JP7441072B2

JP7441072B2 - ステータ

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Publication number: JP7441072B2
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Inventors: 遥華小島; 伸彦田中
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Filing date: 2020-02-25
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Description

本発明は、回転電機に設けられるステータに関する。

電動機や発電機等の回転電機は、ステータコイルが巻き付けられたステータを備えている。このようなステータコイルとして、略Ｕ字状に曲げられた複数のセグメントコイルからなるステータコイルが提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１３－８１３５１号公報

ところで、ステータコイルには、複数のバスバーによって構成されるバスバーユニットが接続されている。また、バスバーユニットには、ステータコイルの中性点を互いに接続するバスバーや、インバータからの動力線に接続されるバスバーが設けられている。このようなバスバーユニットを備えたステータの小型化を図るため、バスバーユニットについても小型化が求められている。

本発明の目的は、バスバーユニットの小型化を達成することにある。

本発明のステータは、回転電機に設けられるステータであって、複数のスロットが形成される円筒形状の固定子コアと、前記スロットに挿入される複数のセグメント導体からなり、前記固定子コアの端面から突出する動力点および中性点を備える第１相巻線と、前記スロットに挿入される複数のセグメント導体からなり、前記固定子コアの端面から突出する動力点および中性点を備える第２相巻線と、前記スロットに挿入される複数のセグメント導体からなり、前記固定子コアの端面から突出する動力点および中性点を備える第３相巻線と、を有する。前記ステータは、前記第１相巻線の動力点に接続される第１動力バスバーと、前記第２相巻線の動力点に接続される第２動力バスバーと、前記第３相巻線の動力点に接続される第３動力バスバーと、前記第１相巻線、前記第２相巻線および前記第３相巻線の中性点に接続される中性バスバーと、を備えるバスバーユニットを有する。前記固定子コアの周方向において、前記第３相巻線の中性点は、前記第１相巻線の動力点と前記第２相巻線の動力点との間に配置され、かつ前記第３相巻線の動力点は、前記第１相巻線の中性点と前記第２相巻線の中性点との間に配置されている。前記第３相巻線の中性点、前記第１相巻線の動力点および前記第２相巻線の動力点からなる第１接続点群と、前記第３相巻線の動力点、前記第１相巻線の中性点および前記第２相巻線の中性点からなる第２接続点群と、がある。前記第１接続点群を構成する前記第３相巻線の中性点、前記第１相巻線の動力点および前記第２相巻線の動力点に関し、これら中性点および動力点の前記固定子コアに対する径方向位置は互いに一致している。前記第２接続点群を構成する前記第３相巻線の動力点、前記第１相巻線の中性点および前記第２相巻線の中性点に関し、これら動力点および中性点の前記固定子コアに対する径方向位置は互いに一致している。前記第１接続点群の前記固定子コアに対する径方向位置と、前記第２接続点群の前記固定子コアに対する径方向位置とは、互いに相違している。前記第１接続点群と前記第２接続点群とは、前記固定子コアの径方向に互いに重ならずに配置されている。

本発明によれば、固定子コアの周方向において、第３相巻線の中性点は、第１相巻線の動力点と第２相巻線の動力点との間に配置され、第３相巻線の動力点は、第１相巻線の中性点と第２相巻線の中性点との間に配置される。これにより、バスバーユニットの小型化を達成することができる。

本発明の一実施の形態であるステータを備えた回転電機の一例を示す断面図である。図１のＡ－Ａ線に沿ってステータを示す断面図である。Ｕ相コイルを備えたステータコアを示す断面図である。Ｖ相コイルを備えたステータコアを示す断面図である。Ｗ相コイルを備えたステータコアを示す断面図である。セグメントコイルの一例を示す斜視図である。ステータを示す斜視図である。（Ａ）および（Ｂ）は、セグメントコイルの接続状況の一例を示す図である。ステータコイルの結線状態の一例を示す図である。Ｕ相コイルのコイル構造の一例を示す図である。Ｕ相コイルを構成するセグメントコイルのスロットに対する収容位置を示す図である。Ｕ相コイルを構成するセグメントコイルのスロットに対する収容位置を示す図である。Ｖ相コイルのコイル構造の一例を示す図である。Ｖ相コイルを構成するセグメントコイルのスロットに対する収容位置を示す図である。Ｖ相コイルを構成するセグメントコイルのスロットに対する収容位置を示す図である。Ｗ相コイルのコイル構造の一例を示す図である。Ｗ相コイルを構成するセグメントコイルのスロットに対する収容位置を示す図である。Ｗ相コイルを構成するセグメントコイルのスロットに対する収容位置を示す図である。バスバーユニットの内部構造を示す斜視図である。バスバーユニットの内部構造を示す側面図である。バスバーユニットの接続構造を簡単に示す図である。比較例のステータに設けられるバスバーユニットの内部構造を示す側面図である。比較例のステータに設けられるバスバーユニットの接続構造を簡単に示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明では、本発明の一実施の形態であるステータ１０を備える回転電機１１として、電気自動車やハイブリッド自動車等に搭載される三相交流同期型のモータジェネレータを例示するが、これに限られることはなく、セグメントコイル４０が組み付けられるステータを備えた回転電機であれば、如何なる回転電機であっても良い。

