JP7200844B2 - 固定子及び回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、固定子及び回転電機に関するものである。

回転電機において、分布巻きで同相内の複数のコイルが並列接続される結線構造の固定子を用いるものが周知である（例えば特許文献１参照）。
このような結線構造を有するものでは、同相の並列接続のコイル間において、通電の時々で互いに同一電位となることが好ましい。並列コイル間の電位差は、並列コイル間での循環電流の発生を招き、回転電機の損失となる。そこで、従来、並列コイル間における循環電流の発生を抑制するための技術が提案されている。

特開２０１４－９６８５７号公報

循環電流の発生に繋がる同相の並列コイル間の電位差は、例えば並列コイルの互いの巻回態様の違い、すなわち並列コイルを構成する第１コイルと第２コイルとの巻回態様の違い等にて一方のコイル側に鎖交磁束が偏ることで発生する。そのため、固定子のティース間のスロット内に並列コイルの第１コイルと第２コイルとを混在させて巻装する場合、周方向全体で第１コイルと第２コイルとの径方向位置が一方側に偏るとその鎖交磁束の偏りに繋がるため、周方向の所々で各コイルの径方向位置を互いに入れ替えて配置の偏りを解消しつつ固定子コアへの巻装を行う必要がある。

しかしながら、並列コイルの第１コイルと第２コイルとの径方向位置を適宜入れ替えつつ各コイルの巻装を行うことは、固定子コアの次のスロットに渡る導線の立体交差をより複雑化させてしまうこと等が懸念事項としてある。またこのことは、第１コイルと第２コイルとを有する２並列接続のみならず、４並列以上の並列接続とするものにも同様なことが言える。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、同相の並列接続のコイル間に発生し得る循環電流の抑制を簡易な構成で実現可能とした固定子及び回転電機を提供することにある。

上記課題を解決する固定子は、分布巻きにて導線（２２ｘ）が巻装される３相コイル（２２）を備えるとともに同相内で複数のコイルが並列接続されてなり、前記３相コイルへの３相駆動電流の供給に基づいて回転磁界を発生させる固定子（１１，１１ａ）であって、前記同相で並列接続の複数のコイル（２２ｕ１，２２ｕ２，２２ｖ１，２２ｖ２，２２ｗ１，２２ｗ２，２２ｕ３，２２ｕ４）は、並列接続のコイル毎に同等で前記固定子の周方向に分離して設定された各巻装範囲において、同相に割当ての配置位置（２１ｃ）に対してそれぞれ往復の前記分布巻きにて巻装されるとともに、前記各巻装範囲の境界部を前記分布巻きの往復の折返部（２２ｕａ，２２ｕｂ，２２ｖａ，２２ｖｂ，２２ｗａ，２２ｗｂ，２２ｕｃ，２２ｕｄ）としたとき、前記折返部では隣接のコイルの導線が混在し、前記折返部以外の前記各巻装範囲では各巻装範囲に対応のコイルの導線以外が混在しない態様にて構成される。

上記課題を解決する回転電機は、分布巻きにて導線（２２ｘ）が巻装される３相コイル（２２）を備えるとともに同相内で複数のコイルが並列接続されてなり、前記３相コイルへの３相駆動電流の供給に基づいて回転磁界を発生させる固定子（１１，１１ａ）と、前記固定子で発生した回転磁界に基づいて回転する回転子（１２）とを備えた回転電機（１０，１０ａ）であって、前記固定子における前記同相で並列接続の複数のコイル（２２ｕ１，２２ｕ２，２２ｖ１，２２ｖ２，２２ｗ１，２２ｗ２，２２ｕ３，２２ｕ４）は、並列接続のコイル毎に同等で前記固定子の周方向に分離して設定された各巻装範囲において、同相に割当ての配置位置（２１ｃ）に対してそれぞれ往復の前記分布巻きにて巻装されるとともに、前記各巻装範囲の境界部を前記分布巻きの往復の折返部（２２ｕａ，２２ｕｂ，２２ｖａ，２２ｖｂ，２２ｗａ，２２ｗｂ，２２ｕｃ，２２ｕｄ）としたとき、前記折返部では隣接のコイルの導線が混在し、前記折返部以外の前記各巻装範囲では各巻装範囲に対応のコイルの導線以外が混在しない態様にて構成される。

上記固定子及び回転電機の各構成によれば、３相コイルの内、同相で並列接続の複数のコイルは、並列接続のコイル毎に同等で固定子の周方向に分離した各巻装範囲に巻装される。その際、各巻装範囲の境界部である分布巻きの往復の折返部では隣接のコイルの導線が混在する一方で、折返部以外の各巻装範囲では対応のコイルの導線以外が混在しないような巻装が行われる。つまり、同相で並列接続の複数のコイルは、それぞれ自身の導線を詰めて配置可能で並列接続のコイルのいずれかに径方向位置が偏ることなく同様な巻回態様とできるため、並列接続のコイルのいずれかに鎖交磁束が偏ることが抑制可能である。しかも、その並列接続のコイルを周方向の所々で径方向位置を入れ替えながらの巻装が不要となる等、簡易に実現可能である。なお、分布巻きの往復の折返部にて隣接のコイルの導線が混在し、僅かながらも並列接続のコイルのいずれかに鎖交磁束が偏ることが懸念されるものの折返部のみの限定的部分であることから、折返部の影響により鎖交磁束に偏りが生じることも小さく抑制可能である。これらから、同相の並列接続のコイル間に発生し得る循環電流の抑制が簡易な構成で実現可能である。

