WO2011089749A1 - 回転電機 - Google Patents

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WO2011089749A1
WO2011089749A1 PCT/JP2010/063668 JP2010063668W WO2011089749A1 WO 2011089749 A1 WO2011089749 A1 WO 2011089749A1 JP 2010063668 W JP2010063668 W JP 2010063668W WO 2011089749 A1 WO2011089749 A1 WO 2011089749A1
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WO
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phase
slot
winding
stator
coil
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/063668
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English (en)
French (fr)
Inventor
利夫 石川
康彦 木村
嘉己 森
雅彦 本間
洋介 梅崎
Original Assignee
日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to EP10843913A priority patent/EP2528199A1/en
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28Layout of windings or of connections between windings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/12Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00Synchronous motors or generators
    • H02K19/16Synchronous generators
    • H02K19/36Structural association of synchronous generators with auxiliary electric devices influencing the characteristic of the generator or controlling the generator, e.g. with impedances or switches

Definitions

  • the present invention relates to a rotating electrical machine.
  • a stator used in a rotating electric machine is composed of a stator core having a plurality of slots opened on the inner peripheral surface in the circumferential direction and a stator winding formed in a wave shape with a continuous line.
  • the winding pitch of the annular coil used for the stator winding is full-pitch winding, and the stator winding is inserted into each slot across a plurality of teeth.
  • the rotor is arranged such that a pair of rotor cores having claw-shaped magnetic poles have claw portions opposed to each other and one claw-shaped magnetic pole meshes with the other claw-shaped magnetic pole.
  • the winding pitch of the annular coil of the stator winding is shortened and the winding form in which a plurality of annular coils are connected from the conventional wave winding reduces the resistance value by shortening the coil length.
  • there is a technique for supplying an inexpensive, high-output, high-efficiency rotating electrical machine see Patent Document 1).
  • Patent Document 1 when configuring a stator winding composed of continuous wires, different-phase coils are arranged in the same slot, and the different-phase coils are divided and arranged in an inner layer and an outer layer. Is arranged in a biased state, an inductance imbalance of each phase occurs in the three-phase winding.
  • the object of the present invention is to balance the inductance of each phase and achieve a high output even when using a stator in which stator windings of different phases are arranged in slots of the stator core in the three-phase winding. And providing a highly efficient rotating electrical machine.
  • the rotating electrical machine has a stator and a rotor that is rotatably supported on the inner peripheral side of the stator via a gap, and the stator has a plurality of openings that are open toward the inner peripheral surface.
  • a rotary electric machine having an annular stator core having a slot and a stator winding wound around the plurality of slots via an insulating sheet, wherein a different-phase coil is disposed in the slot, The stator winding is divided into at least two of each phase in the slot to balance the inductance.
  • the inductance of each phase is balanced, and high output and high An efficient rotating electrical machine can be provided.
  • Sectional drawing which shows the whole structure of the rotary electric machine by 1st Embodiment.
  • the exploded view which developed on the straight line the conventional stator wound by short-pitch winding.
  • the exploded view which developed on the straight line the stator of the rotary electric machine by a 1st embodiment wound by short-pitch winding.
  • positioning figure of each phase in the slot of the stator of the rotary electric machine by 5th Embodiment wound by short-pitch winding The connection diagram of the stator of the rotary electric machine by 5th Embodiment wound by short-pitch winding.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the rotating electrical machine according to the first embodiment.
  • the vehicle alternator 23 includes a rotor 4 and a stator 5.
  • the rotor 4 includes a field winding 13 at the center of the shaft 2, and a rotor core composed of a front claw-shaped magnetic pole 11 and a rear claw-shaped magnetic pole 12 formed of a magnetic material on both sides of the rotor 4. It arrange
  • the front claw-shaped magnetic pole 11 and the rear claw-shaped magnetic pole 12 are arranged so that the claw portions face each other and one claw-shaped magnetic pole meshes with the other claw-shaped magnetic pole.
  • the rotor 4 is disposed opposite to the inner peripheral side of the stator 5 with a slight gap.
  • the rotor 4 is rotatably supported with the shaft 2 inserted through the inner rings of the front bearing 3 and the rear bearing 10.
  • the stator 5 includes a stator core 6 and a stator winding 7.
  • the stator core 6 is formed by laminating a plurality of thin sheet steel plates formed in an annular shape, and includes protruding tooth portions (teeth) on the inner peripheral side, and slots are formed between the tooth portions. In each slot, the stator winding 7 of each phase is inserted and installed in each slot across a plurality of teeth. Both ends of the stator 5 are held by a front bracket 18 and a rear bracket 19.
  • a pulley 1 is attached to one end of the shaft 2.
  • a slip ring 14 is provided at the other end of the shaft 2 and is in contact with the brush 15 to supply power to the field winding 13.
  • a front fan 16 and a rear fan 17 which are cooling fans having a plurality of blades on the outer peripheral side are provided on both end surfaces of the front claw magnetic pole 11 and the rear claw magnetic pole 12 of the rotor 4, respectively. The air is circulated so that air from outside is introduced by centrifugal force and the air cooled inside is discharged to the outside.
  • the stator winding 7 is composed of a three-phase winding in this example, and the lead wire of each winding is connected to the rectifier circuit 20.
  • the rectifier circuit 20 is composed of a rectifier element such as a diode, and constitutes a full-wave rectifier circuit.
  • the cathode terminal is connected to the diode connection terminal 21.
  • the anode side terminal is electrically connected to the vehicle alternator main body.
  • the rear cover 22 serves as a protective cover for the rectifier circuit 20.
  • the rotor 4 is rotated via the shaft 2.
  • a direct current is supplied from the brush 15 to the field winding 13 provided in the rotor 4 via the slip ring 14
  • a magnetic flux that circulates around the inner and outer circumferences of the field winding 13 is generated.
  • N-poles or S-poles are alternately formed in the circumferential direction on the front-side claw-shaped magnetic pole 11 and the rear-side claw-shaped magnetic pole 12.
  • the magnetic flux generated by the field winding 13 circulates around the stator winding 7 from the N pole of the front claw-shaped magnetic pole 11 through the stator core 6, and the S of the rear claw-shaped magnetic pole 12 of the rotor 4.
  • a magnetic circuit that circulates around the rotor 4 and the stator 5 is formed by reaching the pole. Since the magnetic flux generated in the rotor is linked to the stator winding 7 in this way, an AC induced voltage is generated in each of the U-phase, V-phase, and W-phase stator windings 7, and the total is 3 A phase AC induced voltage is generated.
  • the AC voltage generated in this way is full-wave rectified and converted into a DC voltage by a rectifier circuit 20 composed of a rectifier element such as a diode. This is achieved by controlling the current supplied to the field winding 13 with an IC regulator (not shown) so that the rectified DC voltage becomes a constant voltage.
  • FIG. 2 is a perspective view and a circuit diagram of a U-phase stator winding of a conventional stator wound by short-pitch winding.
  • FIG. 3 is an exploded view in which a conventional stator wound by a short-pitch winding is developed on a straight line.
  • FIG. 4 is a coil arrangement diagram of each phase in a slot of a conventional stator wound by short-pitch winding.
  • the winding pitch of the annular coil used for the stator winding is less than 180 ° in electrical angle, and the one inserted into each slot across a plurality of teeth is referred to as short-pitch winding.
  • the winding pitch of the annular coil used for the stator winding is an electrical angle of 180 ° (interval equal to the magnetic pole pitch), and the one inserted into each slot across a plurality of teeth is referred to as a full-pitch winding.
  • the stator winding 7 is formed in a form in which a plurality of coils wound and formed in an annular shape are connected by a jumper, and in the case of the 12-pole three-phase winding according to this example, the annular coil
  • the number of coils is 12 coils, and the coils are continuously connected by connecting wires.
  • the number of turns of the annular coil is, for example, 4 turns (hereinafter, the turn is described as T).
  • the number of slots in the stator core is 36.
  • the front claw-shaped magnetic pole 11 of the rotor shown in FIG. 1 has six claw portions, and the rear claw-shaped magnetic pole 12 also has six claw portions. That is, the rotor has 12 poles.
  • the arrangement pitch of the annular coil is arranged at an electrical angle of 180 ° equal to the magnetic pole pitch, and the winding pitch of the annular coil is a short-pitch winding.
  • V-phase stator winding and the W-phase stator winding have the same configuration.
  • the molded stator windings 7 are arranged in the order of a U-phase stator winding 7U, a V-phase stator winding 7V, and a W-phase stator winding 7W for each phase. It is inserted into the slot and sequentially arranged in the slot as shown in FIG. If the number of poles of the rotor is 12 and the number of slots of the stator is 36, the pitch between the first slot S1 and the fourth slot S4 is 180 ° in electrical angle.
  • the arrangement of the stator winding 7 wound with short-pitch winding is divided into two in the radial direction of the slot, and the arrangement of two-layer windings in which the slot opening side is the inner layer and the outer periphery side of the stator core 6 is the outer layer. It becomes.
  • two U-phase annular coils U1 with the same reference numerals indicate the annularly formed coils shown in FIG.
  • the annular formed coil is composed of two linear slot insertion portions and two coil end portions connecting both ends of the two slot insertion portions.
  • the two U-phase annular coils U1 shown in FIG. 4 represent slot insertion portions of one annularly formed coil. Both ends of the two slot insertion portions are connected by two coil end portions at portions protruding from both ends of the slot, respectively.
  • the slot insertion portion of the first annular coil U1 is inserted into the first slot S1 and the third slot S3 with one slot S2 interposed therebetween.
  • the second U-phase annular coil U2 includes a fourth slot S4 adjacent to the slot S3 into which the first U-phase annular coil U1 is inserted, and a sixth slot S1 sandwiched between the sixth slot S3. Inserted into slot S6.
  • the first U-phase annular coil U1 and the second U-phase annular coil U2 are connected by a jumper as shown in FIG. That is, in the U-phase annular coil 7U, the arrangement pitch of the annular coil is arranged at an electrical angle of 180 ° equal to the magnetic pole pitch, and the winding pitch of the annular coil is a short-pitch winding wound at an electrical angle of 120 °. .
  • the third U-phase annular coil U3 is inserted into the seventh slot S7 and the ninth slot S9.
  • the fourth U-phase annular coil U4 is inserted into the tenth slot S10 and the twelfth slot S12.
  • 12 slots (1/3 of the total number of slots 36) are shown, but the same process is repeated for the remaining fifth to twelfth annular coils.
  • the slot insertion portion of the first annular coil V1 is inserted into the outer layer of the second slot S2 and the inner layer of the fourth slot S4 with one slot S3 interposed therebetween.
  • the second V-phase annular coil V2 has a seventh slot S5 sandwiched between the outer layer of the fifth slot S5 adjacent to the slot S4 in which the first V-phase annular coil V1 is inserted. It is inserted into the inner layer of the th slot S7.
  • the third V-phase annular coil V3 is inserted into the outer layer of the eighth slot S8 and the inner layer of the tenth slot S10.
  • the fourth V-phase annular coil V4 is inserted into the eleventh slot S11 and the inner layer of the thirteenth slot (not shown).
  • the twelfth V-phase annular coil V12 is inserted into the inner layer of the first slot S1.
  • 12 slots (1/3 of the total number of slots 36) are shown, but the same process is repeated for the remaining fifth to twelfth annular coils.
  • the slot insertion portion of the first annular coil W1 is inserted into the inner layers of the third slot S3 and the fifth slot S5 with one slot S4 interposed therebetween.
  • the second W-phase annular coil W2 is the eighth slot S6 adjacent to the slot S5 in which the first W-phase annular coil W1 is inserted, and the eighth slot with one slot S7 in between. It is inserted into the inner layer of slot S8.
  • the third W-phase annular coil W3 is inserted into the ninth slot S9 and the inner layer of the eleventh slot S11.
  • the fourth W-phase annular coil W4 is inserted into the twelfth slot S12 and the inner layer of the fourteenth slot (not shown).
  • the twelfth W-phase annular coil W12 is secondly inserted into the inner layer of the slot S2.
  • 12 slots (1/3 of the total number of slots 36) are shown, but the same process is repeated for the remaining fifth to twelfth annular coils.
  • the U-phase stator winding 7U is arranged in the outer layer
  • the V-phase stator winding 7V is arranged in the inner and outer layers
  • the W-phase stator winding 7W is arranged in the inner layer.
  • the iron core 6 is unevenly arranged.
