JP6665628B2 - 回転電機用ステータ - Google Patents

Description

本発明は、軸方向に延びるスロットが周方向に複数形成されているステータコアと、ステータコアに複数ターン巻装されるコイルと、を備え、ステータコアがロータコアに対して径方向に対向配置される回転電機用ステータに関する。

上記のような回転電機用ステータ（以下、単に「ステータ」と称する場合がある。）として、特開２００９−１９５００８号公報（特許文献１）に記載されたものが知られている。特許文献１に記載のステータでは、コイルを構成する導体線として、断面形状が矩形状であって周方向の幅がスロット幅に対応する平角線が用いられる。このような平角線を導体線として用いることで、占積率を向上させて回転電機の性能の向上を図ることが可能となる。

ところで、ロータの回転時には、磁束の変化によってコイルに渦電流が発生する。そして、コイルを構成する導体線として平角線を用いた場合、各導体線の断面積或いは表面積が大きくなることに応じて、コイルに発生する渦電流による損失（渦電流損）が大きくなりやすい。この点に関して、特許文献１の段落００８６には、特許文献１に開示されるステータの構造について、導体は周方向に広く径方向に薄い形状となるので、漏れ磁束によるスロット内の導体に生じる渦電流が抑えられる構造であるとの記載がある。しかしながら、特許文献１に記載の構成では、各導体線の幅がスロット幅に応じた比較的大きな幅となるので、渦電流損を効果的に低減することは容易ではない。

特開２００９−１９５００８号公報（段落００８６等）

そこで、占積率の向上を図りつつ渦電流損の低減を図ることが可能な回転電機用ステータの実現が望まれる。

上記に鑑みた、軸方向に延びるスロットが周方向に複数形成されているステータコアと、前記ステータコアに複数ターン巻装されるコイルと、を備え、前記ステータコアがロータコアに対して径方向に対向配置される回転電機用ステータの特徴構成は、前記コイルは、前記スロット内に整列配置される複数のスロット収容部と、一対の前記スロット収容部を前記ステータコアに対して前記軸方向の外側で接続する渡り部と、を有し、一部の単数又は複数のターンのそれぞれの前記スロット収容部を第一種スロット収容部とし、残りのターンのそれぞれの前記スロット収容部を第二種スロット収容部として、前記第一種スロット収容部を構成する第一導体線の本数は、前記第二種スロット収容部を構成する第二導体線の本数よりも多く、前記第一種スロット収容部を構成する前記第一導体線のそれぞれの断面積は、前記第二種スロット収容部を構成する前記第二導体線のそれぞれの断面積よりも小さく、前記第一種スロット収容部が、前記第二種スロット収容部よりも前記径方向における前記ロータコア側に配置されている点にある。

上記の特徴構成では、断面積の小さい第一導体線により構成される第一種スロット収容部が、断面積の大きい第二導体線により構成される第二種スロット収容部よりも径方向におけるロータコア側に配置される。すなわち、径方向におけるロータコアに近い位置（すなわち、磁束の変化の影響を大きく受ける位置）に、断面積の小さい第一導体線により構成される第一種スロット収容部が配置されるため、当該位置に第二種スロット収容部が配置される場合に比べて、スロット収容部に発生する渦電流損を低く抑えることができる。なお、第一種スロット収容部を構成する第一導体線の本数は、第二種スロット収容部を構成する第二導体線の本数よりも多いため、第一種スロット収容部の電気的抵抗の増大を抑制しつつ、第一種スロット収容部を断面積の小さい第一導体線により構成することができる。
一方、径方向におけるロータコアから離れた位置（すなわち、磁束の変化の影響の少ない位置）には、断面積の大きい第二導体線により構成される第二種スロット収容部が配置されるため、当該位置に第一種スロット収容部が配置される場合に比べて、スロット収容部の占積率を高く確保することができる。
以上のように、上記の特徴構成によれば、渦電流損の原因となる磁束の変化の影響の大きい位置には第一種スロット収容部を配置し、磁束の変化の影響の少ない位置には第二種スロット収容部を配置することで、占積率の向上を図りつつ渦電流損の低減を図ることができる。なお、渦電流損を低減できる分だけロータコアにより近い位置に第一種スロット収容部を配置することができるという利点もある。

回転電機用ステータのさらなる特徴と利点は、図面を参照して記述する以下の実施形態の説明によってより明確となる。

回転電機の一例を示す図 第一の実施形態に係るステータの一部の軸方向に直交する断面図 第一の実施形態に係るコイルの構成図 第一の実施形態に係るステータの一部の斜視図 第二の実施形態に係る対象ターンのステータコアへの巻装態様を示す図 第二の実施形態に係る対象ターンの回路構成図 第二の実施形態に係る第一導体線のスロットへの配置構成を示す図 渦電流損の低減効果を示すグラフ 誘導電流のばらつきの低減効果を示すグラフ

