図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的におよび/または構造的に対応する部分および/または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および/または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。
第1実施形態
図1および図2は、回転電機1を示す。図1および図2において、回転電機1は、径方向に関してやや誇張して図示されている。破線は、省略、または隠れ線を示している。回転電機1は、回転軸AX周りを回転するように構成されている。以下の説明において、回転軸AXが延びる方向は軸方向、回転軸AX周りは周方向、回転軸AXを中心とする放射方向は径方向と呼ばれる。
図1において、回転電機1は、回転体2と連結されている。回転体2は、回転軸AX周りを回転するように構成されている。回転体2は、回転軸、または変速機の入出力端である。回転電機1は、ハウジング3の中に収容されている。ハウジング3は、回転電機1のための固定部を提供する。
回転電機1は、回転子10と、固定子20とを有する。回転電機1は、インナロータ型である。回転子10と固定子20とは、それらの間にエアギャップAGを形成するように配置されている。回転子10は、回転体2の径方向外側に配置されている。固定子20は回転子10のさらに径方向外側に配置されている。
回転子10は、回転子コア11と、複数の回転子磁極12とを有する。回転子コア11は、環状の磁性体である。回転子コア11は、回転体2と回転方向に関して連結されている。複数の回転子磁極12は、永久磁石によって提供されている。複数の回転子磁極12は、回転子コア11の外周面に等間隔に配置されている。この結果、回転子10は、永久磁石回転子を提供する。
固定子20は、固定子コア30と、固定子コア30に装着されたインシュレータ40と、インシュレータ40に装着されたコイル50とを有する。固定子20は、複数の固定子磁極を提供する。この実施形態では、固定子20は、18個の固定子磁極を提供する。図中には、固定子磁極21、固定子磁極22、固定子磁極23が例示されている。これら3つの固定子磁極21、22、23のそれぞれは、対応する相巻線を含む。ひとつの固定子磁極は、ひとつのティース31と、ひとつのボビン41と、ひとつの単コイル51とを有している。
これら複数の固定子磁極は、周方向に隣接する2つの固定子磁極の間に極間隙間PGを区画形成している。極間隙間PGは、周方向隙間とも、コイル間隙間とも呼ばれる。複数の極間隙間PGは、周方向に関して互いに等しい所定の幅を有している。複数の極間隙間PGは、周方向に沿って等間隔に配置されている。極間隙間PGは、後述する接続部を配置することを許容する大きさをもつ。極間隙間PGは、接続部を形成し、配置するための製造作業を実施することを許容する大きさをもつ。極間隙間PGの大きさは、後述する接続部とコイル50との間に回転電機1として必要な電気絶縁性を確保することを可能とする。
固定子コア30は、例えば、電磁鋼板の積層体である。固定子コア30は、複数のティース31を有する。固定子コア30は、ヨーク32を有する。ヨーク32は、環状の磁性体である。ヨーク32は、複数のティース31を磁気的に、かつ、機械的に連結している。複数のティース31は、ヨーク32の内周面に等間隔に配置されている。複数のティース31と環状のヨーク32とは、連続体である。
インシュレータ40は、電気絶縁性の樹脂製である。インシュレータ40は、樹脂成形体である。インシュレータ40は、軸方向に関して分割された複数の分割体を有する。複数の分割体は、固定子コア30に対して装着されて、インシュレータ40を提供する。インシュレータ40は、複数のティース31のための複数のボビン41を提供する。ひとつのティース31に、ひとつのボビン41が形成されている。ボビン41は、コイル50のための巻胴を提供する。ひとつのボビン41は、ひとつのティース31の径方向外側に位置する筒部42を有する。ひとつのボビン41は、ティース31の基端における基端フランジ43と、ティース31の先端における先端フランジ44とを提供する。言い換えると、筒部42と、基端フランジ43と、先端フランジ44とは、ひとつのボビン41を提供している。
コイル50は、固定子巻線を提供する。コイル50は、多相巻線を提供する。この実施形態では、コイル50は、三相巻線を提供する。コイル50と固定子コア30との間には、インシュレータ40が配置されている。コイル50は、複数のティース31の径方向外側に配置されている。コイル50は、複数の単コイル51を備える。ひとつの単コイル51は、ひとつのティース31の径方向外側に配置されている。複数の単コイル51は、素線をボビン41に巻くことによって形成されている。素線は、銅製または銅合金製の単線である。素線は、巻線作業を可能とする可撓性をもつ。
固定子磁極21は、三相巻線のうちのひとつの相巻線、例えば、U相巻線を提供する。固定子磁極22は、三相巻線のうちの他のひとつの相巻線、例えば、V相巻線を提供する。固定子磁極23は、三相巻線のうちの残るひとつの相巻線、例えば、W相巻線を提供する。
固定子20は、少なくともひとつの導電部材60を備える。固定子20は、複数の導電部材60を有している。導電部材60は、バスバーとも呼ばれる。導電部材60は、コイル50を形成するための素線とは異なる断面形状を有する。素線は、丸断面であり、導電部材60は、長方形または正方形の矩形断面である。導電部材60は、可撓性を有している。導電部材60の可撓性は、素線の可撓性よりも低い。導電部材60は、素線よりも、硬く変形しにくい。よって、導電部材60は、コイル50のための素線を、単コイル51から電気的に引き出すための導電性の部材である。
複数の導電部材60は、電力端部材61、62、63と、中性点部材64とを含む。電力端部材61、62、63は、三相巻線としての出力端子または入力端子を提供する。回転電機1が発電機として機能する場合、電力端部材61、62、63は、出力端子を提供する。回転電機1が電動機として機能する場合、電力端部材61、62、63は、入力端子を提供する。この実施形態では、電力端部材61、62、63は、電気コネクタの端子を提供する。中性点部材64は、三相巻線としての中性点接続を提供する。