一実施形態における固定子及び回転電機の概略構成図。 （ａ）は固定子のコイルの巻回態様の説明図、（ｂ）はコイルの結線図。 固定子のＵ相コイルの巻回態様の説明図。 固定子のＶ相コイルの巻回態様の説明図。 固定子のＷ相コイルの巻回態様の説明図。 変更例における固定子のＵ相コイルの巻回態様の説明図。 変更例における固定子のＵ相コイルの巻回態様の説明図。 変更例における固定子のＵ相コイルの巻回態様の説明図。

以下、固定子及び回転電機の一実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態の回転電機１０は、３相駆動電流の供給に基づいて回転駆動するブラシレスモータにて構成されている。回転電機１０は、固定子１１と回転子１２とを含む各種構成部品を図示略のハウジングの内部空間に収容してなる。固定子１１は円環状をなし、回転子１２は固定子１１の径方向内側に回転可能に配置されている。本実施形態の回転電機１０では、固定子１１は９６磁極、回転子１２は３２磁極に設定されている。

固定子１１は、磁性金属製の固定子コア２１と、固定子コア２１に巻装されるコイル２２とを備える。固定子コア２１は、円環部２１ａと、円環部２１ａの内周縁から径方向内側に延びる複数のティース２１ｂとを有している。ティース２１ｂは、周方向等間隔に９６個設けられている。隣接するティース２１ｂ間は、ティース２１ｂに巻回するコイル２２の導線２２ｘを収容するためのスロット２１ｃとして機能する。スロット２１ｃは、ティース２１ｂと同様、９６個設けられている。本実施形態の導線２２ｘは、断面矩形状の平角線を用いている。スロット２１ｃは、平角線よりなる導線２２ｘの１本分の幅となっている。

コイル２２は、分布巻きの１つである波巻きにて３個のティース２１ｂに跨がるようにして巻装されている。また、コイル２２は、３相駆動電流の供給に対応してＵ相、Ｖ相及びＷ相の３相コイルにて構成されている。さらに、コイル２２は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各相において２並列接続となっており、それぞれＵ相第１コイル２２ｕ１、Ｕ相第２コイル２２ｕ２、Ｖ相第１コイル２２ｖ１、Ｖ相第２コイル２２ｖ２、Ｗ相第１コイル２２ｗ１、及びＷ相第２コイル２２ｗ２を備える。なお、本実施形態の固定子１１は、１つの相で３２極、回転子１２の磁極数と等倍である、所謂１倍スロット構造にて構成されている。１倍スロット構造を採る固定子１１は、コイル２２部分の軽量化等で有利である。本実施形態のコイル２２の具体的な巻回態様については、以下のようになっている。

図２（ａ）を用いてコイル２２の具体的な巻回態様を説明するにあたり、固定子１１の９６個のスロット２１ｃにスロット番号「１」～「９６」を付し、Ｕ相第１及び第２コイル２２ｕ１，２２ｕ２の巻始め位置をスロット番号「１」とする。

［Ｕ相第１及び第２コイル２２ｕ１，２２ｕ２について］
図２（ａ）及び図３に示すように、Ｕ相第１コイル２２ｕ１では、巻始め位置のスロット番号「１」から３スロット毎で「１」「４」「７」・・・「４９」の順に導線２２ｘをスロット２１ｃに挿入しつつ往路側の波巻きが行われ、スロット番号「４９」を折返部２２ｕａとして「４９」・・・「７」「４」「１」と往路と同一の３スロット毎で往路の逆順にて復路側の波巻きが行われる。再び、波巻き２往復目として、スロット番号「１」を折返部２２ｕｂとして「１」「４」「７」・・・「４９」と往路側の波巻きが行われ、スロット番号「４９」を折返部２２ｕａとして「４９」・・・「７」「４」「１」と復路側の波巻きが行われる。さらに、波巻き３往復目として、２往復目と同様な１往復の波巻きが行われる。波巻きが３往復行われることで、各スロット２１ｃ内には径方向に６本の導線２２ｘが１列に並ぶ配置となる。なお、Ｕ相第１コイル２２ｕ１では、スロット番号「４」が巻終わり位置である。スロット番号「４」まで戻ってきた導線２２ｘは、スロット番号「１」には向かわずそのスロット番号「４」を巻終わり位置として導出されて、中性点部材２３に接続される。

Ｕ相第２コイル２２ｕ２では、上記したように、Ｕ相第１コイル２２ｕ１と同様、導線２２ｘの巻始め位置はスロット番号「１」からである。また、Ｕ相第１コイル２２ｕ１の波巻きの往路側を固定子１１の反時計回り方向とした場合、Ｕ相第２コイル２２ｕ２の波巻きの往路側はＵ相第１コイル２２ｕ１とは逆の時計回り方向である。