１．第一の実施形態
回転電機用ステータの第一の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、「回転電機」は、モータ（電動機）、ジェネレータ（発電機）、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。また、本明細書では、部材の形状に関して、「ある方向に延びる」とは、当該方向を基準方向として、部材の延在方向が当該基準方向に平行な形状に限らず、部材の延在方向が当該基準方向に交差する方向であっても、その交差角度が所定範囲内（例えば４５度未満）である形状も含む概念として用いている。更に、本明細書では、寸法、配置方向、配置位置等に関する用語は、誤差（製造上許容され得る程度の誤差）による差異を有する状態も含む概念として用いている。以下の説明では、特に明記している場合を除き、「軸方向Ｌ」、「径方向Ｒ」、及び「周方向Ｃ」は、回転電機用ステータ（以下、「ステータ２」という。）のコアであるステータコア１０の軸心Ａ（仮想軸、図１、図５参照）を基準として定義している。軸心Ａは、ステータコア１０の円筒状の内周面の軸心であり、また、ステータコア１０の円筒状の外周面の軸心である。図１に示すように、ロータ３は軸心Ａに合わせて配置され、ロータコア３ａ（ロータコア３ａが固定されたロータ軸４）が軸心Ａ回りに回転する。

図１に示すように、回転電機１は、ステータ２とロータ３とを備えている。図１に示す例では、回転電機１はケース５に収容されており、ステータ２はケース５の内面に固定され、ロータ３は、ケース５に対して回転可能に支持されている。具体的には、ロータ３は、軸受７を介してケース５に対して回転可能に支持されるロータ軸４を備えており、ロータ３のコアであるロータコア３ａが、ロータ軸４と一体回転するように連結されている。回転電機１は回転界磁型の回転電機であり、ステータ２のコアであるステータコア１０にはコイル６が巻装されている。そして、ステータ２から発生する磁界により、界磁としてのロータ３が回転する。本実施形態では、回転電機１はインナーロータ型の回転電機であり、ロータ３は、ステータ２に対して回転可能な状態で、ステータ２の径方向Ｒの内側に配置されている。

ステータ２は、図２及び図４に示すように、軸方向Ｌに延びるスロット１２が周方向Ｃに複数形成されているステータコア１０と、ステータコア１０に複数ターン巻装されるコイル６と、を備えている。ステータコア１０は、ロータコア３ａに対して径方向Ｒに対向配置される。本実施形態では、ステータコア１０は、ロータコア３ａに対して径方向Ｒの外側に配置されている。ステータコア１０は、磁性材料を用いて形成される。例えば、複数枚の磁性体板（例えば、ケイ素鋼板等の電磁鋼板）を積層してステータコア１０が形成され、或いは、磁性材料の粉体を加圧成形してなる圧粉材を主な構成要素としてステータコア１０が形成される。ステータ２は、例えば、三相交流（多相交流の一例）で駆動される回転電機に用いられる。

図２及び図４に示すように、スロット１２は、軸方向Ｌの両側に開口部を有している。また、スロット１２は、径方向Ｒに延びるように形成され、径方向Ｒにおけるロータコア３ａ側（本実施形態では、径方向Ｒの内側）に開口部を有している。複数のスロット１２は、周方向Ｃに沿って一定間隔で配置されている。本実施形態では、スロット１２は平行スロットであり、スロット１２の周方向Ｃの両側の側面部は、互いに平行に形成されている。すなわち、スロット１２の周方向Ｃの幅は、径方向Ｒに沿って均一に形成されている。周方向Ｃに隣接するスロット１２の間にはティース１４が形成される。複数のティース１４のそれぞれの径方向Ｒの内側の端面によって、ステータコア１０の内周面（軸心Ａと同心の円筒面）が形成される。

コイル６は、線状の導体である導体線４０を用いて構成される。導体線４０は、銅やアルミニウム等の導電性を有する材料により構成され、導体線４０の表面には、樹脂等の電気的絶縁性を有する材料からなる絶縁皮膜が形成されている。本実施形態では、図２に示すように、導体線４０として、延在方向に直交する断面の形状が矩形状の線状導体（平角線）を用いている。ここで、「矩形状」には、正方形状の矩形、角部が円弧状の矩形、内角の大きさと９０度との差の絶対値が予め定められた角度（例えば、５度や１０度等）未満の矩形等を含む。

コイル６は、スロット１２内に整列配置される複数のスロット収容部２０と、一対のスロット収容部２０をステータコア１０に対して軸方向Ｌの外側で接続する渡り部３０（図５参照）と、を有している。スロット収容部２０のそれぞれは、スロット１２内を軸方向Ｌに平行に延びるように配置される。１つのスロット１２には、ターン数（コイル６のステータコア１０への巻回数）と同数のスロット収容部２０が配置される。図２に示すように、本実施形態では、ターン数は“６”であり、６つのスロット収容部２０が１つのスロット１２に整列配置されている。また、本実施形態では、１つのスロット１２内に配置される複数のスロット収容部２０は、一列に並んで径方向Ｒに沿って整列配置されている。以下では、１つのスロット１２内に配置される複数のスロット収容部２０のそれぞれが構成するターンについて、径方向Ｒにおけるロータコア３ａ側（本実施形態では、径方向Ｒの内側）に配置されたスロット収容部２０から順に、「１ターン目」、「２ターン目」、・・・「６ターン目」とする。各スロット収容部２０の断面形状は、１つのスロット１２内に配置される複数のスロット収容部２０の断面形状の集合が当該スロット１２の断面形状に合うように形成されている。渡り部３０についての詳細は省略するが、各ターンの渡り部３０の集合によって、ステータコア１０から軸方向Ｌに突出するコイル６の部分であるコイルエンド部が形成される（図１参照）。