  • the leakage inductance of the slot is proportional to the radial direction of the slot, and as shown in FIG. 4, the leakage inductance increases continuously from the slot opening toward the outer peripheral side.
  • the distance from the center of the rotor to the center position in the radial direction of the inner layer coil in the slot is R0
  • the center position in the radial direction of the outer layer coil is defined as R0 + R with reference to the center position in the radial direction of the inner layer coil.
  • the U phase is 8R higher than the W phase and the V phase is 4R higher than the W phase within the range of 1/3 of the total number of slots in FIG. Therefore, the W-phase stator winding 7W arranged in the inner layer of the slot has a low inductance, and the U-phase stator winding 7U arranged in the outer layer of the slot has a high inductance, so that the stator winding of each phase Every time an unbalanced state with different inductance occurs.
  • the increase in circulating current circulating in the connection causes consumption as copper loss in the stator windings, resulting in a decrease in power generation efficiency.
  • FIG. 5 is a perspective view of the stator of the rotating electrical machine according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a perspective view and a circuit diagram of a U-phase stator winding in the stator of the rotating electrical machine according to the first embodiment wound by short-pitch winding.
  • FIG. 7 is an exploded view in which the stator of the rotating electrical machine according to the first embodiment wound by short-pitch winding is developed on a straight line.
  • FIG. 8 is a coil arrangement diagram of each phase in the slot of the stator of the rotating electrical machine according to the first embodiment wound by short-pitch winding.
  • 9 to 12 are connection diagrams of three-phase windings in the stator of the rotating electrical machine according to the first embodiment.
  • the stator 5 includes an annular stator core 6 having a plurality of slots in the circumferential direction of the inner peripheral surface, and a U-shaped insulating paper mounted on the inner peripheral surface of each slot. 8, the stator winding 7 of each phase is mounted, and a slot wedge 9 is provided on the innermost slot side of the slot to hold the stator winding 7 in the slot.
  • the number of slots is 36.
  • stator core 6 The portions of the stator core 6 that protrude from the slots are coil ends 72-a and 72-b that straddle the two slots. Further, as shown in the figure, twelve lead wires 71 are taken out. This is because, as will be described later with reference to FIG. 6, the U-phase, V-phase, and W-phase stator windings are each divided into two windings.
  • stator winding in the present embodiment in the stator 5 in which different-phase coils are mixed in the same slot of the stator core 6.
  • the relationship between the leakage inductance and the position in the coil radial direction in the slot is used. That is, the stator windings 7 of each phase are divided equally, and the distance from the center of the stator core to each coil inserted into the slot is the same so that the total value for each phase is the same. It arranges and balances by synthesizing inductance by connecting in series or in parallel.
  • the U-phase winding 7 of the stator winding 7 includes a first U-phase winding 7U-A and a second U-phase winding 7U-B.
  • Each of the U-phase windings 7U-A and 7U-B is configured in a form in which a plurality of coils wound and formed in a ring shape are connected with a jumper wire. The number of coils is 12 coils, and the coils are continuously connected by connecting wires.
  • a circuit diagram of the first U-phase winding 7U-A and the second U-phase winding 7U-B of the U-phase winding 7 shown in the upper side of FIG. 6 is as shown in the lower side of FIG.
  • the number of slots in the stator core is 36.
  • the front claw-shaped magnetic pole 11 of the rotor shown in FIG. 1 has six claw portions, and the rear claw-shaped magnetic pole 12 also has six claw portions. That is, the rotor has 12 poles.
  • the U-phase windings 7UA and 7UB are arranged with an annular coil arrangement pitch of an electrical angle of 180 ° equal to the magnetic pole pitch, and the winding pitch of the annular coil is short-pitch winding. Become.
  • each U-phase winding 7U-A, 7U-B has, for example, the number of turns Although it is 4T, the cross-sectional area is set to a size corresponding to 1/2 with respect to the case of the size of the electric wire shown in FIG.
  • the V-phase stator winding 7V and the W-phase stator winding 7W are divided into two parts, the first V-phase winding 7V-A and the second V-phase winding 7V, respectively. -B, the first W-phase winding 7W-A, and the second W-phase winding 7W-B.
  • each of the two stator windings 7 divided into a first U-phase winding 7UA, a first V-phase winding 7VA, a first W-phase winding 7W-A, and a second W-phase winding.
  • the stator winding 7 is inserted into the slot in the order of insertion of the wire 7W-B, the second V-phase winding 7V-B, and the second U-phase winding 7U-B, and is sequentially arranged in the slot as shown in FIG. Is done.
  • the arrangement of the coils in the slots in the stator winding 7 is an arrangement of four-layer windings divided into four in the radial direction.
  • the innermost circumferential side of the slot is the first layer and the outermost circumferential side is the fourth layer
  • the first layer and the fourth layer are in phase
  • the second layer and the third layer are in phase.
  • the first phase windings 7U-A, 7VA, 7W-A and the second phase windings 7W-B, 7V -B and 7UB are inserted line-symmetrically. That is, the first U-phase winding 7U-A is inserted in the fourth layer, while the second U-phase winding 7U-B is inserted in the first layer. The first V-phase winding 7V-A is inserted in the fourth layer and the third layer, while the second V-phase winding 7V-B is inserted in the first layer and the second layer. Further, the first W-phase winding 7W-A is inserted in the third layer, while the second W-phase winding 7W-B is inserted in the second layer.
  • two first U-phase annular coils UA1 with the same reference numerals indicate the coils formed in an annular shape shown in FIG.
  • the annular formed coil is composed of two linear slot insertion portions and two coil end portions connecting both ends of the two slot insertion portions.
  • the two first U-phase annular coils UA1 shown in FIG. 8 show slot insertion portions of one annularly formed coil. Both ends of the two slot insertion portions are connected by two coil end portions at portions protruding from both ends of the slot, respectively.
  • the first U-phase annular coil UA1 is inserted into the fourth layer of the slot.
  • the slot insertion portion of the first U-phase first annular coil UA1 is inserted into the first slot S1 and the third slot S3 with one slot S2 interposed therebetween.
  • the second annular coil UA2 of the first U phase has a fourth slot S4 adjacent to the slot S3 in which the first annular coil UA1 of the first U phase is inserted, and a sixth slot with one slot S5 interposed therebetween. It is inserted into the slot S6.
  • the first U-phase first annular coil UA1 and the first U-phase second annular coil UA2 are connected by a jumper as shown in FIG.
  • the annular coil is disposed at an electrical angle of 180 ° equal to the magnetic pole pitch, and the annular coil is wound at an electrical angle of 120 °. It becomes a short-pitch volume.
  • the first U-phase third annular coil UA3 is inserted into the seventh slot S7 and the ninth slot S9.
  • the fourth annular coil UA4 of the first U phase is inserted into the tenth slot S10 and the twelfth slot S12.
  • FIG. 8 illustrates 12 slots (1/3 of the total number of slots 36), the same process is repeated for the remaining fifth to twelfth annular coils.
  • All the first U-phase stator windings 7U-A are inserted on the fourth layer side of the slot.
  • the slot insertion portion of the first V-phase first annular coil VA1 is inserted into the fourth layer of the second slot S2 and the third layer of the fourth slot S4 with one slot S3 interposed therebetween.
  • the first V-phase second annular coil VA2 has one slot S6 between the fourth layer of the fifth slot S5 adjacent to the slot S4 in which the first V-phase first annular coil VA1 is inserted. It is inserted into the third layer of the sandwiched seventh slot S7.
  • the first V-phase first annular coil VA1 and the first V-phase second annular coil VA2 are connected by a jumper as shown in FIG.
  • the annular coil is disposed at an electrical angle of 180 ° equal to the magnetic pole pitch, and the annular coil is wound at an electrical angle of 120 °. It becomes a short-pitch volume.
  • the third annular coil VA3 of the first V phase is inserted into the fourth layer of the eighth slot S8 and the third layer of the tenth slot S10.
  • the fourth annular coil VA4 of the first V phase is inserted into the fourth layer of the eleventh slot S11 and the third layer of the thirteenth slot (not shown).
  • the 12th annular coil VA12 of the 1st V phase is inserted in the 3rd layer of the 1st slot S1.
  • FIG. 8 illustrates 12 slots (1/3 of the total number of slots 36), the same process is repeated for the remaining fifth to twelfth annular coils.
  • All the first V-phase stator windings 7V-A are inserted on the fourth layer side and the third layer side of the slot.
  • the slot insertion portion of the first W-phase first annular coil WA1 is inserted into the third layer of the third slot S3 and the fifth slot S5 with one slot S4 interposed therebetween.
  • the second annular coil WA2 of the first W phase has an eighth slot S6 adjacent to the slot S5 into which the first annular coil WA1 of the first W phase is inserted, and an eighth slot sandwiching one slot S7 therebetween. It is inserted into the slot S8.
  • the first W-phase first annular coil WA1 and the first W-phase second annular coil WA2 are connected by a jumper as shown in FIG.
  • the first W-phase stator winding 7W-A is arranged with an annular coil arrangement pitch of an electrical angle of 180 ° equal to the magnetic pole pitch, and the annular coil winding pitch is wound at an electrical angle of 120 °. It becomes a short-pitch volume.
  • the third annular coil WA3 of the first W phase is inserted into the third layer of the ninth slot S9 and the eleventh slot S11.
  • the fourth annular coil WA4 of the first W phase is inserted in the third layer of the twelfth slot S12 and the fourteenth slot (not shown).
  • the 12th annular coil WA12 of the 1st W phase is inserted in the 3rd layer of the 2nd slot S2.
  • FIG. 8 illustrates 12 slots (1/3 of the total number of slots 36), the same process is repeated for the remaining fifth to twelfth annular coils.
  • All the first W-phase stator windings 7W-A are inserted on the third layer side of the slot.
  • the slot insertion portion of the second W-phase first annular coil WB1 is inserted into the second layer of the third slot S3 and the fifth slot S5 with one slot S4 interposed therebetween.
  • the second W-phase second annular coil WB2 includes an eighth slot S6 adjacent to the slot S5 in which the second W-phase first annular coil WB1 is inserted, and an eighth slot sandwiching one slot S7 therebetween. It is inserted into the second layer of the th slot S8.
  • the second W-phase first annular coil WB1 and the second W-phase second annular coil WB2 are connected by a jumper as shown in FIG.
  • the second W-phase stator winding 7W-B is arranged with an annular coil arrangement pitch of an electrical angle of 180 ° equal to the magnetic pole pitch, and the annular coil winding pitch is wound at an electrical angle of 120 °. It becomes a short-pitch volume.
  • the second W-phase third annular coil WB3 is inserted into the ninth slot S9 and the second layer of the eleventh slot S11.
  • the 4th annular coil WB4 of the 2nd W phase is inserted in the 2nd layer of the 12th slot S12 and the 14th slot which is not illustrated.
  • the 12th annular coil WB12 of the 2nd W phase is inserted in the 3rd layer of the 2nd slot S2.
  • FIG. 8 illustrates 12 slots (1/3 of the total number of slots 36), the same process is repeated for the remaining fifth to twelfth annular coils.
  • the second W-phase stator windings 7W-B are all inserted into the second layer side of the slot.
  • the slot insertion portion of the second V-phase first annular coil VB1 is inserted into the first layer of the second slot S2 and the second layer of the fourth slot S4 with one slot S3 interposed therebetween.
  • the second V-phase second annular coil VB2 has one slot S6 between the first layer of the fifth slot S5 adjacent to the slot S4 in which the second V-phase first annular coil VB1 is inserted. It is inserted into the second layer of the sandwiched seventh slot S7.
  • the second V-phase first annular coil VB1 and the second V-phase second annular coil VB2 are connected by a jumper as shown in FIG.
  • the second V-phase stator winding 7V-B is arranged with an electrical angle of 180 ° equal to the magnetic pole pitch, and the winding pitch of the annular coil is wound with an electrical angle of 120 °. It becomes a short-pitch volume.
  • the second V-phase third annular coil VB3 is inserted into the first layer of the eighth slot S8 and the second layer of the tenth slot S10.
  • the second V-phase fourth annular coil VB4 is inserted into the first layer of the eleventh slot S11 and the second layer of the thirteenth slot (not shown).
  • the 12th annular coil VB12 of the 2nd V phase is inserted in the 2nd layer of the 1st slot S1.
  • FIG. 8 illustrates 12 slots (1/3 of the total number of slots 36), the same process is repeated for the remaining fifth to twelfth annular coils.
