JP6439622B2 - 回転電機の固定子 - Google Patents

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界磁として働く回転子と、該回転子と径方向に対向して配置され電機子として働く固定子と、を備えたものが一般に知られている。そして、特許文献１には、導線をボビンに巻回して形成されたコイルと、該コイルが取り付けられるティースを有するステータコア（固定子コア）とからなる複数のステータ片を、円環状に組み付けることにより形成されたステータ（固定子）が開示されている。また、この特許文献１には、バスバーとコイルとを接続する結線端子の種類を減らし、製造コストを抑制するようにした配電部品が記載されている。

特開２０１３−１６２６３６号公報

ところで、固定子コアに巻装される固定子巻線の巻き方として、特許文献１に記載のように、固定子コアの１つのスロットに集中して巻く「集中巻き」と、固定子コアの複数のスロットに分布させて巻く「分布巻き」とが知られている。分布巻きは、集中巻きに比べて、トルクの向上やノイズの低減が見込める点で有利となるが、固定子コアの周方向に隣接するスロット同士が近接する点で不利となる。そのため、固定子コアの軸方向端面から突出する固定子巻線のコイルエンド部において、コイルエンド部から引き出される引き出し線と動力線や中性線を溶接して接合する構造の場合には、溶接部同士が周方向で近接してしまい、溶接部間で沿面放電が発生して絶縁不良につながる恐れがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、分布巻きにて巻装される固定子巻線の絶縁性を向上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第一の発明は、
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、各前記相巻線とインバータを電気的に接続する相入力導体部材（６１〜６３）と、各前記相巻線を電気的に接続して中性点を形成する中性線導体部材（６４）と、を備え、各前記スロットには前記相巻線が径方向１列に偶数本ずつ収容されている回転電機の固定子（２０）において、
前記スロットは、前記固定子巻線の一極一相当たりＭ（Ｍは２以上の自然数）個の割合で形成されてスロット倍数がＭとされ、
前記固定子巻線は、前記固定子コアの軸方向端面から前記スロットの外部に延出した開放端部の所定の端末同士が電気的に接合された複数の導体セグメント（５０）により構成され、
前記相巻線は、それぞれ並列接続された２以上の並列巻線（Ｕ１〜Ｕ５，Ｖ１〜Ｖ５，Ｗ１〜Ｗ５）により構成されて、前記スロット内のＮ（Ｎは１以上の自然数）層目と（Ｎ＋１）層目の前記相巻線のスロット収容部（５１Ｃ）同士が電気的に接続されており、
前記相入力導体部材及び前記中性線導体部材は、周方向にＭ個以上離れた前記スロットの最外層又は最内層に収容された各前記相巻線の前記スロット収容部と電気的に接続されている。

この構成によれば、スロット倍数がＭとされ、相入力導体部材及び中性線導体部材は、周方向にＭ個以上離れたスロットの最外層又は最内層に収容された各相巻線のスロット収容部と電気的に接続されている。そのため、相入力導体部材及び中性線導体部材と各相巻線とが接続される電気的接合部を、周方向にＭ個のスロットずつ離れた位置に配置することができるので、電気的接合部同士が周方向に隣り合うことがなくなる。これにより、電気的接合部間の沿面距離を十分に確保することができるので、沿面放電の発生を防止し、絶縁性を向上させることができる。

なお、本発明では、スロット倍数Ｍが２以上の自然数とされていることから、固定子コアに巻装される固定子巻線の巻き方は、波巻きや重ね巻きなどのいわゆる分布巻きが採用される。即ち、スロット倍数Ｍが１であるいわゆる集中巻きは排除される。

上記課題を解決するためになされた第二の発明は、
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分布巻きにて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）よりなり、前記固定子コアの軸方向端面から突出する円環状のコイルエンド部（４０ａ）を有する固定子巻線（４０）と、を備え、各前記スロットには前記相巻線が径方向１列に偶数本ずつ収容されている回転電機の固定子（２０）において、
前記固定子巻線は、前記コイルエンド部の周方向全域において、径方向外側且つ軸方向外側に前記固定子巻線を構成する導体線（５７）同士が電気的に接合されて絶縁性の樹脂被覆部材（４７）により覆われた電気的接合部（４６）を有するとともに、前記コイルエンド部の径方向内側且つ軸方向外側に、軸方向に延びる立ち上がり部（４５ａ）と周方向に延びる周渡り部（４５ｂ）とからなる渡り線（４５）を有し、前記周渡り部同士が周方向全域で重なる状態に配置されている。

この構成によれば、固定子巻線は、コイルエンド部の周方向全域において、径方向外側且つ軸方向外側に前記固定子巻線を構成する導体線同士が電気的に接合されて絶縁性の樹脂被覆部材により覆われた電気的接合部を有するとともに、前記コイルエンド部の径方向内側且つ軸方向外側に、軸方向に延びる立ち上がり部と周方向に延びる周渡り部とからなる渡り線を有し、前記周渡り部同士が周方向全域で重なる状態に配置されている。そのため、コイルエンド部の径方向内側且つ軸方向外側に渡り線が配置されることで、回転子が回転した際に、回転子から遠心方向に流れる冷却風（冷媒）が渡り線に遮られて電気的接合部に直接当たることが防止される。これにより、電気的接合部内の温度差に起因する熱応力を低減して、電気的接合部の破断を防止することができるので、絶縁性を向上させることができる。

上記課題を解決するためになされた第三の発明は、
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分布巻きにて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、各前記相巻線と電気的に接続されるＵ相バスバー（６１）、Ｖ相バスバー（６２）、Ｗ相バスバー（６３）及び中性線バスバー（６４）よりなるバスバー群と、を備え、各前記スロットには前記相巻線が径方向１列に偶数本ずつ収容されている回転電機の固定子（２０）において、
前記バスバー群は、前記固定子コアの軸方向端面から突出する前記固定子巻線のコイルエンド部（４０ａ）の径方向外側且つ前記固定子コアの軸方向外側において軸方向に並んで配置されており、前記バスバー群のうち前記中性線バスバーが前記固定子コアに最も近くなる位置に配置されている。

この構成によれば、バスバー群は、固定子コアの軸方向端面から突出する固定子巻線のコイルエンド部の径方向外側且つ前記固定子コアの軸方向外側において軸方向に並んで配置されており、前記バスバー群のうち中性線バスバーが前記固定子コアに最も近くなる位置に配置されている。これにより、バスバー群のうちで電位が最も小さい中性線バスバーを、固定子コアに最も近い位置に配置することで、対地電位差を低減して地絡を防止することができるので、絶縁性を向上させることができる。

