JP6585236B2

JP6585236B2 - 回転電機、及び回転電機の製造方法

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Publication number: JP6585236B2
Application number: JP2018109470A
Authority: JP
Inventors: 稔粟津; 岡田　恭一; 恭一岡田; 勇新田; 久明下津
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Industrial Products and Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Industrial Products and Systems Corp
Priority date: 2018-06-07
Filing date: 2018-06-07
Publication date: 2019-10-02
Anticipated expiration: 2033-08-07
Also published as: JP2018157753A

Description

本発明の実施形態は、回転電機、及び回転電機の製造方法に関する。

回転電機の固定子巻線の巻き方として重ね巻き方式がある。重ね巻き方式とは、固定子鉄心の周方向に隣接する各コイルが、固定子鉄心の径方向に交互に重なるとともに、その重なりの内側と外側とが交互に入れ替わるように巻く方式をいう。この重ね巻き方式は、各極各相のコイルを、挿入するスロットを所定ピッチずつずらしながら固定子の径方向へ交互に重ねて配置することで構成される。通常、コイルは、例えば銅線を多数回巻いて構成されるため柔軟性に乏しく、コイルをスロットへ挿入する際の操作性が悪かった。
そのため、例えば各極各相のコイルを二つに分けてスロットへ挿入する方法が提案されている。

特開平１０−２８３４６号公報

しかし、コイルを二つに分けて各スロットに対して径方向に二重に挿入した場合、スロット間の亘りの長さが外周側と内周側とで異なるため、コイルエンドの高さ寸法にばらつきが生じるが、このコイルエンドに位置する部分は、回転電機の性能には寄与しないため、極力少なくすることが有利である。

そこで、回転子鉄心のスロットに対するコイルの挿入を容易なものとするとともに、コイルエンド部分の銅線の無駄を低減することができる回転電機及び回転電機の製造方法を提供する。

本実施形態の回転電機は、固定子鉄心のスロットに対して複数の単位コイルを重ね巻き方式で挿入して構成されたコイル群を複数有する固定子と、前記固定子に対して回転可能に設けられた回転子と、を備える。各前記コイル群は、それぞれ前記固定子鉄心の周方向に隣接する各前記単位コイルが、前記固定子鉄心の径方向に交互に重なるとともに、その重なりの内側と外側とが交互に入れ替わるように配置する前記重ね巻き方式で構成されている。前記複数のコイル群のうち、前記固定子鉄心の外周側に位置するコイル群を構成する前記単位コイルと比べて前記固定子鉄心の内周側に位置するコイル群を構成する単位コイルの方がその周長が短く形成され、各前記コイル群は、それぞれ、同一の巻き数及び同一の周長で構成された複数の前記単位コイルによって構成されている。

本実施形態の回転電機の製造方法は、固定子鉄心のスロットに対して複数の単位コイルを重ね巻き方式で挿入して構成されるコイル群を複数備える。各前記コイル群は、それぞれ、同一の巻き数及び同一の周長で構成された複数の前記単位コイルによって構成され、かつ、それぞれ前記固定子鉄心の周方向に隣接する各前記単位コイルが、前記固定子鉄心の径方向に交互に重なるとともに、その重なりの内側と外側とが交互に入れ替わるように配置する前記重ね巻き方式で構成されている。前記複数のコイル群のうち、前記固定子鉄心の外周側に位置するコイル群を構成する前記単位コイルと比べて前記固定子鉄心の内周側に位置するコイル群を構成する単位コイルの方がその周長が短く形成され、前記複数のコイル群のうち一のコイル群を構成する前記単位コイルを前記各スロット内に挿入し前記スロットの奥側に配置した後、前記一のコイル群と異なる他のコイル群を構成する前記単位コイルを前記スロット内に挿入し前記一のコイル群と同心円状になるように前記一のコイル群に対して前記スロットの開放側に配置する。