  • All the second V-phase stator windings 7V-B are inserted into the first layer side and the second layer side of the slot.
  • the slot insertion portion of the second U-phase first annular coil UB1 is inserted into the first layer of the first slot S1 and the third slot S3 with one slot S2 interposed therebetween.
  • the second U-phase second annular coil UB2 includes a fourth slot S4 adjacent to the slot S3 in which the second U-phase first annular coil UB1 is inserted, and a sixth slot with one slot S5 interposed therebetween.
  • the first slot S6 is inserted into the first layer.
  • the second U-phase first annular coil UB1 and the second U-phase second annular coil UB2 are connected by a jumper as shown in FIG.
  • the second U-phase stator winding 7U-B is arranged with an electrical angle of 180 °, which is equal to the magnetic pole pitch, and the winding pitch of the annular coil is wound with an electrical angle of 120 °. It becomes a short-pitch volume.
  • the second U-phase third annular coil UB3 is inserted into the first layer of the seventh slot S7 and the ninth slot S9.
  • the second U-phase fourth annular coil UB4 is inserted into the first layer of the tenth slot S10 and the twelfth slot S12.
  • FIG. 8 illustrates 12 slots (1/3 of the total number of slots 36), the same process is repeated for the remaining fifth to twelfth annular coils.
  • All the second U-phase stator windings 7U-B are inserted on the first layer side of the slot.
  • the distance from the center of the rotor to the center position of the first layer in the coil radial direction is R0
  • the center positions of the four layers in the coil radial direction are R0 + R, R0 + 2R, and R0 + 3R, respectively.
  • the generated current is equalized in each phase, the amount of heat generated by the stator winding and the diode is balanced, the temperature of the coil and the diode is increased, and the magnetic sound is increased by increasing the magnetic excitation force. This improves quality and characteristics.
  • the circulating current circulating in the connection since the circulating current circulating in the connection does not increase, it is not consumed as the copper loss of the stator winding, and the power generation efficiency is improved.
  • each of the U-phase windings 7U-A and 7U-B has the wire size of the example shown in FIG. In this case, the size is equivalent to 1 ⁇ 2 of the cross-sectional area.
  • the U-phase coil connects the first U-phase winding 7U-A and the second U-phase winding 7U-B in parallel.
  • the V-phase coil connects the first V-phase winding 7V-A and the second V-phase winding 7V-B in parallel.
  • the W-phase coil connects the first W-phase winding 7W-A and the second W-phase winding 7W-B in parallel. Then, each phase coil is star-connected.
  • the U-phase coil connects the first U-phase winding 7U-A and the second U-phase winding 7U-B in parallel.
  • the V-phase coil connects the first V-phase winding 7V-A and the second V-phase winding 7V-B in parallel.
  • the W-phase coil connects the first W-phase winding 7W-A and the second W-phase winding 7W-B in parallel. Then, each phase coil is delta-connected.
  • twelve lead wires 71 are in groups of two (star connection) or four (delta connection), and a total of three sets are provided. And each phase coil can connect two phase windings in parallel by connecting each set of lead wires 71. At this time, one neutral point is provided in the star connection.
  • the U-phase coil connects the first U-phase winding 7U-A and the second U-phase winding 7U-B in series.
  • the V-phase coil connects the first V-phase winding 7V-A and the second V-phase winding 7V-B in series.
  • the W-phase coil connects the first W-phase winding 7W-A and the second W-phase winding 7W-B in series. Then, each phase coil is star-connected.
  • the U-phase coil connects the first U-phase winding 7U-A and the second U-phase winding 7U-B in series.
  • the V-phase coil connects the first V-phase winding 7V-A and the second V-phase winding 7V-B in series.
  • the W-phase coil connects the first W-phase winding 7W-A and the second W-phase winding 7W-B in series. Then, each phase coil is delta-connected.
  • twelve lead wires 71 are in groups of one (star connection) or two (delta connection), and a total of three sets are provided.
  • the star connection includes three connection points connected in series with one neutral point.
  • the leakage inductances are homologous to each other, the inductances of the respective phases are equalized, and the generated currents of the respective phases are balanced. Therefore, a high-output and high-efficiency rotating electrical machine can be obtained.
  • FIG. 13 is a perspective view and a circuit diagram of a U-phase stator winding in the stator of the rotating electrical machine according to the second embodiment wound by short-pitch winding.
  • the connecting wire of the first U-phase winding 7U-A is arranged on the upper side in the drawing, that is, on the coil end side corresponding to the lead wire 71 side, and the second U-phase winding
  • the wire 7U-B is also arranged on the upper side in the drawing, that is, on the coil end side corresponding to the lead wire 71 side.
  • the connecting wire of the first U-phase winding 7U-A is arranged on the upper side in the drawing, that is, on the coil end side corresponding to the lead wire 71 side.
  • the second U-phase winding 7U-B is arranged on the lower side of the drawing, that is, on the coil end side corresponding to the opposite side of the lead wire 71. That is, when the first U-phase winding 7U-A and the second U-phase winding 7U-B are mounted on the stator core 6, the first U-phase winding 7U-A and the second U-phase winding are installed at the coil end portions on both sides. The crossovers of the wires 7U-B are distributed evenly.
  • the wire is arranged at the coil end on the lead wire side, and the other connecting wire is arranged at the coil end on the opposite side of the lead wire.
  • the crossover wires are evenly distributed and arranged on the coil end side on the lead wire side and the coil end side on the opposite side of the lead wire, thereby reducing the interference of the crossover wires and coiling into the slot. Insertability can be improved.
  • the slot space factor can be improved, the amount of heat generated by the stator winding can be kept low by reducing the resistance value by increasing the size of the electric wire.
  • FIG. 14 is a perspective view and a circuit diagram of the U-phase stator winding in the stator of the rotating electrical machine according to the third embodiment wound by short-pitch winding.
  • the connecting wire of the first U-phase winding 7U-A is arranged on the upper side in the drawing, that is, on the coil end side corresponding to the lead wire 71 side, and the second U-phase winding
  • the wire 7U-B is also arranged on the upper side in the drawing, that is, on the coil end side corresponding to the lead wire 71 side.
  • the connecting wire of the first U-phase winding 7UA and the second U-phase winding 7U-B are also on the lower side of the drawing, that is, on the opposite side of the lead wire 71. It is arranged on the corresponding coil end side.
  • the wire is placed at the coil end opposite the lead wire.
  • the height of the coil end on the lead wire side can be kept low, and in the connection of the lead wire and the star connection Large space for neutral point.
  • FIGS. 15 and 16 The overall configuration of the rotating electrical machine according to the present embodiment is the same as that shown in FIG. Further, the structure of the stator of the rotating electrical machine according to the present embodiment is the same as that shown in FIG.
  • FIG. 15 is a perspective view and a circuit diagram of the U-phase stator winding in the stator of the rotating electrical machine according to the fourth embodiment wound by short-pitch winding.
  • FIG. 16 is a coil arrangement diagram of each phase in the slot of the stator of the rotating electric machine according to the fourth embodiment wound by short-pitch winding.
  • the U-phase winding of the stator winding 7 includes a first U-phase winding 7U-A 'and a second U-phase winding 7U-B'.
  • Each of the U-phase windings 7U-A ′ and 7U-B ′ is configured in a form in which a plurality of coils wound and formed in a ring shape are connected with a jumper, and in the case of the 12-pole 3-phase winding of this example,
  • the number of annular coils is 6 coils, and each annular coil is connected by a jumper and formed continuously.
  • the arrangement pitch of the annular coils is arranged at an electrical angle of 360 ° which is twice the magnetic pole pitch.
  • the first U-phase winding 7U-A 'and the second U-phase winding 7U-B' are shifted by an electrical angle of 180 ° and inserted into the slot to form a U-phase stator winding.
  • a circuit diagram of the first U-phase winding 7U-A 'and the second U-phase winding 7U-B' of the U-phase winding 7 shown in the upper side of FIG. 15 is as shown in the lower side of FIG.
  • the number of slots in the stator core is 36.
  • the front claw-shaped magnetic pole 11 of the rotor shown in FIG. 1 has six claw portions, and the rear claw-shaped magnetic pole 12 also has six claw portions. That is, the rotor has 12 poles.
  • the U-phase windings 7UA ′ and 7UB ′ are arranged at an electrical angle of 360 °, which is twice the magnetic pole pitch, and the winding pitch of the annular coil is It becomes a short-pitch volume.
  • each U-phase winding 7U-A ', 7U-B' has, for example, 4T turns, and the wire size is also shown in FIG.
  • the size of the cross-sectional area is the same as in the example.
  • the V-phase stator winding and the W-phase stator winding are divided into two parts, the first V-phase winding 7V-A 'and the second V-phase winding 7V-B, respectively. ', The first W-phase winding 7W-A' and the second W-phase winding 7W-B '.
  • Each of the two stator windings 7 is divided into a first U-phase winding 7U-A ', a first V-phase winding 7V-A', a first W-phase winding 7W-A ', and a second W-phase winding 7W-B. ', The second V-phase winding 7V-B' and the second U-phase winding 7UB 'are inserted in the slot in the order of insertion, and as shown in FIG.
  • the second V-phase winding 7V-B' and the second U-phase winding 7UB ' are inserted in the slot in the order of insertion, and as shown in FIG.
  • the arrangement of the coils in the slots in the stator winding 7 is an arrangement of two-layer windings divided into two in the radial direction. Focusing on the U-phase stator winding, the first U-phase winding 7U-A 'is arranged in the outer layer, and the second U-phase winding 7U-B' is arranged in the inner layer.
  • the stator windings of each phase are equally distributed in the outer layer and the inner layer, and the inductances of the respective phases are equalized by connecting the stator windings 7 divided in each phase in series.
  • two first U-phase annular coils UA′1 with the same reference numerals indicate the coils formed in an annular shape shown in FIG.
  • the annular formed coil is composed of two linear slot insertion portions and two coil end portions connecting both ends of the two slot insertion portions.
  • the two first U-phase annular coils UA'1 shown in FIG. 16 represent slot insertion portions of one annularly formed coil. Both ends of the two slot insertion portions are connected by two coil end portions at portions protruding from both ends of the slot, respectively.
  • the first U-phase winding 7U-A ' is inserted in the outer layer of the slot.
  • the slot insertion portion of the first U-phase first annular coil UA'1 is inserted into the first slot S1 and the third slot S3 with one slot S2 interposed therebetween.
  • the first U-phase second annular coil UA′2 has a seventh slot S7 that is four distances from the slot S3 in which the first U-phase first annular coil UA′1 is inserted, and one slot in between. It is inserted into the ninth slot S9 across S8.
  • the first U-phase first annular coil UA'1 and the first U-phase second annular coil UA'2 are connected by a jumper as shown in FIG.
  • the arrangement pitch of the annular coil is arranged at an electrical angle of 360 ° which is twice the magnetic pole pitch, and the winding pitch of the annular coil is wound at an electrical angle of 120 °. It becomes a short-pitch volume that is turned.
  • FIG. 16 shows 12 slots (1/3 of the total number of slots 36), but the same process is repeated for the remaining third to sixth annular coils.
  • the slot insertion portion of the first V-phase first annular coil VA′1 is inserted into the outer layer of the fifth slot S5 and the inner layer of the seventh slot S7 with one slot S6 interposed therebetween.
  • the first V-phase second annular coil VA′2 is located between the outer layer of the eleventh slot S11 that is four distances from the slot S7 in which the first V-phase first annular coil VA′1 is inserted. Is inserted into the inner layer of a thirteenth slot (not shown) across one slot S12.
  • the first V-phase first annular coil VA'1 and the first V-phase second annular coil VA'2 are connected by a jumper.
  • the arrangement pitch of the annular coil is arranged at an electrical angle of 360 ° which is twice the magnetic pole pitch, and the winding pitch of the annular coil is wound at an electrical angle of 120 °. It becomes a short-pitch volume that is turned.
  • FIG. 16 shows 12 slots (1/3 of the total number of slots 36), but the same process is repeated for the remaining third to sixth annular coils.
  • the slot insertion portion of the first W-phase first annular coil WA'1 is inserted into the outer layers of the sixth slot S6 and the eighth slot S8 with one slot S7 interposed therebetween.
  • the second annular coil WA′2 of the first W phase has a twelfth slot S12 that is four distances from the slot S8 in which the first annular coil WA′1 of the first W phase is inserted, and one slot in between. Is inserted into a 14th slot (not shown) across The first W-phase first annular coil WA'1 and the first W-phase second annular coil WA'2 are connected by a jumper.
