JP6798365B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機に関する。

特許文献１には、平角線を波巻にしたコイルが巻かれたステータを備えた回転電機が開示されている。

特開２０１３−５５１６号公報

このような波巻のコイルは、同じ相の巻線が同一のステータスロット内に配置される。このため、隣接するステータティース、例えば、Ｕ相コイルが巻かれるステータティースと、隣のＶ相コイルが巻かれるステータティースには、磁束の差分により大きな磁束変動が発生し、この差分の磁束により大きな６次トルクリップルに繋がる。

また、重ね巻のコイルとする場合、成型したコイル束をステータコアの内側からステータコアに入れ込むため、ステータティースをストレートにしなければならない。ステータティースをストレートにすると、ステータとロータ間のギャップにおいてパーミアンスの変動が激しくなり、大きなトルクリップルが発生してしまう。

そこで、本発明は、トルクリップルを低減させることができる回転電機を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため本発明は、直線部とターン部とを有するＵ字状の導体セグメントを複数本直列接続して形成される巻線からなる固定子巻線と、前記直線部が収容される複数のスロットを有する固定子と、を備える回転電機であって、前記固定子巻線は、複数の相からなる相巻線を有し、前記相巻線は、同相の複数の巻線群を有し、前記巻線は、短節巻にて構成され、前記巻線群の巻線は、同相の他の前記巻線群の巻線とは異なるスロットに収容されるものである。

このように本発明によれば、トルクリップルを低減させることができる。

図１は、本発明の一実施例に係る回転電機の軸方向から見た側面図である。 図２は、本発明の一実施例に係る回転電機のステータの径方向の断面図である。 図３は、本発明の一実施例に係る回転電機の固定子巻線の結線図である。 図４は、本発明の一実施例に係る回転電機の固定子巻線のスロットでの配置を示す図である。 図５は、本発明の一実施例に係る回転電機の隣接するステータティースの磁束量の電気角による変化を示すグラフである。 図６は、本発明の一実施例に係る回転電機の隣接するステータティースの磁束量の次数毎の違いを示すグラフである。 図７は、本発明の一実施例に係る回転電機のトルクの電気角による変化を示すグラフである。 図８は、本発明の一実施例に係る回転電機の導体セグメントの斜視図である。 図９は、本発明の一実施例に係る回転電機のステータに挿通された導体セグメントの斜視図である。 図１０は、本発明の一実施例に係る回転電機のステータを導体セグメントのターン部が露出した側から見た斜視図である。 図１１は、本発明の一実施例に係る回転電機のステータを導体セグメントの直線部が溶接された側から見た斜視図である。 図１２は、本発明の一実施例に係る回転電機の導体セグメントの直線部の溶接部分の拡大図である。 図１３は、本発明の一実施例の第１の他の態様に係る回転電機の導体セグメントの斜視図である。 図１４は、本発明の一実施例の第１の他の態様に係る回転電機のステータに挿通される導体セグメントの斜視図である。 図１５は、本発明の一実施例の第１の他の態様に係る回転電機のステータを導体セグメントの直線部が溶接された側から見た斜視図である。 図１６は、本発明の一実施例の第１の他の態様に係る回転電機のステータを導体セグメントのターン部が露出した側から見た斜視図である。 図１７は、本発明の一実施例の第２の他の態様に係る回転電機の導体セグメントの斜視図である。 図１８は、本発明の一実施例の第２の他の態様に係る回転電機のステータに挿通された導体セグメントの斜視図である。 図１９は、本発明の一実施例の第２の他の態様に係る回転電機のステータを導体セグメントのターン部が露出した側から見た斜視図である。 図２０は、本発明の一実施例の第３の他の態様に係る回転電機のステータを導体セグメントの直線部が溶接された側から見た斜視図である。 図２１は、本発明の一実施例の第４の他の態様に係る回転電機の導体セグメントの斜視図である。 図２２は、本発明の一実施例の第４の他の態様に係る回転電機のステータを導体セグメントのターン部が露出した側から見た斜視図である。

本発明の一実施の形態に係る回転電機は、直線部とターン部とを有するＵ字状の導体セグメントを複数本直列接続して形成される巻線からなる固定子巻線と、直線部が収容される複数のスロットを有する固定子と、を備える回転電機であって、固定子巻線は、複数の相からなる相巻線を有し、相巻線は、同相の複数の巻線群を有し、巻線は、短節巻にて構成され、巻線群の巻線は、同相の他の巻線群の巻線とは異なるスロットに収容されるよう構成されている。これにより、トルクリップルを低減させることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例に係る回転電機について詳細に説明する。
図１において、本発明の一実施例に係る回転電機１は、概略円筒形状に形成された固定子としてのステータ１０と、ステータ１０とギャップを介して径方向の内側に対向配置されるロータ２０と、を備えている。回転軸３は、軸受２によって回転自在に支持されている。ロータ２０は、回転軸３と一体に回転する。

なお、「径方向」とは、回転軸３が延伸する方向に直交する方向であり、回転軸３を中心として放射方向に示される。「径方向の外側」とは、径方向において回転軸３から遠い側のことであり、「径方向の内側」とは、径方向において回転軸３に近い側のことである。

また、「周方向」とは、回転軸３を中心とする円周方向を示す。また、「軸方向」とは、回転軸３が延伸する方向を示す。

ステータ１０は、高透磁率の磁性部材から形成され、非磁性体からなる不図示の連結片を介して不図示のモータケースに磁気的に遮断された状態で固定されている。これにより、例えば、漏れ磁束の発生等が抑制される。

図２に示すように、ステータ１０には、径方向の内側に突出したステータティース１１が周方向に所定の間隔で複数形成されている。

周方向に隣り合うステータティース１１の間には、溝状の空間であるスロット１２が形成されている。スロット１２には、三相交流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する固定子巻線１３が納められている。固定子巻線１３は、複数本の導体セグメント１４から構成されている。固定子巻線１３は、分布巻によりステータティース１１に巻き回されている。