第一実施形態による回転電機の固定子を示す平面図Ｕ、Ｖ、Ｗ相の固定子巻線の構成を示す図であって、（ａ）は１段目コイル群の配置を示す図、（ｂ）は２段目コイル群の配置を示す図１段目単位コイル及び２段目単位コイルの構成を示す斜視図固定子の一部を破断して示す図図１におけるＸ５−Ｘ５線に沿う断面図であって、（ａ）は第一実施形態によるコイルエンドを示す図、（ｂ）は従来構成によるコイルエンドを示す図図１におけるＸ６−Ｘ６線に沿う断面図であって、１段目単位コイル及び２段目単位コイルをスロットに挿入する工程を、（ａ）〜（ｃ）の順に経時的に示す図（ａ）は第１相間絶縁紙を示す図、（ｂ）は第２相間絶縁紙を示す図第二実施形態による図１相当図図２相当図第三実施形態による図２相当図

以下、複数の実施形態による回転電機、及び回転電機の製造方法について、図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、各実施形態において、「コイル」とは、銅線を所定回数巻回して環状に形成したものを意味するものとする。「固定子巻線」とは、複数のコイルを接続して構成したものを意味するものとする。

（第一実施形態）
まず、第一実施形態について、図１から図７を参照して説明する。
本実施形態では、例として積層型の固定子５０を備えるインナロータ型の回転電機について説明する。固定子５０は、図示しない一般的な回転子とともに、インナロータ型の回転電機を構成する。この場合、回転電機は、永久磁石モータであっても誘導電動機であっても良い。また、回転電機は、インナロータ型に限られず、アウタロータ型でも良い。

図１に示す三相交流の回転電機の固定子５０は、固定子鉄心５１と、三相各相の固定子巻線、すなわちＵ相の固定子巻線Ｕと、Ｖ相の固定子巻線Ｖと、Ｗ相の固定子巻線Ｗと、を備えている。固定子鉄心５１は、例えば電磁鋼板を所定の形状に打ち抜き、その打ち抜いた電磁鋼板を複数枚積層して構成されている。固定子鉄心５１には、例えば２４個のスロット５２が形成されている。固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗは、それぞれスロット５２に納められている。これにより、固定子５０は、４極２４スロットの固定子を構成している。

Ｕ相の固定子巻線Ｕは、Ｕ相１段目単位コイル１１とＵ相２段目単位コイル２１とを４個ずつ有している。Ｕ相の各極は、Ｕ相１段目単位コイル１１とＵ相２段目単位コイル２１とをそれぞれ１個ずつ組み合わせて構成される。この場合、各極のＵ相１段目単位コイル１１及びＵ相２段目単位コイル２１は、それぞれ同一のスロットピッチ、例えば３スロットピッチで構成されている。また、各極のＵ相１段目単位コイル１１及びＵ相２段目単位コイル２１は、それぞれ同一のスロット５２内において固定子鉄心５１の径方向に重ねて配置されている。この場合、Ｕ相２段目単位コイル２１は、Ｕ相１段目単位コイル１１に対して、固定子鉄心５１の径方向の内側に設けられている。

Ｖ相の固定子巻線Ｖは、Ｖ相１段目単位コイル１２とＶ相２段目単位コイル２２とを４個ずつ有している。Ｖ相の各極は、Ｖ相１段目単位コイル１２とＶ相２段目単位コイル２２とをそれぞれ１個ずつ組み合わせて構成される。この場合、各極のＶ相１段目単位コイル１２及びＶ相２段目単位コイル２２は、それぞれ同一のスロットピッチ、例えば３スロットピッチで構成されている。また、各極のＶ相１段目単位コイル１２及びＶ相２段目単位コイル２２は、それぞれ同一のスロット５２内において固定子鉄心５１の径方向に重ねて配置されている。この場合、Ｖ相２段目単位コイル２２は、Ｖ相１段目単位コイル１２に対して、固定子鉄心５１の径方向の内側に設けられている。

