JP6513831B2 - 回転電機および車両 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機および車両に関する。

車両の駆動用として用いられる回転電機の巻線技術としては、特許文献１に記載のような技術が知られている。

特開２０１２−２９３７０号公報

ところで、電気自動車等に搭載される回転電機には、高トルクでありながら低騒音であることが要求されている。そのため、本発明は、高トルクかつ低騒音である回転電機を提供することを目的としている。

本発明の第１の態様によると、回転電機は、複数のスロットが形成された固定子コアと、巻線導体が複数の前記スロットの各々に６レイヤ以上挿通されるように、波巻で巻き回される周回巻線を複数有する固定子巻線と、前記固定子コアに対して回転自在に設けられた回転子と、を備え、前記固定子巻線は、挿通されるレイヤが異なる２つの前記周回巻線を接続するジャンパー線を複数有し、複数の前記ジャンパー線は、毎極スロット数をＮとしたとき、前記スロットを跨いで前記２つの周回巻線を接続する際の跨ぎ量が（Ｎ＋１）スロットピッチであるジャンパー線と、｛（Ｎ＋１）±１｝スロットピッチであるジャンパー線とを含む。
本発明の第２の態様によると、車両は、前記回転電機と、直流電力を供給するバッテリと、前記バッテリの直流電力を交流電力に変換して前記回転電機に供給する変換装置と、を備え、前記回転電機のトルクを駆動力として用いる。

本発明によれば、回転電機の高トルク化および低騒音化を図ることができる。

図１は、ハイブリッド型電気自動車の概略構成を示す図である。 図２は、電力変換装置の回路図である。 図３は、回転電機の断面を示す図である。 図４は、固定子および回転子の断面を示す図である。 図５は、固定子の斜視図である。 図６は、固定子巻線の結線図である。 図７は、Ｕ１相巻線を示す図である。 図８は、Ｕ２相巻線を示す図である。 図９は、Ｕ１相巻線群の一部の拡大図である。 図１０は、Ｕ２相巻線群の一部の拡大図である。 図１１は、スロット導体の配置を示す図である。 図１２は、比較例１のスロット導体配置を示す図である。 図１３は、実施の形態におけるスロット導体の配置を説明する図である。 図１４は、本実施形態の回転電機の誘起電圧波形、および、比較例１の回転電機の誘起電圧波形を示す図である。 図１５は、実施形態と比較例１の誘起電圧波形に関する高調波解析結果を示す図である。 図１６は、交流電流を通電した場合のトルク波形を実施形態と比較例１とを対比して示したものである。 図１７は、図１６に示す各トルク波形の高調波解析結果を示す図である。 図１８は、交流電流を通電した場合のトルク波形を実施形態と比較例２とを対比して示したものである。 図１９は、図１８に示す各トルク波形の高調波解析結果を示す図である。 図２０は、比較例２のスロット導体配置を示す図である。 図２１は、変形例１を示す図である。 図２２は、変形例２を示す図である。 図２３は、変形例３を示す図である。 図２４は、変形例４を示す図である。 図２５は、変形例５を示す図である。 図２６は、変形例６を示す図である。

図１は、本発明の一実施形態の回転電機を搭載したハイブリッド型電気自動車の概略構成を示す図である。車両１００には、エンジン１２０と第１の回転電機２００と第２の回転電機２０２とバッテリ１８０とが搭載されている。バッテリ１８０は、回転電機２００，２０２による駆動力が必要な場合には電力変換装置６００を介して回転電機２００，２０２に直流電力を供給し、回生走行時には回転電機２００，２０２から直流電力を受ける。バッテリ１８０と回転電機２００，２０２との間の直流電力の授受は、電力変換装置６００を介して行われる。また、図示していないが、車両には低電圧電力（例えば、１４ボルト系電力）を供給するバッテリが搭載されており、以下に説明する制御回路に直流電力を供給する。

エンジン１２０および回転電機２００，２０２による回転トルクは、変速機１３０とデファレンシャルギア１６０を介して前輪１１０に伝達される。変速機１３０は変速機制御装置１３４により制御される。エンジン１２０はエンジン制御装置１２４により制御される。バッテリ１８０は、バッテリ制御装置１８４により制御される。変速機制御装置１３４、エンジン制御装置１２４、バッテリ制御装置１８４、電力変換装置６００および統合制御装置１７０は、通信回線１７４によって接続されている。

統合制御装置１７０は、変速機制御装置１３４、エンジン制御装置１２４、電力変換装置６００およびバッテリ制御装置１８４よりも上位の制御装置である。統合制御装置１７０は、変速機制御装置１３４，エンジン制御装置１２４，電力変換装置６００およびバッテリ制御装置１８４の各状態を表す情報を、通信回線１７４を介してそれらからそれぞれ受け取る。統合制御装置１７０は、取得したそれらの情報に基づき各制御装置の制御指令を演算する。演算された制御指令は通信回線１７４を介してそれぞれの制御装置へ送信される。

高電圧のバッテリ１８０はリチウムイオン電池あるいはニッケル水素電池などの２次電池で構成され、２５０ボルトから６００ボルト、あるいはそれ以上の高電圧の直流電力を出力する。バッテリ制御装置１８４は、バッテリ１８０の充放電状況やバッテリ１８０を構成する各単位セル電池の状態を、通信回線１７４を介して統合制御装置１７０に出力する。

統合制御装置１７０は、バッテリ制御装置１８４からの情報に基づいてバッテリ１８０の充電が必要と判断すると、電力変換装置６００に発電運転の指示を出す。また、統合制御装置１７０は、主に、エンジン１２０および回転電機２００，２０２の出力トルクの管理、エンジン１２０の出力トルクと回転電機２００，２０２の出力トルクとの総合トルクやトルク分配比の演算処理を行い、その演算処理結果に基づく制御指令を、変速機制御装置１３４，エンジン制御装置１２４および電力変換装置６００へ送信する。電力変換装置６００は、統合制御装置１７０からのトルク指令に基づき、指令通りのトルク出力あるいは発電電力が発生するように回転電機２００，２０２を制御する。

電力変換装置６００には、回転電機２００，２０２を運転するためのインバータを構成するパワー半導体が設けられている。電力変換装置６００は、統合制御装置１７０からの指令に基づきパワー半導体のスイッチング動作を制御する。このパワー半導体のスイッチング動作により、回転電機２００，２０２は電動機としてあるいは発電機として運転される。

回転電機２００，２０２を電動機として運転する場合は、高電圧のバッテリ１８０からの直流電力が電力変換装置６００のインバータの直流端子に供給される。電力変換装置６００は、パワー半導体のスイッチング動作を制御して供給された直流電力を３相交流電力に変換し、回転電機２００，２０２に供給する。一方、回転電機２００，２０２を発電機として運転する場合には、回転電機２００，２０２の回転子が外部から加えられる回転トルクで回転駆動され、回転電機２００，２０２の固定子巻線に３相交流電力が発生する。発生した３相交流電力は電力変換装置６００で直流電力に変換され、その直流電力が高電圧のバッテリ１８０に供給されることにより、バッテリ１８０が充電される。

図２は、図１の電力変換装置６００の回路図を示す。電力変換装置６００には、回転電機２００のための第１のインバータ装置と、回転電機２０２のための第２のインバータ装置とが設けられている。第１のインバータ装置は、パワーモジュール６１０と、パワーモジュール６１０の各パワー半導体２１のスイッチング動作を制御する第１の駆動回路６５２と、回転電機２００の電流を検知する電流センサ６６０とを備えている。駆動回路６５２は駆動回路基板６５０に設けられている。

一方、第２のインバータ装置は、パワーモジュール６２０と、パワーモジュール６２０における各パワー半導体２１のスイッチング動作を制御する第２の駆動回路６５６と、回転電機２０２の電流を検知する電流センサ６６２とを備えている。駆動回路６５６は駆動回路基板６５４に設けられている。制御回路基板６４６に設けられた制御回路６４８、コンデンサモジュール６３０およびコネクタ基板６４２に実装された送受信回路６４４は、第１のインバータ装置と第２のインバータ装置とで共通に使用される。