［回転電機構造］
図１は本発明の一実施の形態であるステータ１０を備えた回転電機１１の一例を示す断面図である。図１に示すように、モータジェネレータである回転電機１１は、モータハウジング１２を有している。モータハウジング１２は、底付き円筒形状のハウジング本体１３と、ハウジング本体１３の開口端を閉じるエンドカバー１４と、を備えている。ハウジング本体１３内に固定されるステータ１０は、複数枚のケイ素鋼鈑等からなる円筒形状のステータコア（固定子コア）１５と、ステータコア１５に巻き付けられる三相のステータコイルＳＣと、を有している。

ステータコイルＳＣのコイルエンドには、後述するバスバーユニット２０が接続されている。このバスバーユニット２０は、ステータコイルＳＣに設けられる３つの動力点Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗに接続される３つの動力バスバー２１～２３と、ステータコイルＳＣが備える３つの中性点Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗを互いに接続する中性バスバー２４と、これらのバスバー２１～２４を一体に保持する絶縁部材２５と、を備えている。また、動力バスバー２１～２３の端部はモータハウジング１２から外部に突出しており、それぞれの動力バスバー２１～２３にはインバータ２６等から延びる電力ケーブル２７が接続されている。

また、ステータコア１５の中央には、円柱形状のロータ３０が回転自在に収容されている。このロータ３０は、複数枚のケイ素鋼鈑等からなる円筒形状のロータコア３１と、ロータコア３１に埋め込まれる複数の永久磁石３２と、ロータコア３１の中央に固定されるロータシャフト３３と、を有している。ロータシャフト３３の一端部は、ハウジング本体１３に設けられる軸受３４によって支持されており、ロータシャフト３３の他端部は、エンドカバー１４に設けられる軸受３５によって支持されている。

［ステータ構造］
図２は図１のＡ－Ａ線に沿ってステータ１０を示す断面図である。また、図３はＵ相の相巻線（以下、Ｕ相コイルＣｕと記載する。）を備えたステータコア１５を示す断面図であり、図４はＶ相の相巻線（以下、Ｖ相コイルＣｖと記載する。）を備えたステータコア１５を示す断面図であり、図５はＷ相の相巻線（以下、Ｗ相コイルＣｗと記載する。）を備えたステータコア１５を示す断面図である。さらに、図６はセグメントコイル４０の一例を示す斜視図である。なお、Ｕ相コイルＣｕ、Ｖ相コイルＣｖおよびＷ相コイルＣｗは、ステータコイルＳＣの各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）を構成する相巻線である。

図２に示すように、円筒形状のステータコア１５の内周部には、周方向に所定間隔で複数のスロットＳ１～Ｓ４８が形成されている。各スロットＳ１～Ｓ４８には後述するセグメントコイル（セグメント導体）４０が収容されており、複数のセグメントコイル４０を互いに接続することでステータコイルＳＣが構成されている。図３～図５に示すように、Ｕ相コイルＣｕを構成するセグメントコイル４０はスロットＳ１，Ｓ２，Ｓ７，Ｓ８・・に収容されており、Ｖ相コイルＣｖを構成するセグメントコイル４０はスロットＳ５，Ｓ６，Ｓ１１，Ｓ１２・・に収容されており、Ｗ相コイルＣｗを構成するセグメントコイル４０はスロットＳ３，Ｓ４，Ｓ９，Ｓ１０・・に収容されている。

図６に示すように、略Ｕ字状に曲げられるセグメントコイル４０は、何れかのスロット（例えばスロットＳ１）に収容されるコイルサイド４１と、所定のコイルピッチで他のスロット（例えばスロットＳ７）に収容されるコイルサイド４２と、を有している。また、セグメントコイル４０は、一対のコイルサイド４１，４２を互いに連結する曲げ部４３と、一対のコイルサイド４１，４２のそれぞれから延びる溶接端部４４，４５と、を有している。なお、セグメントコイル４０は銅等の導電材料からなる平角線によって構成されており、セグメントコイル４０には溶接端部４４，４５の先端部を除きエナメルや樹脂被膜等の絶縁被膜が設けられている。また、セグメントコイル４０が備える曲げ部４３は、図３に示す折り曲げ形状に限られることはなく、ステータコア１５に対する組み付け位置に応じて様々な形状に折り曲げられている。

ここで、図７はステータ１０を示す斜視図であり、図８（Ａ）および（Ｂ）はセグメントコイル４０の接続状況の一例を示す図である。図２および図７に示すように、ステータコア１５の各スロットＳ１～Ｓ４８には、複数のセグメントコイル４０が組み付けられている。また、図７および図８に示すように、ステータコア１５にセグメントコイル４０が組み付けられると、セグメントコイル４０の溶接端部４４，４５はステータコア１５の一端面（端面）５０から突出して配置され、セグメントコイル４０の曲げ部４３はステータコア１５の他端面５１から突出して配置される。

そして、図８（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ステータコア１５の一端面５０から突出する溶接端部４４，４５は、他のセグメントコイル４０の溶接端部４４，４５に接触するように曲げられた後に、接触する他のセグメントコイル４０の溶接端部４４，４５に対して溶接される。これにより、複数のセグメントコイル４０は互いに接続され、各相コイルＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗを構成する１つの導体になる。つまり、複数のセグメントコイル４０によってＵ相コイルＣｕが構成され、複数のセグメントコイル４０によってＶ相コイルＣｖが構成され、複数のセグメントコイル４０によってＷ相コイルＣｗが構成される。なお、溶接加工が施された溶接端部４４，４５には、導体を覆うように樹脂被膜等を形成する絶縁被覆処理が施される。