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に係る固定子の全体斜視図である。 実施形態１に係る固定子巻線の第１コイルエンド部を示す斜視図である。 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大小一組の導体セグメントを模式的に示す正面図である。 実施形態１に係る固定子巻線を構成する導体セグメントの断面図である。 実施形態１に係る固定子巻線の第１コイルエンド部の径方向断面図である。 実施形態１に係る固定子巻線の第１コイルエンド部の一部を示す部分斜視図である。 実施形態１に係る固定子巻線の第１コイルエンド部の外側頭頂部の配置状態を示す説明図である。 実施形態１に係る固定子巻線の第１コイルエンド部の外側頭頂部を模式的に示す説明図である。 実施形態１に係る固定子巻線の第１コイルエンド部の内側頭頂部を模式的に示す説明図である。 実施形態１に係る固定子巻線のスター結線図である。 図１２に示す固定子巻線のスター結線図においてＵ相巻線の１本の並列巻線Ｕ５の結線状態を示す説明図である。 実施形態１に係る固定子巻線を構成する相巻線のうちＵ相巻線だけを示す巻線配置図である。 図１３に示すＵ相巻線のうち並列巻線Ｕ１だけを示す巻線配置図である。 図１３に示すＵ相巻線のうち並列巻線Ｕ２だけを示す巻線配置図である。 図１３に示すＵ相巻線のうち並列巻線Ｕ３だけを示す巻線配置図である。 図１３に示すＵ相巻線のうち並列巻線Ｕ４だけを示す巻線配置図である。 図１３に示すＵ相巻線のうち並列巻線Ｕ５だけを示す巻線配置図である。 実施形態１において各Ａ・Ｂスロットに収容されたＵ相巻線を構成する５本の並列巻線の配置状態を示す説明図である。 実施形態１において各Ａ・Ｂスロットの１〜６層目に収容されたＵ相巻線を構成する５本の並列巻線の配置本数を示す説明図である。 実施形態１に係る固定子の軸直角方向に沿う部分断面図である。 実施形態１に係る固定子の第１コイルエンド部側から軸方向に見た部分正面図である。 実施形態１に係る固定子の第１コイルエンド部側から軸方向に見た全体正面図である。 実施形態１に係る固定子の第１コイルエンド部側から軸方向に見た全体正面図である。 実施形態１に係る固定子の第１コイルエンド部側端部を径方向に切断して示す部分断面図である。 実施形態１に係る固定子においてＵ相バスバーの電流密度を示す説明図である。 実施形態１に係る固定子において中性線バスバーの電流密度を示す説明図である。 実施形態１に係る固定子において第１コイルエンド部の電気的接合部に樹脂被覆部材を形成する前の状態を示す側面図である。 実施形態１に係る固定子において第１コイルエンド部の電気的接合部に樹脂被覆部材を形成した後の状態を示す側面図である。 実施形態１に係る固定子の第１コイルエンド部側端部を径方向に切断して示す部分断面図である。 実施形態１に係る固定子巻線の渡り線だけを抽出して示す斜視図である。 図３２に示す渡り線の一部を拡大して示す部分斜視図である。 実施形態１に係る固定子の軸直角方向に沿う部分断面図である。 図３４に示す電気的接合部を拡大して示す拡大断面図である。 実施形態２に係る固定子の全体斜視図である。 実施形態２に係る固定子の第１コイルエンド部側端部を径方向に切断して示す部分断面図である。 変形例１に係る樹脂部材で一体化されたバスバー群の断面図である。 変形例２に係る樹脂部材で一体化されたバスバー群の断面図である。 変形例３に係る樹脂部材で一体化されたバスバー群の固定子コアへの取り付け状態を示す断面図である。 変形例４に係る樹脂部材で一体化されたバスバー群の固定子コアへの取り付け状態を示す断面図である。

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、１０極（Ｎ極：５、Ｓ極：５）の回転子が用いられている。

次に、図２〜図２０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に分布巻きの波巻きで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、各相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗとインバータ（図示せず）を電気的に接続する相入力導体部材としてのＵ相バスバー６１、Ｖ相バスバー６２及びＷ相バスバー６３と、各相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗを電気的に接続して中性点を形成する中性線導体部材としての中性線バスバー６４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（１０磁極）に対し、固定子巻線４０の一相当たりＭ（Ｍは２以上の自然数）個の割合で形成されており、スロット倍数がＭとされている。本実施形態では、スロット倍数Ｍが２とされ、１０×３×２＝６０より、スロット３１の数は６０個とされている。

固定子巻線４０を構成する三相の相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗ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。これにより、大セグメント５０Ａのターン部５２Ａは、小セグメント５０Ｂのターン部５２Ｂの軸方向外側に重なるように配置可能とされている。よって以下、大セグメント５０Ａのターン部５２Ａを「外側ターン部５２Ａ」と呼び、小セグメント５０Ｂのターン部５２Ｂを「内側ターン部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。この場合、図５に示すように、外側ターン部５２Ａの頭頂部（外側頭頂部）５３Ａの周方向長さＬ１は、内側ターン部５２Ｂの頭頂部（内側頭頂部）５３Ｂの周方向長さＬ２よりも所定長さだけ長くなるように設定されている。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。各クランク部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。また、各クランク部５４Ａ，５４Ｂの径方向への傾き角度θは、それぞれが同じになるように統一されている。

ここで、軸方向外側に位置する大セグメント５０Ａの外側頭頂部５３Ａに形成されたクランク部５４Ａの径方向への折れ曲がり方向と、軸方向内側に位置する小セグメント５０Ｂの内側頭頂部５３Ｂに形成されたクランク部５４Ｂの径方向への折れ曲がり方向が、逆方向となるようにされている。この場合、大セグメント５０Ａのクランク部５４Ａは、周方向一端側（図４の右側）から他端側（図４の左側）に向かうにつれて径方向外側（図４の奥側）へ寄るように折れ曲がっている。一方、小セグメント５０Ｂのクランク部５４Ｂは、周方向他端側（図４の左側）から一端側（図４の右側）に向かうにつれて径方向外側（図４の奥側）へ寄るように折れ曲がっている。

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、図５に示すように、大セグメント５０Ａの斜行部（外側斜行部）５５Ａの傾斜角度α１と、小セグメント５０Ｂの斜行部（内側斜行部）５５Ｂの傾斜角度α２が同等にされている。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、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、断面形状が長方形の導体５８と、導体５８の外周面を被覆する絶縁被膜５９とからなる角線で形成されている。そして、図７に示すように、固定子巻線４０を構成する各相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗは、導体セグメント５０の長方形断面の長辺に当たる面が固定子コア３０の径方向を向く状態に配置されている。

固定子巻線４０の軸方向一方側（図２の上方側）には、固定子コア３０の軸方向端面３０ａから突出した多数のターン部５２Ａ，５２Ｂの集合体により円環状の第１コイルエンド部４０ａが形成されている。また、固定子巻線４０の軸方向他方側（図２の下方側）には、固定子コア３０の軸方向端面３０ａから突出した多数の捻り部及び接合部の集合体により円環状の第２コイルエンド部４０ｂが形成されている。