パワーモジュール６１０，６２０は、それぞれ対応する駆動回路６５２，６５６から出力された駆動信号によって動作する。回転電機２００，２０２を電動機として運転する場合は、パワーモジュール６１０，６２０は、それぞれバッテリ１８０から供給された直流電力を三相交流電力に変換し、その電力を対応する回転電機２００，２０２の電機子巻線である固定子巻線に供給する。また、回転電機２００，２０２を発電機として運転する場合には、パワーモジュール６１０，６２０は、回転電機２００，２０２の固定子巻線に誘起された交流電力を直流に変換し、高電圧バッテリ１８０に供給する。

パワーモジュール６１０，６２０は図２に記載のごとく３相ブリッジ回路を備えており、３相に対応した直列回路が、それぞれバッテリ１８０の正極側と負極側との間に電気的に並列に接続されている。各直列回路は上アームを構成するパワー半導体２１と下アームを構成するパワー半導体２１とを備え、それらのパワー半導体２１は直列に接続されている。パワーモジュール６１０とパワーモジュール６２０とは、図２に示す如く回路構成がほぼ同じであり、ここではパワーモジュール６１０で代表して説明する。

本実施の形態では、スイッチング用パワー半導体素子としてＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）２１を用いている。ＩＧＢＴ２１は、コレクタ電極，エミッタ電極及びゲート電極の３つの電極を備えている。ＩＧＢＴ２１のコレクタ電極とエミッタ電極との間にはダイオード３８が電気的に接続されている。ダイオード３８は、カソード電極及びアノード電極の２つの電極を備えており、ＩＧＢＴ２１のエミッタ電極からコレクタ電極に向かう方向が順方向となるように、カソード電極がＩＧＢＴ２１のコレクタ電極に、アノード電極がＩＧＢＴ２１のエミッタ電極にそれぞれ電気的に接続されている。

なお、スイッチング用パワー半導体素子として、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ）を用いてもよい。ＭＯＳＦＥＴは、ドレイン電極，ソース電極及びゲート電極の３つの電極を備えている。ＭＯＳＦＥＴの場合には、ソース電極とドレイン電極との間に、ドレイン電極からソース電極に向かう方向が順方向となる寄生ダイオードを備えているので、図２のダイオード３８を設ける必要がない。

各相のアームは、ＩＧＢＴ２１のエミッタ電極とＩＧＢＴ２１のコレクタ電極とが電気的に直列に接続されて構成されている。なお、本実施の形態では、各相の各上下アームのＩＧＢＴを１つしか図示していないが、制御する電流容量が大きいので、実際には複数のＩＧＢＴが電気的に並列に接続されて構成されている。以下では、説明を簡単にするため、１個のパワー半導体として説明する。

図２に示す例では、各相の各上下アームはそれぞれ３個のＩＧＢＴによって構成されている。各相の各上アームのＩＧＢＴ２１のコレクタ電極はバッテリ１８０の正極側に、各相の各下アームのＩＧＢＴ２１のソース電極はバッテリ１８０の負極側にそれぞれ電気的に接続されている。各相の各アームの中点（上アーム側ＩＧＢＴのエミッタ電極と下アーム側のＩＧＢＴのコレクタ電極との接続部分）は、対応する回転電機２００，２０２の対応する相の電機子巻線（固定子巻線）に電気的に接続されている。

駆動回路６５２，６５６は、対応するパワーモジュール６１０，６２０を制御するための駆動部を構成しており、制御回路６４８から出力された制御信号に基づいて、ＩＧＢＴ２１を駆動させるための駆動信号を発生する。それぞれの駆動回路６５２，６５６で発生した駆動信号は、対応するパワーモジュール６１０，６２０の各パワー半導体素子のゲートにそれぞれ出力される。駆動回路６５２，６５６には、各相の各上下アームのゲートに供給する駆動信号を発生する集積回路がそれぞれ６個設けられており、６個の集積回路を１ブロックとして構成されている。

制御回路６４８は各パワーモジュール６１０，６２０の制御部を構成しており、複数のスイッチング用パワー半導体素子を動作（オン・オフ）させるための制御信号（制御値）を演算するマイクロコンピュータによって構成されている。制御回路６４８には、上位制御装置からのトルク指令信号（トルク指令値）、電流センサ６６０，６６２のセンサ出力、回転電機２００，２０２に搭載された回転センサのセンサ出力が入力される。制御回路６４８はそれらの入力信号に基づいて制御値を演算し、駆動回路６５２，６５６にスイッチングタイミングを制御するための制御信号を出力する。

コネクタ基板６４２に実装された送受信回路６４４は、電力変換装置６００と外部の制御装置との間を電気的に接続するためのもので、図１の通信回線１７４を介して他の装置と情報の送受信を行う。コンデンサモジュール６３０は、ＩＧＢＴ２１のスイッチング動作によって生じる直流電圧の変動を抑制するための平滑回路を構成するもので、第１のパワーモジュール６１０や第２のパワーモジュール６２０における直流側の端子に電気的に並列に接続されている。

図３は、図１の回転電機２００の断面図を示す。なお、回転電機２００と回転電機２０２とはほぼ同じ構造を有しており、以下では回転電機２００の構造を代表例として説明する。ただし、以下に示す構造は回転電機２００，２０２の双方に採用されている必要はなく、一方だけに採用されていても良い。

ハウジング２１２の内部には固定子２３０が保持されており、固定子２３０は固定子コア２３２と固定子巻線２３８とを備えている。固定子コア２３２の内周側には、回転子２５０が空隙２２２を介して回転可能に保持されている。回転子２５０は、シャフト２１８に固定された回転子コア２５２と、永久磁石２５４と、非磁性体のあて板２２６とを備えている。ハウジング２１２は軸受２１６が設けられた一対のエンドブラケット２１４を有しており、シャフト２１８はこれらの軸受２１６により回転自在に保持されている。

シャフト２１８には、回転子２５０の極の位置や回転速度を検出するレゾルバ２２４が設けられている。このレゾルバ２２４からの出力は、図２に示した制御回路６４８に取り込まれる。制御回路６４８は、取り込まれた出力に基づいて制御信号を駆動回路６５２に出力する。駆動回路６５２は、その制御信号に基づく駆動信号をパワーモジュール６１０に出力する。パワーモジュール６１０は、制御信号に基づきスイッチング動作を行い、バッテリ１８０から供給される直流電力を３相交流電力に変換する。この３相交流電力は図３に示した固定子巻線２３８に供給され、回転磁界が固定子２３０に発生する。３相交流電流の周波数はレゾルバ２２４の出力値に基づいて制御され、３相交流電流の回転子２５０に対する位相も同じくレゾルバ２２４の出力値に基づいて制御される。

図４は固定子２３０および回転子２５０の断面を示す図であり、図３のＡ−Ａ断面図を示したものである。なお、図４ではハウジング２１２、シャフト２１８および固定子巻線２３８の記載を省略した。固定子コア２３２の内周側には、多数のスロット２３７とティース２３６とが全周に渡って均等に配置されている。図４では、スロットおよびティースの全てに符号を付すことはせず、代表して一部のティースとスロットにのみに符号を付した。スロット２３７内にはスロット絶縁材（図示省略）が設けられ、図３の固定子巻線２３８を構成するＵ相、Ｖ相、Ｗ相の複数の相巻線が装着されている。本実施の形態では、スロット２３７は等間隔に４８個形成されている。

また、回転子コア２５２の外周近傍には、矩形の磁石を挿入するための複数の穴２５３が周方向に沿って等間隔に８個配設されている。各穴２５３は軸方向に沿って形成されており、その穴２５３には永久磁石２５４（２５４ａ，２５４ｂ）がそれぞれ埋め込まれ、接着剤などで固定されている。穴２５３の円周方向の幅は、永久磁石２５４の円周方向の幅よりも大きく設定されており、永久磁石２５４の両側の穴空間２５７は磁気的空隙として機能する。この穴空間２５７は接着剤を埋め込んでも良いし，成型用樹脂で永久磁石２５４と一体に固めても良い。永久磁石２５４は回転子２５０の界磁極として作用し、本実施形態では８極構成となっている。

永久磁石２５４の磁化方向は径方向を向いており、界磁極毎に磁化方向の向きが反転している。すなわち、永久磁石２５４ａの固定子側面がＮ極、軸側の面がＳ極であったとすれば、隣の永久磁石２５４ｂの固定子側面はＳ極、軸側の面はＮ極となっている。そして、これらの永久磁石２５４ａ，２５４ｂが円周方向に交互に配置されている。

