JP6926893B2

JP6926893B2 - 回転電機

Info

Publication number: JP6926893B2
Application number: JP2017183562A
Authority: JP
Inventors: 慎司若松
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2021-08-25
Anticipated expiration: 2037-09-25
Also published as: JP2019062598A

Description

本発明は、回転電機に関する。

従来、回転電機としては、特許文献１に記載されているダブルロータ型のモータがある。このモータは、環状のステータと、外側ロータと、内側ロータを備え、外側ロータ及び内側ロータは、ステータの径方向内方に配置される。このモータでは、外側ロータと、内側ロータは、互いに相対回転可能になっている。

特開２０１５−１９８５５８号公報

ロータが１つの回転電機は、環状のステータと、ステータの内方に配置されたロータを備え、ステータが、円環状のヨークと、ヨークから径方向内方に突出する複数のティースと、複数のティースに巻回されたコイルを含む。そのような回転電機は、外部からコイルに電力を供給し易く、また外部に電力を取り出し易いように、コイルが、ティースの径方向外方側から巻き始められ、ティースの径方向外方側で巻き終わる。

このような背景において、上記特許文献１のモータと異なる次の構造を有する参考例のダブルロータ型の回転電機（従来例でない）を考える。詳しくは、回転電機が、環状のステータと、外側ロータと、内側ロータを備え、外側ロータが、ステータの径方向外方に配置され、内側ロータが、ステータの径方向内方に配置される。また、ステータが、円環状のヨークと、複数の外側ティースと、外側ティースの数と同数の複数の内側ティースを有し、外側ティースがヨークから径方向外方に突出し、内側ティースがヨークから径方向内方に突出する。また、各外側ティースに関し、内側ティースがその外側ティースの延在方向の延長線上に位置し、該延長線が略径方向に一致する。また、外側ロータが、径方向内方に周方向に間隔をおいて配置される複数の永久磁石を有し、内側ロータが、径方向外方に周方向に間隔をおいて配置される複数の永久磁石を有する。また、外側コイルが外側ティースに巻回され、内側コイルが内側ティースに巻回される。

参考例の回転電機では、外側コイルの巻き終わりと、内側コイルの巻き始めを適切に結線すると、外側ティースと内側ティースに同じ方向の磁場を生成できて、２つのティースに生成される磁場が、互いに打ち消し合わないようにできる。しかし、この参考例の回転電機に従来のコイルの巻回構造を適用すると、外側コイルが外側ティースの径方向外方側で巻き終わることになる。よって、結線を行う配線が、ステータの軸方向一方側の端面を径方向に横断する長さが長くなり、回転電機のコンパクト化や低コスト化への支障となる虞がある。