［ステータコイル構造］
図９はステータコイルＳＣの結線状態の一例を示す図である。なお、前述の説明では、セグメントコイルに「４０」の符号を付して説明したが、以下の説明では、個々のセグメントコイルを区別する観点から、セグメントコイルに「ｕ１～ｕ６４，ｖ１～ｖ６４，ｗ１～ｗ６４」の符号を付して説明する。

図９に示すように、ステータコイルＳＣは、Ｕ相コイルＣｕ、Ｖ相コイルＣｖおよびＷ相コイルＣｗによって構成されている。Ｕ相コイルＣｕは、互いに直列接続される複数のセグメントコイルｕ１～ｕ６４によって構成される。このＵ相コイルＣｕの一端部は動力点Ｐｕとなっており、Ｕ相コイルＣｕの他端部は中性点Ｎｕとなっている。また、Ｖ相コイルＣｖは、互いに直列接続される複数のセグメントコイルｖ１～ｖ６４によって構成される。このＶ相コイルＣｖの一端部は動力点Ｐｖとなっており、Ｖ相コイルＣｖの他端部は中性点Ｎｖとなっている。さらに、Ｗ相コイルＣｗは、互いに直列接続される複数のセグメントコイルｗ１～ｗ６４によって構成される。このＷ相コイルＣｗの一端部は動力点Ｐｗとなっており、Ｗ相コイルＣｗの他端部は中性点Ｎｗとなっている。そして、Ｕ相コイルＣｕの中性点Ｎｕ、Ｖ相コイルＣｖの中性点ＮｖおよびＷ相コイルＣｗの中性点Ｎｗは互いに接続されており、各相コイルＣｕ，Ｃｖ，ＣｗによってステータコイルＳＣが構成されている。

［Ｕ相コイル構造］
Ｕ相コイルＣｕの構造について詳細に説明する。図１０はＵ相コイルＣｕのコイル構造の一例を示す図であり、図１０に記載されたスロット番号はセグメントコイルｕ１～ｕ６４が収容されるスロットを示している。また、図１１および図１２はＵ相コイルＣｕを構成するセグメントコイルｕ１～ｕ６４のスロットＳ１，Ｓ２，Ｓ７，Ｓ８・・に対する収容位置を示す図である。図１１にはセグメントコイルｕ１～ｕ３２の収容位置が示されており、図１２にはセグメントコイルｕ３３～ｕ６４の収容位置が示されている。

図１１および図１２に示される「動力線側」とは、図１および図７に示すように、セグメントコイル４０の溶接端部４４，４５が位置する側、つまりバスバーユニット２０が位置する側である。また、図１１および図１２に示される「反動力線側」とは、図１および図７に示すように、動力線側とは反対側、つまりセグメントコイル４０の曲げ部４３が位置する側である。また、図１１および図１２に示される「内側」とは、図３に示すように、ステータコア１５の径方向内側であり、図１１および図１２に示される「外側」とは、ステータコア１５の径方向外側である。さらに、図１１および図１２においてハッチングを付した箇所は、セグメントコイルｕ１～ｕ６４の溶接箇所である。

図１０に示すように、Ｕ相コイルＣｕは、８つのセグメントコイル（例えばｕ１～ｕ８，ｕ９～ｕ１６，ｕ１７～ｕ２４，・・）の接続パターンを繰り返すコイル構造を有している。ここで、図１０に符号Ｘ１で示すように、セグメントコイルｕ１～ｕ８の接続パターンについて説明する。

図１１に符号Ｘ１で示すように、セグメントコイルｕ１は、スロットＳ１，Ｓ４３の１番目の位置（外側の位置）に収容されており、セグメントコイルｕ２は、スロットＳ１の２番目の位置とスロットＳ４３の３番目の位置とに収容されている。また、セグメントコイルｕ３は、スロットＳ１の４番目の位置とスロットＳ４３の５番目の位置とに収容されており、セグメントコイルｕ４は、スロットＳ１の６番目の位置とスロットＳ４３の７番目の位置とに収容されており、セグメントコイルｕ５は、スロットＳ１，Ｓ４３の８番目の位置に収容されている。さらに、セグメントコイルｕ６は、スロットＳ３７の７番目の位置とスロットＳ４３の６番目の位置とに収容されており、セグメントコイルｕ７は、スロットＳ３７の５番目の位置とスロットＳ４３の４番目の位置とに収容されており、セグメントコイルｕ８は、スロットＳ３７の３番目の位置とスロットＳ４３の２番目の位置とに収容されている。

そして、動力線側におけるスロットＳ１，Ｓ４３の間では、スロットＳ４３からのセグメントコイルｕ１とスロットＳ１からのセグメントコイルｕ２とが互いに溶接され、スロットＳ４３からのセグメントコイルｕ２とスロットＳ１からのセグメントコイルｕ３とが互いに溶接される。また、スロットＳ４３からのセグメントコイルｕ３とスロットＳ１からのセグメントコイルｕ４とが互いに溶接され、スロットＳ４３からのセグメントコイルｕ４とスロットＳ１からのセグメントコイルｕ５とが互いに溶接される。さらに、動力線側におけるスロットＳ３７，Ｓ４３の間では、スロットＳ４３からのセグメントコイルｕ５とスロットＳ３７からのセグメントコイルｕ６とが互いに溶接され、スロットＳ４３からのセグメントコイルｕ６とスロットＳ３７からのセグメントコイルｕ７とが互いに溶接され、スロットＳ４３からのセグメントコイルｕ７とスロットＳ３７からのセグメントコイルｕ８とが互いに溶接される。