永久磁石２５４は、磁化した後に穴２５３に挿入しても良いし、回転子コア２５２の穴２５３に挿入した後に強力な磁界を与えて磁化するようにしても良い。ただし、磁化後の永久磁石２５４は強力な磁石なので、回転子２５０に永久磁石２５４を固定する前に磁石を着磁すると、永久磁石２５４の固定時に回転子コア２５２との間に強力な吸引力が生じて組み付け作業の妨げとなる。また、永久磁石２５４の強力な吸引力により、永久磁石２５４に鉄粉などのごみが付着するおそれがある。そのため、回転電機の生産性を考慮した場合、永久磁石２５４を回転子コア２５２に挿入した後に磁化するのが好ましい。

なお、永久磁石２５４には、ネオジウム系，サマリウム系の焼結磁石やフェライト磁石，ネオジウム系のボンド磁石などを用いることができる。永久磁石２５４の残留磁束密度は０.４〜１.４Ｔ程度である。

３相交流電流を固定子巻線２３８に流すことにより回転磁界が固定子２３０に発生すると、この回転磁界が回転子２５０の永久磁石２５４ａ，２５４ｂに作用してトルクが生じる。このトルクは、永久磁石２５４から出される磁束のうち各相巻線に鎖交する成分と、各相巻線に流れる交流電流の鎖交磁束に直交する成分の積で表される。ここで、交流電流は正弦波状になるように制御されているので、鎖交磁束の基本波成分と交流電流の基本波成分の積がトルクの時間平均成分となり、鎖交磁束の高調波成分と交流電流の基本波成分の積がトルクの高調波成分であるトルクリプルとなる。つまり、トルクリプルを低減するには、鎖交磁束の高調波成分を低減すればよい。言い換えれば、鎖交磁束と回転子の角速度の積が誘起電圧であるから、鎖交磁束の高調波成分を低減することは、誘起電圧の高調波成分を低減することに等しい。

図５は固定子２３０の斜視図である。本実施形態では、固定子巻線２３８は固定子コア２３２に波巻で巻き回されている。固定子コア２３２の両端面には、固定子巻線２３８のコイルエンド２４１が形成されている。また、固定子コア２３２の一方の端面側には、固定子巻線２３８の口出し線２４２が引き出されている。口出し線２４２は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれに対応して引き出されている。

図６は固定子巻線２３８の結線図であり、結線方式および各相巻線の電気的な位相関係を示したものである。本実施形態の固定子巻線２３８にはダブルスター結線が採用されており、Ｕ１相巻線群、Ｖ１相巻線群、Ｗ１相巻線群から成る第１のスター結線と、Ｕ２相巻線群、Ｖ２相巻線群、Ｗ２相巻線群から成る第２のスター結線とが並列に接続されている。Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１相巻線群およびＵ２，Ｖ２，Ｗ２相巻線群はそれぞれ６つの周回巻線で構成されており、Ｕ１相巻線群は周回巻線Ｕ１１〜Ｕ１６を有し、Ｖ１相巻線群は周回巻線Ｖ１１〜Ｖ１６を有し、Ｗ１相巻線群は周回巻線Ｗ１１〜Ｗ１６を有し、Ｕ２相巻線群は周回巻線Ｕ２１〜Ｕ２６を有し、Ｖ２相巻線群は周回巻線Ｖ２１〜Ｖ２６を有し、Ｗ２相巻線群は周回巻線Ｗ２１〜Ｗ２６を有している。図６に示すように、第１のスター結線及び第２のスター結線はＵ相同士、Ｖ相同士、Ｗ相同士が電気的に接続され、その接続部は、電流センサ６６０に接続されている。

図６に示すように、Ｖ相およびＷ相はＵ相とほぼ同様の構成であり、それぞれに誘起される電圧の位相が電気角で１２０度ずれるように配置されている。また、それぞれの周回巻線の角度が相対的な位相を表している。図６に示すように、本実施形態では、固定子巻線２３８は並列に結線されたダブルスター（２Ｙ）結線を採用しているが、回転電機の駆動電圧によってはそれらを直列につないでシングルスター（１Ｙ）結線としても良い。

図７、図８は固定子巻線２３８のＵ相巻線の詳細結線を示す図である。上述したように固定子コア２３２には４８個のスロット２３７が形成されており（図４参照）、図７、図８に示す符号０１，０２，〜，４７，４８はスロット番号を示している。

図７（ａ）はＵ１相巻線群の周回巻線Ｕ１５，Ｕ１６を示している。図７（ｂ）はＵ１相巻線群の周回巻線Ｕ１３，Ｕ１４を示している。図７（ｃ）はＵ１相巻線群の周回巻線Ｕ１１，１２を示している。

図８（ａ）はＵ２相巻線群の周回巻線Ｕ２１，２２を示している。図８（ｂ）はＵ２相巻線群の周回巻線Ｕ２３，Ｕ２４を示している。図８（ｃ）はＵ２相巻線群の周回巻線Ｕ２５，Ｕ２６を示している。

図７、図８に示すように、各周回巻線Ｕ１１〜Ｕ２６は、スロット内に挿通されるスロット導体２３３ａと、異なるスロットに挿通されたスロット導体２３３ａの同一側端部同士を接続して、コイルエンド２４１（図５参照）を構成する渡り導体２３３ｂとから成る。例えば、図７（ａ）に示すスロット番号０５のスロット２３７に挿通されるスロット導体２３３ａの場合、スロット導体２３３ａの図示上側の端部は、上側コイルエンドを構成する渡り導体２３３ｂによって、スロット番号４７のスロット２３７に挿通されるスロット導体２３３ａの上側端部に接続される。一方、スロット導体２３３ａの下側端部は、下側コイルエンドを構成する渡り導体２３３ｂによって、スロット番号１１のスロット２３７に挿通されるスロット導体２３３ａの下側端部に接続される。このような形態でスロット導体２３３ａが渡り導体２３３ｂによって接続されることにより、固定子コア２３２をほぼ一周する波巻の周回巻線が形成される。

後述するように、本実施形態では、１スロット内に６本のスロット導体２３３ａが内周側から外周側に並んで挿通され、内周側から順にレイヤ１、レイヤ２、レイヤ３、レイヤ４、レイヤ５、レイヤ６と称する。図７、図８において、周回巻線Ｕ１５，Ｕ１６，Ｕ２１およびＵ２２の実線で表されている部分はレイヤ１を示しており、破線で表されている部分はレイヤ２を示している。周回巻線Ｕ１３，Ｕ１４，Ｕ２３およびＵ２４においては、実線で表されている部分はレイヤ３を示しており、破線で表されている部分はレイヤ４を示している。周回巻線Ｕ１１，Ｕ１２，Ｕ２５およびＵ２６においては、実線で表されている部分はレイヤ５を示しており、破線で表されている部分はレイヤ６を示している。

なお、周回巻線Ｕ１１〜Ｕ２６は、連続した導体で形成されても良いし、セグメントコイルをスロット内に挿通した後に溶接等によりセグメントコイル同士を接続するようにしても良い。セグメントコイルを用いる場合、セグメントコイルをスロット２３７に挿通する前に、固定子コア２３２の端部より軸方向両端に位置するコイルエンド２４１を予め成形することができ、異相間もしくは同相間に適切な絶縁距離を容易に設けることができる。その結果、ＩＧＢＴ２１のスイッチング動作によって生じるサージ電圧に起因する部分放電を抑制することができ、絶縁に関して有効である。

また、周回巻線に使用する導体は平角線や丸線、もしくは細線を多数本持ちにした導体でもよいが、小型高出力化や高効率化を目的として占積率を高めるためには、平角線が適している。

図９は、図７に示したＵ１相巻線群の一部を拡大して示したものである。図１０は、図８に示したＵ２相巻線群の一部を拡大して示したものである。図９，１０ではジャンパー線の部分を含む約４極分を示した。以下、図９を用いてＵ１相巻線群の巻き回し方について説明し、図１０を用いてＵ２相巻線群の巻き回し方について説明する。

図９（ｃ）に示すように、固定子巻線群Ｕ１の周回巻線Ｕ１１は口出し線からスロット番号０１のレイヤ６に入り、渡り導体２３３ｂによりスロット６個分（すなわち、６スロットピッチ分）を跨いだ後に、スロット導体２３３ａがスロット番号０７のレイヤ５に入る。次に、スロット番号０７のレイヤ５から、スロット６個分を跨いでスロット番号１３のレイヤ６に入る。

