JP6394971B2

JP6394971B2 - 回転電機の固定子

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Publication number: JP6394971B2
Application number: JP2015030645A
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Inventors: 暁斗田村
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Filing date: 2015-02-19
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Description

本発明は、車両等に搭載され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。

従来、車両に搭載されて使用される回転電機として、回転可能に設けられた回転子と、該回転子と径方向に対向して配置され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、及び該固定子コアのスロットに巻装されたそれぞれ電気的位相の異なる複数の相巻線よりなる固定子巻線を有する固定子と、を備えたものが一般に知られている。

そして、特許文献１及び特許文献２には、図１１及び図１２に示すように、導体を覆う絶縁被膜を有する断面形状が矩形の角線を用いて固定子コア１３０に巻装された三相の固定子巻線１４０，２４０が開示されている。この固定子巻線１４０，２４０を構成する各相巻線は、スロット１３１に収容されるスロット収容部１５１Ｃと、周方向に異なるスロット１３１に収容されたスロット収容部１５１Ｃ同士をスロット１３１の外部で接続しているターン部１５２とを有する。ターン部１５２は、延伸方向中央部に周方向に延びる頭頂部１５３を有し、頭頂部１５３の中央部には、径方向に折れ曲がるクランク部１５４が設けられている。この固定子巻線１４０，２４０は、固定子コア１３０の少なくとも軸方向一端側に多数のターン部１５２により形成されたコイルエンド部１４５を有する。

特許文献１の固定子巻線１４０は、図１１に示すように、コイルエンド部１４５を形成するターン部１５２が、スロット１３１の内周側からＮ（Ｎは２以上の自然数）層目に収容されたスロット収容部と、６スロットピッチ離れた他のスロットの内周側からＮ−１層目に収容されたスロット収容部同士を電気的に接続する波巻きにて巻装されている。

また、特許文献２の固定子巻線２４０は、図１２〜図１４に示すように、複数のＵ字形状の導体セグメントを固定子コア１３０の軸方向一端側（図１２の上方側）からスロット１３１に挿入して、固定子コア１３０の軸方向他端側（図１２の下方側）に延出した開放端部を周方向に捻った後、所定の開放端部の端末同士を接続することにより固定子コア１３０に巻装されている。この場合、基本となるＵ字形状の導体セグメントとして、ターン部１５２の大きさが異なる大小２種類の導体セグメント１５０Ａ，１５０Ｂが用いられる。また、各スロット１３１には、導体セグメントのスロット収容部１５１Ｃが径方向１列に４本ずつ収容されている。

大セグメント１５０Ａは、図１３に示すように、スロット１３１の内周側から１層目（最内層）に収容されたスロット収容部１５１Ｃと、６スロットピッチ離れた他のスロット１３１の内周側から４層目（最外層）に収容されたスロット収容部１５１Ｃ同士が接続される。また、小セグメント１５０Ｂは、図１４に示すように、スロット１３１の内周側から２層目に収容されたスロット収容部１５１Ｃと、６スロットピッチ離れた他のスロット１３１の内周側から３層目に収容されたスロット収容部１５１Ｃ同士が接続される。これら大セグメント１５０Ａ及び小セグメント１５０Ｂは、６スロットごとのスロット１３１に（６スロットピッチで）収容されて巻装されている。

特開２０１１−１０９８９４号公報特開平１１−１６４５０６号公報

ところで、上記の特許文献１，２に開示された固定子巻線１４０，２４０は、導体を覆う絶縁被膜を有する断面形状が矩形の角線を成形型で所定形状に押圧成形（曲げ加工）することにより形成されている。即ち、コイルエンド部１４５を形成するターン部１５２の頭頂部１５３及びクランク部１５４が押圧成形により形成されている。そのため、押圧成形時に特に大きな加工ストレスが掛かるクランク部１５４では、絶縁被膜の膜厚が減少し易い。また、隣接するクランク部同士が干渉して絶縁被膜が潰れることによって更に膜厚が減少すると、絶縁距離が保てなくなり、絶縁不良に繋がる恐れがある。