Ｗ相の固定子巻線Ｗは、Ｗ相１段目単位コイル１３とＷ相２段目単位コイル２３とを４個ずつ有している。Ｗ相の各極は、Ｖ相１段目単位コイル１３とＷ相２段目単位コイル２３とをそれぞれ１個ずつ組み合わせて構成される。この場合、各極のＷ相１段目単位コイル１３及びＷ相２段目単位コイル２３は、それぞれ同一のスロットピッチ、例えば３スロットピッチで構成されている。また、各極のＷ相１段目単位コイル１３及びＷ相２段目単位コイル２３は、それぞれ同一のスロット５２内において固定子鉄心５１の径方向に重ねて配置されている。この場合、Ｗ相２段目単位コイル２３は、Ｗ相１段目単位コイル１３に対して、固定子鉄心５１の径方向の内側に設けられている。また、この場合、各極の１段目単位コイル１１、１２、１３と、２段目単位コイル２１、２２、２３とは、その周長が異なるものの、配置関係やスロットピッチ等は同様に構成されている。

図２には、２４個の各スロット５２について、Ｎを１〜２４の整数とし、あるスロット５２を第１スロットとした場合のＮ番目のスロットを第Ｎスロットして表している。各相の１段目単位コイル１１、１２、１３、及び２段目単位コイル２１、２２、２３は、それぞれコイルピッチが一定この場合３スロットで構成されている。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｕ相の１段目単位コイル１１及び２段目単位コイル２１は、第１スロット及び第４スロット、第７スロット及び第１０スロット、第１３スロット及び第１６スロット、第１９スロット及び第２２スロットにそれぞれ巻かれて設けられている。Ｖ相１段目単位コイル１２及び２段目単位コイル２２は、第３スロット及び第６スロット、第９スロット及び第１２スロット、第１５ロット及び第１８スロット、第２１スロット及び第２４スロットにそれぞれ巻かれて設けられている。Ｗ相１段目単位コイル１３及び２段目単位コイル２３は、第５スロット及び第８スロット、第１１スロット及び第１４スロット、第１７スロット及び第２０スロット、第２３スロット及び第２スロットにそれぞれ巻かれて設けられている。

次に、図３を参照して、１段目単位コイル１１、１２、１３、及び２段目単位コイル２１、２２、２３の構成について説明する。図３に示すように、各１段目単位コイル１１、１２、１３は、それぞれ同一の構成である。また、各２段目単位コイル２１、２２、２３も、それぞれ同一の構成である。

１段目単位コイル１１、１２、１３、及び２段目単位コイル２１、２２、２３は、いずれも同一の巻数、例えば２０巻きで構成されている。そして、１段目単位コイル１１、１２、１３、及び２段目単位コイル２１、２２、２３をそれぞれ組み合わせることにより、巻数を分割する前の例えば４０巻きと同等の巻数を構成している。２段目単位コイル２１、２２、２３の周長は、１段目単位コイル１１、１２、１３の周長よりも短い。すなわち、固定子鉄心５１の径方向の外側つまり外周側に設けられる１段目単位コイル１１、１２、１３の周長よりも、固定子鉄心５１の径方向の内側つまり内周側に設けられる２段目単位コイル２１、２２、２３の周長の方が短い。

ここで、図４に示すように、固定子鉄心５１の円周上において、１段目単位コイル１１、１２、１３が配置される部分、すなわち固定子鉄心５１の径方向の外側部分におけるスロット５２間の距離をＬ１とする。また、固定子鉄心５１の円周上において、２段目単位コイル２１、２２、２３が配置される部分、すなわち固定子鉄心５１の径方向の内側部分におけるスロット５２間の距離をＬ２とする。この場合、１段目単位コイル１１、１２、１３と、２段目単位コイル２１、２２、２３とが設けられる部分における固定子鉄心５１の径差によって、距離Ｌ２は距離Ｌ１よりも小さくなる。