このように、口出し線が引き出されているコイルエンド側（図示下側）における渡り導体２３３ｂの跨ぎ量がスロットピッチNp＝６、反対側のコイルエンド側（図示上側）における渡り導体２３３ｂの跨ぎ量もスロットピッチNp＝６となるように、スロット番号４３のレイヤ５まで固定子コア２３２を１周するように固定子巻線が波巻で巻き回される。ここまでの略１周分の固定子巻線が図６に示した周回巻線Ｕ１１である。

次に、スロット番号４３のレイヤ５から出た固定子巻線はスロット５個分をまたいでスロット番号４８のレイヤ６に入る。スロット番号４８のレイヤ６からは図６に示す周回巻線Ｕ１２となる。周回巻線Ｕ１２も、渡り導体２３３ｂの跨ぎ量が口出し線のある側、反対側共にスロットピッチNp＝６に設定され、スロット番号４２のレイヤ５まで固定子コア２３２を１周するように固定子巻線が波巻で巻き回される。ここまでの略１周分の固定子巻線が周回巻線Ｕ１２である。

なお、周回巻線Ｕ１２は、周回巻線Ｕ１１に対して１スロットピッチずれて巻き回されることから、１スロットピッチ相当の電気角分の位相差が発生する。本実施形態では、１スロットピッチは電気角３０度相当であり、図６においても、周回巻線Ｕ１１と周回巻線Ｕ１２とは３０度ずれて記載されている。

さらに、図９（ｂ）、（ｃ）に示すように、スロット番号４２のレイヤ５から出た固定子巻線は、跨ぎ量Ｎpjが６スロットピッチのジャンパー線Ｊ２を介してスロット番号４８のレイヤ４に入る。スロット番号４８のレイヤ４からは図６に示す周回巻線Ｕ１３となる。周回巻線Ｕ１３も、渡り導体２３３ｂの跨ぎ量が口出し線のある側、反対側共にスロットピッチNp＝６に設定され、スロット番号４２のレイヤ３まで固定子コア２３２を１周するように固定子巻線が波巻で巻き回される。ここまでの略１周分の固定子巻線が周回巻線Ｕ１３である。

次に、スロット番号４２のレイヤ３から出た固定子巻線はスロット５個分をまたいでスロット番号４７のレイヤ４に入る。スロット番号４７のレイヤ４からは図６に示す周回巻線Ｕ１４となる。周回巻線Ｕ１４も、渡り導体２３３ｂの跨ぎ量が口出し線のある側、反対側共にスロットピッチNp＝６に設定され、スロット番号４１のレイヤ３まで固定子コア２３２を１周するように固定子巻線が波巻で巻き回される。ここまでの略１周分の固定子巻線が周回巻線Ｕ１４である。

なお、周回巻線Ｕ１４は、周回巻線Ｕ１３に対して１スロットピッチずれて巻き回されることから、１スロットピッチ相当の電気角分の位相差が発生する。本実施形態では、１スロットピッチは電気角３０度相当であり、図６においても、周回巻線Ｕ１３と周回巻線Ｕ１４とは３０度ずれて記載されている。

さらに、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、スロット番号４１のレイヤ３から出た固定子巻線は、跨ぎ量Ｎpjが７スロットピッチのジャンパー線Ｊ１を介してスロット番号４８のレイヤ２に入る。スロット番号４８のレイヤ２からは図６に示す周回巻線Ｕ１５となる。周回巻線Ｕ１５も、渡り導体２３３ｂの跨ぎ量が口出し線のある側、反対側共にスロットピッチNp＝６に設定され、スロット番号４２のレイヤ１まで固定子コア２３２を１周するように固定子巻線が波巻で巻き回される。ここまでの略１周分の固定子巻線が周回巻線Ｕ１５である。

次に、スロット番号４２のレイヤ１から出た固定子巻線はスロット５個分をまたいでスロット番号４７のレイヤ２に入る。スロット番号４７のレイヤ２からは図６に示す周回巻線Ｕ１６となる。周回巻線Ｕ１６も、渡り導体２３３ｂの跨ぎ量が口出し線のある側、反対側共にスロットピッチNp＝６に設定され、スロット番号４１のレイヤ１まで固定子コア２３２を１周するように固定子巻線が波巻で巻き回される。ここまでの略１周分の固定子巻線が周回巻線Ｕ１６である。

なお、周回巻線Ｕ１６は、周回巻線Ｕ１５に対して１スロットピッチずれて巻き回されることから、１スロットピッチ相当の電気角分の位相差が発生する。本実施形態では、１スロットピッチは電気角３０度相当であり、図６においても、周回巻線Ｕ１５と周回巻線Ｕ１６とは３０度ずれて記載されている。

前述のように、周回巻線Ｕ１２と周回巻線Ｕ１３とは、跨ぎ量Ｎpjが６スロットピッチのジャンパー線Ｊ２で接続される。そのため、周回巻線Ｕ１３は、周回巻線Ｕ１１に対して１スロットピッチずれて巻き回され、１スロットピッチ相当の電気角分の位相差が発生する。本実施形態では、１スロットピッチは電気角３０度相当であり、図６においても、周回巻線Ｕ１１と周回巻線Ｕ１３とは３０度ずれて記載されている。同様に、周回巻線Ｕ１４は、周回巻線Ｕ１２に対して１スロットピッチずれて巻き回される。

また、周回巻線Ｕ１４と周回巻線Ｕ１５とは、跨ぎ量Ｎpjが７スロットピッチのジャンパー線Ｊ１で接続される。そのため、周回巻線Ｕ１５は、周回巻線Ｕ１３と同じスロットに巻き回され、位相差が発生しない。図６においても、周回巻線Ｕ１３と周回巻線Ｕ１５とは角度がずれずに記載されている。同様に、周回巻線Ｕ１６は、周回巻線Ｕ１４と同じスロットに巻き回される。

なお、本実施形態では周回巻線Ｕ１１，Ｕ１２，Ｕ１３，Ｕ１４，Ｕ１５，Ｕ１６は、渡り導体２３３ｂの跨ぎ量が口出し線のある側、反対側共にスロットピッチNp＝６に設定されているが、口出し線が引き出されているコイルエンド側（図示下側）における渡り導体２３３ｂの跨ぎ量がスロットピッチNp＝７、反対側のコイルエンド側（図示上側）における渡り導体２３３ｂの跨ぎ量がスロットピッチNp＝５となる変則スロットピッチの波巻で巻き回されてもよい。

図１０に示す固定子巻線群Ｕ２も、固定子巻線群Ｕ１の各レイヤの場合と同様の跨ぎ量で巻き回される。周回巻線Ｕ２１は、スロット番号４７のレイヤ１からスロット番号０５のレイヤ２まで巻き回される。その後、スロット５個分を跨いでスロット番号４８のレイヤ１に入り、周回巻線Ｕ２２がスロット番号４８のレイヤ１からスロット番号０６のレイヤ２まで巻き回される。

その後、固定子巻線はスロット番号０６のレイヤ２から跨ぎ量Ｎpjが７スロットピッチのジャンパー線Ｊ１を介してスロット番号４７のレイヤ３に入り、周回巻線Ｕ２３としてスロット番号０５のレイヤ４まで巻き回される。その後、スロット５個分を跨いでスロット番号４８のレイヤ３に入り、周回巻線Ｕ２４がスロット番号４８のレイヤ３からスロット番号０６のレイヤ４まで巻き回される。

次に、固定子巻線はスロット番号０６のレイヤ４から跨ぎ量Ｎpjが６スロットピッチのジャンパー線Ｊ２を介してスロット番号４８のレイヤ５に入り、周回巻線Ｕ２５としてスロット番号０６のレイヤ６まで巻き回される。その後、周回巻線Ｕ２６がスロット番号０１のレイヤ５からスロット番号０７のレイヤ６まで巻き回される。

以上のように、固定子巻線群Ｕ１は周回巻線Ｕ１１，Ｕ１２，Ｕ１３，Ｕ１４，Ｕ１５，Ｕ１６からなり、それぞれの位相が合成された電圧が固定子巻線群Ｕ１に誘起される。同様に、固定子巻線群Ｕ２の場合も、周回巻線Ｕ２１，Ｕ２２，Ｕ２３，Ｕ２４，Ｕ２５，Ｕ２６の位相が合成された電圧が誘起される。