第１コイルエンド部４０ａは、図８に示すように、周方向に隣り合う所定の大セグメント５０Ａと小セグメント５０Ｂのターン部５２Ａ，５２Ｂの頭頂部５３Ａ，５３Ｂ同士が軸方向に重なる２層構造を有する。即ち、軸方向外側に位置する大セグメント５０Ａの外側ターン部５２Ａにより外側層が形成され、軸方向内側に位置する小セグメント５０Ｂの内側ターン部５２Ｂにより内側層が形成されている。この場合、軸方向外側に位置する外側頭頂部５３Ａのクランク部５４Ａの径方向への折れ曲がり方向と、軸方向内側に位置する内側頭頂部５３Ｂのクランク部５４Ｂの径方向への折れ曲がり方向が逆方向にされている。

そして、図９に示すように、外側頭頂部５３Ａの径方向に並んだクランク部５４Ａ同士は、径方向への傾き角度θが同じにされて、互いに径方向の離間距離Ｓを保つように配置されている。この場合、外側頭頂部５３Ａのクランク部５４Ａは、径方向に延びる直線Ｘと直角に交わる直線Ｙに対して、周方向一端側（図９の右側）から他端側（図９の左側）に向かうにつれて径方向外側（図９の上側）へ傾き角度θで折れ曲がっている。これにより、図１０に示すように、回転子１４が矢印ａ方向に左回転した際に、回転子１４から遠心方向に向かって流れる冷却風が、外側層の径方向に並んだ外側頭頂部５３Ａ同士の間を流れるようになり、冷却性が確保される。

また、内側頭頂部５３Ｂの径方向に並んだクランク部５４Ｂ同士は、外側頭頂部５３Ａの場合とは折れ曲がり方向が逆方向の傾き角度θで同じにされて、互いに径方向の離間距離Ｓを保つように配置されている。これにより、図１１に示すように、回転子１４が矢印ｂ方向に右回転した際に、回転子１４から遠心方向に向かって流れる冷却風が、内側層の径方向に並んだ内側頭頂部５３Ｂ同士の間を流れるようになり、冷却性が確保される。

この固定子巻線４０は、図１２に示すように、それぞれ５本の並列巻線Ｕ１〜Ｕ５，Ｖ１〜Ｖ５，Ｗ１〜Ｗ５よりなる三相の相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗにより構成されており、各相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗの巻線端がスター結線（Ｙ結線）で結線されている。各相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗは、それぞれ並列接続された２以上（本実施形態では５）の並列巻線Ｕ１〜Ｕ５，Ｖ１〜Ｖ５，Ｗ１〜Ｗ５で構成されている。

Ｕ相巻線４１Ｕを構成する並列巻線Ｕ１〜Ｕ５は、図１３に示すように、Ｕ相バスバー６１とそれぞれ電気的に接続される入力側部分巻線４２Ｕと、中性線バスバー６４と電気的に接続される中性点側部分巻線４３Ｕと、入力側部分巻線４２Ｕ及び中性点側部分巻線４３Ｕ以外の一般部分巻線４４Ｕとからなる。なお、図１３には、各並列巻線Ｕ１〜Ｕ５の代表として、並列巻線Ｕ５だけが示されている。この場合、入力側部分巻線４２Ｕは、それぞれ入力側引き出し線となり、中性点側部分巻線４３Ｕは、それぞれ中性点側引き出し線となる。

また、Ｖ相巻線４１Ｖを構成する並列巻線Ｖ１〜Ｖ５は、Ｖ相バスバー６２とそれぞれ電気的に接続される入力側部分巻線４２Ｖと、中性線バスバー６４と電気的に接続される中性点側部分巻線４３Ｖと、入力側部分巻線４２Ｖ及び中性点側部分巻線４３Ｖ以外の一般部分巻線４４Ｖとからなる。この場合、入力側部分巻線４２Ｖは、それぞれ入力側引き出し線となり、中性点側部分巻線４３Ｖは、それぞれ中性点側引き出し線となる。

また、Ｗ相巻線４１Ｗを構成する並列巻線Ｗ１〜Ｗ５は、Ｗ相バスバー６３とそれぞれ電気的に接続される入力側部分巻線４２Ｗと、中性線バスバー６４と電気的に接続される中性点側部分巻線４３Ｗと、入力側部分巻線４２Ｗ及び中性点側部分巻線４３Ｗ以外の一般部分巻線４４Ｗとからなる。この場合、入力側部分巻線４２Ｗは、それぞれ入力側引き出し線となり、中性点側部分巻線４３Ｗは、それぞれ中性点側引き出し線となる。

以下、図１４〜図２１を参照して、固定子巻線４０の巻線仕様について説明する。なお、固定子巻線４０を構成する各相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗは、電気的位相が異なるだけで巻線仕様が同じであるため、それらの代表としてＵ相巻線４１Ｕの巻線仕様について説明する。

図１４は、固定子巻線４０を構成する三相の相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１ＷのうちＵ相巻線４１Ｕだけを示す巻線配置図である。また、図１５〜図１９は、図１４に記載されたＵ相巻線４１Ｕの巻回状態を容易に理解できるようにするために、Ｕ相巻線４１Ｕを構成する各並列巻線Ｕ１〜Ｕ５のそれぞれの巻回状態を単独で記載した巻線配置図である。なお、本実施形態では、回転電機１の作動時に回転子１４の鎖交磁束によって固定子２０に形成される極数は、回転子１４の磁極数に対応して１０極となっており、並列巻線Ｕ１〜Ｕ５の並列数の倍数に設定されている。ここで極数の１０は、２と並列巻線Ｕ１〜Ｕ５の並列数５の最小公倍数である。

なお、図１４〜図１９において、時計の１２時方向の位置にある極を第１極とし、時計回り方向に順番に、第２極、第３極、・・・、第１０極とする。また、図１４〜図１９においては、各並列巻線Ｕ１〜Ｕ５の第１コイルエンド部４０ａ側の結線構造が実線で記載され、各並列巻線Ｕ１〜Ｕ５の第２コイルエンド部４０ｂ側の結線構造が破線で記載されている。ここで、各スロット３１に６本ずつ収容されるＵ相巻線４１Ｕのスロット収容部５１Ｃは、固定子コア３０の内周側から順番に、１層目、２層目、・・・、５層目、６層目とする。

また、Ｕ相巻線４１Ｕが収容されるスロット３１は、本実施形態ではスロット倍数Ｍが２とされていることから、固定子コア３０に周方向に隣接して配置されたＡスロットとＢスロットが周方向に６スロットピッチで設けられている。これらのＡスロット及びＢスロットに収容される各並列巻線Ｕ１〜Ｕ５のスロット収容部５１Ｃは、巻き始め側から巻き終わり側に向かって順番に第１スロット収容部、第２スロット収容部、・・・、第２４スロット収容部とする。

並列巻線Ｕ１は、図１５に示すように、巻き始め側となる入力側部分巻線４２Ｕの第１スロット収容部が第１極のＢスロットの６層目（最外層）に収容され、第２スロット収容部が時計回り方向に６スロット離れた第２極のＢスロットの５層目に収容されている。なお、入力側部分巻線４２Ｕの巻き始め側端末は、第１コイルエンド部４０ａ側（図１５の手前側）に延出して、入力側引き出し線とされている。次いで、第３スロット収容部が第３極のＡスロットの６層目に収容され、第４スロット収容部が第４極のＡスロットの５層目に収容されている。