固定子巻線１３は、通電により磁束を発生させる。本実施例では、スロット１２は等間隔に４８個形成されている。

固定子巻線１３は、１つのスロット１２内に８本の導体セグメント１４が挿通される。各導体セグメント１４は、周方向に５個のステータティース１１を跨いで、離間したスロット１２にそれぞれ配置される。

ステータ１０は、固定子巻線１３に三相交流が供給されることで、周方向に回転する回転磁界を発生する。このステータ１０は、発生した磁束をロータ２０に鎖交させることにより、ロータ２０を回転駆動させる。

図１において、ロータ２０は、不図示の永久磁石が内部に埋め込まれている。ステータ１０の固定子巻線１３に三相交流を流すことで、回転磁界がステータ１０に発生すると、この回転磁界がロータ２０の永久磁石に作用してトルクが生じる。

図３に示すように、本実施例の固定子巻線１３は、スター結線が採用されており、Ｕ相巻線、Ｗ相巻線、Ｖ相巻線から成る。Ｕ、Ｖ、Ｗ相巻線はそれぞれ直列に接続された４つの巻線対からなる２つの巻線群が並列に接続されている。

Ｕ相巻線は、巻線対Ｕ１１、巻線対Ｕ１２、巻線対Ｕ１３、巻線対Ｕ１４が直列接続された第１の巻線群Ｕ１と、巻線対Ｕ２１、巻線対Ｕ２２、巻線対Ｕ２３、巻線対Ｕ２４が直列接続された第２の巻線群Ｕ２とが並列に接続されている。

Ｖ相巻線は、巻線対Ｖ１１、巻線対Ｖ１２、巻線対Ｖ１３、巻線対Ｖ１４が直列接続された第１の巻線群Ｖ１と、巻線対Ｖ２１、巻線対Ｖ２２、巻線対Ｖ２３、巻線対Ｖ２４が直列接続された第２の巻線群Ｖ２とが並列に接続されている。

Ｗ相巻線は、巻線対Ｗ１１、巻線対Ｗ１２、巻線対Ｗ１３、巻線対Ｗ１４が直列接続された第１の巻線群Ｗ１と、巻線対Ｗ２１、巻線対Ｗ２２、巻線対Ｗ２３、巻線対Ｗ２４が直列接続された第２の巻線群Ｗ２とが並列に接続されている。

図３は、本実施例の固定子巻線１３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。

図３に示すように、Ｗ相及びＶ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。

図４は、図３に示す結線図による固定子巻線１３のスロット１２での配置を示す図である。図４では、図の上から順にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の相別に配置を示しているが、実際には、これらの相巻線が重なってスロット１２に収容される。

図４において、各巻線は、極ピッチよりコイルピッチが短い短節巻でステータティース１１に巻き回されている。また、各巻線対は、互いに異なる巻方向に巻き回された２つの巻線を有している。

図４に示すように、例えば、第１の巻線群Ｕ１の巻線対Ｕ１１は、互いに異なる巻方向に巻き回された第１の巻線Ｕ１１a、第２の巻線Ｕ１１ｂを有している。また、第２の巻線群Ｕ２の巻線対Ｕ２１は、互いに異なる巻方向に巻き回された第１の巻線Ｕ２１a、第２の巻線Ｕ２１ｂを有している。

巻線対Ｕ１１の第１の巻線Ｕ１１ａ、第２の巻線Ｕ１１ｂは、１スロット空けて巻き回されている。巻線対Ｕ２１の第１の巻線Ｕ２１a、第２の巻線Ｕ２１ｂは、巻線対Ｕ１１の第１の巻線Ｕ１１ａ、第２の巻線Ｕ１１ｂの間のスロット１２を共有して巻き回されている。

巻線対Ｕ１１の第１の巻線Ｕ１１ａと巻線対Ｕ２１の第１の巻線Ｕ２１ａとは、同じ方向に巻き回されている。巻線対Ｕ１１の第２の巻線Ｕ１１ｂと巻線対Ｕ２１の第２の巻線Ｕ２１ｂとは、同じ方向に巻き回されている。

第１の巻線群Ｕ１の巻線対Ｕ１２は、互いに異なる巻方向に巻き回された第１の巻線Ｕ１２a、第２の巻線Ｕ１２ｂを有している。第２の巻線群Ｕ２の巻線対Ｕ２２は、互いに異なる巻方向に巻き回された第１の巻線Ｕ２２a、第２の巻線Ｕ２２ｂを有している。

巻線対Ｕ２２の第１の巻線Ｕ２２ａは、巻線対Ｕ２１の第２の巻線Ｕ２１ｂと１スロット空けて巻き回されている。巻線対Ｕ１２の第１の巻線Ｕ１２ａ、巻線対Ｕ１１の第２の巻線Ｕ１１ｂは、巻線対Ｕ２１の第２の巻線Ｕ２１ｂ、巻線対Ｕ２２の第１の巻線Ｕ２２ａの間のスロット１２を共有して巻き回されている。

巻線対Ｕ１１の第２の巻線Ｕ１１ｂと巻線対Ｕ１２の第１の巻線Ｕ１２ａとは、逆方向に巻き回されている。巻線対Ｕ２１の第２の巻線Ｕ２１ｂと巻線対Ｕ２２の第１の巻線Ｕ２２ａとは、逆方向に巻き回されている。

巻線対Ｕ１２の第１の巻線Ｕ１２ａと巻線対Ｕ２２の第１の巻線Ｕ２２ａとは、同じ方向に巻き回されている。巻線対Ｕ１２の第２の巻線Ｕ１２ｂと巻線対Ｕ２２の第２の巻線Ｕ２２ｂとは、同じ方向に巻き回されている。

