JP7286805B2

JP7286805B2 - 固定子および回転電機

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Publication number: JP7286805B2
Application number: JP2021566811A
Authority: JP
Inventors: 秀樹久田; 将鹿野; 直哉佐々木
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Priority date: 2019-12-23
Filing date: 2020-08-31
Publication date: 2023-06-05
Anticipated expiration: 2040-08-31
Also published as: US20220294299A1; CN114846721A; JPWO2021131163A1; WO2021131163A1

Description

この発明の実施形態は、回転電機の固定子および回転電機に関する。

通常、回転電機は、筒状の固定子と、この固定子の内側に回転自在に支持された円柱形状の回転子と、を備えている。固定子は、固定子鉄心と、固定子鉄心に巻装されたコイルと、を備えている。固定子鉄心には複数のスロットが設けられ、コイルを構成する複数本の線状導体が各スロット内に挿通され固定子鉄心の径方向に並んで配置されている。各スロットには、一対の保持突起が突設されている。内周側に位置する線状導体が一対の保持突起に当接することにより、複数本の線状導体が各スロット内に保持されている。
コイル（線状導体）と固定子鉄心との絶縁を補強するため、スロット内において、複数のコイルセグメントの周囲にシート状の絶縁体が設置されている。

特開２０１４－５７４６０号公報特開２０１４－２１７１３６号公報

上記構成の固定子では、一対の保持突起間で磁束漏れが生じる場合がある。磁束漏れによりコイル内に渦電流が発生し、回転電機の性能が低下する要因と成り得る。あるいは、性能低下を補うために回転電機を大型化する必要が生じる。また、一対の保持突起を有する構造では、スロット内に設置する絶縁体の形状が複雑となり、線状導体を挿通するための挿入部の形状を保持することが困難となる。
本発明の実施形態の課題は、磁束漏れを抑制し、性能向上を図ることが可能な回転電機の固定子および回転電機を提供することにある。

実施形態によれば、固定子は、環状のヨークと、前記ヨークの内周からそれぞれ径方向に延出し前記ヨークの周方向に間隔を置いて並んで位置する複数のティースと、を有し、前記周方向に隣り合う一対のティースの間の隙間は前記径方向に延びるスロットを形成し、前記一対のティースおよび前記スロットについて見たときに、一方の前記ティースのみが他方の前記ティースに向かって前記スロット内に突出し前記ヨークの軸方向に延びる凸条の保持形状部を有し、前記保持形状部は、前記ティースの先端面から径方向に離れた位置に設けられている、固定子鉄心と、前記スロットの内で前記径方向に並んで配置され前記保持形状部により前記スロット内に保持された複数本の線状導体を有し、前記固定子鉄心に捲回された固定子コイルと、を備えている。

図１は、第１実施形態に係る回転電機を示す縦断面図。図２は、第１実施形態に係る回転電機の横断面図。図３は、前記回転電機の固定子の第１端面側を示す斜視図。図４は、前記固定子のコイルを構成するコイルセグメントを示す斜視図。図５は、前記固定子のスロットを拡大して示す断面図。図６は、前記スロットの一部を拡大して示す断面図。図７は、第２実施形態に係る回転電機の固定子のスロット部分を拡大して示す断面図。

以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る回転電機の縦断面図であり、中心軸線Ｃ１を中心として片側の半分だけを示している。図２は、回転電機の横断面図である。
図１に示すように、回転電機１０は、例えば、永久磁石型の回転電機として構成されている。回転電機１０は、環状あるいは円筒状の固定子１２と、固定子１２の内側に中心軸線Ｃ１の回りで回転自在に、かつ固定子１２と同軸的に支持された回転子１４と、これら固定子１２および回転子１４を支持するケーシング４０と、を備えている。
以下の説明では、中心軸線Ｃ１の延在方向を軸方向、中心軸線Ｃ１回りに回転する方向を周方向、軸方向および周方向に直交する方向を径方向と称する。