次いで、第５スロット収容部が第５極のＢスロットの４層目に収容され、第６スロット収容部が第６極のＢスロットの３層目に収容されている。次いで、第７スロット収容部が第７極のＡスロットの４層目に収容され、第８スロット収容部が第８極のＡスロットの３層目に収容されている。次いで、第９スロット収容部が第９極のＢスロットの２層目に収容され、第１０スロット収容部が第１０極のＢスロットの１層目に収容されている。次いで、第１１スロット収容部が第１極のＡスロットの２層目に収容され、第１２スロット収容部が第２極のＡスロットの１層目に収容されている。

次の第１３スロット収容部は、第３極のＡスロットの１層目に収容されており、第１コイルエンド部４０ａ側において、第１２スロット収容部と渡り線４５（図８，図３２，図３３参照）を介して接続されている。次の第１４スロット収容部が反時計回り方向に６スロット離れた第２極のＡスロットの２層目に収容されており、この第１４スロット収容部から反時計回り方向への巻き戻しが開始される。次いで、第１５スロット収容部が第１極のＢスロットの１層目に収容され、第１６スロット収容部が第１０極のＢスロットの２層目に収容されている。次いで、第１７スロット収容部が第９極のＡスロットの３層目に収容され、第１８スロット収容部が第８極のＡスロットの４層目に収容されている。

次いで、第１９スロット収容部が第７極のＢスロットの３層目に収容され、第２０スロット収容部が第６極のＢスロットの４層目に収容されている。次いで、第２１スロット収容部が第５極のＡスロットの５層目に収容され、第２２スロット収容部が第４極のＡスロットの６層目に収容されている。第２３スロット収容部が第３極のＢスロットの５層目に収容され、巻き終わり側となる中性点側部分巻線４３Ｕの第２４スロット収容部が第２極のＢスロットの６層目に収容されている。なお、中性点側部分巻線４３Ｕの巻き終わり側端末は、第１コイルエンド部４０ａ側（図１５の手前側）に延出して、中性点側引き出し線とされている。

並列巻線Ｕ１は、上記のように固定子コア３０の各Ａ・Ｂスロットに収容されて巻装されている。この場合、第１コイルエンド部４０ａを形成するターン部５２Ａ，５２Ｂ（図１５において実線）は、５スロットピッチの長さに形成された内側ターン部５２Ｂと、７スロットピッチの長さに形成された外側ターン部５２Ａが周方向に交互に配置されている。また、第２コイルエンド部４０ｂを形成する導体線（図１５において破線）は、隣り合うスロット収容部３１同士を６スロットピッチで接続している。

並列巻線Ｕ２は、図１６に示すように、巻き始め側となる入力側部分巻線４２Ｕの第１スロット収容部が第９極のＢスロットの６層目に収容され、第２スロット収容部が時計回り方向に６スロット離れた第１０極のＢスロットの５層目に収容されている。即ち、並列巻線Ｕ２の巻き始めとなる第９極のＢスロットは、並列巻線Ｕ１の巻き始めとなる第１極のＢスロットから反時計回り方向に角度で７２°ずれた位置にある。ここで角度７２°は、３６０°を並列巻線Ｕ１〜Ｕ５の並列数（本実施形態では並列数が５）で除算した角度に相当する。そして、その後に続く並列巻線Ｕ２の第２〜第２４スロット収容部は、並列巻線Ｕ１の第２〜第２４スロット収容部と全く同様に、反時計回り方向に角度で７２°ずれた位置にある各Ａ・Ｂスロットに収容されている。

なお、並列巻線Ｕ２の入力側部分巻線４２Ｕの巻き始め側端末は、第１コイルエンド部４０ａ側（図１５の手前側）に延出して、入力側引き出し線とされている。また、並列巻線Ｕ２の中性点側部分巻線４３Ｕの巻き終わり側端末は、第１コイルエンド部４０ａ側（図１５の手前側）に延出して、中性点側引き出し線とされている。

並列巻線Ｕ３は、図１７に示すように、巻き始め側となる入力側部分巻線４２Ｕの第１スロット収容部が第７極のＢスロットの６層目に収容され、第２スロット収容部が時計回り方向に６スロット離れた第８極のＢスロットの５層目に収容されている。即ち、並列巻線Ｕ３の巻き始めとなる第７極のＢスロットは、並列巻線Ｕ２の巻き始めとなる第９極のＢスロットから反時計回り方向に角度で７２°ずれた位置にある。そして、その後に続く並列巻線Ｕ３の第２〜第２４スロット収容部は、並列巻線Ｕ２の第２〜第２４スロット収容部と全く同様に、反時計回り方向に角度で７２°ずれた位置にある各Ａ・Ｂスロットに収容されている。

なお、並列巻線Ｕ３の入力側部分巻線４２Ｕの巻き始め側端末は、第１コイルエンド部４０ａ側（図１５の手前側）に延出して、入力側引き出し線とされている。また、並列巻線Ｕ３の中性点側部分巻線４３Ｕの巻き終わり側端末は、第１コイルエンド部４０ａ側（図１５の手前側）に延出して、中性点側引き出し線とされている。

並列巻線Ｕ４は、図１８に示すように、巻き始め側となる入力側部分巻線４２Ｕの第１スロット収容部が第５極のＢスロットの６層目に収容され、第２スロット収容部が時計回り方向に６スロット離れた第６極のＢスロットの５層目に収容されている。即ち、並列巻線Ｕ４の巻き始めとなる第５極のＢスロットは、並列巻線Ｕ３の巻き始めとなる第７極のＢスロットから反時計回り方向に角度で７２°ずれた位置にある。そして、その後に続く並列巻線Ｕ４の第２〜第２４スロット収容部も、並列巻線Ｕ３の第２〜第２４スロット収容部と全く同様に、反時計回り方向に角度で７２°ずれた位置にある各Ａ・Ｂスロットに収容されている。

なお、並列巻線Ｕ４の入力側部分巻線４２Ｕの巻き始め側端末は、第１コイルエンド部４０ａ側（図１５の手前側）に延出して、入力側引き出し線とされている。また、並列巻線Ｕ４の中性点側部分巻線４３Ｕの巻き終わり側端末は、第１コイルエンド部４０ａ側（図１５の手前側）に延出して、中性点側引き出し線とされている。

並列巻線Ｕ５は、図１９に示すように、巻き始め側となる入力側部分巻線４２Ｕの第１スロット収容部が第３極のＢスロットの６層目に収容され、第２スロット収容部が時計回り方向に６スロット離れた第４極のＢスロットの５層目に収容されている。即ち、並列巻線Ｕ５の巻き始めとなる第３極のＢスロットは、並列巻線Ｕ４の巻き始めとなる第５極のＢスロットから反時計回り方向に角度で７２°ずれた位置にある。そして、その後に続く並列巻線Ｕ５の第２〜第２４スロット収容部も、並列巻線Ｕ４の第２〜第２４スロット収容部と全く同様に、反時計回り方向に角度で７２°ずれた位置にある各Ａ・Ｂスロットに収容されている。