そこで、本発明の課題は、環状のステータコアの径方向外方に設けられた外側ティースに巻回された外側コイルと、ステータコアの径方向内方に設けられた内側ティースに巻回された内側コイルの結線を行う配線の長さを短くでき、コンパクト化や低コスト化を行い易い回転電機を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る回転電機は、環状のヨーク、前記ヨークの周方向に互いに間隔をおいた状態で前記ヨークから径方向の外方に突出する複数の外側ティース、及び前記ヨークの前記周方向に互いに間隔をおいた状態で前記ヨークから前記径方向の内方に突出する複数の内側ティースを含むステータコアと、夫々が平角線を有して前記外側ティースに巻回され、夫々の一方側端部が前記径方向の内側に位置する、外側Ｕ相コイル、外側Ｖ相コイル、及び外側Ｗ相コイルと、夫々が平角線を有して前記内側ティースに巻回され、夫々の一方側端部が前記径方向の外側に位置する、内側Ｕ相コイル、内側Ｖ相コイル、及び内側Ｗ相コイルと、前記外側Ｕ相コイルの前記一方側端部と前記内側Ｕ相コイルの前記一方側端部を電気的に接続するＵ相接続配線と、前記外側Ｖ相コイルの前記一方側端部と前記内側Ｖ相コイルの前記一方側端部を電気的に接続するＶ相接続配線と、前記外側Ｗ相コイルの前記一方側端部と前記内側Ｗ相コイルの前記一方側端部を電気的に接続するＷ相接続配線と、を備え、前記外側Ｕ相コイル、前記外側Ｖ相コイル、及び前記外側Ｗ相コイルの夫々は、前記複数の外側ティースに周方向に２周に亘って分布巻きされると共に、直列に接続された複数のセグメントコイルを有し、前記内側Ｕ相コイル、前記内側Ｖ相コイル、及び前記内側Ｗ相コイルの夫々は、前記複数の内側ティースに周方向に２周に亘って分布巻きされると共に、直列に接続された複数のセグメントコイルを有し、前記外側Ｕ相コイルの他方側端部は、前記外側Ｕ相コイルの前記一方側端部が収容されているスロットに前記周方向に隣り合うスロットの前記径方向の内側に位置して電源側の対応するＵ相動力線に電気的に接続され、前記外側Ｖ相コイルの他方側端部は、前記外側Ｖ相コイルの前記一方側端部が収容されているスロットに前記周方向に隣り合うスロットの前記径方向の内側に位置して前記電源側の対応するＶ相動力線に電気的に接続され、前記外側Ｗ相コイルの他方側端部は、前記外側Ｗ相コイルの前記一方側端部が収容されているスロットに前記周方向に隣り合うスロットの前記径方向の内側に位置して前記電源側の対応するＷ相動力線に電気的に接続され、前記内側Ｕ相コイルの他方側端部は、前記内側Ｕ相コイルの前記一方側端部が収容されているスロットに前記周方向に隣り合うスロットの前記径方向の外側に位置して中性線に電気的に接続され、前記内側Ｖ相コイルの他方側端部は、前記内側Ｖ相コイルの前記一方側端部が収容されているスロットに前記周方向に隣り合うスロットの前記径方向の外側に位置して前記中性線に電気的に接続され、前記内側Ｗ相コイルの他方側端部は、前記内側Ｗ相コイルの前記一方側端部が収容されているスロットに前記周方向に隣り合うスロットの前記径方向の外側に位置して前記中性線に電気的に接続されている。

本発明に係る回転電機によれば、外側コイルの片側端部が、外側コイルの径方向内側に位置し、該片側端部を内側コイルの径方向外側の片側端部に結線する。よって、外側コイルが従来のコイルの巻き方である場合、すなわち、外側コイルの両端部が共に径方向外側に位置する場合との比較において、結線を行う配線の長さを短くできる。その結果、回転電機のコンパクト化や低コスト化を実現し易くなる。

本発明の一実施形態に係る回転電機におけるステータコアの軸方向一方側端面の軸方向外方の近傍を、周方向及び径方向を含む平面で切断したときの断面図である。図１におけるステータの拡大断面図であり、本実施形態の外側及び内側コイルの巻回構造について説明する拡大断面図である。参考例のステータにおける図２に対応する拡大断面図である。

以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて新たな実施形態を構築することは当初から想定されている。また、以下の図面および実地例の説明で、Ｒ方向は、回転電機１の径方向を示し、θ方向は、回転電機１の周方向を示し、Ｚ方向は、回転電機１の軸方向（高さ方向）を示す。Ｒ方向、θ方向、及びＺ方向は、互いに直交する。

図１は、本発明の一実施形態に係る回転電機１におけるステータコア１１のＺ方向一方側端面のＺ方向外方の近傍を、θ方向及びＲ方向を含む平面で切断したときの断面図である。図１に示すように、回転電機１は、ステータ１０、外側ロータ３０、及び内側ロータ５０を備える。