  • the first W-phase stator winding 7W-A ′ is arranged with an annular coil arrangement pitch of an electrical angle of 360 ° which is twice the magnetic pole pitch, and the winding pitch of the annular coil is an electrical angle of 120 °. It becomes a short-pitch volume that is turned.
  • FIG. 16 shows 12 slots (1/3 of the total number of slots 36), but the same process is repeated for the remaining third to sixth annular coils.
  • the slot insertion portion of the second W-phase first annular coil WB'1 is inserted into the inner layers of the third slot S3 and the fifth slot S5 with one slot S4 interposed therebetween.
  • the second annular coil WB′2 of the second W phase is located between the inner layer of the ninth slot S9 that is four distances from the slot S5 in which the first annular coil WB′1 of the second W phase is inserted. Is inserted into the inner layer of the eleventh slot S11 across the two slots S10.
  • the second W-phase first annular coil WB'1 and the second W-phase second annular coil are connected by a jumper.
  • the second W-phase stator winding 7W-B ′ is arranged with an annular coil arrangement pitch of an electrical angle of 360 ° which is twice the magnetic pole pitch, and the winding pitch of the annular coil is an electrical angle of 120 °. It becomes a short-pitch volume that is turned.
  • 12 slots (1/3 of the total number of slots 36) are shown, but the same process is repeated for the remaining second to fifth annular coils.
  • the slot insertion portion of the second V-phase first annular coil VB'1 is inserted into the inner layer of the second slot S2 and the outer layer of the fourth slot S4 with one slot S3 interposed therebetween.
  • the second V-phase second annular coil VB′2 is located between the inner layer of the eighth slot S8 that is four distances from the slot S4 in which the second V-phase first annular coil VB′1 is inserted. Is inserted into the outer layer of the tenth slot S10 across the two slots S9.
  • the second V-phase first annular coil VB'1 and the second V-phase second annular coil VB'2 are connected by a jumper.
  • the second V-phase stator winding 7V-B ' is arranged with an annular coil arrangement pitch of an electrical angle of 360 °, which is twice the magnetic pole pitch, and the annular coil winding pitch is an electrical angle of 120 °. It becomes a short-pitch volume that is turned.
  • 12 slots (1/3 of the total number of slots 36) are shown, but the same process is repeated for the remaining second to fifth annular coils.
  • the slot insertion portion of the second U-phase first annular coil UB'1 is inserted into the inner layer of the fourth slot S4 and the sixth slot S6 with one slot S5 interposed therebetween.
  • the second U-phase second annular coil UB′2 is located between the inner layer of the tenth slot S10 that is four distances from the slot S6 in which the second U-phase first annular coil UB′1 is inserted. Is inserted into the inner layer of the twelfth slot S12 across the two slots S11.
  • the second U-phase first annular coil UB'1 and the second U-phase second annular coil UB'2 are connected by a jumper.
  • the second U-phase stator winding 7UB ′ is arranged with an annular coil arrangement pitch of an electrical angle of 360 ° which is twice the magnetic pole pitch, and the annular coil winding pitch is an electrical angle of 120 °. It becomes a short-pitch volume that is turned.
  • FIG. 16 shows 12 slots (1/3 of the total number of slots 36), but the same process is repeated for the remaining third to sixth annular coils.
  • the distance from the center of the rotor to the center position of the inner layer in the coil radial direction is R0
  • the center position of the inner layer in the coil radial direction is set as a reference
  • the center position of the outer layer in the coil radial direction is R0 + R. .
  • the second V-phase coil 7V-B ′ has a radius of two annular coils inserted into the inner layer and the outer layer within the range of 12 slots in FIG.
  • the generated current is equalized in each phase, the amount of heat generated by the stator winding and the diode is balanced, the temperature of the coil and the diode is increased, and the magnetic sound is increased by increasing the magnetic excitation force. This improves quality and characteristics.
  • the circulating current circulating in the connection since the circulating current circulating in the connection does not increase, it is not consumed as the copper loss of the stator winding, and the power generation efficiency is improved.
  • the leakage inductances are homologous to each other, the inductances of the respective phases are equalized, and the generated currents of the respective phases are balanced. Therefore, a high-output and high-efficiency rotating electrical machine can be obtained.
  • FIG. 17 is a perspective view of the stator of the rotating electric machine according to the fifth embodiment wound by short-pitch winding.
  • FIG. 18 is a coil arrangement diagram of each phase in the slot of the stator of the rotating electric machine according to the fifth embodiment wound by short-pitch winding.
  • the same reference numerals as those in FIG. 5 denote the same parts.
  • 19 to 22 are connection diagrams of the stator of the rotating electric machine according to the fifth embodiment wound by short-pitch winding.
  • FIG. 17 shows the stator 5 in which the stator winding 7 is wound around the 72-slot stator core 6A with short-pitch winding.
  • the number of slots of the stator core is 72.
  • the front claw-shaped magnetic pole 11 of the rotor shown in FIG. 1 has six claw portions, and the rear claw-shaped magnetic pole 12 also has six claw portions. That is, the rotor has 12 poles.
  • FIG. 18 shows the coil arrangement of each phase.
  • the stator winding 7 is composed of two three-phase windings, and the first three-phase windings are U1 phase, V1 phase, W1.
  • the phase and the second three-phase winding are composed of a U2 phase, a V2 phase, and a W2 phase.
  • the U1 phase and the U2 phase are shifted by 30 ° in electrical angle, and the V1 phase and V2 phase and the W1 phase and W2 phase are similarly shifted by 30 ° in electrical angle.
  • the U1-phase winding of the stator winding 7 is divided into two windings and consists of 7U1-A and 7U1-B.
  • Each of the U-phase windings 7U1-A and 7U1-B is configured in a form in which a plurality of coils wound and formed in an annular shape are connected by a jumper at an interval of an electrical angle of 180 °.
  • the number of the annular coils is 12 coils, and the coils are continuously connected by connecting wires.
  • the first embodiment is a winding form as shown in FIG.
  • the arrangement pitch of the annular coils is arranged at an electrical angle of 180 ° equal to the magnetic pole pitch, and the winding pitch of the annular coils is 120 ° in electrical angle. It becomes a short-pitch volume wound in.
  • V1-phase stator winding, the W1-phase stator winding, the U2-phase stator winding, the V2-phase stator winding, and the W2-phase stator winding are also the same as the U1-phase stator winding.
  • the first three-phase winding includes U1-phase windings 7U1-A and 7U1-B, V1-phase windings 7V1-A and 7V1-B, and W1-phase windings 7W1-A and 7W1-B. Composed.
  • the second three-phase winding includes U2-phase windings 7U2-A and 7U2-B, V2-phase windings 7V2-A and 7V2-B, and W2-phase windings 7W2-A and 7W2-B.
  • Each stator winding 7 includes a U1-phase winding 7U1-A, a U2-phase winding 7U2-A, a V1-phase winding 7V1-A, a V2-phase winding 7V2-A, and a W1-phase winding 7W1-A, W2.
  • the stator windings 7 are inserted into the slots in the order of insertion of the lines 7U2-B, and are sequentially arranged in the slots as shown in FIG.
  • the arrangement of the coils in the slots of the stator winding 7 is an arrangement of four-layer windings divided into four in the radial direction.
  • the innermost circumferential side of the slot is the first layer and the outermost circumferential side is the fourth layer
  • the first layer and the fourth layer are in phase
  • the second layer and the third layer are in phase.
  • the -B and U1-phase windings 7U1-B and U2-phase winding 7U2-B are inserted line-symmetrically.
  • U1-phase winding 7U1-A and U2-phase winding 7U2-A are inserted in the fourth layer, while U1-phase winding 7U1-B and U2-phase winding 7U2-B Inserted into the layer.
  • the V1-phase winding 7V1-A and the V2-phase winding 7V2-A are inserted in the fourth layer and the third layer, whereas the V1-phase winding 7V1-B and the V2-phase winding 7V2-B are inserted.
  • W1-phase winding 7W1-A and W2-phase winding 7W2-A are inserted in the third layer, whereas W1-phase winding 7W1-B and W2-phase winding 7W2-B Inserted into the layer.
  • two coils having the same reference symbol U1A1 indicate coils formed in an annular shape.
  • the annular formed coil is composed of two linear slot insertion portions and two coil end portions connecting both ends of the two slot insertion portions.
  • the two U1-phase annular coils U1A1 shown in FIG. 18 indicate slot insertion portions of one annularly formed coil. Both ends of the two slot insertion portions are connected by two coil end portions at portions protruding from both ends of the slot, respectively.
  • the U1-phase annular coil 7U1-A is inserted in the fourth layer of the slot.
  • the slot insertion portion of the U1-phase first annular coil U1A1 is inserted into the first slot S1 and the fifth slot S5 with three slots in between.
  • the U1-phase second annular coil U1A2 is composed of a seventh slot S7 that jumps one from the slot S5 in which the first U1-phase annular coil U1A1 is inserted, and an eleventh sandwiching three slots therebetween. Is inserted into the slot S11.
  • the U1-phase first annular coil U1A1 and the U1-phase second annular coil U1A2 are connected by a jumper.
  • the arrangement pitch of the annular coil is arranged at an electrical angle of 180 ° equal to the magnetic pole pitch, and the winding pitch of the annular coil is a short winding at an electrical angle of 120 °. It becomes a volume.
  • 12 slots (1/6 of the total number of slots 72) are shown, but the same process is repeated for the remaining third to twelfth annular coils.
  • All U1-phase stator windings 7U1-A are inserted on the fourth layer side of the slot.
  • the U2-phase stator winding 7U2-A is inserted in the fourth layer of the slot.
  • the slot insertion portion of the U2-phase first annular coil U2A1 is inserted into the second slot S2 and the sixth slot S6 with three slots in between.
  • the U2-phase second annular coil U2A2 includes an eighth slot S8 that jumps one from the slot S6 in which the U2-phase first annular coil U2A1 is inserted, and a twelfth slot having three slots in between. Is inserted into the slot S12.
  • the U2-phase first annular coil U2A1 and the U2-phase second annular coil U2A2 are connected by a jumper.
  • the arrangement pitch of the annular coil is arranged at an electrical angle of 180 ° equal to the magnetic pole pitch, and the winding pitch of the annular coil is a short winding at an electrical angle of 120 °. It becomes a volume.
  • 12 slots (1/6 of the total number of slots 72) are shown, but the same process is repeated for the remaining third to twelfth annular coils.
  • All U2-phase stator windings 7U2-A are inserted on the fourth layer side of the slot.
  • the slot insertion portion of the V1-phase first annular coil V1A1 is inserted into the fourth layer of the third slot S3 and the third layer of the seventh slot S7 with three slots in between.
  • the second annular coil V1A2 of the V1 phase sandwiches three slots between the fourth layer of the ninth slot S9 that jumps one from the slot S7 in which the first annular coil V1A1 of the V1 phase is inserted. It is inserted into the third layer of the thirteenth slot (not shown).
  • the V1-phase first annular coil V1A1 and the V1-phase second annular coil V1A2 are connected by a jumper.
  • the arrangement pitch of the annular coil is arranged at an electrical angle of 180 ° equal to the magnetic pole pitch, and the winding pitch of the annular coil is a short winding at an electrical angle of 120 °. It becomes a volume.
  • V1-phase 12th annular coil V1A12 is inserted into the third layer of the first slot S1.
  • 12 slots (1/6 of the total number of slots 72) are shown, but the same process is repeated for the remaining third to twelfth annular coils.
  • All the V1-phase stator windings 7V-A1 are inserted into the fourth layer side and the third layer side of the slot.
  • the slot insertion portions of the V2-phase first annular coil V2A1 are inserted into the fourth layer of the fourth slot S4 and the third layer of the eighth slot S8 with three slots in between.
  • the second annular coil V2A2 of the V2 phase sandwiches three slots between the fourth layer of the tenth slot S10 that has jumped one from the slot S8 in which the first annular coil V2A1 of the V2 phase is inserted. It is inserted into the third layer of the 14th slot (not shown).
  • the V2-phase first annular coil V2A1 and the V2-phase second annular coil V2A2 are connected by a jumper.
  • the arrangement pitch of the annular coils is arranged at an electrical angle of 180 °, which is equal to the magnetic pole pitch, and the winding pitch of the annular coil is a short winding at an electrical angle of 120 °. It becomes a volume.