１段目単位コイル１１、１２、１３の周長は、固定子鉄心５１の径方向の外側部分に沿うように、距離Ｌ１に合わせて設定されている。これにより、１段目単位コイル１１、１２、１３のコイルエンド部分の高さ寸法を極力低減している。また、１段目単位コイル１１、１２、１３の内側にある２段目単位コイル２１、２２、２３の周長は、外側にある１段目単位コイル１１、１２、１３の周長よりも短い。そして、２段目単位コイル２１、２２、２３の周長は、固定子鉄心５１の径方向の内側部分に沿うように、距離Ｌ２に合わせて設定されている。そのため、２段目単位コイル２１、２２、２３を、１段目単位コイル１１、１２、１３と同じ周長にした場合に比べて、２段目単位コイル２１、２２、２３のコイルエンド部分の高さ寸法を低減することができる。

ここで、本実施形態においてコイルエンド部分の高さ寸法とは、図５（ａ）、（ｂ）にＨ１、Ｈ２で示すように、各単位コイル１１、１２、１３、２１、２２、２３が、スロット５２の端部から軸方向の外側へ突出した部分の長さ寸法を意味する。ここで、従来構成のように、１段目単位コイル１１、１２、１３の周長と、２段目単位コイル２１、２２、２３の周長とが同一である場合、図５（ｂ）に示すように、２段目コイル群２０のコイルエンドの高さ寸法Ｈ２は、１段目コイル群１０のコイルエンドの高さ寸法Ｈ１よりも大きくなる。一方、本実施形態のように、２段目単位コイル２１、２２、２３の周長を、１段目単位コイル１１、１２、１３の周長よりも短いものとすれば、図５（ａ）に示すように、１段目コイル群１０のコイルエンドの高さ寸法Ｈ１と、２段目コイル群２０のコイルエンドの高さ寸法Ｈ１とを、同程度に抑えることができる。

なお、図５は、Ｕ相単位コイル１１、２１と、Ｖ相単位コイル１２、２２と、Ｗ相単位コイル１３、２３とにおけるコイルエンドの高さ寸法を比較するため、これら単位コイル１１、２１、１２、２２、１３、２３を概念的に一列に並べて示したものである。したがって、図５は、図１におけるＸ５−Ｘ５線に沿って断面を示した場合の実際の見え方と異なる。

１段目単位コイル１１、１２、１３と、２段目単位コイル２１、２２、２３とは、別の工程で、固定子鉄心５１のスロット５２内に配置される。すなわち、図１に示すように、１段目単位コイル１１、１２、１３は、スロット５２の奥側にあって、重ね巻き方式で形成された１段目コイル群１０を構成している。２段目単位コイル２１、２２、２３は、１段目コイル群１０よりも内側すなわちスロット５２の開放側にあって、重ね巻き方式で形成された２段目コイル群２０を構成している。つまり、重ね巻き方式で形成された１段目コイル群１０の内側に、２段目コイル群２０が配置されている。

なお、本実施形態において、重ね巻き方式とは、図１に示すように、固定子鉄心５１の周方向に隣接する各コイルが、固定子鉄心５１の径方向に交互に重なるとともに、その重なりの内側と外側とが交互に入れ替わるように巻く方式をいう。この場合、１段目コイル群１０及び２段目コイル群２０は、それぞれ全体として環状に構成されている。そして、１段目コイル群１０と２段目コイル群２０とは、全体として同心円状に配置されており、１段目コイル群１０は、２段目コイル群２０の外側を囲んでいる。なお、この場合の「同心」とは、固定子巻線の巻き方の一種である「同心巻き方式」を意味するものではない。