ステータ１０は、ステータコア１１と、平角線を含む外側コイル１２、及び平角線を含む内側コイル１３を有する。ステータコア１１は、環状の磁性体部品であり、例えば、複数の珪素鋼鈑（電磁鋼鈑）が積層されて構成されるが、樹脂バインダと磁性材粉末を加圧成形することにより構成されてもよい。ステータコア１１は、円環状のヨーク１５と、複数の外側ティース１６と、複数の内側ティース１７を有する。

複数の外側ティース１６は、θ方向に互いに間隔をおいて配設され、各外側ティース１６は、ヨーク１５からＲ方向外方側に突出する。外側コイル１２は、螺旋状に延在する三相の外側Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル２０,２１,２２を備える。外側Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル２０,２１,２２の夫々は、隣接する外側ティース１６間の空間である外側スロット１８に挿通され、外側ティース１６に巻回される。

公知の構成なので詳述しないが、外側Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル２０,２１,２２の夫々は、複数のセグメントコイルを直列に接続して構成され、各セグメントコイルは、複数の略Ｕ字状のセグメント導体を溶接して構成される。また、外側Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル２０,２１,２２の夫々は、第１外側Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル２０ａ,２１ａ,２２ａと、これに直列接続される第２外側Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル２０ｂ,２１ｂ,２２ｂを有する。

各外側Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル２０,２１,２２は、複数の外側ティース１６に跨るように複数の外側ティース１６にθ方向に２周に亘って分布巻きされる。各第１外側Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル２０ａ,２１ａ,２２ａは、複数の外側ティース１６に跨るように複数の外側ティース１６にθ方向に１周に亘って分布巻きされ、各第２外側Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル２０ｂ,２１ｂ,２２ｂも、複数の外側ティース１６に跨るように複数の外側ティース１６にθ方向に１周に亘って分布巻きされる。

各外側Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル２０,２１,２２の一端部は、例えばクランク形に曲げられ、電源側の対応する動力線（図示せず）に電気的に接続される。他方、外側Ｕ相コイル２０の他端部は、以下で説明する内側Ｕ相コイル２５の一端部にＵ相用接続配線７０を介して電気的に接続され、外側Ｖ相コイル２１の他端は、以下で説明する内側Ｖ相コイル２６の一端にＶ相用接続配線（図示は省略）を介して電気的に接続される。また、外側Ｗ相コイル２２の他端は、以下で説明する内側Ｗ相コイル２７の一端にＷ相用接続配線（図示は省略）を介して電気的に接続される。外側ティース１６に対する外側Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル２０,２１,２２の巻回の仕方と、外側Ｕ,Ｖ,Ｗ相コイル２０,２１,２２と内側Ｕ,Ｖ,Ｗ相コイル２５,２６,２７の結線については、後で図２を用いて詳細に説明する。

複数の内側ティース１７は、θ方向に互いに間隔をおいて配設され、各内側ティース１７は、ヨーク１５からＲ方向内方側に突出する。内側ティース１７の数は、外側ティース１６の数と一致する。各内側ティース１７のＲ方向外側には、１つの外側ティース１６が存在し、各内側ティース１７の延在方向の延長線上には、当該１つの外側ティース１６がその延長線上を延在するように位置する。内側コイル１３は、螺旋状に延在する三相の内側Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル２５,２６,２７を備える。内側Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル２５,２６,２７の夫々は、隣接する内側ティース１７間の空間である内側スロット１９に挿通され、内側ティース１７に巻回される。

内側Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル２５,２６,２７の夫々も、外側Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル２０,２１,２２と同様に、複数のセグメントコイルを直列に接続して構成され、各セグメントコイルは、複数の略Ｕ字状のセグメント導体を溶接して構成される。また、内側Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル２５,２６,２７の夫々は、第１内側Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル２５ａ,２６ａ,２７ａと、これに直列接続される第２内側Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル２５ｂ,２５ｂ,２６ｂを有する。