  • the 12th annular coil V2A12 of the V2 phase is inserted into the third layer of the second slot S2.
  • 12 slots (1/6 of the total number of slots 72) are shown, but the same process is repeated for the remaining third to twelfth annular coils.
  • All the V2-phase stator windings 7V2-A are inserted on the fourth layer side and the third layer side of the slot.
  • the slot insertion portion of the W1-phase first annular coil W1A1 is inserted into the third layer of the fifth slot S5 and the ninth slot S9 with three slots in between.
  • the second annular coil W1A2 of the W1 phase is an eleventh slot S11 that jumps one from the slot S9 in which the first annular coil W1A1 of the W1 phase is inserted, and the fifteenth sandwiching three slots therebetween. Inserted into a slot (not shown).
  • the W1-phase first annular coil W1A1 and the W1-phase second annular coil W1A2 are connected by a jumper. That is, in the W1-phase stator winding 7W1-A, the annular coil is disposed at an electrical angle of 180 ° equal to the magnetic pole pitch, and the annular coil is wound at an electrical angle of 120 °. It becomes a volume.
  • the 12th annular coil W1A12 of the W1 phase is inserted into the third layer of the third slot S3.
  • 12 slots (1/6 of the total number of slots 72) are shown, but the same process is repeated for the remaining third to twelfth annular coils.
  • All the W1-phase stator windings 7W1-A are inserted on the third layer side of the slot.
  • the slot insertion portion of the W2-phase first annular coil W2A1 is inserted into the third layer of the sixth slot S6 and the tenth slot S10 with three slots in between.
  • the second annular coil W2A2 of the W2 phase has a twelfth slot S12 that jumps one from the slot S10 in which the first annular coil W2A1 of the W2 phase is inserted, and a sixteenth sandwiching three slots therebetween. Inserted into a slot (not shown).
  • the W2-phase first annular coil W2A1 and the W2-phase second annular coil W2A2 are connected by a jumper.
  • the arrangement pitch of the annular coil is arranged at an electrical angle of 180 ° equal to the magnetic pole pitch, and the winding pitch of the annular coil is a short winding at an electrical angle of 120 °. It becomes a volume.
  • the W2-phase 12th annular coil W2A12 is inserted into the fourth layer of the fourth slot S4.
  • 12 slots (1/6 of the total number of slots 72) are shown, but the same process is repeated for the remaining third to twelfth annular coils.
  • All the W2-phase stator windings 7W2-A are inserted on the third layer side of the slot.
  • the slot insertion portion of the W1-phase first annular coil W1B1 is inserted into the second layer of the fifth slot S5 and the ninth slot S9 with three slots in between.
  • the second annular coil W1B2 of the W1 phase has an eleventh slot S11 that jumps one from the slot S9 in which the first annular coil W1B1 of the W1 phase is inserted, and a fifteenth sandwiching three slots therebetween. Inserted into a slot (not shown).
  • the W1-phase first annular coil W1B1 and the W1-phase second annular coil W1B2 are connected by a jumper.
  • the 1B W-phase stator winding 7W1-B has an annular coil arrangement pitch of an electrical angle of 180 ° equal to the magnetic pole pitch, and the winding pitch of the annular coil is an electrical angle of 120 °. It will be a short winding.
  • the 12th annular coil W1B12 of the W1 phase is inserted into the second layer of the third slot S3.
  • 12 slots (1/6 of the total number of slots 72) are shown, but the same process is repeated for the remaining third to twelfth annular coils.
  • All the W1-phase stator windings 7W1-B are inserted on the second layer side of the slot.
  • the slot insertion portion of the W2-phase first annular coil W2B1 is inserted into the second layer of the sixth slot S6 and the tenth slot S10 with three slots in between.
  • the second annular coil W2B2 of the W2 phase has a twelfth slot S12 that jumps one from the slot S10 in which the first annular coil W2B1 of the W2 phase is inserted, and a sixteenth sandwiching three slots therebetween. Inserted into a slot (not shown).
  • the W2-phase first annular coil W2B1 and the W2-phase second annular coil W2B2 are connected by a jumper.
  • the arrangement pitch of the annular coil is arranged at an electrical angle of 180 ° equal to the magnetic pole pitch, and the winding pitch of the annular coil is a short winding at an electrical angle of 120 °. It becomes a volume.
  • the W2-phase 12th annular coil W2B12 is inserted into the second layer of the fourth slot S4.
  • 12 slots (1/6 of the total number of slots 72) are shown, but the same process is repeated for the remaining third to twelfth annular coils.
  • All the W2-phase stator windings 7W2-B are inserted on the second layer side of the slot.
  • the slot insertion portions of the V1-phase first annular coil V1B1 are inserted into the first layer of the third slot S3 and the second layer of the seventh slot S7 with three slots in between.
  • the slot insertion portion of the V1-phase second annular coil V1B2 is inserted into the first layer of the ninth slot S9 and the second layer of the thirteenth slot (not shown) with three slots in between. Is done.
  • the V1-phase first annular coil V1B1 and the V1-phase second annular coil V1B2 are connected by a jumper.
  • the V1-phase stator winding 7V1-B is arranged with an annular coil arrangement pitch of an electrical angle of 180 ° equal to the magnetic pole pitch, and the winding pitch of the annular coil is a short winding with an electrical angle of 120 °. It becomes a volume.
  • V1-phase 12th annular coil V1B12 is inserted into the second layer of the first slot S1.
  • 12 slots (1/6 of the total number of slots 72) are shown, but the same process is repeated for the remaining third to twelfth annular coils.
  • All the V1-phase stator windings 7V1-B are inserted on the second layer side and the first layer side of the slot.
  • the slot insertion portions of the V2-phase first annular coil V2B1 are inserted into the first layer of the fourth slot S4 and the second layer of the eighth slot S8 with three slots in between.
  • the second annular coil V2B2 of the V2 phase sandwiches three slots between the first layer of the tenth slot S10 that jumps one from the slot S8 in which the first annular coil V2B1 of the V2 phase is inserted. It is inserted into the second layer of the 14th slot (not shown).
  • the V2-phase first annular coil V2B1 and the V2-phase second annular coil V2B2 are connected by a jumper.
  • the V2-phase stator winding 7V2-B is arranged such that the annular coil is arranged at an electrical angle of 180 °, which is equal to the magnetic pole pitch, and the winding pitch of the annular coil is short at an electrical angle of 120 °. It becomes a volume.
  • V2-phase 12th annular coil V2B12 is inserted into the second layer of the second slot S2.
  • 12 slots (1/6 of the total number of slots 72) are shown, but the same process is repeated for the remaining third to twelfth annular coils.
  • All the V2-phase stator windings 7V2-B are inserted on the second layer side and the first layer side of the slot.
  • the U1-phase stator winding 7U1-B will be described.
  • the U1-phase annular coil 7U1-B is inserted in the first layer of the slot.
  • the slot insertion portion of the U1-phase first annular coil U1B1 is inserted into the first slot S1 and the fifth slot S5 with three slots in between.
  • the U1-phase second annular coil U1B2 includes a seventh slot S7 that jumps one from the slot S5 in which the first U1-phase annular coil U1B1 is inserted, and an eleventh slot that has three slots in between. Is inserted into the slot S11.
  • the U1-phase first annular coil U1B1 and the U1-phase second annular coil U1B2 are connected by a jumper.
  • the arrangement pitch of the annular coil is arranged at an electrical angle of 180 ° equal to the magnetic pole pitch, and the winding pitch of the annular coil is a short winding at an electrical angle of 120 °. It becomes a volume.
  • 12 slots (1/6 of the total number of slots 72) are shown, but the same process is repeated for the remaining third to twelfth annular coils.
  • All U1-phase stator windings 7U1-B are inserted on the first layer side of the slot.
  • the U2-phase stator winding 7U2-B is inserted in the first layer of the slot.
  • the slot insertion portion of the U2-phase first annular coil U2B1 is inserted into the second slot S2 and the sixth slot S6 with three slots in between.
  • the U2-phase second annular coil U2B2 includes an eighth slot S8 that jumps one from the slot S6 in which the U2-phase first annular coil U2B1 is inserted, and a twelfth sandwiched three slots. Is inserted into the slot S12.
  • the U2-phase first annular coil U2B1 and the U2-phase second annular coil U2B2 are connected by a jumper.
  • the arrangement pitch of the annular coil is arranged at an electrical angle of 180 ° equal to the magnetic pole pitch, and the winding pitch of the annular coil is a short winding at an electrical angle of 120 °. It becomes a volume.
  • 12 slots (1/6 of the total number of slots 72) are shown, but the same process is repeated for the remaining third to twelfth annular coils.
  • All U2-phase stator windings 7U2-B are inserted on the first layer side of the slot.
  • the distance from the center of the rotor to the center position of the first layer in the coil radial direction is R0
  • the center positions of the four layers in the coil radial direction are R0 + R, R0 + 2R, and R0 + 3R, respectively.
  • the inductances of the U1-phase, V1-phase, W1-phase, U2-phase, V2-phase, and W2-phase stator windings in which the slots are arranged are equal, and the inductance of the stator windings of each phase is increased. Balance will not occur.
  • the generated current is equalized in each phase, the amount of heat generated by the stator winding and the diode is balanced, the temperature of the coil and the diode is increased, and the magnetic sound is increased by increasing the magnetic excitation force. This improves quality and characteristics.
  • the U1-phase coil connects 7U1-A and 7U1-B in parallel.
  • the V1-phase coil connects 7V1-A and 7V1-B in parallel.
  • the W1-phase coil connects 7W1-A and 7W1-B in parallel.
  • each phase coil is star-connected.
  • the U2-phase coil has 7U2-A and 7U2-B connected in parallel, and the V2-phase coil has 7V2-A and 7V2-B connected in parallel.
  • the W2-phase coil is also star-connected after being connected in parallel for each phase of 7W-A and 7W2-B.
  • the U1-phase coil in the first winding, in the delta connection, the U1-phase coil connects 7U1-A and 7U1-B in parallel.
  • the V1-phase coil connects 7V1-A and 7V1-B in parallel.
  • the W1-phase coil connects 7W1-A and 7W1-B in parallel.
  • each phase coil is delta-connected.
  • the U2-phase coil has 7U2-A and 7U2-B connected in parallel
  • the V2-phase coil has 7V2-A and 7V2-B connected in parallel.
  • the W2-phase coils are also connected in parallel for each phase of 7W-A and 7W2-B, and then delta-connected.
  • lead wires 71 are in groups of 2 (star connection) or 4 (delta connection), and a total of 6 sets are provided. And by connecting each set of lead wires 71, each phase coil can connect two in-phase windings in parallel. At this time, two neutral points are provided in the star connection.
  • the U1-phase coil in the first winding, in the star connection, the U1-phase coil connects 7U1-A and 7U1-B in series.
  • the V1-phase coil connects 7V1-A and 7V1-B in series.
  • the W1-phase coil connects 7W1-A and 7W1-B in series.
  • each phase coil is star-connected.
  • the U2-phase coil has 7U2-A and 7U2-B connected in series
  • the V2-phase coil has 7V2-A and 7V2-B connected in series.
  • the W2-phase coil is also connected in a star connection in series for each phase of 7W-A and 7W2-B.
  • the U1-phase coil in the first winding, connects 7U1-A and 7U1-B in series in the delta connection.
  • the V1-phase coil connects 7V1-A and 7V1-B in series.
  • the W1-phase coil connects 7W1-A and 7W1-B in series. Then, each phase coil is delta-connected.
  • the U2-phase coil has 7U2-A and 7U2-B connected in series
  • the V2-phase coil has 7V2-A and 7V2-B connected in series.
  • the W2-phase coil is also connected in series for each phase of 7W-A and 7W2-B and then delta-connected.
  • lead wires 71 are set one by one (star connection) or two (delta connection), and a total of six sets are provided.
  • the star connection includes six connection points connected in series with two neutral points.
  • the leakage inductances are homologous to each other, the inductances of the respective phases are equalized, and the generated currents of the respective phases are balanced. Therefore, a high-output and high-efficiency rotating electrical machine can be obtained.
  • the overall configuration of the rotating electrical machine according to the present embodiment is the same as that shown in FIG.
  • the configuration of the stator of the rotating electrical machine according to the present embodiment is the same as that shown in FIG.
  • FIG. 23 is a coil layout diagram of each phase in the slot of the stator of the rotating electric machine according to the sixth embodiment wound by short-pitch winding.
