた第１クランク部５４の折れ曲がり方向は（内・外）となり、他方のスロット収容部５１ｄの両側に設けられた第１クランク部５４の折れ曲がり方向は（外・外）となる。

上記において、「内」は、スロット収容部５１の端部から径方向内方へ折れ曲がる場合であり、「外」は、スロット収容部５１の端部から径方向外方へ折れ曲がる場合である。ここで、第１クランク部５４の折れ曲がり方向が「外」の場合には、第１クランク部５４と固定子コア３０の軸方向端面３０ａとの間に窪み部５６が形成されている（図４、図２８参照）。なお、図１７及び図１８に示す連続コイル線材５０は、上側のターン部５２に第２クランク部５３ｂが設けられ、下側のターン部５２に第２クランク部５３ａが設けられている部位であるが、ターン部５２に設けられる第２クランク部５３の傾斜方向が逆になる場合でも、上記と同じ４種類のパターンとなる。

本実施形態のコイル線材束６０は、図１９〜図２２に示すように、連続コイル線材５０を所定の状態に束ねることにより形成されている。先ず、図１９に示すように、１本の連続コイル線材５０Ａと１本の連続コイル線材５０Ｂとを、複数箇所で交差した状態に束ねて、２本の連続コイル線材５０Ａ，５０Ｂよりなるコイル線材束６０Ａを形成する。

このコイル線材束６０Ａは、各連続コイル線材５０Ａ，５０Ｂの２．５山ごとの位置で交差するように編み込まれている。即ち、通常の連続的な編み込みの場合には、各連続コイル線材５０Ａ，５０Ｂの０．５山ごとの位置で交差するように編み込まれるのに対して、この場合には、２山（ターン部５２の２個分の長さ）飛ばしで編み込まれている。よって、連続コイル線材５０が固定子コア３０の周方向に１周する範囲において、隣接する二つの交差箇所の間隔が全ての箇所で２．５山（ターン部５２の１個分の長さ以上）とされている。

なお、２．５山とは、連続コイル線材５０のスロット収容部５１の延伸方向両側にそれぞれあるターン部５２の２．５個分の長さ範囲のことをいう。また、複数の連続コイル線材５０が束ねられてなるコイル線材束６０の場合には、スロット収容部５１の延伸方向両側のそれぞれにおいて一塊となった複数のターン部５２よりなるターン部群の２．５個分の長さ範囲のことをいう。

この場合、２本の連続コイル線材５０Ａ，５０Ｂの編込みは、次のように行われる。先ず、２本の連続コイル線材５０Ａ，５０Ｂを、長手方向（中心軸線方向）に２スロットピッチずらせて対面した状態に配置する。次いで、２本の連続コイル線材５０Ａ，５０Ｂを、長手方向一端部を固定した状態で、互いの中心軸線の周りを回転するように相対回転（公転）させる。このとき、２本の連続コイル線材５０Ａ，５０Ｂは、１８０°相対回転するごとに、且つ２．５山ずつ離れた位置で、図１９の上下から互いに交差させた状態で接近させることにより編み込まれている。これにより、２本の連続コイル線材５０Ａ，５０Ｂは、長手方向に２スロットピッチずれた状態に束ねられて、一つのコイル線材束６０Ａとされている。

なお、２本の連続コイル線材５０Ａ，５０Ｂ同士の交差箇所は、各連続コイル線材５０Ａ，５０Ｂのスロット収容部５１の延伸方向両側にそれぞれある、隣接する２個のターン部５２の間である。また、２本の連続コイル線材５０Ａ，５０Ｂ同士の交差箇所は、各連続コイル線材５０Ａ，５０Ｂのスロット収容部５１の延伸方向両側にそれぞれ存在している。

次に、図２０に示すように、一つのコイル線材束６０Ａと１本の連続コイル線材５０Ｃとを、複数箇所で交差した状態に束ねて、３本の連続コイル線材５０Ａ〜５０Ｃよりなるコイル線材束６０Ｂを形成する。このコイル線材束６０Ｂも、コイル線材束６０Ａと同様に、各連続コイル線材５０Ａ〜５０Ｃの２．５山ごとの位置で交差するように編み込まれている。この場合、一つのコイル線材束６０Ａと１本の連続コイル線材５０Ｃとの編込みは、長手方向に２スロットピッチずれた状態に束ねられているコイル線材束６０Ａを構成する２本の連続コイル線材５０Ａ，５０Ｂのずれ方向中央位置に、１本の連続コイル線材５０Ｃが位置するように配置されて、上記と同様に行われる。これにより、合計３本の連続コイル線材５０Ａ〜５０Ｃは、長手方向に１スロットピッチずつずれた状態に束ねられている。

