JPWO2014155630A1 - 回転電機 - Google Patents

Abstract

回転電機において、１以上のコイルのそれぞれは、スロット内部において固定子鉄心の径方向にｍ段（ｍは２以上の整数）に配置された第１の導体線群と、コイルエンド部において前記第１の導体線群が固定子鉄心の径方向にｎ段（ｎは１以上の整数）に配置変換された第２の導体線群と、前記スロット内部及び前記コイルエンド部の境界において前記第１の導体線群と前記第２の導体線群とが１８０°より小さい角度θをなすように折り曲げられた第１の折り曲げ部と、前記コイルエンド部において固定子鉄心の径方向の１段目からｎ段目までに配置された前記第２の導体線群が、固定子鉄心の径方向の（ｍ−ｎ＋１）段目からｍ段目までに配置変換された第３の導体線群と、前記コイルエンド部において前記第２の導体線群と前記第３の導体線群とが１８０°より小さい角度θ’をなすように折り曲げられた第２の折り曲げ部とを有し、段数ｍおよびｎは、ｎ／ｍ ≦ １／２を満たす。

Description

本発明は、回転電機に関する。

現在、資源高騰の影響や国際的な地球温暖化防止の動きを背景に、二酸化炭素の発生源であるエネルギー使用量の抑制に対する意識が高まりつつある。中でも、世界総発電量の約４０％を消費する回転電機が注目されており、その効率改善が急務になっている。

回転電機の固定子巻線には、大きく分けて集中巻と分布巻とがある。分布巻は、トルクリップルや騒音が小さくできるなどのメリットがある反面、コイルエンド部の高さが高くなるため導線長さが長くなり、巻線抵抗の増大、すなわち銅損増大および効率低下というデメリットがある。

特許文献１には、三相モータのステータにおいて、スロット内で最も内側の第１コイル配置相、中間の第２コイル配置相、最も外側の第３コイル配置相に配置された３つのｕ相の導線をコイルエンド部において最も内側の第１外部延長層に積層配置し、３つのｖ相の導線をコイルエンド部において中間の第２外部延長層に積層配置し、３つのｗ相の導線をコイルエンド部において最も外側の第３外部延長層に積層配置することが記載されている。これにより、特許文献１によれば、コイルエンド部において各相の巻線が互いに異なる外部延長層に積層配置されるので、互いに干渉することがなく、コイルエンド部の外径が小さくなるとされている。

特開平８−０８４４４８号公報

特許文献１に記載の技術は、コイルエンド部の外径を小さくするために、各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線を互いに異なる形状にすることが前提となっている。そのために、各相ごとの巻線長さに大きな差が出るため、巻線抵抗値のアンバランスが許容範囲を超えて大きくなる可能性がある。巻線抵抗値のアンバランスが許容範囲を超えて大きくなると、回転電機の電流アンバランスにつながり、トルクリプルや振動などの発生要因となる。

また、特許文献１に記載の技術は、コイルエンド部の外径を小さくするために、スロット内及びコイルエンド部の両方において径方向に３層で形成することが前提となっている。このため、各相の巻線を３群にしか分けることができず、多種多様な回転電機に応用することが難しい。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コイルエンド部の外径を小さくでき、各相の巻線抵抗値のアンバランスを許容範囲内に抑制できる回転電機を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面にかかる回転電機は、環状のコアバック、前記コアバックから径方向に延在して周方向に配列された複数のティース、および周方向に隣り合う前記ティース間にそれぞれ配置された複数のスロットを有する固定子鉄心と、前記固定子鉄心のスロットに格納されて巻回される固定子巻線とを備え、前記固定子巻線は、各相毎に、複数の導体線の束としてコイルが形成されており、各相の巻線は、スロット内部に配置される１以上のコイルにより形成されており、前記１以上のコイルのそれぞれは、前記スロット内部において固定子鉄心の径方向にｍ段（ｍは２以上の整数）に配置された第１の導体線群と、前記コイルエンド部において前記第１の導体線群が固定子鉄心の径方向にｎ段（ｎは１以上の整数）に配置変換された第２の導体線群と、前記スロット内部及び前記コイルエンド部の境界において前記第１の導体線群と前記第２の導体線群とが１８０°より小さい角度θをなすように折り曲げられた第１の折り曲げ部と、前記コイルエンド部において固定子鉄心の径方向の１段目からｎ段目までに配置された前記第２の導体線群が、固定子鉄心の径方向の（ｍ−ｎ＋１）段目からｍ段目までに配置変換された第３の導体線群と、前記コイルエンド部において前記第２の導体線群と前記第３の導体線群とが１８０°より小さい角度θ’をなすように折り曲げられた第２の折り曲げ部とを有し、段数ｍおよびｎは、ｎ／ｍ ≦ １／２を満たすことを特徴とする。

本発明によれば、各相の巻線を形成する各コイルにおいて、例えば、導体線をスロット内部とコイルエンド部とで配列変更でき、導体線をコイルエンド部の途中で固定子鉄心の径方向に配置変換できる。例えば、コイルエンド部の左半分の導体線を、スロット内部の１段目に相当する領域に集めることができ、コイルエンド部の右半分の導体線を、スロット内部の２段目に相当する領域に集めることができる。これにより、各相の巻線に同様の形状のコイルを用いた場合に、コイルエンド部において１つの相の巻線が他の相の巻線と干渉しにくくなるようにすることができ、コイルエンド部の高さを低くすることができる。すなわち、コイルエンド部における各相の巻線の機械的な干渉を低減でき、各相ごとの巻線長さを均等に（例えば、同じに）できる。この結果、コイルエンド部の外径を小さくでき、各相の巻線抵抗値のアンバランスを許容範囲内に抑制できる。

図１は、実施の形態１に関わる回転電機の固定子の構成図である。 図２は、実施の形態１に関わる固定子巻線を成すコイルの構成図である。 図３は、実施の形態１による回転電機の断面図を示す図である。 図４は、実施の形態１に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の上面から見た図である。 図５は、実施の形態１に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の下面から見た図である。 図６は、実施の形態１に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の側面から見た図である。 図７は、実施の形態１に関わるコイルを形成する導体線の折り曲げ角度について説明した図である。 図８は、実施の形態１における固定子鉄心にコイルを挿入した固定子の各相ごとの巻線構成図である。 図９は、実施の形態２に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の上面から見た図である。 図１０は、実施の形態２に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の下面から見た図である。 図１１は、実施の形態２に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の側面から見た図である。 図１２は、実施の形態２に関わるコイルを形成する導体線の折り曲げ角度について説明した図である。 図１３は、実施の形態２における固定子鉄心にコイルを挿入した固定子の各相ごとの巻線構成図である。 図１４は、実施の形態３に関わる固定子巻線を成すコイルの構成図である。 図１５は、実施の形態３に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の上面から見た図である。 図１６は、実施の形態３に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の下面から見た図である。 図１７は、実施の形態３に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の側面から見た図である。 図１８は、実施の形態３に関わるコイルを形成する導体線の折り曲げ角度について説明した図である。 図１９は、実施の形態３に関わる回転電機の固定子巻線を構成するために固定子鉄心にコイルを挿入した固定子の各相ごとの巻線構成図である。 図２０は、実施の形態４に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の上面から見た図である。 図２１は、実施の形態４に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の下面から見た図である。 図２２は、実施の形態４に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の側面から見た図である。 図２３は、実施の形態４に関わるコイルを形成する導体線の折り曲げ角度について説明した図である。 図２４は、実施の形態４に関わる回転電機の固定子巻線を構成するために固定子鉄心にコイルを挿入した固定子の各相ごとの巻線構成図である。 図２５は、実施の形態５に関わる固定子巻線を成すコイルの構成図である。 図２６は、実施の形態５に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の上面から見た図である。 図２７は、実施の形態５に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の下面から見た図である。 図２８は、実施の形態５に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の側面から見た図である。 図２９は、実施の形態５に関わるコイルを形成する導体線の折り曲げ角度および寸法について説明した図である。 図３０は、実施の形態５に関わる回転電機の固定子巻線を構成するために固定子鉄心にコイルを挿入した固定子の各相ごとの巻線構成図である。 図３１は、実施の形態６に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の上面から見た図である。 図３２は、実施の形態６に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の下面から見た図である。 図３３は、実施の形態６に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の側面から見た図である。 図３４は、実施の形態７に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の上面から見た図である。 図３５は、実施の形態７に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の下面から見た図である。 図３６は、実施の形態７に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の側面から見た図である。 図３７は、実施の形態１〜７の変形例における固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の上面から見た図である。 図３８は、実施の形態１〜７の変形例における固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の上面から見た図である。 図３９は、実施の形態１〜７の変形例における固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の上面から見た図である。 図４０は、実施の形態１〜７の変形例における固定子巻線を成すコイル束の構成図である。 図４１は、実施の形態１〜７の変形例における固定子鉄心にコイル束を挿入した状態を固定子鉄心の上面から見た図である。 図４２は、実施の形態１〜７の変形例における固定子巻線を成すコイル群の構成図である。

以下に、本発明にかかる回転電機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
実施の形態１にかかる回転電機１について説明する。

回転電機１は、固定子及び回転子を有し、固定子に対して回転子が回転し、回転子に固定されたシャフト（図示せず）を介して回転動力を機械装置（図示せず）に伝達し、機械装置を稼働する。回転電機１は、例えば、永久磁石型回転電機又は誘導型回転電機である。回転電機１では、例えば、固定子３における巻線構造に工夫が施されている。

具体的には、回転電機１は、図１〜図３に示す構成を有している。図１は、回転電機１における固定子鉄心及び固定子巻線の構成を示す斜視図である。図２は、固定子巻線におけるコイルの構成を示す斜視図である。図３は、回転子及び固定子鉄心を回転軸ＲＡ方向から見た場合の構成を示す図である。図１〜３には、例えば、回転電機１として、極数が４、スロット数が２４、相数が３、毎極毎相のスロット数ｑが２の回転電機について例示的に示されている。また、図３では、図示の簡略化のため、固定子巻線の図示を省略している。

回転電機１は、図１及び図３に示すように、回転子２及び固定子３を有する。回転子２は、回転子鉄心２ａ及び複数の永久磁石２ｂを有する。回転子鉄心２ａは、シャフトと同心になるように構成されており、例えば、シャフトに沿った回転軸ＲＡを有する略円柱形状を有している。複数の永久磁石２ｂは、例えば、回転子鉄心２ａの周面に沿って配置されている。なお、図３では、回転子２が永久磁石型ロータである場合について例示しているが、回転子２は、銅などの導体でかご形に形成されたかご型ロータであってもよい。

固定子３は、回転子２に離間しながら、回転子２を収容するように構成されている。例えば、固定子３は、固定子鉄心５及び固定子巻線６を有する。

固定子鉄心５は、シャフトと同心になるように構成されており、例えば、シャフトに沿った回転軸ＲＡを有する略円筒形状を有している。固定子鉄心５は、例えば、積層された電磁鋼板等により形成されている。

例えば、固定子鉄心５は、図３に示すように、コアバック７、複数のティース８、及び複数のスロット９を有する。コアバック７は、環状であり、例えば、略円筒形状を有している。複数のティース８のそれぞれは、コアバック７から径方向に沿って回転軸ＲＡ側に延在している。複数のティース８は、コアバック７の回転軸ＲＡ側において、コアバック７の周面７ａに沿った方向（すなわち、周方向）に配列されている。周方向に隣り合うティース８間には、それぞれ、スロット９が形成されている。

固定子巻線６は、固定子鉄心５に対して、同相のコイルが２スロットごとに組み込まれている。固定子巻線６は、例えば、絶縁紙などで周囲を保護してスロット９に挿入されている。固定子巻線６では、導体線１１の束としてコイル１７が形成されており、そのコイル１７がスロット９内部に１以上配置される。そして、コイル１７の端末が溶接などの方法で接続されることによって、固定子巻線６が形成されている。

固定子巻線６では、各相毎に、同様な形状を有するコイル１７で形成されており、例えば図２に示すコイル１７が形成されている。コイル１７は、近接する同相にコイルを挿入する重ね巻きとして、固定子鉄心５のスロット９に挿入される。コイル１７は導体線１１の束として形成される。

具体的には、コイル１７は、第１の導体線群１７ａ、第２の導体線群１７ｂ、第１の折り曲げ部１７ｄ、第３の導体線群１７ｃ、第２の折り曲げ部１７ｅ、第４の導体線群１７ｆ、及び第３の折り曲げ部１７ｇを有する。

第１の導体線群１７ａでは、スロット内部ＳＩにおいて固定子鉄心５の径方向に導体線１１がｍ段（ｍは２以上の整数）に配置されている。

第２の導体線群１７ｂは、コイルエンド部ＣＥ１において第１の導体線群１７ａが固定子鉄心５の径方向にｎ段（ｎは１以上の整数）に配置変換されたものである。第２の導体線群１７ｂでは、例えば、コイルエンド部ＣＥ１において導体線１１が固定子鉄心５の径方向の１段目からｎ段目までに配置されている。

第１の折り曲げ部１７ｄでは、スロット内部ＳＩ及びコイルエンド部ＣＥ１の境界において第１の導体線群１７ａと第２の導体線群１７ｂとが角度θ（９０°＜θ＜１８０°）をなすように折り曲げられている。すなわち、第１の折り曲げ部１７ｄを含む配列変更部１０ｄは、スロット内部ＳＩの第１の導体線群１７ａの配列からコイルエンド部ＣＥ１の第２の導体線群１７ｂの配列への変更を行っている。

第３の導体線群１７ｃは、コイルエンド部ＣＥ１において第２の導体線群１７ｂが固定子鉄心５の径方向の（ｍ−ｎ＋１）段目からｍ段目までに配置変換されたものである。第３の導体線群１７ｃでは、コイルエンド部ＣＥ１において導体線１１が固定子鉄心５の径方向の（ｍ−ｎ＋１）段目からｍ段目までに配置されている。

第２の折り曲げ部１７ｅでは、コイルエンド部ＣＥ１において第２の導体線群１７ｂと第３の導体線群１７ｃとが角度θ’（＝３６０°−（θ＋θ”））をなすように折り曲げられている。すなわち、第２の折り曲げ部１７ｅを含む通過領域変更部１３ａは、コイルエンド部ＣＥ１の第２の導体線群１７ｂの配列（径方向の通過領域）からコイルエンド部ＣＥ１の第３の導体線群１７ｃの配列（径方向の通過領域）への変更を行っている。