図６に示すように固定子巻線群Ｕ１と固定子巻線群Ｕ２とは並列に接続されているが、固定子巻線群Ｕ１，Ｕ２のそれぞれに誘起される電圧の間には位相差がなく、並列接続であっても循環電流が流れるなどのアンバランスが起きることはない。もちろん、直列接続であっても良い。

図１１は、固定子コア２３２におけるスロット導体２３３ａの配置を主に示す図であり、図７〜１０のスロット番号４６〜スロット番号１３までを示したものである。なお、回転子の回転方向は図の左から右の方向である。

本実施形態では、２極分、つまり電気角３６０度にスロット２３７が１２個配置されており、例えば、図１１のスロット番号０１からスロット番号１２までは２極分に相当する。そのため、毎極スロット数Ｎは６、毎極毎相スロット数NSPPは２（＝６／３）である。各スロット２３７には、固定子巻線２３８のスロット導体２３３ａが６本ずつ挿通されている。

各スロット導体２３３ａは矩形で示されている。矩形の中には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を示す符号Ｕ１１〜Ｕ２６，Ｖ，Ｗと、口出し線がある側から反対側への方向を示すクロス印「×」、その逆の方向を示す黒丸印「●」がそれぞれ図示されている。また、スロット２３７の最も内周側（スロット開口側）にあるスロット導体２３３ａをレイヤ１と呼び、外周側（スロット底側）にかけて順にレイヤ２、レイヤ３、レイヤ４、レイヤ５、レイヤ６と呼ぶことにする。また、符号０１〜１２は図７〜１０に示したものと同様のスロット番号である。なお、Ｕ相のスロット導体２３３ａのみ周回巻線を表す符号Ｕ１１〜Ｕ２６で示し、Ｖ相およびＷ相のスロット導体２３３ａに関しては、相を表す符号Ｖ，Ｗで示した。

図１１において破線２３４で囲んだ１２個のスロット導体２３３ａは、全てＵ相のスロット導体２３３ａからなるスロット導体群２３４である。具体例を示す。例えば、中央に示すスロット導体群２３４は、スロット番号０６，０７のレイヤ６からレイヤ５に配設された周回巻線Ｕ２５，Ｕ２６，Ｕ１２，Ｕ１１のスロット導体２３３ａと、スロット番号０５，０６のレイヤ４からレイヤ１までに配設された周回巻線Ｕ２３，Ｕ２４，Ｕ１４，Ｕ１３，Ｕ２１，Ｕ２２，Ｕ１６，Ｕ１５のスロット導体２３３ａとを有する。

一般に、毎極スロット数Ｎが６、毎極毎相スロット数NSPPが２、スロット２３７内のスロット導体２３３ａのレイヤ数が６の場合には、図１２に示すようにＵ相（Ｖ相、Ｗ相も同様）のスロット導体２３３ａを配置する構成が採用される場合が多い。この場合、レイヤ２のスロット導体２３３ａとレイヤ３のスロット導体２３３ａを繋ぐジャンパー線の跨ぎ量Ｎpjは７スロットピッチとなり、レイヤ４のスロット導体２３３ａとレイヤ５のスロット導体２３３ａを繋ぐジャンパー線の跨ぎ量Ｎpjも７スロットピッチとなる。これにより、同一相の周回巻線が固定子コア２３２の周方向にずれることなく配設される。

一方、本実施形態の構成は、図１３に示すように、図１２に示したレイヤ５とレイヤ６の４本のスロット導体２３３ａを回転子の回転方向（図の右方向）へ１スロットピッチ分ずらした構成となっている。このとき、レイヤ４のスロット導体２３３ａとレイヤ５のスロット導体２３３ａとを繋ぐジャンパー線Ｊ２の跨ぎ量Ｎpjが６スロットピッチとなり、レイヤ２のスロット導体２３３ａとレイヤ３のスロット導体２３３ａとを繋ぐジャンパー線Ｊ１の跨ぎ量Ｎpjは７スロットピッチとなる。

この場合、Ｕ相だけでなく、Ｖ相およびＷ相の対応する各スロット導体２３３ａも同様に１スロットピッチ分ずらすことになるので、図１１に示したように、Ｕ，Ｖ，Ｗ相に関して同一形状のスロット導体群２３４がそれぞれ形成される。すなわち、回転子の回転方向に対して、順に、Ｕ相でクロス印のスロット導体２３３ａから成るスロット導体群、Ｗ相で黒丸印のスロット導体２３３ａから成るスロット導体群、Ｖ相でクロス印のスロット導体２３３ａから成るスロット導体群、Ｕ相で黒丸印のスロット導体２３３ａから成るスロット導体群、Ｗ相でクロス印のスロット導体２３３ａから成るスロット導体群、Ｖ相で黒丸印のスロット導体２３３ａから成るスロット導体群が配置されることになる。

上述したように、レイヤ数を２×NL、ｎを１からNLまでの自然数と定義した場合、周回巻線はレイヤ２ｎ−１とレイヤ２ｎとに挿通される。本実施形態では、図１３に示すように、全体のレイヤ数は６なのでNL＝３となる。周回巻線Ｕ１５，Ｕ１６，Ｕ２１，Ｕ２２は、ｎ＝１の場合のレイヤ１とレイヤ２とに挿通される。同様に、周回巻線Ｕ１３，Ｕ１４，Ｕ２３，Ｕ２４はｎ＝２の場合のレイヤ３とレイヤ４とに挿通され、周回巻線Ｕ１１，Ｕ１２，Ｕ２５，Ｕ２６はｎ＝NL＝３の場合のレイヤ５とレイヤ６とに挿通される。

このレイヤ２ｎ−１とレイヤ２ｎとに挿通される周回巻線のうち、径方向に異なる周回巻線を繋ぐ線がジャンパー線である。レイヤ数が６の場合にはジャンパー線が２つある。それらのジャンパー線には、Ｎを毎極スロット数と定義した場合、跨ぎ量Ｎpjが（Ｎ＋１）スロットピッチのものと、｛（Ｎ＋１）±１}スロットピッチのものとが含まれている。本実施形態では、図１１に示すとおり毎極スロット数Ｎは６であって、７スロットピッチのジャンパー線Ｊ１は（Ｎ＋１）スロットピッチのジャンパー線に対応し、６スロットピッチのジャンパー線Ｊ２は｛（Ｎ＋１）−１｝スロットピッチのジャンパー線に対応している。

図１３を用いて、本実施形態のスロット導体群２３４についてさらに説明する。スロット導体群２３４は、図１３の破線で示すスロット導体小群２３５（２３５ａ、２３５ｂ、２３５ｃ）に分けることができる。スロット導体小群２３５は、固定子コア２３２の径方向に隣り合って互いに渡り導体２３３ｂに接続される内周側レイヤに挿通されるスロット導体２３３ａと外周側レイヤに挿通されるスロット導体２３３ａとで構成されている。ジャンパー線は、スロット導体小群２３５の内周側レイヤと、径方向に隣接するスロット導体小群２３５の外周側レイヤとの間に設けられている。例えば、スロット導体小群２３５ｃのレイヤ５とスロット導体小群２３５ｂのレイヤ４との間に、ジャンパー線が設けられている。

図１３において、スロット導体小群２３５ａとスロット導体小群２３５ｂとは周方向位置が一致している。この場合、図９に示すようにジャンパー線Ｊ１の跨ぎ量Ｎpjは７スロットピッチ、すなわち（Ｎ＋１）スロットピッチとなる。一方、スロット導体小群２３５ｃは隣接するスロット導体小群２３５ｂに対して回転方向（図示右方向）に１スロットピッチずれているので、ジャンパー線Ｊ２で接続されるスロット導体小群２３５ｃの内周側レイヤとスロット導体小群２３５ｂの外周側レイヤとが、１スロットピッチずれることになる。そのため、図９から分かるように、ジャンパー線Ｊ２の跨ぎ量Ｎpjはジャンパー線Ｊ１の場合よりも１スロットピッチ少ないは６スロットピッチ、すなわち｛（Ｎ＋１）−１｝スロットピッチとなる。