すなわち、Ｕ相第２コイル２２ｕ２では、スロット番号「１」から３スロット毎で「１」「９４」「９１」・・・「４９」の順に導線２２ｘをスロット２１ｃに挿入しつつ往路側の波巻きが行われ、スロット番号「４９」を折返部２２ｕａとして「４９」・・・「９１」「９４」「１」と往路と同一の３スロット毎で往路の逆順にて復路側の波巻きが行われる。再び、波巻き２往復目として、スロット番号「１」を折返部２２ｕｂとして「１」「９４」「９１」・・・「４９」と往路側の波巻きが行われ、スロット番号「４９」を折返部２２ｕａとして「４９」・・・「９１」「９４」「１」と復路側の波巻きが行われる。さらに、波巻き３往復目として、２往復目と同様な１往復の波巻きが行われる。なお、Ｕ相第２コイル２２ｕ２では、スロット番号「９４」が巻終わり位置である。スロット番号「９４」まで戻ってきた導線２２ｘは、スロット番号「１」には向かわずそのスロット番号「９４」を巻終わり位置として、導出されて中性点部材２３に接続される。

つまり、本実施形態では、同相で並列接続をなすＵ相第１及び第２コイル２２ｕ１，２２ｕ２は、互いに１８０°対向位置にあるスロット番号「１」「４９」を通る直線、この場合固定子１１の中心点Ｏ１をも通る直線Ｌ１に対し、第１コイル２２ｕ１が反時計回り方向側の半周の巻装範囲に、第２コイル２２ｕ２が時計回り方向側の半周の巻装範囲に設けられている。Ｕ相第１及び第２コイル２２ｕ１，２２ｕ２は、スロット番号「１」「４９」を通る直線Ｌ１を対称軸とする線対称の巻回態様にて構成されている。

また、対称軸である直線Ｌ１上に位置するスロット番号「１」「４９」は、Ｕ相第１及び第２コイル２２ｕ１，２２ｕ２の波巻きの各折返部２２ｕｂ，２２ｕａであるが、第１及び第２コイル２２ｕ１，２２ｕ２の導線２２ｘが３本ずつ、スロット番号「１」「４９」のスロット２１ｃ内にそれぞれ混在する。スロット２１ｃ内における導線２２ｘは、その巻回過程でスロット２１ｃ内の径方向外側から内側に向けて並ぶが、スロット番号「１」では、第１コイル２２ｕ１側の導線２２ｘが最も径方向外側に位置し、次に第２コイル２２ｕ２側の導線２２ｘが位置というように交互に並び、最も径方向内側に第２コイル２２ｕ２側の導線２２ｘが位置する。一方、スロット番号「４９」では、第２コイル２２ｕ２側の導線２２ｘが最も径方向外側に位置し、次に第１コイル２２ｕ１側の導線２２ｘが位置というように交互に並び、最も径方向内側に第１コイル２２ｕ１側の導線２２ｘが位置する。スロット番号「１」「４９」の各折返部２２ｕｂ，２２ｕａについては、第１及び第２コイル２２ｕ１，２２ｕ２の導線２２ｘの配置態様を逆としている。

なお、スロット番号「１」「４９」の各折返部２２ｕｂ，２２ｕａにおいて、Ｕ相第１及び第２コイル２２ｕ１，２２ｕ２の導線２２ｘを１本毎で交互に、かつスロット番号「１」「４９」で逆の配置とするには、例えば第１及び第２コイル２２ｕ１，２２ｕ２の導線２２ｘの巻回が次のように行われる。

スロット番号「１」において、先ず、第１コイル２２ｕ１側の導線２２ｘが挿入され、第１コイル２２ｕ１側の導線２２ｘをスロット２１ｃ内の最も径方向外側に配置する。次いで、そのまま第１コイル２２ｕ１側の波巻き１往復目の往路巻きが行われ、スロット番号「４９」の直前で第１コイル２２ｕ１の巻回を待機する。次いで、スロット番号「１」において、第２コイル２２ｕ２側の導線２２ｘが挿入され、第２コイル２２ｕ２側の導線２２ｘをスロット２１ｃ内における径方向外側から２番目に配置する。次いで、そのまま第２コイル２２ｕ２側の波巻き１往復目の往路巻きが行われ、スロット番号「４９」にて折返す。その際、スロット番号「４９」において、第２コイル２２ｕ２側の導線２２ｘがスロット２１ｃ内の最も径方向外側の配置となる。さらにそのまま第２コイル２２ｕ２側の波巻き１往復目の復路巻きが行われ、スロット番号「１」の直前で第２コイル２２ｕ２の巻回を待機する。

次いで、スロット番号「４９」の直前で待機していた第１コイル２２ｕ１の巻回が再開され、スロット番号「４９」にて折返す。その際、スロット番号「４９」において、第１コイル２２ｕ１側の導線２２ｘがスロット２１ｃ内における径方向外側から２番目の配置となる。さらにそのまま第１コイル２２ｕ１側の波巻き１往復目の復路巻きが行われ、スロット番号「１」にて折返す。その際、スロット番号「１」において、第１コイル２２ｕ１側の導線２２ｘがスロット２１ｃ内における径方向外側から３番目の配置となる。さらにそのまま第１コイル２２ｕ１側の波巻き２往復目の往路巻きが行われ、スロット番号「４９」の直前で第１コイル２２ｕ１の巻回を待機する。