第４の導体線群１７ｆでは、スロット内部ＳＩにおいて固定子鉄心５の径方向に導体線１１がｍ段（ｍは２以上の整数）に配置されている。

第３の折り曲げ部１７ｇでは、コイルエンド部ＣＥ１及びスロット内部ＳＩの境界において第３の導体線群１７ｃと第４の導体線群１７ｆとが角度θ”（９０°＜θ”＜１８０°）をなすように折り曲げられている。すなわち、第３の折り曲げ部１７ｇを含む配列変更部１０ａは、コイルエンド部ＣＥ１の第３の導体線群１７ｃの配列からスロット内部ＳＩの第４の導体線群１７ｆの配列への変更を行っている。
ここで、段数ｍ，ｎは、次の数式１を満たす。
ｎ／ｍ ≦ １／２・・・数式１

例えば図２では、コイル１７が、スロット内部ＳＩで２段（固定子鉄心５の径方向）×８本（固定子鉄心５の周方向）の導体線１１から構成されている。例えば、径方向の数および周方向の数は、次のように決定することができる。

例えば、図２に示す場合、コイル１７は、スロット内部ＳＩからコイルエンド部ＣＥ１で、巻線配列の変更を行っている（第１の折り曲げ部１７ｄを含む配列変更部１０ｄ）。これにより、スロット内部ＳＩで２段（固定子鉄心５の径方向）×８本分（固定子鉄心５の周方向）であった導体線１１の束は、コイルエンド部ＣＥ１で１段（固定子鉄心５の径方向）×１６本分（固定子鉄心５の周方向）に整列される。またこのときに、第１の折り曲げ部１７ｄにおいて、角度θ（例えば、図２では１２０°）で折り曲げられている。

次に、コイルエンド部ＣＥ１において、例えば、固定子鉄心５の径方向の１段目に整列された導体線１１は、他の相の巻線（他の相のコイル１７）と干渉しないように、例えば、固定子鉄心５の径方向の２段目に配置変換される（第２の折り曲げ部１７ｅを含む通過領域変更部１３ａ）。またこのときも、配置変換する前と後とで、すなわち第２の折り曲げ部１７ｅにおいて、角度θ’（例えば、図２では１２０°）で折り曲げられている。

その後、再びコイルエンド部ＣＥ１からスロット内部ＳＩに戻るときに、巻線配列の変更が行なわれている（第３の折り曲げ部１７ｇを含む配列変更部１０ａ）。これにより、コイルエンド部ＣＥ１で１段（固定子鉄心５の径方向）×１６本分（固定子鉄心５の周方向）であった導体線１１の束は、スロット内部ＳＩで２段（固定子鉄心５の径方向）×８本分（固定子鉄心５の周方向）に整列される。またこのときにも、角度θ”（例えば、図２では１２０°）で折り曲げられている。

このようにコイル１７を構成することで、コイルエンド部ＣＥ１のコイル形状が３角形状になっている。また、説明は省略するが、コイル１７の下半分も同じように導体線１１の配列変更が行われており、全体として、コイルエンド部ＣＥ１の３角形状とスロット内部ＳＩの４角形状とコイルエンド部ＣＥ２の３角形状とを含む６角形状となっている。

次に、図４から図６を用いて、コイル１７の巻線配列の変更の部分をより詳細に説明する。図４は、固定子鉄心５にコイル１７を挿入した状態を固定子鉄心５の上面（回転軸ＲＡの方向）から見た図である。図５は、固定子鉄心５にコイル１７を挿入した状態を固定子鉄心５の下面から見た図である。図６は、固定子鉄心５にコイル１７を挿入した状態を固定子鉄心５の側面（回転軸ＲＡを向く面）から見た図である。

図４から図６は、スロット内部ＳＩで２段（固定子鉄心５の径方向）×２本分（固定子鉄心５の周方向）であるコイル１１を１個挿入した状態を例示しているが、このとき導体線１１がどのように巻かれてコイル１７を形成しているかを、位置１２ａから位置１２ｒを使って例示的に説明する。

コイル１７は、２つのスロット９ａ，９ｂの中間付近から導体線１１を巻き始め（位置１２ａ）、コイルエンド部ＣＥ１におけるスロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ１ａを通ってスロット９ａに近づく。その後、配列変更されて（配列変更部１０ａ）、スロット内部ＳＩの２段目の位置１２ｂ（図４参照）に入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線１１は角度θ”で折り曲げられている（図６、図７参照）。

スロット内部ＳＩを通り位置１２ｃ（図５参照）から出てきた導体線１１は、配列変更されて（配列変更部１０ｂ）、コイルエンド部ＣＥ２（図２参照）におけるスロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ２ａに出る。この部分を側面から見ると、導体線１１は角度θで折り曲げられている（図６、図７参照）。

導体線１１は反対側のスロット９ｂに向かうが、スロット９ａとスロット９ｂとの中間付近に来たら、今度はコイルエンド部ＣＥ２（図２参照）におけるスロット内部ＳＩの２段目に相当する領域ＣＥ２ｂを通るように、配列変更される（通過領域変更部１３ｂ）。この部分を側面から見ると、導体線１１は角度θ’で折り曲げられている（図６、図７参照）。

スロット９ｂに近づいたら配列変更されて（配列変更部１０ｃ）、スロット内部ＳＩの１段目の位置１２ｄに入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線１１は角度θ”で折り曲げられている（図６、図７参照）。

スロット内部ＳＩを通り位置１２ｅから出てきた導体線は、配列変更されて（配列変更部１０ｄ）、コイルエンド部ＣＥ１（図２参照）におけるスロット内部ＳＩの２段目に相当する領域ＣＥ１ｂに出る。この部分を側面から見ると、導体線１１は角度θで折り曲げられている。

導体線１１は反対側のスロット９ａに向かうが、スロット９ａとスロット９ｂとの中間付近に来たら、再び、コイルエンド部ＣＥ１（図２参照）におけるスロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ１ａを通るように、配列変更される（通過領域変更部１３ａ）。この部分を側面から見ると、導体線１１は角度θ’で折り曲げられている。

以上がコイル１７を形成する導体線１１の１巻回分であるが、引き続き同じように、位置１２ｆ→位置１２ｇ→位置１２ｈ→・・・→位置１２ｐ→位置１２ｑの順で導体線が巻かれていく。なお側面から見た図では、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２において、導体線１１は４本が横並びに整列することになるが、例えば、図６に示すように導体線１１の２周目、３周目となるにつれ、内側に配置されていく。

また、配列変更部１０ａ〜１０ｄは、導体線１１の１周目、３周目のときは、スロット内部ＳＩに入るときや出るときに配列変更を行っているが、導体線の２周目、４周目のときは、実際に配列変更は行われていない。２周目、４周目のときは、例えば、コイルエンド部ＣＥ１におけるスロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ１ａから来た導体線１１が、スロット内部ＳＩの１段目の位置１２ｆ，１２ｎにそのまま入る場合がある。あるいは、例えば、スロット内部ＳＩの１段目の位置１２ｏ，１２ｇから来た導体線１１が、コイルエンド部ＣＥ２におけるスロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ２ａに出る場合がある。あるいは、例えば、コイルエンド部ＣＥ２におけるスロット内部ＳＩの２段目に相当する領域ＣＥ２ｂから来た導体線１１が、スロット内部ＳＩの２段目の位置１２ｈ，１２ｐにそのまま入る場合がある。あるいは、例えば、スロット内部ＳＩの２段目の位置１２ｑ，１２ｉから来た導体線１１が、コイルエンド部ＣＥ１におけるスロット内部ＳＩの２段目に相当する領域ＣＥ１ｂに出る場合がある。

最後に、導体線１１は、２つのスロット９ａと９ｂの中間付近で巻き終わる（位置１２ｒ）。このようにして、スロット内部ＳＩとコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２とで導体線１１の配列が異なるコイル１７を形成することが可能になる。

なお、スロット内部ＳＩとコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２とで導体線１１の配列が異なるコイル１７を実現するには、上述した方法は１つの例示であり、必ずしもこの手順でコイル１７を形成する必要はない。また本説明では、コイル１７を２つのスロット９ａとスロット９ｂの中間付近から巻き始め（位置１２ａ）、同じような位置で巻き終わる（位置１２ｒ）方法を述べたが、必ずしもこの位置から巻き始めたり巻き終わる必要はない。ただし後述するが、スロット９ａとスロット９ｂとの中間付近は側面から見た図で、三角形状になったコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２の頂点付近になるため、コイル１７を複数連結するときに、コイル１７を結線する線が他の相の巻線と容易に干渉しにくいという効果がある。

また、通過領域変更部１３ａ，１３ｂは、図４，５中では導体線１１の配列が変わるときに略直角のクランク形状として示しているが、コイルエンド部ＣＥ１の導体線１１が通過する領域ＣＥ１ａ，ＣＥ１ｂを変更するという目的が達せられれば、必ずしも略直角のクランク形状である必要はない。例えば、クランクが付いていない直線状として、緩やかに領域が変更するようにしても良い。同様に、配列変更部１０ａ〜１０ｄは、スロット内部ＳＩとコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２とで導体線１１の配列が変わるときに略直角のクランク形状としているが、導体線１１の配列を変更するという目的が達せられれば、必ずしも略直角のクランク形状である必要はない。

図７は、コイル１７を形成する導体線１１の折り曲げ角度について説明した図である。

例えば、配列変更部１０ａでの折り曲げ角度θ”は、第３の導体線群１７ｃの延在方向ＤＲ１７ｃと第４の導体線群１７ｆの延在方向ＤＲ１７ｆとのなす角度であってコイル１７の内側を向く角度である。コイル１７は側面から見たときに６角形状となっているため、この角度θ”は、例えば、次の数式２の条件を満たす。
９０°＜θ”＜１８０°・・・数式２
数式２を満たす角度θ”は、例えば、１２０°である。

例えば、配列変更部１０ｄでの折り曲げ角度θは、第１の導体線群１７ａの延在方向ＤＲ１７ａと第２の導体線群１７ｂの延在方向ＤＲ１７ｂとのなす角度であってコイル１７の内側を向く角度である。この角度θは、次の数式３の条件を満たす。
９０°＜θ＜１８０°・・・数式３
数式３を満たす角度θは、例えば、１２０°である。

例えば、通過領域変更部１３ａでの折り曲げ角度θ’は、第２の導体線群１７ｂの延在方向ＤＲ１７ｂと第３の導体線群１７ｃの延在方向ＤＲ１７ｃとのなす角度であってコイル１７の内側を向く角度である。この角度θ’は、次の数式４の条件を満たす。
θ’＝３６０°−（θ＋θ”）・・・数式４

例えば、コイル１７が図６、図７に示すように左右対称な形状である場合、次の数式５が成り立つ。
θ＝θ”・・・数式５
数式５を数式４に代入すると、次の数式６が得られる。
θ’＝３６０°−２θ・・・数式６

例えば、角度θ＝θ”＝１２０°である場合、角度θ’は１２０°である。

図８は、回転電機１の固定子巻線６を構成するために、固定子鉄心５にコイル１７を挿入した固定子３の各相ごとの巻線構成図を示している。図８は、毎極毎相のスロット数＝２（８極４８スロット）において、同相のコイルが２スロットごとに組み込まれている場合を示しており、コイル１７は、近接する同相にコイル１７を挿入する重ね巻きとして、固定子鉄心５の４スロットずつ離れた間隔でスロット９に組み込まれている。なお図８の固定子鉄心５は、説明しやすいように直線形状で図示しており、また途中の部分を一部省略している。

例えば、Ｖ相の巻線Ｖ８は、Ｕ相の巻線Ｕ８のコイル１７を、周方向に沿って図８の右方向に２スロット分シフトさせたコイル１７を有している。例えば、Ｗ相の巻線Ｗ８は、Ｖ相の巻線Ｖ８のコイル１７を、周方向に沿って図８の右方向に２スロット分シフトさせたコイル１７を有している。すなわち、図８中のコイル１７の右端で見た場合、２スロットピッチで分布させたＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル１７の配置パターンが、６スロット周期で繰り返されている。各コイル１７は、コイルエンド部ＣＥ１において、６スロットに跨っており、左の３スロットで１段目の領域を通過し、右の３スロットで２段目の領域を通過している。

上述したような方法で固定子巻線６を形成する理由は、スロット９間の距離を短く（例えば、最短に）できるので、コイル１７の周長を短くできるからである。周長の短いコイル１７を使って固定子巻線６を形成すると、固定子巻線６全体の周長も短くでき、巻線抵抗値の低減によるモータ損失低減やモータ運転効率の向上につながるという大きなメリットがある。

仮に、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２においてスロット９間を周方向に平行に略直線的に接続するコイルを上記のように周期的に配置して巻線回路を作ろうとすると、Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相の各相の巻線が干渉する箇所が多くなる。これを回避するために固定子巻線を迂回させたりすると、結果的に固定子巻線全体の周長が長くなったり、コイルエンド部の高さが高くなってしまう。すなわち、コイルエンド部の高さが高くなりやすいため、導線長さが長くなり、巻線抵抗の増大、すなわち銅損増大および効率低下が発生する可能性がある。

それに対して、本実施の形態では、上記のコイル１７を使うことにより、コイルエンド部ＣＥ１の左半分の導体線１１は、スロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ１ａ（図４参照）に集めることができ、コイルエンド部ＣＥ１の右半分の導体線１１は、スロット内部ＳＩの２段目に相当する領域ＣＥ１ｂ（図４参照）に集めることができる。これにより、Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相の巻線が干渉しにくい。図８を見る限りでは、Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相に挿入されるコイル１７が重複する領域があるように見えるが、実際のコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２におけるコイル１７は三角形状になっており、コイル１７の中心付近（通過領域変更部１３ａ，１３ｂでクランク形状になっている部分）は、三角形状の頂点である。このため、Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相の巻線が機械的に干渉しにくくなっている。このようにして、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２の高さを低減でき、周長の短いコイル１７を使った固定子巻線６を形成することが可能になる。

次に、実施の形態１による作用効果について例示的に説明する。

例えば、第１の効果として、例えば、導体線１１はスロット内部ＳＩとコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２とで配列変更され（配列変更部１０ａ〜１０ｄ）、導体線１１はコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２で固定子鉄心５の径方向に配置変換される（通過領域変更部１３ａ，１３ｂ）ようにしている。これにより、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２において１つの相の巻線が他の相の巻線と干渉しにくくなり、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２の高さを低くすることができる。