各内側Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル２５,２６,２７は、複数の内側ティース１７に跨るように複数の内側ティース１７にθ方向に２周に亘って分布巻きされる。各第１内側Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル２５ａ,２６ａ,２７ａは、複数の内側ティース１７に跨るように複数の内側ティース１７にθ方向に１周に亘って分布巻きされ、各第２内側Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル２５ｂ,２６ｂ,２７ｂも、複数の内側ティース１７に跨るように複数の内側ティース１７にθ方向に１周に亘って分布巻きされる。

内側ティース１７に対する内側Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル２５,２６,２７の巻回の仕方については、後で図２を用いて詳細に説明する。内側Ｕ相コイル２５において他端部に配置される突出部、内側Ｖ相コイル２６において他端部に配置される突出部、及び内側Ｗ相コイル２７において他端部に配置される突出部は、図示しない中性線によって電気的に接続され、三相の内側Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル２５,２６,２７は、中性線を用いた電気的な接続でＹ（スター）結線される。中性線は、例えばステータコア１１のＺ方向一方側の外方に配設される。なお、三相の内側Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル２５,２６,２７は、Δ（デルタ）結線されてもよい。

外側ロータ３０は、ステータ１０のＲ方向外方にステータ１０に対して間隔をおいた状態で配設される。外側ロータ３０とステータ１０の中心は略一致する。外側ロータ３０は、環状の磁性体部品であり、例えば、複数の円環状の珪素鋼鈑（電磁鋼鈑）が積層されて構成される。外側ロータ３０は、例えば、θ方向に互いに間隔をおいた状態で配設された複数の永久磁石３１を有する。

内側ロータ５０は、ステータ１０のＲ方向内側にステータ１０に対して間隔をおいた状態で配設される。内側ステータ５０とステータ１０の中心は略一致する。内側ロータ５０は、回転軸５５の周囲に固定される環状の磁性体部品であり、例えば、複数の円環状の珪素鋼鈑（電磁鋼鈑）が積層されて構成される。内側ロータ５０は、例えば、θ方向に互いに間隔をおいた状態で配設された複数の永久磁石５１を有する。

回転電機１をモータとして使用する場合には、例えば、バッテリ（図示せず）からの直流電流が、インバータ（図示せず）を介して三相交流電流に変換された後、三相交流電流が、各相の出力線（図示せず）を介して外側及び内側Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル２０,２１,２２,２５,２６,２７に供給される。係る外側及び内側Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル２０,２１,２２,２５,２６,２７に対する三相交流電流の供給によって、Ｒ方向の同一直線上に位置する外側及び内側ティース１６,１７に同じ方向の磁場が生成され、磁極の位置がステータ１０のθ方向に沿って移動する回転磁界が生じる。そして、永久磁石３１,５１が回転磁場の生成に基づいてθ方向の力を受け、外側及び内側ロータ３０,５０がθ方向に回動し、回転動力が生成される。

Ｒ方向の同一直線上に位置する外側及び内側ティース１６,１７に同じ方向の磁場が生成される理由については、後で図２を用いて説明する。回転電機１は、２つのロータ３０,５０を有するので、モータとして用いる場合、互いに独立な２つの動力機構に回転動力を供給できる。また、回転電機１は、ステータ１０と、２つのロータ３０,５０を、同じ中心軸の回りにＲ方向に重なるように配置しているので、異なる２つの動力系統に回転動力を供給できる構造をコンパクトに実現できる。

また、回転電機１は、ジェネレータとしても使用できる。例えば、外側ロータ３０と内側ロータ５０が、外側ロータ３０の永久磁石３１によって生成される変動磁場と内側ロータ５０の永久磁石５１によって生成される変動磁場が互いに強め合うように回動したとする。すると、外側及び内側コイル１２,１３に電磁誘導の法則に基づく誘導起電力が誘起され、交流の誘導電流を外側及び内側コイル１２,１３に流すことが可能になる。そして、係る誘導電流に基づく交流電力を、インバータで直流電力に変換した後、バッテリに供給できる。なお、回転電機１は、モータ及びジェネレータのいずれか一方として機能させることもできる。