ひとつの導電部材60は、少なくともひとつの接続部65、66、67、68、69を有する。導電部材60は、接続部65、66、67、68、69において、少なくともひとつのコイル端52と電気的にかつ機械的に接続されている。コイル端52は、コイル50の端部である。固定子20は、複数のコイル端52を有している。コイル50が三相巻線を提供する場合、固定子20は、例えば、6個のコイル端52を有する。
複数の電力端部材61、62、63のそれぞれは、互いに隣り合う3つの極間隙間PGにそれぞれが配置された複数の接続部65、66、67を有する。電力端部材61は、第1の極間隙間PGに配置された接続部65を有する。電力端部材62は、第2の極間隙間PGに配置された接続部66を有する。電力端部材63は、第3の極間隙間PGに配置された接続部67を有する。第1-第3の極間隙間PGは、互いに隣り合って配置されている。複数の接続部65、66、67のそれぞれは、最小単位の数のコイル端52と接続されている。最小単位は、コイル50における並列数である。この実施形態では、最小単位は、1である。コイル50が2つの並列コイルによって提供される場合、最小単位は、2である。
中性点部材64は、互いに隣り合う複数の極間隙間PGにそれぞれが配置された複数の接続部68、69を有する。図示の例では、中性点部材64は、互いに隣り合う2つの極間隙間PGにそれぞれが配置された2つの接続部68、69を有する。接続部68は、最小単位の数のコイル端52と接続されている。接続部69は、最小単位の2倍の数のコイル端52と接続されている。
複数の接続部65、66、67、68、69は、互いに隣り合う複数の極間隙間PGに分散的に配置されている。複数の接続部65、66、67、68、69は、互いに隣り合う複数の極間隙間PGに、1対1の関係で配置されている。この実施形態では、ひとつの極間隙間PGにひとつの接続部が配置されている。この結果、互いに隣り合う5個の極間隙間PGに、5個の接続部65、66、67、68、69が配置されている。
接続部65、66、67、68、69は、極間隙間PGの中に位置づけられている。接続部65、66、67、68、69は、軸方向に関して極間隙間PGの中に位置づけられている。導電部材60の一部は、極間隙間PGから軸方向に延びだすことがある。しかし、接続部65、66、67、68、69は、その全体が極間隙間PGの中に配置されている。接続部65、66、67、68、69は、径方向に関して極間隙間PGの中に位置づけられている。導電部材60の一部は、極間隙間PGから径方向に延びだすことがある。しかし、接続部65、66、67、68、69は、その全体が極間隙間PGの中に配置されている。
複数の磁極は、周方向に沿って延びるヨーク32から径方向に沿って突出している。複数の導電部材60は、周方向延在部60aと、径方向延在部60bとを有している。周方向延在部60aは、ヨーク32に沿って周方向に延びている。径方向延在部60bは、周方向延在部から径方向に延びており、先端が極間隙間PGに到達している。この径方向延在部60bの先端に、接続部65、66、67、68、69が形成されている。例えば、電力端部材61、63は、周方向延在部60aと、径方向延在部60bとを有する。電力端部材62は、径方向延在部60bだけで構成されている。電力端部材61、62、63は、極間隙間PGに向けて延び出す接続部のための径方向延在部と、外部回路との接続のために延び出す外部接続のための径方向延在部とを有している。中性点部材64は、周方向延在部60aと、2つの径方向延在部60bとを有している。
固定子20は、端子台80を備える。端子台80は、電気絶縁性の樹脂製である。端子台80は、複数の導電部材60を支持している。端子台80は、複数の電力端部材61、62、63を支持している。複数の電力端部材61、62、63は、端子台80にインサート成形されている。端子台80は、本体部81と、コネクタ部82とを有する。本体部81は、固定子20に沿って弧状に延びている。コネクタ部82は、本体部81より径方向外側に位置しており、本体部81から径方向外側に向けて延び出している。コネクタ部82は、外部回路のコネクタと接続される。コネクタ部82は、電力端部材61、62、63と外部回路との接続を提供する。外部回路は、回転電機1のための制御回路を提供する。端子台80は、固定子20に固定されている。具体的には、端子台80は、インシュレータ40に固定されている。中性点部材64は、インシュレータ40に支持されている。
図2は、図1のII-II線における断面を図示している。図中には、複数の導電部材60のうち、電力端部材61の位置が、複数の固定子磁極との相対的な位置関係によって例示されている。複数の導電部材60は、図示されるひとつと同様に配置されている。図中には、渡り線54が例示されている。なお、渡り線54の配置、および数は、あくまで例示である。複数の渡り線54の配置、および数は、後述の巻線図によって示されている。
複数の磁極21、22、23は、ボビン41としてのインシュレータ40を含んでいる。回転電機1の軸方向におけるインシュレータ40の高さTH40は、固定子20の高さを規定している。言い換えると、インシュレータ40の高さTH40は、回転電機1の高さを規定している。複数の導電部材60は、軸方向におけるインシュレータ40の高さTH40の中に配置されている。
コイル50は、複数の単コイル51の間にわたって延びる渡り線54を有する。渡り線54は、ひとつの相巻線に属する複数の単コイル51を連続した素線によって接続している。言い換えると、渡り線54は、同相の複数の固定子磁極を連続線によって接続している。三相巻線の場合、例えば、1番-4番-7番・・・といった同相に属する複数の単コイル51が接続される。渡り線54は、インシュレータ40に沿って敷設されている。渡り線54は、少なくとも部分的に、基端フランジ43の径方向外側を経由している。渡り線54は、少なくとも部分的に、端子台80が配置された軸方向端部とは反対の軸方向端部を経由している。
電力端部材61は、外部接続のためのコネクタ部82において径方向に沿って延びている。電力端部材61は、基端フランジ43の径方向外側において、周方向に沿って延びている。電力端部材61は、第1の極間隙間PGの径方向外側において、角部を有している。電力端部材61は、第1の極間隙間PGの径方向外側において、基端フランジ43を径方向に横切るように延びている。電力端部材61は、第1の極間隙間PGの中において、軸方向に沿って延びている。接続部65は、第1の極間隙間PGの中に位置づけられている。接続部65は、軸方向に関して極間隙間PGのほぼ中央に位置している。接続部65は、径方向に関して極間隙間PGのほぼ中央に位置している。