次いで、スロット番号「１」の直前で待機していた第２コイル２２ｕ２の巻回が再開され、スロット番号「１」にて折返す。その際、スロット番号「１」において、第２コイル２２ｕ２側の導線２２ｘがスロット２１ｃ内における径方向外側から４番目の配置となる。さらにそのまま第２コイル２２ｕ２側の波巻き２往復目の往路巻きが行われ、スロット番号「４９」にて折返す。その際、スロット番号「４９」において、第２コイル２２ｕ２側の導線２２ｘがスロット２１ｃ内における径方向外側から３番目の配置となる。さらにそのまま第２コイル２２ｕ２側の波巻き２往復目の復路巻きが行われ、スロット番号「１」の直前で第２コイル２２ｕ２の巻回を待機する。

そして、このような巻回を繰り返すことで、スロット番号「１」「４９」の各折返部２２ｕｂ，２２ｕａにおいて、Ｕ相第１及び第２コイル２２ｕ１，２２ｕ２の導線２２ｘが１本毎で交互に、かつスロット番号「１」「４９」で逆の配置となるように構成される。

［Ｖ相第１及び第２コイル２２ｖ１，２２ｖ２について］
図２（ａ）及び図４に示すように、Ｖ相第１及び第２コイル２２ｖ１，２２ｖ２の巻回態様については、スロット番号が相違する以外、Ｕ相第１及び第２コイル２２ｕ１，２２ｕ２の巻回態様と同様である。以下に適宜省略して説明する。

Ｖ相第１コイル２２ｖ１では、導線２２ｘが巻始め位置のスロット番号「３」から挿入されて３スロット毎で「３」「６」「９」・・・「５１」の順に反時計回り方向に向けて往路側の波巻きが行われ、スロット番号「５１」を折返部２２ｖａとして「５１」・・・「９」「６」「３」と往路と逆順の復路側の波巻きが行われる。Ｖ相第１コイル２２ｖ１の波巻きも同様に往路側の折返部２２ｖａと復路側の折返部２２ｖｂとの間で３往復行われ、導線２２ｘはスロット番号「６」を巻終わり位置として導出されて、中性点部材２３に接続される。

Ｖ相第２コイル２２ｖ２では、導線２２ｘがＶ相第１コイル２２ｖ１と同じくスロット番号「３」から挿入されて３スロット毎で「３」「９６」「９３」・・・「５１」の順にＶ相第１コイル２２ｖ１とは逆の時計回り方向に向けて往路側の波巻きが行われ、スロット番号「５１」を折返部２２ｖａとして「５１」・・・「９３」「９６」「３」と往路と逆順の復路側の波巻きが行われる。Ｖ相第２コイル２２ｖ２の波巻きも同様に往路側の折返部２２ｖａと復路側の折返部２２ｖｂとの間で３往復行われ、導線２２ｘはスロット番号「９６」を巻終わり位置として導出されて、中性点部材２３に接続される。

つまり、Ｖ相第１及び第２コイル２２ｖ１，２２ｖ２についても、互いに１８０°対向位置にあるスロット番号「３」「５１」を通り固定子１１の中心点Ｏ１をも通る直線Ｌ２に対し、第１コイル２２ｖ１が反時計回り方向側の半周の巻装範囲に、第２コイル２２ｖ２が時計回り方向側の半周の巻装範囲に設けられている。Ｖ相第１及び第２コイル２２ｖ１，２２ｖ２は、スロット番号「３」「５１」を通る直線Ｌ２を対称軸とする線対称の巻回態様にて構成されている。

また、スロット番号「３」「５１」の波巻きの各折返部２２ｖｂ，２２ｖａにおいて、Ｖ相第１及び第２コイル２２ｖ１，２２ｖ２の導線２２ｘが１本毎で交互に、かつスロット番号「３」「５１」で逆の配置となるように上記Ｕ相と同様にして構成される。

［Ｗ相第１及び第２コイル２２ｗ１，２２ｗ２について］
図２（ａ）及び図５に示すように、Ｗ相第１及び第２コイル２２ｗ１，２２ｗ２の巻回態様についても、Ｕ相第１及び第２コイル２２ｕ１，２２ｕ２やＶ相第１及び第２コイル２２ｖ１，２２ｖ２の巻回態様とおおよそ同様である。但し、Ｗ相第１及び第２コイル２２ｗ１，２２ｗ２では、スロット番号が相違する以外にも若干の相違点がある。Ｕ相第１及び第２コイル２２ｕ１，２２ｕ２の巻始め位置はともにスロット番号「１」、Ｖ相第１及び第２コイル２２ｖ１，２２ｖ２の巻始め位置はともにスロット番号「３」であったが、Ｗ相第１及び第２コイル２２ｗ１，２２ｗ２の巻始め位置はそれぞれスロット番号「５」「９５」と異なっている。一方で、Ｕ相第１及び第２コイル２２ｕ１，２２ｕ２の巻終わり位置はそれぞれスロット番号「４」「９４」、Ｖ相第１及び第２コイル２２ｖ１，２２ｖ２の巻終わり位置はそれぞれスロット番号「６」「９６」と異なっていたが、Ｗ相第１及び第２コイル２２ｗ１，２２ｗ２の巻終わり位置はともにスロット番号「２」としている。これらの他、以下に適宜省略して説明する。