このような接続パターンを繰り返してセグメントコイルｕ１～ｕ６４を接続することにより、図１０～図１２に示すように、セグメントコイルｕ１～ｕ６４によってＵ相コイルＣｕが構成される。このように構成されるＵ相コイルＣｕは、図１０に示すように、スロットＳ１，Ｓ４３間から巻き始められ、スロットＳ２５，Ｓ１９間等を経て、スロットＳ７，Ｓ１間に到達する。その後、スロットＳ２，Ｓ４４間からスロットＳ２６，Ｓ２０間等を経て、スロットＳ８，Ｓ２間に到達する。つまり、図３に示すように、Ｕ相コイルＣｕは、動力点Ｐｕから中性点Ｎｕにかけて、ステータコア１５の周方向の一方（矢印α方向）に進みながら、２周に渡ってステータコア１５に巻き付けられる。また、図３、図１１および図１２に示すように、Ｕ相コイルＣｕの動力点Ｐｕは、スロットＳ１の１番目の位置から延びており、Ｕ相コイルＣｕの中性点Ｎｕは、スロットＳ８の２番目の位置から延びている。

［Ｖ相コイル構造］
Ｖ相コイルＣｖの構造について詳細に説明する。図１３はＶ相コイルＣｖのコイル構造の一例を示す図であり、図１３に記載されたスロット番号はセグメントコイルｖ１～ｖ６４が収容されるスロットを示している。また、図１４および図１５はＶ相コイルＣｖを構成するセグメントコイルｖ１～ｖ６４のスロットＳ５，Ｓ６，Ｓ１１，Ｓ１２・・に対する収容位置を示す図である。図１４にはセグメントコイルｖ１～ｖ３２の収容位置が示されており、図１５にはセグメントコイルｖ３３～ｖ６４の収容位置が示されている。

図１４および図１５に示される「動力線側」とは、図１および図７に示すように、セグメントコイル４０の溶接端部４４，４５が位置する側、つまりバスバーユニット２０が位置する側である。また、図１４および図１５に示される「反動力線側」とは、図１および図７に示すように、動力線側とは反対側、つまりセグメントコイル４０の曲げ部４３が位置する側である。また、図１４および図１５に示される「内側」とは、図３に示すように、ステータコア１５の径方向内側であり、図１４および図１５に示される「外側」とは、ステータコア１５の径方向外側である。さらに、図１４および図１５においてハッチングを付した箇所は、セグメントコイルｖ１～ｖ６４の溶接箇所である。

図１３に示すように、Ｖ相コイルＣｖは、８つのセグメントコイル（例えばｖ１～ｖ８，ｖ９～ｖ１６，ｖ１７～ｖ２４，・・）の接続パターンを繰り返すコイル構造を有している。ここで、図１３に符号Ｘ２で示すように、セグメントコイルｖ１～ｖ８の接続パターンについて説明する。

図１４に符号Ｘ２で示すように、セグメントコイルｖ１は、スロットＳ５，Ｓ４７の１番目の位置に収容されており、セグメントコイルｖ２は、スロットＳ５の２番目の位置とスロットＳ４７の３番目の位置とに収容されている。また、セグメントコイルｖ３は、スロットＳ５の４番目の位置とスロットＳ４７の５番目の位置とに収容されており、セグメントコイルｖ４は、スロットＳ５の６番目の位置とスロットＳ４７の７番目の位置とに収容されており、セグメントコイルｖ５は、スロットＳ５，Ｓ４７の８番目の位置に収容されている。さらに、セグメントコイルｖ６は、スロットＳ４１の７番目の位置とスロットＳ４７の６番目の位置とに収容されており、セグメントコイルｖ７は、スロットＳ４１の５番目の位置とスロットＳ４７の４番目の位置とに収容されており、セグメントコイルｖ８は、スロットＳ４１の３番目の位置とスロットＳ４７の２番目の位置とに収容されている。

そして、動力線側におけるスロットＳ５，Ｓ４７の間では、スロットＳ４７からのセグメントコイルｖ１とスロットＳ５からのセグメントコイルｖ２とが互いに溶接され、スロットＳ４７からのセグメントコイルｖ２とスロットＳ５からのセグメントコイルｖ３とが互いに溶接される。また、スロットＳ４７からのセグメントコイルｖ３とスロットＳ５からのセグメントコイルｖ４とが互いに溶接され、スロットＳ４７からのセグメントコイルｖ４とスロットＳ５からのセグメントコイルｖ５とが互いに溶接される。さらに、動力線側におけるスロットＳ４１，Ｓ４７の間では、スロットＳ４７からのセグメントコイルｖ５とスロットＳ４１からのセグメントコイルｖ６とが互いに溶接され、スロットＳ４７からのセグメントコイルｖ６とスロットＳ４１からのセグメントコイルｖ７とが互いに溶接され、スロットＳ４７からのセグメントコイルｖ７とスロットＳ４１からのセグメントコイルｖ８とが互いに溶接される。