巻線対Ｕ１２、巻線対Ｕ１３、巻線対Ｕ１４、巻線対Ｕ２２、巻線対Ｕ２３、巻線対Ｕ２４も同様にして巻き回されている。

このように、第１の巻線群Ｕ１の巻線は、同相の第２の巻線群Ｕ２の巻線とは異なるスロット１２に収容されるように巻き回されている。

Ｖ相の巻線群Ｖ１、巻線群Ｖ２は、Ｕ相の巻線群Ｕ１、巻線群Ｕ２と４スロットずらされて、巻線群Ｕ１、巻線群Ｕ２と同様に巻き回される。

Ｗ相の巻線群Ｗ１、巻線群Ｗ２は、Ｖ相の巻線群Ｖ１、巻線群Ｖ２と４スロットずらされて、巻線群Ｕ１、巻線群Ｕ２と同様に巻き回される。

図５は、本発明の隣接するステータティース１１の磁束量の変化と、波巻とした場合の磁束量の変化と、同心巻とした場合の磁束量の変化を示すグラフである。また、図６は、図５のグラフを高速フーリエ変換したグラフである。

図５、図６に示すように、本発明の固定子巻線１３は、波巻や同心巻とした場合に比べ、隣接するステータティース１１間の磁束量の差が少なく、ステータティース１１の磁束量のバラツキを低減することができる。

このため、図７に示すように、波巻や同心巻としたときよりもトルクリップルを大幅に低減させることができる。これにより、回転電機１の振動及び騒音の低減、回転電機１を搭載した車両の走行中のジャダーの低減を図ることができる。

このような回転電機１のステータ１０の固定子巻線１３の構成方法について説明する。図８に示すように、固定子巻線１３は、４種類の導体セグメント１４１、導体セグメント１４２、導体セグメント１４３、導体セグメント１４４を有している。導体セグメント１４１、導体セグメント１４２、導体セグメント１４３、導体セグメント１４４は、直線部１４ａとターン部１４ｂを有するＵ字状に形成されている。

導体セグメント１４１、導体セグメント１４２、導体セグメント１４３、導体セグメント１４４は、図９に示すように、ステータ１０の軸方向の一方の側面側からステータ１０のスロット１２に挿通される。導体セグメント１４１、導体セグメント１４２、導体セグメント１４３、導体セグメント１４４とスロット１２の間には、絶縁紙１５が設けられている。

１つのスロット１２には、８本の導体セグメント１４が挿通される。１つのスロット１２には、２つの異なる巻線を構成する導体セグメント１４が交互に挿通される。すなわち、１つのスロット１２に挿通される導体セグメント１４の他方の直線部１４ａは、交互に周方向の逆方向に５個のステータティース１１を跨いだスロット１２に挿通される。

導体セグメント１４１、導体セグメント１４２、導体セグメント１４３、導体セグメント１４４は、周方向に５個のステータティース１１を跨いでスロット１２に挿通できるように直線部１４ａの間の距離が設定されている。

導体セグメント１４１は、スロット１２の径方向の一番外側と外側から２番目に挿通できるように直線部１４ａの間の距離が設定されている。導体セグメント１４２は、スロット１２の径方向の外側から３番目と外側から４番目に挿通できるように直線部１４ａの間の距離が設定されている。導体セグメント１４３は、スロット１２の径方向の外側から５番目と外側から６番目に挿通できるように直線部１４ａの間の距離が設定されている。導体セグメント１４４は、スロット１２の径方向の外側から７番目と外側から８番目（一番内側）に挿通できるように直線部１４ａの間の距離が設定されている。

導体セグメント１４は、図１０に示すように、周方向に同じ角度に傾けて５個のステータティース１１を跨いだスロット１２に挿通される。すなわち、導体セグメント１４は、周方向に５個のステータティース１１を跨いだ２つのスロット１２の径方向の位置が導体セグメント１４の１本分ずらせて挿通されるため、周方向に同じ角度で傾いてスロット１２に挿通される。

このように挿通された導体セグメント１４は、挿通されたステータ１０の側面と軸方向に反対側のステータ１０の側面において、直線部１４ａが折り曲げられ、溶接されて固定子巻線１３の巻線を形成する。

図１１に示すように、スロット１２に挿通された８本の導体セグメント１４の直線部１４ａのうち、径方向の一番外側と一番内側の２本を除く６本は、固定子巻線１３の巻線を形成するように同じ巻線を構成する導体セグメント１４の直線部１４ａと溶接される。

径方向の一番外側と一番内側の２本を除く６本は、溶接される導体セグメント１４の直線部１４ａとの周方向の中間点まで折り曲げられ、先端部が溶接される。このとき、導体セグメント１４の直線部１４ａが折り曲げられ溶接される位置は、図１２に示すように、同じスロット１２に収容された径方向の一番外側及び一番内側の導体セグメント１４の直線部１４ａの先端を結んだ線Ａの周方向の間とする。

このようにすることで、導体セグメント１４の直線部１４ａ同士を接続するための溶接や、導体セグメント１４の直線部１４ａと後述する外側バスバー１６または内側バスバー１７を接続するための溶接を容易に行なうことができる。

図１１に示すように、導体セグメント１４の径方向の一番外側には、巻線群の巻線間を接続するための外側バスバー１６が接続される。

外側バスバー１６は、周方向に延伸する延伸部１６ａと、延伸部１６ａの両端で軸方向に曲がって導体セグメント１４との溶接部分まで延伸する接続部１６ｂとを有している。ここで、導体セグメント１４同士の溶接部分と、導体セグメント１４と外側バスバー１６の溶接部分とは、軸方向に揃った位置となるように導体セグメント１４の直線部１４ａの長さが設定されている。

外側バスバー１６は、延伸部１６ａが軸方向に重なるように配置され、接続部１６ｂが軸方向に揃った位置の導体セグメント１４との溶接部分まで延伸している。すなわち、外側バスバー１６の接続部１６ｂの長さは、外側バスバー１６の延伸部１６ａの軸方向の位置により異なる。