ここで、図２に示すように、一部の単数又は複数のターンのそれぞれのスロット収容部２０を第一種スロット収容部２１とし、残りのターンのそれぞれのスロット収容部２０を第二種スロット収容部２２とすると、第一種スロット収容部２１は、第二種スロット収容部２２よりも径方向Ｒにおけるロータコア３ａ側（本実施形態では、径方向Ｒの内側）に配置されている。すなわち、スロット１２内におけるある径方向Ｒの位置を境界として、当該境界よりも径方向Ｒにおけるロータコア３ａ側に配置される単数または複数のスロット収容部２０が第一種スロット収容部２１であり、当該境界よりも径方向Ｒにおけるロータコア３ａとは反対側に配置される単数または複数のスロット収容部２０が第二種スロット収容部２２である。少なくとも、スロット１２内において径方向Ｒにおける最もロータコア３ａ側（本実施形態では、径方向Ｒの最内側）に配置されるスロット収容部２０は、第一種スロット収容部２１となる。本実施形態では、１ターン目のスロット収容部２０が第一種スロット収容部２１であり、残りの全てのターン（具体的には、２ターン目、３ターン目、４ターン目、５ターン目、及び６ターン目）のそれぞれのスロット収容部２０が第二種スロット収容部２２である。

図２に示すように、第一種スロット収容部２１を構成する導体線４０（第一導体線４１）の本数は、第二種スロット収容部２２を構成する導体線４０（第二導体線４２）の本数よりも多い。本実施形態では、第一種スロット収容部２１を構成する第一導体線４１の本数は、９本であり、第二種スロット収容部２２を構成する第二導体線４２の本数は、１本である。そのため、本実施形態では、図３に示すように、互いに並列に接続された９本の第一導体線４１によって１ターン目のコイル６が形成される。本実施形態では、図２に示すように、第一種スロット収容部２１を構成する複数本の第一導体線４１の一部又は全部が、周方向Ｃに並ぶように配置される。具体的には、第一種スロット収容部２１を構成する複数本の第一導体線４１の一部が、周方向Ｃに並ぶように配置され、第一種スロット収容部２１を構成する複数本の第一導体線４１の別の一部が、径方向Ｒに並ぶように配置されている。なお、本実施形態では、後述するように、第一種スロット収容部２１において複数本の導体線４０が撚線構造を形成しており、第一種スロット収容部２１を構成する複数本の第一導体線４１のスロット１２内での配置パターンは、軸方向Ｌの位置に応じて変化する。図２は、９本の第一導体線４１が周方向Ｃに３列に並んで径方向Ｒに沿って整列配置される軸方向Ｌの位置での断面を示している。なお、本実施形態では、コイル６は、同心巻（重ね巻）によりステータコア１０に巻装されている。そのため、図３に示すように各ターンのコイルが直列に接続されて、１つの同心巻部（重ね巻部）が形成されている。

図２に示すように、第一種スロット収容部２１を構成する第一導体線４１のそれぞれの断面積は、第二種スロット収容部２２を構成する第二導体線４２のそれぞれの断面積よりも小さい。本実施形態では、第一種スロット収容部２１を構成する複数本の第一導体線４１の断面積の総和が、第二種スロット収容部２２を構成する１本又は複数本の第二導体線４２（本例では１本の第二導体線４２）の断面積の総和に等しい。これにより、互いに異なる本数の導体線４０により構成される第一種スロット収容部２１と第二種スロット収容部２２とのそれぞれの電気的抵抗は、互いに同等となっている。

以上のような構成とすることで、磁束の変化の影響を大きく受ける位置である径方向Ｒにおけるロータコア３ａに近い位置に、断面積の小さい第一導体線４１により構成される第一種スロット収容部２１が配置される。これにより、この位置に断面積の大きい第二導体線４２により構成される第二種スロット収容部２２が配置される場合に比べて、スロット収容部２０に発生する渦電流損を低く抑えることが可能となっている。一方、磁束の変化の影響の少ない位置である径方向Ｒにおけるロータコア３ａから離れた位置には、断面積の大きい第二導体線４２により構成される第二種スロット収容部２２が配置される。これにより、この位置に第一種スロット収容部２１が配置される場合に比べて、スロット収容部２０の占積率を高く確保することができる。このように、渦電流損の原因となる磁束の変化の影響の大きい位置には第一種スロット収容部２１を配置し、磁束の変化の影響の少ない位置には第二種スロット収容部２２を配置することで、占積率の向上を図りつつ渦電流損の低減を図ることが可能となっている。

図８は、本実施形態に係るコイル６における渦電流損の低減効果を示すシミュレーション結果である。図８の左側に示す比較例は、本実施形態とは異なり、１ターン目のスロット収容部２０を第一種スロット収容部２１に代えて第二種スロット収容部２２とした場合の渦電流損を示している。図８の左右両側のグラフを比較すると明らかなように、１ターン目のスロット収容部２０を第一種スロット収容部２１とすることで、１ターン目における渦電流損が大きく低減され、結果、コイル６の全体の渦電流損も大きく低減されることがわかる。

ところで、図３から明らかなように、複数本の第一導体線４１の間で誘導電流にばらつきがある場合には、コイル６における１ターン目を形成する部分において循環電流が発生し損失が増大する。このような循環電流を低減するため、本実施形態では、複数本の導体線４０が螺旋状に撚り合わさる構造を撚線構造として、図４に示すように、第一種スロット収容部２１において、複数本の第一導体線４１が撚線構造を形成する構成を採用している。これにより、第一種スロット収容部２１において複数本の第一導体線４１のそれぞれが、スロット１２内の互いに異なる位置を軸方向Ｌに平行に延びるように配置される場合に比べて、１つのスロット１２内における各第一導体線４１の配置位置の平均の、第一種スロット収容部２１を構成する複数本の第一導体線４１の間でのばらつきを低減することができる。この結果、複数本の第一導体線４１の間での誘導電流のばらつきを低減して、損失の増大につながる循環電流を低減することが可能となっている。なお、複数本の導体線４０が螺旋状に撚り合わさる撚線構造は、複数本の導体線４０の束を、当該束の延在方向に平行な軸回りにねじることで形成することができる。