図２は、図１におけるステータ１０の拡大断面図であり、図３は、参考例のステータ１１０における図２に対応する拡大断面図である。以下、図２及び図３を用いて、ステータ１０における外側及び内側コイル１２,１３の巻回構造、それらのコイル１２,１３の結線構造、及び参考例のステータ１１０に対するステータ１０の優位性について説明する。

なお、以下では、外側及び内側Ｕ相コイル２０,２５の巻回構造、及び外側及び内側Ｕ相コイル２０,２５の結線構造について説明し、それと類似の外側及び内側Ｖ相コイル２１,２６の巻回構造、及び外側及び内側Ｖ相コイル２１,２６の結線構造については、説明を省略する。また、外側及び内側Ｗ相コイル２２,２７の巻回構造、及び外側及び内側Ｗ相コイル２２,２７の結線構造についても、説明を省略する。

また、図２において、Ｕ１,Ｕ２,Ｖ１,Ｖ２,Ｗ１,Ｗ２は、そのＲ方向内方に位置する外側スロット１８に巻回されるコイルの種類を表し、Ｕ１’,Ｕ２’,Ｖ１’,Ｖ２’,Ｗ１’,Ｗ２’は、そのＲ方向外方に位置する内側スロット１９に巻回されるコイルの種類を表す。また、Ｓａ〜Ｓｐは、そのＲ方向内方に位置する特定の外側スロット１８を指し、Ｓａ’,Ｓｉ’は、そのＲ方向外方に位置する特定の内側スロット１９を指す。このことから、図２に示す例では、例えば、外側スロットＳａには、第１外側Ｕ相コイル２０ａが挿通され、外側スロットＳｐには、第２外側Ｕ相コイル２０ｂが挿通される。また、内側スロットＳａ’には、第１内側Ｕ相コイル２５ａが挿通され、内側スロットＳｉ’には、第２内側Ｕ相コイル２５ｂが挿通される。

図２を参照して、回転電機１では、外側Ｕ相コイル２０を、領域Ｒ１で表す外側スロットＳａのＲ方向内方側の端部から巻き始め、１周目の第１外側Ｕ相コイル２０ａを領域Ｒ１から巻き始める。そして、第１外側Ｕ相コイル２０ａの１番目のセグメントコイルを、外側スロットＳａと外側スロットＳｂを用いて、Ｒ方向内側からＲ方向外側に巻回する。次に、１番目のセグメントコイルに直列に接続される、第１外側Ｕ相コイル２０ａの２番目のセグメントコイルは、外側スロットＳｂと外側スロットＳｃを用いて、Ｒ方向外側からＲ方向内側に巻回され、該２番目のセグメントコイルに直列に接続される３番目のセグメントコイルは、外側スロットＳｃと外側スロットＳｄを用いて、Ｒ方向内側からＲ方向外側に巻回される。このように第１外側Ｕ相コイル２０ａを構成する各セグメントコイルを外側ティース１６に順に巻回する。

第１外側Ｕ相コイル２０ａの４番目のセグメントコイルは、外側スロットＳｄと外側スロットＳｅを用いて、Ｒ方向外側からＲ方向内側に巻回され、第１外側Ｕ相コイル２０ａの５番目のセグメントコイルは、外側スロットＳｅと外側スロットＳｆを用いて、Ｒ方向内側からＲ方向外側に巻回される。また、第１外側Ｕ相コイル２０ａの６番目のセグメントコイルは、外側スロットＳｆと外側スロットＳｇを用いて、Ｒ方向外側からＲ方向内側に巻回され、第１外側Ｕ相コイル２０ａの７番目のセグメントコイルは、外側スロットＳｇと外側スロットＳｈを用いて、Ｒ方向内側からＲ方向外側に巻回される。また、第１外側Ｕ相コイル２０ａの８番目のセグメントコイルは、外側スロットＳｈと外側スロットＳｉを用いて、Ｒ方向外側からＲ方向内側に巻回される。第１外側Ｕ相コイル２０ａの８番目のセグメントコイルの巻き終わり部分である外側スロットＳｉのＲ方向内方側の端部が、第１外側Ｕ相コイル２０ａの巻き終わり部分となる。