Ｗ相第１コイル２２ｗ１では、導線２２ｘが巻始め位置のスロット番号「５」から挿入されて３スロット毎で「５」「８」「１１」・・・「５０」の順に反時計回り方向に向けて往路側の波巻きが行われ、スロット番号「５０」を折返部２２ｗａとして「５０」・・・「８」「５」、さらにスロット番号「２」まで往路と逆順の復路側の波巻きが行われる。Ｗ相第１コイル２２ｗ１の波巻きも同様に往路側の折返部２２ｗａと復路側の折返部２２ｗｂとの間で３往復行われ、導線２２ｘはスロット番号「２」を巻終わり位置として導出されて、中性点部材２３に接続される。

Ｗ相第２コイル２２ｗ２では、導線２２ｘがＷ相第１コイル２２ｗ１と巻始め位置の異なるスロット番号「９５」から挿入されて３スロット毎で「９５」「９２」「８９」・・・「５０」の順にＷ相第１コイル２２ｗ１とは逆の時計回り方向に向けて往路側の波巻きが行われ、スロット番号「５０」を折返部２２ｗａとして「５０」・・・「９２」「９５」、さらにスロット番号「２」まで往路と逆順の復路側の波巻きが行われる。Ｗ相第２コイル２２ｗ２の波巻きも同様に往路側の折返部２２ｗａと復路側の折返部２２ｗｂとの間で３往復行われ、導線２２ｘはＷ相第１コイル２２ｗ１と同じくスロット番号「２」を巻終わり位置として導出されて、中性点部材２３に接続される。

つまり、Ｗ相第１及び第２コイル２２ｗ１，２２ｗ２についても、互いに１８０°対向位置にあるスロット番号「２」「５０」を通り固定子１１の中心点Ｏ１をも通る直線Ｌ３に対し、第１コイル２２ｗ１が反時計回り方向側の半周の巻装範囲に、第２コイル２２ｗ２が時計回り方向側の半周の巻装範囲に設けられている。Ｗ相第１及び第２コイル２２ｗ１，２２ｗ２は、スロット番号「２」「５０」を通る直線Ｌ３を対称軸とする線対称の巻回態様にて構成されている。

また、スロット番号「２」「５０」の波巻きの各折返部２２ｗｂ，２２ｗａにおいて、Ｗ相第１及び第２コイル２２ｗ１，２２ｗ２の導線２２ｘが１本毎で交互に、かつスロット番号「２」「５０」で逆の配置となるように上記Ｕ相及びＶ相と同様にして構成される。

こうして、Ｕ相第１及び第２コイル２２ｕ１，２２ｕ２、Ｖ相第１及び第２コイル２２ｖ１，２２ｖ２、及びＷ相第１及び第２コイル２２ｗ１，２２ｗ２が固定子コア２１に巻装されてなる。そして、Ｕ相巻始め位置のスロット番号「１」からともに延びるＵ相第１及び第２コイル２２ｕ１，２２ｕ２の一端の導線２２ｘはＵ相給電端子２４ｕに接続され、Ｖ相巻始め位置のスロット番号「３」からともに延びるＶ相第１及び第２コイル２２ｖ１，２２ｖ２の一端の導線２２ｘはＶ相給電端子２４ｖに接続される。Ｗ相巻始め位置のスロット番号「５」「９５」からそれぞれ延びるＷ相第１及び第２コイル２２ｗ１，２２ｗ２の一端の導線２２ｘはＷ相給電端子２４ｗにともに接続される。また、上記したが、Ｕ相巻終わり位置のスロット番号「４」「９４」からそれぞれ延びるＵ相第１及び第２コイル２２ｕ１，２２ｕ２の他端の導線２２ｘは中性点部材２３に接続され、Ｖ相巻終わり位置のスロット番号「６」「９６」からそれぞれ延びるＶ相第１及び第２コイル２２ｖ１，２２ｖ２の他端の導線２２ｘについても同じく中性点部材２３に接続される。Ｗ相巻終わり位置のスロット番号「２」からともに延びるＷ相第１及び第２コイル２２ｗ１，２２ｗ２の他端の導線２２ｘについても同じく中性点部材２３に接続される。つまり、本実施形態の固定子１１は、図２（ｂ）に示すように、同相で２並列接続をなす３相Ｙ結線のコイル２２を備えて構成されている。

本実施形態の作用について説明する。
回転電機１０の回転駆動を行う際、図示略の制御回路から３相駆動電流がＵ相、Ｖ相及びＷ相給電端子２４ｕ，２４ｖ，２４ｗを通じて固定子１１のコイル２２に供給される。コイル２２に供給された３相駆動電流に基づき固定子１１では回転磁界が発生し、固定子１１にて発生した回転磁界に基づき回転子１２が回転する。

本実施形態のコイル２２は、同相で２並列の結線構造をなしており、Ｕ相第１及び第２コイル２２ｕ１，２２ｕ２、Ｖ相第１及び第２コイル２２ｖ１，２２ｖ２、及びＷ相第１及び第２コイル２２ｗ１，２２ｗ２を備える。Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各第１及び第２コイル２２ｕ１～２２ｗ２は、各折返部２２ｕａ～２２ｗｂ以外の略全体が同一のスロット２１ｃ内に混在しない構造としている。つまり、第１コイル２２ｕ１，２２ｖ１，２２ｗ１と第２コイル２２ｕ２，２２ｖ２，２２ｗ２とは、それぞれ自身の導線２２ｘを詰めて配置可能で一方側に径方向位置が偏ることなく同様な巻回態様とできるため、第１コイル２２ｕ１，２２ｖ１，２２ｗ１と第２コイル２２ｕ２，２２ｖ２，２２ｗ２との一方側に鎖交磁束が偏ることが極めて小さく抑制可能である。

