JP6844272B2

JP6844272B2 - 回転電機のステータ

Info

Publication number: JP6844272B2
Application number: JP2017007508A
Authority: JP
Inventors: 信吾長井; 雅志松本; 哲高崎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-01-19
Filing date: 2017-01-19
Publication date: 2021-03-17
Anticipated expiration: 2037-01-19
Also published as: JP2018117466A

Description

本開示は、回転電機のステータに係り、特にセグメントコイルを用いたステータ巻線を有する回転電機のステータに関する。

車両搭載用の回転電機の小型化及び高出力化を図るために、ステータ巻線としてセグメントコイルが用いられる。セグメントコイルは、略Ｕ字状の形状に成形された絶縁皮膜付き導体線で、軸方向両端にステータコアのスロットにそれぞれ挿入される直線部を有する２本の平行な脚部と、脚部の一端同士を接続する折曲げ形状のターン部とを有する。脚部の両端部は絶縁皮膜が剥離されて導体が露出しており、ステータコアの軸方向端面から突出した端部が他のセグメントコイルの端部と溶接等により接合され、この接合端部をステータコアの周方向に沿って順次繰り返して形成し、ステータ巻線が形成される。

特許文献１には、ステータのコイルエンド部において、電気的絶縁性の確保等から、隣接するセグメントコイルの接合端部の間隔を離すために、最内周側溶接部から最外周側溶接部に向かうに従って接合端部の位置を周方向片側に徐々にずらすことが開示されている。

ここで、接合端部は、ステータコアの端面から突き出した１つのセグメントコイルの一方側の脚部の先端と、他のセグメントコイルの他方側の脚部の先端とを、互いに向い合うように周方向に折り曲げる。そして、向い合った箇所で双方の脚部の導体露出部分をステータコアの端面から離間する方向にそれぞれ軸方向に曲げて向い合せて揃え、その軸方向に揃えた導体露出部分を接合している。つまり、特許文献１における接合端部は、ステータコアの端面から突き出て周方向に曲げられた絶縁皮膜で被覆された部分から軸方向に離間した位置に形成される。

特開２０１３−０５５７３２号公報

特許文献１における接合端部の形成方法によれば、導体が露出している接合端部はセグメントコイルの絶縁皮膜で被覆された部分から軸方向に離間している。したがって、コイルエンド部において溶接接合された導体露出部と、これに隣接して配置されるセグメントコイル間の電気的絶縁性の確保が容易である。しかし、接合端部は、ステータコアの端面から軸方向に離間した位置に設けられるので、コイルエンド部が軸方向に長くなり、回転電機の大型化につながる。

接合端部の形成方法として、セグメントコイルの導体露出部分をステータコアの端面から軸方向に延ばさずに周方向に沿って溶接接合することが考えられる。この方法によれば、コイルエンド部の軸方向の長さを抑制することができるが、コイルエンド部において溶接接合された導体露出部と、これに隣接して周方向に沿って配置されるセグメントコイルの間隔が狭くなり、電気的絶縁性の確保が困難になる。そこで、導体露出部と他のセグメントコイルとの間の電気的絶縁性を確保し、かつコイルエンド部を小型化する回転電機のステータが要望される。

本開示に係る回転電機のステータは、円環状のバックヨーク、バックヨークから内周側に突き出した状態の複数のティース、及び、隣接するティース間の空間である複数のスロットを含むステータコアと、断面が矩形形状の平角線を導体素線として、両端のリード部を除く導体素線の周囲に絶縁皮膜が被覆されており、所定の形状に成形された状態の絶縁皮膜付き導体線であるセグメントコイルを用いてステータコアのティースに巻回された状態の三相ステータ巻線と、を備え、三相ステータ巻線は、コイルエンド部において、同一相の各相巻線における一のセグメントコイルのリード部と他のセグメントコイルのリード部とが互いに周方向に沿って厚さ方向に接合されており、互いに異なる相でありその間に相間電圧を有する各相巻線がステータコアの周方向に沿い、且つ、軸方向に沿って複数配置されており、リード部の全体、及び、リード部に接続し絶縁皮膜で被覆された状態の部分をリード部近傍として、軸方向に沿って配置された一の相巻線のリード部近傍以外の部分と別の相巻線のリード部近傍との間の電気絶縁性の所定の仕様に基づいて、リード部近傍の矩形断面の長辺の寸法である幅寸法Ｗ４０は、リード部近傍以外の部分の矩形断面の幅寸法Ｗ０よりも小さい。