なお、スロット導体小群２３５ｂに対してスロット導体小群２３５ｃを回転方向と逆の方向（図示左方向）に１スロットピッチずらした場合には、ジャンパー線Ｊ２の跨ぎ量Ｎpjはジャンパー線Ｊ１の場合よりも１スロットピッチ多い８スロットピッチ、すなわち｛（Ｎ＋１）＋１｝スロットピッチとなる。

上述したように、各相の固定子巻線は、固定子コア周方向に連続して並んだ所定スロット数Nsに挿通された複数のスロット導体２３３ａで構成されるスロット導体群２３４と、複数のスロット導体２３３ａのコイルエンド側を接続する渡り導体２３３ｂと、を備えている。一つのスロット導体群２３４に含まれる複数のスロット導体２３３ａは、スロット導体２３３ａが挿通されるスロットおよびレイヤが隣接するように配置されている。毎極毎相スロット数をNSPP、跨ぎ量Ｎpjが｛（Ｎ＋１）±１｝スロットピッチであるジャンパー線の１相あたりの数を２×NJと定義したとき、一つのスロット導体群２３４のスロット導体２３３ａが挿通されるスロット２３７の数（以下では、所定スロット数Nsと称する）は、Ns＝NSPP＋NJのように設定されている。

本実施形態では、図７，８に示すＵ相巻線からも分かるように、｛（Ｎ＋１）−１｝スロットピッチのジャンパー線Ｊ２がＵ１相巻線およびＵ２相巻線のそれぞれに１つあるので、NJは１（２×NJ＝２）となる。また図１３に示すようにNSPP＝２でNs＝３なので、Ns＝NSPP＋NJのように設定されていることが分かる。

ここで、図１１等に示す本実施形態の回転電機の作用効果を、図１２に示す比較例１、図２０に示す比較例２と対比しながら説明する。

図１２に示す比較例１では、スロット導体小群２３５ａ〜２３５ｃは、周方向位置がずれておらず全て一致している。そのため、レイヤ２のスロット導体２３３ａとレイヤ３のスロット導体２３３ａを繋ぐジャンパー線の跨ぎ量Ｎpjも、レイヤ４のスロット導体２３３ａとレイヤ５のスロット導体２３３ａを繋ぐジャンパー線の跨ぎ量Ｎpjも（Ｎ＋１）スロットピッチとなる。毎極スロット数ＮはＮ＝６なので、（Ｎ＋１）は７となる。

図２０に示す比較例２では、スロット導体小群２３５ｂはスロット導体小群２３５ａに対して図示左側に１スロットピッチずれており、さらに、スロット導体小群２３５ｃはスロット導体小群２３５ｂに対して図示左側に１スロットピッチずれている。しかしながら、ジャンパー線Ｊ１で繋がれるレイヤ２のスロット導体２３３ａとレイヤ３のスロット導体２３３ａとは同じスロットに挿通され、周方向位置が一致している。そのため、ジャンパー線Ｊ１の跨ぎ量Ｎpjは（Ｎ＋１）となる。ジャンパー線Ｊ２の場合も、ジャンパー線Ｊ１で繋がれるレイヤ４のスロット導体２３３ａとレイヤ５のスロット導体２３３ａとの周方向位置が同じなので、ジャンパー線Ｊ２の跨ぎ量Ｎpjは（Ｎ＋１）となる。

なお、図２０に示す構成では、スロット導体小群２３５ａ〜２３５ｃは、内周側レイヤに対して外周側レイヤが図示左方向に１スロットピッチだけずれている。そのため、所定スロット数NsはNs＝５となっている。

図１４〜図１７には、本実施形態の回転電機の作用効果を、比較例１の作用効果と対比した場合を示す。図１４は、本実施形態の回転電機の誘起電圧波形、および、比較例１の回転電機の誘起電圧波形を示す図である。図１５は、図１４のそれぞれの誘起電圧波形を高調波解析した結果を示したものである。

図１４に示すように、本実施形態の回転電機の誘起電圧波形は、比較例１の回転電機の誘起電圧波形よりも正弦波に近いことが分かる。また、図１５の高調波解析結果に示すように、本実施形態では、比較例１と比較して、特に、５次と７次の高調波成分を減らすことができることが分かった。

また、図１６は、交流電流を通電した場合のトルク波形を、本実施形態の回転電機の場合と比較例１の回転電機の場合とについて示したものである。図１７は、図１６に示す各トルク波形を高調波解析した結果を示す。図１７の高調波解析結果に示すように、特に、６次のトルクリプルを減らすことができることが分かった。これは、巻線配置を図７〜１１に示すように、ジャンパー線の跨ぎ量Ｎpjとして（Ｎ＋１）スロットピッチのものと｛（Ｎ＋１）±１}スロットピッチものとが含まれるようにスロット導体２３３ａを配置したことにより、誘起電圧、すなわち鎖交磁束の５次と７次の成分が低減されたことを示す。

図１８、図１９は、本実施形態の発明の作用効果を、比較例２の作用効果と対比したものである。図１８は、交流電流を通電した場合のトルク波形を、本実施形態の回転電機の場合と比較例２の回転電機の場合とについて示したものである。また、図１９は、図１８に示す各トルク波形を高調波解析した結果を示す。図１８、図１９に示すように、本実施形態では、比較例２と比較して、平均トルクが大きいことが分かった。

以上のように、本実施形態によれば、比較例１よりもトルクリプルが小さく低騒音で、比較例２よりも平均トルクが大きい回転電機を得ることができる。この意味で、本実施形態の回転電機は、高トルクかつ低騒音な回転電機を得ることができる。また、その回転電機を備えた車両では、高トルク化、かつ、低騒音化を図ることができる。

＜変形例１＞
図２１は、上述した実施の形態の変形例１を示す図であり、スロット導体群２３４Ｂを示す。変形例１は、毎極スロット数Ｎ＝６、NSPP＝２であって、レイヤ数が８の場合である。レイヤ数が８となったことが、上述した実施の形態との相違点である。レイヤ数が８の場合には、スロット導体群２３４Ｂは４つのスロット導体小群２３５ａ〜２３５ｄで構成される。

変形例１では、スロット導体小群２３５ｂ，２３５ｃはスロット導体小群２３５ａに対して図示右側に１スロットピッチずれており、さらに、スロット導体小群２３５ｄはスロット導体小群２３５ｂ，２３５ｃに対して図示右側に１スロットピッチずれている。そのため、レイヤ２のスロット導体２３３ａとレイヤ３のスロット導体２３３ａとを繋ぐジャンパー線、レイヤ６のスロット導体２３３ａとレイヤ７のスロット導体２３３ａとを繋ぐジャンパー線は、跨ぎ量Ｎpjがそれぞれ６スロットピッチである。一方、レイヤ４のスロット導体２３３ａとレイヤ５のスロット導体２３３ａとを繋ぐジャンパー線の跨ぎ量Ｎpjは、７スロットピッチである。

すなわち、Ｕ相（Ｕ１相およびＵ２相）の固定子巻線を構成する複数の周回巻線は、毎極スロット数Ｎ＝６に対して、跨ぎ量Ｎpjが（Ｎ＋１）スロットピッチのジャンパー線と、｛（Ｎ＋１）−１｝スロットピッチのジャンパー線とによって接続されている。このとき、｛（Ｎ＋１）−１｝スロットピッチのジャンパー線の１相あたりの数（２×NJ）は４なので、NJ＝２となり、Ns＝NSPP＋NJのように設定されていることがわかる。

変形例１においても、跨ぎ量Ｎpjが（Ｎ＋１）スロットピッチのジャンパー線と、｛（Ｎ＋１）−１｝スロットピッチのジャンパー線とを含むように各相巻線が構成されているので、上述した実施の形態と同様に、比較例１よりもトルクリプルが小さく低騒音で、比較例２よりも平均トルクが大きいという効果を奏することができる。

＜変形例２＞
図２２は、変形例２におけるスロット導体群２３４Ｃを示す図である。変形例２は、毎極スロット数Ｎ＝６、NSPP＝２、レイヤ数＝８の設定である。変形例２では、スロット導体小群２３５ｃ，２３５ｄはスロット導体小群２３５ａ，２３５ｂに対して図示右側に１スロットピッチずれている。そのため、レイヤ４のスロット導体２３３ａとレイヤ５のスロット導体２３３ａとを繋ぐジャンパー線の跨ぎ量Ｎpjが６スロットピッチに設定され、レイヤ２のスロット導体２３３ａとレイヤ３のスロット導体２３３ａとを繋ぐジャンパー線、およびレイヤ６のスロット導体２３３ａとレイヤ７のスロット導体２３３ａとを繋ぐジャンパー線の跨ぎ量Ｎpjがそれぞれ７スロットピッチに設定される。