なお、並列巻線Ｕ５の入力側部分巻線４２Ｕの巻き始め側端末は、第１コイルエンド部４０ａ側（図１５の手前側）に延出して、入力側引き出し線とされている。また、並列巻線Ｕ５の中性点側部分巻線４３Ｕの巻き終わり側端末は、第１コイルエンド部４０ａ側（図１５の手前側）に延出して、中性点側引き出し線とされている。したがって、各並列巻線Ｕ１〜Ｕ５の両端にそれぞれ設けられている入力側部分巻線４２Ｕ及び中性点側部分巻線４３Ｕは、各Ａ・Ｂスロットの最外層（６層目）に収容された各並列巻線Ｕ１〜Ｕ５の第１及び第２４スロット収容部と電気的に接続されている。

以上のように巻装された並列巻線Ｕ１〜Ｕ５は、３６０°を並列巻線Ｕ１〜Ｕ５の並列数で除算した角度ずつ周方向にずれて回転対称となる位置に配置されている。この場合、各Ａ・Ｂスロットには、Ｕ相巻線４１Ｕを構成する並列巻線Ｕ１〜Ｕ５のスロット収容部５１Ｃが径方向１列に偶数本ずつ（本実施形態では６本ずつ）収容されている。また、Ｕ相巻線４１Ｕを構成する並列巻線Ｕ１〜Ｕ５は、各Ａ・Ｂスロット内のＮ（Ｎは１以上の自然数）層目と（Ｎ＋１）層目のスロット収容部５１Ｃ同士が電気的に接続されている。本実施形態の場合には、Ｎ＝１とされている。

そして、Ｕ相巻線４１Ｕを構成する５本の並列巻線Ｕ１〜Ｕ５は、図２０に示すように、各Ａ・Ｂスロット内の全ての層において、Ｍ個（Ｍ＝２で２個）のスロットに均等に配置されている。即ち、図２１に示すように、並列巻線Ｕ１〜Ｕ５は、Ａスロット及びＢスロットの１〜６層目にそれぞれ２本ずつ均等に配置されている。

また、各Ａ・Ｂスロット内の各層において、外側頭頂部５３Ａに繋がるスロット収容部５１Ｃと内側頭頂部５３Ｂに繋がるスロット収容部５１Ｃが周方向に交互に配置されている（図１４参照）。そして、軸方向外側に配置される外側ターン部５２Ａの外側斜行部５５Ａと、軸方向内側に配置される内側ターン部５２Ｂの内側斜行部５５Ｂは、周方向の少なくとも一部が接触している（図５参照）。この場合、図５に示された２本の外側ターン部５２Ａと内側ターン部５２Ｂは、右側の外側斜行部５５Ａと内側斜行部５５Ｂの一部が接触している。外側ターン部５２Ａの残りの非接触部は、図示されていない他の内側ターン部５２Ｂの内側斜行部５５Ｂと接触している。

Ｕ相巻線４１Ｕは、以上のように巻装されており、Ｖ相巻線４１Ｖ及びＷ相巻線４１Ｗも、上記のようにしてＵ相巻線４１Ｕと同様に巻装されている。

この固定子巻線４０において、各相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗを構成する各並列巻線Ｕ１〜Ｕ５，Ｖ１〜Ｖ５，Ｗ１〜Ｗ５の入力側部分巻線４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗ及び中性点側部分巻線４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗの引き出し線は、図２２及び図２３に示すように、周方向にＭ個（Ｍ＝２で２個）ずつ離れたスロット３１の最外層（６層目）に収容されている。即ち、引き出し線となる入力側部分巻線４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗ及び中性点側部分巻線４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗは、２スロットピッチで配置されている。

ここで、三相全ての入力側部分巻線４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗ及び中性点側部分巻線４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗの総数（引き出し線の総数）をＱとすると、本実施形態では、Ｑ＝３０となる。よって、図２４に示すように、入力側部分巻線４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗ及び中性点側部分巻線４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗは、３６０°／Ｑの角度間隔、即ち、Ｑ＝３０から１２°の角度間隔で均等に配置されている。この場合、図２５に示すように、中性点側部分巻線４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗは、周方向に隣り合う入力側部分巻線４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗ同士の中間に配置されている。これにより、各相バスバー６１〜６３及び中性線バスバー６４と溶接により接続された引き出し線同士が周方向に隣り合うことなく近接しないようにされて、十分な沿面距離が確保されている。

そして、Ｕ相巻線４１Ｕを構成する並列巻線Ｕ１〜Ｕ５の入力側部分巻線４２Ｕは、Ｕ相バスバー６１を介してインバータと電気的に接続される。また、Ｖ相巻線４１Ｖを構成する並列巻線Ｖ１〜Ｖ５の入力側部分巻線４２Ｖは、Ｖ相バスバー６２を介してインバータと電気的に接続される。また、Ｗ相巻線４１Ｗを構成する並列巻線Ｗ１〜Ｗ５の入力側部分巻線４２Ｗは、Ｗ相バスバー６３を介してインバータと電気的に接続される。さらに、各相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗを構成する並列巻線Ｕ１〜Ｕ５，Ｖ１〜Ｖ５，Ｗ１〜Ｗ５の中性点側部分巻線４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗは、中性線バスバー６４を介して電気的に接続されて中性点を形成する。この場合、各相バスバー６１〜６３及び中性線バスバー６４は、周方向にＭ個（Ｍ＝２で２個）ずつ離れたスロット３１の最外層に収容された各相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗのスロット収容部５１Ｃと電気的に接続されている。

各相バスバー６１〜６３及び中性線バスバー６４は、導電性材料で所定の円弧形状に形成されて、固定子コア３０のバックコア３３上で第１コイルエンド部４０ａを外周側から包囲するように配置されている。これらのバスバー群６１〜６４は、図２６に示すように、固定子コア３０の軸方向端面３０ａから突出する固定子巻線の第１コイルエンド部４０ａの径方向外側且つ固定子コア３０の軸方向外側において軸方向に並んで配置されている。そして、バスバー群６１〜６４のうちで電位が最も小さい中性線バスバー６４が、固定子コア３０に最も近くなる位置に配置されている。この中性線バスバー６４は、固定子コア３０の軸方向端面３０ａから所定距離Ｌ３を隔てた位置に配置されている。これにより、対地電位差を低減して地絡を防止することが可能となる。

また、中性線バスバー６４は、各相バスバー６１〜６３よりも電流密度が低くなるように設定されている。即ち、例えばインプット電流が５Ａの場合には、Ｕ相バスバー６１では、図２７に示すように、最大電流が２Ａとなる。Ｖ相バスバー６２及びＷ相バスバー６３も同様である。これに対して、中性線バスバー６４では、図２８に示すように、最大電流が１Ａとなるため、中性線バスバー６４の断面積は、各相バスバー６１〜６３の５０％よりも大きければよい。