上記構成によれば、一のセグメントコイルのリード部と他のセグメントコイルのリード部とが互いに周方向に沿って厚さ方向に接合されるので、コイルエンド部の軸方向が短くなり小型化できる。さらに、リード部近傍の幅寸法がリード部近傍以外の絶縁皮膜を有する他の部分の幅寸法よりも小さいので、リード部と、これに隣接する周方向に延びる別のセグメントコイルとの間隔を大きくでき、電気的絶縁性が向上する。

上記構成の回転電機のステータによれば、導体露出部と他のセグメントコイルとの間の電気的絶縁性を確保し、かつコイルエンド部を小型化できる。

実施の形態における回転電機のステータのコイルエンド部を示す斜視図である。図１で用いられるセグメントコイルの図である。図２（ａ）は全体図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ部の断面拡大図である。図１のステータ巻線の巻回方法を示す図である。図１において、隣接するセグメントコイルの間の関係を示す図である。図４のＥ部の拡大図である。図５のＦ−Ｆ線に沿った断面図である。比較例として、導体露出部に凹部を設けない場合の図４に対応する図である。比較例として、特許文献１の接合端部を示す図である。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、回転電機として、車両搭載用を述べるが、これは、説明のための例示であって、車両搭載以外の用途であっても構わない。

以下で述べる形状、寸法、ステータ巻線の巻数、材質等は、説明のための例示であって、回転電機のステータの仕様に合わせ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、回転電機のステータ１０の構成について、コイルエンド部を示す図である。以下では、特に断らない限り、回転電機のステータ１０を、ステータ１０と呼ぶ。ステータ１０が用いられる回転電機は、電動車両に搭載する回転電機である。回転電機は、電動車両が力行するときは電動機として機能し、電動車両が制動時にあるときは発電機として機能するモータ・ジェネレータで、三相同期型の回転電機である。回転電機は、図１に示すステータ１０と、ステータ１０の内周側に所定の間隔を隔てて配置されるロータとで構成される。図１ではロータの図示を省略した。ステータ１０は、ステータコア１２と、ステータ巻線２０とを含む。

図１に、軸方向と径方向と周方向とを示す。軸方向は、ステータコア１２の中心穴の中心軸ＣＬに沿った方向で、ステータ巻線２０において後述する接合端部４０が設けられて動力線リードが引き出される方向がリード側で、その反対側が反リード側である。径方向は、軸方向に垂直な面内で中心軸ＣＬを通る放射状の方向であり、周方向は、中心軸ＣＬを中心として円周方向に沿った方向である。

ステータコア１２は、ロータが配置される中心穴を有する磁性体部品で、円環状のバックヨーク１４とバックヨーク１４から内周側に突き出す複数のティース１６とを含む。隣接するティース１６の間の空間はスロット１８である。ティース１６の数とスロット１８の数は、３の倍数の同数である。図１は、ステータコア１２のリード側のコイルエンド部について中心穴の方向から見た斜視図であるので、バックヨーク１４はステータ巻線２０に隠れて視認されない。

かかるステータコア１２は、バックヨーク１４とティース１６とを含み、スロット１８が形成されるように所定の形状に成形された円環状の磁性体薄板を所定枚数で軸方向に積み重ねた積層体である。磁性体薄板の両面には電気的な絶縁処理が施される。磁性体薄板の材質としては、珪素鋼板の一種である電磁鋼板を用いることができる。磁性体薄板の積層体に代えて、磁性粉末を一体化成形したものをステータコア１２としてもよい。