変形例２の場合も、毎極スロット数ＮがＮ＝６なので、跨ぎ量Ｎpjが（Ｎ＋１）スロットピッチのジャンパー線と、｛（Ｎ＋１）−１｝スロットピッチのジャンパー線とが含まれていることになる。また、跨ぎ量Ｎpjが｛（Ｎ＋１）−１｝スロットピッチのジャンパー線の１相あたりの数（２×NJ）は２となっているので、変形例２ではNJ＝１である。そのため、所定スロット数Ns＝３に対して、Ns＝NSPP＋NJが成り立っている。

このように、変形例２の場合も、跨ぎ量Ｎpjが（Ｎ＋１）スロットピッチのジャンパー線と、｛（Ｎ＋１）−１｝スロットピッチのジャンパー線とを含むように各相巻線が構成されているので、上述した実施の形態と同様に、比較例１よりもトルクリプルが小さく低騒音で、比較例２よりも平均トルクが大きいという効果を奏することができる。なお、スロット導体小群２３５ｄをスロット導体小群２３５ａ，２３５ｂに対して図示右側に２スロットピッチずらし、ジャンパー線を３種類設けるように構成してよい。

＜変形例３＞
図２３は、変形例３におけるスロット導体群２３４Ｄを示す図である。変形例３は、毎極スロット数Ｎ＝９、NSPP＝３、レイヤ数＝６の設定となっており、毎極スロット数が９で、NSPPが３である点が上述した実施の形態と異なる。そのため、スロット導体小群２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃには６つのスロット導体２３３ａが含まれている。

図２３に示す変形例３では、スロット導体小群２３５ａ，２３５ｂの周方向は一致しており、スロット導体小群２３５ｃはスロット導体小群２３５ａ，２３５ｂに対して図示右側に１スロットピッチずれている。そのため、レイヤ４のスロット導体２３３ａとレイヤ５のスロット導体２３３ａとを繋ぐジャンパー線の跨ぎ量Ｎpjは｛（Ｎ＋１）−１｝スロットピッチとなり、レイヤ２のスロット導体２３３ａとレイヤ３のスロット導体２３３ａとを繋ぐジャンパー線の跨ぎ量Ｎpjは（Ｎ＋１）スロットピッチとなる。変形例３の場合には毎極スロット数がＮ＝９なので、｛（Ｎ＋１）−１｝は９となり、（Ｎ＋１）は１０となる。また、跨ぎ量Ｎpjが｛（Ｎ＋１）−１｝スロットピッチのジャンパー線の１相あたりの数（２×NJ）は２なので、NJ＝１である。変形例３では所定スロット数NsはNs＝４であるが、NSPP＝３、NJ＝１なので、Ns＝NSPP＋NJが成り立っている。

このように、変形例３の場合も、跨ぎ量Ｎpjが（Ｎ＋１）スロットピッチのジャンパー線と、｛（Ｎ＋１）−１｝スロットピッチのジャンパー線とを含むように各相巻線が構成されているので、上述した実施の形態と同様に、比較例１よりもトルクリプルが小さく低騒音で、比較例２よりも平均トルクが大きいという効果を奏することができる。

上述したように、本実施形態の回転電機は、以下の構成を有し、以下の作用効果を奏する。
（１）回転電機２００（回転電機２０２でも同様）における固定子巻線２３８は、巻線導体であるスロット導体２３３ａが複数のスロット２３７の各々に６レイヤ以上挿通されるように、波巻で巻き回される周回巻線を複数有する。図９，１０に示したように、固定子巻線２３８は、挿通されるレイヤが異なる周回巻線同士を接続するジャンパー線を複数有している。そして、複数のジャンパー線は、毎極スロット数をＮとしたとき、スロット２３７を跨いで周回巻線同士を接続する際の跨ぎ量Ｎpjが（Ｎ＋１）スロットピッチであるジャンパー線Ｊ１と、｛（Ｎ＋１）±１｝スロットピッチであるジャンパー線Ｊ２とを含む。

このようなジャンパー線Ｊ１，Ｊ２を含む場合には、図１３に示すように、同一相の複数のスロット導体２３３ａで構成されるスロット導体群２３４は、固定子コアの周方向にずれていないスロット導体小群２３５ｂと、１スロットピッチだけ周方向にずれたスロット導体小群２３５ａとで構成される。このような構成とすることで、本実施形態の回転電機は、高トルクかつ低騒音な回転電機を得ることができる。また、その回転電機を備えた車両では、高トルク化、かつ、低騒音化を図ることができる。

（２）また、上記構成においては、所定スロット数をNs、毎極毎相スロット数をNSPP、跨ぎ量Ｎpjが｛（Ｎ＋１）±１｝スロットピッチのジャンパー線の１相あたりの数を２×NJとしたときに、Ns＝NSPP＋NJが成り立っている。すなわち、このような構成とすることで、回転電機の高トルク化、かつ、低騒音化を図ることができる。

＜変形例４＞
図２４は、変形例４におけるスロット導体群２３４Ｅを示す図である。変形例４は、毎極スロット数Ｎ＝６、NSPP＝２、レイヤ数（２×NL）＝６の設定である。レイヤ数が６の場合、NL＝３である。図２４に示すスロット導体群２３４Ｅでは、各スロット導体小群２３５ａ〜２３５ｃの外側レイヤは、内側レイヤに対して回転方向（図示右方向）に１スロットピッチだけずれている。そのため、周回巻線において口出し線が引き出されているコイルエンド側（図示下側）における渡り導体２３３ｂの跨ぎ量Npが７スロットピッチ、反対側のコイルエンド側（図示上側）における渡り導体２３３ｂの跨ぎ量Npが５スロットピッチとなっている。変形例４は、このような変則スロットピッチの波巻で巻き回されていることが、上述した実施の形態および変形例１〜３と相違している。

変形例４では、レイヤ４のスロット導体２３３ａとレイヤ５のスロット導体２３３ａとは、周方向位置が一致している。そのため、レイヤ４のスロット導体２３３ａとレイヤ５のスロット導体２３３ａとを繋ぐジャンパー線の跨ぎ量Ｎpjは、毎極スロット数をＮとしたとき（Ｎ＋１）スロットピッチに設定される。一方、レイヤ３のスロット導体２３３ａは、レイヤ２のスロット導体２３３ａに対して図示左側に１スロットピッチずれている。そのため、レイヤ２のスロット導体２３３ａとレイヤ３のスロット導体２３３ａとを繋ぐジャンパー線の跨ぎ量Ｎpjは｛（Ｎ＋１）＋１｝スロットピッチに設定される。

変形例４では毎極スロット数Ｎは６なので、（Ｎ＋１）は７となり、｛（Ｎ＋１）＋１｝は８となる。また、跨ぎ量Ｎpjが｛（Ｎ＋１）＋１｝スロットピッチであるジャンパー線の１相あたりの数（２×NJ）は２なので、NJ＝１となる。

変形例４では、周回巻線が変則スロットピッチの波巻きで巻き回され、所定スロット数Nsは４となる。このような変則スロットピッチの場合には、上述した式「Ns＝NSPP＋NL」に代えて式「Ns＝NSPP＋NL-NJ」が成り立つ。ここで、NSPPは毎極毎相スロット数であって、２×NLはレイヤ数、２×NJは跨ぎ量Ｎpjが｛（Ｎ＋１）＋１｝スロットピッチであるジャンパー線の１相あたりの数である。

変形例４のような構成においても、上述した実施形態の場合と同様に、比較例１よりもトルクリプルが小さく低騒音で、比較例２よりも平均トルクが大きいという効果を奏することができる。

＜変形例５＞
図２５は、変形例５におけるスロット導体群２３４Ｆを示す図である。上述した変形例ではレイヤ数が６であったが、変形例５ではレイヤ数を８とした。すなわち、変形例５では、周回巻線が変則スロットピッチの波巻きで巻き回され、毎極スロット数Ｎ＝６、NSPP＝２、レイヤ数（２×NL）＝８に設定されている。