  • the same reference numerals as those in FIG. 5 denote the same parts.
  • one three-phase winding is used.
  • the number of slots in the stator core is doubled and the electrical angle is shifted by 30 °.
  • Two three-phase windings are used.
  • the number of slots is 72.
  • the number of slots of the stator core is 72.
  • the front claw-shaped magnetic pole 11 of the rotor shown in FIG. 1 has six claw portions, and the rear claw-shaped magnetic pole 12 also has six claw portions. That is, the rotor has 12 poles.
  • FIG. 23 shows the coil arrangement of each phase.
  • the stator winding 7 is composed of two three-phase windings, and the first three-phase windings are U1, V1, and W1.
  • the phase and the second three-phase winding are composed of a U2 phase, a V2 phase, and a W2 phase.
  • the U1 phase and the U2 phase are shifted by 30 ° in electrical angle, and the V1 phase and V2 phase and the W1 phase and W2 phase are similarly shifted by 30 ° in electrical angle.
  • the U1-phase winding of the stator winding 7 is divided into two windings and consists of 7U1-A and 7U1-B.
  • Each of the U-phase windings 7U1-A and 7U1-B has a configuration in which a plurality of coils wound and formed in an annular shape are connected by a jumper at an interval of an electrical angle of 360 °.
  • the number of the annular coils is 6 coils, and the coils are continuously connected by connecting wires.
  • the winding form is as shown in FIG. 15, which is the fourth embodiment.
  • the U1-phase windings 7U1-A and 7U1-B are arranged so that the arrangement pitch of the annular coils is an electrical angle of 360 ° equal to the magnetic pole pitch, and the winding pitch of the annular coils is an electrical angle of 120 °. It becomes a short-pitch volume wound in 7U1-A and 7U1-B are shifted by an electrical angle of 180 ° and inserted into the slot to form a U1-phase stator winding.
  • V1-phase stator winding, the W1-phase stator winding, the U2-phase stator winding, the V2-phase stator winding, and the W2-phase stator winding are also the same as the U1-phase stator winding.
  • the first three-phase winding includes U1-phase windings 7U1-A and 7U1-B, V1-phase windings 7V1-A and 7V1-B, and W1-phase windings 7W1-A and 7W1-B. Composed.
  • the second three-phase winding includes U2-phase windings 7U2-A and 7U2-B, V2-phase windings 7V2-A and 7V2-B, and W2-phase windings 7W2-A and 7W2-B.
  • Each stator winding 7 includes a U1-phase winding 7U1-A, a U2-phase winding 7U2-A, a V1-phase winding 7V1-A, a V2-phase winding 7V2-A, and a W1-phase winding 7W1-A, W2.
  • the stator windings 7 are inserted into the slots in the order of insertion of the lines 7U2-B, and are sequentially arranged in the slots as shown in FIG.
  • the arrangement of the stator winding 7 is divided into two in the radial direction of the slot.
  • the arrangement of the two-layer winding is such that the slot opening side is the inner layer and the outer periphery side of the stator core 6 is the outer layer. Become.
  • U1-phase winding 7U1-A, U2-phase winding 7U2-A, V1-phase winding 7V1-A, V2-phase winding 7V2-A, W1-phase winding 7W1-A, W2-phase winding 7W2-A Is arranged in the outer layer, and the remaining W1-phase winding 7W1-B, W2-phase winding 7W2-B, V1-phase winding 7V1-B, V2-phase winding 7V2-B, U1-phase winding 7U1-B, U2-phase
  • the windings 7U2-B are arranged in the inner layer and are connected in parallel to each phase so that the inductances are synthesized, the inductances of the respective phases are equalized, and the generated current is balanced.
  • U1A1 indicate coils formed in an annular shape.
  • the annular formed coil is composed of two linear slot insertion portions and two coil end portions connecting both ends of the two slot insertion portions.
  • the two U1-phase annular coils U1A1 shown in FIG. 23 respectively indicate slot insertion portions of one annularly formed coil. Both ends of the two slot insertion portions are connected by two coil end portions at portions protruding from both ends of the slot, respectively.
  • the U1-phase annular coil 7U1-A is inserted in the outer layer of the slot.
  • the slot insertion portion of the U1-phase first annular coil U1A1 is inserted into the first slot S1 and the fifth slot S5 with three slots in between.
  • the U1-phase stator winding 7U1-A six annular coils are arranged at an electrical angle of 360 °, which is twice the magnetic pole pitch, and each annular coil is connected by a jumper.
  • the winding pitch of the annular coil is a short-pitch winding wound at an electrical angle of 120 °.
  • 12 slots (1/6 of the total number of slots 72) are shown, but the remaining annular coils are similarly repeated.
  • All the 1A U-phase stator windings 7U1-A are inserted on the outer layer side of the slot.
  • the U2-phase stator winding 7U2-A is inserted in the outer layer of the slot.
  • the slot insertion portion of the U2-phase first annular coil U2A1 is inserted into the second slot S2 and the sixth slot S6 with three slots in between.
  • six annular coils are arranged at an electrical angle of 360 °, which is twice the magnetic pole pitch, and each annular coil is connected by a jumper.
  • the winding pitch of the annular coil is a short-pitch winding wound at an electrical angle of 120 °.
  • 12 slots (1/6 of the total number of slots 72) are shown, but the remaining annular coils are similarly repeated.
  • All the second A U-phase stator windings 7U2-A are inserted on the outer layer side of the slot.
  • the slot insertion portion of the V1-phase first annular coil V1A1 is inserted into the outer layer of the ninth slot S9 and the inner layer of the thirteenth slot (not shown) with three slots in between.
  • the V1-phase stator winding 7V1-A six annular coils are arranged at an electrical angle of 360 °, which is twice the magnetic pole pitch, and each annular coil is connected by a jumper.
  • the winding pitch of the annular coil is a short-pitch winding wound at an electrical angle of 120 °.
  • 12 slots (1/6 of the total number of slots 72) are shown, but the remaining annular coils are similarly repeated.
  • All the V1-phase stator windings 7V1-A are inserted into the outer layer side and the inner layer side of the slot.
  • the slot insertion portion of the V2-phase first annular coil V2A1 is inserted into the outer layer of the tenth slot S10 and the inner layer of the fourteenth slot (not shown) with three slots in between.
  • the V2-phase stator winding 7V2-A six annular coils are arranged at an electrical angle of 360 °, which is twice the magnetic pole pitch, and each annular coil is connected by a jumper.
  • the winding pitch of the annular coil is a short-pitch winding wound at an electrical angle of 120 °.
  • 12 slots (1/6 of the total number of slots 72) are shown, but the remaining annular coils are similarly repeated.
  • All the V2-phase stator windings 7V2-A are inserted on the outer layer side and the inner layer side of the slot.
  • the slot insertion portion of the W1-phase first annular coil W1A1 is inserted into the outer layers of the eleventh slot S11 and the fifteenth slot (not shown) with three slots in between.
  • the W1-phase stator winding 7W1-A six annular coils are arranged at an electrical angle of 360 °, which is twice the magnetic pole pitch, and each annular coil is connected by a jumper.
  • the winding pitch of the annular coil is a short-pitch winding wound at an electrical angle of 120 °.
  • the W1-phase sixth annular coil W1A6 is inserted into the outer layer of the third slot S3.
  • 12 slots (1/6 of the total number of slots 72) are shown, but the remaining annular coils are similarly repeated.
  • All the W1-phase stator windings 7W1-A are inserted on the outer layer side of the slot.
  • the slot insertion portion of the W2-phase first annular coil W2A1 is inserted into the outer layers of the twelfth slot S12 and the sixteenth slot (not shown) with three slots in between.
  • the W2-phase stator winding 7W2-A six annular coils are arranged at an electrical angle of 360 °, which is twice the magnetic pole pitch, and each annular coil is connected by a jumper.
  • the winding pitch of the annular coil is a short-pitch winding wound at an electrical angle of 120 °.
  • the W12-phase sixth annular coil W2A6 is inserted into the outer layer of the fourth slot S4.
  • 12 slots (1/6 of the total number of slots 72) are shown, but the remaining annular coils are similarly repeated.
  • All the W2-phase stator windings 7W2-A are inserted on the outer layer side of the slot.
  • the slot insertion portion of the W1-phase first annular coil W1B1 is inserted into the inner layers of the fifth slot S5 and the ninth slot S9 with three slots in between.
  • the W1-phase stator winding 7W1-B six annular coils are arranged at an electrical angle of 360 °, which is twice the magnetic pole pitch, and each annular coil is connected by a jumper.
  • the winding pitch of the annular coil is a short-pitch winding wound at an electrical angle of 120 °.
  • 12 slots (1/6 of the total number of slots 72) are shown, but the remaining annular coils are similarly repeated.
  • All the W1-phase stator windings 7W1-B are inserted into the inner layer side of the slot.
  • the slot insertion portion of the W2-phase first annular coil W2B1 is inserted into the inner layers of the sixth slot S6 and the tenth slot S10 with three slots in between.
  • the W2-phase stator winding 7W2-B six annular coils are arranged at an electrical angle of 360 °, which is twice the magnetic pole pitch, and each annular coil is connected by a jumper.
  • the winding pitch of the annular coil is a short-pitch winding wound at an electrical angle of 120 °.
  • 12 slots (1/6 of the total number of slots 72) are shown, but the remaining annular coils are similarly repeated.
  • All the W2-phase stator windings 7W2-B are inserted into the inner layer side of the slot.
  • the slot insertion portion of the V1-phase first annular coil V1B1 is inserted into the inner layer of the third slot S3 and the outer layer of the seventh slot S7 with three slots in between.
  • the V1-phase stator winding 7V1-B six annular coils are arranged at an electrical angle of 360 °, which is twice the magnetic pole pitch, and each annular coil is connected by a jumper.
  • the winding pitch of the annular coil is a short-pitch winding wound at an electrical angle of 120 °.
  • 12 slots (1/6 of the total number of slots 72) are shown, but the remaining annular coils are similarly repeated.
  • All the V1-phase stator windings 7V1-B are inserted on the outer layer side and the inner layer side of the slot.
  • the slot insertion portion of the V2-phase first annular coil V2B1 is inserted into the inner layer of the fourth slot S4 and the outer layer of the eighth slot S8 with three slots in between.
  • the V2-phase stator winding 7V2-B six annular coils are arranged at an electrical angle of 360 °, which is twice the magnetic pole pitch, and each annular coil is connected by a jumper.
  • the winding pitch of the annular coil is a short-pitch winding wound at an electrical angle of 120 °.
  • 12 slots (1/6 of the total number of slots 72) are shown, but the remaining annular coils are similarly repeated.
  • All the V2-phase stator windings 7V2-B are inserted into the outer layer side and the inner layer side of the slot.
  • the U1-phase stator winding 7U1-B will be described.
  • the U1-phase annular coil 7U1-B is inserted into the inner layer of the slot.
  • the slot insertion portion of the U1-phase first annular coil U1B1 is inserted into the seventh slot S7 and the eleventh slot S11 with three slots in between.
  • the U1-phase stator winding 7U1-B six annular coils are arranged at an electrical angle of 360 °, which is twice the magnetic pole pitch, and each annular coil is connected by a jumper.
  • the winding pitch of the annular coil is a short-pitch winding wound at an electrical angle of 120 °.
  • 12 slots (1/6 of the total number of slots 72) are shown, but the remaining annular coils are similarly repeated.
  • All U1-phase stator windings 7U1-B are inserted into the inner layer side of the slot.
  • the U2-phase stator winding 7U2-B is inserted in the inner layer of the slot.
  • the slot insertion portion of the U2-phase first annular coil U2B1 is inserted into the eighth slot S8 and the twelfth slot S12 with three slots in between.
  • six annular coils are arranged at an electrical angle of 360 °, which is twice the magnetic pole pitch, and each annular coil is connected by a jumper.
  • the winding pitch of the annular coil is a short-pitch winding wound at an electrical angle of 120 °.
  • 12 slots (1/6 of the total number of slots 72) are shown, but the remaining annular coils are similarly repeated.
  • All U2-phase stator windings 7U2-B are inserted into the inner layer side of the slot.
  • the distance from the center of the rotor to the center position of the inner layer in the coil radial direction is R0
  • the center position of the inner layer in the coil radial direction is set as a reference
  • the center position of the outer layer in the coil radial direction is R0 + R. .