軸方向においてステータ１０に最も近い外側バスバー１６１は、接続部１６ｂが最も長くなり、外側バスバー１６２、外側バスバー１６３、外側バスバー１６４、外側バスバー１６５、と順に短くなり、軸方向においてステータ１０に最も遠い外側バスバー１６６が最も短い。

外側バスバー１６１、外側バスバー１６３、外側バスバー１６５は、７スロット離間した（間に６スロット挟んだ）導体セグメント１４間を接続するように周方向の長さが設定されている。外側バスバー１６２、外側バスバー１６３、外側バスバー１６６は、５スロット離間した（間に４スロット挟んだ）導体セグメント１４間を接続するように周方向の長さが設定されている。

なお、巻線群の巻線間を接続するには、５スロット離間した導体セグメント１４間の接続と、７スロット離間した導体セグメント１４間の接続とが必要である。

図１１に示すように、導体セグメント１４の径方向の一番内側には、巻線群の巻線間を接続するための内側バスバー１７が接続される。

内側バスバー１７は、外側バスバー１６と同様に、延伸部１７ａと接続部１７ｂとを有している。内側バスバー１７は、延伸部１７ａが軸方向に重なるように配置され、接続部１７ｂが軸方向に揃った位置の導体セグメント１４との溶接部分まで延伸している。

軸方向においてステータ１０に最も近い内側バスバー１７１は、接続部１７ｂが最も長くなり、内側バスバー１７２、内側バスバー１７３、内側バスバー１７４、内側バスバー１７５、と順に短くなり、軸方向においてステータ１０に最も遠い内側バスバー１７６が最も短い。

内側バスバー１７１、内側バスバー１７３、内側バスバー１７５は、７スロット離間した導体セグメント１４間を接続するように周方向の長さが設定されている。内側バスバー１７２、内側バスバー１７３、内側バスバー１７６は、５スロット離間した導体セグメント１４間を接続するように周方向の長さが設定されている。

外側バスバー１６及び内側バスバー１７は、軸方向において相ごとに巻線群の巻線間を接続するように配置される。例えば、外側バスバー１６１、外側バスバー１６２は、Ｕ相の巻線群の巻線間の接続に使われ、外側バスバー１６３、外側バスバー１６４は、Ｖ相の巻線群の巻線間の接続に使われ、外側バスバー１６５、外側バスバー１６６は、Ｗ相の巻線群の巻線間の接続に使われる。

外側バスバー１６と内側バスバー１７の軸方向の接続する相の順序は、逆順になるように接続される。上述のように外側バスバー１６を接続した場合、内側バスバー１７１、内側バスバー１７２はＷ相、内側バスバー１７３、内側バスバー１７４はＶ相、内側バスバー１７５、内側バスバー１７６はＵ相の巻線群の巻線間の接続に使われる。

このようにすることで、バスバーの接続部の長さの違いによる各相のコイルの抵抗値のバラツキを無くし、抵抗値を同じにすることができる。

また、図３及び図４でＵ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２で示した三相電流が供給されるパワー線１８も対応する導体セグメント１４の直線部１４ａに接続される。

このように、本実施例においては、平角線の導体セグメント１４を使ってコイルを形成しているため、ステータ１０のスロット１２の巻線占積率を向上させることができる。

また、平角線の導体セグメント１４を使ってコイルを形成しているため、コイルエンドを最低限に抑えることができ、銅損を低減させ、回転電機１の効率を向上させることができる。コイルエンドを最低限に抑えることができるため、回転電機１を小型化することができる。

また、平角線の導体セグメント１４を使ってコイルを形成しているため、製造時のバラツキを減らすことができ、製造品質を向上させることができる。

本実施例においては、固定子巻線１３を重ね巻の短節巻のセグメントコイルとしているため、回転電機１の出力のトルクリップルを大幅に低減させることができ、回転電機１の振動や騒音を低減させることができる。

本実施例においては、外側バスバー１６及び内側バスバー１７により相巻線の巻線間の接続を行なっているため、セグメントコイルの重ね巻の短節巻とすることができる。

また、外側バスバー１６及び内側バスバー１７により相巻線の巻線間の接続を行なっているため、容易に製造することができ量産が可能となる。

また、外側バスバー１６及び内側バスバー１７により相巻線の巻線間の接続を行なっているため、コイルエンドを低減させることができ、銅損を低減させ、回転電機１の効率を向上させることができる。

また、コイルエンドを低減させることができるため、回転電機１を小型化することができる。

本実施例の第１の他の態様としては、巻線群の巻線間の接続や、各相巻線の中性点の接続を、導体セグメントの形状を変えて実現する。

このため、本実施例の第１の他の態様では、図１３に示すように、８種類の導体セグメントを使用する。

導体セグメント４１は、コイルの中間を形成するためのものであり、直線部４１ａとターン部４１ｂを有するＵ字状に形成されている。導体セグメント４１は、周方向に５個のステータティース１１を跨いでスロット１２に挿通できるように直線部の間の距離が設定されている。

導体セグメント４１１は、スロット１２の径方向の外側から２番目と外側から３番目に挿通できるように直線部の間の距離が設定されている。導体セグメント４１２は、スロット１２の径方向の外側から４番目と外側から５番目に挿通できるように直線部の間の距離が設定されている。導体セグメント４１３は、スロット１２の径方向の外側から６番目と外側から７番目に挿通できるように直線部の間の距離が設定されている。

外側導体セグメント４２は、スロット１２の径方向の一番外側に挿通される。外側導体セグメント４２は、巻線群の巻線間の接続に使用される。

外側導体セグメント４２は、直線部４２ａと延伸部４２ｂとを有している。外側導体セグメント４２は、延伸部４２ｂが軸方向に重なるように形成され、直線部４２ａがスロット１２に挿通される。