なお、図２に例示するようにスロット内部ＳＩで２段（固定子鉄心５の径方向）であった導体線１１の束を、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２で１段（固定子鉄心５の径方向）に配列変更し、コイル１７全体が６角形状になるように折り曲げ部が付いている場合は、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２において導体線１１が配置されない無駄な空間を（例えば、実質的に存在しない程度に）低減でき、導体線１１の配置密度（占積率）を効果的に（例えば、最も密に導体線１１が配置されるように）向上できる。これにより、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２全体を小型化できる。

また、第２の効果として、例えば、固定子巻線５において、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のすべてに対して同じ形状のコイル１７を用いることができる。そのために、巻線の形成作業の効率を向上できるとともに、各相ごとの巻線長さを均等に（例えば、同じに）できるため、各相ごとで巻線抵抗値のアンバランスを許容範囲内に抑制できる。したがって、トルクリプルを低減でき、振動を低減できる。

以上のように、実施の形態１では、回転電機１において、固定子巻線６の各相の巻線を１以上のコイル１７により形成する。各コイル１７では、第１の導体線群１７ａが、スロット内部ＳＩにおいて固定子鉄心５の径方向にｍ段（ｍは２以上の整数）に配置されている。第２の導体線群１７ｂは、コイルエンド部ＣＥ１において第１の導体線群１７ａが固定子鉄心５の径方向にｎ段（ｎは１以上の整数）に配置変換されている。第１の折り曲げ部１７ｄは、スロット内部ＳＩ及びコイルエンド部ＣＥ１の境界において第１の導体線群１７ａと第２の導体線群１７ｂとが１８０°より小さい角度θをなすように折り曲げられている。第３の導体線群１７ｃは、コイルエンド部ＣＥ１において固定子鉄心５の径方向の１段目からｎ段目までに配置された第２の導体線群１７ｂが、固定子鉄心５の径方向の（ｍ−ｎ＋１）段目からｍ段目までに配置変換されている。第２の折り曲げ部１３ａは、コイルエンド部ＣＥ１において第２の導体線群１７ｂと第３の導体線群１７ｃとが１８０°より小さい角度θ’をなすように折り曲げられている。そして、段数ｍおよびｎは、
ｎ／ｍ ≦ １／２
を満たす。これにより、各相の巻線を形成する各コイル１７において、例えば、導体線１１をスロット内部ＳＩとコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２とで配列変更でき（配列変更部１０ａ〜１０ｄ）、導体線１１をコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２の途中で固定子鉄心５の径方向に配置変換できる（通過領域変更部１３ａ，１３ｂ）。例えば、コイルエンド部ＣＥ１の左半分の導体線１１を、スロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ１ａ（図４参照）に集めることができ、コイルエンド部ＣＥ１の右半分の導体線１１を、スロット内部ＳＩの２段目に相当する領域ＣＥ１ｂ（図４参照）に集めることができる。これにより、各相の巻線に同様の形状のコイル１７を用いた場合に、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２において１つの相の巻線が他の相の巻線と干渉しにくくなるようにすることができ、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２の高さを低くすることができる。すなわち、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２における各相の巻線の機械的な干渉を低減でき、各相ごとの巻線長さを均等に（例えば、同じに）できる。この結果、コイルエンド部の外径を小さくでき、各相の巻線抵抗値のアンバランスを許容範囲内に抑制できる。

また、実施の形態１では、各相の巻線に同様の形状のコイル１７を用いることができるので、結線作業を簡素化でき、回転電機１の製造コストを低減できる。

また、実施の形態１では、第２の折り曲げ部１７ｅは、例えば、回転軸ＲＡの方向から見た場合に、第２の導体線群１７ｂと第３の導体線群１７ｃとの間で径方向における配置を変更するクランク形状を有する。これにより、例えば、コイルエンド部ＣＥ１の左半分の導体線１１を、スロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ１ａ（図４参照）に集めることができ、コイルエンド部ＣＥ１の右半分の導体線１１を、スロット内部ＳＩの２段目に相当する領域ＣＥ１ｂ（図４参照）に集めることができる。この結果、各相の巻線に同様の形状のコイル１７を用いた場合に、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２において１つの相の巻線が他の相の巻線と干渉しにくくなるようにすることができる。

また、実施の形態１では、各相の巻線を形成する各コイル１７において、第４の導体線群１７ｆが、スロット内部ＳＩにおいて固定子鉄心５の径方向にｍ段（ｍは２以上の整数）に配置されている。第３の折り曲げ部１７ｇは、コイルエンド部ＣＥ１及びスロット内部ＳＩの境界において第３の導体線群１７ｃと第４の導体線群１７ｆとが１８０°より小さい角度θをなすように折り曲げられている。そして、角度θ”は、
９０°＜θ”＜１８０°
を満たし、
角度θは、
９０°＜θ＜１８０°
を満たし、
角度θ’は、
θ’＝３６０°−（θ＋θ”）
を満たす。これにより、各相の巻線を形成する各コイル１７を例えば６角形状にすることができる。この結果、各相の巻線に同様の形状のコイル１７を用いながらコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２における各相の巻線の機械的な干渉を低減できるようにコイル１７を構成することが容易である。

また、実施の形態１では、例えば、角度θと角度θ”とは、互いに均等であり、角度θ’は、
θ’＝３６０°−２θ
を満たす。これにより、各相の巻線を形成する各コイル１７を例えばティース８の側面に垂直な方向から見た場合に左右対称な６角形状にすることができる（図６参照）。この結果、各相の巻線抵抗値のアンバランスをさらに抑制できる。

実施の形態２．
次に、実施の形態２にかかる回転電機２００について説明する。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。

実施の形態１では、スロット内部ＳＩで径方向に２段であった導体線１１をコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２において径方向に１段に配列変更するコイルについて例示的に説明を行っている。実施の形態２では、スロット内部ＳＩで径方向に３段であった導体線２１をコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２において径方向に１段に配列変更するコイルについて例示的に説明を行う。

具体的には、回転電機２００の固定子２０３の固定子巻線２０６において、各相の巻線を形成する各コイル２１７の構成が、図９〜図１１に示すように、次の点で実施の形態１と異なる。図９は、固定子鉄心５にコイル２１７を挿入した状態を固定子鉄心５の上面から見た図である。図１０は、固定子鉄心５にコイル２１７を挿入した状態を固定子鉄心５の下面から見た図である。図１１は、固定子鉄心５にコイル２１７を挿入した状態を固定子鉄心５の側面（回転軸ＲＡを向く面）から見た図である。

図９から図１１は、スロット内部ＳＩで３段（固定子鉄心５の径方向）×２本分（固定子鉄心５の周方向）であるコイル２１７を１個挿入した状態を示しているが、このとき導体線がどのように巻かれてコイル２１７を形成しているかを、位置２２ａから位置２２ｚの符号を使って例示的に説明する。

コイル２１７は、２つのスロット９ａ，９ｂの中間付近から導体線２１を巻き始め（位置２２ａ）、コイルエンド部ＣＥ１（図２参照）におけるスロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ１ａを通ってスロット９ａに近づく。その後、配列変更されて（配列変更部２０ａ）、スロット内部ＳＩの３段目の位置２２ｂ（図９参照）に入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線２１は角度θ”で折り曲げられている（図１１、図１２参照）。

スロット内部ＳＩを通り位置２２ｃ（図１０参照）から出てきた導体線２１は、配列変更されて（配列変更部２０ｂ）、コイルエンド部ＣＥ２（図２参照）におけるスロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ２ａに出る。この部分を側面から見ると、導体線２１は角度θで折り曲げられている（図１１、図１２参照）。

導体線２１は反対側のスロット９ｂに向かうが、スロット９ａとスロット９ｂとの中間付近に来たら、今度はコイルエンド部ＣＥ２（図２参照）におけるスロット内部ＳＩの３段目に相当する領域ＣＥ２ｃを通るように、配列変更される（通過領域変更部２３ｂ）。この部分を側面から見ると、導体線２１は角度θ’で折り曲げられている（図１１、図１２参照）。

スロット９ｂに近づいたら配列変更されて（配列変更部２０ｃ）、スロット内部ＳＩの１段目の位置２２ｄ（図１０参照）に入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線２１は角度θ”で折り曲げられている（図１１、図１２参照）。

スロット内部ＳＩを通り位置２２ｅ（図９参照）から出てきた導体線２１は、配列変更されて（配列変更部２０ｄ）、コイルエンド部ＣＥ１（図２参照）におけるスロット内部３段目に相当する領域ＣＥ１ｃに出る。この部分を側面から見ると、導体線２１は角度θで折り曲げられている（図１１、図１２参照）。

導体線２１は反対側のスロット９ａに向かうが、スロット９ａとスロット９ｂとの中間付近に来たら、再び、コイルエンド部ＣＥ１（図２参照）におけるスロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ１ａを通るように、配列変更される（通過領域変更部２３ａ）。この部分を側面から見ると、導体線２１は角度θ’で折り曲げられている。

以上がコイル２１７を形成する導体線２１の１巻回分であるが、引き続き同じように、位置２２ｆ→位置２２ｇ→位置２２ｈ→・・・→位置２２ｘ→位置２２ｙの順で導体線２１が巻かれていく。なお側面から見た図では、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２において、導体線２１は６本が横並びに整列することになるが、図１１に示すように導体線２１の２周目、３周目となるにつれ、内側に配置されていく。

また、配列変更部２０ａ〜２０ｄは、導体線２１の１周目、２周目、４周目、５周目のときは、スロット内部ＳＩに入るときや出るときに配列変更を行っているが、導体線２１の３周目、６周目のときは、実際に配列変更は行われていない。例えば、コイルエンド部ＣＥ１におけるスロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ１ａから来た導体線２１が、スロット内部ＳＩの１段目の位置２２ｊ，２２ｖにそのまま入る場合がある。あるいは、例えば、スロット内部ＳＩの１段目の位置２２ｗ，２２ｋから来た導体線２１が、コイルエンド部ＣＥ２におけるスロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ２ａに出る場合がある。あるいは、例えば、コイルエンド部ＣＥ２におけるスロット内部ＳＩの３段目に相当する領域ＣＥ２ｃから来た導体線２１が、スロット内部ＳＩの３段目の位置２２ｌ，２２ｘにそのまま入る場合がある。あるいは、例えば、スロット内部ＳＩの３段目の位置２２ｙ，２２ｍから来た導体線２１が、コイルエンド部ＣＥ１におけるスロット内部ＳＩの３段目に相当する領域ＣＥ１ｃに出る場合がある。

最後に、導体線２１は、２つのスロット９ａとスロット９ｂとの中間付近で巻き終わる（位置２２ｚ）。このようにして、スロット内部ＳＩとコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２とで導体線２１の配列が異なるコイル２１７を形成することが可能になる。

図１２は、コイル２１７を形成する導体線２１の折り曲げ角度について説明した図である。

例えば、配列変更部２０ａでの折り曲げ角度θ”は、第３の導体線群１７ｃの延在方向ＤＲ１７ｃと第４の導体線群１７ｆの延在方向ＤＲ１７ｆとのなす角度であってコイル２１７の内側を向く角度である。コイル２１７は側面から見たときに６角形状となっているため、この角度θ”は、例えば、上記の数式２の条件を満たす。
数式２を満たす角度θ”は、例えば、１２０°である。

例えば、配列変更部２０ｄでの折り曲げ角度θは、第１の導体線群１７ａの延在方向ＤＲ１７ａと第２の導体線群１７ｂの延在方向ＤＲ１７ｂとのなす角度であってコイル２１７の内側を向く角度である。この角度θは、上記の数式３の条件を満たす。
数式３を満たす角度θは、例えば、１２０°である。

例えば、通過領域変更部２３ａでの折り曲げ角度θ’は、第２の導体線群１７ｂの延在方向ＤＲ１７ｂと第３の導体線群１７ｃの延在方向ＤＲ１７ｃとのなす角度であってコイル２１７の内側を向く角度である。この角度θ’は、上記の数式４の条件を満たす。

例えば、コイル２１７が図１１、図１２に示すように左右対称な形状である場合、上記の数式５が成り立つ。上記の数式５を数式４に代入すると、上記の数式６が得られる。

図１３は、回転電機２００の固定子巻線２０６を構成するために、固定子鉄心５にコイル２１７を挿入した固定子２０３の各相ごとの巻線構成図を示している。図１３は、毎極毎相のスロット数＝２（８極４８スロット）において、同相のコイル２１７が２スロットごとに組み込まれている場合を示しており、コイル２１７は、近接する同相にコイル２１７を挿入する重ね巻きとして、固定子鉄心５の４スロットずつ離れた間隔でスロット９に組み込まれている。なお図１３の固定子鉄心５は、説明しやすいように直線形状で図示しており、また途中の部分を一部省略している。

例えば、Ｖ相の巻線Ｖ８は、Ｕ相の巻線Ｕ８のコイル２１７を、周方向に沿って図１３の右方向に２スロット分シフトさせたコイル２１７を有している。例えば、Ｗ相の巻線Ｗ８は、Ｖ相の巻線Ｖ８のコイル２１７を、周方向に沿って図１３の右方向に２スロット分シフトさせたコイル２１７を有している。すなわち、図１３中のコイル２１７の右端で見た場合、２スロットピッチで分布させたＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル２１７の配置パターンが、６スロット周期で繰り返されている。各コイル２１７は、コイルエンド部において、６スロットに跨っており、左の３スロットで１段目の領域を通過し、右の３スロットで３段目の領域を通過している。

以上のように、実施の形態２では、スロット内部ＳＩで径方向に３段であった導体線２１をコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２において径方向に１段に配列変更する。例えば、導体線２１をコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２の途中でクランク形状にすれば、コイルエンド部ＣＥ１の左半分の導体線２１を、スロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ１ａ（図９参照）に集めることができ、コイルエンド部ＣＥ１の右半分の導体線２１を、スロット内部ＳＩの３段目に相当する領域ＣＥ１ｃ（図９参照）に集めることができる。これにより、各相の巻線に同様の形状のコイル２１７を用いた場合に、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２において１つの相の巻線が他の相の巻線と干渉しにくくなるようにすることができ、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２の高さを低くすることができる。すなわち、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２における各相の巻線の機械的な干渉を低減でき、各相ごとの巻線長さを均等に（例えば、同じに）できる。この結果、スロット内部ＳＩで径方向に３段に導体線２１が配置されている場合に、コイルエンド部の外径を小さくでき、各相の巻線抵抗値のアンバランスを許容範囲内に抑制できる。