第１コイル２２ｕ１，２２ｖ１，２２ｗ１と第２コイル２２ｕ２，２２ｖ２，２２ｗ２とが同一のスロット２１ｃ内に混在する各折返部２２ｕａ～２２ｗｂについては、僅かながらもその一方側に鎖交磁束が偏ることが懸念されるものの、一方側の折返部２２ｕａ，２２ｖａ，２２ｗａと他方側の折返部２２ｕｂ，２２ｖｂ，２２ｗｂとで径方向位置を逆配置としているため、第１コイル２２ｕ１，２２ｖ１，２２ｗ１と第２コイル２２ｕ２，２２ｖ２，２２ｗ２との鎖交磁束の偏りが互いに相殺される。そもそも各折返部２２ｕａ～２２ｗｂを有するスロット２１ｃは、周方向全体の９６個のスロット２１ｃの内で２個と極めて限定的である。これらから、各折返部２２ｕａ～２２ｗｂに係る第１コイル２２ｕ１，２２ｖ１，２２ｗ１と第２コイル２２ｕ２，２２ｖ２，２２ｗ２との間で鎖交磁束に偏りが生じることも極めて小さく抑制可能である。

したがって、第１コイル２２ｕ１，２２ｖ１，２２ｗ１と第２コイル２２ｕ２，２２ｖ２，２２ｗ２との間の電位差を極めて小さく抑制でき、循環電流の抑制、ひいては回転電機１０の損失が十分に小さく抑制可能である。しかも、第１コイル２２ｕ１，２２ｖ１，２２ｗ１と第２コイル２２ｕ２，２２ｖ２，２２ｗ２とを周方向の所々で径方向位置を互いに入れ替えながらの固定子コア２１への巻装が不要となる等、簡易に実現可能である。

本実施形態の効果について説明する。
（１）本実施形態の回転電機１０の固定子１１において、同相で並列接続の第１及び第２コイル２２ｕ１～２２ｗ２は、固定子１１の周方向に分離した互いに同等で反時計回り方向側及び時計回り方向側の半周の巻装範囲にそれぞれ巻装される。その際、半周の各巻装範囲の境界部である分布巻きの往復の折返部２２ｕａ～２２ｗｂでは第１及び第２コイル２２ｕ１～２２ｗ２の導線２２ｘが混在する一方で、折返部２２ｕａ～２２ｗｂ以外の各巻装範囲では対応のコイル２２ｕ１～２２ｗ２の導線２２ｘ以外が混在しないような巻装が行われる。つまり、同相で並列接続の第１及び第２コイル２２ｕ１～２２ｗ２は、それぞれ自身の導線２２ｘを詰めて配置可能でその一方側に径方向位置が偏ることなく同様な巻回態様とできるため、一方側のコイル２２ｕ１～２２ｗ２に鎖交磁束が偏ることを抑制することができる。しかも、その並列接続の第１及び第２コイル２２ｕ１～２２ｗ２を周方向の所々で径方向位置を入れ替えながらの巻装が不要となる等、簡易に実現することができる。なお、分布巻きの往復の折返部２２ｕａ～２２ｗｂにて第１及び第２コイル２２ｕ１～２２ｗ２の導線２２ｘが混在し、僅かながらも一方側のコイル２２ｕ１～２２ｗ２に鎖交磁束が偏ることが懸念されるものの折返部２２ｕａ～２２ｗｂのみの限定的部分であることから、折返部２２ｕａ～２２ｗｂの影響により鎖交磁束に偏りが生じることも小さく抑制することができる。これらから、同相の並列接続のコイル２２ｕ１～２２ｗ２間に発生し得る循環電流の抑制、ひいては回転電機１０の損失の抑制を簡易な構成にて実現することができる。

（２）折返部２２ｕａ～２２ｗｂにおいて、第１及び第２コイル２２ｕ１～２２ｗ２の導線２２ｘが混在して径方向に１列に並ぶ配置であり、第１及び第２コイル２２ｕ１～２２ｗ２の導線２２ｘが導線１本毎で交互となるように配置される。これにより、折返部２２ｕａ～２２ｗｂの影響により生じ得る鎖交磁束の偏りをより小さく抑制することができる。つまり、同相の並列接続のコイル２２ｕ１～２２ｗ２間に発生し得る循環電流の一層の抑制に寄与することができる。

