JP6407448B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

この発明は、電機子と、電機子に対して回転する回転子とを有する回転電機に関するものである。

従来、電機子コアの複数の磁極ティースに複数の電機子コイルを２層重ね巻きで巻いて電機子を構成した回転電機が知られている。また、従来、電機子コアに設けられたベースコイルのコイルエンドとは逆向きにコイルエンドを傾けた追加コイルを電機子コアに設けることにより、回転電機の動作特性を良好に保つようにした回転電機が提案されている（例えば特許文献１参照）。

国際公開ＷＯ２０１５／１２１９６０

しかし、特許文献１に示されている従来の回転電機では、追加コイルを電機子コアに設けるときに、電機子コアに設けられたベースコイル等の他のコイルのコイルエンドを避けながら電機子コアのスロットに追加コイルを挿入する必要があるので、追加コイルを電機子コアに取り付ける作業に手間がかかることが想定される。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、動作特性が良好であり、かつ、製造を容易にすることができる回転電機を得ることを目的とする。

この発明による回転電機は、周方向について互いに間隔を置いて設けられた複数の磁極ティースを有し、各磁極ティース間にスロットが形成されている電機子コア、互いに異なるスロットに配置された一対のコイル辺と一対のコイル辺間を繋ぐコイルエンドとをそれぞれ含む複数の電機子コイルを有し、各電機子コイルが重ね巻きで上記磁極ティースに巻かれ、各電機子コイルに三相電流が流れる電機子コイル群、及び周方向へ並ぶ複数の磁極を持ち、電機子コア及び電機子コイル群に対して回転される回転子を備え、電機子コイル群は、一方のコイル辺がスロットの上口に配置され他方のコイル辺がスロットの下口に配置された複数のベースコイルと、一方及び他方のコイル辺がいずれもスロットの上口に配置された複数の上層コイルと、一方及び他方のコイル辺がいずれもスロットの下口に配置された複数の下層コイルとを電機子コイルとして有し、Ｎを２以上の自然数とすると、１つの磁極当たりのスロットの数である毎極スロット数ｑ’は、Ｎ＜ｑ’＜Ｎ＋１の関係を満たし、各ベースコイルのコイルエンドは、電機子コアの周方向に対して同じ向きに傾いた状態でＮ＋１個の上記磁極ティースを跨いでおり、各上層コイル及び各下層コイルのそれぞれのコイルエンドは、Ｎ個の上記磁極ティースを跨いでおり、ベースコイルと同じ構成の複数の仮想ベースコイルの各コイル辺を各スロットの上口及び下口のすべてに配置し、かつＮ個の磁極ティースを挟む２つのスロットの上口にそれぞれ配置された２つのコイル辺に流れる電流が同相逆向きになる関係を持つ２つの仮想ベースコイルを仮想特定コイルとし、２つの仮想特定コイル間に挟まれた仮想ベースコイルを仮想調整コイルとして、２つの仮想特定コイルで構成された仮想コイル対と仮想調整コイルとが、電機子コアの周方向について一定間隔で現れるようにした仮想ベースコイル装着状態を想定すると、各ベースコイルは、すべての仮想特定コイル及びすべての仮想調整コイルのそれぞれの位置を避けて配置され、各上層コイル及び各下層コイルのそれぞれのコイル辺は、各仮想特定コイルのそれぞれのコイル辺の位置に配置され、各スロットのうち、各上層コイルの一方及び他方のコイル辺間に挟まれたスロットと、各下層コイルの一方及び他方のコイル辺間に挟まれたスロットとは、上口及び下口に加えて最下口が存在する深溝型スロットになっており、電機子コイル群は、一方及び他方のコイル辺がいずれも深溝型スロットの最下口に配置された複数の最下層コイルを電機子コイルとしてさらに有し、最下層コイルのコイルエンドは、上層コイル、下層コイル及びベースコイルがいずれも跨らない磁極ティースを避けて配置されており、最下層コイルのコイルエンドが跨ぐ上記磁極ティースの数は、各最下層コイルで同じになっている。

この発明による回転電機によれば、動作特性が良好であり、かつ、製造を容易にすることができる。

この発明の実施の形態１による回転電機を示す構成図である。 図１の電機子を示す展開図である。 比較例１による回転電機を示す構成図である。 図３の回転電機の電機子を示す展開図である。 図４の回転電機の電機子の要部拡大図である。 比較例１による回転電機の巻線係数Ｋｄを示す表である。 図１の回転電機の巻線係数Ｋｄを示す表である。 比較例２による回転電機を示す構成図である。 図８の電機子を示す展開図である。 比較例２による回転電機の巻線係数Ｋｄを示す表である。 この発明の実施の形態２による回転電機を示す構成図である。 図１１の電機子を示す展開図である。 図１１の回転電機の巻線係数Ｋｄを示す表である。

以下、この発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による回転電機を示す構成図である。図において、回転電機１は、円筒状の固定子である電機子２と、電機子２の軸線上に配置された回転軸３と、回転軸３に固定され、回転軸３と一体に電機子２に対して回転される回転子４とを有している。

回転子４は、電機子２の内側に配置されている。また、回転子４は、磁性材料（例えば鉄等）で構成された円柱状の回転子コア５と、回転子コア５の外周面（即ち、電機子２の内周面に対向する面）に設けられた複数の磁石６とを有している。各磁石６は、回転子コア５の周方向について互いに間隔を置いて配置されている。回転子４には、各磁石６によって回転子コア５の周方向へ並ぶ複数の磁極が形成されている。この例では、１４個の磁石６が回転子コア５の外周面に設けられており、回転子４の磁極数Ｐが１４になっている。

電機子２は、磁性材料（例えば鉄等）で構成された電機子コア７と、電機子コア７に設けられた電機子コイル群８とを有している。

電機子コア７は、円筒状のバックヨーク９と、バックヨーク９の内周部から径方向内側へ（即ち、回転子４に向けて）突出する複数の磁極ティース１０とを有している。各磁極ティース１０は、電機子コア７の周方向について互いに間隔を置いて設けられている。これにより、各磁極ティース１０間には、電機子コア７の径方向内側へ（即ち、回転子４に向けて）開放されたスロット１１が形成されている。電機子コア７では、磁極ティース１０の数とスロット１１の数（スロット数）Ｑとが同じになっている。この例では、磁極ティース１０の数及びスロット数Ｑがともに３６になっている。

ここでは、説明の便宜上、図１の回転軸３の中心から真上に位置するスロット１１を基準スロットとし、基準スロット１１の番号をＮｏ．１としている。また、図１の基準スロットＮｏ．１から反時計まわりの順に各スロット１１の番号をＮｏ．２、Ｎｏ．３、…、Ｎｏ．３６としている。また、図１のＮｏ．１及びＮｏ．２のスロット１１間に位置する磁極ティース１０の番号をＮｏ．１とし、Ｎｏ．１の磁極ティース１０から反時計まわりの順に各磁極ティース１０の番号をＮｏ．２、Ｎｏ．３、…、Ｎｏ．３６としている。

また、スロット数Ｑと磁極数Ｐとの関係を示す係数である毎極スロット数（即ち、回転子４の１つの磁極当たりのスロット１１の数）ｑ’は、以下の式（１）で表される。

ｑ’＝Ｑ／Ｐ …（１）

従って、この例では、毎極スロット数ｑ’の値が３６／１４＝１８／７≒２．５７となっている。

図２は、図１の電機子２を示す展開図である。電機子コイル群８は、複数のベースコイル１２と、複数の上層コイル１３と、複数の下層コイル１４と、複数の最下層コイル１５とを電機子コイルとして有している。