このような接続パターンを繰り返してセグメントコイルｖ１～ｖ６４を接続することにより、図１３～図１５に示すように、セグメントコイルｖ１～ｖ６４によってＶ相コイルＣｖが構成される。このように構成されるＶ相コイルＣｖは、図１３に示すように、スロットＳ５，Ｓ４７間から巻き始められ、スロットＳ２９，Ｓ２３間等を経て、スロットＳ１１，Ｓ５間に到達する。その後、スロットＳ６，Ｓ４８間からスロットＳ３０，Ｓ２４間等を経て、スロットＳ１２，Ｓ６間に到達する。つまり、図４に示すように、Ｖ相コイルＣｖは、動力点Ｐｖから中性点Ｎｖにかけて、ステータコア１５の周方向の一方（矢印α方向）に進みながら、２周に渡ってステータコア１５に巻き付けられる。また、図４、図１４および図１５に示すように、Ｖ相コイルＣｖの動力点Ｐｖは、スロットＳ５の１番目の位置から延びており、Ｖ相コイルＣｖの中性点Ｎｖは、スロットＳ１２の２番目の位置から延びている。

［Ｗ相コイル構造］
Ｗ相コイルＣｗの構造について詳細に説明する。図１６はＷ相コイルＣｗのコイル構造の一例を示す図であり、図１６に記載されたスロット番号はセグメントコイルｗ１～ｗ６４が収容されるスロットを示している。また、図１７および図１８はＷ相コイルＣｗを構成するセグメントコイルｗ１～ｗ６４のスロットＳ３，Ｓ４，Ｓ９，Ｓ１０・・に対する収容位置を示す図である。図１７にはセグメントコイルｗ３３～ｗ６４の収容位置が示されており、図１８にはセグメントコイルｗ１～ｗ３２の収容位置が示されている。

図１７および図１８に示される「動力線側」とは、図１および図７に示すように、セグメントコイル４０の溶接端部４４，４５が位置する側、つまりバスバーユニット２０が位置する側である。また、図１７および図１８に示される「反動力線側」とは、図１および図７に示すように、動力線側とは反対側、つまりセグメントコイル４０の曲げ部４３が位置する側である。また、図１７および図１８に示される「内側」とは、図３に示すように、ステータコア１５の径方向内側であり、図１７および図１８に示される「外側」とは、ステータコア１５の径方向外側である。さらに、図１７および図１８においてハッチングを付した箇所は、セグメントコイルｗ１～ｗ６４の溶接箇所である。

図１６に示すように、Ｗ相コイルＣｗは、８つのセグメントコイル（例えばｗ１～ｗ８，ｗ９～ｗ１６，ｗ１７～ｗ２４，・・）の接続パターンを繰り返すコイル構造を有している。ここで、図１６に符号Ｘ３で示すように、セグメントコイルｗ１～ｗ８の接続パターンについて説明する。

図１８に符号Ｘ３で示すように、セグメントコイルｗ１は、スロットＳ１０の２番目の位置とスロットＳ４の３番目の位置とに収容されており、セグメントコイルｗ２は、スロットＳ１０の４番目の位置とスロットＳ４の５番目の位置とに収容されており、セグメントコイルｗ３は、スロットＳ１０の６番目の位置とスロットＳ４の７番目の位置とに収容されている。また、セグメントコイルｗ４は、スロットＳ１０，Ｓ１６の８番目の位置に収容されており、セグメントコイルｗ５は、スロットＳ１０の７番目の位置とスロットＳ１６の６番目の位置とに収容されている。さらに、セグメントコイルｗ６は、スロットＳ１０の５番目の位置とスロットＳ１６の４番目の位置とに収容されており、セグメントコイルｗ７は、スロットＳ１０の３番目の位置とスロットＳ１６の２番目の位置とに収容されており、セグメントコイルｗ８は、スロットＳ１０，Ｓ１６の１番目の位置に収容されている。

そして、動力線側におけるスロットＳ４，Ｓ１０の間では、スロットＳ４からのセグメントコイルｗ１とスロットＳ１０からのセグメントコイルｗ２とが互いに溶接され、スロットＳ４からのセグメントコイルｗ２とスロットＳ１０からのセグメントコイルｗ３とが互いに溶接され、スロットＳ４からのセグメントコイルｗ３とスロットＳ１０からのセグメントコイルｗ４とが互いに溶接される。また、動力線側におけるスロットＳ１６，Ｓ１０の間では、スロットＳ１６からのセグメントコイルｗ４とスロットＳ１０からのセグメントコイルｗ５とが互いに溶接され、スロットＳ１６からのセグメントコイルｗ５とスロットＳ１０からのセグメントコイルｗ６とが互いに溶接される。さらに、スロットＳ１６からのセグメントコイルｗ６とスロットＳ１０からのセグメントコイルｗ７とが互いに溶接され、スロットＳ１６からのセグメントコイルｗ７とスロットＳ１０からのセグメントコイルｗ８とが互いに溶接される。

このような接続パターンを繰り返してセグメントコイルｗ１～ｗ６４を接続することにより、図１６～図１８に示すように、セグメントコイルｗ１～ｗ６４によってＷ相コイルＣｗが構成される。このように構成されるＷ相コイルＣｗは、図１６に示すように、スロットＳ４，Ｓ１０間から巻き始められ、スロットＳ２８，Ｓ３４間等を経て、スロットＳ４６，Ｓ４間に到達する。その後、スロットＳ３，Ｓ９間からスロットＳ２７，Ｓ３３間等を経て、スロットＳ４５，Ｓ３間に到達する。つまり、図５に示すように、Ｗ相コイルＣｗは、動力点Ｐｗから中性点Ｎｗにかけて、ステータコア１５の周方向の他方（矢印β方向）に進みながら、２周に渡ってステータコア１５に巻き付けられる。すなわち、ステータコア１５の周方向において、Ｗ相コイルＣｗは、前述したＵ相コイルＣｕやＶ相コイルＣｖに対して逆向きとなってステータコア１５に巻き付けられている。また、図５、図１７および図１８に示すように、Ｗ相コイルＣｗの動力点Ｐｗは、スロットＳ１０の２番目の位置から延びており、Ｗ相コイルＣｗの中性点Ｎｗは、スロットＳ３の１番目の位置から延びている。