固定子５０の製造方法は、まず、図６（ａ）に示すように、固定子鉄心５１のスロット５２に対して各相の１段目単位コイル１１、１２、１３を重ね巻き方式で挿入し、これによりスロット５２の奥側のコイル群、この場合、１段目コイル群１０を形成する。その後、図６（ｂ）に示すように、固定子鉄心５１のスロット５２に対して各相の２段目単位コイル２１、２２、２３を重ね巻き方式で挿入し、これによりスロット５２の開放側つまり内側のコイル群、この場合、２段目コイル群２０を形成する。その後、図６（ｃ）に示すように、１段目コイル群１０及び２段目コイル群２０のコイルエンドを拡開し、これにより固定子５０が完成する。

固定子５０は、図１に示すように、第１相間絶縁紙５３及び第２相間絶縁紙５４を備えている。第１相間絶縁紙５３は、図７（ａ）に示すように、例えば絶縁性を有するアラミド紙を帯状に切断し、その帯状の両端を接続して環状に構成されている。第１相間絶縁紙５３は、固定子鉄心５１の軸方向の両端部にあって、１段目コイル群１０と２段目コイル群２０との間に設けられている。これにより、１段目コイル群１０と２段目コイル群２０とは電気的に絶縁されている。

また、第２相間絶縁紙５４は、図７（ｂ）に示すように、例えば絶縁性を有する矩形状のアラミド紙で構成されている。第２相間絶縁紙５４は、１段目コイル群１０における各相の単位コイル１１、１２、１３の相互間、及び２段目コイル群２０における各相の単位コイル２１、２２、２３の相互間に設けられている。これにより、１段目コイル群１０及び２段目コイル群２０において、各相の単位コイルは電気的に絶縁されている。ちなみに、本実施形態の場合、スロット５２内においては、異相のコイルが存在しないため、スロット５２内に相間絶縁紙は設けられていない。

これによれば、固定子５０の固定子巻線において、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の各極は、複数、本実施形態では２つに分割された単位コイル、つまり１段目単位コイル１１、１２、１３と２段目単位コイル２１、２２、２３とを組み合わせることで構成される。これにより、一つの磁極を構成するコイル全体としての巻数を変更すること無く、スロット５２に対する挿入単位でのコイルすなわち単位コイルでの巻数を低減、この場合半減することができる。したがって、挿入単位である各単位コイル１１、１２、１３、２１、２２、２３の単体についてコイルの断面積が低下するとともに柔軟性が増す。その結果、各単位コイル１１、１２、１３、２１、２２、２３をスロット５２に挿入する際の操作性が向上し、これにより、固定子鉄心５１のスロット５２に対するコイルの挿入を容易なものとすることができる。

また、固定子鉄心５１の径方向の内側に配置される２段目単位コイル２１、２２、２３の周長は、径方向の外側に配置される１段目単位コイル１１、１２、１３の周長に比べて短い。そのため、２段目単位コイル２１、２２、２３に使用される銅線の量を低減することができ、その結果、２段目単位コイル２１、２２、２３のコイルエンド部分の銅線の無駄と銅損を低減することができる。

また、２段目単位コイル２１、２２、２３に１段目単位コイル１１、１２、１３と同じ周長のコイルを用いた場合に比べて、２段目単位コイル２１、２２、２３のコイルエンド部の高さ寸法を低減することができる。したがって、固定子５０の軸方向の寸法を低減でき、小型化が図られる。

（第二実施形態）
次に第二実施形態について、図８及び図９を参照して説明する。
１段目コイル群１０及び２段目コイル群２０は、その形状は上記第一実施形態と同一であるが、配置が異なる。すなわち、固定子鉄心５１の径方向の外側に設けられる１段目コイル群１０と、固定子鉄心５１の径方向の内側に設けられる２段目コイル群２０とは、挿入されるスロット５２を１スロットずつずらして配置されている。この場合、各相において、一の磁極は、異なるスロット５２に挿入された複数の単位コイルによって形成されている。