ベースコイル１２、上層コイル１３、下層コイル１４及び最下層コイル１５のそれぞれは、複数の磁極ティース１０にまとめて巻かれた導線束により構成されている。即ち、ベースコイル１２、上層コイル１３、下層コイル１４及び最下層コイル１５のそれぞれは、重ね巻きで磁極ティース１０に巻かれている。また、ベースコイル１２、上層コイル１３、下層コイル１４及び最下層コイル１５のそれぞれを構成する導線束の線種及びターン数は、すべて同じである。

ベースコイル１２、上層コイル１３、下層コイル１４及び最下層コイル１５のそれぞれは、互いに異なるスロット１１に配置された一対のコイル辺２１と、複数の磁極ティース１０を跨いで一対のコイル辺２１間を繋ぐ一対のコイルエンド２２とを有している。各コイル辺２１は、スロット１１に沿った略直線部である。各コイルエンド２２は、電機子コア７の軸線方向外側でコイル辺２１の端部間を繋いでいる。

電機子コア７に設けられている複数のスロット１１のうち、電機子コア７の周方向について一定間隔で存在する一部のスロット１１は深溝型スロット１１１とされ、深溝型スロット１１１以外の他のスロット１１は通常スロット１１２とされている。

各通常スロット１１２の深さ寸法は、すべて同じになっている。各通常スロット１１２には、コイル辺２１を配置するための空間である上口（即ち、上層）及び下口（即ち、下層）が存在している。通常スロット１１２の上口は、通常スロット１１２の下口よりも電機子コア７の径方向内側（即ち、通常スロット１１２の開口側）に位置している。

各深溝型スロット１１１の深さ寸法は、すべて同じになっている。また、各深溝型スロット１１１は、各通常スロット１１２よりも深くなっている。各深溝型スロット１１１には、コイル辺２１を配置するための空間である上口（即ち、上層）、下口（即ち、下層）及び最下口（即ち、最下層）が存在している。深溝型スロット１１１の上口は深溝型スロット１１１の下口よりも電機子コア７の径方向内側（即ち、深溝型スロット１１１の開口側）に位置し、深溝型スロット１１１の下口は深溝型スロット１１１の最下口よりも電機子コア７の径方向内側（即ち、深溝型スロット１１１の開口側）に位置している。

各深溝型スロット１１１及び各通常スロット１１２のそれぞれの上口は電機子コア７の径方向について同位置に存在し、各深溝型スロット１１１及び各通常スロット１１２のそれぞれの下口は電機子コア７の径方向について同位置に存在している。従って、各深溝型スロット１１１のそれぞれの最下口は、通常スロット１１２の下口よりも径方向外側の位置に存在している。

各ベースコイル１２は、一方のコイル辺２１をスロット１１の上口に配置し、他方のコイル辺２１をスロット１１の下口に配置した状態で電機子コア７に設けられている。また、各ベースコイル１２のコイルエンド２２は、電機子コア７の周方向に対して同じ方向に傾いた状態で複数の磁極ティース１０を跨いでいる。

コイルエンド２２が跨ぐ磁極ティース１０の数（即ち、共通のコイルにおける一方及び他方のコイル辺２１間に挟まれる磁極ティース１０の数）をコイルピッチとすると、各ベースコイル１２のコイルピッチは、すべて同じになっている。各ベースコイル１２は、コイルピッチが毎極スロット数ｑ’よりも大きい長節巻きのコイルである。

上層コイル１３は、一方及び他方のコイル辺２１をいずれもスロット１１の上口に配置した状態で電機子コア７に設けられている。下層コイル１４は、一方及び他方のコイル辺２１をいずれもスロット１１の下口に配置した状態で電機子コア７に設けられている。最下層コイル１５は、一方及び他方のコイル辺２１をいずれも深溝型スロット１１１の最下口に配置した状態で電機子コア７に設けられている。

なお、図２では、各ベースコイル１２、各上層コイル１３、各下層コイル１４及び各最下層コイル１５のそれぞれに流れる電流の相をＵ、Ｖ、Ｗで示している。また、図２では、各コイル辺２１に流れる電流の向きを、Ｕ、Ｖ、Ｗの大文字及び小文字と、コイル辺２１を示す白抜きの丸印の中に黒丸印及びＸ印を付した記号とで示している。従って、各コイル１２，１３，１４，１５の巻き回し方向は、各コイル辺２１の電流の向きで分かるようになっている。

ここで、本実施の形態による回転電機１での各ベースコイル１２、各上層コイル１３、各下層コイル１４及び各最下層コイル１５のそれぞれの位置を特定するために、上層コイル１３、下層コイル１４及び最下層コイル１５を含まない比較例１による回転電機を想定する。

図３は、比較例１による回転電機１Ａを示す構成図である。また、図４は、図３の回転電機１Ａの電機子２を示す展開図である。さらに、図５は、図４の回転電機１Ａの電機子２の要部拡大図である。なお、図４及び図５では、各コイルに流れる電流相と、各コイル辺に流れる電流の向きとが、図２と同様の方法で示されている。

比較例１による回転電機１Ａの構成は、電機子コイル群８の構成及び電機子コア７のスロット１１の構成以外、実施の形態１による回転電機１の構成と同様である。比較例１では、実施の形態１による各深溝型スロット１１１に代えて通常スロット１１２が電機子コア７に設けられている。即ち、比較例１では、電機子コア７に設けられているすべてのスロット１１が通常スロット１１２と同じ構成になっている。

比較例１による電機子コイル群８は、ベースコイル１２と同じ構成の複数の仮想ベースコイル１２ａのみを有している。各仮想ベースコイル１２ａは、ベースコイル１２のコイル辺２１と同じ構成の一対のコイル辺２１ａと、ベースコイル１２のコイルエンド２２と同じ構成の一対のコイルエンド２２ａとを有している。

各仮想ベースコイル１２ａは、一方のコイル辺２１ａをスロット１１の上口に配置し他方のコイル辺２１ａをスロット１１の下口に配置した状態で電機子コア７に規則的に並べられている。各仮想ベースコイル１２ａの各コイル辺２１ａは、各スロット１１の上口及び下口のすべてに配置されている。これにより、比較例１による回転電機１Ａの電機子２の状態は、各仮想ベースコイル１２ａが２層重ね巻きで電機子コア７に規則的に配置された仮想ベースコイル装着状態となっている。

回転電機の理想状態は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各電機子コイルがつくる誘起電圧のそれぞれの合成ベクトルの大きさが同じで、各相の誘起電圧の合成ベクトルが電気角で位相差１２０°ごとに分布している状態である。従って、比較例１による回転電機１Ａでは、回転電機の理想状態になるように、各仮想ベースコイル１２ａに接続される電流相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の選択と、各仮想ベースコイル１２ａの巻き回し方向の選択とが行われている。回転電機１Ａでは、各相の仮想ベースコイル１２ａの配置順及び各仮想ベースコイル１２ａの巻き回し方向をそれぞれ調整することにより、回転子４の磁極がつくる磁束に対応するおよそ正弦波状の誘起電圧が発生するようになっている。