外側導体セグメント４２１は、５スロット離間した導体セグメント４１間を接続するように周方向の長さが設定されている。外側導体セグメント４２２は、７スロット離間した導体セグメント４１間を接続するように周方向の長さが設定されている。

外側導体セグメント４２は、延伸部４２ｂが軸方向に重ねられ、延伸部４２ｂのステータ１０の側面からの距離が６段階になるように配置される。外側導体セグメント４２は、軸方向において相ごとに巻線群の巻線間を接続するように配置される。例えば、延伸部４２ｂのステータ１０の側面からの距離が１番近い外側導体セグメント４２と２番目に近い外側導体セグメント４２は、Ｕ相の巻線群の巻線間の接続に使われる。延伸部４２ｂのステータ１０の側面からの距離が３番目に近い外側導体セグメント４２と４番目に近い外側導体セグメント４２は、Ｖ相の巻線群の巻線間の接続に使われる。延伸部４２ｂのステータ１０の側面からの距離が５番目に近い外側導体セグメント４２と６番目に近い（１番遠い）外側導体セグメント４２は、Ｗ相の巻線群の巻線間の接続に使われる。

内側導体セグメント４３は、スロット１２の径方向の一番内側に挿通される。内側導体セグメント４３は、巻線群の巻線間の接続に使用される。

内側導体セグメント４３は、直線部４３ａと延伸部４３ｂとを有している。内側導体セグメント４３は、延伸部４３ｂが径方向に重なって軸方向の位置が同じになるように形成され、直線部４３ａがスロット１２に挿通される。

内側導体セグメント４３１は、５スロット離間した導体セグメント４１間を接続するように周方向の長さが設定されている。内側導体セグメント４３２は、７スロット離間した導体セグメント４１間を接続するように周方向の長さが設定されている。

内側導体セグメント４３１、内側導体セグメント４３２は、延伸部４３ｂが径方向に重ねられ、径方向に重ねられた延伸部４３ｂが軸方向に３段階に重ねられて配置される。内側導体セグメント４３は、軸方向において相ごとに巻線群の巻線間を接続するように配置される。例えば、径方向に重ねられた延伸部４３ｂのステータ１０の側面からの距離が１番近い内側導体セグメント４３１、内側導体セグメント４３２は、Ｕ相の巻線群の巻線間の接続に使われる。径方向に重ねられた延伸部４３ｂのステータ１０の側面からの距離が２番目に近い内側導体セグメント４３１、内側導体セグメント４３２は、Ｖ相の巻線群の巻線間の接続に使われる。径方向に重ねられた延伸部４３ｂのステータ１０の側面からの距離が３番目に近い（１番遠い）内側導体セグメント４３１、内側導体セグメント４３２は、Ｗ相の巻線群の巻線間の接続に使われる。

中性点接続導体セグメント４４は、スロット１２の径方向の一番内側に挿通される。中性点接続導体セグメント４４は、図３及び図４でＮ−Ｕ１、Ｎ−Ｕ２、Ｎ−Ｖ１、Ｎ−Ｖ２、Ｎ−Ｗ１、Ｎ−Ｗ２で示した各巻線群の中性点の接続に使用される。

このような８種類の導体セグメントは、図１４に示すように、ステータ１０の軸方向の一方側から対応した位置のスロット１２に挿通される。また、図３及び図４でＵ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｖ２、Ｗ１、Ｗ２で示した三相電流のパワー線４５も対応するスロット１２の径方向の一番内側に挿通される。

そして、８種類の導体セグメントを挿通させたステータ１０の側面の軸方向の反対側の側面において、図１５に示すように、挿通された直線部を折り曲げて対応する直線部同士を溶接する。

図１５に示すように、直線部は、同じ巻線を形成する直線部が周方向に同じ方向に折り曲げられ、径方向に揃った位置で溶接される。このように、容易にコイルの形成を行なうことができる。なお、８種類の導体セグメントの直線部や、三相電流のパワー線４５は、ステータ１０から軸方向に露出する長さが同一になるように形成されている。

このようにして、本実施例の第１の他の態様のステータ１０は、図１６に示すように、形成される。

本実施例の第２の他の態様としては、上述の第１の他の態様において、外側導体セグメント及び内側導体セグメントの形状を変えて、外側導体セグメント及び内側導体セグメントの軸方向に占める距離を縮めるものである。

図１７に示すように、外側導体セグメント５１は、２つの直線部５１ａと、直線部５１ａ間を接続する接続部５１ｂとを有している。

接続部５１ｂは、径方向の外側に曲折し、所定の位置で軸方向に段差が設けられている。この段差の軸方向の長さは、例えば、接続部５１ｂの軸方向の厚さの２倍程度に形成されている。

内側導体セグメント５２は、２つの直線部５２ａと、直線部５２ａ間を接続する接続部５２ｂとを有している。

接続部５２ｂは、径方向の内側に曲折し、所定の位置で軸方向に段差が設けられている。この段差の軸方向の長さは、例えば、接続部５２ｂの軸方向の厚さと同程度に形成されている。

図１８に示すように、外側導体セグメント５１は、スロット１２の径方向の最も外側に挿通される。外側導体セグメント５１は、巻線群の巻線間の接続に使用される。

外側導体セグメント５１１は、５スロット離間した導体セグメント４１間を接続するように周方向の長さが設定されている。外側導体セグメント５１２は、７スロット離間した導体セグメント４１間を接続するように周方向の長さが設定されている。

外側導体セグメント５１１と外側導体セグメント５１２は、互いの接続部５１ｂが軸方向に重なって径方向の位置が同じになるように形成され、直線部５１ａがスロット１２に挿通される。