図１および図２に示すように、固定子１２は、円筒状の固定子鉄心１６と固定子鉄心１６に巻き付けられた固定子巻線（コイル）１８とを備えている。固定子鉄心１６は、磁性材、例えば、ケイ素鋼などの円環状の電磁鋼板１７を多数枚、同芯状に積層して構成されている。多数枚の電磁鋼板１７は、固定子鉄心１６の外周面の複数個所を溶接することにより、互いに積層状態に連結されている。固定子鉄心１６は、中心軸線Ｃ１と同軸的に位置する内周面、軸方向一端に位置する第１端面１６ａ、および軸方向他端に位置する第２端面１６ｂを有している。第１端面１６ａおよび第２端面１６ｂは、中心軸線Ｃ１と直交して延在している。
固定子鉄心１６は、円環状のヨーク２２と、ヨーク２２の内周からそれぞれ中心軸線Ｃ１に向かって径方向に延出し円周方向に等間隔を置いて並んだ複数（例えば、本実施形態では４８個）のティース２１とを一体に有している。周方向に隣り合う一対のティース２１の間の隙間により、径方向に延びるスロット２０が形成されている。複数のスロット２０は、周方向に等間隔を置いて並んでいる。本実施形態において、各スロット２０は固定子鉄心１６の内周面に開口した開口端を有している。各スロット２０は、固定子鉄心１６の内周面側から放射方向（固定子鉄心１６の中心軸に対する径方向の外側）に延出している。各スロット２０は、固定子鉄心１６の軸方向の全長に亘って延在している。各スロット２０の軸方向の一端は第１端面１６ａに開口し、軸方向の他端は第２端面１６ｂに開口している。なお、各スロット２０の内周側端部を固定子鉄心１６の内周側に開口しないように構成し、固定子鉄心１６の内周面を円筒面状としても構わない。

複数のスロット２０にコイル１８が挿通され、各ティース２１に巻き付けられている。コイル１８は、固定子鉄心１６の第１端面１６ａおよび第２端面１６ｂから軸方向外側に向かって延出するコイルエンド１８ａ、１８ｂを有するように設けられている。コイル１８に交流電流を流すことにより、固定子鉄心１６（ティース２１）に所定の鎖交磁束が形成される。

図１に示すように、固定子鉄心１６の軸方向両端には鉄心押え２６が設けられている。ケーシング４０は、ほぼ円筒状の第１ブラケット３２ａと、お椀形状の第２ブラケット３２ｂと、を有している。第１および第２ブラケット３２ａ、３２ｂは、例えば、アルミニウム合金等で形成されている。第１ブラケット３２ａは、固定子鉄心１６の駆動端側に位置する鉄心押え２６に連結されている。第１ブラケット３２ａの先端側に、環状のベアリングブラケット３４がボルトにて同軸的に締結されている。ベアリングブラケット３４の中央部に、第１軸受３５として、例えば、ころ軸受を内蔵した第１軸受ハウジング３６が締結されている。
第２ブラケット３２ｂは、反駆動端側に位置する鉄心押え２６に連結されている。第２ブラケット３２ｂの中央部に、第２軸受３７として、例えば、玉軸受を内蔵した第２軸受ハウジング３８が締結されている。

一方、回転子１４は、円柱形状のシャフト（回転シャフト）４２と、シャフト４２の軸方向ほぼ中央部に固定された円筒形状の回転子鉄心４４と、回転子鉄心４４内に埋め込まれた複数の永久磁石４６と、を有している。回転シャフト４２は、軸方向の両端部が第１軸受３５および第２軸受３７により支持され、中心軸線Ｃ１の回りで回転自在に支持されている。回転子鉄心４４は、磁性材、例えば、ケイ素鋼などの円環状の電磁鋼板４７を多数枚、同芯状に積層した積層鉄心として構成されている。回転子鉄心４４は中心軸線Ｃ１と同軸的に形成された内孔４８を有している。シャフト４２は内孔４８に挿通および嵌合され、回転子鉄心４４と同軸的に延在している。回転子鉄心４４の軸方向両端に、略円板状の磁気遮蔽板５４および回転子鉄心押え５６が設けられている。

図１および図２に示すように、回転子鉄心４４は、固定子鉄心１６の内側に同軸的に配置され、回転子鉄心４４の外周面は固定子鉄心１６の内周面（ティース２１の先端面）に僅かな隙間（エアギャップ）を置いて対向している。
回転子鉄心４４には、回転子鉄心４４を軸方向に貫通する複数の磁石埋め込み孔５２が形成されている。各磁石埋め込み孔５２内に、永久磁石４６が装填および配置され、例えば、接着剤等により回転子鉄心４４に固定されている。各永久磁石４６は、回転子鉄心４４の全長に亘って延在している。また、複数の永久磁石４６は、回転子鉄心４４の周方向に所定の間隔を置いて配列されている。