端子台80は、基端フランジ43より径方向外側に位置している。端子台80は、回転電機1の軸方向両端のうち、一方の軸方向端部にのみ配置されている。コネクタ部82は、基端フランジ43より径方向外側に位置している。コネクタ部82は、ハウジング3の外部に露出している。コネクタ部82は、ハウジング3の外において、径方向外側に向けて開口している。コネクタ部82は、径方向に沿って操作される外部回部のコネクタを径方向外側から受け入れることにより、電力端部材61を介した電気的な接続を形成する。
図3は、図2における接続部の拡大図である。複数の導電部材60、すなわち、複数の電力端部材61、62、63、および中性点部材64は、それらが提供する接続部65、66、67、68、69において、相似の形状を有している。導電部材60は、径方向延在部60bの中に、曲がり部60cと、接合部60dとを有する。曲がり部60cは、固定子20の軸方向端面から、インシュレータ40の表面に沿って延び、さらに極間隙間PGに延び出すクランク型である。導電部材60とコイル端52との接続は、ヒュージングによって提供されている。ヒュージングによる接続を提供する接合部60dは、コイル端52を包むように曲げられた導電部材60によって提供されている。導電部材60とコイル端52と、ヒュージング加工によって電気的かつ機械的に接続されている。
図4は、回転電機1におけるコイル50の回路を示す巻線図である。回転電機1は、周方向に配置された複数の磁極によって多相巻線を提供する。コイル50は、固定子20の内側から見た状態として図示されている。図中において、繰り返しであるスロットS7-S15の範囲は省略されている。コイル50は、複数の相巻線を有する。コイル50は、U相巻線50u、V相巻線50v、およびW相巻線50wを有する。コイル50は、U相巻線50uの単コイル51と、V相巻線50vの単コイル51と、W相巻線50wの単コイル51とを交互に形成するように巻かれている。この実施形態では、18個の磁極が形成され、それら複数の磁極の間に18個のスロットS1-S18が形成されている。スロットS1-S18は、極間隙間PGに対応する。固定子20は、軸方向に関して一端20aと、他端20bとを有する。一端20aは、導電部材60が配置される端部である。他端20bは、端部渡り線57を配置するための端部である。
コイル50は、所定の最初の磁極から巻き始められる。コイル50は、最初の磁極における単コイル51を巻き終えると、渡り線54を経由して、同相の次の磁極に移行し、この磁極に巻かれる。よって、渡り線54は、同相の磁極を提供する2つの単コイル51の間に延在している。渡り線54は、ジャンパ線とも呼ばれる。コイル50は、複数の磁極に対して順に巻かれる。以下の説明では、最初の磁極を1番と呼ぶ。この巻線工程に起因して、ひとつの磁極のひとつの単コイル51における巻始め部55と、巻終わり部56とを特定することができる。渡り線54は、端部渡り線57と、極間渡り線58と、極間渡り線59とを有する。
端部渡り線57は、回転電機1、すなわち固定子20の他端20bに配置されている。言い換えると、端部渡り線57は、導電部材60が配置された端部(一端20a)とは反対側の端部(他端20b)に配置されている。端部渡り線57は、他端20bにおいて周方向に延在している。端部渡り線57は、周方向に沿って、少なくとも2つの単コイル51とひとつのスロットとにわたる長さにわたって延在している。
極間渡り線58は、巻終わり部56と端部渡り線57との間に配置されている。極間渡り線58は、巻線工程において端部渡り線57の前に位置することから、前渡り線とも呼ばれる。極間渡り線58は、周方向に離れている異なる相の2つの単コイル51の間の極間隙間PGを、軸方向の一端20aと他端20bとの間で連結している。極間渡り線58は、周方向に隣接する2つの磁極の間の極間隙間PGにおいて、軸方向の一端20aと他端20bとの間に延在している。
極間渡り線59は、端部渡り線57と巻始め部55との間に配置されている。極間渡り線59は、巻線工程において端部渡り線57の後に位置することから、後渡り線とも呼ばれる。極間渡り線59は、周方向に離れている異なる相の2つの単コイル51の間の極間隙間PGを、軸方向の一端20aと他端20bとの間で連結している。極間渡り線59は、周方向に隣接する2つの磁極の間の極間隙間PGにおいて、軸方向の一端20aと他端20bとの間に延在している。
図示、および説明では、端部渡り線57、巻始め部55、巻終わり部56、極間渡り線58、および極間渡り線59は、a、b・・・といった識別符号を付して識別されている。a、b・・・といった識別符号は、巻線工程の繰り返しに対応する。例えば、U相巻線50uは、最初の巻始め部55aから巻かれ、最後の巻終わり部56fで終端する。以下、U相巻線50uを詳細に説明する。V相巻線50v、およびW相巻線50wは、同様の形状を有する。
U相巻線50uは、巻始め部55aから、1番の磁極に巻かれ、巻終わり部56aで1番の磁極から離れる。この実施形態では、単コイル51は、時計回り方向に巻かれている。これに代えて、単コイル51は、反時計周り方向に巻かれていてもよい。この実施形態では、巻線工程は、1番の磁極から右方向へ進められる。これに代えて、巻線工程は、1番の磁極から左方向へ進められてもよい。
単コイル51は、磁極において径方向へ数層に積層された素線を有する。単コイル51における層数は、2層以上であり、10層以下である。望ましい形態では、単コイル51は、2層以上、7層以下である。この実施形態では、単コイル51は、2層以上、5層以下である。具体的には、単コイル51は、3層である。この層数は、基端フランジ43および先端フランジ44の高さを規定する。この結果、層数は、インシュレータ40の高さTH40を規定し、結果的に、回転電機1の高さを規定する。単コイル51における層数は、整列巻き、または乱巻きでも2層以上である。巻線図は、単コイル51を模式的に図示しており、ターン数および層数は捨象されている。単コイル51は、固定子20の内側、すなわち内周面に配置されている。