内側導体セグメント５２は、スロット１２の径方向の最も内側に挿通される。内側導体セグメント５２は、巻線群の巻線間の接続に使用される。

内側導体セグメント５２１は、５スロット離間した導体セグメント４１間を接続するように周方向の長さが設定されている。内側導体セグメント５２２は、７スロット離間した導体セグメント４１間を接続するように周方向の長さが設定されている。

内側導体セグメント５２１と内側導体セグメント５２２は、互いの接続部５２ｂが径方向に重なって軸方向の位置が同じになるように形成され、直線部５２ａがスロット１２に挿通される。

図１９に示すように、外側導体セグメント５１１と外側導体セグメント５１２は、接続部５１ｂの段差により生じる軸方向の空間（ステータ１０に近い空間と遠い空間の両方）に他の外側導体セグメント５１１と外側導体セグメント５１２の接続部５１ｂが収納されるように配置される。

このように、外側導体セグメント５１の接続部５１ｂに段差を設けることで、段差で空いた空間に他の外側導体セグメント５１の接続部５１ｂを収納して、軸方向に接続部５１ｂが占める長さを縮めることができ、コイルエンドの軸方向の高さを低くして回転電機１を小型化できる。

また、コイルエンドの軸方向の高さを上述の第１の他の態様と同程度とできる場合には、ステータ１０の軸方向の端面との絶縁距離や、外側導体セグメント５１間の絶縁距離を確保することができる。

内側導体セグメント５２１と内側導体セグメント５２２は、接続部５２ｂの段差により生じる軸方向の空間（ステータ１０に近い空間と遠い空間の両方）他の内側導体セグメント５２１と内側導体セグメント５２２の接続部５２ｂが収納されるように配置される。

このように、内側導体セグメント５２の接続部５２ｂに段差を設けることで、段差で空いた空間に他の内側導体セグメント５２の接続部５２ｂを収納して、軸方向に接続部５２ｂが占める長さを縮めることができ、コイルエンドの軸方向の高さを低くして回転電機１を小型化できる。

また、コイルエンドの軸方向の高さを上述の第１の他の態様と同程度とできる場合には、ロータ２０の軸方向の端面との距離を確保することができ、ロータ２０との絶縁距離を確保することができる。

本実施例の第３の他の態様としては、上述の第２の他の態様の外側導体セグメント及び内側導体セグメントの接続部の形状を、上述の実施例のバスバーに適用したものである。

図２０に示すように、導体セグメント１４の径方向の最も外側には、巻線群の巻線間を接続するための外側バスバー５３が接続される。

外側バスバー５３は、周方向に延伸する延伸部５３ａと、延伸部５３ａの両端で軸方向に曲がって導体セグメント１４との溶接部分まで延伸する接続部５３ｂとを有している。ここで、導体セグメント１４同士の溶接部分と、導体セグメント１４と外側バスバー５３の溶接部分とは、軸方向に揃った位置となるように導体セグメント１４の直線部１４ａの長さが設定されている。

外側バスバー５３の延伸部５３ａは、周方向の所定の位置で段差が設けられる。この段差の軸方向の長さは、例えば、延伸部５３ａの軸方向の厚さの２倍程度に形成されている。

外側バスバー５３１は、５スロット離間した導体セグメント１４間を接続するように周方向の長さが設定されている。外側バスバー５３２は、７スロット離間した導体セグメント１４間を接続するように周方向の長さが設定されている。

外側バスバー５３１と外側バスバー５３２は、互いの延伸部５３ａが軸方向に重なるように配置され、互いの接続部５３ｂが軸方向に揃った位置の導体セグメント１４との溶接部分まで延伸している。すなわち、外側バスバー５３の接続部５３ｂの長さは、外側バスバー５３の延伸部５３ａの軸方向の位置により異なる。具体的には、延伸部５３ａがステータ１０に近い外側バスバー５３ほど接続部５３ｂの長さが長い。

導体セグメント１４の径方向の最も内側には、巻線群の巻線間を接続するための内側バスバー５４が接続される。

内側バスバー５４は、周方向に延伸する延伸部５４ａと、延伸部５４ａの両端で軸方向に曲がって導体セグメント１４との溶接部分まで延伸する接続部５４ｂとを有している。ここで、導体セグメント１４同士の溶接部分と、導体セグメント１４と内側バスバー５４の溶接部分とは、軸方向に揃った位置となるように導体セグメント１４の直線部１４ａの長さが設定されている。

内側バスバー５４の延伸部５４ａは、周方向の所定の位置で段差が設けられる。この段差の軸方向の長さは、例えば、延伸部５４ａの軸方向の厚さの２倍程度に形成されている。

内側バスバー５４１は、５スロット離間した導体セグメント１４間を接続するように周方向の長さが設定されている。内側バスバー５４２は、７スロット離間した導体セグメント１４間を接続するように周方向の長さが設定されている。

内側バスバー５４１と内側バスバー５４２は、互いの延伸部５４ａが軸方向に重なるように配置され、互いの接続部５４ｂが軸方向に揃った位置の導体セグメント１４との溶接部分まで延伸している。すなわち、内側バスバー５４の接続部５４ｂの長さは、内側バスバー５４の延伸部５４ａの軸方向の位置により異なる。具体的には、延伸部５４ａがステータ１０に近い内側バスバー５４ほど接続部５４ｂの長さが長い。

外側バスバー５３１と外側バスバー５３２は、延伸部５３ａの段差により生じる軸方向の空間（ステータ１０に近い空間と遠い空間の両方）に他の外側バスバー５３１と外側バスバー５３２の延伸部５３ａが収納されるように配置される。

このように、外側バスバー５３の延伸部５３ａに段差を設けることで、段差で空いた空間に他の外側バスバー５３を収納して、軸方向に延伸部５３ａが占める距離を縮めることができ、コイルエンドの軸方向の高さを低くして回転電機１を小型化できる。

また、コイルエンドの軸方向の高さを上述の実施例と同程度とできる場合には、ステータ１０の軸方向の端面との絶縁距離や、外側バスバー５３間の絶縁距離を確保することができる。