本実施形態では、撚線構造を形成する複数本の第一導体線４１の各スロット１２内でのねじり回数を整数（図４に示す例では、“１”）に設定している。このようにねじり回数を整数に設定することで、１つのスロット１２内における各第一導体線４１の配置位置の平均は、全て、第一種スロット収容部２１の軸方向Ｌに直交する断面の中心位置と概ね一致する。すなわち、１つのスロット１２内における各第一導体線４１の配置位置の平均を、第一種スロット収容部２１を構成する複数本の第一導体線４１の間で均一化することができ、結果、循環電流を効果的に低減することができる。

図９は、本実施形態に係るコイル６における誘導電流のばらつきの低減効果を示すシミュレーション結果である。図９には、１ターン目のコイル６を構成する９本の第一導体線４１のそれぞれに流れる誘導電流の大きさのシミュレーション結果を示している。白抜きの棒グラフで示す比較例は、本実施形態とは異なり、第一種スロット収容部２１において複数本の第一導体線４１のそれぞれをスロット１２内の互いに異なる位置を軸方向Ｌに平行に延びるように配置した場合の誘導電流を示している。図９から明らかなように、比較例の場合には複数本の第一導体線４１の間での誘導電流のばらつきが大きいのに対し、本実施形態に係るコイル６の場合には、複数本の第一導体線４１の間での誘導電流のばらつきが大きく低減されることがわかる。

なお、本実施形態では、図２に示すように、第一導体線４１の断面の大きさが、第一種スロット収容部２１の配置領域を、周方向Ｃ及び径方向Ｒに互いに同じ数（本例では“３”）で分割した分割領域に対応した大きさとされている。よって、第一導体線４１の断面の大きさが、第一種スロット収容部２１の配置領域を周方向Ｃ及び径方向Ｒに互いに異なる数で分割した分割領域に対応した大きさとなる場合や、第一導体線４１の断面の大きさが、第一種スロット収容部２１の配置領域を周方向Ｃ及び径方向Ｒのいずれか一方の方向のみに分割した分割領域に対応した大きさとなる場合に比べて、第一種スロット収容部２１において、複数本の第一導体線４１に撚線構造を形成させることが容易な構成となっている。

２．第二の実施形態
回転電機用ステータの第二の実施形態について、図５〜図７を参照して説明する。本実施形態では、一対の第一種スロット収容部２１を接続する渡り部３０において複数本の第一導体線４１が撚線構造を形成している点で、上記第一の実施形態とは異なる。以下では、上記第一の実施形態との相違点を中心に説明し、特に明記しない点については上記第一の実施形態と同様とする。

本実施形態では、上記第一の実施形態とは異なり、第一種スロット収容部２１を構成する複数本の第一導体線４１は、スロット１２内の互いに異なる位置を軸方向Ｌに平行に延びるように配置されている。よって、本実施形態では、スロット１２内の軸方向Ｌの全域で、図２に示すように、９本の第一導体線４１が周方向Ｃに３列に並んで径方向Ｒに沿って整列配置されている。

本実施形態では、周方向Ｃに分散配置された複数の第一種スロット収容部２１が互いに直列に接続されて、対象ターンが形成される。一部の単数又は複数のターンが対象ターンとされ、本実施形態では、１ターン目が対象ターンとされている。図５は、対象ターンのステータコア１０への巻装態様を示す図であり、図６は、対象ターンの回路構成を示している。図５に示すように、対象ターンを構成する複数の第一種スロット収容部２１が配置されるスロット１２のそれぞれを対象スロット１３とする。対象ターンを構成する複数本の第一導体線４１のそれぞれは、当該対象ターン内で互いに電気的に接続されることなく、複数の対象スロット１３に巻装されている。すなわち、図６に示すように、対象ターンを構成する複数本の第一導体線４１のそれぞれは、対象ターンの両端部である第一端６１と第二端６２とのそれぞれにおいてのみ、互いに接続されている。本実施形態では、対象ターンを構成する複数本の第一導体線４１のそれぞれは、波巻状にステータコア１０に巻装されている。

本実施形態では、図５及び図６に示すように、対象ターンを構成する複数本の第一導体線４１のそれぞれは、８個の対象スロット１３に巻装されている。そして、第一導体線４１のそれぞれにより、第一コイル部５１、第二コイル部５２、第三コイル部５３、及び第四コイル部５４の４つのコイル部５０が互いに直列に接続された直列コイル部が形成されている。コイル部５０のそれぞれは、一対の対象スロット１３（本例では、互いにスロットピッチの５倍だけ離れた一対のスロット１２）にそれぞれ配置された一対の第一種スロット収容部２１と、当該一対の第一種スロット収容部２１を接続する渡り部３０（以下、「第二渡り部３０ｂ」という。）とを備える。ここで、図５に示すように、１つのコイル部５０が備える一対の第一種スロット収容部２１のうちの周方向Ｃの一方側（周方向第一側Ｃ１）の第一種スロット収容部２１を「第一側スロット収容部２０ａ」とし、周方向Ｃの他方側（周方向第二側Ｃ２）の第一種スロット収容部２１を「第二側スロット収容部２０ｂ」とする。周方向Ｃに隣接する２つのコイル部５０は、ステータコア１０に対して第二渡り部３０ｂとは軸方向Ｌの反対側に配置される渡り部３０（以下、「第一渡り部３０ａ」という。）によって接続されている。具体的には、周方向第一側Ｃ１に配置されたコイル部５０（例えば、第一コイル部５１）の第二側スロット収容部２０ｂと、周方向第二側Ｃ２に配置されたコイル部５０（例えば、第二コイル部５２）の第一側スロット収容部２０ａとが、第一渡り部３０ａにより接続されている。