（３）折返部２２ｕａ～２２ｗｂにおいて、第１及び第２コイル２２ｕ１～２２ｗ２の導線２２ｘの交互の配置態様をその２箇所で逆の配置とされる。これにより、折返部２２ｕａ～２２ｗｂの影響により生じ得る鎖交磁束の偏りが逆の配置同士で相殺されるため、鎖交磁束の偏りをより一層小さく抑制することができる。つまり、同相の並列接続のコイル２２ｕ１～２２ｗ２間に発生し得る循環電流のより一層の抑制に寄与することができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・各折返部２２ｕａ～２２ｗｂについて、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各第１及び第２コイル２２ｕ１～２２ｗ２の導線２２ｘが１本毎で交互となるように、さらに一方側と他方側とで逆の配置としたが、適宜変更してもよい。例えば、一方側と他方側とで導線２２ｘの交互の配置を逆とせず、同じ配置としてもよい。また、導線２２ｘを１本毎に交互に配置するのではなく、２本以上毎に交互に配置してもよい。

また、導線２２ｘをコイル単位毎に交互に配置してもよい。例えば図６や図７に示す態様である。なお、図面が煩雑となることを防止するため、Ｕ相のみを代表して説明する。Ｖ相、Ｗ相についても同様である。

図６に示す態様では、Ｕ相第１及び第２コイル２２ｕ１，２２ｕ２の折返部２２ｕａ，２２ｕｂについて、スロット番号「１」では、径方向外側の３本の導線２２ｘが第１コイル２２ｕ１、径方向内側の３本の導線２２ｘが第２コイル２２ｕ２としている。また、スロット番号「４９」では、径方向外側の３本の導線２２ｘが第２コイル２２ｕ２、径方向内側の３本の導線２２ｘが第１コイル２２ｕ１とし、スロット番号「１」とは逆の配置としている。このようにコイル単位毎に交互に配置しても、折返部２２ｕａ，２２ｕｂの影響により生じ得る鎖交磁束の偏りを十分小さく抑制可能である。しかも、スロット番号「１」「４９」で逆の配置とすることで、相殺効果による鎖交磁束の偏りの抑制も期待できる。

図７に示す態様では、図６に示す態様に対し、スロット番号「４９」の径方向外側の３本の導線２２ｘが第１コイル２２ｕ１、径方向内側の３本の導線２２ｘが第２コイル２２ｕ２というように、スロット番号「１」と同じ配置としている。このようにしても、折返部２２ｕａ，２２ｕｂの影響により生じ得る鎖交磁束の偏りを十分小さく抑制可能である。また、スロット番号「１」「４９」においてともに径方向外側の３本の導線２２ｘが第１コイル２２ｕ１であることから、第１コイル２２ｕ１を巻装した後に第２コイル２２ｕ２を巻装するというように、互いに独立した巻装が可能である。

・同相で２並列接続であったが、同相で４並列以上の接続態様であってもよい。例えば図８に示す態様である。なお、図面が煩雑となることを防止するため、Ｕ相のみを代表して説明する。

図８に示す回転電機１０ａの固定子１１ａは、Ｕ相第１、第２、第３及び第４コイル２２ｕ１，２２ｕ２，２２ｕ３，２２ｕ４が互いに並列接続される４並列の接続態様である。第１～第４コイル２２ｕ１～２２ｕ４は、固定子１１ａの周方向に分離した互いに同等な１／４の各巻装範囲において波巻きの往復により巻装される。各巻装範囲の境界部である分布巻きの往復の折返部２２ｕａ，２２ｕｂ，２２ｕｃ，２２ｕｄでは、隣接のコイル２２ｕ１～２２ｕ４の導線２２ｘが３本ずつ混在する。この態様では、折返部２２ｕａ，２２ｕｂ，２２ｕｃ，２２ｕｄの導線２２ｘは、それぞれ径方向配置が導線１本毎で交互としている。また、互いに１８０°対向位置にある折返部２２ｕａ，２２ｕｃを互いに同じ組として同じ配置位置とし、折返部２２ｕｂ，２２ｕｄを互いに同じ組として同じ配置位置とする一方で、折返部２２ｕａ，２２ｕｃと折返部２２ｕｂ，２２ｕｄとでは逆の配置としている。このような同相４並列のコイル２２ｕ１～２２ｕ４であっても、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。なお、折返部２２ｕａ，２２ｕｂ，２２ｕｃ，２２ｕｄの導線２２ｘの配置については、上記変更例を適用することもできる。

・固定子１１を９６磁極、回転子１２を３２磁極としたが、これ以外の磁極数にて構成したものであってもよい。またその際、導線２２ｘを３個のティース２１ｂ、３個のスロット２１ｃ毎に巻装したが、これについても磁極数に合わせて適宜変更してもよい。

・コイル２２ｕ１～２２ｗ２の巻回態様についても図２の態様は一例であり、適宜変更してもよい。また、コイル２２ｕ１～２２ｗ２はＹ結線としたが、Δ結線であってもよい。

・ティース２１ｂを有する固定子コア２１を含む固定子１１，１１ａに適用したが、ティースレス若しくは固定子コアレスの固定子に適用してもよい。上記以外で回転電機１０，１０ａの構成を適宜変更してもよい。

上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について記載する。
（イ）分布巻きにて導線が固定子コアのティースに巻装される３相コイルを備えるとともに同相内で複数のコイルが並列接続されてなり、前記３相コイルへの３相駆動電流の供給に基づいて回転磁界を発生させる固定子であって、
前記同相で並列接続の複数のコイルは、並列接続のコイル毎に同等で前記固定子の周方向に分離して設定された各巻装範囲において、同相に割当てのスロットに対してそれぞれ往復の前記分布巻きにて巻装されるとともに、前記各巻装範囲の境界部を前記分布巻きの往復の折返部としたとき、前記折返部では隣接のコイルの導線が混在し、前記折返部以外の前記各巻装範囲では各巻装範囲に対応のコイルの導線以外が混在しない態様にて構成された、固定子。