特許文献１の場合には、図１１に示すように、曲げ加工による絶縁被膜の膜厚減少が顕著なクランク部１５４同士が、周方向に１スロットピッチ分の距離で近接しており、さらにクランク部１５４同士が角当たりするため（図１１のＥ部参照）、干渉による絶縁被膜の潰れが発生した際に絶縁性が大きく低下することとなる。

また、特許文献２の大セグメント１５０Ａの場合には、図１３のＦ部に示すように、同一形状のターン部１５２が周方向で隣り合うため、頭頂部１５３同士が周方向に１スロットピッチ分の距離で近接してしまう。また、小セグメント１５０Ｂの場合も同様に、図１４のＧ部に示すように、同一形状のターン部１５２が周方向で隣り合うため、頭頂部１５３同士が周方向に１スロットピッチ分の距離で近接してしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、固定子巻線のコイルエンド部を形成するターン部において、干渉による絶縁被膜の潰れ発生を防止し得るようにした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、前記スロットに収容されて前記固定子コアに巻装されたそれぞれ電気的位相の異なる三相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の相巻線（４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗ）よりなる固定子巻線（４０）と、を備え、前記固定子巻線が複数の導体セグメント（５０）を所定の状態に接続して形成されるセグメント型巻線よりなる回転電機の固定子（２０）において、
前記固定子巻線を構成する前記相巻線は、導体（５８）を覆う絶縁被膜（５９）を有する断面形状が矩形の角線よりなるとともに、前記スロットに収容されるスロット収容部（５１Ｃ）と、周方向に異なる前記スロットに収容された前記スロット収容部同士を前記スロットの外部で接続しているターン部（５２Ａ，５２Ｂ）とを有し、
前記ターン部は、延伸方向長さの長い長ピッチターン部（５２Ａ）と延伸方向長さの短い短ピッチターン部（５２Ｂ）の２種類のものからなり、且つ前記固定子コアの軸方向端面（３０ａ）から最も離間した部位に、径方向に折れ曲がるクランク部（５４Ａ，５４Ｂ）を含み前記固定子コアの軸方向端面と平行に周方向に延びる頭頂部（５３Ａ，５３Ｂ）を有し、
前記短ピッチターン部が前記短ピッチターン部と周方向に隣り合う同相の前記長ピッチターン部の軸方向内側に収まり、前記短ピッチターン部と前記長ピッチターン部の前記頭頂部同士が軸方向に重なり合うとともに、軸方向に重なり合った前記頭頂部同士は、平面部（５７Ａ，５７Ｂ）同士が軸方向に対向するように平行に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、固定子巻線を構成する相巻線のターン部は、固定子コアの軸方向端面から最も離間した部位に周方向に延びる頭頂部を有し、固定子の周方向全域において周方向に隣り合うターン部の頭頂部同士が軸方向に重なり合っている。そのため、周方向に隣り合うターン部の頭頂部同士を軸方向に離隔することができるので、頭頂部同士の干渉による絶縁被膜の潰れ発生を防止することができる。

なお、この欄およ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の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に係る固定子を搭載した回転電機の軸方向断面図である。実施形態１に係る固定子の一部を示す部分斜視図である。実施形態１に係る固定子の一部を示す部分断面図である。実施形態１に係る固定子巻線に用いられる大小一組の導体セグメントの斜視図である。実施形態１に係る固定子巻線に用いられる小セグメントの部分斜視図である。実施形態１に係る固定子巻線に用いられる導体セグメントの断面図である。実施形態１において固定子コアのスロットに収容される導体セグメントの配置位置を示す固定子コアの周方向に展開した模式説明図である。実施形態１に係る固定子巻線の結線図である。実施形態１に係る固定子巻線に用いられる大小一組の導体セグメントの配置状態を示す正面図である。図９のＸ−Ｘ線断面図である。従来例１の固定子の一部を示す部分斜視図である。従来例２の固定子の一部を示す部分斜視図である。従来例２の固定子巻線を構成する大セグメントの部分斜視図である。従来例２の固定子巻線を構成する小セグメントの部分斜視図である。