図４では、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１８のスロット１１と、Ｎｏ．１９〜Ｎｏ．３６のスロット１１とに分けてみると、コイル辺２１ａに流れる電流の向きが反転していることを除いて、各相の仮想ベースコイル１２ａの配置が同じになっていることが分かる。これは、比較例１による回転電機１Ａの毎極スロット数ｑ’の値が１８／７であることによるものである。即ち、比較例１での電機子２では、１８個のスロット１１に対して７個の磁極が対応して１組となっていることから、各相の仮想ベースコイル１２ａの配置が１８個のスロット１１のまとまりで繰り返される構成となっている。

各仮想ベースコイル１２ａが２層重ね巻きで電機子コア７に規則的に配置された仮想ベースコイル装着状態では、Ｎを２以上の自然数とすると、毎極スロット数ｑ’が以下の式（２）を満たすとき、各仮想ベースコイル１２ａのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流相及び巻き回し方向を調整することにより、電流相及び電流の向きに関して特定の関係を持つ２つの仮想ベースコイル１２ａで構成された仮想コイル対２３が、一定間隔で出現するようにすることができる。仮想コイル対２３を構成する２つの仮想ベースコイル１２ａをそれぞれ仮想特定コイル１２Ａとすると、共通の仮想コイル対２３に含まれる２つの仮想特定コイル１２Ａの関係は、Ｎ個の磁極ティース１０を挟む２つのスロット１１の上口同士（又は下口同士）に配置された２つのコイル辺２１ａに流れる電流が同相逆向きになる関係になっている。

Ｎ＜ｑ’＜Ｎ＋１ …（２）

これは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各仮想ベースコイル１２ａがつくる誘起電圧のそれぞれの合成ベクトルの大きさが各相で同じで、かつ各合成ベクトルの位相差が１２０°ごとに分布する理想状態になるように、各仮想ベースコイル１２ａの配置を決めることによる。

毎極スロット数ｑ’の値は、上述のように約２．５７であるので、２よりも大きく３よりも小さい値（２＜ｑ’＜３）である。従って、比較例１による回転電機１Ａの電機子２の構成は、式（２）から、Ｎ＝２としたときの電機子２の構成であることが分かる。比較例１での各仮想ベースコイル１２ａは、コイルエンド２２ａがＮ＋１個の磁極ティース１０を跨ぐコイルになっている。このことから、比較例１では、各仮想ベースコイル１２ａのコイルピッチが３になっている。

共通の仮想コイル対２３に含まれる２つの仮想特定コイル１２Ａ間には、Ｎ−１個の仮想ベースコイル１２ａが仮想調整コイル１２Ｂとして存在している。Ｎ−１個の仮想調整コイル１２Ｂも、仮想コイル対２３と同様に、電機子コア７の周方向について一定間隔で存在している。比較例１による電機子２では、図４に示すように、仮想調整コイル１２Ｂの電流相と、仮想調整コイル１２Ｂを挟む２つの仮想特定コイル１２Ａで構成された仮想コイル対２３の電流相とが、互いに異なっている。比較例１による電機子２では、Ｖ相の仮想コイル対２３の仮想特定コイル１２Ａに挟まれた仮想調整コイル１２Ｂの電流相がＷ相、Ｕ相の仮想コイル対２３の仮想特定コイル１２Ａに挟まれた仮想調整コイル１２Ｂの電流相がＶ相、Ｗ相の仮想コイル対２３の仮想特定コイル１２Ａに挟まれた仮想調整コイル１２Ｂの電流相がＵ相になっている。

図６は、比較例１による回転電機１Ａの巻線係数Ｋｄを示す表である。巻線係数Ｋｄは、回転電機の特性を示す指標であり、基本波成分の数値が１に近いほどトルク特性が良く、５次、７次、…等の高次成分の数値が小さいほど高周波振動が小さくなって、回転電機の動作特性が良いことを示す。比較例１による回転電機１Ａでは、巻線係数Ｋｄの数値が基本波成分、高次成分ともに良好な傾向を示していることが分かる。

実施の形態１による回転電機１では、図２を図４と比較すると、各仮想コイル対２３を構成するすべての仮想特定コイル１２Ａの位置、及びすべての仮想調整コイル１２Ｂの位置を避けて、各仮想ベースコイル１２ａの位置に各ベースコイル１２が配置されている。

ベースコイル１２のコイルエンド２２はＮ＋１個の磁極ティース１０を跨いでいる。即ち、ベースコイル１２のコイルピッチはＮ＋１になっている。この例では、Ｎ＝２であることから、ベースコイル１２のコイルピッチが３になっている。

上層コイル１３及び下層コイル１４のそれぞれのコイル辺２１は、ベースコイル１２の配置が回避されている仮想特定コイル１２Ａのそれぞれのコイル辺２１ａの位置に配置されている。これにより、上層コイル１３及び下層コイル１４は、ベースコイル１２の配置が回避されている共通の仮想コイル対２３につき１つずつ配置されている。従って、電機子コイル群８に含まれる上層コイル１３の数と下層コイル１４の数とは、同じになっている。また、上層コイル１３及び下層コイル１４のそれぞれのコイルエンド２２は、Ｎ個の磁極ティース１０を跨いでいる。即ち、上層コイル１３及び下層コイル１４のそれぞれのコイルピッチは、いずれもＮ（この例では、Ｎ＝２）になっている。

上層コイル１３の電流相は、上層コイル１３のコイル辺２１に対応するコイル辺２１ａを持つ仮想コイル対２３の電流相と同じ相とされている。また、上層コイル１３のコイル辺２１に流れる電流の向きが仮想特定コイル１２Ａのコイル辺２１ａに流れる電流の向きと同じになるように、上層コイル１３の巻き回し方向が決められている。

下層コイル１４の電流相は、下層コイル１４のコイル辺２１に対応するコイル辺２１ａを持つ仮想コイル対２３の電流相と同じ相とされている。また、下層コイル１４のコイル辺２１に流れる電流の向きが仮想特定コイル１２Ａのコイル辺２１ａに流れる電流の向きと同じになるように、下層コイル１４の巻き回し方向が決められている。

即ち、本実施の形態による電機子２は、図２を図４と比較すると、各仮想特定コイル１２Ａの位置のベースコイル１２を無くしている点で、比較例１による電機子２と異なっている。各仮想特定コイル１２Ａの位置のベースコイル１２を単に無くした場合、電機子２がつくる誘起電圧が低下してしまうが、本実施の形態による電機子２では、各仮想特定コイル１２Ａのそれぞれのコイル辺２１ａの位置に上層コイル１３のコイル辺２１及び下層コイル１４のコイル辺２１のいずれかが配置されている。これにより、各仮想特定コイル１２Ａの位置のベースコイル１２を無くしたことによる誘起電圧の低下が防止される。

ここで、図４に示すように、電機子コア７の周方向について互いに隣り合うとともに電流相が互いに異なっている３つの仮想調整コイル１２Ｂ（例えば、Ｎｏ．２、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１４のスロット１１のそれぞれの上口に配置されたコイル辺２１ａを持つＵ相、Ｖ相、Ｗ相の仮想調整コイル１２Ｂ）は、互いに位相差が１２０°となる誘起電圧をつくる仮想ベースコイル１２ａである。これにより、回転電機１Ａの電機子２では、すべての仮想調整コイル１２Ｂをなくした場合、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各仮想ベースコイル１２ａがつくる誘起電圧のそれぞれの合成ベクトルの大きさが同じで、各相の誘起電圧の合成ベクトルの位相差が電気角で１２０°ごとに分布する状態を保つことができる。また、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各仮想調整コイル１２Ｂは、電気角幅α°の範囲内に同数ずつ（この例では、１つずつ）存在している。電気角幅α°は、スロット数Ｑ及び磁極数Ｐ、即ち毎極スロット数ｑ’に依存して決まり、以下の式（３）で表される。