［バスバーユニット構造］
続いて、ステータコイルＳＣに接続されるバスバーユニット２０について説明する。図１９はバスバーユニット２０の内部構造を示す斜視図であり、図２０はバスバーユニット２０の内部構造を示す側面図である。また、図２１はバスバーユニット２０の接続構造を簡単に示す図である。

図１９および図２０に示すように、バスバーユニット２０は、銅等の金属材料からなる４つのバスバー２１～２４と、これらのバスバー２１～２４を保持する絶縁部材２５と、を有している。バスバーユニット２０に組み込まれるバスバー２１～２３として、Ｕ相コイル（第１相巻線）Ｃｕの動力点Ｐｕに接続される第１動力バスバー２１があり、Ｖ相コイル（第２相巻線）Ｃｖの動力点Ｐｖに接続される第２動力バスバー２２があり、Ｗ相コイル（第３相巻線）Ｃｗの動力点Ｐｗに接続される第３動力バスバー２３がある。また、バスバーユニット２０に組み込まれるバスバー２４として、Ｕ相コイルＣｕの中性点Ｎｕ、Ｖ相コイルＣｖの中性点ＮｖおよびＷ相コイルＣｗの中性点Ｎｗに接続される中性バスバー２４がある。なお、バスバーユニット２０の絶縁部材２５は、ポリエチレン等の絶縁樹脂を用いて形成されている。

ここで、前述したように、Ｕ相コイルＣｕの動力点ＰｕはスロットＳ１から延びており、Ｕ相コイルＣｕの中性点ＮｕはスロットＳ８から延びている。また、Ｖ相コイルＣｖの動力点ＰｖはスロットＳ５から延びており、Ｖ相コイルＣｖの中性点ＮｖはスロットＳ１２から延びている。さらに、Ｗ相コイルＣｗの動力点ＰｗはスロットＳ１０から延びており、Ｗ相コイルＣｗの中性点ＮｗはスロットＳ３から延びている。つまり、図２１に示すように、ステータコア１５の周方向Ｄ１において、Ｗ相コイルＣｗの中性点Ｎｗは、Ｕ相コイルＣｕの動力点ＰｕとＶ相コイルＣｖの動力点Ｐｖとの間に配置される。また、ステータコア１５の周方向Ｄ１において、Ｗ相コイルＣｗの動力点Ｐｗは、Ｕ相コイルＣｕの中性点ＮｕとＶ相コイルＣｖの中性点Ｎｖとの間に配置される。このように、中性点Ｎｕ，Ｎｖ間に動力点Ｐｗを配置するとともに、動力点Ｐｕ，Ｐｖ間に中性点Ｎｗを配置することにより、動力点Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗおよび中性点Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗを互いに近づけることができ、バスバーユニット２０の小型化を達成することができる。

すなわち、図２１に示すように、スロットＳ１から巻かれてスロットＳ８に到達するＵ相コイルＣｕは、ステータコア１５の周方向の一方（矢印α方向）に進みながらステータコア１５に巻き付けられる。また、スロットＳ５から巻かれてスロットＳ１２に到達するＶ相コイルＣｖは、ステータコア１５の周方向の一方（矢印α方向）に進みながらステータコア１５に巻き付けられる。これに対し、スロットＳ１０から巻かれてスロットＳ３に到達するＷ相コイルＣｗは、ステータコア１５の周方向の他方（矢印β方向）に進みながらステータコア１５に巻き付けられる。このように、Ｕ相コイルＣｕやＶ相コイルＣｖに対して、Ｗ相コイルＣｗを逆向きにステータコア１５に巻き付けることにより、中性点Ｎｕ，Ｎｖ間に動力点Ｐｗを配置することができるとともに、動力点Ｐｕ，Ｐｖ間に中性点Ｎｗを配置することができる。これにより、動力点Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗおよび中性点Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗを互いに近づけることができ、バスバーユニット２０の小型化を達成することができる。

このように、バスバーユニット２０の小型化を達成することにより、バスバーユニット２０の質量低減やコスト低減を達成することができる。また、バスバーユニット２０の小型化を達成することにより、バスバーユニット２０の質量を低減させるとともに、バスバーユニット２０を支持する動力点Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗおよび中性点Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗの間隔を狭めることができる。これにより、バスバーユニット２０の固有振動数を高めることができ、バスバーユニット２０の振動を抑えて耐久性を高めることができる。

また、図２１に示すように、本実施形態のステータ１０において、Ｗ相コイルＣｗの中性点Ｎｗ、Ｕ相コイルＣｕの動力点Ｐｕ、およびＶ相コイルＣｖの動力点Ｐｖからなる第１接続点群Ｇ１と、Ｗ相コイルＣｗの動力点Ｐｗ、Ｕ相コイルＣｕの中性点Ｎｕ、およびＶ相コイルＣｖの中性点Ｎｖからなる第２接続点群Ｇ２とは、ステータコア１５の径方向Ｄ２において互いに重ならずに配置される。換言すれば、本実施形態のステータ１０において、第１接続点群Ｇ１と第２接続点群Ｇ２とは、ステータコア１５の周方向Ｄ１において互いに隣り合わずに配置されている。つまり、第１接続点群Ｇ１と第２接続点群Ｇ２とは、ステータコア１５の周方向Ｄ１において前後に離れて配置されている。