  • the stator windings of the respective U1, V1, W1, U2, V2, and W2 phases are the same 4R0 + 2R and have the same value.
  • the inductances of the U1-phase, V1-phase, W1-phase, U2-phase, V2-phase, and W2-phase stator windings in which slots are arranged are equal.
  • the size of the electric wire is set to 1 ⁇ 2 of the cross-sectional area, the number of turns of the annular coil is doubled, the stator windings are divided, and the stator windings are mounted in parallel.
  • the same power generation characteristics can be obtained even when connected to, and the inductance of each phase is equalized.
  • the inductance of each phase is balanced, so that the generated current is equal to each phase, the amount of heat generated by the stator winding and the diode is balanced, and the temperature of the coil and the diode rises.
  • quality and characteristics are improved due to an increase in magnetic sound due to an increase in magnetic excitation force.
  • FIG. 24 is a coil layout diagram of each phase in the slot of the stator of the rotating electric machine according to the seventh embodiment wound by short-pitch winding.
  • the same reference numerals as those in FIG. 5 denote the same parts.
  • the coils of each phase are divided in the same phase, but in this embodiment, the inductances are equalized without dividing each phase.
  • the stator winding of each phase has the configuration shown in FIG.
  • the stator winding 7 is formed in a form in which a plurality of coils wound and formed in a ring shape are connected by a crossover, and in the case of the 12-pole three-phase winding of this example, the number of ring coils is 12 coils.
  • the coils are connected by a jumper and are formed continuously.
  • the number of turns of the annular coil is, for example, 8T.
  • the number of slots in the stator core is 36.
  • the front claw-shaped magnetic pole 11 of the rotor shown in FIG. 1 has six claw portions, and the rear claw-shaped magnetic pole 12 also has six claw portions. That is, the rotor has 12 poles.
  • the arrangement pitch of the annular coil is arranged at an electrical angle of 180 ° equal to the magnetic pole pitch, and the winding pitch of the annular coil is a short-pitch winding.
  • V-phase stator winding and the W-phase stator winding have the same configuration.
  • the molded stator windings 7 are inserted into the slots in the order of a U-phase stator winding 7U, a V-phase stator winding 7V, and a W-phase stator winding 7W for each phase. As shown at 24, they are sequentially arranged in the slot. If the number of poles of the rotor is 12 and the number of slots of the stator is 36, the pitch between the first slot S1 and the fourth slot S4 is 180 ° in electrical angle.
  • the arrangement of the stator winding 7 is divided into two in the circumferential direction of the slot, and the arrangement is a two-layer winding in the circumferential direction, which becomes the first row and the second row, respectively.
  • the slot insertion portions of the first annular coil U1 are inserted into the first row of the first slot S1 and the second row of the third slot S3 with one slot S2 in between.
  • the second U-phase annular coil U2 has one slot S5 sandwiched between the first row of the fourth slot S4 adjacent to the slot S3 in which the first U-phase annular coil U1 is inserted. It is inserted in the second row of the sixth slot S6.
  • the first U-phase annular coil U1 and the second U-phase annular coil U2 are connected by a jumper as shown in FIG.
  • the arrangement pitch of the annular coil is arranged at an electrical angle of 180 ° equal to the magnetic pole pitch, and the winding pitch of the annular coil is a short-pitch winding wound at an electrical angle of 120 °. .
  • the third U-phase annular coil U3 is inserted into the first row of the seventh slot S7 and the second row of the ninth slot S9.
  • the fourth U-phase annular coil U4 is inserted into the first row of the tenth slot S10 and the second row of the twelfth slot S12.
  • 12 slots (1/3 of the total number of slots 36) are shown, but the same process is repeated for the remaining fifth to twelfth annular coils.
  • the slot insertion portions of the first annular coil V1 are inserted into the first row of the second slot S2 and the second row of the fourth slot S4 with one slot S3 interposed therebetween.
  • the second V-phase annular coil V2 has one slot S6 sandwiched between the first row of the fifth slot S5 adjacent to the slot S4 in which the first V-phase annular coil V1 is inserted. It is inserted into the second row of the seventh slot S7.
  • the third V-phase annular coil V3 is inserted into the first row of the eighth slot S8 and the second row of the tenth slot S10.
  • the fourth V-phase annular coil V4 is inserted into the first row of the eleventh slot S11 and the second row of the thirteenth slot (not shown).
  • the twelfth V-phase annular coil V12 is inserted in the second row of the first slot S1.
  • 12 slots (1/3 of the total number of slots 36) are shown, but the same process is repeated for the remaining fifth to twelfth annular coils.
  • the slot insertion portions of the first annular coil W1 are inserted into the first row of the third slot S3 and the second row of the fifth slot S5 with one slot S4 interposed therebetween.
  • the second W-phase annular coil W2 sandwiches one slot S7 between the first row of the sixth slot S6 adjacent to the slot S5 in which the first W-phase annular coil W1 is inserted. It is inserted in the second row of the eighth slot S8.
  • the third W-phase annular coil W3 is inserted into the first row of the ninth slot S9 and the second row of the eleventh slot S11.
  • the fourth W-phase annular coil W4 is inserted into the first row of the twelfth slot S12 and the second row of the fourteenth slot (not shown).
  • the 12th W-phase annular coil W12 is inserted into the second row of the second slot S2.
  • 12 slots (1/3 of the total number of slots 36) are shown, but the same process is repeated for the remaining fifth to twelfth annular coils.
  • the leakage inductance becomes homogenous, the inductance of each phase is equalized, and the generated current of each phase is balanced.
  • FIG. 25 is an explanatory diagram of the inductance of the coil in the slot of the stator of the rotating electric machine according to the eighth embodiment.
  • the circumferential width of the stator core slot is the same from the inner peripheral side to the outer peripheral side, and the stator winding has the same wire diameter and the same number of coil turns, and is divided equally into each phase.
  • the first U-phase first annular coil UB ⁇ b> 1 arranged in the first layer and the first U-phase first annular coil UA ⁇ b> 1 arranged in the fourth layer have the same winding.
  • the lines have the same cross-sectional area.
  • the leakage inductance in the slot is proportional to the square of the number of conductors Z and the heights d1 and d2 in the slot radial direction.
  • the relationship is inversely proportional to the direction widths s1 and s2.
  • K Z 2 ⁇ ((d1 / s1) + (d2 / s2)) It can be expressed as
  • the coefficient K of each phase of the U phase, the V phase, and the W phase is set to Ku, Kv, Kw, and the calculation result of the leakage inductance coefficient of each phase is as follows.
  • the inductance of each phase becomes equal.
  • stator wound with the winding pitch of the stator winding being 4/6 (electrical angle 120 °) has been described, but the winding pitch is 5/6.
  • the same effect can be obtained with the configuration of the stator wound at (electrical angle 150 °).
  • the vehicular AC generator has been described as an example of a rotating electrical machine.
  • the present invention can also be applied to a motor that outputs rotational force, a motor generator that combines power generation and driving, and the like.
  • the motor can be applied as a stator to a motor for driving a hybrid vehicle or an electric four-wheel drive vehicle, a motor for driving a pump, or the like.

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Abstract