第１外側Ｕ相コイル２０ａの巻き終わり部分は、２周目の第２外側Ｕ相コイル２０ｂの巻き始め部分に直列に接続され、第２外側Ｕ相コイル２０ｂの１番目のセグメントコイルに直列に接続される。第２外側Ｕ相コイル２０ｂの１番目のセグメントコイルは、外側スロットＳｉと外側スロットＳｊを用いて、Ｒ方向内側からＲ方向外側に巻回される。第２外側Ｕ相コイル２０ｂも第１外側Ｕ相コイル２０ａと同様に外側ティース１６に分布巻きで巻回される。

詳しくは、第２外側Ｕ相コイル２０ｂの２番目のセグメントコイルは、外側スロットＳｊと外側スロットＳｋを用いて、Ｒ方向外側からＲ方向内側に巻回され、第２外側Ｕ相コイル２０ｂの３番目のセグメントコイルは、外側スロットＳｋと外側スロットＳｌを用いて、Ｒ方向内側からＲ方向外側に巻回される。また、第２外側Ｕ相コイル２０ｂの４番目のセグメントコイルは、外側スロットＳｌと外側スロットＳｍを用いて、Ｒ方向外側からＲ方向内側に巻回され、第２外側Ｕ相コイル２０ｂの５番目のセグメントコイルは、外側スロットＳｍと外側スロットＳｎを用いて、Ｒ方向内側からＲ方向外側に巻回される。

また、第２外側Ｕ相コイル２０ｂの６番目のセグメントコイルは、外側スロットＳｎと外側スロットＳｏを用いて、Ｒ方向外側からＲ方向内側に巻回され、第２外側Ｕ相コイル２０ａの７番目のセグメントコイルは、外側スロットＳｏと外側スロットＳｐを用いて、Ｒ方向内側からＲ方向外側に巻回される。そして、第２外側Ｕ相コイル２０ｂの８番目のセグメントコイル（最後のセグメントコイル）は、外側スロットＳｐと外側スロットＳｉを用いて、Ｒ方向外側からＲ方向内側に巻回される。

よって、回転電機１では、第２外側Ｕ相コイル２０ｂが、領域Ｒ２で表す外側スロットＳｉのＲ方向内方側の端部で巻き終わり、外側Ｕ相コイル２０が領域Ｒ２で巻き終わる。このことから、回転電機１では、外側Ｕ相コイル２０の片側端部（巻き終わりの端部）が、外側Ｕ相コイル２０のＲ方向の内側に位置する。

外側Ｕ相コイル２０の上記片側端部は、内側Ｕ相コイル２５の１周目の第１内側Ｕ相コイル２５ａの１番目のセグメントコイルに直列に接続される。第１内側Ｕ相コイル２５ａの１番目のセグメントコイルは、領域Ｒ３で示す端部、すなわち、外側スロットＳａの延在方向（Ｒ方向に一致）の延長線上にある内側スロットＳａ'のＲ方向外側の端部から巻き始められる。外側スロットＳａは、外側Ｕ相コイル２０が巻き始められる外側スロット１８である。よって、外側Ｕ相コイル２０と内側Ｕ相コイル２５は、巻き始めのθ方向位置が互いに一致する。内側Ｕ相コイル２５は、内側Ｕ相コイル２５が生成する磁場と外側Ｕ相コイル２０が生成する磁場とが強め合う巻回方向で、外側Ｕ相コイル２０と同様の手法で内側ティース１７に分布巻きで巻回される。内側Ｕ相コイル２５の係る巻回方向での巻回により、Ｒ方向の同一直線上に位置する外側及び内側ティース１６,１７に同じ方向の磁場が生成される。内側Ｕ相コイル２５は、外側Ｕ相コイル２０と異なり内側スロット１９のＲ方向外側から巻き始められているので、内側Ｕ相コイル２５は、領域Ｒ４で示す端部、すなわち、時計回りで内側スロットＳａ'に隣り合う内側スロットＳｉ'のＲ方向外側の端部で巻き終わり、２周目の第２内側Ｕ相コイル２５ｂは、領域Ｒ４で示す端部で巻き終わる。領域Ｒ３で示す内側Ｕ相コイル２５の巻き始めの端部は、外側Ｕ相コイル２０の片側端部にＵ相用接続配線７０で結線される内側Ｕ相コイル２５の片側端部を構成する。