U相巻線50uは、巻終わり部56aから、極間渡り線58aを経由して、端部渡り線57aに到達する。巻始め部55aは、一端20aに配置されている。端部渡り線57aは、他端20b、すなわち導電部材60とは反対の端部に配置されている。固定子20の軸方向の一端20aに複数の導電部材60が集中的に配置されており、固定子20の軸方向の他端20bに複数の端部渡り線57が集中的に配置されている。これにより、固定子20の両端を有効に利用することができる。
U相巻線50uは、巻終わり部56aから極間渡り線58aに移行することにより連続している。極間渡り線58aは、一端20aから他端20bへ延在している。極間渡り線58aは、スロットS2内において軸方向に延在している。極間渡り線58aは、スロットS2内において周方向に延在している。よって、極間渡り線58aは、スロットS2内において斜めに延在している。極間渡り線58aは、固定子20の内側に配置されている。極間渡り線58aは、極間隙間PG内に配置されている。極間渡り線58aは、1番の磁極における単コイル51の一部としても不完全に機能する。
U相巻線50uは、極間渡り線58aから端部渡り線57aに移行することにより連続している。端部渡り線57aは、周方向に延在している。端部渡り線57aは、固定子20の周方向に沿って延在するように配置されている。端部渡り線57aは、基端フランジ43に沿って配置されている。端部渡り線57aは、固定子20の外側に配置されている。このとき、基端フランジ43は、端部渡り線57aを保持するストッパとして機能する。同時に、基端フランジ43の周方向端部は、極間渡り線58aと端部渡り線57aとの境界を規定する。
U相巻線50uは、端部渡り線57aから極間渡り線59aに移行することにより連続している。極間渡り線59aは、他端20bから一端20aへ延在している。極間渡り線59aは、スロットS4内において軸方向に延在している。極間渡り線59aは、スロットS4内において周方向に延在している。よって、極間渡り線59aは、スロットS4内において斜めに延在している。極間渡り線59aは、固定子20の内側に配置されている。極間渡り線59aは、4番の磁極における単コイル51の一部としても不完全に機能する。
U相巻線50uは、極間渡り線59aから巻始め部55bに移行することにより連続している。U相巻線50uは、巻始め部55、単コイル51、巻終わり部56、極間渡り線58、端部渡り線57、極間渡り線59を順に経由する基本サイクルを繰り返し、最後の単コイルに到達する。最後の単コイルでは、U相巻線50uは、極間渡り線59eから巻始め部55fへ移行することにより連続している。U相巻線50uは、16番の磁極に巻かれ、巻終わり部56fにおいて終端している。巻終わり部56fは、中性点部材64と接続されている。
U相巻線50uは、1番、4番、7番、10番、13番、16番の磁極を提供する。V相巻線50v、およびW相巻線50wは、U相巻線50uと同じ形状を有する。よって、V相巻線50vは、2番、5番、8番、11番、14番、17番の磁極を提供する。W相巻線50wは、3番、6番、9番、12番、15番、18番の磁極を提供する。
複数の相巻線50u、50v、50wは、複数の2種類の極間渡り線58、59を提供する。これら極間渡り線58、59は、(1)いずれか1本だけがスロット内を斜行するように、(2)両方がスロット内で交差するように、または、(3)どちらもスロット内にないように、配置されている。
(1)スロットS2には、U相巻線50uの極間渡り線58だけが配置されている。スロットS3には、V相巻線50vの極間渡り線58だけが配置されている。スロットS17には、V相巻線50vの極間渡り線59だけが配置されている。スロットS18には、W相巻線50wの極間渡り線59だけが配置されている。これらの巻始めおよび巻終わりの4つのスロットには、極間渡り線58または極間渡り線59が1本だけ、斜行して配置されている。これらスロットS2、S3、S17、S18は、両端スロットとも呼ばれ、極間渡り線58または極間渡り線59の1本が配置されている。
(2)スロットS4には、W相巻線50wの極間渡り線58と、U相巻線50uの極間渡り線59とが配置されている。2つの極間渡り線58、59は、スロットS4内、すなわち極間隙間PGにおいて交差している。スロットS5には、U相巻線50uの極間渡り線58と、V相巻線50vの極間渡り線59とが配置されている。2つの極間渡り線58、59は、スロットS5内、すなわち極間隙間PGにおいて交差している。スロットS6には、V相巻線50vの極間渡り線58と、W相巻線50wの極間渡り線59とが配置されている。2つの極間渡り線58、59は、スロットS6内、すなわち極間隙間PGにおいて交差している。これらスロットS4、S5、S6番に見られる交差配置は、巻線工程の繰り返し工程によって、異なる相巻線の2本の極間渡り線58、59が配置されるスロットS7、S8、S9、S10、S11、S12、S13、S14、S15、S16においても見られる。2本の極間渡り線58、59は、極間隙間PGの軸方向の中央で交差している。2本の極間渡り線58、59は、極間隙間PGの周方向の中央で交差している。これらスロットS4-S16は、中間スロットとも呼ばれ、極間渡り線58および極間渡り線59の2本が交差するように配置されている。
(3)スロットS1には、極間渡り線58も、極間渡り線59も配置されていない。スロットS1は、境界スロットとも呼ばれ、極間渡り線が配置されない。
端部渡り線57は、他端20bに配置されている。端部渡り線57は、基端フランジ43に沿って配置されている。端部渡り線57は、基端フランジ43の径方向外側に配置されている。端部渡り線57は、径方向および軸方向に関して互いに重なって配置されている。この実施形態では、異相の端部渡り線57は、他端20bにおいて、軸方向に積層されている。他端20bに配置されている端部渡り線57は、周方向におけるすべての位置において、2本以下である。図中において、記号*1、*2は、その位置における端部渡り線57の数を示す。固定子20の軸方向端部(他端20b)において、複数の端部渡り線57は、(1)1本だけが延在するように、(2)2本が重なって延在するように、または、(3)ゼロとなるように、配置されている。