図２に示すように、回転子鉄心４４は、それぞれ回転子鉄心４４の半径方向あるいは放射方向に延びるｄ軸、およびｄ軸に対して周方向に電気的に９０°離間したｑ軸を有している。ここでは、隣合う磁極間の境界および中心軸線Ｃ１を通って放射方向に延びる軸をｑ軸とし、ｑ軸に対して電気的に直角な方向をｄ軸としている。ｄ軸およびｑ軸は、回転子鉄心４４の周方向に交互に、かつ、所定の位相で設けられている。
回転子鉄心４４の周方向において、各ｄ軸の両側に２つの磁石埋め込み孔５２が形成されている。埋め込み孔５２は、ほぼ矩形の断面形状を有し、それぞれｄ軸に対して傾斜している。回転子鉄心４４の中心軸線Ｃ１と直交する平面でみた場合、２つの埋め込み孔５２は、例えば、ほぼＶ字状に並んで配置されている。

永久磁石４６は、各埋め込み孔５２に装填され、回転子鉄心４４に埋め込まれている。永久磁石４６は、例えば、断面が矩形状の細長い平板状に形成され、回転子鉄心４４の軸方向長さとほぼ等しい長さを有している。永久磁石４６は、軸方向（長手方向）もしくは周方向（幅方向）に複数に分割された磁石を組み合わせて構成されてもよく、この場合、複数の磁石の合計の長さが回転子鉄心４４の軸方向長さとほぼ等しくなうように形成される。各永久磁石４６は回転子鉄心４４のほぼ全長に亘って埋め込まれている。永久磁石４６の磁化方向は、永久磁石４６の表面および裏面と直交する方向としている。各ｄ軸の両側に位置する２つの永久磁石４６は、ほぼＶ字状に並んで配置されている。すなわち、２つの永久磁石４６は、内周側端から外周側端に向かうに従って、ｄ軸からの距離が徐々に広がるように配置されている。ｄ軸の両側に位置する２つの永久磁石４６は、回転子鉄心４４の円周方向において磁化方向が逆向きとなるように配置され、また、ｑ軸の両側に位置する２つの永久磁石４６は、磁化方向が同一となるように配置されている。
複数の永久磁石４６を上記のように配置することにより、回転子鉄心４４の外周部において各ｄ軸上の領域は１つの磁極を中心に形成している。本実施形態では、回転電機１０は、隣接する１磁極毎に永久磁石４６のＮ極とＳ極の表裏を交互に配置した、８極（４極対）、４８スロットで、単層分布巻で巻線した永久磁石型の回転電機を構成している。

次に、固定子１２の構成について詳細に説明する。
図３は、固定子の第２端面側を示す斜視図、図４は、コイルセグメントの一例を示す図である。
コイル１８は、線状導体として例えば、平角導体あるいは平角線からなる複数のコイルセグメントＣＳを用いて構成され、固定子鉄心１６に組みつけられている。
図４に示すように、コイルセグメントＣＳは、平角導体（平角線）を切断および折り曲げることにより、ほぼＵ字形状に成形されている。すなわち、コイルセグメントＣＳは、互いに間隔を置いて対向する一対の直線部（線状導体）ＣＳＳと、直線部ＣＳＳの一端部同士に繋がる架橋部ＣＳＢと、を一体に有している。コイルセグメントＣＳは、長手方向に垂直な断面（横断面）が略矩形状を有している。横断面は、互いに対向する一対の長辺Ｌ１および互いに対向する一対の短辺Ｓ１を有している。コイルセグメントＣＳの外面は絶縁ワニス等の絶縁被覆ＣＬで覆われている。各直線部ＣＳＳの延出端部は、被覆が除去され、導通可能な導通部を形成している。各直線部ＣＳＳの延出端は、斜めにカットされ、直線部ＣＳＳの長手方向に対して傾斜した矩形状の接合面ｄＳを形成している。
平角導体の横断面が矩形である場合、四隅は直角である必要はなく、面取りやＲ加工がされていてもよい。また、横断面が対向する２長辺を有する場合、例えば長円状など、断面においてこれらの対向する２長辺の端部を結ぶ部分は曲線であってもよい。更に、線状導体は、平角導体に限らず、横断面が円形あるいは楕円形に形成された導体を用いることも可能である。