内側バスバー５４１と内側バスバー５４２は、延伸部５４ａの段差により生じる軸方向の空間（ステータ１０に近い空間と遠い空間の両方）に他の内側バスバー５４１と内側バスバー５４２の延伸部５４ａが収納されるように配置される。

このように、内側バスバー５４の延伸部５４ａに段差を設けることで、段差で空いた空間に他の内側バスバー５４を収納して、軸方向に延伸部５４ａが占める距離を縮めることができ、コイルエンドの軸方向の高さを低くして回転電機１を小型化できる。

また、コイルエンドの軸方向の高さを上述の実施例と同程度とできる場合には、ロータ２０の軸方向の端面との距離を確保することができ、ロータ２０との絶縁距離を確保することができる。

本実施例の第４の他の態様としては、上述の第１の他の態様において、外側導体セグメント及び内側導体セグメントの形状を変えて、外側導体セグメント及び内側導体セグメントの径方向に占める距離を縮めるものである。

図２１に示すように、外側導体セグメント６１は、直線部６１ａとターン部６１ｂを有するＵ字状に形成されている。一方の直線部６１ａのターン部６１ｂ側において、外側導体セグメント６１は、径方向外側に曲折し、例えば、外側導体セグメント６１の径方向の厚みだけ径方向外側に延伸し、軸方向のターン部６１ｂ側に曲折してターン部６１ｂとして周方向に他方の直線部６１ａに延伸する。ターン部６１ｂは、例えば、周方向の中間付近で径方向内側に曲折し、例えば、外側導体セグメント６１の径方向の厚みだけ径方向内側に延伸し、周方向の他方の直線部６１ａ側に曲折して他方の直線部６１ａに繋がる。

例えば、外側導体セグメント６１は、Ｕ字形状の導体セグメントの一方の直線部６１ａのターン部６１ｂ側と、ターン部６１ｂの所定位置で径方向外側に段差を設けられて形成される。

内側導体セグメント６２は、直線部６２ａとターン部６２ｂを有するＵ字状に形成されている。一方の直線部６２ａのターン部６２ｂ側において、内側導体セグメント６２は、径方向内側に曲折し、例えば、内側導体セグメント６２の径方向の厚みだけ径方向外側に延伸し、軸方向のターン部６２ｂ側に曲折してターン部６２ｂとして周方向に他方の直線部６２ａに延伸する。ターン部６２ｂは、例えば、周方向の中間付近で径方向外側に曲折し、例えば、内側導体セグメント６２の径方向の厚みだけ径方向外側に延伸し、周方向の他方の直線部６２ａ側に曲折して他方の直線部６２ａに繋がる。

例えば、内側導体セグメント６２は、Ｕ字形状の導体セグメントの一方の直線部６２ａのターン部６２ｂ側と、ターン部６２ｂの所定位置で径方向内側に段差を設けられて形成される。

図２２に示すように、外側導体セグメント６１は、スロット１２の径方向の最も外側に挿通される。外側導体セグメント６１は、巻線群の巻線間の接続に使用される。

外側導体セグメント６１１は、５スロット離間した導体セグメント４１間を接続するように周方向の長さが設定されている。外側導体セグメント６１２は、７スロット離間した導体セグメント４１間を接続するように周方向の長さが設定されている。

外側導体セグメント６１１と外側導体セグメント６１２は、互いのターン部６１ｂが軸方向に重なって径方向の位置が同じになるように形成され、直線部６１ａがスロット１２に挿通される。

内側導体セグメント６２は、スロット１２の径方向の最も内側に挿通される。内側導体セグメント６２は、巻線群の巻線間の接続に使用される。

内側導体セグメント６２１は、５スロット離間した導体セグメント４１間を接続するように周方向の長さが設定されている。内側導体セグメント６２２は、７スロット離間した導体セグメント４１間を接続するように周方向の長さが設定されている。

内側導体セグメント６２１と内側導体セグメント６２２は、互いのターン部６２ｂが軸方向に重なって径方向の位置が同じになるように形成され、直線部６２ａがスロット１２に挿通される。

外側導体セグメント６１１と外側導体セグメント６１２は、ターン部６１ｂの段差により生じる径方向の空間（径方向の外側と内側の両方）に他の外側導体セグメント６１１と外側導体セグメント６１２のターン部６１ｂが収納されるように配置される。

このように、外側導体セグメント６１のターン部６１ｂに段差を設けることで、段差で空いた空間に他の外側導体セグメント６１を収納して、径方向にターン部６１ｂが占める長さを縮めることができる。このため、コイルの径を小さくすることができ、ケースとの距離を確保することができる。

また、コイルの径を小さくすることができるため、ステータ１０の径を小さくすることができる。

内側導体セグメント６２１と内側導体セグメント６２２は、ターン部６２ｂの段差により生じる径方向の空間（径方向の外側と内側の両方）に他の内側導体セグメント６２１と内側導体セグメント６２２のターン部６２ｂが収納されるように配置される。

このように、内側導体セグメント６２のターン部６２ｂに段差を設けることで、段差で空いた空間に他の内側導体セグメント６２を収納して、径方向にターン部６２ｂが占める長さを縮めることができる。