そして、入力側部分巻線４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗ及び中性点側部分巻線４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗとバスバー群６１〜６４との電気的接合部４６は、図２９及び図３０に示すように、粉体塗装によって形成された絶縁性の樹脂被覆部材４７により覆われている。この樹脂被覆部材４７の被覆範囲は、固定子コアの軸３０軸方向端面３０ａから突出する固定子巻線４０の第１コイルエンド部４０ａの軸方向高さＨの位置よりも軸方向外側とされている。これにより、第１コイルエンド部４０ａの外側頭頂部５３Ａと樹脂被覆部材４７との間には空間部が形成されている。

図３１〜図３３に示すように、第１コイルエンド部４０ａの径方向内側且つ軸方向外側には、各並列巻線Ｕ１〜Ｕ５，Ｖ１〜Ｖ５，Ｗ１〜Ｗ５の中央部の折り返し部に形成される複数の渡り線４５が配置されている。これら渡り線４５は、軸方向に延びる立ち上がり部４５ａと周方向に延びる周渡り部４５ｂとからなり、図３２及び図３３に示すように、周渡り部４５ｂ同士が周方向全域で重なる状態に配置されている。

渡り線４５は、周渡り部４５ｂ同士が固着部材４８により互いに固定されている。また、周渡り部４５ｂは、電気的接合部４６に対して軸方向高さが同じ位置に配置されている（図３１参照）。この場合、電気的接合部４６は、接合されるべき少なくとも２本の導体線５７ａ，５７ｂが径方向に並んで溶接又はかしめにより接合されている。

これら渡り線４５や電気的接合部４６を構成する導体線５７は、断面形状が長方形の角線（図６参照）よりなり、図３１に示すように、長方形断面の長辺に当たる面が固定子コア３０の径方向を向く状態に配置されている。本実施形態では、図３４及び図３５に示すように、径方向外側に位置する導体線５７ａの周方向幅は径方向内側の位置する導体線５７ｂの周方向幅よりも大きくされている。そのため、回転子１４が回転した際に、回転子１４から遠心方向に流れる冷却風（冷媒）が径方向外側に位置する導体線５７ａにも当たるようになるので、電気的接合部４６における２本の導体線５７ａ，５７ｂの温度差が抑制される。これにより、電気的接合部４６内の温度差に起因する熱応力が低減され、電気的接合部４６の破断が防止される。

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、スロット倍数がＭ（Ｍ＝２）とされ、各相バスバー６１〜６３及び中性線バスバー６４は、周方向にＭ個以上離れたスロット３１の最外層に収容された各相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗのスロット収容部５１Ｃと電気的に接続されている。そのため、各相バスバー６１〜６３及び中性線バスバー６４と各相巻線４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗとが接続される電気的接合部４６を、周方向にＭ個のスロット３１ずつ離れた位置に配置することができるので、電気的接合部４６同士が周方向に隣り合うことがなくなる。これにより、電気的接合部４６間の沿面距離を十分に確保することができるので、沿面放電の発生を防止し、絶縁性を向上させることができる。

また、本実施形態では、三相全ての入力側部分巻線４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗ及び中性点側部分巻線４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗの総数をＱとすると、入力側部分巻線４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗと中性点側部分巻線４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗが、３６０°／Ｑの角度間隔（Ｑ＝３０で１２°角度間隔）で均等に配置されている。即ち、動力線に繋がる３０本の引き出し線（入力側部分巻線４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗ及び中性点側部分巻線４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗ）を１２°角度間隔で配置し、それぞれの引き出し線の間に１本以上の一般部分線４４Ｕ，４４Ｖ，４４Ｗを挟むようにされている。そのため、特に電位差の大きい動力線の電気的接合部４６同士の沿面距離を最大限広げることができるので、電気的接合部４６間の沿面放電をより確実に防止することができる。

また、本実施形態では、中性点側部分巻線４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗが、周方向に隣り合う入力側部分巻線４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗ同士の中間に配置されている。そのため、動力線の電気的接合部４６同士の中間に、電位の低い中性点側部分巻線４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗの電気的接合部４６を配置することで、電気的接合部４６間の沿面距離を最大限確保することができる。これにより、沿面放電をさらに確実に防止することが可能となる。

また、本実施形態では、入力側部分巻線４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗ及び中性点側部分巻線４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗの電気的接合部４６を覆う樹脂被覆部材４７の被覆範囲は、固定子コア３０の軸方向端面３０ａから突出する固定子巻線４０の第１コイルエンド部４０ａの軸方向外側にされている。そのため、樹脂被覆部材４７の被覆範囲を第１コイルエンド部４０ａよりも軸方向外側に限定することで、第１コイルエンド部４０ａへの樹脂被覆部材４７付着による電気的接合部４６間の沿面距離短絡を防止することができる。これにより、沿面放電をさらに確実に防止することが可能となる。

また、本実施形態では、固定子巻線４０は、第１コイルエンド部４０ａの周方向全域において、径方向外側且つ軸方向外側に配置される樹脂被覆部材４７により覆われた電気的接合部４６を有するとともに、第１コイルエンド部４０ａの径方向内側且つ軸方向外側に、立ち上がり部４５ａと周渡り部４５ｂとからなる渡り線４５を有し、周渡り部４５ｂ同士が周方向全域で重なる状態に配置されている。そのため、第１コイルエンド部４０ａの径方向内側且つ軸方向外側に渡り線が配置されることで、回転子１４が回転した際に、回転子１４から遠心方向に流れる冷却風（冷媒）が渡り線４５に遮られて電気的接合部４６に直接当たることを防止することができる。これにより、電気的接合部４６内の温度差に起因する熱応力を低減して、電気的接合部４６の破断を防止することができるので、絶縁性を向上させることができる。

また、本実施形態では、周渡り部４５ｂは、電気的接合部４６に対して軸方向高さが同じ位置に配置されている。これにより、第１コイルエンド部４０ａの径方向内側に配置される周渡り部４５ｂの軸方向高さを電気的接合部４６と同じ高さに設定することで、回転子１４から流れる冷却風を効果的に防ぐことができる。

また、本実施形態では、固定子巻線４０を構成する導体線５７は、断面形状が長方形の角線よりなり、長方形断面の長辺に当たる面が固定子コア３０の径方向を向く状態に配置されている。第１コイルエンド部４０ａの径方向内側に配置される周渡り部４５ｂの防風面の幅を増加することで、電気的接合部４６への風当たりをより効果的に防止することができる。これにより、絶縁性を向上させることができる。