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て具体的に説明する。

〔実施形態１〕
本実施形態に係る固定子２０が搭載された回転電機１は、車両用電動機として使用されるものである。この回転電機１は、図１に示すように、有底筒状の一対のハウジング部材１０ａ，１０ｂが開口部同士で接合されてなるハウジング１０と、ハウジング１０に軸受け１１，１２を介して回転自在に支承される回転軸１３に固定された回転子１４と、ハウジング１０内の回転子１４を包囲する位置でハウジング１０に固定された固定子２０と、を備えている。

回転子１４は、固定子２０の内周側と径方向に対向する外周側に、周方向に所定距離を隔てて極性が交互に異なるように配置された複数の磁極を有する。これらの磁極は、回転子１４の所定位置に埋設された複数の永久磁石により形成されている。回転子１４の磁極の数は、回転電機により異なるため限定されるものではない。本実施形態では、８極（Ｎ極：４、Ｓ極：４）の回転子が用いられている。

次に、図２〜図１０を参照して固定子２０について説明する。固定子２０は、図２及び図３に示すように、周方向に配列された複数のスロット３１を有する円環状の固定子コア３０と、固定子コア３０のスロット３１に巻装されたそれぞれ電気的位相の異なる三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の相巻線よりなる固定子巻線４０と、を備えている。

固定子コア３０は、円環状の複数の電磁鋼板を固定子コア３０の軸方向に積層して形成された一体型のものである。この固定子コア３０は、円環状のバックコア３３と、バックコア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のティース３４とからなり、隣り合うティース３４の間にスロット３１が形成されている。固定子コア３０に形成されたスロット３１の数は、回転子１４の磁極数（８磁極）に対し、固定子巻線４０の一相当たり２個の割合で形成されて、スロット倍数が２とされている。本実施形態では、８×３×２＝４８より、スロット数は４８個とされている。即ち、４８個のスロット３１は、周方向に順番に繰り返し２個ずつ配置されたＵ相スロットＵ１，Ｕ２、Ｖ相スロットＶ１，Ｖ２及びＷ相スロットＷ１，Ｗ２よりなる。

固定子巻線４０を構成する相巻線は、スロット３１に収容されるスロット収容部５１Ｃと、周方向に異なるスロット３１に収容されたスロット収容部５１Ｃ同士をスロット３１の外部で接続しているターン部５２Ａ，５２Ｂとを有する。この固定子巻線４０は、Ｕ字形状をなす複数の導体セグメント５０を固定子コア３０の軸方向一端側からスロット３１に挿入して、軸方向他端側に延出した一対の開放端部を互いに周方向反対側へ捻った後、所定の捻り部の端末同士を溶接等により接合して所定のパターンで電気的に接続することにより形成されている。

本実施形態では、基本となる導体セグメント５０として、図４に示すように、大きさの異なる２種類の大小セグメント５０Ａ，５０Ｂが採用されている。大セグメント５０Ａ及び小セグメント５０Ｂは、矩形断面のコイル線材をそれぞれ異なる成形型で押圧成形することによりＵ字形状に形成されており、互いに平行な一対の直線部５１Ａ，５１Ｂと、一対の直線部５１Ａ，５１Ｂの一端同士を連結するターン部５２Ａ，５２Ｂとからなる。大セグメント５０Ａと小セグメント５０Ｂは、ターン部５２Ａ，５２Ｂの延伸方向長さが異なる。

具体的には、大セグメント５０Ａのターン部５２Ａは、７スロットピッチの長さに形成され、小セグメント５０Ｂのターン部５２Ｂは、５スロットピッチの長さに形成されている。よって以下、大セグメント５０Ａのターン部５２Ａを「長ピッチターン部５２Ａ」と呼び、小セグメント５０Ｂのターン部５２Ｂを「短ピッチターン部５２Ｂ」と呼ぶ場合もある。