そして、本実施形態では、対象ターンを構成する１本の第一導体線４１における対象スロット１３の全てでの配置位置の平均が、対象ターンを構成する別の第一導体線４１における対象スロット１３の全てでの配置位置の平均と一致するように、一対の第一種スロット収容部２１を接続する渡り部３０において複数本の第一導体線４１が撚線構造を形成している。本実施形態では、対象ターンを構成する全ての第一導体線４１の間で、上記の配置位置の平均が一致している。これにより、対象スロット１３の全てでの配置位置の平均を、対象ターンを構成する複数本の第一導体線４１の間で均一化することができ、対象ターンを構成する複数本の第一導体線４１の間での誘導電流のばらつきを効果的に低減することが可能となっている。

以下、図７を参照して、対象ターンを構成する全ての第一導体線４１の間で、対象スロット１３の全てでの配置位置の平均が一致することについて説明する。なお、図７には、１つのコイル部５０に備えられる一対の第一種スロット収容部２１（第一側スロット収容部２０ａ及び第二側スロット収容部２０ｂ）のそれぞれについての、軸方向Ｌに直交する断面での複数本の第一導体線４１の配置パターン（相対的な配置関係）を、第一コイル部５１、第二コイル部５２、第三コイル部５３、及び第四コイル部５４の順に上側から示している。図７に示すように、１つのコイル部５０に備えられる一対の第一種スロット収容部２１の間では、複数本の第一導体線４１の配置パターンが、スロット１２の周方向Ｃの中央部を通る径方向Ｒに平行な直線を対称軸として線対称（鏡像対称）の関係となっている。なお、複数本の第一導体線４１の束を、延在方向が軸方向Ｌの逆向きとなるように屈曲することで、複数本の第一導体線４１の配置パターンを、上記対称軸に関して周方向Ｃに反転させることができる。すなわち、１つのコイル部５０に備えられる一対の第一種スロット収容部２１を接続する第二渡り部３０ｂには撚線構造は不要であり、本実施形態では第二渡り部３０ｂには撚線構造が形成されていない。なお、上記のような対称関係から第一側スロット収容部２０ａと第二側スロット収容部２０ｂとの間での第一導体線４１の対応関係は明らかであるため、図７では、９本の第一導体線４１のうちの３つのみに符号“４１ａ”，“４１ｂ”，“４１ｃ”を付している。

一方、本実施形態では、互いに異なるコイル部５０同士を接続する第一渡り部３０ａ（本実施形態では、３つの第一渡り部３０ａ）のそれぞれにおいて、複数本の第一導体線４１が撚線構造を形成している。よって、図７に示すように、互いに異なるコイル部５０に備えられる第一種スロット収容部２１の間では、複数本の第一導体線４１の配置パターンは鏡像対称の関係とはなっていない。具体的には、本実施形態では、１つの第一渡り部３０ａに形成される撚線構造における、複数本の第一導体線４１のねじり量を、当該複数本の第一導体線４１の束の延在方向回りに９０度ねじる量に設定している。なお、第一渡り部３０ａにも、第二渡り部３０ｂと同様、複数本の第一導体線４１の束の延在方向を軸方向Ｌの逆向きとするための屈曲部が形成される。よって、図７に示す例では、第一渡り部３０ａにより接続される第二側スロット収容部２０ｂ及び第一側スロット収容部２０ａ（例えば、第一コイル部５１の第二側スロット収容部２０ｂ及び第二コイル部５２の第一側スロット収容部２０ａ）について、第一側スロット収容部２０ａにおける複数本の第一導体線４１の配置パターンは、第二側スロット収容部２０ｂにおける複数本の第一導体線４１の配置パターンを、上記対称軸に関して周方向Ｃに反転（鏡映操作）し、更に、軸方向Ｌに平行な軸回りに９０°回転させたパターンとなっている。なお、第二側スロット収容部２０ｂにおける複数本の第一導体線４１の配置パターンを、上記対称軸に関して周方向Ｃに反転（鏡映操作）したものは、当該第二側スロット収容部２０ｂを備えるコイル部５０に備えられる第一側スロット収容部２０ａの配置パターンと一致する。上記のような構成とすることで、本実施形態では、対象ターンを構成する全ての第一導体線４１について、対象スロット１３の全てでの配置位置の平均が、図７において符号“４１ｃ”で示す第一導体線４１の位置と一致する。なお、図７に示す例において、１つのコイル部５０に備えられる第一側スロット収容部２０ａと第二側スロット収容部２０ｂとの間で、複数本の第一導体線４１の配置パターンを入れ替えることも可能である。