また、本実施形態では、電気的接合部４６は、少なくとも２本の導体線５７が径方向に並んで溶接又はかしめにより接合されており、径方向外側に位置する導体線５７ａの周方向幅は径方向内側に位置する導体線５７ｂの周方向幅よりも大きくされている。径方向外側に配置される導体線５７ａの周方向幅を大きくすることで、外側の導体線５７ａにも径方向内側から回転子１４の冷却風を受けるようになるので、電気的接合部４６での温度差を抑制し、熱応力を低減することができる。これにより、絶縁性を向上させることができる。

また、本実施形態では、渡り線４５は、周渡り部４５ｂ同士が固着部材４８により互いに固定されている。これにより、第１コイルエンド部４０ａの径方向内側に配置される周渡り部４５ｂの強度を上げて、回転子１４から流れる冷却風による変形や破断を防止することができる。そのため、第１コイルエンド部４０ａの径方向外側に配置される電気的接合部４６に対する冷却風の遮蔽効果を良好に維持することができる。これにより、絶縁性を向上させることができる。

また、本実施形態では、第１コイルエンド部４０ａの径方向外側且つ軸方向外側において軸方向に並んで配置されたバスバー群（各相バスバー６１〜６３、中性線バスバー６４）のうちで、中性線バスバー６４が固定子コア３０に最も近くなる位置に配置されている。そのため、バスバー群を配置する際に、電位が最も小さい中性線バスバー６４を固定子コア３０に最も近くなる位置に配置することで、対地電位差を低減して地絡を防止することができる。これにより、絶縁性を向上させることができる。

また、本実施形態では、中性線バスバー６４は、各相バスバー６１〜６３よりも電流密度が低くなるように設定されている。環境温度が上がるほど、放電は起こり易く、また、樹脂被覆部材４７などの絶縁部材の劣化による絶縁性の低下も発生し易くなる。そのため、特に固定子コア３０に対して放電が起こり易い、固定子コア３０に最も近くなる位置に中性線バスバー６４を配置し、さらに中性線バスバー６４の電流密度を下げて発熱量を抑えることで、対地絶縁性をより向上させることができる。

〔実施形態２〕
実施形態２に係る回転電機の固定子２０Ａは、基本的構成が実施形態１のものと同じであり、バスバー群６１〜６４が樹脂部材６６により一体化されている点で、実施形態１のものと異なる。よって、実施形態１と共通する部材や構成については、同じ符号を付して詳しい説明は省略し、以下、異なる点及び重要な点について説明する。

本実施形態の固定子２０Ａは、図３６及び図３７に示すように、図２に示す実施形態１の固定子２０に対して、バスバー群６１〜６４を一体化する樹脂部材６６が付加されている。実施形態２のバスバー群６１〜６４は、実施形態１のバスバー群６１〜６４と全く同一に構成され、実施形態１と同様に配置されている。即ち、バスバー群６１〜６４は、固定子コア３０の軸方向端面３０ａから突出する固定子巻線の第１コイルエンド部４０ａの径方向外側且つ固定子コア３０の軸方向外側において軸方向に並んで配置されている。そして、バスバー群６１〜６４のうちで電位が最も小さい中性線バスバー６４が、固定子コア３０に最も近くなる位置に配置されている。

上記のように配置されたバスバー群６１〜６４は、樹脂モールドして形成された樹脂部材６６により一体化されている。樹脂部材６６は、上記のように並んで配置されたバスバー群６１〜６４の表面を覆うように、断面の外周形状が矩形に形成されている。そして、一方の平面部が固定子コア３０のバックコア３３の軸方向端面３０ａに接触した状態に設置されている。

樹脂モールドして形成した樹脂部材６６を上記のように設置した場合、樹脂部材６６内に不可避的に形成されるボイドやクラックにより、地絡放電が起こる可能性がある。しかし、本実施形態の場合には、バスバー群６１〜６４のうちで電位が最も小さい中性線バスバー６４が、固定子コア３０に最も近くなる位置に配置されていることで、固定子コア３０に対する樹脂部材６６の設置面での地絡放電をより確実に防止することができる。

以上のように構成された実施形態２の固定子２０Ａによれば、電気的接合部４６間の沿面距離を十分に確保することができるので、沿面放電の発生を防止し、絶縁性を向上させることができる等、実施形態１と同様の作用及び効果を奏する。特に、実施形態２では、バスバー群６１〜６４が、固定子コア３０の軸方向端面に接触した状態に設置された樹脂部材６６により一体化されているので、対地絶縁性をより確実に確保することができる。

〔変形例１〕
変形例１は、図３８に示すように、バスバー群６１〜６４を一体化する樹脂部材６６が、多段階モールドで形成された３個の分割部品６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃにより構成されている。この樹脂部材６６は、２個の分割部品６６Ａ，６６Ｂ同士の境界面が、固定子コア３０の軸方向端面３０ａと対向する面に位置している。変形例１によれば、多段階モールド時の樹脂同士の境界面が固定子コア３０への設置面に形成されている場合でも、対地絶縁性を確保することができる。

〔変形例２〕
変形例２は、図３９に示すように、バスバー群６１〜６４を一体化する樹脂部材６６が、組み付けで形成された２個の分割部品６６Ａ，６６Ｂにより構成されている。この樹脂部材６６は、２個の分割部品６６Ａ，６６Ｂ同士の境界面が、固定子コア３０の軸方向端面３０ａと対向する面に位置している。変形例２によれば、組み付け時の樹脂同士の境界面が固定子コア３０への設置面に形成されている場合でも、対地絶縁性を確保することができる。

〔変形例３〕
変形例３は、図４０に示すように、バスバー群６１〜６４を一体化する樹脂部材６６が、樹脂モールド時に内部に埋め込まれた金属部材６７としての圧入固定用のピンを固定子コア３０の軸方向端面３０ａに圧入して固定するようにされている。変形例３によれば、金属部材６７に最も近くなるバスバーを中性線バスバー６４にすることで、金属部材６７に対する電位差を低減し、金属部材６７を介しての地絡を防止することができる。

〔変形例４〕
変形例４は、図４１に示すように、バスバー群６１〜６４を一体化する樹脂部材６６が、樹脂モールド時に内部に埋め込まれた金属部材６７としての溶接固定用のプレートを固定子コア３０の軸方向端面３０ａに溶接で固定するようにされている。変形例４によれば、金属部材６７に最も近くなるバスバーを中性線バスバー６４にすることで、金属部材６７に対する電位差を低減し、金属部材６７を介しての地絡を防止することができる。

〔他の実施形態〕
本発明は、上記の実施形態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、上記の実施形態では、全ての引き出し線（入力側部分巻線４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗ及び中性点側部分巻線４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗ）が第１コイルエンド部４０ａの径方向外側（最外層）に集められているが、全ての引き出し線を第１コイルエンド部４０ａの径方向内側（最内層）に集めるようにしてもよい。このようにすれば、第１コイルエンド部４０ａ上に突出した状態に配置されている導体線をバックコア３３に配置することによって、第１コイルエンド部４０ａの軸方向長さを小さくすることができるので、小型化することができる。