ターン部５２Ａ，５２Ｂの延伸方向（周方向）中央部で固定子コア３０の軸方向端面３０ａから最も離間した部位には、軸方向端面３０ａと平行に周方向に延びる頭頂部５３Ａ，５３Ｂが設けられている。この頭頂部５３Ａ，５３Ｂの周方向中央部には、径方向に折れ曲がるクランク部５４Ａ，５４Ｂが押圧成形により形成されている。クランク部５４Ａ，５４Ｂの径方向への折れ曲がり量は、１本の導体セグメント５０の径方向幅と概ね同じにされている。

ターン部５２Ａ，５２Ｂの頭頂部５３Ａ，５３Ｂの周方向両側には、固定子コア３０の軸方向端面３０ａに対して所定の角度で傾斜した斜行部５５Ａ，５５Ｂが設けられている。本実施形態の場合には、大セグメント５０Ａの斜行部５５Ａの傾斜角度θ１と、小セグメント５０Ｂの斜行部５５Ｂの傾斜角度θ２が同等にされている（図９参照）。また、ターン部５２Ａ，５２Ｂの両側にある各斜行部５５Ａ，５５Ｂと各直線部５１Ａ，５１Ｂとの間には、成形型で押圧成形することによってくの字形状に曲げ加工された立ち上がり部５６Ａ，５６Ｂがそれぞれ形成されている。この立ち上がり部５６Ａ，５６Ｂは、図５に示すように、固定子コア３０の軸方向端面３０ａから露出した部位である。

これら大セグメント５０Ａ及び小セグメント５０Ｂは、図６に示すように、断面形状が矩形の導体５８と、導体５８の外周面を被覆する内層５９ａ及び外層５９ｂからなる２層構造の絶縁被膜５９とからなる角線を、成形型で押圧成形することによりＵ字形状に形成されている。

次に、各スロット３１に挿入配置される大セグメント５０Ａ及び小セグメント５０Ｂの挿入配置方法について図７を参照して説明する。なお、図７には、三相の相巻線のうちＵ相巻線が収容されるＵ相スロットＵ１，Ｕ２が示されている。この場合、スロット倍数が２とされていることから、一方のＵ相スロットＵ１及び他方のＵ相スロットＵ２は、それぞれ周方向に６スロットピッチ離れて配置されている。

大セグメント５０Ａは、一方の直線部５１ＡがＵ相スロットＵ１の内周側から１層目に挿入され、他方の直線部５１ＡがＵ相スロットＵ１から時計回り方向（矢印Ｘ方向）に７スロットピッチ離れたＵ相スロットＵ２の内周側から２層目に挿入される。また、小セグメント５０Ｂは、一方の直線部５１ＢがＵ相スロットＵ２の内周側から１層目に挿入され、他方の直線部５１ＢがＵ相スロットＵ２から時計回り方向（矢印Ｘ方向）に５スロットピッチ離れたＵ相スロットＵ１の内周側から２層目に挿入される。

その後、上記と同様にして、大セグメント５０Ａ及び小セグメント５０Ｂが、周方向に隣接して２個ずつ繰り返し配置されたＶ相スロットＶ１，Ｖ２及びＷ相スロットＷ１，Ｗ２の１層目と２層目に順番に挿入される。このようにして、大セグメント５０Ａ及び小セグメント５０Ｂが、各相スロットＵ，Ｖ，Ｗの１層目と２層目に周方向に１周するように挿入配置される。

続いて、大セグメント５０Ａの一方の直線部５１Ａが、Ｕ相スロットＵ１の内周側から３層目に挿入され、他方の直線部５１ＡがＵ相スロットＵ１から時計回り方向（矢印Ｘ方向）に７スロットピッチ離れたＵ相スロットＵ２の内周側から４層目に挿入される。また、小セグメント５０Ｂの一方の直線部５１Ｂが、Ｕ相スロットＵ２の内周側から３層目に挿入され、他方の直線部５１ＢがＵ相スロットＵ２から時計回り方向（矢印Ｘ方向）に５スロットピッチ離れたＵ相スロットＵ１の内周側から４層目に挿入される。