図３に示す参考例の回転電機１０１は、従来存在するコイルの巻回構造を適用されている点のみが図２に示す回転電機１と異なる。詳しくは、ロータが１つの回転電機は、環状のステータと、ステータの内方に配置されたロータを備え、ステータが、円環状のヨークと、ヨークから径方向内方に突出する複数のティースと、複数のティースに巻回されたコイルを含む。また、そのような回転電機は、外部からコイルに電力を供給し易く、また外部に電力を取り出し易い等の理由から、コイルが、ティースの径方向外方側から巻き始められ、ティースの径方向外方側で巻き終わる。

したがって、このコイルの従来の巻回構造を、外側及び内側ロータを有する回転電機に適用すると、参考例の回転電機１０１のように、外側Ｕ相コイル１２０の両端部（図３に領域Ｒ１'で示す巻き始めの端部と、領域Ｒ２'で示す巻き終わりの端部）が共にＲ方向外方側に位置することになって、外側Ｕ相コイル１２０と内側Ｕ相コイル１２５の結線を行うＵ相用接続配線１７０が、ステータ１１０のＺ方向一方側の端面をＲ方向に横断する長さが長くなり、回転電機１０１のコンパクト化や低コスト化への支障となる虞がある。

これに対し、図２に示す本実施形態の回転電機１によれば、外側コイル１２の片側端部が、外側コイル１２のＲ方向内側に位置し、その片側端部を内側コイル１３のＲ方向外側の片側端部に結線する。よって、図３に示す回転電機１０１の場合、すなわち、外側コイル１１２が従来のコイルの巻回構造を有し、外側コイル１１２の両端部が共にＲ方向外側に位置する場合との比較において、結線を行う配線７０の長さを短くできる。その結果、回転電機１のコンパクト化や低コスト化を実現し易くなるのである。

尚、本発明は、上記実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲において種々の改良や変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、外側及び内側Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイル２０,２１,２２,２５,２６,２７が、複数の外側及び内側ティース１６,１７に跨るようにθ方向に２周に亘って分布巻きされる例について説明したが、外側及び内側Ｕ，Ｖ，Ｗ相コイルは、複数の外側及び内側ティースに跨るようにθ方向に１周のみに亘って分布巻きされてもよい。また、外側及び内側コイル１２,１３が、平角線を含むセグメントコイルを有する場合について説明したが、外側及び内側コイルは、平角線を含まなくてもよく、セグメントコイルでないコイルで構成されてもよい。また、外側及び内側コイル１２,１３が外側及び内側ティース１６,１７に分布巻きされる場合について説明したが、外側及び内側コイルは外側及び内側ティースに集中巻きされてもよい。要は、本発明の回転電機は、環状のヨーク、ヨークの周方向に互いに間隔をおいた状態でヨークからＲ方向外方に突出する複数の外側ティース、及びヨークのθ方向に互いに間隔をおいた状態でヨークからＲ方向内方に突出する複数の内側ティースを含むステータコアと、外側ティースに巻回され、片側端部がＲ方向内側に位置する外側コイルと、内側ティースに巻回され、片側端部がＲ方向外側に位置する内側コイルと、を備え、外側コイルの上記片側端部と内側コイルの上記片側端部が、配線で電気的に接続される構成を有していれば、如何なる構造の回転電機でもよい。