また、上記の実施形態の固定子巻線４０は、分布巻きの波巻きで巻かれたものであるが、分布巻きの重ね巻きで巻かれたものであってもよい。

また、上記の実施形態では、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）、 ２０，２０Ａ…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、 ４０ａ…第１コイルエンド部、 ４１Ｕ，４１Ｖ，４１Ｗ…相巻線、 Ｕ１〜Ｕ５，Ｖ１〜Ｖ５，Ｗ１〜Ｗ５…並列巻線、 ４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗ…入力側部分巻線、 ４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗ…中性点側部分巻線、 ４４Ｕ，４４Ｖ，４４Ｗ…一般部分巻線、 ４５…渡り線、 ４５ａ…立ち上り部、 ４５ｂ…周渡り部、 ４６…電気的接合部、 ４７…樹脂被覆部材、 ４８…固着部材、 ５０…導体セグメント、 ５１Ｃ…スロット収容部、 ５７，５７ａ，５７ｂ…導体線、 ６１…Ｕ相バスバー（相入力導体部材）、 ６２…Ｖ相バスバー（相入力導体部材）、 ６３…Ｗ相バスバー（相入力導体部材）、 ６４…中性線バスバー（中性線導体部材）、 ６６…樹脂部材、 ６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃ…分割部品、 ６７…金属部材。

Claims (14)

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、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、各前記相巻線とインバータを電気的に接続する相入力導体部材（６１〜６３）と、各前記相巻線を電気的に接続して中性点を形成する中性線導体部材（６４）と、を備え、各前記スロットには前記相巻線が径方向１列に偶数本ずつ収容されている回転電機の固定子（２０）において、
   前記スロットは、前記固定子巻線の一極一相当たりＭ（Ｍは２以上の自然数）個の割合で形成されてスロット倍数がＭとされ、
   前記固定子巻線は、前記固定子コアの軸方向端面から前記スロットの外部に延出した開放端部の所定の端末同士が電気的に接合された複数の導体セグメント（５０）により構成され、
   前記相巻線は、それぞれ並列接続された２以上の並列巻線（Ｕ１〜Ｕ５，Ｖ１〜Ｖ５，Ｗ１〜Ｗ５）により構成されて、前記スロット内のＮ（Ｎは１以上の自然数）層目と（Ｎ＋１）層目の前記相巻線のスロット収容部（５１Ｃ）同士が電気的に接続されており、
   前記相入力導体部材及び前記中性線導体部材は、周方向にＭ個以上離れた前記スロットの最外層又は最内層に収容された各前記相巻線の前記スロット収容部と電気的に接続されている回転電機の固定子。
2. 各前記相巻線を構成する各前記並列巻線は、各前記相入力導体部材と電気的に接続される入力側部分巻線（４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗ）と、前記中性線導体部材と電気的に接続される中性点側部分巻線（４３Ｕ，４３Ｖ，４３Ｗ）と、前記入力側部分巻線及び前記中性点側部分巻線以外の一般部分巻線（４４Ｕ，４４Ｖ，４４Ｗ）とからなり、三相全ての前記入力側部分巻線及び前記中性点側部分巻線の総数をＱとすると、前記入力側部分巻線と前記中性点側部分巻線が、３６０°／Ｑの角度間隔で均等に配置されている請求項１に記載の回転電機の固定子。
3. 前記中性点側部分巻線は、周方向に隣り合う前記入力側部分巻線同士の中間に配置されている請求項２に記載の回転電機の固定子。
4. 前記入力側部分巻線及び前記中性点側部分巻線の電気的接合部（４６）は、絶縁性の樹脂被覆部材（４７）により覆われており、前記樹脂被覆部材の被覆範囲は、前記固定子コアの軸方向端面から突出する前記固定子巻線のコイルエンド部（４０ａ）の軸方向外側である請求項２又は３に記載の回転電機の固定子。
5. 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分布巻きにて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）よりなり、前記固定子コアの軸方向端面から突出する円環状のコイルエンド部（４０ａ）を有する固定子巻線（４０）と、を備え、各前記スロットには前記相巻線が径方向１列に偶数本ずつ収容されている回転電機の固定子（２０）において、
   前記固定子巻線は、前記コイルエンド部の周方向全域において、径方向外側且つ軸方向外側に前記固定子巻線を構成する導体線（５７）同士が電気的に接合されて絶縁性の樹脂被覆部材（４７）により覆われた電気的接合部（４６）を有するとともに、前記コイルエンド部の径方向内側且つ軸方向外側に、軸方向に延びる立ち上がり部（４５ａ）と周方向に延びる周渡り部（４５ｂ）とからなる渡り線（４５）を有し、前記周渡り部同士が周方向全域で重なる状態に配置されている回転電機の固定子。
6. 前記周渡り部は、前記電気的接合部に対して軸方向高さが同じ位置に配置されている請求項５に記載の回転電機の固定子。
7. 前記固定子巻線を構成する導体線（５７）は、断面形状が長方形の角線よりなり、長方形断面の長辺に当たる面が前記固定子コアの径方向を向く状態に配置されている請求項５又は６に記載の回転電機の固定子。
8. 前記電気的接合部は、少なくとも２本の前記導体線が径方向に並んで溶接又はかしめにより接合されており、径方向外側に位置する前記導体線（５７ａ）の周方向幅は径方向内側に位置する前記導体線（５７ｂ）の周方向幅よりも大きくされている請求項５〜７の何れか一項に記載の回転電機の固定子。
9. 前記渡り線は、前記周渡り部同士が固着部材（４８）により互いに固定されている請求項５〜８の何れか一項に記載の回転電機の固定子。
10. 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分布巻きにて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、各前記相巻線と電気的に接続されるＵ相バスバー（６１）、Ｖ相バスバー（６２）、Ｗ相バスバー（６３）及び中性線バスバー（６４）よりなるバスバー群と、を備え、各前記スロットには前記相巻線が径方向１列に偶数本ずつ収容されている回転電機の固定子（２０）において、
    前記バスバー群は、前記固定子コアの軸方向端面から突出する前記固定子巻線のコイルエンド部（４０ａ）の径方向外側且つ前記固定子コアの軸方向外側において軸方向に並んで配置されており、前記バスバー群のうち前記中性線バスバーが前記固定子コアに最も近くなる位置に配置されている回転電機の固定子。
11. 前記バスバー群は、前記固定子コアの軸方向端面に接触した状態に設置された樹脂部材（６６）により一体化されている請求項１０に記載の回転電機の固定子。
12. 前記樹脂部材は、複数の分割部品（６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃ）からなり、前記分割部品同士の境界面が前記固定子コアの軸方向端面と対向する面に位置している請求項１１に記載の回転電機の固定子。
13. 前記樹脂部材は、内部に埋め込まれた金属部材（６７）により前記固定子コアの軸方向端面に固定される請求項１１又は１２に記載の回転電機の固定子。
14. 前記中性線バスバーは、前記各相バスバーよりも電流密度が低くなるように設定されている請求項１０〜１３の何れか一項に記載の回転電機の固定子。
    

Images