α°＝１８０°×Ｐ／ｇｃｄ（Ｑ，Ｐ）＝１２６０° …（３）

ただし、ｇｃｄ（Ｑ，Ｐ）は、スロット数Ｑと回転子４の磁極数Ｐとの最大公約数である。

本実施の形態では、上述したように、各仮想調整コイル１２Ｂのすべての位置を避けてベースコイル１２が配置されている。従って、本実施の形態では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各ベースコイル１２がつくる誘起電圧のそれぞれの合成ベクトルの大きさ及び位相差の関係が崩れることが防止されている。

本実施の形態による電機子コア７では、図２を図４と比較すると、仮想ベースコイル装着状態で各仮想調整コイル１２Ｂのそれぞれのコイル辺２１ａを収容する各スロット１１のすべてが、深溝型スロット１１１になっている。即ち、本実施の形態による電機子コア７では、図２に示すように、各上層コイル１３の一方及び他方のコイル辺２１間に挟まれた各スロット１１と、各下層コイル１４の一方及び他方のコイル辺２１間に挟まれた各スロット１１とが、深溝型スロット１１１になっている。

従って、本実施の形態では、３個のスロット１１ごとに各深溝型スロット１１１が存在している。即ち、本実施の形態では、Ｎｏ．２、Ｎｏ．５、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１４、Ｎｏ．１７、Ｎｏ．２０、Ｎｏ．２３、Ｎｏ．２６、Ｎｏ．２９、Ｎｏ．３２、Ｎｏ．３５のスロット１１が深溝型スロット１１１になっている。

共通の仮想コイル対２３に対応する上層コイル１３と下層コイル１４との間には、図２に示すように、ベースコイル１２、上層コイル１３及び下層コイル１４のそれぞれのコイルエンド２２が跨らない磁極ティース１０が存在している。各最下層コイル１５のそれぞれのコイルエンド２２は、ベースコイル１２、上層コイル１３及び下層コイル１４がいずれも跨らない磁極ティース１０（この例では、Ｎｏ．６、Ｎｏ．１２、Ｎｏ．１８、Ｎｏ．２４、Ｎｏ．３０、Ｎｏ．３６の磁極ティース１０）を避けて配置されている。また、最下層コイル１５のそれぞれのコイルエンド２２が跨ぐ磁極ティース１０の数は、各最下層コイル１５で同じになっている。本実施の形態では、各最下層コイル１５のそれぞれのコイルエンド２２が３個の磁極ティース１０を跨いでいる。即ち、各最下層コイル１５のそれぞれのコイルピッチは、いずれも３になっている。

最下層コイル１５の一方及び他方のコイル辺２１は、互いに隣り合う２つの深溝型スロット１１１のそれぞれの最下口に配置されている。これにより、各最下層コイル１５のそれぞれのコイルエンド２２は、電機子コア７の周方向と平行になっている。

即ち、互いに隣り合う２つの仮想コイル対２３のうち、一方の仮想コイル対２３に対応する上層コイル１３の一対のコイル辺２１間に挟まれた一方の深溝型スロット１１１の最下口に最下層コイル１５の一方のコイル辺２１が配置され、他方の仮想コイル対２３に対応する下層コイル１４の一対のコイル辺２１間に挟まれた他方の深溝型スロット１１１の最下口に最下層コイル１５の他方のコイル辺２１が配置されている。

最下層コイル１５の電流相は、一方の深溝型スロット１１１を挟む一対のコイル辺２１を持つ上層コイル１３の電流相、及び他方の深溝型スロット１１１を挟む一対のコイル辺２１を持つ下層コイル１４の電流相のそれぞれと異なる相になっている。例えば、Ｎｏ．２及びＮｏ．５の深溝型スロット１１１のそれぞれの最下口に配置されたコイル辺２１を持つ最下層コイル１５の電流相は、Ｎｏ．２の深溝型スロット１１１を挟む一対のコイル辺２１を持つＶ相の上層コイル１３（即ち、Ｎｏ．１及びＮｏ．３のスロット１１の上口に配置されたコイル辺２１を持つ上層コイル１３）の電流相、及びＮｏ．５の深溝型スロット１１１を挟む一対のコイル辺２１を持つＵ相の下層コイル１４（即ち、Ｎｏ．４及びＮｏ．６のスロット１１の下口に配置されたコイル辺２１を持つ下層コイル１４）の電流相のそれぞれと異なるＷ相になっている。

また、各最下層コイル１５のコイル辺２１の電流の向きは、最下層コイル１５と同じ相のベースコイル１２のコイル辺２１のうち、最下層コイル１５のコイル辺２１が配置された深溝型スロット１１１に配置されているコイル辺２１に流れる電流の向きと同じになっている。

電機子コア７の周方向について互いに隣り合う３つの最下層コイル１５の電流相は、図２に示すように、互いに異なっている。例えば、Ｎｏ．２、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１４のそれぞれの深溝型スロット１１１の最下口に配置されたコイル辺２１を持つ３つの最下層コイル１５の電流相は、互いに異なるＷ相、Ｖ相、Ｕ相になっている。

即ち、互いに異なる相、即ちＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各最下層コイル１５のそれぞれの一方のコイル辺２１が配置されている各深溝型スロット１１１は、電機子コア７の周方向について、以下の式（４）で表されるｎ個のスロット１１ごとに現れている。

ｎ＝Ｑ／｛ｇｃｄ（Ｑ，Ｐ）×ｍ｝…（４）

ただし、ｍは、電機子コイル群８の相数（この例では、ｍ＝３）である。

この例では、互いに異なる相の各最下層コイル１５のそれぞれの一方のコイル辺２１が配置されている各深溝型スロット１１１（例えば、Ｎｏ．２、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１４の各深溝型スロット１１１）が、６個のスロット１１ごとに現れており、式（４）の関係が成立している。

従って、電機子コア７の周方向について互いに隣り合う３つの最下層コイル１５は、互いに位相差が１２０°となる誘起電圧をつくるコイルになっている。これにより、回転電機１Ａの電機子２では、電機子コア７に最下層コイル１５を追加して、すべての深溝型スロット１１１に最下層コイル１５のコイル辺２１を配置した場合でも、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各電機子コイル１２，１３，１４，１５がつくる誘起電圧のそれぞれの合成ベクトルの大きさが同じで、各相の誘起電圧の合成ベクトルの位相差が電気角で１２０°となる状態を保つことができる。

Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各最下層コイル１５は、仮想調整コイル１２Ｂと同様に、電気角幅α°の範囲内に同数ずつ（この例では、１つずつ）配置されている。これにより、本実施の形態による電機子２では、ベースコイル１２、上層コイル１３及び下層コイル１４がつくる誘起電圧の合成ベクトルの大きさが、各最下層コイル１５の追加によって各相で均等に大きくなる。

電機子コア７は、電機子コア７の周方向へ並ぶ複数（この例では、２個）の分割コア３１に分割されている。各分割コア３１は、例えば溶接等により互いに連結されている。各分割コア３１の境界３２の位置は、ベースコイル１２、上層コイル１３、下層コイル１４及び最下層コイル１５のそれぞれのコイルエンド２２がいずれも跨らない磁極ティース１０（この例では、Ｎｏ．１８及びＮｏ．３６のそれぞれの磁極ティース１０）の位置になっている。各分割コア３１の境界３２は、電機子コア７の径方向に沿って形成されている。電機子２は、ベースコイル１２、上層コイル１３、下層コイル１４及び最下層コイル１５を分割コア３１に設けて構成した複数（この例では、２個）の分割電機子３３によって構成されている。