ステータ巻線２０は、三相の分布巻コイルで、１つの相巻線が複数のティース１６に跨って巻回されて形成される。各相巻線は、それぞれ２周ずつ分布巻されるので、その各周を区別して、Ｕ相巻線の場合はＵ１巻線とＵ２巻線とし、Ｖ相巻線の場合はＶ１巻線とＶ２巻線とし、Ｗ相巻線の場合はＷ１巻線とＷ２巻線と呼ぶ。ステータ巻線２０は、Ｕ１巻線、Ｕ２巻線、Ｖ１巻線、Ｖ２巻線、Ｗ１巻線、Ｗ２巻線を一組として、ステータコア１２の周方向に沿って巻回される。図１において示されているスロット１８には、そこに挿入される各相巻線を小括弧でＶ２，Ｗ１，Ｗ２，Ｕ１と示した。したがって、同じ各相巻線は、６スロット間隔を隔てたスロットに順次挿入されてステータコア１２の周方向に一周して巻回される。換言すれば、１つの相巻線は６つのティース１６に跨って巻回されて形成される。

ステータ巻線２０は、ステータコア１２のティース１６に複数のセグメントコイル３０を用いて巻回される。図２は、セグメントコイル３０を示す図である。図２（ａ）は、軸方向と周方向で規定される面を正面としたときの正面図である。

セグメントコイル３０は、断面が矩形形状の平角線を導体素線３８として、両端部を除く導体素線３８の周囲に絶縁皮膜３９を被覆し、所定の形状に成形した絶縁皮膜付き導体線である。絶縁皮膜付き導体線の導体素線３８としては、銅線、銅錫合金線、銀メッキ銅錫合金線等が用いられる。絶縁皮膜３９としては、ポリアミドイミドのエナメル皮膜が用いられる。

セグメントコイル３０は、略Ｕ字状の形状を有する。図２に示すように、平角線の矩形断面の長辺面側が略Ｕ字状の正面であり、短辺面側が側面である。略Ｕ字状の形状は、短辺面を曲げるエッジワイズ曲げによって形成される。

略Ｕ字状の形状を有するセグメントコイル３０は、軸方向両端にステータコア１２のスロット１８にそれぞれ挿入される直線部を有する２本の平行な脚部３２，３３と、脚部３２，３３の一端同士を接続する折曲げ形状のターン部３４とを有する。平行な２つの脚部３２，３３の間隔は、６スロット分の長さである。１スロット分の間隔をｄｓとすると、平行な２つの脚部３２，３３の間隔Ｄ１は、Ｄ１＝６ｄｓである。脚部３２，３３のそれぞれの先端部は、絶縁皮膜３９が剥離されて導体が露出したリード部３６，３７である。

図２（ｂ）は、セグメントコイル３０において、脚部３２，３３のそれぞれのリード部３６，３７の近傍を除く部分Ｂの矩形断面の拡大図である。部分Ｂにおいては、矩形断面の長辺を幅として、幅寸法Ｗ₀と、短辺を厚さとして厚さ寸法ｔとを有する。ここで、Ｗ₀＞ｔである。脚部３２，３３のそれぞれのリード部３６，３７の近傍では、図２（ａ）に示すように、幅寸法はＷ₀よりも小さいＷ₄₀に設定される。幅寸法Ｗ₄₀を有する領域は、導体素線３８が露出するリード部３６，３７の全体と、リード部３６，３７に接続し絶縁皮膜３９で被覆される脚部３２，３３の一部である。幅寸法Ｗ₄₀の設定と、幅寸法Ｗ₄₀を有する絶縁皮膜３９で被覆される領域の長さの設定の詳細については後述する。リード部３６，３７の近傍について、幅寸法をＷ₀からＷ₄₀に小さくする方法は、プレス加工等を用いることができる。

セグメントコイル３０を用いてステータ巻線２０を形成するとき、セグメントコイル３０は、ステータコア１２の周方向に沿ってＤ１＝６ｄｓ離れた２つのスロット１８に２本の平行な脚部３２，３３のそれぞれが挿入される。挿入は、ステータコア１２の反リード側の端面から行われ、リード部３６，３７を含む端部がステータコア１２のリード側の端面から突き出す。突き出たリード部３６，３７は、ステータコア１２のリード側の端面の外側で適当に折り曲げ成形される。図２に、脚部３３について折り曲げた状態を二点鎖線で示す。脚部３２についても曲げ方向が逆であるが同様に曲げられる。曲げられたリード部３６，３７は、それぞれ別のセグメントコイル３０のリード部３７，３６に接合される。リード部３６，３７が折り曲げられて、所定の巻回方法に従って他のセグメントコイルのリード部３７，３６と溶接等で接合された部分は、ステータ巻線２０におけるリード側のコイルエンド部となる。ステータコア１２に挿入されたセグメントコイル３０のターン部３４は、ステータコア１２の反リード側にあり、反リード側のコイルエンド部となる。