３．その他の実施形態
回転電機用ステータのその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記第一の実施形態では、撚線構造を形成する複数本の第一導体線４１の各スロット１２内でのねじり回数が整数に設定される構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、撚線構造を形成する複数本の第一導体線４１の各スロット１２内でのねじり回数を、小数部を有する数に設定することも可能である。

（２）上記第二の実施形態では、対象ターンを構成する１本の第一導体線４１における対象スロット１３の全てでの配置位置の平均が、対象ターンを構成する別の第一導体線４１における対象スロット１３の全てでの配置位置の平均と一致するように、一対の第一種スロット収容部２１を接続する渡り部３０において複数本の第一導体線４１が撚線構造を形成される構成において、対象ターンを構成する全ての第一導体線４１の間で、上記の配置位置の平均が一致する構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、対象ターンを構成する一部の第一導体線４１の間でのみ、上記の配置位置の平均が一致する構成とすることもできる。また、渡り部３０において複数本の第一導体線４１が撚線構造を形成するものの、対象ターンを構成するいずれの第一導体線４１の間でも、上記の配置位置の平均が一致しない構成とすることも可能である。

（３）上記第一の実施形態では、第一種スロット収容部２１において複数本の第一導体線４１が撚線構造を形成する構成を例として説明し、上記第二の実施形態では、一対の第一種スロット収容部２１を接続する渡り部３０において複数本の第一導体線４１が撚線構造を形成する構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、第一種スロット収容部２１と、一対の第一種スロット収容部２１を接続する渡り部３０との双方において、複数本の第一導体線４１が撚線構造を形成する構成とし、或いは、複数本の第一導体線４１がいずれの部位においても撚線構造を形成しない構成とすることも可能である。

（４）上記の各実施形態では、１ターン目のスロット収容部２０が第一種スロット収容部２１であり、残りの全てのターンのそれぞれのスロット収容部２０が第二種スロット収容部２２である構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、複数のスロット収容部２０が第一種スロット収容部２１となる構成とすることも可能である。例えば、１ターン目及び２ターン目のそれぞれのスロット収容部２０が第一種スロット収容部２１となる構成や、１ターン目、２ターン目、及び３ターン目のそれぞれのスロット収容部２０が第一種スロット収容部２１となる構成とすることができる。また、全体のターン数も、“６”に限定されるものではなく、“４”、“８”、“１０”など、何ターンであってもよい。その場合において、全体の１／４、１／３、１／２等のスロット収容部２０が第一種スロット収容部２１となる構成とすることができる。

（５）上記の各実施形態では、第一種スロット収容部２１を構成する複数本の第一導体線４１の一部が、周方向Ｃに並ぶように配置され、第一種スロット収容部２１を構成する複数本の第一導体線４１の別の一部が、径方向Ｒに並ぶように配置される構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、第一種スロット収容部２１を構成する複数本の第一導体線４１の全部が、周方向Ｃに並ぶように配置される構成とし、或いは、第一種スロット収容部２１を構成する複数本の第一導体線４１の全部が、径方向Ｒに並ぶように配置される構成とすることも可能である。１つのスロット１２に複数の第一種スロット収容部２１が配置される場合、これら複数の第一種スロット収容部２１の間で、複数本の第一導体線４１の配置パターン（周方向Ｃの並び数、径方向Ｒの並び数）が互いに異なる構成としても良い。

（６）上記の各実施形態では、第二種スロット収容部２２を構成する第二導体線４２の本数が１本である構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、第二種スロット収容部２２を構成する第二導体線４２の本数が複数本である構成としても良い。また、第二種スロット収容部２２が構成する複数のターンの中で、各ターンを構成する導体線４０の本数を、２段階或いはそれ以上の段階で互いに異ならせ、複数の第二種スロット収容部２２の径方向Ｒの配置順を、より多くの導体線４０により構成される第二種スロット収容部２２が径方向Ｒのロータコア３ａ側に配置される構成とすることもできる。

（７）上記の各実施形態では、第一種スロット収容部２１を構成する複数本の第一導体線４１の断面積の総和が、第二種スロット収容部２２を構成する１本又は複数本の第二導体線４２の断面積の総和に等しい構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、これらの総和が互いに異なる構成とすることも可能である。

（８）上記の各実施形態では、回転電機１がインナーロータ型の回転電機である場合を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、回転電機１がアウタロータ型の回転電機であっても良い。この場合、ステータコア１０は、ロータコア３ａに対して径方向Ｒの内側に配置され、径方向Ｒにおけるロータコア３ａ側は、上記の各実施形態とは異なり、径方向Ｒの外側となる。

（９）その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で単なる例示に過ぎないと理解されるべきである。従って、当業者は、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜、種々の改変を行うことが可能である。

４．上記実施形態の概要
以下、上記において説明した回転電機用ステータの概要について説明する。

軸方向（Ｌ）に延びるスロット（１２）が周方向（Ｃ）に複数形成されているステータコア（１０）と、前記ステータコア（１０）に複数ターン巻装されるコイル（６）と、を備え、前記ステータコア（１０）がロータコア（３ａ）に対して径方向（Ｒ）に対向配置される回転電機用ステータ（２）であって、前記コイル（６）は、前記スロット（１２）内に整列配置される複数のスロット収容部（２０）と、一対の前記スロット収容部（２０）を前記ステータコア（１０）に対して前記軸方向（Ｌ）の外側で接続する渡り部（３０）と、を有し、一部の単数又は複数のターンのそれぞれの前記スロット収容部（２０）を第一種スロット収容部（２１）とし、残りのターンのそれぞれの前記スロット収容部（２０）を第二種スロット収容部（２２）として、前記第一種スロット収容部（２１）を構成する第一導体線（４１）の本数は、前記第二種スロット収容部（２２）を構成する第二導体線（４２）の本数よりも多く、前記第一種スロット収容部（２１）を構成する前記第一導体線（４１）のそれぞれの断面積は、前記第二種スロット収容部（２２）を構成する前記第二導体線（４２）のそれぞれの断面積よりも小さく、前記第一種スロット収容部（２１）が、前記第二種スロット収容部（２２）よりも前記径方向（Ｒ）における前記ロータコア側に配置されている。