図７は、図１の回転電機１の巻線係数Ｋｄを示す表である。本実施の形態による回転電機１の巻線係数Ｋｄの数値は、比較例１による回転電機１Ａの巻線係数Ｋｄと比較しても、基本波成分、高次成分ともに良好であることが分かる。

電機子２を製造するときには、複数の分割電機子３３を予め製造しておき、各分割電機子３３を環状に並べて各分割コア３１同士を固定することにより電機子２を製造する。

分割電機子３３を製造するときには、各最下層コイル１５、各下層コイル１４、各ベースコイル１２及び各上層コイル１３の順番でコイル辺２１を分割コア３１の各スロット１１に挿入して、各電機子コイル１２〜１５を分割コア３１に装着する。これにより、分割電機子３３が完成する。

分割電機子３３では、電機子コイル１２〜１５のコイルエンド２２がいずれも跨っていない磁極ティース１０が一定間隔で存在している。従って、分割電機子３３を製造するときには、最下層コイル１５、下層コイル１４、ベースコイル１２及び上層コイル１３を分割コア３１に順次装着する作業を、コイルエンド２２が跨っていない各磁極ティース１０間の区間ごとに個別に行ってもよい。

このような回転電機１では、仮想ベースコイル装着状態で仮想調整コイル１２Ｂのコイル辺２１ａを収容するスロット１１が、通常スロット１１２よりも深い深溝型スロット１１１になっており、最下層コイル１５の一方及び他方のコイル辺２１がいずれも深溝型スロット１１１の最下口に配置されているので、ベースコイル１２に対して最下層コイル１５を電機子コア７の径方向外側に離して配置することができ、最下層コイル１５のコイルエンド２２がベースコイル１２のコイルエンド２２と交差することを回避することができる。これにより、ベースコイル１２、上層コイル１３、下層コイル１４及び最下層コイル１５を電機子コア７に巻くときに、各コイル１２〜１５のそれぞれのコイルエンド２２が互いに邪魔にならないようにすることができ、電機子２の製造を容易にすることができる。また、ベースコイル１２、上層コイル１３及び下層コイル１４がつくる誘起電圧の合成ベクトルの大きさを各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）で大きくする誘起電圧を各最下層コイル１５によってつくることができ、電機子コイル群８の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の誘起電圧のバランスを維持しながら、各相の誘起電圧の低下を防止することができる。これにより、回転電機１の動作特性を良好に維持することができる。

また、電機子コア７は、電機子コア７の周方向へ並ぶ複数の分割コア３１に分割されており、各分割コア３１の境界３２の位置は、各電機子コイル１２〜１５がいずれも跨らない磁極ティース１０の位置になっているので、ベースコイル１２、上層コイル１３、下層コイル１４及び最下層コイル１５を分割コア３１ごとに巻くことができる。従って、各コイル１２〜１５の分割コア３１への装着作業を容易にすることができ、電機子２の製造を容易にすることができる。

また、電機子２は複数の分割電機子３３で構成されているので、電機子２を構成する各部品の小形軽量化を図ることができる。これにより、回転電機１の完成後も、分割電機子３３単位で電機子２の分解及び再組立を行うことができ、回転電機１の修理及びメンテナンス等の作業性を向上させることができる。また、電機子２が損傷した場合であっても、電機子２全体を修理、交換する必要がなくなり、回転電機１の修理及び交換に要するコストの低減化及び作業時間の短縮化を図ることができる。

実施の形態２．
実施の形態２による回転電機１を説明する前に、比較例２による回転電機１Ｂの構成を説明する。

図８は、比較例２による回転電機１Ｂを示す構成図である。また、図９は、図８の電機子２を示す展開図である。比較例２による回転電機１Ｂでは、比較例１と同様に、各仮想ベースコイル１２ａが２層重ね巻きで電機子コア７に規則的に配置された仮想ベースコイル装着状態になっている。また、比較例２による回転電機１Ｂでは、スロット１１の数Ｑが５４、回転子４の磁極数Ｐが１４になっている。従って、比較例２での毎極スロット数ｑ’の値は、２７／７（≒３．８５）になっており、３よりも大きく４よりも小さい値（３＜ｑ’＜４）になっている。このことから、比較例２による回転電機１Ｂの電機子２の構成は、式（２）から、Ｎ＝３としたときの電機子２の構成になっている。即ち、比較例２では、各仮想ベースコイル１２ａのコイルピッチがＮ＋１＝４になっている。

比較例２では、Ｕ相に着目すると、Ｎｏ．１及びＮｏ．４のスロット１１の上口同士、Ｎｏ．２４及びＮｏ．２７のスロット１１の下口同士、Ｎｏ．２８及びＮｏ．３１のスロット１１の上口同士、Ｎｏ．５１及びＮｏ．５４のスロット１１の下口同士のそれぞれに、同相逆向きの電流が流れるコイル辺２１ａの組が配置されていることが分かる。また、同相逆向きの電流が流れるコイル辺２１ａの組がそれぞれ上口にあるＮｏ．１及びＮｏ．４のスロット１１とＮｏ．２８及びＮｏ．３１のスロット１１との距離は２７スロット分であり、同相逆向きの電流が流れるコイル辺２１ａの組が下口にあるＮｏ．２４及びＮｏ．２７のスロット１１とＮｏ．５１及びＮｏ．５４のスロット１１との間の距離も２７スロット分であることが分かる。さらに、Ｎｏ．１及びＮｏ．４のスロット１１の上口同士、Ｎｏ．５１及びＮｏ．５４のスロット１１の下口同士のそれぞれのコイル辺２１ａが共通の２つの仮想ベースコイル１２ａのコイル辺２１ａになっており、Ｎｏ．２８及びＮｏ．３１のスロット１１の上口同士、Ｎｏ．２４及びＮｏ．２７のスロット１１の下口同士のそれぞれのコイル辺２１ａも共通の２つの仮想ベースコイル１２ａのコイル辺２１ａになっていることが分かる。このようなことから、図９では、３個（Ｎ＝３）の磁極ティース１０を挟む２つのスロット１１の上口同士（又は下口同士）の２つのコイル辺２１ａに同相逆向きの電流が流れる関係を持つ２つの仮想ベースコイル１２ａがそれぞれ仮想特定コイル１２Ａとなり、２つの仮想特定コイル１２Ａで構成された仮想コイル対２３が、２７スロット間隔で配置されていることが分かる。また、Ｖ相、Ｗ相についても、Ｕ相と同様に、仮想コイル対２３が、２７スロット間隔で配置されている。

一定のスロット間隔で出現する各仮想コイル対２３の電流相の順序は、各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）が同じ順番で繰り返される順序となっている。図９の仮想ベースコイル１２ａでは、スロット１１の上口のコイル辺２１ａを基準に考えると、Ｎｏ．１及びＮｏ．４の上口同士の２つのコイル辺２１ａを持つ仮想コイル対２３がＵ相、Ｎｏ．１０及びＮｏ．１３の上口同士の２つのコイル辺２１ａを持つ仮想コイル対２３がＷ相、Ｎｏ．１９及びＮｏ．２２の上口同士の２つのコイル辺２１ａを持つ仮想コイル対２３がＶ相であることから、Ｕ相、Ｗ相、Ｖ相の順に並ぶ組が繰り返されている。