続いて、図２１に示すように、第１コイル線材束６０Ｂ１と第２コイル線材束６０Ｂ２とを、複数箇所で交差した状態に束ねて、６本の連続コイル線材５０Ａ〜５０Ｃよりなるコイル線材束６０Ｃを形成する。このコイル線材束６０Ｃは、各連続コイル線材５０Ａ〜５０Ｃの２．５山ごとの位置で交差するように編み込まれている。この場合、第１及び第２コイル線材束６０Ｂ１，６０Ｂ２の編込みは、第１コイル線材束６０Ｂ１と第２コイル線材束６０Ｂ２が長手方向に３スロットピッチずれた状態で上記と同様に行われる。これにより、第１及び第２コイル線材束６０Ｂ１，６０Ｂ２を構成する合計６本の連続コイル線材５０Ａ〜５０Ｃは、長手方向に１スロットピッチずつずれた状態に束ねられている。

続いて、図２２に示すように、第１コイル線材束６０Ｃ１と第２コイル線材束６０Ｃ２とを、複数箇所で交差した状態に束ねて、１２本の連続コイル線材５０Ａ〜５０Ｃよりなるコイル線材束６０Ｄを形成する。このコイル線材束６０Ｄは、第１コイル線材束６０Ｃ１と第２コイル線材束６０Ｃ２が長手方向に６スロットピッチずれた状態で、第１及び第２コイル線材束６０Ｃ１，６０Ｃ２の２．５山ごとの位置で交差するようにして、上記と同様に編み込まれている。

この場合、第１及び第２コイル線材束６０Ｃ１，６０Ｃ２同士の交差箇所は、図２３に示すように、第１及び第２コイル線材束６０Ｃ１，６０Ｃ２のスロット収容部５１の延伸方向両側にそれぞれある、隣接する２個のターン部群の間（上下方向に対向する２個の矢印の箇所）である。これにより、第１及び第２コイル線材束６０Ｃ１，６０Ｃ２を構成する１２本の連続コイル線材５０Ａ〜５０Ｃは、長手方向に１スロットピッチずつずれた状態に束ねられている。

なお、本実施形態の場合には、上記のように各連続コイル線材５０同士の交差箇所が２．５山ごとに設定されているので、連続コイル線材５０が固定子コア３０の周方向に１周する範囲において、隣接する二つの交差箇所の間隔が全ての箇所で２．５山（ターン部５２の１個分の長さ以上）とされている。これにより、コイル線材束６０は、通常行われる０．５山ごとの編込みのように密な状態ではなく、粗の状態に編み込まれている。そのため、複数の連続コイル線材５０を束ねる際に、各連続コイル線材５０にストレスが掛かり難くなり、塑性変形し難くなるので、連続コイル線材５０を束ねる作業や、後に行う固定子コア３０との組み付け作業を容易に行うことが可能となる。

本実施形態の固定子コイル４０は、以上のようにして１２本の連続コイル線材５０を束ねて帯状に形成されたコイル線材束６０Ｄを、渦巻き状に３周するように巻き付けて円筒状に成形することにより形成されている（図６参照）。なお、図２４、図２５及び図２６には、円筒状に成形された固定子コイル４０から抽出された１本の連続コイル線材５０が示されている。図２４、図２５及び図２６において、５０ｅは、連続コイル線材５０の一端側の端末部であり、５０ｆは、連続コイル線材５０の他端側の端末部である。この固定子コイル４０は、それぞれ並列接続された２本の並列巻線よりなる３本の相巻線の巻線端が星型結線により結線されている。なお、各並列巻線は、直列接続された２本の連続コイル線材５０で構成されている。

この固定子コイル４０は、次のようにして固定子コア３０と組み付けられている。即ち、円筒状に成形された固定子コイル４０に対して、外周側から各分割コア３２のティース３４を挿入して、全ての分割コア３２を固定子コイル４０に沿って円環状に組み付けた後、分割コア３２の外周に円筒状の外筒３７を、例えば圧入や焼きばめ等の手法により嵌合する。これにより、固定子コイル４０は、図１〜図４に示すように、各連続コイル線材５０の所定のスロット収容部５１が固定子コア３０の所定のスロット３１内に収容された状態に組み付けられる。