図２５に示すように、レイヤ３のスロット導体２３３ａは、レイヤ２のスロット導体２３３ａに対して図示左側に１スロットピッチずれているので、毎極スロット数をＮとしたとき、ジャンパー線の跨ぎ量Ｎpjは｛（Ｎ＋１）＋１｝スロットピッチとなる。同様に、レイヤ６とレイヤ７とを繋ぐジャンパー線も、跨ぎ量Ｎpjが｛（Ｎ＋１）＋１｝スロットピッチとなる。一方、レイヤ４のスロット導体２３３ａとレイヤ５のスロット導体２３３ａとは周方向位置が一致しているので、レイヤ４とレイヤ５とを繋ぐジャンパー線の跨ぎ量Ｎpjは（Ｎ＋１）となる。変形例５は毎極スロット数Ｎが６なので、｛（Ｎ＋１）＋１｝は８となり、（Ｎ＋１）は７となる。

また、跨ぎ量Ｎpjが｛（Ｎ＋１）＋１｝スロットピッチのジャンパー線の１相あたりの数（２×NJ）は４であり、NJ＝２となる。図２５に示すように固定子コア周方向に連続して並んだ所定スロット数Nsは４なので、変形例５の構成の場合もNs＝NSPP＋NL-NJが成り立っている。このような構成とすることで、比較例１よりもトルクリプルが小さく低騒音で、比較例２よりも平均トルクが大きいという効果を奏することができる。

＜変形例６＞
図２６は、変形例６におけるスロット導体群２３４Ｇを示す図である。変形例６では、周回巻線が変則スロットピッチの波巻きで巻き回され、毎極スロット数Ｎ＝９、NSPP＝３、レイヤ数（２×NL）＝６に設定されている。スロット導体小群２３５ａ〜２３５ｃは、それぞれ６つのスロット導体２３３ａを備えている。

スロット導体小群２３５ａ，２３５ｂの周方向位置は一致しており、スロット導体小群２３５ｃはスロット導体小群２３５ｂに対して図示右側に１スロットピッチずれている。そのため、レイヤ３のスロット導体２３３ａは、レイヤ２のスロット導体２３３ａに対して図示左側に１スロットピッチずれている。レイヤ４のスロット導体２３３ａとレイヤ５のスロット導体２３３ａとは、周方向位置が一致している。

その結果、レイヤ２とレイヤ３を繋ぐジャンパー線の跨ぎ量Ｎpjは｛（Ｎ＋１）＋１｝スロットピッチとなり、レイヤ４とレイヤ５とを繋ぐジャンパー線の跨ぎ量Ｎpjは（Ｎ＋１）スロットピッチとなる。変形例２６では毎極スロット数Ｎが９なので、｛（Ｎ＋１）＋１｝は１１となり、（Ｎ＋１）は１０となる。このように、ジャンパー線の跨ぎ量Ｎpjは｛（Ｎ＋１）＋１｝スロットピッチと（Ｎ＋１）スロットピッチとを含む。

また、跨ぎ量Ｎpjが｛（Ｎ＋１）＋１｝スロットピッチのジャンパー線の１相あたりの数（２×NJ）は２であって、NJ＝１となる。固定子コア周方向に連続して並んだ所定スロット数Nsは５なので、Ns＝NSPP＋NL-NJが成り立っている。変形例６の場合も、比較例１よりもトルクリプルが小さく低騒音で、比較例２よりも平均トルクが大きいという効果を奏することができる。

（３）上述した変形例４〜６に記載の回転電機では、固定子巻線２３８は、同一相の複数のスロット導体２３３ａで構成される一群のスロット導体群２３４を複数有し、スロット導体群２３４を構成する複数のスロット導体２３３ａは、固定子コア周方向に連続して並んだ所定数Nsのスロット２３７内にスロットおよびレイヤが隣接するように挿通される。そして、毎極毎相スロット数をNSPP、レイヤ数を２×NL、スロットピッチ（Ｎ＋１）±１のジャンパー線の１相あたりの数を２×NJと定義した場合に、所定数Nsは式「Ns＝NSPP＋NL-NJ」を満たす。

すなわち、Ns＝NSPP＋NL-NJの用に構成することで、回転電機の高トルク化、かつ、低騒音化を図ることができる。

上述した実施の形態および変形例では、NSPP＝２または３、レイヤ数＝６または８、通常の周回巻線または変則スロットピッチの波巻きで巻き回される周回巻線の例で説明したが、本発明はこれに限定されない。３以上のNSPPや８以上の偶数レイヤ、通常の周回巻線と変則スロットピッチの波巻きで巻き回される周回巻線の両方を有する巻線においても同様に適用することができ、同様の効果を奏する。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１００…車両、１８０…バッテリ、２００，２０２…回転電機、２３０…固定子、２３２…固定子コア、２３３ａ…スロット導体、２３３ｂ…渡り導体、２３４，２３４Ｂ〜２３４Ｇ…スロット導体群、２３５，２３５ａ〜２３５ｄ…スロット導体小群、２３７…スロット、２３８…固定子巻線、２５０…回転子、６００…電力変換装置、Ｊ１，Ｊ２…ジャンパー線、Ｖ１１〜Ｖ１６，Ｖ２１〜Ｖ２６，Ｗ１１〜Ｗ１６，Ｗ２１〜Ｗ２６，Ｕ１１〜Ｕ１６，Ｕ２１〜Ｕ２６…周回巻線

Claims (6)

1. １つのスロットにスロット導体が６個以上挿入される回転電機用の固定子において、
   径方向において位置が異なる周回巻線を繋ぐジャンパー線のスロットピッチは少なくとも２種類以上の異なるスロットピッチでスロットを跨ぎ、
   前記ジャンパー線の前記異なるスロットピッチは、Ｎを毎極スロット数と定義した場合、Ｎ＋１スロットピッチと（Ｎ＋１）±１スロットピッチとし、
   同一相の複数の巻線導体で構成される一群のスロット導体群を複数有し、
   前記スロット導体群を構成する複数の前記巻線導体は、固定子コア周方向に連続して並んだ所定数Nsのスロット内にスロットおよびレイヤが隣接するように挿通され、
   毎極毎相スロット数をNSPP、前記（Ｎ＋１）±１スロットピッチのジャンパー線の１相あたりの数を２×NJと定義した場合に、前記所定数Nsは式「Ns＝NSPP＋NJ」を満たすように設定されている回転電機用の固定子。
2. １つのスロットにスロット導体が６個以上挿入される回転電機用の固定子において、
   径方向において位置が異なる周回巻線を繋ぐジャンパー線のスロットピッチは少なくとも２種類以上の異なるスロットピッチでスロットを跨ぎ、
   前記ジャンパー線の前記異なるスロットピッチは、Nを毎極スロット数と定義した場合、Ｎ＋１スロットピッチと（Ｎ＋１）±１スロットピッチとし、
   同一相の複数の巻線導体で構成される一群のスロット導体群を複数有し、
   前記スロット導体群を構成する複数の前記巻線導体は、固定子コア周方向に連続して並んだ所定数Nsのスロット内にスロットおよびレイヤが隣接するように挿通され、
   毎極毎相スロット数をNSPP、レイヤ数を２×NL、前記スロットピッチ（Ｎ＋１）±１のジャンパー線の１相あたりの数を２×NJと定義した場合に、前記所定数Nsは式「Ns＝NSPP＋NL-NJ」を満たすように設定されている回転電機用の固定子。
3. 請求項１または２に記載の回転電機用の固定子において、
   前記周回巻線は、複数のセグメント導体を接続することで構成される回転電機用の固定子。
4. 請求項１または２に記載の回転電機用の固定子において、
   前記周回巻線が平角線である回転電機用の固定子。
5. 請求項１または２に記載の回転電機用の固定子において、
   複数の前記周回巻線を有する３相Ｙ結線を複数有し、
   複数の前記３相Ｙ結線のそれぞれは、各３相Ｙ結線の同一相の巻線に誘起される電圧に位相差が無い回転電機用の固定子。
6. 請求項１または２に記載の回転電機用の固定子を有する回転電機と、
   直流電力を供給するバッテリと、
   前記バッテリの直流電力を交流電力に変換して前記回転電機に供給する変換装置と、を備え、
   前記回転電機のトルクを駆動力として用いる車両。

Images