また、比較例２による回転電機１Ｂでは、共通の仮想コイル対２３に含まれる２つの仮想特定コイル１２Ａ間に複数の仮想ベースコイル１２ａが仮想調整コイル１２Ｂとして存在している。比較例２では、Ｎ＝３であることから、共通の仮想コイル対２３に含まれる２つの仮想特定コイル１２Ａ間に、２つ（即ち、Ｎ−１＝２）の仮想調整コイル１２Ｂが存在している。また、共通の仮想コイル対２３の２つの仮想特定コイル１２Ａ間に存在する２つの仮想調整コイル１２Ｂは、電機子コア７の周方向について、仮想コイル対２３と同じ間隔で存在している。さらに、比較例２による電機子２でも、比較例１と同様に、２つの仮想調整コイル１２Ｂの電流相と、仮想調整コイル１２Ｂを挟む２つの仮想特定コイル１２Ａで構成された仮想コイル対２３の電流相とが、互いに異なっている。従って、比較例２による電機子２では、Ｕ相の仮想コイル対２３の仮想特定コイル１２Ａに挟まれた２個の仮想調整コイル１２Ｂの電流相がＶ相及びＷ相、Ｗ相の仮想コイル対２３の仮想特定コイル１２Ａに挟まれた２個の仮想調整コイル１２Ｂの電流相がＶ相及びＵ相、Ｖ相の仮想コイル対２３の仮想特定コイル１２Ａに挟まれた２つの仮想調整コイル１２Ｂの電流相がＵ相及びＷ相となっている。

Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各仮想調整コイル１２Ｂは、互いに位相差が１２０°となる誘起電圧をつくる仮想ベースコイル１２ａである。また、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各仮想調整コイル１２Ｂは、式（３）で表される電気角幅α°（α°＝１２６０°）の範囲内に同数ずつ（この例では、２つずつ）存在している。比較例２の他の構成は比較例１と同様である。

図１０は、比較例２による回転電機１Ｂの巻線係数Ｋｄを示す表である。比較例２による回転電機１Ｂでは、巻線係数Ｋｄの数値が基本波成分、高次成分ともに良好な傾向を示していることが分かる。

図１１は、この発明の実施の形態２による回転電機１を示す構成図である。また、図１２は、図１１の電機子２を示す展開図である。各ベースコイル１２は、図１２を図９と比較すると、各相の仮想コイル対２３に含まれるすべての仮想特定コイル１２Ａの位置、及びすべての仮想調整コイル１２Ｂの位置を避けて、他のすべての仮想ベースコイル１２ａの位置に配置されている。これにより、各ベースコイル１２のそれぞれのコイルエンド２２は、４個（Ｎ＋１＝４）の磁極ティース１０を跨いでいる。即ち、各ベースコイル１２のコイルピッチは、４になっている。上層コイル１３及び下層コイル１４のそれぞれのコイル辺２１は、ベースコイル１２の配置が回避されている各相の仮想特定コイル１２Ａのそれぞれのコイル辺２１ａの位置に配置されている。上層コイル１３及び下層コイル１４のそれぞれのコイルエンド２２は、３個（Ｎ＝３）の磁極ティース１０を跨いでいる。即ち、上層コイル１３及び下層コイル１４のそれぞれのコイルピッチは、いずれも３になっている。

本実施の形態による電機子コア７では、図１２を図９と比較すると、仮想ベースコイル装着状態で各仮想調整コイル１２Ｂのそれぞれのコイル辺２１ａを収容する各スロット１１のすべてが、深溝型スロット１１１になっている。即ち、本実施の形態による電機子コア７では、図１２に示すように、各上層コイル１３の一方及び他方のコイル辺２１間に挟まれた各スロット１１と、各下層コイル１４の一方及び他方のコイル辺２１間に挟まれた各スロット１１とが、深溝型スロット１１１になっている。

また、本実施の形態では、共通の上層コイル１３で挟まれた深溝型スロット１１１の数、及び共通の下層コイル１４で挟まれた深溝型スロット１１１の数は、それぞれ２つ（複数）である。

共通の上層コイル１３で挟まれた互いに異なる２つの深溝型スロット１１１のうち、一方の深溝型スロット１１１が第１の深溝型スロット１１１Ａとされ、他方の深溝型スロット１１１が第２の深溝型スロット１１１Ｂとされている。また、共通の下層コイル１４で挟まれた互いに異なる２つの深溝型スロット１１１のうち、一方の深溝型スロット１１１が第１の深溝型スロット１１１Ａとされ、他方の深溝型スロット１１１が第２の深溝型スロット１１１Ｂとされている。各第１の深溝型スロット１１１Ａは電機子コア７の周方向について一定間隔で存在し、各第２の深溝型スロット１１１Ｂは電機子コア７の周方向について各第１の深溝型スロット１１１Ａと同じ一定間隔で存在している。

第１の深溝型スロット１１１Ａの深さ寸法と、第２の深溝型スロット１１１Ｂの深さ寸法とは、互いに異なっている。従って、第１の深溝型スロット１１１Ａの最下口の位置と、第２の深溝型スロット１１１Ｂの最下口の位置とは、電機子コア７の径方向について互いに異なっている。本実施の形態では、各第１の深溝型スロット１１１Ａの深さ寸法が各第２の深溝型スロット１１１Ｂの深さ寸法よりも小さくなっている。従って、本実施の形態では、各第１の深溝型スロット１１１Ａの最下口が各第２の深溝型スロット１１１Ｂの最下口よりも径方向内側に位置している。

各第１の深溝型スロット１１１Ａの深さ寸法は互いに同じであり、各第２の深溝型スロット１１１Ｂの深さ寸法も互いに同じである。通常スロット１１２、第１及び第２の深溝型スロット１１１Ａ，１１１Ｂのそれぞれの下口は、第１及び第２の深溝型スロット１１１Ａ，１１１Ｂのそれぞれの最下口よりも径方向内側に位置している。通常スロット１１２、第１及び第２の深溝型スロット１１１Ａ，１１１Ｂのそれぞれの上口は、通常スロット１１２、第１及び第２の深溝型スロット１１１Ａ，１１１Ｂのそれぞれの下口よりも径方向内側に位置している。

各最下層コイル１５のそれぞれのコイル辺２１は、実施の形態１と同様に、すべての深溝型スロット１１１（即ち、すべての第１及び第２の深溝型スロット１１１Ａ，１１１Ｂ）のそれぞれの最下口に配置されている。本実施の形態では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の最下層コイル１５が４つずつ電機子コア７に設けられている。

共通の最下層コイル１５の一方及び他方のコイル辺２１は、同じ深さ寸法を持つ２つの深溝型スロット１１１にそれぞれ配置されている。本実施の形態による電機子２では、互いに異なる第１の深溝型スロット１１１Ａのそれぞれの最下口に配置された一対のコイル辺２１を持つ最下層コイル１５が第１の最下層コイル１５Ａとされ、互いに異なる第２の深溝型スロット１１１Ｂの最下口に配置された一対のコイル辺２１を持つ最下層コイル１５が第２の最下層コイル１５Ｂとされている。従って、本実施の形態では、第１の最下層コイル１５Ａが第２の最下層コイル１５Ｂよりも径方向内側に配置されている。また、第１及び第２の最下層コイル１５Ａ，１５Ｂのそれぞれのコイルエンド２２は、電機子コア７の周方向と平行になっている。