図３に示すように、複数のコイルセグメントＣＳは、一対の直線部ＣＳＳが、例えば、固定子鉄心１６の第１端面１６ａ側からそれぞれ異なるスロット２０に差し込まれ、固定子鉄心１６の第２端面１６ｂから所定長さだけ突出している。１つのスロット２０に、複数本、例えば、８本の直線部ＣＳＳが挿通されている。スロット２０において、８本の直線部ＣＳＳは、それぞれ固定子鉄心１６の軸方向に延在しているとともに、固定子鉄心１６の径方向に並んで配置されている。
コイルセグメントＣＳの架橋部ＣＳＢは、固定子鉄心１６の第１端面１６ａに僅かに隙間を置いて対向している。架橋部ＣＳＢは、固定子鉄心１６のほぼ円周方向に沿って延在し、幾つかの架橋部ＣＳＢは、他の架橋部ＣＳＢと交差して延在している。これらの架橋部ＣＳＢは、第１端面１６ａから突出するコイルエンド１８ａを構成している。

固定子鉄心１６の第２端面１６ｂ側において、第２端面１６ｂから所定長さ軸方向に突出している直線部ＣＳＳの延出部ＣＥは、固定子鉄心１６の円周方向に折り曲げられ、軸方向に対して傾斜して延在している。直線部ＣＳＳの延出部ＣＥは、先端の接合面（先端面）ｄｓが第２端面１６ｂとほぼ平行に延在するように折曲げられている。
各スロット２０に挿通された８本の直線部ＣＳＳの延出部ＣＥは、交互に一方向および逆方向に折曲げられている。すなわち、最外周に位置する延出部ＣＥは、固定子鉄心１６の円周方向の一方向に折り曲げられ、１つ内側の延出部ＣＥは、円周方向の他方向（逆方向）に折り曲げられている。更に１つ内側の延出部ＣＥは、前記一方向に折り曲げられている。異なる複数のスロット２０から延出している８本の延出部ＣＥの接合面ｄｓが、固定子鉄心１６の径方向に沿ってほぼ一列に並んで位置している。これら８つの接合面ｄｓは、ほぼ同一平面に延在している。

各列の８本の延出部ＣＥの接合面ｄｓは、２つずつ（２本ずつ）互いに溶接され、電気的かつ機械的に接合されている。複数の延出部ＣＥを互に接合することにより、連続したコイル１８が形成されている。溶接には、例えば、レーザー溶接を用いることができる。溶接部あるいは接合部は、粉体塗装、ワニス等の絶縁材料で覆われる。これら直線部ＣＳＳの延出部ＣＥは、第２端面１６ｂから突出するコイルエンド１８ｂを構成している。コイル１８の内、３本のコイルに、それぞれＵ相接続端子ＴＵ、Ｖ相接続端子ＴＶ、Ｗ相接続端子ＴＷが接続されている。

次に、固定子鉄心１６のスロット２０およびティース２１の構成について詳細に説明する。
図５は、固定子鉄心のスロット部分を拡大して示す断面図、図６は、スロットの一部を拡大して示す断面図である。なお、図５において、複数本の２点鎖線は、それぞれ磁束線を示している。
図５に示すように、固定子鉄心１６のスロット２０は、中心軸線Ｃ１に対して放射方向に延びる細長い矩形状の断面形状を有している。スロット２０の内周側の端は、固定子鉄心１６の内周に開口し、開口端２３を形成している。スロット２０は、開口端２３から固定子鉄心１６のほぼ径方向に延在する第１側面（ティース２１の側面）２４ａと、開口端２３から固定子鉄心のほぼ径方向に延在し第１側面２４ａと周方向に間隔を置いてほぼ平行に対向する第２側面（他のティース２１の側面）２４ｂと、第１側面２４ａおよび第２側面２４ｂの延出端に繋がり開口端２３と径方向に対向する底面（端面）２４ｃと、を有している。スロット２０の周方向の幅（第１側面２４ａと第２側面２４ｂとの間隔）Ｗ１は、開口端２３の周方向の幅Ｗ２よりも大きい。