(1)2番の磁極の基端フランジ43に沿って位置する端部渡り線57は、1本である。17番の磁極の基端フランジ43に沿って位置する端部渡り線57は、1本である。スロットS3の軸方向に位置する端部渡り線57は、1本である。V相巻線50vの極間渡り線58がスロットS3内に配置されているからである。スロットS4の軸方向に位置する端部渡り線57は、1本である。2本の極間渡り線58、59がスロットS4内に配置されているからである。スロットS5の軸方向に位置する端部渡り線57は、1本である。2本の極間渡り線58、59がスロットS5内に配置されているからである。スロットS3、S4、S5の端部にみられる1本の端部渡り線57の存在は、スロットS6、S7、S8、S9、S10、S11、S12、S13、S14、S15、S16、S17においても繰り返されている。
(2)3番の磁極の基端フランジ43に沿って位置する端部渡り線57は、2本である。4番の磁極の基端フランジ43に沿って位置する端部渡り線57は、2本である。5番の磁極の基端フランジ43に沿って位置する端部渡り線57は、2本である。3番、4番、5番の磁極の基端フランジ43にみられる複数の端部渡り線57の存在は、6番、7番、8番、9番、10番、11番、12番、13番、14番、15番、16番の磁極の基端フランジ43においても繰り返されている。
(3)スロットS1の軸方向に位置する端部渡り線57は、ない(0本である)。1番の磁極の基端フランジ43に沿って位置する端部渡り線57は、ない。18番の磁極の基端フランジ43に沿って位置する端部渡り線57は、ない。境界スロットS1および両端の磁極の他端20bは、渡り線を要しないからである。スロットS2の軸方向に位置する端部渡り線57は、ない。渡り線として機能する極間渡り線58がスロットS2内に配置されているからである。スロットS18の軸方向に位置する端部渡り線57は、ない。渡り線として機能する極間渡り線59がスロットS18内に配置されているからである。
この実施形態では、渡り線54は、ひとつの極間渡り線58、ひとつの極間渡り線59、および、ひとつの端部渡り線57を含んでいる。ひとつの極間渡り線58は、同相の2つの単コイル51のうち、一方の単コイル51の巻終わり部56から延在する。ひとつの極間渡り線59は、同相の2つの単コイル51のうち、他方の単コイル51の巻始め部55から延在する。渡り線54は、ひとつの極間渡り線58、端部渡り線57、および、ひとつの極間渡り線59を、この順序で有している。多相巻線を形成する複数の相巻線50u、50v、50wは、それぞれが極間渡り線58、59を有する。この結果、いくつかの極間隙間PGにおいて、異相の極間渡り線58、59が交差している。複数の磁極の間に形成された複数のスロットS1-S18は、極間渡り線58、59がないひとつのスロットS1を含んでいる。複数のスロットS1-S18は、ひとつの極間渡り線58またはひとつの極間渡り線59が配置された複数のスロットS2、S3、S17、S18を含んでいる。複数のスロットS1-S18は、2つの極間渡り線58、59が交差して配置された複数のスロットS4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12、S13、S14、S15、S16を含んでいる。端部渡り線57は、固定子20の径方向における内外面のうち、単コイル51が配置される面とは反対の面に配置されている。言い換えると、磁極は、基端フランジ43を備えており、端部渡り線57と極間渡り線58、59とは、回転電機1の径方向に関して基端フランジ43の両側に配置されている。
回転電機の製造方法は、回転子10を組み立てる工程と、固定子20を組み立てる工程とを含む。固定子20を組み立てる工程は、固定子コア30を組み立てる工程と、固定子コア30にインシュレータ40を装着する工程と、コイル50を巻く工程と、複数の接続部65、66、67、68、69を形成する工程とを含む。コイル50を巻く工程は、巻線機を使用することによって、コイル50を形成するように、インシュレータ40付きの固定子コア30に、素線を巻きつける。この工程は、ひとつの巻線ノズルによって順に、または、複数の巻線ノズルによって並列的に実施することができる。
コイル50を巻く工程は、一端20aから巻き始めて最初の単コイル51を巻く。この工程は、端部渡り線57を他端20bに配置しながら、進められる。繰り返し工程では、他端20bから単コイル51を巻き始めて、次々と単コイル51を巻き進める。しかも、この工程は、極間渡り線58と極間渡り線59との両方をスロット内に配置しながら、次々と単コイル51を巻き進める。この工程は、一端20aにおいて、最後の単コイル51を巻き終える。
複数の接続部65、66、67、68、69を形成する工程は、複数のコイル端52を複数の導電部材60に接続する。この工程では、導電部材60とコイル端52とが電気的に接続される。この工程は、導電部材60を極間隙間PGに配置した後に、導電部材60に接するようにコイル端52を配置し、このコイル端52を包み込むように接合部60bを曲げ、ヒュージング加工することによって実行することができる。代替的に、この工程は、極間隙間PGの外において、導電部材60に接するようにコイル端52を配置し、このコイル端52を包み込むように接合部60bを曲げ、ヒュージング加工した後に、導電部材60を極間隙間PGに配置することによって実行してもよい。
さらに、回転電機の製造方法は、複数の導電部材60を固定する工程を含む。この工程は、複数の接続部を形成する工程の前、または後に実行することができる。この実施形態では、端子台80によって複数の電力端部材61、62、63が、固定子20の規定の位置に位置づけられ、固定される。
以上に述べた実施形態によると、少なくともひとつの極間渡り線58または極間渡り線59を備えることにより、極間渡り線58または極間渡り線59が配置されたスロット(極間隙間PG)の軸方向の端部における端部渡り線57の数を抑制することができる。当該スロット(極間隙間PG)の軸方向の端部に配置されるべき端部渡り線57が、極間渡り線58、59によって提供されるからである。特に、2つの異なる相巻線の極間渡り線58と極間渡り線59とをスロット(極間隙間PG)内において交差させることにより、極間渡り線58および極間渡り線59が配置されたスロット(極間隙間PG)の軸方向の端部における端部渡り線57の数を、相数-2に抑制することができる。三相巻線の場合、極間渡り線58および極間渡り線59が交差して配置されたスロット(極間隙間PG)の軸方向の端部における端部渡り線57の数を、1本に抑制することができる。この結果、小型の回転電機1が提供される。