つまり、Ｕ相２段目単位コイル２１は、当該Ｕ相２段目単位コイル２１と同極同相であって固定子鉄心５１の径方向の外側に設けられるＵ相１段目単位コイル１１と異なるスロットに挿入されている。Ｖ相２段目単位コイル２２は、当該Ｖ相２段目単位コイル２２と同極同相であって固定子鉄心５１の径方向の外側に設けられるＶ相１段目単位コイル１２と異なるスロットに挿入されている。Ｗ相２段目単位コイル２３は、当該Ｗ相２段目単位コイル２３と同極同相であって固定子鉄心５１の外側に設けられるＷ相１段目単位コイル１３と異なるスロットに挿入されている。

具体的には、図９（ａ）に示すように、第二実施形態における１段目コイル群１０は、第一実施形態の１段目コイル群１０と同様に配置されている。一方、図９（ｂ）に示すように、第二実施形態における２段目コイル群２０は、第一実施形態の２段目コイル群２０に対して１スロットずらして配置されている。

すなわち、図９（ｂ）に示すように、Ｕ相の２段目単位コイル２１は、第２スロット及び第５スロット、第８スロット及び第１１スロット、第１４スロット及び第１７スロット、第２０スロット及び第２３スロットにそれぞれ巻かれて設けられている。Ｖ相の２段目単位コイル２２は、第４スロット及び第７スロット、第１０スロット及び第１３スロット、第１６スロット及び第１９スロット、第２２スロット及び第１スロットにそれぞれ巻かれて設けられている。Ｗ相の２段目単位コイル２３は、第６スロット及び第９スロット、第１２スロット及び第１５スロット、第１８スロット及び第２１スロット、第２４及び第３スロットにそれぞれ巻かれて設けられている。

ちなみに、この場合、各スロット５２内において、異相の単位コイルが配置されることになる。そのため、スロット５２内には、異相の単位コイル間に図示しない相間絶縁紙が設けられ、これにより異相の単位コイル間が電気的に絶縁される。

これによれば、上記第一実施形態と同様の作用効果が得られる。さらに、これによれば、図示しない回転子にスキューを設けた構造と同等の作用効果を得ることができる。すなわち、例えば、かご形三相誘導電動機について見ると、一般に、固定子かごは、回転子の軸方向両端部にある２個のエンドリングと、この２個のエンドリングを繋ぐ複数のバーで構成されている。そして、このような回転子かごは、トルクむらを抑制するため、エンドリングとバーを垂直に配置せず一定の角度を付けたスキュー構造としている。しかし、このような回転子は、例えばアルミダイカストで形成されるが、スキューを設ける構成とすると、その製造が難しい。これに対し、第二実施形態の構成によれば、１段目コイル群１０と２段目コイル群２０とを固定子鉄心５１の周方向へずらして配置することで、固定子にスキューを設けた場合と同等の作用効果を得ることができる。そのため、固定子にスキューを設ける必要が無くなり、その結果、回転子の構成を簡素化することができる。

（第三実施形態）
次に第三実施形態について、図１０を参照して説明する。
図１０は、４極３６スロットの固定子５０について、各単位コイルの配置を示している。第三実施形態において、固定子５０は、１段目コイル群６０及び２段目コイル群７０を備えている。１段目コイル群６０は、第一実施形態における各１段目単位コイル１１、１２、１３をさらに３分割したような形態で構成されている。すなわち、第三実施形態における１段目コイル群６０は、Ｕ相１段目単位コイル群６１と、Ｖ相１段目単位コイル群６２と、Ｗ相１段目単位コイル群６３と、を２組ずつ有している。

Ｕ相１段目単位コイル群６１は、例えば９スロットピッチで構成されて１ピッチずつずらして配置された３個の単位コイル６１１、６１２、６１３により構成されている。同様に、Ｖ相１段目単位コイル群６２は、９スロットピッチで構成されて１ピッチずつずらして配置された３個の単位コイル６２１、６２２、６２３により構成されている。同様に、Ｗ相１段目単位コイル群６３は、９スロットピッチで構成されて１ピッチずつずらして配置された３個の単位コイル６３１、６３２、６３３により構成されている。