その後、上記と同様にして、大セグメント５０Ａ及び小セグメント５０Ｂが、周方向に隣接して２個ずつ繰り返し配置されたＶ相スロットＶ１，Ｖ２及びＷ相スロットＷ１，Ｗ２の３層目と４層目に順番に挿入される。このようにして、大セグメント５０Ａ及び小セグメント５０Ｂが、各相スロットＵ，Ｖ，Ｗの３層目と４層目に周方向に１周するように挿入配置される。

続いて、大セグメント５０Ａの一方の直線部５１Ａが、Ｕ相スロットＵ１の内周側から５層目に挿入され、他方の直線部５１ＡがＵ相スロットＵ１から時計回り方向（矢印Ｘ方向）に７スロットピッチ離れたＵ相スロットＵ２の内周側から６層目に挿入される。また、小セグメント５０Ｂの一方の直線部５１Ｂが、Ｕ相スロットＵ２の内周側から５層目に挿入され、他方の直線部５１ＢがＵ相スロットＵ２から時計回り方向（矢印Ｘ方向）に５スロットピッチ離れたＵ相スロットＵ１の内周側から６層目に挿入される。

その後、上記と同様にして、大セグメント５０Ａ及び小セグメント５０Ｂが、周方向に隣接して２個ずつ繰り返し配置されたＶ相スロットＶ１，Ｖ２及びＷ相スロットＷ１，Ｗ２の５層目と６層目に順番に挿入される。このようにして、大セグメント５０Ａ及び小セグメント５０Ｂが、各相スロットＵ，Ｖ，Ｗの５層目と６層目に周方向に１周するように挿入配置される。

これにより、全相スロットＵ，Ｖ，Ｗ内には、合計６本の直線部５１Ａ，５１Ｂが径方向１列に整列した状態で収容される。本実施形態の場合には、各相スロットＵ，Ｖ，Ｗ内において、３本の直線部５１Ａと３本の直線部５１Ｂが交互に収容されている。

その後、各スロット３１から軸方向他端側（図２の下側）へ延出した一対の直線部５１Ａ，５１Ｂの開放端部は、固定子コア３０の軸方向端面３０ａに対して所定の角度をもって斜めに斜行するように互いに周方向反対側へ捻られて、概ね半磁極ピッチ分の長さの捻り部（図示せず）が形成される。そして、固定子コア３０の軸方向他端側において、導体セグメント５０の所定の捻り部の先端部同士が例えば溶接により接合されて所定のパターンで電気的に接続される。

即ち、所定の導体セグメント５０が直列に接続されて、スロット３１の内周側からＮ（Ｎは１以上の自然数）層目に収容されたスロット収容部５１Ｃと、他のスロット３１の内周側からＮ＋１層目に収容されたスロット収容部５１Ｃ同士が電気的に接続される。これにより、固定子コア３０のスロット３１に沿って周方向に波巻きにて巻装された３本の相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗ（図８参照）よりなる固定子巻線４０が形成される。

なお、固定子巻線４０の各相について、基本となるＵ字形状の導体セグメント５０（大小セグメント５０Ａ，５０Ｂ）により、固定子コア３０の周方向に６周する相巻線が形成される。しかし、固定子巻線４０の各相について、出力用引き出し線及び中性点用引き出し線と接続されたセグメント、並びに１周目と２周目、・・・、５周目と６周目をそれぞれ接続する接続部を有するセグメントは、基本となる導体セグメント５０とは異なる異形セグメント（図示せず）で構成される。これら異形セグメントを用いて、図８に示すように、それぞれ４本の並列巻線Ｕ１〜Ｕ４，Ｖ１〜Ｖ４，Ｗ１〜Ｗ４が並列接続された相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗの巻線端が星型結線で結線されてなる固定子巻線４０が形成される。