以上に述べた実施形態によると、複数のコイル端52のための接続部65、66、67、68、69を極間隙間PGに配置することができる。このため、コイル端52のための接続部65、66、67、68、69における軸方向の小型化が図られる。この実施形態によると、接続部65、66、67、68、69を容易に製造することができる。この実施形態によると、軸方向長さが短い回転電機が提供される。
第2実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、回転電機1は、中性点部材64と、弧状の端子台80とを備える。これに代えて、この実施形態では、回転電機1は、複数端子型の中性点部材264と、円環状の端子台280とを備える。この実施形態では、上記実施形態の要素と対応する要素には、同じ符号を付す。同じ符号で示された要素の説明は、上記実施形態の説明を参照することができる。この実施形態では、回転電機1は、20極の回転子10と、15極の固定子20とを備える。
図5-図12、特に図9に図示されるように、中性点部材264は、3つの接続部68、69、270を有する。中性点部材264は、三相巻線のための3端子を提供する。接続部68は、三相巻線の第1相の巻線のコイル端と中性点部材64との電気的な接続を提供する。接続部69は、三相巻線の第2相の巻線のコイル端と中性点部材64との電気的な接続を提供する。接続部70は、三相巻線の第3相の巻線のコイル端と中性点部材64との電気的な接続を提供する。
複数の接続部65、66、67、68、69、270は、互いに隣り合う複数の極間隙間PGに分散的に配置されている。複数の接続部65、66、67、68、69、270は、互いに隣り合う複数の極間隙間PGに、1対1の関係で配置されている。この実施形態では、ひとつの極間隙間PGにひとつの接続部が配置されている。この結果、互いに隣り合う6個の極間隙間PGに、6個の接続部65、66、67、68、69、270が配置されている。中性点部材264は、櫛歯型、またはピッチフォーク型と呼びうる形状である。中性点部材264は、固定子コア30のヨーク32に沿って周方向に延びる弧状部分と、弧状部分から接続部として径方向内側へ延び出す径方向部分とを有する。径方向部分は、周方向に沿って等間隔に配置されている。
この実施形態でも、複数の導電部材60は、周方向延在部60aと、径方向延在部60bとを有している。例えば、電力端部材61、63は、周方向延在部60aと、径方向延在部60bとを有する。電力端部材62は、径方向延在部60bだけで構成されている。中性点部材264は、周方向延在部60aと、3つの径方向延在部60bとを有している。
上記実施形態では、端子台80は、複数の電力端部材61、62、63だけを支持している。端子台80は、中性点部材64を支持していない。これに代えて、端子台280は、複数の導電部材60のすべてを支持している。端子台280は、複数の電力端部材61、62、63と、中性点部材264との両方を支持している。これら複数の導電部材60は、端子台280にインサート成形されている。
図5-図12、特に図5、図6、図7、図8に図示されるように、端子台280は、円環状である。端子台280は、ヨーク32に沿って周方向に延びている。端子台280は、基端フランジ43より径方向外側に配置されている。この実施形態でも、端子台280は、本体部281と、コネクタ部82とを提供する。本体部281は、円環状である。コネクタ部82は、円環状の本体部281の一部に位置づけられている。
図10、図11に図示されるように、インシュレータ40は、突起245を有する。インシュレータ40は、複数の突起245を有する。突起245は、基端フランジ43の軸方向先端部の径方向外側面から径方向外側へさらに突出している。突起245は、複数の渡り線54を基端フランジ43に沿って位置づけ、保持するためのストッパとして機能する。複数の渡り線54の配置、および数は、後述の巻線図によって示されている。
図13において、中性点部材264は、複数の相巻線50u、50v、50wを接続している。コイル50は、上記実施形態と同じである。
この実施形態でも、極間渡り線58および極間渡り線59が交差して配置されたスロット(極間隙間PG)の軸方向の端部における端部渡り線57の数を、抑制することができる。この結果、小型の回転電機1が提供される。この実施形態でも、複数のコイル端52のための接続部65、66、67、68、69、270を極間隙間PGに配置することができる。このため、複数のコイル端52のための接続部65、66、67、68、69、270における軸方向の小型化が図られる。この実施形態によると、接続部65、66、67、68、69、270を容易に製造することができる。この実施形態によると、軸方向長さが短い回転電機が提供される。
第3実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、回転電機1は、極間渡り線58および極間渡り線59の両方を備える。これに代えて、この実施形態では、回転電機1は、極間渡り線58のみを備える。
図14において、回転電機1は、コイル350を備える。コイル350は、極間渡り線58のみを複数のスロット内に有している。この結果、極間渡り線58が配置されたスロットの軸方向端部において、端部渡り線57の数が抑制される。端部渡り線57は、2本以下に抑制される。
この実施形態では、渡り線54は、同相の2つの単コイル51のうち、一方の単コイル51の巻終わり部56から延在するひとつの極間渡り線58、および、端部渡り線57のみからなる。この実施形態でも、小型の回転電機1が提供される。
第4実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、回転電機1は、少なくとも極間渡り線58を備える。これに代えて、この実施形態では、回転電機1は、極間渡り線59のみを備える。
図15において、回転電機1は、コイル450を備える。コイル450は、極間渡り線59のみを複数のスロット内に有している。この結果、極間渡り線59が配置されたスロットの軸方向端部において、端部渡り線57の数が抑制される。端部渡り線57は、2本以下に抑制される。