図３を用いて、セグメントコイル３０を用いたステータ巻線２０の巻回方法を述べる。ここでは、図１にＵ２と示すＵ２巻線の径方向に沿った巻数を３巻として、Ｄ１＝６ｄｓ離れた３つのＵ２巻線用のスロット１８に渡る巻回を示す。図３の紙面の左右方向は周方向で、上下方向は軸方向である。３巻は、径方向に近接して配置されるが、図３では３巻のそれぞれを識別できるように、各巻を紙面の上下方向にずらして示す。図３において、ティース１６とスロット１８を示す線を示す。図３の紙面の上方に、ティース１６とスロット１８の区別を示し、スロット１８には、挿入される各相巻線を区別するＵ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２の符号を付した。説明のために、各スロット１８にスロット番号として、周方向に沿って上流側から下流側に向かって、Ｓ１からＳ１４を付した。Ｕ２巻線に用いられるスロット番号は、Ｓ２，Ｓ８，Ｓ１４である。Ｕ２巻線に用いられる各セグメントコイル３０にセグメントコイル番号として、ＳＣ１からＳＣ７を付した。

Ｕ２巻線は、ＳＣ１からＳＣ４を用いて、Ｓ２とＳ８に跨って３巻される。まず、Ｓ２よりも上流側に６スロット間隔離れたＵ２巻線用のスロット１８から、ＳＣ１の他方側の脚部３３がステータコア１２の反リード側におけるＳ２に挿入される。ステータコア１２のリード側から突き出たＳＣ１の端部は周方向に沿って下流側に曲げられ、リード部３６は、Ｓ２とＳ８のほぼ中間の位置に来る。これに対応して、ステータコア１２のリード側のＳ２とＳ８に、ＳＣ２の２つの脚部３２，３３がそれぞれ挿入される。ステータコア１２のリード側のＳ８から突き出たＳＣ２の端部は、周方向に沿って上流側に曲げられて、リード部３７がＳ２とＳ８のほぼ中間の位置に来る。このようにして、ＳＣ２のリード部３７はＳＣ１のリード部３６と周方向に沿ってそれぞれの長辺面が向い合い、この向い合った長辺面が溶接されて、接合端部４０となる。これで、Ｓ２とＳ８に跨る１巻目が形成される。

ＳＣ２のステータコア１２のリード側のＳ２から突き出た端部は、周方向に沿って下流側に曲げられ、リード部３６がＳ２とＳ８のほぼ中間の位置に来る。これに対応して、ステータコア１２のリード側のＳ２とＳ８に、ＳＣ３の２つの脚部３２，３３がそれぞれ挿入される。ステータコア１２のリード側のＳ８から突き出たＳＣ３の端部は、周方向に沿って上流側に曲げられて、リード部３７がＳ２とＳ８のほぼ中間の位置に来る。このようにして、ＳＣ３のリード部３７はＳＣ２のリード部３６と周方向に沿ってそれぞれの長辺面が向い合い、この向い合った長辺面が溶接されて、接合端部４０となる。これで、Ｓ２とＳ８に跨る２巻目が形成される。

ＳＣ３のステータコア１２のリード側のＳ２から突き出た端部は、周方向に沿って下流側に曲げられ、リード部３６がＳ２とＳ８のほぼ中間の位置に来る。これに対応して、ステータコア１２のリード側のＳ２とＳ８に、ＳＣ４の２つの脚部３２，３３がそれぞれ挿入される。ステータコア１２のリード側のＳ８から突き出たＳＣ４の端部は、周方向に沿って上流側に曲げられて、リード部３７がＳ２とＳ８のほぼ中間の位置に来る。このようにして、ＳＣ４のリード部３７はＳＣ３のリード部３６と周方向に沿ってそれぞれの長辺面が向い合い、この向い合った長辺面が溶接されて、接合端部４０となる。これで、Ｓ２とＳ８に跨る３巻目が形成される。ＳＣ４のステータコア１２のリード側のＳ２から突き出た端部は、渡り線部となって、ステータコア１２のリード側において、Ｓ２からＳ８まで周方向に延びる。