［比較例］
続いて、比較例のステータ１０ｘについて説明する。図２２は比較例のステータ１０ｘに設けられるバスバーユニット２０ｘの内部構造を示す側面図であり、図２３は比較例のステータ１０ｘに設けられるバスバーユニット２０ｘの接続構造を簡単に示す図である。なお、以下の説明では、比較例のステータ１０ｘが備えるＵ相コイルＣｕｘ、Ｖ相コイルＣｖｘ、動力点Ｐｕｘ，Ｐｖｘおよび中性点Ｎｕｘ，Ｎｖｘに関し、符号に「ｘ」を追加して実施例との記載を分けているが、その構造や位置については、前述したＵ相コイルＣｕ、Ｖ相コイルＣｖ、動力点Ｐｕ，Ｐｖおよび中性点Ｎｕ，Ｎｖと同一である。

図２２および図２３に示される比較例のステータ１０ｘは、Ｕ相コイルＣｕｘ、Ｖ相コイルＣｖｘおよびＷ相コイルＣｗｘからなるステータコイルＳＣｘを有している。これらの各相コイルＣｕｘ，Ｃｖｘ，Ｃｗｘは、前述した実施例のＵ相およびＶ相コイルＣｕ，Ｃｖと同一のコイル構造を有している。つまり、Ｗ相コイルＣｗｘは、前述した実施例のＷ相コイルＣｗとは逆向きに、ステータコア１５に対して巻き付けられている。すなわち、比較例のステータ１０ｘにおいては、同一のコイル構造を備えたＵ相コイルＣｕｘ、Ｖ相コイルＣｖｘおよびＷ相コイルＣｗｘが、位相を１２０°ずらしてステータコア１５に巻き付けられている。

比較例のステータ１０ｘにおいては、図２３に示すように、スロットＳ１から巻かれてスロットＳ８に到達するＵ相コイルＣｕｘが、ステータコア１５の周方向の一方（矢印α方向）に進みながらステータコア１５に巻き付けられる。また、スロットＳ５から巻かれてスロットＳ１２に到達するＶ相コイルＣｖｘが、ステータコア１５の周方向の一方（矢印α方向）に進みながらステータコア１５に巻き付けられる。さらに、スロットＳ９から巻かれてスロットＳ１６に到達するＷ相コイルＣｗｘが、ステータコア１５の周方向の一方（矢印α方向）に進みながらステータコア１５に巻き付けられる。これにより、Ｕ相コイルＣｕｘの動力点ＰｕｘはスロットＳ１に配置され、Ｕ相コイルＣｕｘの中性点ＮｕｘはスロットＳ８に配置される。また、Ｖ相コイルＣｖｘの動力点ＰｖｘはスロットＳ５に配置され、Ｖ相コイルＣｖｘの中性点ＮｖｘはスロットＳ１２に配置される。さらに、Ｗ相コイルＣｗｘの動力点ＰｗｘはスロットＳ９に配置され、Ｗ相コイルＣｗｘの中性点ＮｗｘはスロットＳ１６に配置される。

図２２および図２３に示すように、ステータコイルＳＣｘに接続されるバスバーユニット２０ｘは、Ｕ相コイルＣｕｘの動力点Ｐｕｘに接続される動力バスバー２１ｘと、Ｖ相コイルＣｖｘの動力点Ｐｖｘに接続される動力バスバー２２ｘと、Ｗ相コイルＣｗｘの動力点Ｐｗｘに接続される動力バスバー２３ｘと、を有している。また、バスバーユニット２０ｘは、Ｕ相コイルＣｕｘの中性点Ｎｕｘ、Ｖ相コイルＣｖｘの中性点ＮｖｘおよびＷ相コイルＣｗｘの中性点Ｎｗｘに接続される中性バスバー２４ｘを有している。

このように、比較例のステータ１０ｘにおいては、動力点Ｐｕｘ，Ｐｖｘ，Ｐｗｘが等間隔で配置されるとともに、中性点Ｎｕｘ，Ｎｖｘ，Ｎｗｘが等間隔で配置されるため、動力点Ｐｕｘ，Ｐｖｘ，Ｐｗｘおよび中性点Ｎｕｘ，Ｎｖｘ，Ｎｗｘを互いに近づけることが困難であり、バスバーユニット２０ｘの小型化を達成することが困難である。すなわち、比較例のステータ１０ｘにおいては、図２２および図２３に示すように、角度Ａ２（約１２０°）で拡がるバスバーユニット２０ｘが必要であるのに対し、前述した実施例のステータ１０においては、図２０および図２１に示すように、角度Ａ２よりも小さな角度Ａ１（約９０°）で拡がりを抑えたバスバーユニット２０を用いることができる。