この場合、各連続コイル線材５０のスロット収容部５１は、所定のスロット数（本実施形態では３相×２個（倍スロット）＝６個）ごとのスロット３１に収容されている。そして、それぞれのスロット３１には、所定数（本実施形態では６本）の連続コイル線材５０のスロット収容部５１が径方向１列に整列した状態で配置されている。また、連続コイル線材５０の隣り合うスロット収容部５１同士を接続しているターン部５２は、固定子コア３０の軸方向両端面３０ａからそれぞれ突出している。これにより、固定子コイル４０の軸方向両端部には、その突出している多数のターン部５２により円環状のコイルエンド部４１，４２がそれぞれ形成されている（図１〜図４参照）。

本実施形態の場合、スロット収容部５１の両端とそれぞれ接続するターン部５２の根元部に、径方向への折れ曲がり量Ａ１がスロット収容部５１の径方向幅Ｃ１の半分に設定された第１クランク部５４が設けられている。そのため、図２７に示すように、コイルエンド部４１，４２の内径（直径）は、スロット収容部５１（連続コイル線材５０）１本分小さくなり、コイルエンド部４１，４２の外径（直径）は、スロット収容部５１（連続コイル線材５０）１本分大きくなっている。

以上のように、本実施形態の回転電機の固定子２０によれば、連続コイル線材５０は、スロット収容部５１の両端とそれぞれ接続するターン部５２の根元部に、径方向に折れ曲がる第１クランク部５４を有し、第１クランク部５４の径方向への折れ曲がり量Ａ１がスロット収容部５１の径方向幅Ｃ１の半分に設定されている。これにより、第１クランク部５４をスロット収容部５１の片側だけに設けた場合に比べて、第１クランク部５４の折れ曲がり量Ａ１と延伸方向長さをそれぞれ半分に設定することができる。そのため、第１クランク部５４を固定子コア３０の軸方向端面３０ａの外側に設けることができるので、固定子コア３０のスロット３１を区画する壁面に切り欠きを設けることなく、固定子コア３０の軸方向端面３０ａから突出するターン部５２の突出高さを低く抑制することができる。また、第１クランク部５４の断面積の減少を最小限に抑制することができるので、電気抵抗の増大を抑制して、発熱による性能低下を回避することができる。

また、本実施形態の第１クランク部５４は、全てのスロット収容部５１の両側に設けられているので、連続コイル線材５０同士の干渉をより確実に回避しつつ、上記の作用及び効果を得ることができる。

また、第１クランク部５４の径方向への折れ曲がり量Ａ１は、第２クランク部５３の径方向への変位量の半分に設定されているので、第１クランク部５４をスロット収容部５１の片側だけに設けた場合に比べて、第１クランク部５４の折れ曲がり量Ａ１と延伸方向長さをそれぞれ半分に設定することができる。これにより、第１クランク部５４の折れ曲がり量Ａ１がスロット収容部５１の径方向幅Ｃ１の半分に設定されている場合と同様の作用及び効果を得ることができる。さらに、第１クランク部５４の折れ曲がり量Ａ１が一定に設定されているので、上記の作用及び効果を安定して得ることができる。

また、本実施形態のターン部５２は、両端部に周方向に湾曲して折り曲げられた曲げＲ部５５を有し、第１クランク部５４は、曲げＲ部５５の一部と重複して設けられているので、固定子コア３０の軸方向端面３０ａから突出するターン部５２の突出高さｈを低く抑制することができる。

また、本実施形態では、第１クランク部５４と固定子コア３０の軸方向端面３０ａとの間に窪み部５６が形成されている。さらに、固定子コイル４０のコイルエンド部４１，４２において、基準直線Ｌ１に対する周方向への傾斜方向の異なる２種類の第１及び第２クランク部５３ａ，５３ｂが周方向に交互となるように配置された箇所が複数存在している。そのため、冷却液で固定子２０を冷却する冷却装置を備えた回転電機に対して、本実施形態の固定子２０を適用すれば、良好な冷却効果を得ることができる。