上記の構成では、断面積の小さい第一導体線（４１）により構成される第一種スロット収容部（２１）が、断面積の大きい第二導体線（４２）により構成される第二種スロット収容部（２２）よりも径方向（Ｒ）におけるロータコア（３ａ）側に配置される。すなわち、径方向（Ｒ）におけるロータコア（３ａ）に近い位置（すなわち、磁束の変化の影響を大きく受ける位置）に、断面積の小さい第一導体線（４１）により構成される第一種スロット収容部（２１）が配置されるため、当該位置に第二種スロット収容部（２２）が配置される場合に比べて、スロット収容部（２０）に発生する渦電流損を低く抑えることができる。なお、第一種スロット収容部（２１）を構成する第一導体線（４１）の本数は、第二種スロット収容部（２２）を構成する第二導体線（４２）の本数よりも多いため、第一種スロット収容部（２１）の電気的抵抗の増大を抑制しつつ、第一種スロット収容部（２１）を断面積の小さい第一導体線（４１）により構成することができる。
一方、径方向（Ｒ）におけるロータコア（３ａ）から離れた位置（すなわち、磁束の変化の影響の少ない位置）には、断面積の大きい第二導体線（４２）により構成される第二種スロット収容部（２２）が配置されるため、当該位置に第一種スロット収容部（２１）が配置される場合に比べて、スロット収容部（２０）の占積率を高く確保することができる。
以上のように、上記の構成によれば、渦電流損の原因となる磁束の変化の影響の大きい位置には第一種スロット収容部（２１）を配置し、磁束の変化の影響の少ない位置には第二種スロット収容部（２２）を配置することで、占積率の向上を図りつつ渦電流損の低減を図ることができる。なお、渦電流損を低減できる分だけロータコア（３ａ）により近い位置に第一種スロット収容部（２１）を配置することができるという利点もある。

ここで、複数本の導体線（４０）が螺旋状に撚り合わさる構造を撚線構造として、前記第一種スロット収容部（２１）と、一対の前記第一種スロット収容部（２１）を接続する前記渡り部（３０）との少なくとも一方において、複数本の前記第一導体線（４１）が前記撚線構造を形成していると好適である。

この構成によれば、第一種スロット収容部（２１）において複数本の第一導体線（４１）が撚線構造を形成する場合には、１つのスロット（１２）内における各第一導体線（４１）の配置位置の平均の、第一種スロット収容部（２１）を構成する複数本の第一導体線（４１）の間でのばらつきを低減することができる。また、一対の第一種スロット収容部（２１）を接続する渡り部（３０）において複数本の第一導体線（４１）が撚線構造を形成する場合には、互いに直列に接続される複数の第一種スロット収容部（２１）を構成する複数本の第一導体線（４１）の間での、巻装対象のスロット（１２）の全てでの配置位置の平均のばらつきを低減することができる。よって、いずれの場合でも、複数本の第一導体線（４１）の間での誘導電流のばらつきを低減して、損失の増大につながる循環電流を低減することが可能となる。

また、前記第一種スロット収容部（２１）において複数本の前記第一導体線（４１）が前記撚線構造を形成し、前記撚線構造を形成する複数本の前記第一導体線（４１）の各スロット（１２）内でのねじり回数が整数に設定されていると好適である。

この構成によれば、１つのスロット（１２）内における各第一導体線（４１）の配置位置の平均を、第一種スロット収容部（２１）を構成する複数本の第一導体線（４１）の間で均一化することができる。よって、第一種スロット収容部（２１）を構成する複数本の第一導体線（４１）の間での誘導電流のばらつきを効果的に低減することができる。なお、この構成では、スロット（１２）単位で、複数本の第一導体線（４１）の間での誘導電流のばらつきを低減することができるため、コイル（６）の巻き方についての制約が少ないという利点もある。

また、前記周方向に分散配置された複数の前記第一種スロット収容部（２１）が互いに直列に接続されて、対象ターンが形成され、前記対象ターンを構成する複数の前記第一種スロット収容部（２１）が配置される前記スロット（１２）のそれぞれを対象スロット（１３）として、前記対象ターンを構成する複数本の前記第一導体線（４１）のそれぞれは、当該対象ターン内で互いに電気的に接続されることなく、複数の前記対象スロット（１３）に巻装され、前記対象ターンを構成する１本の前記第一導体線（４１）における前記対象スロット（１３）の全てでの配置位置の平均が、前記対象ターンを構成する別の前記第一導体線（４１）における前記対象スロット（１３）の全てでの配置位置の平均と一致するように、一対の前記第一種スロット収容部（２１）を接続する前記渡り部（３０）において複数本の前記第一導体線（４１）が前記撚線構造を形成していると好適である。