実施の形態３．
次に、実施の形態３にかかる回転電機３００について説明する。以下では、実施の形態２と異なる部分を中心に説明する。

実施の形態２では、スロット内部ＳＩで３段であった導体線２１をコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２では１段に配列変更するコイル２１７について説明を行っているが、図１３を見ても分かるようにコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２の導体線２１は、スロット内部ＳＩの１段目か３段目に相当する領域を通っており、コイルエンド部において、スロット内部の２段目に相当する領域が使われていない。

そこで、実施の形態３では、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２におけるスロット内部ＳＩの２段目に相当する領域にも導体線が通るようになる方法について説明を行う。

具体的には、回転電機３００の固定子３０３の固定子巻線３０６において、各相の巻線を形成するコイル３１７は、例えば図１４に示す構成を有する。図１４は、固定子巻線３０６を成すコイルの構成図である。

コイル３１７は、近接する同相にコイルを挿入する重ね巻きとして、固定子鉄心５のスロット９に挿入される。コイル３１７は導体線２４の束として形成される。

具体的には、コイル３１７は、図１４に示すように、第２の折り曲げ部１７ｅ及び第３の導体線群１７ｃ（図２参照）に代えて、第５の導体線群３１７ｈ、第４の折り曲げ部３１７ｊ、第６の導体線群３１７ｎ、第５の折り曲げ部３１７ｋを有する。

第５の導体線群３１７ｈは、コイルエンド部ＣＥ１において第２の導体線群１７ｂが固定子鉄心５の径方向の（ｎ＋１）段目から（ｍ−ｎ）段目までに配置変換されたものである。第５の導体線群３１７ｈでは、コイルエンド部ＣＥ１において導体線２４が固定子鉄心５の径方向の（ｎ＋１）段目から（ｍ−ｎ）段目までに配置されている。

第４の折り曲げ部３１７ｊでは、コイルエンド部ＣＥ１において第２の導体線群１７ｂと第５の導体線群３１７ｈとが角度θ’（＝３６０°−（θ＋θ”））をなすように折り曲げられている。すなわち、第４の折り曲げ部３１７ｊを含む通過領域変更部２６ｂは、コイルエンド部ＣＥ１の第２の導体線群１７ｂの配列（径方向の通過領域）からコイルエンド部ＣＥ１の第５の導体線群３１７ｈの配列（径方向の通過領域）への変更を行っている。

第６の導体線群３１７ｎは、コイルエンド部ＣＥ１において第５の導体線群３１７ｈが固定子鉄心５の径方向の（ｍ−ｎ＋１）段目からｍ段目までに配置変換されたものである。第６の導体線群３１７ｎでは、コイルエンド部ＣＥ１において導体線２４が固定子鉄心５の径方向の（ｍ−ｎ＋１）段目からｍ段目までに配置されている。

第５の折り曲げ部３１７ｋでは、コイルエンド部ＣＥ１において第５の導体線群３１７ｈと第６の導体線群３１７ｎとが角度θ’（＝３６０°−（θ＋θ”））をなすように折り曲げられている。すなわち、第５の折り曲げ部３１７ｋを含む通過領域変更部２６ａは、コイルエンド部ＣＥ１の第５の導体線群３１７ｈの配列（径方向の通過領域）からコイルエンド部ＣＥ１の第６の導体線群３１７ｎの配列（径方向の通過領域）への変更を行っている。
ここで、段数ｍ，ｎは、次の数式７を満たす。
ｎ／ｍ ≦ １／３・・・数式７

例えば、図１４では、コイル３１７が、スロット内部ＳＩで３段（固定子鉄心５の径方向）×５本（固定子鉄心５の周方向）の導体線２４から構成されている。例えば、径方向の数および周方向の数は、次のように決定することができる。

例えば、図１４に示す場合、コイル３１７は、スロット内部ＳＩからコイルエンド部ＣＥ１にかけて、巻線配列の変更を行っている（第１の折り曲げ部１７ｄを含む配列変更部３９ｄ）。これにより、スロット内部ＳＩで３段（固定子鉄心５の径方向）×５本分（固定子鉄心５の周方向）であった導体線２４の束は、コイルエンド部ＣＥ１で１段（固定子鉄心５の径方向）×１５本分（固定子鉄心の周方向）に整列される。またこのときに、角度θ（例えば、図１４では９０°）で折り曲げられている。

次に、コイルエンド部ＣＥ１において、例えば、固定子鉄心５の径方向の１段目に整列された導体線２４は、他の相の巻線（他の相のコイル３１７）と干渉しないように、例えば、固定子鉄心５の径方向の２段目に配置変換される（第４の折り曲げ部３１７ｊを含む通過領域変更部２６ｂ）。またこのときも、配置変換する前と後とで、すなわち第４の折り曲げ部３１７ｊにおいて、角度θ’（例えば、図１４では１８０°）で折り曲げられている。

さらに、固定子鉄心５の径方向の２段目に整列された導体線２４は、固定子鉄心５の径方向の３段目に配置変換される（第５の折り曲げ部３１７ｋを含む通過領域変更部２６ａ）。またこのときも、配置変換する前と後とで、すなわち第５の折り曲げ部３１７ｋにおいて、角度θ’（例えば、図１４では１８０°）で折り曲げられている。

その後、再びコイルエンド部ＣＥ１からスロット内部ＳＩに戻るときに、巻線配列の変更が行なわれている（第３の折り曲げ部１７ｇを含む配列変更部３９ａ）。これにより、コイルエンド部ＣＥ１で１段（固定子鉄心５の径方向）×１５本分（固定子鉄心５の周方向）であった導体線２４の束は、スロット内部ＳＩで３段（固定子鉄心５の径方向）×５本分（固定子鉄心５の周方向）に整列される。またこのときにも、角度θ”（例えば、図１４では９０°）で折り曲げられている。

このようにコイル３１７を構成することで、コイルエンド部ＣＥ１のコイル形状が４角形状になっている。また、説明は省略するが、コイル３１７の下半分も同じように導体線２４の配列変更が行われており、全体として、コイルエンド部ＣＥ１の４角形状とスロット内部ＳＩの４角形状とコイルエンド部ＣＥ２の４角形状とを含む４角形状となっている。

次に、図１５から図１７を用いて、コイル３１７の巻線配列の変更の部分をより詳細に説明する。図１５は、固定子鉄心５にコイル３１７を挿入した状態を固定子鉄心５の上面（回転軸ＲＡの方向）から見た図である。図１６は、固定子鉄心５にコイル３１７を挿入した状態を固定子鉄心５の下面から見た図である。図１７は、固定子鉄心５にコイル３１７を挿入した状態を固定子鉄心５の側面（回転軸ＲＡを向く面）から見た図である。

図１５から図１７は、スロット内部ＳＩで３段（固定子鉄心５の径方向）×２本分（固定子鉄心５の周方向）であるコイル３１７を１個挿入した状態を例示しているが、このとき導体線２４がどのように巻かれてコイル３１７を形成しているかを、位置２５ａから位置２５ｚを使って例示的に説明する。

コイル３１７は、２つのスロット９ａ，９ｂとの中間付近から導体線２４を巻き始め（位置２５ａ）、コイルエンド部ＣＥ１におけるスロット内部ＳＩの２段目に相当する領域ＣＥ１ｂを通ってスロット９ａに向かう。途中、スロット９ａとスロット９ｂとの間をおおよそ３等分するような位置に来たら、導体線２４は、コイルエンド部ＣＥ１におけるスロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ１ａを通るように、配列変更される（通過領域変更部２６ａ）。この部分を側面から見ると、導体線２４は角度θ’（例えば、１８０°）で折り曲げられている（図１７、図１８参照）。

その後、配列変更されて（配列変更部３９ａ）、スロット内部ＳＩの３段目の位置２５ｂ（図１５参照）に入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線は角度θ”（例えば、９０°）で折り曲げられている（図１７、図１８参照）。

スロット内部ＳＩを通り位置２５ｃ（図１６参照）から出てきた導体線２４は、配列変更されて（配列変更部３９ｂ）、コイルエンド部ＣＥ２（図１４参照）におけるスロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ２ａに出る。この部分を側面から見ると、導体線２４は角度θ（例えば、９０°）で折り曲げられている（図１７、図１８参照）。

導体線２４は反対側のスロット９ｂに向かうが、スロット９ａとスロット９ｂとの間をおおよそ３等分するような位置に来たら、コイルエンド部ＣＥ２（図２参照）におけるスロット内部ＳＩの２段目に相当する領域ＣＥ２ｂを通るように、配列変更される（通過領域変更部２６ｄ）。この部分を側面から見ると、導体線２４は角度θ’（例えば、１８０°）で折り曲げられている（図１７、図１８参照）。

さらにその先にあるもう１つのスロット９ａとスロット９ｂとの間をおおよそ３等分するような位置に来たら、今度は、コイルエンド部ＣＥ２（図１４参照）におけるスロット内部ＳＩの３段目に相当する領域ＣＥ２ｃを通るように、配列変更される（通過領域変更部２６ｃ）。この部分を側面から見ると、導体線２４は角度θ’（例えば、１８０°）で折り曲げられている（図１７、図１８参照）。

スロット９ｂに近づいたら配列変更されて（配列変更部３９ｃ）、スロット内部ＳＩの１段目の位置２５ｄに入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線は角度θ”（例えば、９０°）で折り曲げられている（図１７、図１８参照）。

スロット内部ＳＩを通り位置２５ｅ（図１５参照）から出てきた導体線２４は、配列変更されて（配列変更部３９ｄ）、コイルエンド部ＣＥ１（図１４参照）におけるスロット内部ＳＩの３段目に相当する領域ＣＥ１ｃに出る。この部分を側面から見ると、導体線は角度θ（例えば、９０°）で折り曲げられている（図１７、図１８参照）。

導体線２４は反対側のスロット９ａに向かうが、スロット９ａとスロット９ｂとの間をおおよそ３等分するような位置に来たら、コイルエンド部ＣＥ１（図１４参照）におけるスロット内部ＳＩの２段目に相当する領域ＣＥ１ｂを通るように、配列変更される（通過領域変更部２６ｂ）。この部分を側面から見ると、導体線２４は角度θ’（例えば、１８０°）で折り曲げられている（図１７、図１８参照）。

さらにその先にあるもう１つのスロット９ａとスロット９ｂとの間をおおよそ３等分するような位置に来たら、今度は、コイルエンド部ＣＥ１（図１４参照）におけるスロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ１ａを通るように、配列変更される（通過領域変更部２６ａ）。この部分を側面から見ると、導体線２４は角度θ’（例えば、１８０°）で折り曲げられている（図１７、図１８参照）。

以上がコイル３１７を形成する導体線の１巻回分であるが、引き続き同じように、位置２５ｆ→位置２５ｇ→位置２５ｈ→・・・→位置２５ｘ→位置２５ｙの順で導体線２４が巻かれていく。なお側面から見た図では、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２において、導体線２４は６本が横並びに整列することになるが、図１７に示すように導体線の２周目、３周目となるにつれ、内側に配置されていく。

また、配列変更部３９ａから３９ｄは、導体線２４の１周目、２周目、４周目、５周目のときは、スロット内部ＳＩに入るときや出るときに配列変更を行っているが、導体線２４の３周目、６周目のときは、実際に配列変更は行われていない。

図１８は、コイル３１７を形成する導体線２４の折り曲げ角度について説明した図である。これまで述べてきたように、コイル３１７は側面（回転軸ＲＡに垂直な方向）から見たときに４角形状となっているため、配列変更部において角度θ，θ”（例えば、９０°）で折り曲げられている。また、通過領域変更部２６ａ，２６ｂは、すなわち角度θ’（＝３６０°−（θ＋θ”）、例えばθ＝θ”＝９０°のとき、１８０°）折り曲げられている。通過領域変更部２６ａ，２６ｂは、例えば角度θ’＝１８０°で折り曲げられている場合、回転軸ＲＡに垂直な方向に関しては実質的に折れ曲がりがないと見なすこともできる。なお、通過領域変更部２６ａ，２６ｂは、回転軸ＲＡの方向から見た場合には、クランク形状を有していてもよい（図１５、図１６参照）。

図１９は、回転電機３００の固定子巻線３０６を構成するために、固定子鉄心５にコイル３１７を挿入した固定子の各相ごとの巻線構成図を示している。図１９は、毎極毎相のスロット数＝２（８極４８スロット）において、同相のコイルが２スロットごとに組み込まれている場合を示しており、コイル３１７は、近接する同相にコイルを挿入する重ね巻きとして、固定子鉄心５の４スロットずつ離れた間隔でスロット９に組み込まれている。なお図１９の固定子鉄心５は、説明しやすいように直線形状で図示しており、また途中の部分を一部省略している。

例えば、Ｖ相の巻線Ｖ８は、Ｕ相の巻線Ｕ８のコイル３１７を、周方向に沿って図１９の右方向に２スロット分シフトさせたコイル３１７を有している。例えば、Ｗ相の巻線Ｗ８は、Ｖ相の巻線Ｖ８のコイル３１７を、周方向に沿って図１９の右方向に２スロット分シフトさせたコイル３１７を有している。すなわち、図１９中のコイル３１７の右端で見た場合、２スロットピッチで分布させたＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル３１７の配置パターンが、６スロット周期で繰り返されている。各コイル３１７は、コイルエンド部において、６スロットに跨っており、左の２スロットで１段目の領域を通過し、中間の２スロットで２段目の領域を通過し、右の２スロットで３段目の領域を通過している。