第１の最下層コイル１５Ａは、互いに隣り合う２つの仮想コイル対２３のうち、一方の仮想コイル対２３に対応する上層コイル１３の一対のコイル辺２１間に挟まれた第１の深溝型スロット１１１Ａの最下口に一方のコイル辺２１を配置し、他方の仮想コイル対２３に対応する下層コイル１４の一対のコイル辺２１間に挟まれた第１の深溝型スロット１１１Ａの最下口に他方のコイル辺２１を配置した状態で、電機子コア７に設けられている。

第２の最下層コイル１５Ｂは、互いに隣り合う２つの仮想コイル対２３のうち、一方の仮想コイル対２３に対応する上層コイル１３の一対のコイル辺２１間に挟まれた第２の深溝型スロット１１１Ｂの最下口に一方のコイル辺２１を配置し、他方の仮想コイル対２３に対応する下層コイル１４の一対のコイル辺２１間に挟まれた第２の深溝型スロット１１１Ｂの最下口に他方のコイル辺２１を配置した状態で、電機子コア７に設けられている。

第１及び第２の最下層コイル１５Ａ，１５Ｂは、ベースコイル１２、上層コイル１３及び下層コイル１４がいずれも跨らない磁極ティース１０（Ｎｏ．９、Ｎｏ．１８、Ｎｏ．２７、Ｎｏ．３６、Ｎｏ．４５、Ｎｏ．５４の磁極ティース１０）を避けて配置されている。第１の深溝型スロット１１１Ａは電機子コア７の周方向について一定間隔で存在し、第２の深溝型スロット１１１Ｂも電機子コア７の周方向について、第１の深溝型スロット１１１Ａと同じ一定間隔で存在している。これにより、第１及び第２の最下層コイル１５Ａ，１５Ｂのそれぞれのコイルエンド２２が跨ぐ磁極ティース１０の数は、各第１及び第２の最下層コイル１５Ａ，１５Ｂですべて同じになっている。即ち、第１及び第２の最下層コイル１５Ａ，１５Ｂのそれぞれのコイルピッチはすべて同じになっている。本実施の形態では、第１及び第２の最下層コイル１５Ａ，１５Ｂのそれぞれのコイルエンド２２が跨ぐ磁極ティース１０の数が５個になっている。

第１及び第２の最下層コイル１５Ａ，１５Ｂは、図１２を図９と比較すると、共通の上層コイル１３（又は、共通の下層コイル１４）の一対のコイル辺２１間に挟まれた第１及び第２の深溝型スロット１１１Ａ，１１１Ｂに配置されているコイル辺２１を持つ第１及び第２の最下層コイル１５Ａ，１５Ｂは、電機子コア７の径方向について互いに隣接している。電機子コア７の径方向について互いに隣接する第１及び第２の最下層コイル１５Ａ，１５Ｂのそれぞれのコイル辺２１には、第１又は第２の最下層コイル１５Ａ，１５Ｂのコイル辺２１を収容する第１又は第２の深溝型スロット１１１Ａ，１１１Ｂに配置されている他のコイル辺２１と、その深溝型スロット１１１Ａ，１１１Ｂの両隣にある２つのスロット１１にそれぞれ配置されているコイル辺２１とのいずれかと同相同向きの電流が流れるようになっている。

本実施の形態では、電機子コア７の径方向について互いに隣接する第１及び第２の最下層コイル１５Ａ，１５Ｂのそれぞれの電流相が、互いに同じ相になっている。また、本実施の形態では、電機子コア７の径方向について互いに隣接する第１及び第２の最下層コイル１５Ａ，１５Ｂのそれぞれの電流相が、第１及び第２の最下層コイル１５Ａ，１５Ｂの両側に位置する第１及び第２の深溝型スロット１１１Ａ，１１１Ｂを挟む上層コイル１３及び下層コイル１４のそれぞれの電流相と異なる相になっている。即ち、電機子コア７の径方向について互いに隣接する第１及び第２の最下層コイル１５のそれぞれの電流相は、一方の第１及び第２の深溝型スロット１１１Ａ，１１１Ｂを挟む一対のコイル辺２１を持つ上層コイル１３の電流相、及び他方の第１及び第２の深溝型スロット１１１Ａ，１１１Ｂを挟む一対のコイル辺２１を持つ下層コイル１４の電流相のそれぞれと異なる相になっている。

例えば、Ｎｏ．２の第１の深溝型スロット１１１Ａの最下口に配置されたコイル辺２１を持つ第１の最下層コイル１５Ａの電流相、及びＮｏ．３の第２の深溝型スロット１１１Ｂの最下口に配置されたコイル辺２１を持つ第２の最下層コイル１５Ｂの電流相は、Ｎｏ．２及びＮｏ．３の深溝型スロット１１１Ａ，１１１Ｂを挟む一対のコイル辺２１を持つＵ相の上層コイル１３（即ち、Ｎｏ．１及びＮｏ．４のスロット１１の上口に配置されたコイル辺２１を持つ上層コイル１３）の電流相、及びＮｏ．７及びＮｏ．８の深溝型スロット１１１Ａ，１１１Ｂを挟む一対のコイル辺２１を持つＷ相の下層コイル１４（即ち、Ｎｏ．６及びＮｏ．９のスロット１１の下口に配置されたコイル辺２１を持つ下層コイル１４）の電流相のそれぞれと異なるＶ相になっている。

また、第１及び第２の最下層コイル１５Ａ，１５Ｂのコイル辺２１の電流の向きは、第１及び第２の最下層コイル１５Ａ，１５Ｂと同じ相のベースコイル１２のコイル辺２１のうち、第１及び第２の最下層コイル１５Ａ，１５Ｂのコイル辺２１が配置された第１及び第２の深溝型スロット１１１Ａ，１１１Ｂに配置されているコイル辺２１に流れる電流の向きと同じになっている。

電気角幅α°（α＝１２６０°）の範囲内には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の第１の最下層コイル１５Ａが同数ずつ（この例では、１つずつ）配置され、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の第２の最下層コイル１５Ｂが同数ずつ（この例では、１つずつ）配置されている。

即ち、互いに異なる相の各第１の最下層コイル１５Ａのそれぞれの一方のコイル辺２１が配置されている各第１の深溝型スロット１１１Ａは、電機子コア７の周方向について、上記の式（４）で表されるｎ個のスロット１１ごとに現れている。また、互いに異なる相の各第２の最下層コイル１５Ｂのそれぞれの一方のコイル辺２１が配置されている各第２の深溝型スロット１１１Ｂも、電機子コア７の周方向について、上記の式（４）で表されるｎ個のスロット１１ごとに現れている。この例では、各第１の最下層コイル１５Ａのそれぞれの一方のコイル辺２１が配置されている各第１の深溝型スロット１１１Ａ（例えば、Ｎｏ．２、Ｎｏ．１１、Ｎｏ．２０の各第１の深溝型スロット１１１Ａ）、及び各第２の最下層コイル１５Ｂのそれぞれの一方のコイル辺２１が配置されている各第２の深溝型スロット１１１Ｂ（例えば、Ｎｏ．３、Ｎｏ．１２、Ｎｏ．２２の各第２の深溝型スロット１１１Ｂ）のそれぞれが、９個のスロット１１ごとに現れており、式（４）の関係が成立している。

これにより、本実施の形態による電機子２では、ベースコイル１２、上層コイル１３、下層コイル１４及び最下層コイル１５Ａ，１５Ｂがつくる誘起電圧の合成ベクトルの大きさが各相で均等に大きくなる。