固定子鉄心１６において、周方向に隣り合う一対のティース２１およびこれらティース２１間のスロット２０について見たときに、いずれか一方のティース２１は他方のティース２１に向かってスロット２０内に突出し軸方向に延びる凸条の保持形状部（保持突起）３０を有している。すなわち、固定子鉄心１６は、第１側面２４ａおよび第２側面２４ｂのいずれか一方からスロット２０内に突出した保持突起３０を有している。
本実施形態では、保持突起３０は、一方のティース２１の第１側面２４ａにのみ設けられ、第１側面２４ａから第２側面２４ｂに向かって突出している。回転電機１０の最大トルク、最大出力が要求されるトルク方向（トルクの発生方向）を矢印Ｂ方向（本実施形態では回転子１４の回転方向である反時計方向）とした場合、保持突起３０は、第１側面２４ａおよび第２側面２４ｂのうち、トルク方向Ｂの上流側に位置する第１側面２４ａにのみ設けられている。すなわち、保持突起３０は、スロット２０の一側面からトルク方向Ｂに突出している。

保持突起３０は、固定子鉄心１６の軸方向の全長に亘って延在している。また、保持突起３０は、スロット２０の内周側の端部（開口端２３）から径方向外方に離れた位置に設けられている。スロット２０の先端部には、ティース２１の先端面２１ａに連続するチップ（凸部）２１ｃが形成されているが、上述した保持突起３０は、チップ２１ｃから径方向外方に離れた位置に設けられている。従って、保持突起３０は、ティース２１の先端面２１ａに連続する面を有していない。保持突起３０の突出高さＴ（図６参照）は、例えば、スロット２０の幅Ｗ１の２０～４０％程度に形成されている。他方のティース２１の第２側面２４ｂにおいて、保持突起３０と対向する領域は、突出することなく平坦に形成されている。
なお、本実施形態において、保持突起３０は、複数のティース２１の各々について、同一位置、同一の向きに設けられている。

１つのスロット２０に、例えば、８本の直線部（線状導体）ＣＳＳが挿通されている。スロット２０において、８本の直線部ＣＳＳは、それぞれ固定子鉄心１６の軸方向に延在しているとともに、径方向に並んで配置されている。横断面で見た場合、８本の直線部ＣＳＳは、長辺Ｌ１同士が平行に向かい合った状態で、スロット２０内に配置されている。各直線部ＣＳＳの短辺は第１側面２４ａあるいは第２側面２４ｂに対向している。

図５および図６に示すように、スロット２０内において、８本の直線部ＣＳＳの外周にシート状の絶縁体、例えば、絶縁紙Ｐが巻付けられている。絶縁紙Ｐは事前にスロット２０に配置され、直線部ＣＳＳは絶縁紙Ｐが配置されたスロット２０に挿入される。絶縁紙Ｐは、スロット２０の第１側面２４ａ、底面２４ｃ、および第２側面２４ｂに沿って敷設されている。絶縁紙Ｐの一端部（第１端部）ＥＡおよび他端部（第２端部）ＥＢは、開口端２３側に位置している。第１端部ＥＡは、第２側面２４ｂ側からスロット２０内に折れ曲がり、最内周側に位置する直線部ＣＳＳの長辺に重なって位置している。すなわち、第１端部ＥＡは、保持突起３０に面する直線部ＣＳＳの側面上に配置されている。
第２端部ＥＢは、第１側面２４ａ側から保持突起３０に沿ってスロット２０内に折曲げられ、保持突起３０と第１端部ＥＡとの間を通ってスロット２０内に延出している。第２端部ＥＢは第１端部ＥＡに重なって、あるいは、隙間を置いて対向して位置している。このように配置された絶縁紙Ｐは、外部に対するコイル１８の絶縁性を上げるとともに、コイル１８を物理的に保護している。

８本の直線部ＣＳＳのうち、最も内周側に配置された直線部ＣＳＳの角部（第１側面２４ａ側かつ開口端２３側の角部）は、絶縁紙Ｐを介して保持突起３０に当接している。８本の直線部ＣＳＳは、保持突起３０とスロット２０の底面２４ｃとの間に保持され、径方向の位置決めがなされている。同時に、８本の直線部ＣＳＳは、第１側面２４ａと第２側面２４ｂとの間に挟まれ、周方向の位置決めがなされている。スロット２０において、８本の直線部ＣＳＳが配置されている部分は、一定の幅Ｗ１に形成され、保持突起３０の部分で幅が狭くなっているため、保持突起３０と底面２４ｃとの間に直線部ＣＳＳが保持される。