２段目コイル群７０も、１段目コイル群６０と同様に、第一実施形態における各２段目単位コイル２１、２２、２３をさらに３分割したような形態で構成されている。すなわち、第三実施形態における２段目コイル群７０は、Ｕ相２段目単位コイル群７１と、Ｖ相２段目単位コイル群７２と、Ｗ相２段目単位コイル群７３と、を２組ずつ有している。

Ｕ相２段目単位コイル群７１は、例えば９スロットピッチで構成されて１ピッチずつずらして配置された３個の単位コイル７１１、７１２、７１３により構成されている。同様に、Ｖ相２段目単位コイル群７２は、９スロットピッチで構成されて１ピッチずつずらして配置された３個の単位コイル７２１、７２２、７２３により構成されている。同様に、Ｗ相２段目単位コイル群７３は、９スロットピッチで構成されて１ピッチずつずらして配置された３個の単位コイル７３１、７３２、７３３により構成されている。

この場合、１段目コイル群６０を構成する各単位コイル６１１、６１２、６１３、６２１、６２２、６２３、６３１、６３２、６３３の巻数と、２段目コイル群７０を構成する各単位コイル７１１、７１２、７１３、７２１、７２２、７２３、７３１、７３２、７３３の巻数とは、同一である。一方、２段目コイル群７０を構成する各単位コイル７１１、７１２、７１３、７２１、７２２、７２３、７３１、７３２、７３３の周長の方が、１段目コイル群６０を構成する各単位コイル６１１、６１２、６１３、６２１、６２２、６２３、６３１、６３２、６３３の周長よりも短い。

この場合、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗは、単層重ね巻き方式で構成される。単層重ね巻き方式とは、重ね巻き方式であって、同一スロット５２内に異相の単位コイルが収納されていない構成、すなわち、一のスロット５２内には一の相の単位コイルのみが設けられている構成をいう。

また、Ｕ相１段目単位コイル群６１及びＵ相２段目単位コイル群７１の巻数の総数は、第一実施形態と同様に例えば４０巻きとなる。Ｖ相１段目単位コイル群６２及びＶ相２段目単位コイル群７２の巻数の総数は、第一実施形態と同様に例えば４０巻きとなる。Ｗ相１段目単位コイル群６３及びＷ相２段目単位コイル群７３の巻数の総数は、第一実施形態と同様に例えば４０巻きとなる。

これによれば、上記第一実施形態及び第二実施形態と同様の作用効果が得られる。さらに、スロット５２内への挿入単位となる単位コイルの巻数をさらに低減することができるため、単位コイルの柔軟性が増し、スロット５２への単位コイルの挿入をさらに容易になものとすることができる。

各相の固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗは、単層重ね巻き方式で形成されている。すなわち、同一のスロット５２内には、異相の単位コイルが配置されていない。そのため、スロット５２内において、異相の単位コイル間の電気的絶縁を考慮する必要が無く、スロット５２内に相間絶縁紙を設ける必要が無い。したがって、固定子５０の構成がより簡素化出来るとともに、スロット５２内における空間をより広く確保することができるため、単位コイルの挿入をさらに容易なものとすることができる。

なお、固定子５０は、上記各実施形態のものに限られず、スロット５２の数や極数を適宜変更しても良い。すなわち、固定子５０は、４極２４スロットや４極３６スロットのものに限られず、例えば４極４８スロットなど他の構成であっても良い。また、一つの磁極を構成するコイルを、３分割以上で分割し、１段目コイル群、２段目コイル群、３段目コイル群のように分割して配置させても良い。