この実施形態では、渡り線54は、同相の2つの単コイル51のうち、他方の単コイル51の巻始め部55から延在するひとつの極間渡り線59、および、端部渡り線57のみからなる。この実施形態でも、小型の回転電機1が提供される。
第5実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、回転電機1は、基端フランジ43の径方向外側に端部渡り線57を配置している。これに加えて、この実施形態では、基端フランジ43は、端部渡り線57を配置するための複数の連通部548、549を提供する。この実施形態では、固定子20は、15個の磁極を提供する。
図16において、固定子20は、固定子コア30とインシュレータ40とコイル50とを有する。図中には、固定子20における端部渡り線57、極間渡り線58、および極間渡り線59が図示されている。なお、理解を助け、図が煩雑となることを避けるために、コイル50は模式化され、部分的にだけ隠れ線(破線)で図示されている。インシュレータ40は、基端フランジ43と先端フランジ44とを有している。基端フランジ43および先端フランジ44は、単コイル51の範囲を規定する。さらに、基端フランジ43は、コイル50の素線の位置を規定するための複数の連通部を有している。複数の連通部は、径方向に関してスリット上の開口部を提供する。複数の連通部は、素線を配置することを可能とする。複数の連通部は、端部渡り線57の両端に位置して端部渡り線57の周方向範囲を規定している。コイル50は、複数の相巻線50u、50v、50wを有している。コイル50は、図の中央部に図示された3つの磁極から巻き進められる。
基端フランジ43は、一端20aにおいては、磁極毎に設けられている。基端フランジ43は、他端20aにおいては、複数の連通部を提供するための第1フランジ片546と、第2フランジ片547とを有する。第1フランジ片546は、磁極の径方向外側に位置しており、軸方向に突出している。第1フランジ片546は、磁極フランジとも呼ばれる。第2フランジ片547は、スロットS1-S15の径方向外側に位置しており、軸方向に突出している。第2フランジ片547は、突起245を有する。第2フランジ片547は、スロットフランジとも呼ばれる。第1フランジ片546と、第2フランジ片547とは、周方向に沿って交互に設けられている。第1フランジ片546と第2フランジ片547との間には、第1連通部548と第2連通部549とが交互に区画形成されている。巻線工程の進行方向に関して、第1フランジ片546の前側に第1連通部548が位置し、第1フランジ片546の後側に第2連通部549が位置している。言い換えると、第2フランジ片547の前側に第2連通部549が位置し、第2フランジ片547の後側に第1連通部548が位置している。
第1連通部548と第2連通部549とは、端部渡り線57の両端にそれぞれ位置している。第1連通部548は、極間渡り線58と端部渡り線57との間に位置しており、それらの境界を規定している。第1連通部548は、極間渡り線58の終端に位置している。第1連通部548は、端部渡り線57の始端に位置している。第1連通部548は、素線を固定子20の内側から外側へ引き出す出口連通部でもある。第2連通部549は、端部渡り線57と極間渡り線59との間に位置しており、それらの境界を規定している。第2連通部549は、極間渡り線59の始端に位置している。第2連通部549は、端部渡り線57の終端に位置している。第2連通部549は、素線を固定子20の外側から内側へ引き込む入口連通部でもある。この実施形態では、スロットの中において2つの極間渡り線58、59が配置されている。スロットフランジでもある第2フランジ片547の前側に位置する第2連通部549は、素線を固定子20の外側から内側へ引き込む入口を提供する。スロットフランジでもある第2フランジ片547の後側に位置する第1連通部548は、素線を固定子20の内側から外側へ引き出す出口を提供する。回転電機1が極間渡り線58と極間渡り線59との両方を備える場合、第1連通部548と第2連通部549とは両方が利用される。回転電機1が極間渡り線58、または、極間渡り線59を備える場合、第1連通部548、または、第2連通部549だけが利用される。例えば、回転電機1が極間渡り線58だけを備える場合、第1連通部548だけが入口および出口として利用される。例えば、回転電機1が極間渡り線59だけを備える場合、第2連通部549だけが入口および出口として利用される。
U相巻線50uを代表例として説明する。U相巻線50uは、最初の磁極に巻始め部55aから巻き始められ、巻終わり部56aから極間渡り線58aに移行することにより連続している。極間渡り線58aは、第1連通部548から基端フランジ43の径方向外側に引き出され、端部渡り線57aに移行することにより連続している。端部渡り線57aは、第2連通部549から基端フランジ43の径方向内側に引き込まれ、極間渡り線59aに移行することにより連続している。複数の相巻線50u、50v、50wは、相似形である。よって、いくつかのスロット内では、ひとつの相巻線の極間渡り線58と、他の相巻線の極間渡り線59とが交差している。例えば、スロットS4では、W相巻線50wの極間渡り線58とU相巻線50uの極間渡り線59とが交差している。この実施形態では、15極の磁極が提供されるから、コイル50は、a、b、c、d、eの識別子で特定される要素を備える。例えば、7番の磁極と10番の磁極との間には、極間渡り線58cと、端部渡り線57cと、極間渡り線59cとが配置されている。端部渡り線57cは、出口としての第1連通部548から入口としての第2連通部549まで延在している。
図17において、ひとつの相巻線は、極間渡り線58と、端部渡り線57と、極間渡り線59との両側に単コイル51を位置づけている。コイル50は、固定子20の内側から見た状態として図示されている。このため、ひとつのスロットの中では、異なる2つの相巻線の極間渡り線58と極間渡り線59とが交差している。この結果、基端フランジ43の外側では、端部渡り線57の数が抑制され、小型の回転電機1が提供されている。
第6実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、回転電機1は、極間渡り線58と極間渡り線59との両方を備える。これに加えて、この実施形態では、回転電機1は、極間渡り線58だけを備える。