なお、外側導体セグメント６１のターン部６１ｂ及び内側導体セグメント６２のターン部６２ｂは、径方向の厚さを薄くし軸方向の厚さを厚くすることで、導体セグメントの抵抗値を変えずにコイルの径を小さくすることができる。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１ 回転電機
１０ ステータ
１１ ステータティース
１２ スロット
１３ 固定子巻線
１４ 導体セグメント
１４ａ 直線部
１４ｂ ターン部
１６ 外側バスバー
１６ａ 延伸部
１６ｂ 接続部
１７ 内側バスバー
１７ａ 延伸部
１７ｂ 接続部
４１ 導体セグメント
４１ａ 直線部
４１ｂ ターン部
４２ 外側導体セグメント
４２ａ 直線部
４２ｂ 延伸部
４３ 内側導体セグメント
４３ａ 直線部
４３ｂ 延伸部
４４ 中性点接続導体セグメント
４５ パワー線
５１ 外側導体セグメント
５１ａ 直線部
５１ｂ 接続部
５２ 内側導体セグメント
５２ａ 直線部
５２ｂ 接続部
５３ 外側バスバー
５３ａ 延伸部
５３ｂ 接続部
５４ 内側バスバー
５４ａ 延伸部
５４ｂ 接続部
６１ 外側導体セグメント
６１ａ 直線部
６１ｂ ターン部
６２ 内側導体セグメント
６２ａ 直線部
６２ｂ ターン部
１４１、１４２、１４３、１４４ 導体セグメント
１６１、１６２、１６３、１６４、１６５、１６６ 外側バスバー
１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６ 内側バスバー
４１１、４１２、４１３、 導体セグメント
４２１、４２２ 外側導体セグメント
４３１、４３２ 内側導体セグメント
５１１、５１２ 外側導体セグメント
５２１、５２２ 内側導体セグメント
５３１、５３２ 外側バスバー
５４１、５４２ 内側バスバー
６１１、６１２ 外側導体セグメント
６２１、６２２ 内側導体セグメント

Claims (14)

1. 直線部とターン部とを有するＵ字状の導体セグメントを複数本直列接続して形成される巻線からなる固定子巻線と、
   前記直線部が収容される複数のスロットを有する固定子と、を備える回転電機であって、
   前記固定子巻線は、複数の相からなる相巻線を有し、
   前記相巻線は、同相の複数の巻線群を有し、
   前記巻線は、短節巻にて構成され、
   前記巻線群の巻線は、同相の他の前記巻線群の巻線とは異なるスロットに収容される回転電機。
2. 前記巻線群の隣り合う前記巻線は、互いに異なる巻方向に形成され、
   前記巻線が収容される前記スロットの一方には、同一の前記巻線群の隣り合う前記巻線が収容される請求項１に記載の回転電機。
3. 同一の前記スロットを共有する１組の前記巻線と、当該１組の前記巻線と隣り合う同一の前記巻線群の前記１組の前記巻線との間の前記スロットに、同相の他の前記巻線群の前記１組の前記巻線が収容される請求項２に記載の回転電機。
4. 前記巻線群の隣り合う前記巻線間を接続するバスバーを有し、
   前記バスバーは、前記スロットに収容された前記導体セグメントの径方向の内側同士または径方向の外側同士で前記巻線間を接続する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
5. 径方向の内側または径方向の外側の前記導体セグメントの前記直線部は、前記バスバーが接続される請求項４に記載の回転電機。
6. 前記バスバーは、軸方向に前記相ごとに配置され、径方向の内側と径方向の外側では、軸方向に逆順で配置される請求項４または請求項５に記載の回転電機。
7. 前記バスバーは、前記導体セグメントの前記直線部と接続される２つの接続部と、前記接続部間を接続する延伸部とを有し、前記延伸部には、軸方向に段差が設けられ、該段差により生じる空間に他の前記バスバーの前記延伸部が配置される請求項４または請求項５に記載の回転電機。
8. 径方向の内側の前記導体セグメントの前記直線部と径方向の外側の前記導体セグメントの前記直線部との間に配置された前記導体セグメントの前記直線部は、前記直線部の先端部が重なるように折り曲げられて接続される請求項４から請求項７のいずれか１項に記載の回転電機。
9. 径方向の内側の前記導体セグメントの前記直線部と径方向の外側の前記導体セグメントの前記直線部との間に配置された前記導体セグメントの前記直線部の接続部は、周方向に隣接する径方向の内側の前記導体セグメントの前記直線部または径方向の外側の前記導体セグメントの前記直線部の周方向の間に配置される請求項４から請求項８のいずれか１項に記載の回転電機。
10. 前記スロットの径方向の最も内側または最も外側に収容された前記導体セグメントは、前記巻線群の隣り合う前記巻線間を接続する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
11. 前記スロットの径方向の最も内側に収容される前記導体セグメントは、前記スロットに収容される２つの直線部と、前記直線部間を接続する接続部とを有し、前記接続部は、径方向の内側に曲折し、軸方向に段差が設けられ、該段差により生じる空間に他の前記スロットの径方向の最も内側に収容される前記導体セグメントの前記接続部が配置される請求項１０に記載の回転電機。
12. 前記スロットの径方向の最も外側に収容される前記導体セグメントは、前記スロットに収容される２つの直線部と、前記直線部間を接続する接続部とを有し、前記接続部は、径方向の外側に曲折し、軸方向に段差が設けられ、該段差により生じる空間に他の前記スロットの径方向の最も外側に収容される前記導体セグメントの前記接続部が配置される請求項１０または請求項１１に記載の回転電機。
13. 前記スロットの径方向の最も内側に収容される前記導体セグメントは、前記スロットに収容される２つの直線部と、前記直線部間を接続するターン部とを有し、前記ターン部は、一方の前記直線部との接続部分と、周方向の所定の位置とで径方向の内側に段差が設けられ、該段差により生じる空間に他の前記スロットの径方向の最も内側に収容される前記導体セグメントの前記ターン部が配置される請求項１０に記載の回転電機。
14. 前記スロットの径方向の最も外側に収容される前記導体セグメントは、前記スロットに収容される２つの直線部と、前記直線部間を接続するターン部とを有し、前記ターン部は、一方の前記直線部との接続部分と、周方向の所定の位置とで径方向の外側に段差が設けられ、該段差により生じる空間に他の前記スロットの径方向の最も外側に収容される前記導体セグメントの前記ターン部が配置される請求項１０または請求項１３に記載の回転電機。