以上のように構成された第１実施形態に係る回転電機によれば、スロット２０に突出する保持突起３０を一対のティース２１の一方のみに設ける構成とすることにより、図５に２点鎖線で示すように、スロット２０内に漏洩する磁束、すなわち、スロット２０およびコイルセグメントＣＳを横切る磁束、を大幅に低減することが可能となる。これにより、固定子コイル１８における渦電流の発生を抑制し、トルクおよび出力の増加を図ることができる。保持突起を２つから１つに減らすことにより、固定子鉄心の軽量化に寄与することができる。
また、保持突起３０がスロット２０の一側にのみ設けられている場合、スロット２０内に設置する絶縁紙Ｐの形状が簡素となり、コイルの線状導体を挿通するための挿入部を容易に確保することができる。

コイルセグメントＣＳの延出部ＣＥを固定子鉄心１６の周方向に折り曲げる場合、例えば、図５に示すように、最内周側に位置する直線部ＣＳＳの延出部ＣＥを時計回り方向Ｄ１に回転軸線を中心とする周方向に沿って折り曲げる場合、直線部ＣＳＳに中心軸線の回りで時計回り方向Ｄ２の回転力が生じる。この際、本実施形態のように、第２側面２４ｂに対して時計回り方向Ｄ１に位置する第１側面２４ａに保持突起３０を設けることにより、すなわち、一対のティース２１のうち、延出部ＣＥの折り曲げ方向と同一側に位置するティース２１（第１側面２４ａ）に保持突起３０を設けることにより、線状導体（直線部ＣＳＳ）の捩じれ変形を抑制することが可能となる。これにより、線状導体の捩じれ変形によって生じる絶縁紙Ｐの破損や線状導体のスロット開口端からの脱落を防止する事が可能となる。

次に、他の実施形態に係る回転電機について説明する。なお、以下に説明する他の実施形態において、前述した第１実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略あるいは簡略化し、第１実施形態と異なる部分を中心に詳しく説明する。

（第２実施形態）
図７は、第２実施形態に係る回転電機の固定子鉄心の一部を示す断面図である。
本実施形態によれば、周方向に隣り合う一対のティース２１のうち、一方のティース２１にのみ保持突起３０が設けられている。ここでは、スロット２０の一対の側面２４ａ、２４ｂのうち、一方のティース２１の第２側面２４ｂのみに保持突起３０が設けられている。保持突起３０は、第２側面２４ｂから第１側面２４ａに向かって突出している。回転電機１０の使用頻度が高いトルク方向（例えば、回生トルク方向）を時計回り方向Ｆとした場合、保持突起３０は、一対のティース２１のうち、トルク方向Ｆの上流側に位置するティース２１（第２側面２４ｂ）にのみ設けられている。保持突起３０は、固定子鉄心１６の軸方向の全長に亘って延在している。また、保持突起３０は、スロット２０の内周側の端部（開口端２３）およびチップ２１ｃから径方向の外側に離れて設けられている。保持突起３０の突出高さＴは、例えば、スロット２０の幅Ｗ１の２０～４０％程度に形成されている。他方のティース２１の第１側面２４ａにおいて、保持突起３０と対向する領域は、突出することなく平坦に形成されている。

スロット２０内において、８本の直線部ＣＳＳの外周に絶縁紙Ｐが巻付けられている。絶縁紙Ｐは、スロット２０の第１側面２４ａ、底面２４ｃ、および第２側面２４ｂに沿って敷設されている。絶縁紙Ｐの一端部（第１端部）ＥＡおよび他端部（第２端部）ＥＢは、開口端２３側に位置している。第２端部ＥＢは、第１側面２４ａ側からスロット２０内に折れ曲がり、最内周側に位置する直線部ＣＳＳの長辺（保持突起３０に面する側面）に重なって位置している。第１端部ＥＡは、第２側面２４ｂ側から保持突起３０に沿ってスロット２０内に折曲げられ、保持突起３０と第１端部ＥＡとの間を通ってスロット２０内に延出している。更に、第２端部ＥＡは、第２端部ＥＢに重なって、あるいは、隙間を置いて向して位置している。

８本の直線部ＣＳＳのうち、最も内周側に配置された直線部ＣＳＳは、絶縁紙Ｐを介して保持突起３０に当接している。８本の直線部ＣＳＳは、保持突起３０とスロット２０の底面２４ｃとの間に挟まれ、径方向の位置決めがなされてた状態でスロット２０内に保持されている。同時に、８本の直線部ＣＳＳは、第１側面２４ａと第２側面２４ｂとの間に挟まれ、周方向の位置決めがなされている。
第２実施形態において、回転電機の他の構成は、前述した第１実施形態の回転電機と同一である。