以上のように、実施の形態３では、固定子巻線３０６の各相の巻線を形成する各コイル３１７において、第２の導体線群１７ｂが、コイルエンド部ＣＥ１において第１の導体線群１７ａが固定子鉄心５の径方向にｎ段（ｎは１以上の整数）に配置変換されたものである。第５の導体線群３１７ｈは、コイルエンド部ＣＥ１において固定子鉄心５の径方向の１段目からｎ段目までに配置された第２の導体線群１７ｂが、固定子鉄心５の径方向の（ｎ＋１）段目から（ｍ−ｎ）段目までに配置変換されたものである。第４の折り曲げ部３１７ｊは、コイルエンド部ＣＥ１において第２の導体線群１７ｂと第５の導体線群３１７ｈとが１８０°以下の角度θ’（例えば、略１８０°）をなすように折り曲げられている。第６の導体線群３１７ｎは、コイルエンド部ＣＥ１において固定子鉄心５の径方向の（ｎ＋１）段目から（ｍ−ｎ）段目までに配置された第５の導体線群３１７ｈが、固定子鉄心５の径方向の（ｍ−ｎ＋１）段目からｍ段目までに配置変換されたものである。第５の折り曲げ部３１７ｋは、コイルエンド部ＣＥ１において第５の導体線群３１７ｈと第６の導体線群３１７ｎとが１８０°以下の角度θ’（例えば、略１８０°）をなすように折り曲げられている。段数ｍおよびｎは、
ｎ／ｍ ≦ １／３
を満たす。これにより、例えば、図１９に示すように、２スロットピッチで分布させたＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル３１７を分布させた場合に、各コイル３１７において左の２スロットで１段目の領域を通過し中間の２スロットで２段目の領域を通過し右の２スロットで３段目の領域を通過するように構成できるので、各相のコイル３１７が機械的に干渉しにくい。このため、例えば、スロット内部ＳＩとコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２とで導体線２４を折り曲げる角度θ，θ”を９０°とすることができ、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２のコイル形状を４角形状にすることができるようになる。この結果、回転軸ＲＡに沿った方向におけるコイル３１７の高さをさらに低減でき、（図１７、図１８参照）、固定子巻線をさらに効率的に（例えば、最も密に）配置できる。

実施の形態４．
次に、実施の形態４にかかる回転電機４００について説明する。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。

実施の形態１では、スロット内部ＳＩで径方向に２段であった導体線をコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２で１段に配列変更するコイルについて例示的に説明を行っている。実施の形態４では、スロット内部ＳＩで径方向に５段であった導体線をコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２で２段に配列変更するコイルについて例示的に説明を行う。

具体的には、回転電機４００の固定子４０３の固定子巻線４０６において、各相の巻線を形成する各コイル４１７の構成が、図２０〜図２２に示すように、次の点で実施の形態１と異なる。図２０は、固定子鉄心５にコイル４１７を挿入した状態を固定子鉄心５の上面から見た図である。図２１は、固定子鉄心５にコイル４１７を挿入した状態を固定子鉄心５の下面から見た図である。図２２は、固定子鉄心５にコイル４１７を挿入した状態を固定子鉄心５の側面（回転軸ＲＡを向く面）から見た図である。

図２０から図２２は、スロット内部ＳＩで５段（固定子鉄心５の径方向）×２本分（固定子鉄心５の周方向）であるコイル４１７を１個挿入した状態を示しているが、このとき導体線３１がどのように巻かれてコイル４１７を形成しているかを、位置３２ａから位置３２ｚおよび位置３３ａから位置３３ｐの符号を使って例示的に説明する。

コイル４１７は、２つのスロット９ａ，９ｂの中間付近から巻き始め（位置３２ａ）、コイルエンド部ＣＥ１（図２参照）におけるスロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ１ａを通ってスロット９ａに近づく。その後、配列変更されて（配列変更部３０ａ）、スロット内部ＳＩの５段目の位置３２ｂに入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線は角度θ”で折り曲げられている（図２２、図２３参照）。

スロット内部ＳＩを通り位置３２ｃ（図２１参照）から出てきた導体線３１は、配列変更されて（配列変更部３０ｂ）、コイルエンド部ＣＥ２（図２参照）におけるスロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ２ａに出る。この部分を側面から見ると、導体線は角度θで折り曲げられている（図２２、図２３参照）。

導体線３１は反対側のスロット９ｂに向かうが、スロット９ａとスロット９ｂとの中間付近に来たら、今度はコイルエンド部ＣＥ２（図２参照）におけるスロット内部ＳＩの４段目に相当する領域ＣＥ２ｄを通るように、配列変更される（通過領域変更部３４ｂ）。この部分を側面から見ると、導体線は角度θ’で折り曲げられている（図２２、図２３参照）。

スロット９ｂに近づいたら配列変更されて（配列変更部３０ｃ）、スロット内部ＳＩの１段目の位置３２ｄに入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線は角度θ”で折り曲げられている（図２２、図２３参照）。

スロット内部ＳＩを通り位置３２ｅ（図２０参照）から出てきた導体線３１は、配列変更されて（配列変更部３０ｄ）、スロット内部ＳＩの４段目に相当する領域ＣＥ１ｄに出る。この部分を側面から見ると、導体線３１は角度θで折り曲げられている（図２２、図２３参照）。

導体線３１は反対側のスロット９ａに向かうが、スロット９ａとスロット９ｂとの中間付近に来たら、再びスロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ１ａを通るように、配列変更される（通過領域変更部３４ａ）。この部分を側面から見ると、導体線３１は角度θ’で折り曲げられている（図２２、図２３参照）。

このようにコイル４１７を形成する導体線の１巻回分を巻く。引き続き同じように、位置３２ｆ→位置３２ｇ→位置３２ｈ→・・・→位置３２ｔ→位置３２ｕの順で導体線３１が巻かれていく。ここまでのコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２の導体線３１は、スロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ１ａ，ＣＥ２ａとスロット内部ＳＩの４段目に相当する領域ＣＥ１ｄ，ＣＥ２ｄを通ることになり、側面から見た図では、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２において、導体線は５本が横並びに整列することになるが、図２２に示すように導体線の２周目、３周目となるにつれ、内側に配置されていく。

また、配列変更部３０ａから３０ｄは、導体線３１の１周目、２周目、３周目、４周目のときは、スロット内部ＳＩに入るときや出るときに配列変更を行っているが、導体線３１の５周目のときは、実際に配列変更は行われていない。

さらに引き続き、位置３２ｕ（図２０参照）から出た導体線３１はスロット内部ＳＩの４段目に相当する領域ＣＥ１ｄを通って、反対側のスロット９ａに向かうが、スロット９ａとスロット９ｂの中間付近に来たら、スロット内部ＳＩの２段目に相当する領域ＣＥ１ｂを通るように、配列変更される（通過領域変更部３４ａ）。この部分を側面から見ると、導体線３１は角度θ’で折り曲げられている（図２２、図２３参照）。

スロット９ａに近づいたら配列変更されて（配列変更部３０ａ）、スロット内部ＳＩの５段目の位置３２ｖに入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線３１は角度θ”で折り曲げられている（図２２、図２３参照）。

スロット内部ＳＩを通り位置３２ｗ（図２１参照）から出てきた導体線３１は、配列変更されて（配列変更部３０ｂ）、スロット内部ＳＩの２段目に相当する領域ＣＥ２ｂに出る。この部分を側面から見ると、導体線３１は角度θで折り曲げられている（図２２、図２３参照）。

導体線３１は反対側のスロット９ｂに向かうが、スロット９ａとスロット９ｂの中間付近に来たら、今度はスロット内部ＳＩの５段目に相当する領域ＣＥ２ｅを通るように、配列変更される（通過領域変更部３４ｂ）。この部分を側面から見ると、導体線３１は角度θ’で折り曲げられている（図２２、図２３参照）。

スロット９ｂに近づいたら配列変更されて（配列変更部３０ｃ）、スロット内部ＳＩの１段目の位置３２ｘに入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線３１は角度θ”で折り曲げられている（図２２、図２３参照）。

スロット内部ＳＩを通り位置３２ｙ（図２０参照）から出てきた導体線は、配列変更されて（配列変更部３０ｄ）、スロット内部ＳＩの５段目に相当する領域ＣＥ１ｅに出る。この部分を側面から見ると、導体線３１は角度θで折り曲げられている（図２２、図２３参照）。

導体線３１は反対側のスロット９ａに向かうが、スロット９ａとスロット９ｂの中間付近に来たら、再びスロット内部ＳＩの２段目に相当する領域ＣＥ１ｂを通るように、配列変更される（通過領域変更部３４ａ）。この部分を側面から見ると、導体線３１は角度θ’で折り曲げられている（図２２、図２３参照）。

このようにコイル４１７を形成する導体線３１の１巻回分を巻く。引き続き同じように、位置３２ｚ→位置３３ａ→位置３３ｂ→位置３３ｃ→・・・→位置３３ｎ→位置３３ｏの順で導体線３１が巻かれていく。ここまでのコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２の導体線３１は、スロット内部ＳＩの２段目に相当する領域ＣＥ１ｂ，ＣＥ２ｂとスロット内部ＳＩの５段目に相当する領域ＣＥ１ｅ，ＣＥ２ｅを通ることになり、側面から見た図では、コイルエンド部において、導体線３１は５本が横並びに整列することになるが、図２２に示すように導体線の２周目、３周目となるにつれ、内側に配置されていく。

また、配列変更部３０ａから３０ｄは、導体線の１周目、２周目、３周目、４周目のときは、スロット内部に入るときや出るときに配列変更を行っているが、導体線の５周目のときは、実際に配列変更は行われていない。

図２３は、コイル４１７を形成する導体線３１の折り曲げ角度について説明した図である。

例えば、配列変更部３０ａでの折り曲げ角度θ”は、第３の導体線群１７ｃの延在方向ＤＲ１７ｃと第４の導体線群１７ｆの延在方向ＤＲ１７ｆとのなす角度であってコイル２１７の内側を向く角度である。コイル４１７は側面から見たときに６角形状となっているため、この角度θ”は、例えば、上記の数式２の条件を満たす。
数式２を満たす角度θ”は、例えば、１２０°である。

例えば、配列変更部３０ｄでの折り曲げ角度θは、第１の導体線群１７ａの延在方向ＤＲ１７ａと第２の導体線群１７ｂの延在方向ＤＲ１７ｂとのなす角度であってコイル４１７の内側を向く角度である。この角度θは、上記の数式３の条件を満たす。
数式３を満たす角度θは、例えば、１２０°である。

例えば、通過領域変更部３４ａでの折り曲げ角度θ’は、第２の導体線群１７ｂの延在方向ＤＲ１７ｂと第３の導体線群１７ｃの延在方向ＤＲ１７ｃとのなす角度であってコイル４１７の内側を向く角度である。この角度θ’は、上記の数式４の条件を満たす。

例えば、コイル４１７が図２２、図２３に示すように左右対称な形状である場合、上記の数式５が成り立つ。上記の数式５を数式４に代入すると、上記の数式６が得られる。

図２４は、回転電機４００の固定子巻線４０６を構成するために、固定子鉄心５にコイル４１７を挿入した固定子の各相ごとの巻線構成図を示している。図２４は、毎極毎相のスロット数＝２（８極４８スロット）において、同相のコイルが２スロットごとに組み込まれている場合を示しており、コイル４１７は、近接する同相にコイルを挿入する重ね巻きとして、固定子鉄心５の４スロットずつ離れた間隔でスロットに組み込まれている。なお図２４の固定子鉄心５は、説明しやすいように直線形状で図示しており、また途中の部分を一部省略している。

例えば、Ｖ相の巻線Ｖ８は、Ｕ相の巻線Ｕ８のコイル４１７を、周方向に沿って図２４の右方向に２スロット分シフトさせたコイル４１７を有している。例えば、Ｗ相の巻線Ｗ８は、Ｖ相の巻線Ｖ８のコイル４１７を、周方向に沿って図２４の右方向に２スロット分シフトさせたコイル４１７を有している。すなわち、図２４中のコイル４１７の右端で見た場合、２スロットピッチで分布させたＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル４１７の配置パターンが、６スロット周期で繰り返されている。各コイル４１７は、コイルエンド部において、６スロットに跨っており、左の３スロットで１段目と２段目の領域を通過し、右の３スロットで４段目と５段目の領域を通過している。

以上のように、実施の形態４では、コイル４１７を使うことにより、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２の左半分の導体線３１を、スロット内部ＳＩの１段目と２段目に相当する領域ＣＥ１ａ，ＣＥ１ｂ，ＣＥ２ａ，ＣＥ２ｂ（図２０，２１参照）に集めることができ、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２の右半分の導体線３１を、スロット内部ＳＩの４段目と５段目に相当する領域ＣＥ１ｄ，ＣＥ１ｅ，ＣＥ２ｄ，ＣＥ２ｅに集めることができる。これにより、Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相の巻線が互いに干渉しにくい。図２４を見る限りでは、Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相に挿入されるコイル４１７が重複する領域があるように見えるが、実際のコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２のコイル４１７は三角形状になっており、コイル４１７の中心付近（通過領域変更部でクランク形状になっている部分）は、三角形状の頂点であるため、Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相の巻線が互いに干渉しにくい。このようにして、コイルエンド部の高さを高くすることなく、周長の短いコイルを使った固定子巻線を形成することが可能になる。

すなわち、導体線３１はスロット内部ＳＩとコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２とで配列変更され（配列変更部３０ａ〜３０ｄ）、導体線３１はコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２で固定子鉄心５の径方向に配置変換される（通過領域変更部３４ａ，３４ｂ）ようにしている。これにより、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２において１つの相の巻線が他の相の巻線と干渉しにくくなり、コイルエンド部の高さを低くすることができる。

また、実施の形態４では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相すべてに対して同じ形状のコイルを用いることができる。そのために、巻線の形成作業の効率を向上できるとともに、各相ごとの巻線長さが同じであるため、各相ごとの巻線抵抗値のアンバランスを許容範囲内に抑制できる。したがって、トルクリプルや振動などを低減できる。

実施の形態５．
次に、実施の形態５にかかる回転電機５００について説明する。以下では、実施の形態１，２，４と異なる部分を中心に説明する。

実施の形態１，２，４では、スロット内部とコイルエンド部で配列変更するコイルのうち、コイルエンド部のコイル形状が三角形状であるものについて説明を行っている。実施の形態５では、コイルエンド部において導体線の１巻回ごとに、通過領域変更部を固定子鉄心の周方向に対し後述の距離Ｘでずらして配置し、コイルエンド部の三角形状の頂点が導体線の１巻回ごとに距離Ｘでずれるようにする方法について説明を行う。

具体的には、回転電機５００の固定子５０３の固定子巻線５０６において、各相の巻線を形成するコイル５１７は、例えば図２５に示す構成を有する。図２５は、固定子巻線５０６を成すコイルの構成図である。