この構成によれば、対象スロット（１３）の全てでの配置位置の平均を、対象ターンを構成する複数本の第一導体線（４１）の間で均一化することができる。よって、対象ターンを構成する複数本の第一導体線（４１）の間での誘導電流のばらつきを効果的に低減することができる。なお、この構成では、第一種スロット収容部（２１）において複数本の第一導体線（４１）が撚線構造を形成する場合に比べて、占積率の向上を図りやすいという利点もある。

また、前記第一種スロット収容部（２１）を構成する複数本の前記第一導体線（４１）の断面積の総和が、前記第二種スロット収容部（２２）を構成する１本又は複数本の前記第二導体線（４２）の断面積の総和に等しいと好適である。

この構成によれば、第一種スロット収容部（２１）の電気的抵抗を第二種スロット収容部（２２）の電気的抵抗と同等のものとしつつ、第一種スロット収容部（２１）を断面積の小さい第一導体線（４１）により構成することができる。

また、前記第一種スロット収容部（２１）を構成する複数本の前記第一導体線（４１）の一部又は全部が、前記周方向（Ｃ）に並ぶように配置されていると好適である。

この構成によれば、磁束の方向が、ステータコア（１０）におけるロータコア（３ａ）に近い径方向（Ｒ）の位置では径方向（Ｒ）に沿う方向となることを考慮して、第一種スロット収容部（２１）を構成する複数本の第一導体線（４１）を、渦電流損の低減効果が高まるように配置することができる。

２：ステータ（回転電機用ステータ）
３ａ：ロータコア
６：コイル
１０：ステータコア
１２：スロット
１３：対象スロット
２０：スロット収容部
２１：第一種スロット収容部
２２：第二種スロット収容部
３０：渡り部
４０：導体線
４１：第一導体線
４２：第二導体線
Ｃ：周方向
Ｌ：軸方向
Ｒ：径方向

Claims (5)

1. 軸方向に延びるスロットが周方向に複数形成されているステータコアと、前記ステータコアに複数ターン巻装されるコイルと、を備え、前記ステータコアがロータコアに対して径方向に対向配置される回転電機用ステータであって、
   前記コイルは、前記スロット内に整列配置される複数のスロット収容部と、一対の前記スロット収容部を前記ステータコアに対して前記軸方向の外側で接続する渡り部と、を有し、
   一部の単数又は複数のターンのそれぞれの前記スロット収容部を第一種スロット収容部とし、残りのターンのそれぞれの前記スロット収容部を第二種スロット収容部として、
   前記第一種スロット収容部を構成する第一導体線の本数は、前記第二種スロット収容部を構成する第二導体線の本数よりも多く、
   前記第一種スロット収容部を構成する前記第一導体線のそれぞれの断面積は、前記第二種スロット収容部を構成する前記第二導体線のそれぞれの断面積よりも小さく、
   前記第一種スロット収容部が、前記第二種スロット収容部よりも前記径方向における前記ロータコア側に配置され、
   複数本の導体線が螺旋状に撚り合わさる構造を撚線構造として、
   前記第一種スロット収容部と、一対の前記第一種スロット収容部を接続する前記渡り部との少なくとも一方において、複数本の前記第一導体線が前記撚線構造を形成し、
   前記周方向に分散配置された複数の前記第一種スロット収容部が互いに直列に接続されて、対象ターンが形成され、
   前記対象ターンを構成する複数の前記第一種スロット収容部が配置される前記スロットのそれぞれを対象スロットとして、
   前記対象ターンを構成する複数本の前記第一導体線のそれぞれは、当該対象ターン内で互いに電気的に接続されることなく、且つ、前記周方向の一方側に向かって前記渡り部が前記ステータコアに対して前記軸方向の一方側と他方側とに交互に配置される波巻状に、複数の前記対象スロットに巻装され、
   前記第一導体線における前記対象スロットに配置されている部分の、前記軸方向に直交する断面での当該対象スロット内での位置を対象配置位置として、前記対象ターンを構成する１本の前記第一導体線における前記対象配置位置の前記対象スロットの全てでの平均が、前記対象ターンを構成する別の前記第一導体線における前記対象配置位置の前記対象スロットの全てでの平均と一致している回転電機用ステータ。
2. 一対の前記第一種スロット収容部を接続する前記渡り部において複数本の前記第一導体線が前記撚線構造を形成している請求項１に記載の回転電機用ステータ。
3. 一対の前記第一種スロット収容部を前記ステータコアに対して前記軸方向の一方側で接続する前記渡り部を第一渡り部とし、一対の前記第一種スロット収容部を前記ステータコアに対して前記軸方向の他方側で接続する前記渡り部を第二渡り部として、
   前記第一渡り部及び前記第二渡り部のうちの前記第一渡り部においてのみ、複数本の前記第一導体線が前記撚線構造を形成している請求項１又は２に記載の回転電機用ステータ。
4. 前記第一種スロット収容部を構成する複数本の前記第一導体線は、前記周方向及び前記径方向に並ぶように配置されており、
   前記対象ターンを構成する複数本の前記第一導体線の全てについて、前記対象配置位置の前記対象スロットの全てでの平均が一致している請求項１から３のいずれか一項に記載の回転電機用ステータ。
5. 前記第一種スロット収容部を構成する複数本の前記第一導体線の断面積の総和が、前記第二種スロット収容部を構成する１本又は複数本の前記第二導体線の断面積の総和に等しい請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機用ステータ。

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