また、図２３に示すように、比較例のステータ１０ｘにおいて、Ｗ相コイルＣｗｘの中性点Ｎｗｘ、Ｕ相コイルＣｕｘの動力点Ｐｕｘ、およびＶ相コイルＣｖｘの動力点Ｐｖｘからなる第１接続点群Ｇ１ｘと、Ｗ相コイルＣｗｘの動力点Ｐｗｘ、Ｕ相コイルＣｕｘの中性点Ｎｕｘ、およびＶ相コイルＣｖｘの中性点Ｎｖｘからなる第２接続点群Ｇ２ｘとは、ステータコア１５の径方向Ｄ２において互いに重なって配置される。換言すれば、比較例のステータ１０ｘにおいて、第１接続点群Ｇ１ｘと第２接続点群Ｇ２ｘとは、ステータコア１５の周方向Ｄ１において互いに隣り合って配置されている。つまり、第１接続点群Ｇ１ｘと第２接続点群Ｇ２ｘとは、ステータコア１５の周方向Ｄ１において前後に重なって配置されている。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、Ｕ相コイルＣｕを第１相巻線として用い、Ｖ相コイルＣｖを第２相巻線として用い、Ｗ相コイルＣｗを第３相巻線として用いているが、これに限られることはない。例えば、Ｕ相コイルＣｕを第２相巻線または第３相巻線として用いても良く、Ｖ相コイルＣｖを第１相巻線または第３相巻線として用い、Ｗ相コイルＣｗを第１相巻線または第２相巻線として用いても良い。また、前述の説明では、複数のセグメントコイル４０を直列接続することで各相コイルＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗを構成しているが、これに限られることはない。例えば、複数のセグメントコイル４０を直列に接続して直列コイル群を構成し、複数の直列コイル群を並列に接続することで各相コイルＣｕ，Ｃｖ，Ｃｗを構成しても良い。

また、図示する例では、１つのスロットに対して８つのセグメントコイル４０を挿入しているが、これに限られることはない。例えば、１つのスロットに対して８つを上回るセグメントコイル４０を挿入しても良く、１つのスロットに対して８つを下回るセグメントコイル４０を挿入しても良い。また、前述の説明では、スロット数が４８のステータコア１５を用いているが、これに限られることはなく、他のスロット数のステータコア１５を用いても良い。

１０ステータ
１１回転電機
１５ステータコア（固定子コア）
２０バスバーユニット
２１第１動力バスバー
２２第２動力バスバー
２３第３動力バスバー
２４中性バスバー
２５絶縁部材
４０セグメントコイル（セグメント導体）
５０一端面（端面）
Ｓ１～Ｓ４８スロット
ｕ１～ｕ６４セグメントコイル（セグメント導体）
ｖ１～ｖ６４セグメントコイル（セグメント導体）
ｗ１～ｗ６４セグメントコイル（セグメント導体）
ＣｕＵ相コイル（第１相巻線）
ＣｖＶ相コイル（第２相巻線）
ＣｗＷ相コイル（第３相巻線）
Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗ動力点
Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗ中性点
Ｄ１周方向
Ｄ２径方向
Ｇ１第１接続点群
Ｇ２第２接続点群

Claims

回転電機に設けられるステータであって、
複数のスロットが形成される円筒形状の固定子コアと、
前記スロットに挿入される複数のセグメント導体からなり、前記固定子コアの端面から突出する動力点および中性点を備える第１相巻線と、
前記スロットに挿入される複数のセグメント導体からなり、前記固定子コアの端面から突出する動力点および中性点を備える第２相巻線と、
前記スロットに挿入される複数のセグメント導体からなり、前記固定子コアの端面から突出する動力点および中性点を備える第３相巻線と、
前記第１相巻線の動力点に接続される第１動力バスバーと、前記第２相巻線の動力点に接続される第２動力バスバーと、前記第３相巻線の動力点に接続される第３動力バスバーと、前記第１相巻線、前記第２相巻線および前記第３相巻線の中性点に接続される中性バスバーと、を備えるバスバーユニットと、
を有し、
前記固定子コアの周方向において、前記第３相巻線の中性点は、前記第１相巻線の動力点と前記第２相巻線の動力点との間に配置され、かつ前記第３相巻線の動力点は、前記第１相巻線の中性点と前記第２相巻線の中性点との間に配置されており、
前記第３相巻線の中性点、前記第１相巻線の動力点および前記第２相巻線の動力点からなる第１接続点群と、前記第３相巻線の動力点、前記第１相巻線の中性点および前記第２相巻線の中性点からなる第２接続点群と、があり、
前記第１接続点群を構成する前記第３相巻線の中性点、前記第１相巻線の動力点および前記第２相巻線の動力点に関し、これら中性点および動力点の前記固定子コアに対する径方向位置は互いに一致しており、
前記第２接続点群を構成する前記第３相巻線の動力点、前記第１相巻線の中性点および前記第２相巻線の中性点に関し、これら動力点および中性点の前記固定子コアに対する径方向位置は互いに一致しており、
前記第１接続点群の前記固定子コアに対する径方向位置と、前記第２接続点群の前記固定子コアに対する径方向位置とは、互いに相違しており、
前記第１接続点群と前記第２接続点群とは、前記固定子コアの径方向に互いに重ならずに配置されている、
ステータ。
請求項１に記載のステータにおいて、
前記第１相巻線と前記第２相巻線とは、動力点から中性点にかけて、前記固定子コアの周方向の一方に進みながら前記固定子コアに巻き付けられ、
前記第３相巻線は、動力点から中性点にかけて、前記固定子コアの周方向の他方に進みながら前記固定子コアに巻き付けられる、
ステータ。
請求項１または２に記載のステータにおいて、
前記バスバーユニットは、前記第１動力バスバー、前記第２動力バスバー、前記第３動力バスバーおよび前記中性バスバーを保持する絶縁部材を備える、
ステータ。