続いて、Ｕ２巻線は、ＳＣ４の渡り線部と、ＳＣ５からＳＣ７を用いて、Ｓ８とＳ１４に跨って３巻される。Ｓ８まで延びてきたＳＣ４の渡り線部は、ステータコア１２のリード側のＳ８に挿入され、反リード側に出て、さらにＳ１４に挿入される。ＳＣ４の渡り部がリード側のＳ１４から突き出た端部は、周方向に上流側に曲げられ、リード部３７となって、Ｓ８とＳ１４のほぼ中間の位置に来る。なお、ＳＣ４の渡り線部は、両端部が共に周方向に沿って上流側に向いて曲げられるので、リード部に付す符号を同じとし、リード部３７とした。ＳＣ４の渡り線部に対応して、ステータコア１２のリード側のＳ８とＳ１４に、ＳＣ５の２つの脚部３２，３３がそれぞれ挿入される。ステータコア１２のリード側のＳ８から突き出たＳＣ５の端部は、周方向に沿って下流側に曲げられて、リード部３６がＳ８とＳ１４のほぼ中間の位置に来る。このようにして、ＳＣ５のリード部３６は、ＳＣ４の渡り線部のリード部３７と周方向に沿ってそれぞれの長辺面が向い合い、この向い合った長辺面が溶接されて、接合端部４０となる。これで、Ｓ８とＳ１４に跨る１巻目が形成される。

以下同様にして、Ｓ８とＳ１４に挿入されたＳＣ６とＳＣ７を用いて、Ｓ８とＳ１４に跨る２巻目と３巻目とが形成される。これをステータコア１２の周方向に沿って繰り返し、１周することで、Ｕ２巻線の全体が形成される。その詳細は、上記で述べた巻回方法と同じであるので、重複する説明を省略する。図３は、分布巻の巻回方法の一例であって、これと異なる巻回方法を用いてもよい。

上記では、Ｕ２巻線について述べたが、Ｕ１巻線、Ｖ１巻線、Ｖ２巻線、Ｗ１巻線、Ｗ２巻線についても同様である。図３のＳ１からＳ８の区間について、Ｕ１巻線、Ｖ１巻線、Ｖ２巻線、Ｗ１巻線、Ｗ２巻線の各相巻線の１巻目の脚部３２を破線で示す。ここに示されるように、各相巻線の脚部３２がステータコア１２のリード側から突き出てそれぞれ下流側に曲げられる部分は、並列的に重なって配置され、それぞれの接合端部４０は、軸方向に同じ位置で周方向に沿って並んで配置される。図３において一点鎖線の枠で囲んだ領域は、スロット番号でＳ４からＳ７の範囲の部分であるが、この領域が図１の斜視図で示す部分に対応する。

図１に戻り、Ｕ２巻線の接合端部４０について述べると、接合端部４０は、図３で述べたセグメントコイル（ＳＣ１）のリード部３６と、セグメントコイル（ＳＣ１）とは異なるセグメントコイル（ＳＣ２）のリード部３７とが接合した部分である。接合端部４０は、セグメントコイル（ＳＣ１）のリード部３６とセグメントコイル（ＳＣ２）のリード部３７とが互いに周方向に沿って厚さ方向に接合された状態において、それぞれの導体素線３８が露出している導体露出部である。これによって、ステータ１０のリード側のコイルエンド部の軸方向を短くできる。一方で、導体露出部である接合端部４０は、Ｕ２巻線に隣接して周方向に沿って配置されるＶ１巻線の絶縁皮膜３９で被覆された部分との間隔が狭くなる。接合端部４０は絶縁皮膜３９がないので、Ｖ１巻線との間の電気的絶縁性の確保が困難になる。図１に示す凹部５０は、Ｕ２巻線における接合端部４０の導体露出部の幅寸法Ｗ₄₀を、絶縁皮膜３９を有する他の部分の幅寸法Ｗ₀よりも小さくしたことで形成された隙間である。幅寸法Ｗ₄₀＜幅寸法Ｗ₀とすることで形成される凹部５０によって、Ｕ２巻線の導体露出部である接合端部４０と、Ｖ１巻線との間の電気的絶縁性を確保できる。他の各相巻線の接合端部４０においても、それぞれ同様に凹部５０が設けられる。