このようにして固定子コア３０に巻装された固定子巻線４０の軸方向一端側には、固定子コア３０の軸方向端面３０ａからスロット３１の外部に突出した複数のターン部５２Ａ，５２Ｂにより全体としてリング状の第１コイルエンド部４５（図１及び図２参照）が形成されている。また、固定子巻線４０の軸方向他端側には、固定子コア３０の軸方向他端側の端面からスロット３１の外部に突出した複数の捻り部及び端末接合部により全体としてリング状の第２コイルエンド部４６（図１参照）が形成されている。

上記のように形成された固定子巻線４０の第１コイルエンド部４５は、図２に示すように、固定子２０の周方向全域において、周方向に隣り合う長ピッチターン部５２Ａと短ピッチターン部５２Ｂの頭頂部５３Ａ，５３Ｂ同士が軸方向に重なり合っている。この場合、図９及び図１０に示すように、短ピッチターン部５２Ｂは、長ピッチターン部５２Ａの軸方向内側に収まり、短ピッチターン部５２Ｂの頭頂部５３Ｂの軸方向外側面が、長ピッチターン部５２Ａの頭頂部５３Ａの軸方向内側面で覆われた状態になっている。

そして、軸方向に重なり合った頭頂部５３Ａ，５３Ｂ同士は、三相の相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗ（図８参照）のうちで同相の相巻線の頭頂部５３Ａ，５３Ｂ同士となっている。具体的には、Ｕ相巻線４１Ｕの長ピッチターン部５２Ａ（Ｕ）と短ピッチターン部５２Ｂ（Ｕ）の頭頂部５３Ａ（Ｕ），５３Ｂ（Ｕ）同士が軸方向に重なり合い、Ｖ相巻線４１Ｖの長ピッチターン部５２Ａ（Ｖ）と短ピッチターン部５２Ｂ（Ｖ）の頭頂部５３Ａ（Ｖ），５３Ｂ（Ｖ）同士が軸方向に重なり合い、Ｗ相巻線４１Ｗの長ピッチターン部５２Ａ（Ｗ）と短ピッチターン部５２Ｂ（Ｗ）の頭頂部５３Ａ（Ｗ），５３Ｂ（Ｗ）同士が軸方向に重なり合っている。

また、それぞれ軸方向に重なり合った頭頂部５３Ａ，５３Ｂ同士は、図２のＡ部、図９及び図１０に示すように、長ピッチターン部５２Ａの頭頂部５３Ａの軸方向内側に位置する平面部５７Ａと、短ピッチターン部５２Ｂの頭頂部５３Ｂの軸方向外側に位置する平面部５７Ｂ同士が、軸方向に対向するように平行に配置されている。

また、周方向に隣接する頭頂部５３Ａ，５３Ｂ同士は、スロット３１の周方向ピッチ（１スロットピッチ）よりも大きく周方向にずれた状態になっている。即ち、本実施形態の場合には、図２に示すように、周方向に隣接する長ピッチターン部５２Ａの頭頂部５３Ａのクランク部５４Ａ同士、及び周方向に隣接する短ピッチターン部５２Ｂの頭頂部５３Ｂのクランク部５４Ｂ同士が、周方向に２スロットピッチずらされている。さらに、図２のＢ部に示すように、短ピッチターン部５２Ｂのクランク部５４Ｂを有する頭頂部５３Ｂと、長ピッチターン部５２Ａのストレート状に延びる斜行部５５Ａが、周方向に近接した状態になっている。

なお、三相の相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗの長ピッチターン部５２Ａと短ピッチターン部５２Ｂは、ターン部５２，５２Ｂの基準となる延伸方向長さをＭ（Ｍは２以上の任意の自然数）スロットピッチとしたときに、短ピッチターン部５２ＢがＭ−１スロットピッチとされ、長ピッチターン部５２ＡがＭ＋１スロットピッチとされている。本実施形態の場合には、スロット倍数が２とされ、Ｍ＝６とされているので、短ピッチターン部５２Ｂが５スロットピッチとされ、長ピッチターン部５２Ａが７スロットピッチとされている。