以上説明した実施形態によれば、回転電機の固定子は、固定子鉄心のスロットに対して複数の単位コイルを重ね巻き方式で挿入して構成されたコイル群を複数有している。そして、複数のコイル群のうち、固定子鉄心の外周側に位置するコイル群を構成する単位コイルと比べて固定子鉄心の内周側に位置するコイル群を構成する単位コイルの方がその周長が短い。これにより、各単位コイルを形成する銅線の無駄を削減し、さらにコイルの銅損やコイルエンドの高さの低減を図ることができる。さらに、一の極を構成するコイルの巻数の総数を変更すること無く、スロットへの挿入単位である単位コイルの巻数が低減されることから、各単位コイル単体についてコイルの断面積が低下するとともに柔軟性が増す。したがって、各単位コイルを固定子鉄心のスロットに挿入する際の操作性が向上し、その結果、固定子鉄心のスロットに対するコイルの挿入を容易なものとすることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変更は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、１０は１段目コイル群（コイル群）、１１はＵ相１段目単位コイル（単位コイル）、１２はＶ相１段目単位コイル（単位コイル）、１３はＷ相１段目単位コイル（単位コイル）、２０は２段目コイル群（コイル群）、２１はＵ相２段目単位コイル（単位コイル）、２２はＶ相２段目単位コイル（単位コイル）、２３はＷ相２段目単位コイル（単位コイル）、６０は１段目コイル群（コイル群）、６１１、６１２、６１３はＵ相１段目単位コイル（単位コイル）、６２１、６２２、６２３はＶ相１段目単位コイル（単位コイル）、６３１、６３２、６３３はＷ相１段目単位コイル（単位コイル）、７０は２段目コイル群（コイル群）、７１１、７１２、７１３はＵ相２段目単位コイル（単位コイル）、７２１、７２２、７２３はＶ相２段目単位コイル（単位コイル）、７３１、７３２、７３３はＷ相２段目単位コイル（単位コイル）、５０は固定子、５１は固定子鉄心、５２はスロットを示す。

Claims

固定子鉄心のスロットに対して複数の単位コイルを重ね巻き方式で挿入して構成されたコイル群を複数有する固定子と、
前記固定子に対して回転可能に設けられた回転子と、を備え、
各前記コイル群は、それぞれ前記固定子鉄心の周方向に隣接する各前記単位コイルが、前記固定子鉄心の径方向に交互に重なるとともに、その重なりの内側と外側とが交互に入れ替わるように配置する前記重ね巻き方式で構成され、
前記複数のコイル群のうち、前記固定子鉄心の外周側に位置するコイル群を構成する前記単位コイルと比べて前記固定子鉄心の内周側に位置するコイル群を構成する単位コイルの方がその周長が短く形成され、
各前記コイル群は、それぞれ、同一の巻き数及び同一の周長で構成された複数の前記単位コイルによって構成されている、
回転電機。
固定子鉄心のスロットに対して複数の単位コイルを重ね巻き方式で挿入して構成されるコイル群を複数備え、
各前記コイル群は、それぞれ、同一の巻き数及び同一の周長で構成された複数の前記単位コイルによって構成され、かつ、それぞれ前記固定子鉄心の周方向に隣接する各前記単位コイルが、前記固定子鉄心の径方向に交互に重なるとともに、その重なりの内側と外側とが交互に入れ替わるように配置する前記重ね巻き方式で構成され、
前記複数のコイル群のうち、前記固定子鉄心の外周側に位置するコイル群を構成する前記単位コイルと比べて前記固定子鉄心の内周側に位置するコイル群を構成する単位コイルの方がその周長が短く形成され、
前記複数のコイル群のうち一のコイル群を構成する前記単位コイルを前記各スロット内に挿入し前記スロットの奥側に配置した後、前記一のコイル群と異なる他のコイル群を構成する前記単位コイルを前記スロット内に挿入し前記一のコイル群と同心円状になるように前記一のコイル群に対して前記スロットの開放側に配置する回転電機の製造方法。