上記構成の作用効果について、図４から図８を用いてさらに詳細に説明する。図４は、図１におけるＵ２巻線とＶ１巻線との位置関係を抜き出して示す図である。図５は、図４のＥ部の拡大図である。

Ｕ２巻線とＶ１巻線とは、互いに異なる相であり、その間には相間電圧があるので、電気的絶縁性の確保が必要である。Ｕ２巻線の接合端部４０よりも周方向の上流側では、Ｕ２巻線の折り曲げられた脚部３２は絶縁皮膜３９で被覆されている。また、Ｕ２巻線に沿って周方向に配置されるＶ１巻線の脚部３２も絶縁皮膜３９で被覆されている。このように、接合端部４０よりも周方向の上流側においては、Ｕ２巻線の導体素線３８とＶ１巻線の導体素線３８との間には絶縁皮膜３９が二重に配置されているので、電気的絶縁性は確保される。これに対し、Ｕ２巻線の接合端部４０は、脚部３２側のリード部３６と脚部３３側のリード部３７とが互いに周方向に沿って厚さ方向に接合されて、導体素線３８が露出する導体露出部となっている。この導体露出部には絶縁皮膜３９がないので、Ｕ２巻線の接合端部４０とＶ１巻線の脚部３２との間は、Ｖ１巻線の脚部３２の絶縁皮膜３９のみが絶縁層である。

凹部５０は、導体素線３８が露出する導体露出部である接合端部４０の幅が、絶縁皮膜３９を有する他の部分の幅よりも狭い部分である。これは、セグメントコイル３０において、リード部３６，３７近傍の幅寸法を予めＷ₄₀に成形した部分に相当する。凹部５０の深さＤ２と、凹部５０の内で絶縁皮膜３９によって被覆される領域の長さＬ２とは、Ｕ２巻線の接合端部４０とＶ１巻線の脚部３２との間の電気的絶縁性を確保する観点に基づいて設定される。具体的には、回転電機のステータ１０の耐圧仕様等から設定することができる。その際に、回転電機の振動等によってステータ巻線２０が振れることを考慮することが好ましい。なお、Ｕ２巻線とＶ１巻線とが軸方向に沿って隙間なく配置される場合は、Ｄ２＝｛（幅寸法Ｗ₀）−（幅寸法Ｗ₄₀）｝となる。また、Ｌ２＞Ｄ２に設定することが好ましい。

図６は、図５のＦ−Ｆ線に沿った断面図である。Ｆ−Ｆ線は、Ｕ２巻線とＶ１巻線とが周方向に延びる方向に垂直であり、接合端部４０の内で絶縁皮膜３９にできるだけ近くで導体素線３８のみの部分の位置を通る線である。図６に示すように、Ｕ２巻線の導体素線３８と、Ｖ１巻線の脚部３２との間の距離は、凹部５０の深さＤ２となる。補強絶縁部５２は、ステータ巻線２０が巻回された後で、電気的絶縁性をさらに向上させるために、凹部５０の空間を利用して、絶縁樹脂、絶縁粉末等を塗布等したものである。接合端部４０を形成する際に、絶縁皮膜３９を一部残すようにして、これを補強絶縁部５２としてもよい。

図７と図８は、上記構成の作用効果を比較するための比較例である。図７は、凹部５０を有さないことを除いて図１と同じ構成で、図４に対応する図である。この例では、導体露出部である接合端部４０と、Ｕ２巻線に隣接して周方向に沿って配置されるＶ１巻線の絶縁皮膜３９で被覆された部分との間隔が近接する。接合端部４０は絶縁皮膜３９がないので、Ｖ１巻線との間の電気的絶縁性の確保が困難になる。特に、回転電機が振動して、ステータ巻線２０が振れるときに、接合端部４０とＶ１巻線との間の電気的絶縁性が低下していると、部分放電や短絡等が生じる恐れがある。上記では、異なる相であるＵ２巻線とＶ１巻線との間の電気的絶縁性を述べた。同相であるＵ１巻線とＵ２巻線との間等でも、電気的絶縁性が低下すると、Ｕ１巻線、Ｕ２巻線、Ｖ１巻線、Ｖ２巻線、Ｗ１巻線、Ｗ２巻線の全体で構成する三相巻線の動作に不具合が生じる。