以上のように構成された本実施形態の固定子２０によれば、固定子巻線４０の第１コイルエンド部４５を形成するターン部５２Ａ，５２Ｂは、固定子２０の周方向全域において周方向に隣り合う長ピッチターン部５２Ａと短ピッチターン部５２Ｂの頭頂部５３Ａ，５３Ｂ同士が軸方向に重なり合っている。そのため、周方向に隣り合う長ピッチターン部５２Ａと短ピッチターン部５２Ｂの頭頂部５３Ａ，５３Ｂ同士を軸方向に離隔することができるので、頭頂部５３Ａ，５３Ｂ同士の干渉による絶縁被膜５９の潰れ発生を防止することができる。

また、軸方向に重なり合った頭頂部５３Ａ，５３Ｂ同士は、平面部５７Ａ，５７Ｂ同士が軸方向に対向するように平行に配置されているので、図２のＡ部に示すように、頭頂部５３Ａ，５３Ｂ同士が接触する際には面接触となる。そのため、頭頂部５３Ａ，５３Ｂ同士の干渉時における絶縁被膜５９の潰れを緩和し、絶縁被膜５９の膜厚減少を低減することができる。

また、軸方向に重なり合った頭頂部５３Ａ，５３Ｂ同士は、三相の相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗのうちで同相の相巻線の頭頂部５３Ａ，５３Ｂ同士となるようにされている。これにより、同相の相巻線の頭頂部５３Ａ，５３Ｂ同士が軸方向に重なり合うことで、クランク部５４Ａ，５４Ｂ同士が近接する箇所での電位差を低減することができるため、絶縁被膜５９の潰れ発生による絶縁不良の発生を抑制することができる。

また、ターン部５２Ａ，５２Ｂの頭頂部５３Ａ，５３Ｂは、押圧成形により形成された径方向に折れ曲がるクランク部５４Ａ，５４Ｂを有することから、クランク部５４Ａ，５４Ｂを押圧成形する際に大きな加工ストレスが加わるため、絶縁被膜５９の膜厚減少が顕著となる。そのため、本実施形態のように、頭頂部５３Ａ，５３Ｂ同士が軸方向に重なり合うようにすることによって、絶縁保護の効果が特に有効となる。

また、ターン部５２Ａ，５２Ｂは、頭頂部５３Ａ，５３Ｂの両側に斜行部５５Ａ，５５Ｂを有し、軸方向内側に配置された短ピッチターン部５２Ｂの頭頂部５３Ｂと、軸方向外側に配置された周方向に隣接する長ピッチターン部５２Ａの斜行部５５Ａが周方向に近接している。そのため、クランク部５４Ｂを有する短ピッチターン部５２Ｂの頭頂部５３Ｂと周方向に近接する箇所が、長ピッチターン部５２Ａのストレート状に形成された斜行部５５Ａになるので（図２のＢ部参照）、近接箇所の絶縁距離を確保し易くなり、絶縁被膜５９の膜厚不足による絶縁不良を防止することができる。

また、本実施形態では、スロット倍数が２とされ、固定子巻線４０の第１コイルエンド部４５を形成するターン部５２Ａ，５２Ｂの基準となる延伸方向長さＭを６スロットピッチとしたときに、Ｍ−１で５スロットピッチの短ピッチターン部５２Ｂと、Ｍ＋１で７スロットピッチの長ピッチターン部５２Ａが軸方向に重なり合うようにされている。通常、スロット倍数が２とされて頭頂部５３Ａ，５３Ｂを軸方向に重ねる場合には、２種類のピッチを組み合わせる必要がある。したがって、本実施形態のように、ターン部５２Ａ，５２Ｂの延伸方向長さを、Ｍ−１スロットピッチとＭ＋１スロットピッチの２種類のピッチを組み合わせることで、従来のＭスロットピッチで巻装される固定子巻線の特性を変えることなく、絶縁性能だけを向上させることができる。