上記第２実施形態によれば、使用頻度が高いトルク方向Ｆについて上流側に位置する第２側面のみに保持突起３０を設けることにより、スロット２０内に漏洩する磁束総量、すなわち、スロット２０およびコイルセグメントＣＳを横切ってティース２１間を通る磁束の総量、を大幅に低減することが可能となる。これにより、固定子コイル１８における渦電流の発生を抑制し、トルクおよび出力の向上を図ることができる。その他、第２実施形態においても、前述した第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

なお、回転方向が一方向に制限される形態で使用される回転電機に適用する場合、隣り合う一対のティースについて見たときに、回転方向の上流側に位置するティースのみに凸条の保持突起を設けることが好ましい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
第２実施形態では、回転方向が一方に制限される場合について示したが、回転電機に発生させるトルクが一方向に限定される場合は、周方向に隣合う一対のティースのうち、トルク方向の上流側に位置するティースのみに凸条の保持突起を設ければよい。
前述した実施形態において、隣り合う一対のティースのうち、トルク方向の上流側に位置するティースのみに凸条の保持突起を設ける構成としているが、これに限定されることなく、トルク方向の下流側に位置するティースのみに凸条の保持突起を設ける構成とすることも可能である。この構成においても、前述した実施形態と同様の作用効果が得られ、更に、鉄損低減の効果が得られる。

前述した実施形態において、保持突起３０は、複数のティース２１の各々について、同一の向きに設けられている構成としているが、これに限定されることはない。すなわち、隣り合うスロットについて見たときに、保持突起が設けられているティースが同じ側である必要はない。例えば、周方向においてＮ（１、２、３～）個のスロットごとに交互に異る向きに保持突起を設けても良く、更に、規則的、不規則を問わず任意の向きに保持突起を設けても良い。
コイルの巻数、コイルセグメントの設置数は、上述した実施形態に限定されることなく、適宜、増減可能である。例えば、１つのスロットに４本あるいは６本のセグメント直線部が配置されるように構成してもよい。固定子、保持突起の寸法、材質、形状等は、前述した実施形態に限定されることなく、設計に応じて種々変更可能である。本実施形態に係る固定子および回転電機は、永久磁石型の回転電機に限らず、誘導電動機にも適用可能である。

Claims

環状のヨークと、前記ヨークの内周からそれぞれ径方向に延出し前記ヨークの周方向に間隔を置いて並んで位置する複数のティースと、を有し、前記周方向に隣り合う一対のティースの間の隙間は前記径方向に延びるスロットを形成し、前記一対のティースおよび前記スロットについて見たときに、一方の前記ティースのみが他方の前記ティースに向かって前記スロット内に突出し前記ヨークの軸方向に延びる凸条の保持形状部を有し、前記保持形状部は、前記ティースの先端面から径方向に離れた位置に設けられている、固定子鉄心と、
前記スロットの内で前記径方向に並んで配置され前記保持形状部により前記スロット内に保持された複数本の線状導体を有し、前記固定子鉄心に捲回された固定子コイルと、
を備える固定子。
前記保持形状部は、前記複数のティースの各々について、同一位置に設けられている請求項１に記載の固定子。
前記保持形状部に隣接する前記線状導体について見たときに、前記線状導体は前記スロットから外方に延出し前記固定子鉄心の周方向に折り曲げられた延出部を有し、
前記保持形状部は、前記一対のティースのうち、前記延出部の折曲げ方向に位置するティースに設けられている請求項１に記載の固定子。
前記スロットの内で前記複数本の線状導体の周囲に巻装されたシート状の絶縁体を更に備え、前記絶縁体は、前記スロット内において最内周側に位置する前記線状導体の前記保持形状部に面する側面上に配置された第１端部と、前記第１端部と前記保持形状部との間を通り前記スロット内に延出する第２端部と、を有している請求項１から３のいずれか１項に記載の固定子。
中心軸線の回りで回転自在な回転子と、
前記回転子の周囲に配置された請求項２に記載の固定子と、を備え、
前記回転子の回転方向は、前記一対のティースのうち前記保持形状部が設けられているティースから他方のティースに向かう方向に制限されている
回転電機。