コイル５１７は、近接する同相にコイルを挿入する重ね巻きとして、固定子鉄心５のスロットに挿入される。コイル５１７は導体線４１の束として形成される。

具体的には、コイル５１７は、図２５に示すように、第２の折り曲げ部１７ｅ（図２参照）に代えて、第２の折り曲げ部５１７ｅを有する。

第２の折り曲げ部５１７ｅでは、導体線４１の１巻回ごとに固定子鉄心５の周方向に対して距離Ｘでずらしながら各導体線４１を配置している。すなわち、第２の折り曲げ部５１７ｅを含む通過領域変更部４３ａは、導体線４１の１巻回ごとに固定子鉄心５の周方向に対して距離Ｘでずらしながら、コイルエンド部ＣＥ１の第２の導体線群１７ｂの配列（径方向の通過領域）からコイルエンド部ＣＥ１の第３の導体線群１７ｃの配列（径方向の通過領域）への変更を行う。この距離Ｘは、例えば角度θと角度θ”とが互いに均等であり、導体線の幅をＷとすると、上記の数式５が成り立つとき、次の数式８で得られる。
Ｘ ＝ Ｗ／（−ｃｏｓθ）・・・数式８

例えば、図２５では、コイル５１７が、スロット内部ＳＩで２段（固定子鉄心５の径方向）×８本（固定子鉄心５の周方向）の導体線４１から構成されている。例えば、径方向の数および周方向の数は、次のように決定することができる。

例えば、図２５に示す場合、コイル５１７は、スロット内部ＳＩからコイルエンド部ＣＥ１にかけて、巻線配列の変更を行っている（配列変更部４０ｄ）。これにより、スロット内部ＳＩで２段（固定子鉄心５の径方向）×８本分（固定子鉄心５の周方向）であった導体線４１の束は、コイルエンド部ＣＥ１で１段（固定子鉄心５の径方向）×１６本分（固定子鉄心５の周方向）に整列される。またこのときに、角度θ（例えば、図２５では１３５°）で折り曲げられている。

次に、コイルエンド部ＣＥ１において、例えば、固定子鉄心５の径方向の１段目に整列された導体線４１は、他の相の巻線（他の相のコイル５１７）と干渉しないように、例えば、固定子鉄心５の径方向の２段目に配置変換される（第２の折り曲げ部５１７ｅを含む通過領域変更部４３ａ）。またこのときも、配置変換する前と後とで、すなわち第２の折り曲げ部５１７ｅにおいて、角度θ’（例えば、図２５では９０°）で折り曲げられている。

その後、再びコイルエンド部ＣＥ１からスロット内部ＳＩに戻るときに、巻線配列の変更が行なわれている（配列変更部４０ａ）。これにより、コイルエンド部ＣＥ１で１段（固定子鉄心５の径方向）×１６本分（固定子鉄心５の周方向）であった導体線４１の束は、スロット内部ＳＩで２段（固定子鉄心５の径方向）×８本分（固定子鉄心５の周方向）に整列される。またこのときに、角度θ”（例えば、図２５では１３５°）で折り曲げられている。

このようにコイル５１７を構成することで、コイルエンド部ＣＥ１のコイル形状が三角形状になっている。また、説明は省略するが、コイル５１７の下半分も同じように導体線４１の配列変更が行われており、全体として６角形状となっている。

なお、今回の実施の形態である図２５が、すでに説明した実施の形態１の図２と違う点は、コイルエンド部において導体線の１巻回ごとに、導体線通過領域変更部４９を固定子鉄心の周方向に対し距離Ｘでずらして配置している点である。このようにすることで、コイルエンド部の三角形状の頂点が導体線の１巻回ごとに距離Ｘでずれるようになり、頂点の位置が周方向に揃っている図２に比較して、さらにコイルエンド部の高さを低くすることができる。

図２６から図２８を用いて、コイル５１７の巻線配列の変更の部分をより詳細に説明する。図２６は、固定子鉄心５にコイル５１７を挿入した状態を固定子鉄心５の上面から見た図である。図２７は、固定子鉄心５にコイル５１７を挿入した状態を固定子鉄心５の下面から見た図である。図２８は、固定子鉄心５にコイル５１７を挿入した状態を固定子鉄心５の側面（回転軸ＲＡを向く面）から見た図である。

図２６から図２８は、スロット内部ＳＩで２段（固定子鉄心５の径方向）×２本分（固定子鉄心５の周方向）であるコイル５１７を１個挿入した状態を示しているが、このとき導体線がどのように巻かれてコイル５１７を形成しているかを、位置４２ａから位置４２ｒを使って例示的に説明する。

コイル５１７は、２つのスロット９ａ，９ｂの中間付近から巻き始め（位置４２ａ）、スロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ１ａを通ってスロット９ａに近づく。その後、配列変更されて（配列変更部４０ａ）、スロット内部ＳＩの２段目の位置４２ｂに入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線４１は角度θ”で折り曲げられている（図２８、図２９参照）。

スロット内部ＳＩを通り位置４２ｃ（図２７参照）から出てきた導体線４１は、配列変更されて（配列変更部４０ｂ）、スロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ２ａに出る。この部分を側面から見ると、導体線４１は角度θで折り曲げられている（図２８、図２９参照）。

導体線４１は反対側のスロット９ｂに向かうが、スロット９ａとスロット９ｂとの中間付近に来たら、今度はスロット内部ＳＩの２段目に相当する領域ＣＥ２ｂを通るように、配列変更される（通過領域変更部４３ｂ）。この部分を側面から見ると、導体線４１は角度θ’で折り曲げられている（図２８、図２９参照）。

スロット９ｂに近づいたら配列変更されて（配列変更部４０ｃ）、スロット内部ＳＩの１段目の位置４２ｄに入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線４１は角度θ”で折り曲げられている（図２８、図２９参照）。

スロット内部ＳＩを通り位置４２ｅ（図２６参照）から出てきた導体線４１は、配列変更されて（配列変更部４０ｄ）、スロット内部ＳＩの２段目に相当する領域ＣＥ１ｂに出る。この部分を側面から見ると、導体線４１は角度θで折り曲げられている（図２８、図２９参照）。

導体線４１は反対側のスロット９ａに向かうが、スロット９ａとスロット９ｂの中間付近に来たら、再びスロット内部１段目に相当する領域を通るように、配列変更される（通過領域変更部４３ａ）。この部分を側面から見ると、導体線は所定の角度で折り曲げられている。

以上がコイルを形成する導体線４１の１巻回分であるが、引き続き同じように、位置４２ｆ→位置４２ｇ→位置４２ｈ→・・・→位置４２ｐ→位置４２ｑの順で導体線４１が巻かれていく。ただし導体線４１の２周目以降は、通過領域変更部４３ａ、４３ｂの位置が導体線４１の１巻回ごとに固定子鉄心５の周方向に対して距離Ｘでずらして配置される。通過領域変更部４３ａ、４３ｂは、側面から見た図で、三角形状になったコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２の頂点付近であり、言い換えると三角形状になったコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２における導体線４１の頂点が導体線４１の１巻回ごとに固定子鉄心５の周方向に対して距離Ｘでずらして配置されているとも言える。

なお側面から見た図では、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２において、導体線４１は例えば４本が横並びに整列することになるが、図２８に示すように導体線４１の１周目が４本のうち常に一番左側に来るように配置され、２周目、３周目となるにつれ、１本ずつ右側に配置されていく（実施の形態１で説明した図６とは、巻き方が異なる）。

また、配列変更部４０ａから４０ｄは、導体線の１周目、３周目のときは、スロット内部に入るときや出るときに配列変更を行っているが、導体線の２周目、４周目のときは、実際に配列変更は行われていない。

最後にコイル５１７は、２つのスロット９ａ，９ｂの中間付近で導体線４１を巻き終わる（位置４２ｒ）。

図２９は、コイルを形成する導体線の折り曲げ角度および寸法について説明した図である。

例えば、配列変更部４０ａでの折り曲げ角度θ”は、第３の導体線群１７ｃの延在方向ＤＲ１７ｃと第４の導体線群１７ｆの延在方向ＤＲ１７ｆとのなす角度であってコイル５１７の内側を向く角度である。コイル５１７は側面から見たときに６角形状となっているため、この角度θ”は、例えば、上記の数式２の条件を満たす。
数式２を満たす角度θ”は、例えば、１３５°である。

例えば、配列変更部４０ｄでの折り曲げ角度θは、第１の導体線群１７ａの延在方向ＤＲ１７ａと第２の導体線群１７ｂの延在方向ＤＲ１７ｂとのなす角度であってコイル５１７の内側を向く角度である。この角度θは、上記の数式３の条件を満たす。
数式３を満たす角度θは、例えば、１３５°である。

例えば、通過領域変更部４３ａでの折り曲げ角度θ’は、第２の導体線群１７ｂの延在方向ＤＲ１７ｂと第３の導体線群１７ｃの延在方向ＤＲ１７ｃとのなす角度であってコイル５１７の内側を向く角度である。この角度θ’は、上記の数式４の条件を満たす。

例えば、コイル５１７が図２８、図２９に示すように左右対称な形状である場合、上記の数式５が成り立つ。上記の数式５を数式４に代入すると、上記の数式６が得られる。

また、通過領域変更部４３ａの位置は、導体線４１の１巻回ごとに固定子鉄心５の周方向に対しての距離Ｘでずらして配置されている。その距離Ｘは、導体線の幅をＷ、（上記の数式５が成り立つ場合）配列変更部での折り曲げ角度をθとすると、上記の数式８で与えられる。

図３０は、回転電機５００の固定子巻線５０６を構成するために、固定子鉄心５にコイル５１７を挿入した固定子５０３の各相ごとの巻線構成図を示している。図３０は、毎極毎相のスロット数＝２（８極４８スロット）において、同相のコイル５１７が２スロットごとに組み込まれている場合を示している。コイル５１７は、近接する同相にコイルを挿入する重ね巻きとして、固定子鉄心５の４スロットずつ離れた間隔でスロットに組み込まれている。なお図３０の固定子鉄心５は、説明しやすいように直線形状で図示しており、また途中の部分を一部省略している。

例えば、Ｖ相の巻線Ｖ８は、Ｕ相の巻線Ｕ８のコイル５１７を、周方向に沿って図３０の右方向に２スロット分シフトさせたコイル５１７を有している。例えば、Ｗ相の巻線Ｗ８は、Ｖ相の巻線Ｖ８のコイル５１７を、周方向に沿って図３０の右方向に２スロット分シフトさせたコイル５１７を有している。すなわち、図３０中のコイル５１７の右端で見た場合、２スロットピッチで分布させたＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイル５１７の配置パターンが、６スロット周期で繰り返されている。各コイル５１７は、コイルエンド部において、６スロットに跨っており、左の３スロットで１段目の領域を通過し、右の３スロットで２段目の領域を通過している。

以上のように、実施の形態５では、導体線４１をコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２で固定子鉄心５の径方向に配置変換する通過領域変更部４３ａを、導体線４１の１巻回ごとに固定子鉄心５の周方向に対して距離Ｘでずらして配置させる。具体的には、導体線の幅をＷ、（上記の数式５が成り立つ場合）配列変更部での折り曲げ角度をθとすると、上記の数式８で与えられる距離Ｘでずらして導体線４１の通過領域変更部を配置させる（図２６、図２７参照）。これにより、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２におけるコイル５１７の高さをさらに低くすることができる。

実施の形態６．
次に、実施の形態６にかかる回転電機６００について説明する。以下では、実施の形態１から５と異なる部分を中心に説明する。

実施の形態１〜５において、スロット内部とコイルエンド部とで導体線の配列が異なるコイルを実現するには、記載した方法は１つの事例であり、必ずしもこの手順でコイルを形成する必要はないものとされている。

そこで、実施の形態６では、これまでと異なるコイルの形成手順について例示的に説明を行う。

具体的には、回転電機６００の固定子６０３の固定子巻線６０６において、各相の巻線を形成する各コイル６１７の構成が、図３１〜図３３に示すように、次の点で実施の形態１〜５と異なる。図３１は、固定子鉄心５にコイル６１７を挿入した状態を固定子鉄心５の上面から見た図である。図３２は、固定子鉄心５にコイル６１７を挿入した状態を固定子鉄心５の下面から見た図、図３３は、固定子鉄心５にコイル６１７を挿入した状態を固定子鉄心５の側面（回転軸ＲＡを向く面）から見た図である。

図３１から図３３は、スロット内部ＳＩで２段（固定子鉄心５の径方向）×２本分（固定子鉄心５の周方向）であるコイル６１７を１個挿入した状態を示しているが、このとき導体線がどのように巻かれてコイル６１７を形成しているかを、位置８２ａから位置８２ｒを使って例示的に説明する。

コイル６１７は、２つのスロット９ａ，９ｂの中間付近から巻き始め（位置８２ａ）、スロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ１ａを通ってスロット９ａに近づく。その後、配列変更されて（配列変更部８０ａ）、スロット内部ＳＩの２段目の位置８２ｂに入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線８１は角度θ”で折り曲げられている（図３３参照）。

スロット内部ＳＩを通り位置８２ｃ（図３２参照）から出てきた導体線８１は、配列変更されて（配列変更部８０ｂ）、スロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ２ａに出る。この部分を側面から見ると、導体線８１は角度θで折り曲げられている（図３３参照）。

導体線８１は反対側のスロット９ｂに向かうが、スロット９ａとスロット９ｂの中間付近に来たら、今度はスロット内部ＳＩの２段目に相当する領域ＣＥ２ｂを通るように、配列変更される（通過領域変更部８３ｂ）。この部分を側面から見ると、導体線８１は角度θ’で折り曲げられている（図３３参照）。

スロット９ｂに近づいたら配列変更されて（配列変更部８０ｃ）、スロット内部ＳＩの１段目の位置８２ｄに入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線８１は角度θ”で折り曲げられている（図３３参照）。

スロット内部ＳＩを通り位置８２ｅ（図３１参照）から出てきた導体線８１は、配列変更されて（配列変更部８０ｄ）、スロット内部ＳＩの２段目に相当する領域ＣＥ１ｂに出る。この部分を側面から見ると、導体線８１は角度θで折り曲げられている（図３３参照）。

導体線８１は反対側のスロット９ａに向かうが、スロット９ａとスロット９ｂとの中間付近に来たら、再びスロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ１ａを通るように、配列変更される（通過領域変更部８３ａ）。この部分を側面から見ると、導体線８１は角度θ’で折り曲げられている（図３３参照）。