〔他の実施形態〕
本発明は、上記の実施形態１に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。

例えば、上記の実施形態１では、固定子巻線４０の第１コイルエンド部４５を形成するターン部５２Ａ，５２Ｂは、延伸方向長さが異なる２種類のものが採用されていたが、３種類以上にして軸方向に重ねるターン部の数を変更してもよい。

また、上記の実施形態１の固定子巻線４０は、Ｕ字形状をなす複数の導体セグメント５０を所定の状態に接続して形成されるセグメント型のものであるが、固定子巻線の軸方向両端部に形成される両方のコイルエンド部にそれぞれターン部を有するような連続線で形成される固定子巻線に対しても本発明を適用することができる。

また、上記の実施形態１では、本発明に係る回転電機の固定子を車両用電動機に適用した例を説明したが、本発明は、車両に搭載される回転電機としての発電機あるいは電動機、さらには両者を選択的に使用し得る回転電機にも適用することができる。

１…車両用電動機（回転電機）、２０…固定子、３０…固定子コア、３０ａ…軸方向端面、３１…スロット、４０…固定子巻線、４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗ…相巻線、５１Ｃ…スロット収容部、５２Ａ…長ピッチターン部（ターン部）、５２Ｂ…短ピッチターン部（ターン部）、５３Ａ，５３Ｂ…頭頂部、５４Ａ，５４Ｂ…クランク部、５５Ａ，５５Ｂ…斜行部、５７Ａ，５７Ｂ…平面部、５８…導体、５９…絶縁被膜。

Claims

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、前記スロットに収容されて前記固定子コアに巻装されたそれぞれ電気的位相の異なる三相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の相巻線（４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗ）よりなる固定子巻線（４０）と、を備え、前記固定子巻線が複数の導体セグメント（５０）を所定の状態に接続して形成されるセグメント型巻線よりなる回転電機の固定子（２０）において、
前記固定子巻線を構成する前記相巻線は、導体（５８）を覆う絶縁被膜（５９）を有する断面形状が矩形の角線よりなるとともに、前記スロットに収容されるスロット収容部（５１Ｃ）と、周方向に異なる前記スロットに収容された前記スロット収容部同士を前記スロットの外部で接続しているターン部（５２Ａ，５２Ｂ）とを有し、
前記ターン部は、延伸方向長さの長い長ピッチターン部（５２Ａ）と延伸方向長さの短い短ピッチターン部（５２Ｂ）の２種類のものからなり、且つ前記固定子コアの軸方向端面（３０ａ）から最も離間した部位に、径方向に折れ曲がるクランク部（５４Ａ，５４Ｂ）を含み前記固定子コアの軸方向端面と平行に周方向に延びる頭頂部（５３Ａ，５３Ｂ）を有し、
前記短ピッチターン部が前記短ピッチターン部と周方向に隣り合う同相の前記長ピッチターン部の軸方向内側に収まり、前記短ピッチターン部と前記長ピッチターン部の前記頭頂部同士が軸方向に重なり合うとともに、軸方向に重なり合った前記頭頂部同士は、平面部（５７Ａ，５７Ｂ）同士が軸方向に対向するように平行に配置されていることを特徴とする回転電機の固定子。
前記ターン部は、前記頭頂部の両側に前記固定子コアの軸方向端面に対して所定の角度で傾斜した斜行部（５５Ａ，５５Ｂ）を有し、
軸方向内側に配置された前記ターン部の前記頭頂部と、軸方向外側に配置された周方向に隣接する前記ターン部の前記斜行部が、周方向に近接し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。
前記固定子コアの前記スロットは、前記固定子巻線の一極一相当たり２個の割合で形成され、前記ターン部の基準となる延伸方向長さをＭ（Ｍは２以上の任意の自然数）スロットピッチとしたときに、Ｍ−１スロットピッチの前記短ピッチターン部（５２Ｂ）とＭ＋１スロットピッチの前記長ピッチターン部（５２Ａ）が軸方向に重なり合っ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。