即ち、冷却装置を備えた回転電機は、図２８及び図２９に示すように、固定子２０の軸線が水平方向を向くように配置され、固定子２０の上方に、固定子コイル４０の両コイルエンド部４１，４２の上部にそれぞれ冷却液を吐出するノズル７０が配置されている。この場合、固定子２０の各コイルエンド部４１，４２は、図３０に示すように、軸線方向外側端面の最上部において、周方向中央部から周方向他方側（反時計回り方向）に向かって複数の第２クランク部５３ａが位置し、周方向中央部から周方向一方側（時計回り方向）に向かって複数の第２クランク部５３ｂが位置するように配置されている。

これにより、ノズル７０から各コイルエンド部４１，４２の上部に吐出された冷却液は、第２クランク部５３ａ，５３ｂを伝って周方向両側に流動する。このとき、本実施形態のコイルエンド部４１，４２は、周方向への傾斜方向の異なる２種類の第２クランク部５３ａ，５３ｂが、周方向に交互となるように配置された箇所が複数存在しているので、第２クランク部５３ａ，５３ｂを伝って流動する冷却液は、流動方向を変化しながら流動する。これにより、冷却液がコイルエンド部４１，４２の広範囲に流動し易くなり、且つコイルエンド部４１，４２での滞留時間も長くなる。また、第１クランク部５４と固定子コア３０の軸方向端面３０ａとの間に形成された窪み部５６に流入した冷却液は、窪み部５６に長時間滞留し易くなるので、これらのことによって、良好な冷却効果を得ることができる。

２０…固定子、 ３０…固定子コア、 ３０ａ…端面、 ３１…スロット、 ４０…固定子コイル、 ４１，４２…コイルエンド部、 ５０，５０Ａ〜５０Ｃ…連続コイル線材、 ５１…スロット収容部、 ５２…ターン部、 ５３，５３ａ，５３ｂ…第２クランク部、 ５４…第１クランク部、 ５５…曲げＲ部、 ５６…窪み部、 Ａ１…第１クランク部の折れ曲がり量、 Ｂ１…第１クランク部の延伸方向長さ、 Ｃ１…スロット収容部の径方向幅、 Ｌ１…基準直線、 Ｏ…固定子コアの中心軸。

Claims (6)

1. 周方向に配列された複数のスロット（３１）を有する固定子コア（３０）と、周方向の異なる前記スロットに収容される複数のスロット収容部（５１）と前記スロットの外部で前記スロット収容部同士を接続する複数のターン部（５２）とを有する複数の連続コイル線材（５０，５０Ａ〜５０Ｃ）を前記固定子コアに波巻きしてなる固定子コイル（４０）と、を備えた回転電機の固定子において、
   前記連続コイル線材は、前記スロット収容部の両端とそれぞれ接続する前記ターン部の根元部に、径方向に折れ曲がる第１クランク部（５４）と、前記ターン部の前記固定子コアから軸方向外方へ最も離れた頭頂部に、前記固定子コアの中心軸（Ｏ）から放射方向に延びる基準直線（Ｌ１）に対して周方向に傾斜した第２クランク部（５３，５３ａ，５３ｂ）と、を有し、
   前記第１クランク部の径方向への折れ曲がり量（Ａ１）は、前記スロット収容部の径方向幅（Ｃ１）の半分に設定されており、
   前記固定子コイルは、前記固定子コアの軸方向両端面からそれぞれ軸方向外方へ突出するコイルエンド部（４１，４２）において、前記基準直線に対する周方向への傾斜方向の異なる２種類の前記第２クランク部が周方向に交互となるように配置された箇所が複数存在していることを特徴とする回転電機の固定子。
2. 前記第１クランク部は、全ての前記スロット収容部の両側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。
3. 前記第２クランク部は、前記ターン部の両端にそれぞれ接続する一対の前記スロット収容部を径方向に層変わりさせる部位であり、
   前記第１クランク部の径方向への折れ曲がり量は、前記第２クランク部の径方向への変位量の半分に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機の固定子。
4. 前記第１クランク部の径方向への折れ曲がり量は、一定に設定されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の回転電機の固定子。
5. 前記ターン部は、両端部に周方向に湾曲して折り曲げられた曲げＲ部（５５）を有し、前記第１クランク部は、前記曲げＲ部の少なくとも一部と重複して設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の回転電機の固定子。
6. 前記第１クランク部と前記固定子コアの軸方向端面（３０ａ）との間に窪み部（５６）が形成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の回転電機の固定子。

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