電機子コア７は、電機子コア７の周方向へ並ぶ複数（この例では、２個）の分割コア３１に分割されている。各分割コア３１は、例えば溶接等により互いに連結されている。各分割コア３１の境界３２の位置は、ベースコイル１２、上層コイル１３、下層コイル１４及び最下層コイル１５Ａ，１５Ｂのそれぞれのコイルエンド２２がいずれも跨らない磁極ティース１０（この例では、Ｎｏ．２７及びＮｏ．５４のそれぞれの磁極ティース１０）の位置になっている。各分割コア３１の境界３２は、電機子コア７の径方向に沿って形成されている。電機子２は、ベースコイル１２、上層コイル１３、下層コイル１４及び最下層コイル１５Ａ，１５Ｂを分割コア３１に設けて構成した複数（この例では、２つ）の分割電機子３３によって構成されている。他の構成は実施の形態１と同様である。

図１３は、図１１の回転電機１の巻線係数Ｋｄを示す表である。本実施の形態による回転電機１の巻線係数Ｋｄの数値は、比較例２による回転電機１Ｂの巻線係数Ｋｄ（図１０）と比較しても、基本波成分、高次成分ともに良好であることが分かる。

このように、毎極スロット数ｑ’が３よりも大きく４よりも小さい値である場合であっても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

即ち、実施の形態１及び２で示した通り、回転電機１の電機子２のスロット数Ｑと、回転子４の磁極数Ｐとの組み合わせにかかわらず、毎極スロット数ｑ’が式（２）の条件を満たしていれば、各コイル辺２１の配置を維持したまま、各ベースコイル１２のコイルピッチＮ＋１よりも小さいコイルピッチＮを持つ上層コイル１３及び下層コイル１４を得ることができる。また、各相の最下層コイル１５のそれぞれのコイル辺２１を各深溝型スロット１１１のそれぞれの最下口に配置することにより、ベースコイル１２、上層コイル１３及び下層コイル１４のそれぞれから径方向外側に外して各最下層コイル１５を配置することができる。これにより、回転電機１の動作特性を良好に維持しながら、回転電機１の製造を容易にすることができる。

なお、各上記実施の形態では、電機子コア７が複数の分割コア３１に分割されているが、電機子コア７を複数の分割コア３１に分割しない単一部品としてもよい。

また、各上記実施の形態では、電機子２の内側に回転子４が配置されたインナロータ型の回転電機１にこの発明が適用されているが、これに限定されず、筒状の回転子の内側に電機子が配置されたアウタロータ型の回転電機にこの発明を適用してもよい。さらに、電機子と回転子とが径方向について対向するラジアルギャップ型（即ち、インナロータ型及びアウタロータ型）の回転電機だけでなく、例えば、電機子と回転子とが軸線方向について対向するアキシャルギャップ型の回転電機にこの発明を適用してもよい。

また、各上記実施の形態による回転電機１は、例えば電動機、発電機及び発電電動機のいずれにも適用することができる。また、各上記実施の形態による回転電機１は、同期機以外の例えば誘導機等に適用することもできる。

Claims (2)

1. 周方向について互いに間隔を置いて設けられた複数の磁極ティースを有し、各上記磁極ティース間にスロットが形成されている電機子コア、
   互いに異なる上記スロットに配置された一対のコイル辺と上記一対のコイル辺間を繋ぐコイルエンドとをそれぞれ含む複数の電機子コイルを有し、各上記電機子コイルが重ね巻きで上記磁極ティースに巻かれ、各上記電機子コイルに三相電流が流れる電機子コイル群、及び
   周方向へ並ぶ複数の磁極を持ち、上記電機子コア及び上記電機子コイル群に対して回転される回転子
   を備え、
   上記電機子コイル群は、一方の上記コイル辺が上記スロットの上口に配置され他方の上記コイル辺が上記スロットの下口に配置された複数のベースコイルと、一方及び他方の上記コイル辺がいずれも上記スロットの上口に配置された複数の上層コイルと、一方及び他方の上記コイル辺がいずれも上記スロットの下口に配置された複数の下層コイルとを上記電機子コイルとして有し、
   Ｎを２以上の自然数とすると、１つの上記磁極当たりの上記スロットの数である毎極スロット数ｑ’は、Ｎ＜ｑ’＜Ｎ＋１の関係を満たし、
   各上記ベースコイルの上記コイルエンドは、上記電機子コアの周方向に対して同じ向きに傾いた状態でＮ＋１個の上記磁極ティースを跨いでおり、
   各上記上層コイル及び各上記下層コイルのそれぞれの上記コイルエンドは、Ｎ個の上記磁極ティースを跨いでおり、
   上記ベースコイルと同じ構成の複数の仮想ベースコイルの各上記コイル辺を各上記スロットの上口及び下口のすべてに配置し、かつＮ個の上記磁極ティースを挟む２つの上記スロットの上口にそれぞれ配置された２つの上記コイル辺に流れる電流が同相逆向きになる関係を持つ２つの上記仮想ベースコイルを仮想特定コイルとし、上記２つの仮想特定コイル間に挟まれた上記仮想ベースコイルを仮想調整コイルとして、上記２つの仮想特定コイルで構成された仮想コイル対と上記仮想調整コイルとが、上記電機子コアの周方向について一定間隔で現れるようにした仮想ベースコイル装着状態を想定すると、
   各上記ベースコイルは、すべての上記仮想特定コイル及びすべての上記仮想調整コイルのそれぞれの位置を避けて配置され、
   各上記上層コイル及び各上記下層コイルのそれぞれの上記コイル辺は、各上記仮想特定コイルのそれぞれの上記コイル辺の位置に配置され、
   各上記スロットのうち、各上記上層コイルの一方及び他方の上記コイル辺間に挟まれた上記スロットと、各上記下層コイルの一方及び他方の上記コイル辺間に挟まれた上記スロットとは、上口及び下口に加えて最下口が存在する深溝型スロットになっており、
   上記電機子コイル群は、一方及び他方の上記コイル辺がいずれも上記深溝型スロットの最下口に配置された複数の最下層コイルを上記電機子コイルとしてさらに有し、
   上記最下層コイルの上記コイルエンドは、上記上層コイル、上記下層コイル及び上記ベースコイルがいずれも跨らない上記磁極ティースを避けて配置されており、
   上記最下層コイルの上記コイルエンドが跨ぐ上記磁極ティースの数は、各上記最下層コイルで同じになっており、
   共通の上記上層コイルで挟まれた上記深溝型スロットの数、及び共通の上記下層コイルで挟まれた上記深溝型スロットの数は、それぞれ複数であり、
   共通の上記上層コイルで挟まれた互いに異なる上記深溝型スロットのうち、一方の上記深溝型スロットの最下口の位置と、他方の上記深溝型スロットの最下口の位置とは、上記電機子コアの径方向について互いに異なっており、
   共通の上記下層コイルで挟まれた互いに異なる上記深溝型スロットのうち、一方の上記深溝型スロットの最下口の位置と、他方の上記深溝型スロットの最下口の位置とは、上記電機子コアの径方向について互いに異なっている回転電機。
2. 上記電機子コアは、上記電機子コアの周方向へ並ぶ複数の分割コアに分割されており、
   各上記分割コアの境界の位置は、各上記電機子コイルがいずれも跨らない上記磁極ティースの位置となっている請求項１に記載の回転電機。

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