図18において、固定子20は、第5実施形態で説明したインシュレータ40と、コイル350とを備える。コイル350は、極間渡り線58だけを備える。この実施形態では、第1連通部548だけが入口および出口として利用されている。例えば、U相巻線50uは、ひとつの第1連通部548から引き出され、別の第1連通部548から引き込まれる。この構成では、極間渡り線58だけでコイル50が形成されるから、端部渡り線57がやや長くなる。例えば、端部渡り線57cは、10番の磁極の直前の第1連通部548まで延在している。
図19において、コイル350は、極間渡り線58だけを備える。なお、コイル350に代えて、極間渡り線59だけを備えるコイル450を備えてもよい。この実施形態でも、小型の回転電機1が提供されている。
他の実施形態
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および/または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および/または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および/または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
明細書および図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書および図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書および図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。
上記実施形態では、回転電機1は、インナロータ型である。これに代えて、回転電機1は、アウタロータ型でもよい。上記実施形態では、回転電機1は、電動機を提供する。これに代えて、回転電機1は、発電機、または発電電動機を提供してもよい。また、回転電機1は、サーボモータ、ステップモータなどと呼ばれる多様な用途に利用可能である。
上記実施形態では、固定子コア30は、複数のティース31とヨーク32とが連続した鋼板で提供されている。これに代えて、固定子コア30は、いわゆる多分割コアによって提供されてもよい。この場合、固定子コア30は、複数の部分コアの連結体によって提供される。ひとつの部分コアは、例えば、ひとつの部分環状の部分ヨークと、ひとつのティースとの連続体によって提供される。
上記実施形態では、複数の導電部材60は、端子台80、280にインサート成形されている。これに代えて、複数の導電部材60は、端子台80、280に、圧入固定されてもよい。また、複数の導電部材60は、端子台80、280なしで、インシュレータ40に支持、または固定されてもよい。例えば、複数の導電部材60は、インシュレータ40に直接的にスナップフィットによって固定されてもよい。かかる構成においても、接続部65、66、67、68、69、270が、極間隙間PGに配置されるから、回転電機1のコイル端52における体格が小型化される。上記実施形態では、コネクタ部82は、ハウジング3の外において、径方向外側に向けて開口している。これに代えて、コネクタ部82は、ハウジング3の外において、軸方向に向けて開口していてもよい。この場合、コネクタ部82は、軸方向に沿って操作される外部回部のコネクタを軸方向のいずれかの方向から受け入れることにより電気的な接続を形成する。
上記実施形態では、コイル50は、スター結線である。これに代えて、コイル50は、デルタ結線でもよい。この場合、ひとつの導電部材60と少なくとも2つのコイル端52との接続部が、極間隙間PGに配置される。さらに、上記実施形態では、ひとつの相巻線は、1本の素線によって提供されている。これに代えて、ひとつの相巻線は、複数の素線の並列回路として提供されてもよい。この場合、ひとつの単コイル51は、複数の素線の並列回路によって提供される。例えば、2本の素線によってひとつの単コイル51が提供される場合、スター結線では、ひとつの電力端子を提供する導電部材60と2つのコイル端52との接続部が、極間隙間PGに配置される。例えば、2本の導線によってひとつの単コイル51が提供される場合、デルタ結線では、ひとつの電力端子を提供する導電部材60と4つのコイル端52との接続部が、極間隙間PGに配置される。
上記実施形態では、導電部材60は、バスバーである。これに代えて、導電部材60は、端子のための電極、リード線、基板上の導体箔でもよい。これらにおいても、接続部が極間隙間PGに配置されることによって小型化が図られる。上記実施形態では、コイル50は、銅製または銅合金製である。これに代えて、コイル50は、アルミニウム製またはアルミニウム合金製でもよい。上記実施形態では、導電部材とコイル端52との接続は、ヒュージングによって提供されている。これに代えて、導電部材とコイル端52との接続は、熱かしめ、溶接、はんだ付けなどによって提供されてもよい。
上記実施形態では、導電部材60は、電力端として径方向に沿って延びるコネクタ端子を有している。これに代えて、導電部材60は、軸方向に沿って延びてもよい。この場合にも、接続部が極間隙間PGに配置されることにより、軸方向における小型化が図られる。上記実施形態では、複数の電力端部材61、62、63は、コネクタ端子を提供している。これに代えて、電力端部材61、62、63は、圧着端子、はんだ端子などを提供してもよい。
上記実施形態では、極間隙間PGは、空洞である。これに代えて、極間隙間PGは、導電部材60を配置した後に、樹脂部材によって埋められてもよい。また、極間隙間PGに配置された導電部材60は、薄い樹脂材料によってコーティングされていてもよい。どの構成においても、導電部材60の一部である接続部が極間隙間PGに配置されることによって、小型の回転電機1が提供される。
上記実施形態では、巻始めの複数のコイル端を電力端とし、巻き終わりの複数のコイル端を中性点としている。これに代えて、巻き終わりの複数のコイル端を電力端とし、巻始めの複数のコイル端を中性点としてもよい。さらに、導電部材60を用いることなく、コイル端を電力端、または中性点としてもよい。例えば、巻始めまたは巻き終わりの複数のコイル端を長く引出して電力端としてもよい。例えば、巻始めまたは巻き終わりの複数のコイル端を互いに直接的に接合して中性点としてもよい。