図８は、特許文献１の例を示す図である。特許文献１におけるステータ巻線６０でも、セグメントコイル６２，６３のそれぞれのリード部は接合端部６４を形成する。接合端部６４は、一のセグメントコイル６２のリード部と、他のセグメントコイル６３のリード部とが、互いに軸方向に沿って厚さ方向に接合されて、導体露出部となる。図８に示されるように、接合端部６４は、セグメントコイル６２，６３の絶縁皮膜３９で被覆された部分と、周方向に沿って離れた位置に配置されるので、例えば、図示しないが周方向に沿って一のセグメントコイル６２に近接して延びる別のセグメントコイルとの間の距離が十分に確保される。したがって、図８の例では、電気的絶縁性を十分に確保できるが、一方で、コイルエンド部の軸方向が長くなり、ステータの小型化が困難である。

これらの比較例に対し、図１から図６で述べた構成のステータ１０は、一のセグメントコイル（ＳＣ１）のリード部３６と、他のセグメントコイル（ＳＣ２）のリード部３７とが、互いに周方向に沿って厚さ方向に接合されるので、コイルエンド部が小型となる。さらに、接合端部４０に凹部５０が設けられるので、周方向に沿って近接して延びる別のセグメントコイルと接合端部４０との間の電気的絶縁性を確保できる。

本実施の形態に係る回転電機のステータ１０は、ステータコア１２とステータ巻線２０とを備える。ステータコア１２は、円環状のバックヨーク１４、バックヨーク１４から内周側に突き出す複数のティース１６、及び、隣接するティース１６間の空間である複数のスロット１８を含む。ステータ巻線２０は、幅寸法Ｗ₀が厚さ寸法ｔよりも大きい平角線からなるセグメントコイル３０を用いてステータコア１２のティース１６に巻回される。ステータ巻線２０は、ステータ１０のコイルエンド部において、一のセグメントコイル（ＳＣ１）のリード部３６と他のセグメントコイル（ＳＣ２）のリード部３７とが互いに周方向に沿って厚さ方向に接合された状態の接合端部４０を形成する。ステータ巻線２０は、接合端部４０の導体露出部の幅寸法Ｗ₄₀は、絶縁皮膜３９を有する他の部分の幅寸法Ｗ₀よりも狭い。

上記構成によれば、導体露出部と他のセグメントコイルとの間の電気的絶縁性を確保し、かつコイルエンド部を小型化できる。

１０（回転電機の）ステータ、１２ステータコア、１４バックヨーク、１６ティース、１８スロット、２０，６０ステータ巻線、３０，６２，６３セグメントコイル、３２，３３脚部、３４ターン部、３６，３７リード部、３８導体素線、３９絶縁皮膜、４０，６４接合端部（導体露出部）、５０凹部、５２補強絶縁部。

Claims

円環状のバックヨーク、前記バックヨークから内周側に突き出した状態の複数のティース、及び、隣接する前記ティース間の空間である複数のスロットを含むステータコアと、
断面が矩形形状の平角線を導体素線として、両端のリード部を除く前記導体素線の周囲に絶縁皮膜が被覆されており、所定の形状に成形された状態の絶縁皮膜付き導体線であるセグメントコイルを用いて前記ステータコアの前記ティースに巻回された状態の三相ステータ巻線と、
を備え、
前記三相ステータ巻線は、
コイルエンド部において、
同一相の各相巻線における一の前記セグメントコイルの前記リード部と他の前記セグメントコイルの前記リード部とが互いに周方向に沿って厚さ方向に接合されており、
互いに異なる相でありその間に相間電圧を有する各相巻線が前記ステータコアの周方向に沿い、且つ、軸方向に沿って複数配置されており、
前記リード部の全体、及び、前記リード部に接続し前記絶縁皮膜で被覆された状態の部分をリード部近傍として、
前記軸方向に沿って配置された一の相巻線の前記リード部近傍以外の部分と別の相巻線の前記リード部近傍との間の電気絶縁性の所定の仕様に基づいて、前記リード部近傍の矩形断面の長辺の寸法である幅寸法Ｗ４０は、前記リード部近傍以外の部分の矩形断面の幅寸法Ｗ０よりも小さい、回転電機のステータ。