以上がコイル６１７を形成する導体線８１の１巻回分であるが、引き続き同じように、位置８２ｆ→位置８２ｇ→位置８２ｈ→・・・→位置８２ｐ→位置８２ｑの順で導体線８１が巻かれていく。なお側面から見た図では、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２において、導体線８１は４本が横並びに整列することになるが、図３３に示すように導体線の２周目、３周目となるにつれ、内側に配置されていく。

実施の形態１におけるコイルの形成手順では、配列変更部１０ａから１０ｄは、導体線の１周目、３周目のときは、スロット内部ＳＩに入るときや出るときに配列変更を行っているが、導体線１１の２周目、４周目のときは、実際には配列変更が行われていない（図４〜図６参照）。

それに対して、本実施の形態６では、コイル６１７の形成手順において、配列変更部８０ａから８０ｄは、導体線の１周目、２周目のときは、スロット内部に入るときや出るときに配列変更を行っているが、導体線の３周目、４周目のときは、実際に配列変更が行われない（スロット内部１段目に相当する領域から来た導体線が、スロット内部１段目にそのまま入る場合など）。本実施の形態のほうが、導体線８１の巻回ごとに実際に配列変更する、しないということが続くので、配列変更のための折れ曲がり（直角クランク形状）が揃うようになり、コイルエンド部の配列変更部をよりコンパクトにできる。

以上のように、実施の形態６では、導体線の巻回ごとに実際に配列変更する、しないということが続くようにしたので、配列変更のための折れ曲がり（直角クランク形状）が揃うようになり、コイルエンド部の配列変更部をよりコンパクトにできる。

なお、この実施の形態６は、実施の形態１と対比する形で記載をしたが、実施の形態２から５に対しても、同じ技術を適用することは可能である。また、この実施の形態６の技術は、後述の実施の形態７に対しても適用可能である。

実施の形態７．
次に、実施の形態７にかかる回転電機７００について説明する。以下では、実施の形態１〜５と異なる部分を中心に説明する。

実施の形態１〜５において、スロット内部とコイルエンド部とで導体線の配列が異なるコイルを実現するには、記載した方法は１つの事例であり、必ずしもこの手順でコイルを形成する必要はないものとされている。

そこで、実施の形態７では、実施の形態１〜５と異なるコイルの形成手順について例示的に説明を行う。

具体的には、回転電機７００の固定子７０３の固定子巻線７０６において、各相の巻線を形成する各コイル７１７の構成が、図３４〜図３６に示すように、次の点で実施の形態１と異なる。図３４は、固定子鉄心５にコイル７１７を挿入した状態を固定子鉄心５の上面から見た図である。図３５は、固定子鉄心５にコイル７１７を挿入した状態を固定子鉄心５の下面から見た図である。図３６は、固定子鉄心５にコイル７１７を挿入した状態を固定子鉄心５の側面から見た図である。

図３４から図３６は、スロット内部ＳＩで２段（固定子鉄心５の径方向）×２本分（固定子鉄心５の周方向）であるコイル７１７を１個挿入した状態を示しているが、このとき導体線がどのように巻かれてコイル７１７を形成しているかを、位置９２ａから位置９２ｒを使って例示的に説明する。

コイル７１７は、２つのスロット９ａ，９ｂの中間付近から導体線９１を巻き始め（位置９２ａ）、スロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ１ａを通ってスロット９ａに近づく。その後、配列変更されて（配列変更部９０ａ）、スロット内部ＳＩの２段目の位置９２ｂに入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線９１は角度θ”で折り曲げられている（図３６参照）。

スロット内部ＳＩを通り位置９２ｃ（図３５参照）から出てきた導体線９１は、配列変更されて（配列変更部９０ｂ）、スロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ２ａに出る。この部分を側面から見ると、導体線９１は角度θで折り曲げられている（図３６参照）。

導体線９１は反対側のスロット９ｂに向かうが、スロット９ａとスロット９ｂとの中間付近に来たら、今度はスロット内部ＳＩの２段目に相当する領域ＣＥ２ｂを通るように、配列変更される（通過領域変更部９３ｂ）。この部分を側面から見ると、導体線９１は角度θ’で折り曲げられている（図３６参照）。

スロット９ｂに近づいたら配列変更されて（配列変更部９０ｃ）、スロット内部ＳＩの１段目の位置９２ｄに入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線９１は角度θ”で折り曲げられている（図３６参照）。

スロット内部ＳＩを通り位置９２ｅ（図３４参照）から出てきた導体線９１は、配列変更されて（配列変更部９０ｄ）、スロット内部ＳＩの２段目に相当する領域ＣＥ１ｂに出る。この部分を側面から見ると、導体線９１は角度θで折り曲げられている（図３６参照）。

導体線９１は反対側のスロット９ａに向かうが、スロット９ａとスロット９ｂとの中間付近に来たら、再びスロット内部ＳＩの１段目に相当する領域ＣＥ１ａを通るように、配列変更される（通過領域変更部９３ａ）。この部分を側面から見ると、導体線９１は角度θ’で折り曲げられている。

以上がコイル７１７を形成する導体線９１の１巻回分であるが、引き続き同じように、位置９２ｆ→位置９２ｇ→位置９２ｈ→・・・→位置９２ｐ→位置９２ｑの順で導体線が巻かれていく。側面から見た図では、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２において、導体線９１は４本が横並びに整列することになる。

実施の形態１では、図６に示すように導体線１１の２周目、３周目となるにつれ、導体線１１は内側に配置されていく。したがって、コイル１７において、導体線１１の巻き始めが上部に、導体線１１の巻き終わりが下部に存在する。

それに対して、本実施の形態では、図３６に示すように導体線９１の２周目、３周目となるにつれ、導体線９１は外側に配置されていく。したがって、コイル７１７において、導体線９１の巻き始めが下部に、導体線９１の巻き終わりが上部に存在する。

詳しい方法は後述するが、固定子巻線７０６は、スロット内部ＳＩにコイル７１７を複数配置して、それらの端末を溶接などの方法で接続することで形成されることになる。コイル７１７は同じ形状のものを複数使って良い。

実施の形態１では、例えば図６のコイル１７を連結しようとすると、導体線１１の巻き始めが上部に、導体線１１の巻き終わりが下部に存在するために、その連結線が少し長く必要になる。

一方、本実施の形態では、例えば、図６のコイル１７と図３６のコイル７１７との２種類を用意しておき、それらを交互に使えば、図６のコイル１７は導体線１１の巻き始めが上部、導体線１１の巻き終わりが下部にあり、図３６のコイル７１７は導体線９１の巻き始めが下部、導体線９１の巻き終わりが上部に存在するために、両者を短い距離（例えば、最短距離）の連結線でつなぐことが可能になる。

以上のように、実施の形態７では、コイルを複数連結するときに、巻回方法が違う２種類のコイルを併用することにより、両者を短い距離（例えば、最短距離）の連結線でつなぐことが可能になる。

なお、この実施の形態７は、実施の形態１と対比する形で記載をしたが、実施の形態２から６に対しても、同じ技術を適用することは可能である。

なお、実施の形態１、２、４では、コイルは側面から見たときに６角形状となっている場合について説明している。このコイルが成立するための導体線の段数や折り曲げ角度に関する条件は、
・ ｍは２以上の整数
・ ｎは１以上の整数
・ 折り曲げ角度θ，θ”が数式２，３を満たす
・ 段数ｍ，ｎが数式１を満たす
ことである。

補足しておくと、数式１で得られるｎ／ｍの最大値（１／２）のときに、コイルエンド部において導体線が配置されない無駄な空間が実質的に存在しない程度に効率的に（例えば、最も密に）導体線を配置できる。例えば、実施の形態１で説明したスロット内部ＳＩで固定子鉄心５の径方向に２段に配置された導体線が、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２では固定子鉄心５の径方向に１段に配置変換される場合が、これに相当する。

一方、ｎ／ｍの値が１／２よりも小さい場合である実施の形態２（スロット内部ＳＩで固定子鉄心５の径方向に３段に配置された導体線が、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２では固定子鉄心５の径方向に１段に配置変換される場合）や実施の形態４（スロット内部ＳＩで固定子鉄心５の径方向に５段に配置された導体線が、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２では固定子鉄心５の径方向に２段に配置変換される場合）では、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２で導体線がまったく通らない無駄な空間が存在する。回転電機の固定子巻線を構成する場合、理想的には前者（１／２）の条件でコイルを作るのが良いが、現実的にはスロット内部の幅や高さおよび導体線の線径によって段数の制約が起きるため、後者（１／２よりも小さい）を混ぜながら作ることもある。

また、実施の形態３では、コイルは側面から見たときに４角形状となっている場合について説明している。このコイルが成立するための導体線の段数や折り曲げ角度に関する条件は、
・ ｍは３以上の整数
・ ｎは１以上の整数
・ 折り曲げ角度θ，θ”がともに９０°
・ 段数ｍ，ｎが数式７を満たす
ことである。

補足しておくと、数式７で得られるｎ／ｍの最大値（１／３）のときに、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２において導体線が配置されない無駄な空間が実質的に存在しない程度に効率的に（例えば、最も密に）導体線を配置できる。例えば、実施の形態３で説明したスロット内部ＳＩで固定子鉄心５の径方向に３段に配置された導体線が、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２では固定子鉄心５の径方向に１段に配置変換される場合が、これに相当する。一方、実施の形態として挙げていないが、１／３よりも小さい場合では、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２で導体線がまったく通らない無駄な空間が存在する。回転電機の固定子巻線を構成する場合、理想的には前者（１／３）の条件でコイルを作るのが良いが、現実的にはスロット内部の幅や高さおよび導体線の線径によって段数の制約が起きるため、後者（１／３よりも小さい）を混ぜながら作ることもある。

以上、実施の形態１〜７の説明を行っているが、このすべての事例に対して、以下のようにすることも可能である。

例えば、図３７は、固定子鉄心５にコイル８１７を挿入した状態を固定子鉄心５の上面から見た図である。導体線５１に丸線を使用する場合、図３７に示すようにスロット内部ＳＩのコイル８１７を形成している導体線５１を俵積みすることも可能である。これは、巻線の線占率を向上させる目的で行われる。ただし、導体線５１を俵積みすることによって、スロット内部ＳＩのコイルの高さが等価的に低くなる。

もし、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２の導体線５１も俵積みで構成するのであれば、スロット内部ＳＩとコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２でコイル８１７に必要な高さが変わらないので、上記の数式１の条件のままコイル８１７を成形することが可能である。

しかし、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２の導体線５１を俵積みしない場合は、スロット内部ＳＩのコイル８１７の高さだけが等価的に低くなり、スロット内部ＳＩとコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２でコイル８１７に必要な高さが違うため、数式１の条件が成立しなくなる。この場合、スロット内部ＳＩで固定子鉄心５の径方向に俵積みでｍ段に配置された導体線５１の高さが、普通の積み方でｍ’段に配置された導体線の高さと同じになるとした場合、ｍとｍ’との関係は次の数式９で表現される。

ｍ’ ＝ １＋√３／２・（ｍ−１） （ｍは２以上の整数）・・・数式９

このように、スロット内部ＳＩで固定子鉄心５の径方向にｍ段に配置された導体線５１が、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２では固定子鉄心の径方向にｎ段に配置変換され、かつ導体線５１はスロット内部ＳＩとコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２とで角度θ，θ”で折り曲げられ、コイルエンド部で固定子鉄心の径方向の１段目からｎ段目までに配置された導体線が、固定子鉄心の径方向の（ｍ−ｎ＋１）段目からｍ段目までに配置変換され、かつ配置変換する前と後とで角度θ’（＝３６０−（θ＋θ”））で折り曲げられているコイル８１７において、スロット内部ＳＩの導体線５１を俵積みできる条件は、
・ ｍは２以上の整数
・ ｎは１以上の整数
・ 折り曲げ角度θ，θ”が数式２，３を満たす
・ 段数ｍ，ｎが数式１０を満たす
ことである。

ｎ／｛１＋√３／２・（ｍ−１）｝ ≦ １／２・・・数式１０
これにより、スロット内部ＳＩの導体線５１の占積率を向上できる。

あるいは、例えば、図３８は、固定子鉄心５にコイル９１７を挿入した状態を固定子鉄心５の上面から見た図を示している。ここまでの説明では、固定子鉄心５のスロット内部ＳＩにコイルを１つだけ入れた例を説明しているが、回転電機の固定子巻線は、スロット内部に複数のコイルを配置し、これらを連結することで構成されることが多い。図３８は、スロット内部ＳＩで２段（固定子鉄心５の径方向）×２本分（固定子鉄心５の周方向）であった導体線５３が、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２で１段（固定子鉄心５の径方向）×４本分（固定子鉄心５の周方向）に整列されているコイルを２個（コイル９１７−１および９１７−２）挿入した状態を示している。このような場合、１つ目のコイル９１７−１における導体線５２の巻き終わり５２２と２つ目のコイル９１７−２における導体線５３の巻き始め５３１とを連結することで、固定子巻線を形成していく。もちろん挿入するコイルの数がさらに増えた場合でも、コイルにおける導体線の巻き終わりと次のコイルにおける導体線の巻き始めとを結線（連結）することで、スロット内部で固定子鉄心の径方向に対して段数が多い固定子巻線を構成することが可能になる。

あるいは、例えば、図３９は、固定子鉄心５にコイル１０１７を挿入した状態を上面から見た図を示している。図１に示すような丸形状の固定子鉄心５の場合、スロット形状は長方形ではなく台形になることが多い。これは、ティース幅を一定にするために、固定子鉄心５の内周ほどスロット幅を狭く、固定子鉄心５の外周ほどスロット幅を広くすることが多いためである。図３９は、固定子鉄心５のスロット内部ＳＩに３個のコイル１０１７−１〜１０１７−３を挿入した状態を示している。

これらのコイル１０１７−１〜１０１７−３は、スロット内部ＳＩの幅や高さに合わせてコイル１０１７−１〜１０１７−３における導体線５４，５５，５６の巻数を変えている。このようにスロット９ａ，９ｂの形状が長方形でない場合でも、その形状に合わせて導体線５４，５５，５６の巻数が違うコイル１０１７−１〜１０１７−３を何種類か用意しておき、それらを連結することで、どんなスロット形状にも対応することが可能になる。なおこれらのコイル１０１７−１〜１０１７−３は、前述したように１つ目のコイル１０１７−１における導体線５４の巻き終わり５４２と２つ目のコイル１０１７−２における導体線５５の巻き始め５５１とを連結し、２つ目のコイル１０１７−２における導体線５５の巻き終わり５５２と３つ目のコイル１０１７−３における導体線５６の巻き始め５６１とを連結することで、固定子巻線を形成する。