１回転電機、１０ステータ、１１ステータコア、１２外側コイル、１３内側コイル、１５ヨーク、１６外側ティース、１７内側ティース、３０外側ロータ、５０内側ロータ、７０Ｕ相用接続配線、Ｒ方向径方向、 θ方向周方向、Ｚ方向軸方向。

Claims

環状のヨーク、前記ヨークの周方向に互いに間隔をおいた状態で前記ヨークから径方向の外方に突出する複数の外側ティース、及び前記ヨークの前記周方向に互いに間隔をおいた状態で前記ヨークから前記径方向の内方に突出する複数の内側ティースを含むステータコアと、
夫々が平角線を有して前記外側ティースに巻回され、夫々の一方側端部が前記径方向の内側に位置する、外側Ｕ相コイル、外側Ｖ相コイル、及び外側Ｗ相コイルと、
夫々が平角線を有して前記内側ティースに巻回され、夫々の一方側端部が前記径方向の外側に位置する、内側Ｕ相コイル、内側Ｖ相コイル、及び内側Ｗ相コイルと、
前記外側Ｕ相コイルの前記一方側端部と前記内側Ｕ相コイルの前記一方側端部を電気的に接続するＵ相接続配線と、
前記外側Ｖ相コイルの前記一方側端部と前記内側Ｖ相コイルの前記一方側端部を電気的に接続するＶ相接続配線と、
前記外側Ｗ相コイルの前記一方側端部と前記内側Ｗ相コイルの前記一方側端部を電気的に接続するＷ相接続配線と、
を備え、
前記外側Ｕ相コイル、前記外側Ｖ相コイル、及び前記外側Ｗ相コイルの夫々は、前記複数の外側ティースに周方向に２周に亘って分布巻きされると共に、直列に接続された複数のセグメントコイルを有し、
前記内側Ｕ相コイル、前記内側Ｖ相コイル、及び前記内側Ｗ相コイルの夫々は、前記複数の内側ティースに周方向に２周に亘って分布巻きされると共に、直列に接続された複数のセグメントコイルを有し、
前記外側Ｕ相コイルの他方側端部は、前記外側Ｕ相コイルの前記一方側端部が収容されているスロットに前記周方向に隣り合うスロットの前記径方向の内側に位置して電源側の対応するＵ相動力線に電気的に接続され、
前記外側Ｖ相コイルの他方側端部は、前記外側Ｖ相コイルの前記一方側端部が収容されているスロットに前記周方向に隣り合うスロットの前記径方向の内側に位置して前記電源側の対応するＶ相動力線に電気的に接続され、
前記外側Ｗ相コイルの他方側端部は、前記外側Ｗ相コイルの前記一方側端部が収容されているスロットに前記周方向に隣り合うスロットの前記径方向の内側に位置して前記電源側の対応するＷ相動力線に電気的に接続され、
前記内側Ｕ相コイルの他方側端部は、前記内側Ｕ相コイルの前記一方側端部が収容されているスロットに前記周方向に隣り合うスロットの前記径方向の外側に位置して中性線に電気的に接続され、
前記内側Ｖ相コイルの他方側端部は、前記内側Ｖ相コイルの前記一方側端部が収容されているスロットに前記周方向に隣り合うスロットの前記径方向の外側に位置して前記中性線に電気的に接続され、
前記内側Ｗ相コイルの他方側端部は、前記内側Ｗ相コイルの前記一方側端部が収容されているスロットに前記周方向に隣り合うスロットの前記径方向の外側に位置して前記中性線に電気的に接続されている、回転電機。