（ロ）ティースレス若しくは固定子コアレスの固定子であり、分布巻きにて導線が巻装される３相コイルを備えるとともに同相内で複数のコイルが並列接続されてなり、前記３相コイルへの３相駆動電流の供給に基づいて回転磁界を発生させる固定子であって、
前記同相で並列接続の複数のコイルは、並列接続のコイル毎に同等で前記固定子の周方向に分離して設定された各巻装範囲において、同相に割当ての配置位置に対してそれぞれ往復の前記分布巻きにて巻装されるとともに、前記各巻装範囲の境界部を前記分布巻きの往復の折返部としたとき、前記折返部では隣接のコイルの導線が混在し、前記折返部以外の前記各巻装範囲では各巻装範囲に対応のコイルの導線以外が混在しない態様にて構成された、固定子。

１０，１０ａ…回転電機、１１，１１ａ…固定子、１２…回転子、２１…固定子コア、２１ｂ…ティース、２１ｃ…スロット（配置位置）、２２…コイル（３相コイル）、２２ｘ…導線、２２ｕ１，２２ｖ１，２２ｗ１…第１コイル（コイル）、２２ｕ２，２２ｖ２，２２ｗ２…第２コイル（コイル）、２２ｕａ，２２ｕｂ，２２ｖａ，２２ｖｂ，２２ｗａ，２２ｗｂ…折返部、２２ｕ３…第３コイル（コイル）、２２ｕ４…第４コイル（コイル）、２２ｕｃ，２２ｕｄ…折返部。

Claims (7)

1. 分布巻きにて導線（２２ｘ）が巻装される３相コイル（２２）を備えるとともに同相内で複数のコイルが並列接続されてなり、前記３相コイルへの３相駆動電流の供給に基づいて回転磁界を発生させる固定子（１１，１１ａ）であって、
   前記同相で並列接続の複数のコイル（２２ｕ１，２２ｕ２，２２ｖ１，２２ｖ２，２２ｗ１，２２ｗ２，２２ｕ３，２２ｕ４）は、並列接続のコイル毎に同等で前記固定子の周方向に分離して設定された各巻装範囲において、同相に割当ての配置位置（２１ｃ）に対してそれぞれ往復の前記分布巻きにて巻装されるとともに、前記各巻装範囲の境界部を前記分布巻きの往復の折返部（２２ｕａ，２２ｕｂ，２２ｖａ，２２ｖｂ，２２ｗａ，２２ｗｂ，２２ｕｃ，２２ｕｄ）としたとき、前記折返部では隣接のコイルの導線が混在し、前記折返部以外の前記各巻装範囲では各巻装範囲に対応のコイルの導線以外が混在しない態様にて構成された、固定子。
2. 前記折返部において、隣接の前記巻装範囲のコイルの導線が混在して径方向に１列に並ぶ配置であり、隣接のコイルの導線が導線１本毎で交互となる配置にて構成された、請求項１に記載の固定子。
3. 前記折返部において、隣接の前記巻装範囲のコイルの導線が混在して径方向に１列に並ぶ配置であり、隣接のコイルの導線がコイル単位毎で交互となる配置にて構成された、請求項１に記載の固定子。
4. 前記折返部は、偶数箇所設けられるものであり、一方側の組と他方側の組とで隣接のコイルの交互の配置態様を逆として構成された、請求項２又は請求項３に記載の固定子。
5. 前記導線は、固定子コア（２１）の複数のティース（２１ｂ）に跨がるようにして巻装されて隣接の前記ティース間のスロット（２１ｃ）に収容されるものである、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の固定子。
6. 前記３相コイルは、同相で２並列接続の第１及び第２コイルにて構成されている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の固定子。
7. 分布巻きにて導線（２２ｘ）が巻装される３相コイル（２２）を備えるとともに同相内で複数のコイルが並列接続されてなり、前記３相コイルへの３相駆動電流の供給に基づいて回転磁界を発生させる固定子（１１，１１ａ）と、
   前記固定子で発生した回転磁界に基づいて回転する回転子（１２）と
   を備えた回転電機（１０，１０ａ）であって、
   前記固定子における前記同相で並列接続の複数のコイル（２２ｕ１，２２ｕ２，２２ｖ１，２２ｖ２，２２ｗ１，２２ｗ２，２２ｕ３，２２ｕ４）は、並列接続のコイル毎に同等で前記固定子の周方向に分離して設定された各巻装範囲において、同相に割当ての配置位置（２１ｃ）に対してそれぞれ往復の前記分布巻きにて巻装されるとともに、前記各巻装範囲の境界部を前記分布巻きの往復の折返部（２２ｕａ，２２ｕｂ，２２ｖａ，２２ｖｂ，２２ｗａ，２２ｗｂ，２２ｕｃ，２２ｕｄ）としたとき、前記折返部では隣接のコイルの導線が混在し、前記折返部以外の前記各巻装範囲では各巻装範囲に対応のコイルの導線以外が混在しない態様にて構成された、回転電機。

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