なお、図３８や図３９において、固定子鉄心５のスロット内部ＳＩにコイルを複数入れておき、これらの巻きはじめと巻き終わりを連結する方法について説明したが、このような場合、あらかじめコイルを連結線によってつなげておいても良い。

あるいは、例えば、図４０は、固定子巻線を成すコイル束の構成図である。これは、図２に示した固定子巻線を成すコイルを、あらかじめ連結線によってつなげたものである。コイル束６１は、近接する同相にコイルを挿入する重ね巻きとして、固定子鉄心のスロットに挿入される。コイル束６１は、コイル６３ａ、コイル６３ｂ、コイル６３ｃの３個が連結したものであり、それぞれが連結線６２によってつながっている。図４０において、コイル６３ａ、コイル６３ｂ、コイル６３ｃは、スロット内部ＳＩで２段（固定子鉄心５の径方向）×８本（固定子鉄心５の周方向）の導体線から構成されているが、径方向の数および周方向の数は、任意に決定することができる。

あるいは、例えば、図４１は、固定子鉄心５にコイル１１１７を挿入した状態を上面から見た図を示している。図４１は、スロット内部ＳＩで２段（固定子鉄心５の径方向）×２本分（固定子鉄心５の周方向）であった導体線６４が、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２で１段（固定子鉄心５の径方向）×４本分（固定子鉄心５の周方向）に整列されているコイル１１１７−１〜１１１７−３を３個連結したコイル束１１６１が、挿入された状態を示している。図３８と比べると、あらかじめコイル１１１７−１〜１１１７−３が連結されているので、挿入したコイルごとに結線作業をする必要がなくなり、作業工数の削減につながる。

実施の形態の中でも説明したが、コイルの巻き始めと巻き終わりの位置は、任意である。ただし、コイルの巻き始めと固定子鉄心の中心とを結んだ線上にコイルの巻き終わりを配置する（固定子鉄心の周方向に対して、巻き始めと巻き終わりの位置を揃えておく）ことで、複数のコイルを結線したり、あらかじめ連結しておくときに、結線作業を楽にしたり、連結線を短くできるといった効果が生まれる。

特に、側面から見たときに６角形状であるコイルの場合、コイルの巻き始めと固定子鉄心の中心とを結んだ線上にコイルの巻き終わりを配置し、その位置が三角形状になったコイルエンド部の頂点にしておく（固定子鉄心の周方向に対して、巻き始めと巻き終わりの位置をコイルエンド部の頂点で揃えておく）と良い。こうすることで、複数のコイルを結線したり、あらかじめ連結しておくときに、コイルを結線する線が他の相の固定子巻線と干渉しないという効果が生まれる。

図４０では、スロット内部に挿入される固定子巻線を成すコイル束について説明したが、回転電機の固定子巻線を構成するためには、最終的にはすべてのスロットに挿入されているコイル束を、さらに結線していく必要がある。したがって、コイル束をさらに連結線によってつなげ、各相ごとの固定子巻線に相当する大きなコイル群にしても良い。

例えば、図４２は、固定子巻線を成すコイル群の構成図である。これは、図４０に示した固定子巻線を成すコイル束を、あらかじめ連結線によってつなげたものである。図４２のコイル群７１は、コイル束７２ａ〜７２ｈが連結線７３によって直列につながれた状態を示している。回転電機の固定子巻線では、各スロットの巻線を全部直列につなげたり、半分ずつに分けて並列につなぐなど、様々なパターンが存在し、図４２では各スロットの巻線を全部直列につないだ場合を示しているが、例えばコイル束７２ａ〜７２ｄとコイル束７２ｅ〜７２ｈをそれぞれ連結線でつないでおき、この２つを並列につなげるようにしておけば、２並列の固定子巻線にすることができる。以上のように、あらかじめコイル束を連結したコイル群を用意しておくことで、結線作業の回数を大幅に減らすことができ、作業工数の削減につながる。

また、実施の形態の中では、毎極毎相のスロット数＝２（８極４８スロット）の場合を中心に説明してきた。しかし、極数・スロット数には特に制約がなく、他の組み合わせにおいても本発明を適用することは可能である。

また、実施の形態の中で、導体線は丸線として説明を行っている。しかし本発明において、導体線の断面形状に対する制約はないので、丸線以外にも四角線などを使っても良い。なお、四角線はスロット内部で巻線の占積率が上げられる反面、加工性が悪く、逆に丸線は加工性が良い代わりに、スロット内部で巻線の占積率が上げられないという特徴がある。両者の良いところを生かすため、加工性の良い丸線でコイルを作っておき、スロット内部に相当する導体線だけを加圧形成し、断面形状を略正方形状にすることで、占積率を上げるという方法もある。

ただし、スロット内部に相当する導体線の断面形状だけを略正方形状にすることによって、スロット内部のコイルの高さが等価的に低くなる。もし、コイルエンド部の導体線の断面形状も略正方形状にするのであれば、スロット内部とコイルエンド部でコイルに必要な高さが変わらないので、上記の数式１の条件のままコイルを成形することが可能である。しかし、コイルエンド部の導体線の断面形状を略正方形状にしない場合は、スロット内部のコイルの高さだけが等価的に低くなり、スロット内部とコイルエンド部でコイルに必要な高さが違うため、数式１の条件が成立しなくなる。

スロット内部で固定子鉄心の径方向にｍ段に配置された断面形状を略正方形状にした導体線の高さが、丸線の導体線を使ってｍ’段に配置された導体線の高さと同じになるとした場合、ｍとｍ’との関係は次の数式１１で表現される。

ｍ’ ＝ √（π／４）・ｍ （ｍは２以上の整数）・・・数式１１

このように、スロット内部ＳＩで固定子鉄心５の径方向にｍ段に配置された導体線５１が、コイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２では固定子鉄心の径方向にｎ段に配置変換され、かつ導体線５１はスロット内部ＳＩとコイルエンド部ＣＥ１，ＣＥ２とで角度θ，θ”で折り曲げられ、コイルエンド部で固定子鉄心の径方向の１段目からｎ段目までに配置された導体線が、固定子鉄心の径方向の（ｍ−ｎ＋１）段目からｍ段目までに配置変換され、かつ配置変換する前と後とで角度θ’（＝３６０−（θ＋θ”））で折り曲げられているコイルにおいて、スロット内部に相当する導体線の断面形状だけを略正方形状にできる条件は、
・ ｍは２以上の整数
・ ｎは１以上の整数
・ 折り曲げ角度θ，θ”が数式２，３を満たす
・ 段数ｍ，ｎが、数式１２を満たす
ことである。
ｎ／｛√（π／４）・ｍ｝ ≦ １／２・・・数式１２
これにより、スロット内部ＳＩの導体線の占積率を向上できる。

また、これまで述べてきたすべての事例において、スロット内部とコイルエンド部とで導体線の配列を変更するようなコイルをあらかじめ作っておき、それらをスロット内部に挿入するような手順で説明を行っている。しかし、固定子鉄心に導体線を巻回しながら、スロット内部とコイルエンド部とで固定子巻線の配列が変更するようなコイルを形成し、固定子巻線を完成させる手順でも良い。

なお、本明細書では回転電機として説明を行ったため、固定子鉄心は丸形状としてきたが、直線形状の固定子鉄心にも本発明を適用することができる。したがって回転電機だけでなく、リニアモータなどの直動機にも、適用することが可能である。

以上のように、本発明にかかる回転電機は、分布巻に有用である。

１，２００，３００，４００，５００，６００，７００ 回転電機、３，２０３，３０３，４０３，５０３，６０３，７０３ 固定子、６，２０６，３０６，４０６，５０６，６０６，７０６ 固定子巻線、１１，２１，２４，３１，４１，８１，９１ 導体線、１７，６３ａ，６２ｂ，６３ｃ，２１７，３１７，４１７，５１７，６１７，７１７，８１７，９１７，１０１７，１１１７ コイル。

Claims (13)

1. 環状のコアバック、前記コアバックから径方向に延在して周方向に配列された複数のティース、および周方向に隣り合う前記ティース間にそれぞれ配置された複数のスロットを有する固定子鉄心と、
   前記固定子鉄心のスロットに格納されて巻回される固定子巻線と、
   を備え、
   前記固定子巻線は、各相毎に、複数の導体線の束としてコイルが形成されており、
   各相の巻線は、スロット内部に配置される１以上のコイルにより形成されており、
   前記１以上のコイルのそれぞれは、
   前記スロット内部において固定子鉄心の径方向にｍ段（ｍは２以上の整数）に配置された第１の導体線群と、
   コイルエンド部において前記第１の導体線群が固定子鉄心の径方向にｎ段（ｎは１以上の整数）に配置変換された第２の導体線群と、
   前記スロット内部及び前記コイルエンド部の境界において前記第１の導体線群と前記第２の導体線群とが１８０°より小さい角度θをなすように折り曲げられた第１の折り曲げ部と、
   前記コイルエンド部において固定子鉄心の径方向の１段目からｎ段目までに配置された前記第２の導体線群が、固定子鉄心の径方向の（ｍ−ｎ＋１）段目からｍ段目までに配置変換された第３の導体線群と、
   前記コイルエンド部において前記第２の導体線群と前記第３の導体線群とが１８０°より小さい角度θ’をなすように折り曲げられた第２の折り曲げ部と、
   を有し、
   段数ｍおよびｎは、
   ｎ／ｍ ≦ １／２
   を満たす
   ことを特徴とする回転電機。
2. 前記第２の折り曲げ部は、回転軸の方向から見た場合に、前記第２の導体線群と前記第３の導体線群との間で径方向における配置を変更するクランク形状を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記１以上のコイルのそれぞれは、
   前記スロット内部において固定子鉄心の径方向にｍ段（ｍは２以上の整数）に配置された第４の導体線群と、
   前記コイルエンド部及び前記スロット内部の境界において前記第３の導体線群と前記第４の導体線群とが１８０°より小さい角度θ”をなすように折り曲げられた第３の折り曲げ部と、
   をさらに有し、
   角度θは、
   ９０°＜θ＜１８０°
   を満たし、
   角度θ”は、
   ９０°＜θ”＜１８０°
   を満たし、
   角度θ’は、
   θ’＝３６０°−（θ＋θ”）
   を満たす
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
4. 角度θと角度θ”とは、互いに均等であり、
   角度θ’は、
   θ’＝３６０°−２θ
   を満たす
   ことを特徴とする請求項３に記載の回転電機。
5. 前記固定子巻線における各導体線の線径をＷとするとき、前記第２の折り曲げ部は、導体線の１巻回ごとに固定子鉄心の周方向に対して距離Ｘでずらして導体線を配置し、
   距離Ｘは、
   Ｘ ＝ Ｗ／（−ｃｏｓθ）
   を満たす、
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
6. 段数ｍおよびｎは、
   ｎ／ｍ ＝ １／３
   を満たす
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
7. 段数ｍおよびｎは、
   ｎ／｛１＋√（３）／２・（ｍ−１）｝ ≦ １／２
   を満たし、
   前記スロット内部で固定子鉄心の径方向に配置される各導体線は、スロット内部の各段ごとに俵積みで配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
8. 前記スロット内部に配置される複数のコイルは連結されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
9. 同一のスロット内部に配置される複数のコイルは、導体線の巻き始めと固定子鉄心の中心とを結んだ線上に導体線の巻き終わりが配置される
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
10. 同一のスロット内部に配置される複数のコイルは、導体線の巻き始めと固定子鉄心の中心とを結んだ線上に導体線の巻き終わりと前記第２の折り曲げ部とが配置される
    ことを特徴とする請求項９に記載の回転電機。
11. 段数ｍおよびｎは、
    ｎ／｛√（π／４）・ｍ｝ ≦ １／２
    を満たし、
    前記スロット内部に配置される前記導体線の断面は、略正方形状とする
    ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
12. 環状のコアバック、前記コアバックから径方向に延在して周方向に配列された複数のティース、および周方向に隣り合う前記ティース間にそれぞれ配置された複数のスロットを有する固定子鉄心と、
    前記固定子鉄心のスロットに格納されて巻回される固定子巻線と、
    を備え、
    前記固定子巻線は、各相毎に、複数の導体線の束としてコイルが形成されており、
    各相の巻線は、スロット内部に配置される１以上のコイルにより形成されており、
    前記１以上のコイルのそれぞれは、
    前記スロット内部において固定子鉄心の径方向にｍ段（ｍは３以上の整数）に配置された第１の導体線群と、
    コイルエンド部において前記第１の導体線群が固定子鉄心の径方向にｎ段（ｎは１以上の整数）に配置変換された第２の導体線群と、
    前記スロット内部及び前記コイルエンド部の境界において前記第１の導体線群と前記第２の導体線群とが１８０°より小さい角度θをなすように折り曲げられた第１の折り曲げ部と、
    前記コイルエンド部において固定子鉄心の径方向の１段目からｎ段目までに配置された前記第２の導体線群が、固定子鉄心の径方向の（ｎ＋１）段目から（ｍ−ｎ）段目までに配置変換された第５の導体線群と、
    前記コイルエンド部において前記第２の導体線群と前記第５の導体線群とが略１８０°である角度θ’をなすように折り曲げられた第４の折り曲げ部と、
    前記コイルエンド部において固定子鉄心の径方向の（ｎ＋１）段目から（ｍ−ｎ）段目までに配置された前記第５の導体線群が、固定子鉄心の径方向の（ｍ−ｎ＋１）段目からｍ段目までに配置変換された第６の導体線群と、
    前記コイルエンド部において前記第５の導体線群と前記第６の導体線群とが略１８０°である角度θ’をなすように折り曲げられた第５の折り曲げ部と、
    を有し、
    段数ｍおよびｎは、
    ｎ／ｍ ≦ １／３
    を満たす
    ことを特徴とする回転電機。
13. 前記第４の折り曲げ部は、回転軸の方向から見た場合に、前記第２の導体線群と前記第５の導体線群との間で径方向における配置を変更するクランク形状を有し、
    前記第５の折り曲げ部は、前記回転軸の方向から見た場合に、前記第５の導体線群と前記第６の導体線群との間で径方向における配置を変更するクランク形状を有する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の回転電機。