 3相巻線内における固定子鉄心のスロット内に異なる相の固定子巻線が配置される固定子を用いた場合でも、各相のインダクタンスをバランスさせ、高出力及び高効率の回転電機を提供することにある。固定子5は、周方向に複数のスロットが内周面に開口した固定子鉄心6と、夫々のスロットに巻回された固定子巻線7によって構成される。固定子巻線7は、少なくとも各相2分割(7U-A,7U-B,7V-A,7V-B,7W-A,7W-B)され、固定子鉄心6の挿入後、各相毎に並列若しくは直接接続される。各相の合成されたインダンクタンスが均等化されるスロット配置に各相の固定子巻線を配置する。

Description

回転電機
 本発明は、回転電機に関する。
 近年では、環境規制やエンドユーザ側の省エネルギ-指向が進み車両用の回転電機では、高出力で高効率な回転電機を安価に提供することが求められており、特に効果が大きい固定子による改善案が提案されている。
 一般的に回転電機に用いられる固定子は、周方向に複数のスロットが内周面に開口した固定子鉄心と、連続線で波状に形成された固定子巻線で構成される。固定子巻線に用いる環状コイルの巻回ピッチは全節巻であり、固定子巻線は複数のティースを跨いで夫々のスロットに挿入される。回転子は、爪形磁極を有する1対の回転子鉄心が、爪部が互いに対向し、かつ、一方の爪形磁極が他方の爪形磁極に噛み合うように配置される。
 ここで、固定子巻線の環状コイルの巻回ピッチを短節巻にして、従来の波巻きから複数個の環状コイルが連なる巻線形態を採用することにより、コイル長短縮による抵抗値を低減し、安価で高出力、高効率の回転電機を供給する技術がある(特許文献1参照)。
特開2009-247196号公報
 特許文献1によれば、連続線により構成された固定子巻線を構成する場合、同じスロット内に異相のコイルが配置され、かつ異相コイルは内層と外層に分断され配置されるため、各相が偏った状態で配置されることにより、3相巻線内で各相のインダクタンスのアンバランスが発生する。
 そこで、本発明の目的は、3相巻線内における固定子鉄心のスロット内に異なる相の固定子巻線が配置される固定子を用いた場合でも、各相のインダクタンスをバランスさせ、高出力及び高効率の回転電機を提供することにある。
 上記課題を解決するため、本発明の望ましい態様の1つは次の通りである。当該回転電機は、固定子と、該固定子の内周側に隙間を介して回転可能に支持された回転子とを有し、前記固定子は、内周面に向かって開口された複数のスロットを有する環状の固定子鉄心と、前記複数のスロットに絶縁シートを介して巻回された固定子巻線とを有し、前記スロットの内に異相コイルが配置される回転電機であって、前記固定子巻線は、インダクタンスをバランスさせるように前記スロット内で各相少なくとも2つに分割される。
 本発明によれば、3相巻線内における固定子鉄心のスロット内に異なる相の固定子巻線が配置される固定子を用いた場合でも、各相のインダクタンスをバランスさせ、高出力及び高効率の回転電機を提供することができる。
第1の実施形態による回転電機の全体構成を示す断面図。 短節巻により巻回した従来の固定子のU相固定子巻線の斜視図及び回路図。 短節巻により巻回した従来の固定子を直線上に展開した分解図。 短節巻により巻回した従来の固定子のスロット内における各相のコイル配置図。 第1の実施形態による回転電機の固定子の斜視図。 短節巻により巻回した第1の実施形態による回転電機の固定子におけるU相固定子巻線の斜視図及び回路図。 短節巻により巻回した第1の実施形態による回転電機の固定子を直線上に展開した分解図。 短節巻により巻回した第1の実施形態による回転電機の固定子のスロット内における各相のコイル配置図。 第1の実施形態による回転電機の固定子における3相巻線の結線図。 第1の実施形態による回転電機の固定子における3相巻線の結線図。 第1の実施形態による回転電機の固定子における3相巻線の結線図。 第1の実施形態による回転電機の固定子における3相巻線の結線図。 短節巻により巻回した第2の実施形態による回転電機の固定子におけるU相固定子巻線の斜視図及び回路図。 短節巻により巻回した第3の実施形態による回転電機の固定子におけるU相固定子巻線の斜視図及び回路図。 短節巻により巻回した第4の実施形態による回転電機の固定子におけるU相固定子巻線の斜視図及び回路図。 短節巻により巻回した第4の実施形態による回転電機の固定子のスロット内における各相のコイル配置図。 短節巻により巻回した第5の実施形態による回転電機の固定子の斜視図。 短節巻により巻回した第5の実施形態による回転電機の固定子のスロット内における各相のコイル配置図。 短節巻により巻回した第5の実施形態による回転電機の固定子の結線図。 短節巻により巻回した第5の実施形態による回転電機の固定子の結線図。 短節巻により巻回した第5の実施形態による回転電機の固定子の結線図。 短節巻により巻回した第5の実施形態による回転電機の固定子の結線図。 短節巻により巻回した第6の実施形態による回転電機の固定子のスロット内における各相のコイル配置図。 短節巻により巻回した第7の実施形態による回転電機の固定子のスロット内における各相のコイル配置図。 第8の実施形態による回転電機の固定子のスロット内におけるコイルのインダクタンスの説明図。
 以下、図1~図10を用いて、第1の実施形態による回転電機の構成について説明する。
 最初に、図1を用いて、本実施形態による回転電機の全体構成について説明する。ここでは、回転電機として、車両用交流発電機を例にして説明する。
 図1は、第1の実施形態による回転電機の全体構成を示す断面図である。
 車両用交流発電機23は、回転子4と、固定子5とを備えている。回転子4は、シャフト2の中心部に界磁巻線13を備え、その両側に磁性材料にて成形されたフロント側爪形磁極11とリヤ側爪形磁極12からなる回転子鉄心が界磁巻線13を覆うように両側から挟むように配置される。フロント側爪形磁極11とリヤ側爪形磁極12とは、爪部が互いに対向し、かつ、一方の爪形磁極が他方の爪形磁極に噛み合うように配置される。
 回転子4は、固定子5の内周側に、僅かなギャップを介して対向配置されている。回転子4は、フロントベアリング3及びリヤベアリング10の内輪にシャフト2が挿通され、回転自在に支持されている。
 固定子5は、固定子鉄心6と固定子巻線7から構成される。固定子鉄心6は、環状に形成された薄板鋼板が複数枚積層され、内周側には突出した歯部(ティース)とからなり、各歯部の間にスロットが形成されている。各々のスロットに各相の固定子巻線7が複数のティースを跨いで夫々のスロットに挿入され、装着される。固定子5の両端は、フロントブラケット18とリヤブラケット19によって保持されている。
 シャフト2の一方の端部には、プーリ1が取り付けられている。シャフト2の他方の端部には、スリップリング14が設けられ、ブラシ15と接触し界磁巻線13に電力を供給している。更に、回転子4のフロント側爪形磁極11とリヤ側爪磁極12の両端面には、外周側に複数の羽根を有する冷却ファンであるフロントファン16とリヤファン17が設けられ、回転することによる遠心力によって、外部からの空気を導入し、内部を冷却した空気を外部に排出するように、空気を流通させるようになっている。
 固定子巻線7は、本例では3相巻線で構成されており、それぞれの巻線の口出し線は、整流回路20に接続されている。整流回路20は、ダイオード等の整流素子から構成され、全波整流回路を構成している。例えばダイオードの場合、カソード端子はダイオード接続端子21に接続されている。また、アノード側の端子は車両用交流発電機本体に電気的に接続されている。リヤカバー22は整流回路20の保護カバーの役割を果たしている。
 次に、発電動作について説明する。
 まず、エンジンの始動に伴ってクランクシャフトからベルトを介してプーリ1に回転が伝達されるため、シャフト2を介して回転子4を回転させる。ここで、回転子4に設けられた界磁巻線13にスリップリング14を介してブラシ15から直流電流を供給すると界磁巻線13の内外周を周回する磁束が生じるため、回転子4におけるフロント側爪形磁極11とリヤ側爪形磁極12にN極、又は、S極が周方向に交互に形成される。この界磁巻線13による磁束は、フロント側爪形磁極11のN極から固定子鉄心6を通って固定子巻線7の周りを周回し、回転子4のリヤ側爪形磁極12のS極に到達することで回転子4と固定子5を周回する磁気回路が形成される。このように回転子にて生じた磁束が固定子巻線7と鎖交するため、U相,V相,W相の固定子巻線7のそれぞれに交流誘起電圧が発生し、全体としては3相の交流誘起電圧が生じる。
 このように発電された交流電圧は、ダイオード等の整流素子で構成された整流回路20によって、全波整流されて直流電圧に変換される。整流された直流電圧は一定電圧になるようにICレギュレータ(図示せず)で界磁巻線13に供給する電流を制御することで達成している。
 次に、短節巻により巻回した従来の固定子の構成を図2~図4に示す。
 図2は、短節巻により巻回した従来の固定子のU相固定子巻線の斜視図及び回路図である。図3は、短節巻により巻回した従来の固定子を直線上に展開した分解図である。図4は、短節巻により巻回した従来の固定子のスロット内における各相のコイル配置図である。
 ここで、固定子巻線に用いる環状コイルの巻回ピッチが、電気角で180°未満で、複数のティースを跨いで夫々のスロットに挿入されるものを短節巻と称する。尚、固定子巻線に用いる環状コイルの巻回ピッチが、電気角で180°(磁極ピッチと等しい間隔)で複数のティースを跨いで夫々のスロットに挿入されるものを全節巻と称する。
 図2に示すように、固定子巻線7は、環状に巻回され成形されたコイルを渡り線で複数連結した形態で構成され、本例である12極3相巻線の場合、環状コイルの数は12コイルで各コイル間は渡り線で接続され、連続的に形成される。環状コイルの巻数は、例えば、4ターン(以下、ターンをTと記載する)である。
 尚、固定子鉄心のスロット数は、36である。また、このとき、図1に示した回転子のフロント側爪形磁極11は、6個の爪部を有し、リヤ側爪形磁極12も6個の爪部を有している。すなわち、回転子は12極となっている。
 図2に示すように、U相の固定子巻線7Uは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角180°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは短節巻となる。
 また、V相の固定子巻線とW相の固定子巻線についても同様の構成である。
 図3に示すように、成形された固定子巻線7は、各相毎にU相の固定子巻線7U,V相の固定子巻線7V,W相の固定子巻線7Wの順番にスロット内に挿入され、図4に示すように、スロット内に順次配置される。尚、回転子の極数は12極であり、固定子のスロット数が36とすると、第1スロットS1と第4スロットS4の間のピッチが、電気角で180°となる。
 短節巻で巻回された固定子巻線7の配置は、スロットの半径方向に2分割され、スロット開口部側を内層、固定子鉄心6の外周側を外層となる2層巻線の配置となる。
 ここで、図4において、同じ符号が付けられた,例えば、2つのU相の環状コイルU1は、図2に示した環状に成形されたコイルを示している。環状の成形コイルは、2つの直線状のスロット挿入部と、2つのスロット挿入部の両端を接続する2つのコイルエンド部とからなる。図4に示した2つのU相の環状コイルU1は、1つの環状に成形されたコイルのそれぞれスロット挿入部を示している。2つのスロット挿入部の両端は、スロットの両端からはみ出た部分において、それぞれ、2つのコイルエンド部により接続される。第1の環状コイルU1のスロット挿入部は、間に一つのスロットS2を挟んで、第1番目のスロットS1と、第3番目のスロットS3に挿入される。2番目のU相の環状コイルU2は、1番目のU相の環状コイルU1が挿入されたスロットS3に隣接する第4番目のスロットS4と、間に一つスロットS5を挟んだ第6番目のスロットS6に挿入される。尚、1番目のU相の環状コイルU1と2番目のU相の環状コイルU2とは、図2に示したように渡り線にて接続される。すなわち、U相の環状コイル7Uは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角180°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。
 同様に、3番目のU相の環状コイルU3は、第7番目のスロットS7と第9番目のスロットS9とに挿入される。また、4番目のU相の環状コイルU4は、第10番目のスロットS10と第12番目のスロットS12とに挿入される。尚、図4では、12スロット分(全体のスロット数36の1/3)を図示しているが、残りの第5番目~第12番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 U相の固定子巻線は、全て、スロットの外層側に挿入される。
 次に、V相の固定子巻線7Vについて説明する。第1の環状コイルV1のスロット挿入部は、間に一つのスロットS3を挟んで、第2番目のスロットS2の外層と、第4番目のスロットS4の内層に挿入される。2番目のV相の環状コイルV2は、1番目のV相の環状コイルV1が挿入されたスロットS4に隣接する第5番目のスロットS5の外層と、間に一つスロットS6を挟んだ第7番目のスロットS7の内層に挿入される。同様に、3番目のV相の環状コイルV3は、第8番目のスロットS8の外層と第10番目のスロットS10の内層に挿入される。また、4番目のV相の環状コイルV4は、第11番目のスロットS11と図示しない第13番目のスロットの内層とに挿入される。また、12番目のV相の環状コイルV12は、第1番目のスロットS1の内層に挿入される。尚、図4では、12スロット分(全体のスロット数36の1/3)を図示しているが、残りの第5番目~第12番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 次に、W相の固定子巻線7Wについて説明する。第1の環状コイルW1のスロット挿入部は、間に一つのスロットS4を挟んで、第3番目のスロットS3と、第5番目のスロットS5の内層に挿入される。2番目のW相の環状コイルW2は、1番目のW相の環状コイルW1が挿入されたスロットS5に隣接する第6番目のスロットS6と、間に一つスロットS7を挟んだ第8番目のスロットS8の内層に挿入される。同様に、3番目のW相の環状コイルW3は、第9番目のスロットS9と第11番目のスロットS11の内層とに挿入される。また、4番目のW相の環状コイルW4は、第12番目のスロットS12と図示しない第14番目のスロットの内層とに挿入される。また、12番目のW相の環状コイルW12は、第2にスロットS2の内層に挿入される。尚、図4では、12スロット分(全体のスロット数36の1/3)を図示しているが、残りの第5番目~第12番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 W相の固定子巻線は、全て、スロットの内層側に挿入される。
 固定子巻線7の配置によると、U相の固定子巻線7Uが外層、V相の固定子巻線7Vが内層と外層、W相の固定子巻線7Wが内層に配置され、固定子鉄心6に不均一に配置される。スロットの漏れインダクタンスは、スロットの半径方向に比例関係にあり、図4で示すとスロット開口部から外周側に向けて漏れインダクタンスが連続的に増加する。
 ここで、例えば、回転子の中心からスロット内の内層コイル半径方向の中心位置までの距離をR0とし、内層コイルの半径方向の中心位置を基準として、外層コイルの半径方向の中心位置を、R0+Rとする。U相コイルは、図示の4個の環状コイルが全て外層に挿入されるため、半径方向の距離の合計は、8R0+8R(=4×(2R0+2R))として表す。V相コイルは、全て外層と内層とにそれぞれ挿入されるため、半径方向の距離の合計は、8R0+4R(=4×(R0+R+R0+0))と表せる。さらに、W相コイルは、図示の4個の環状コイルが全て内層に挿入されるため、半径方向の距離の合計は、8R0(=4×(R0+0))として表せる。
 W相の固定子巻線を基準とすると、図4の全スロット数の1/3の範囲内においてU相は、W相に対し8R高く、V相は、W相に対し4R高い。そのため、スロットの内層に配置されたW相の固定子巻線7Wはインダクタンスが低く、スロットの外層に配置されたU相の固定子巻線7Uはインダクタンスが高くなり、各相の固定子巻線毎にインダクタンスが異なるアンバランスの状態が発生する。
 各相のインダクタンスがアンバランスになると発電電流が各相異なり、固定子巻線およびダイオードの発熱量がアンバランスとなり、コイルおよびダイオードの温度上昇、また磁気加振力の増大による磁気音増大等により品質および特性面で低下する。
 また、デルタ結線においては、結線内を循環する循環電流の増加により、固定子巻線の銅損として消費されるため発電効率が低下することになる。
 次に、図5~図12を用いて、本実施形態による回転電機の固定子の構成について説明する。
 図5は、第1の実施形態による回転電機の固定子の斜視図である。図6は、短節巻により巻回した第1の実施形態による回転電機の固定子におけるU相固定子巻線の斜視図及び回路図である。図7は、短節巻により巻回した第1の実施形態による回転電機の固定子を直線上に展開した分解図である。図8は、短節巻により巻回した第1の実施形態による回転電機の固定子のスロット内における各相のコイル配置図である。図9~図12は、第1の実施形態による回転電機の固定子における3相巻線の結線図である。
 図5に示すように、固定子5は、内周面の周方向に複数のスロットを有する環状の固定子鉄心6と、その各々のスロットの内周面に装着されたU字状の絶縁紙8を介して、各相の固定子巻線7を装着し、固定子巻線7をスロット内に保持するためスロット最内周側にスロット楔9を有する。この例では、スロット数は36である。
 固定子鉄心6のスロットからはみ出た部分は、2つのスロット間を跨ぐコイルエンド72-a,72-bである。また、図示のように、12本の口出し線71が取り出されている。これは、図6を用いて、後述するように、U相,V相,W相の固定子巻線は、それぞれ、2つの巻線に分割し、形成しているためである。
 以下、図6~図8を用いて、本実施形態における固定子巻線の具体例について説明するが、本実施形態では、固定子鉄心6の同じスロット内に異相コイルが混在する固定子5において、漏れインダクタンスとスロット内におけるコイル半径方向の位置との関係を利用する。すなわち、各相の固定子巻線7は均等に分割され、固定子鉄心の中心からスロット内に挿入された各コイルまでの距離を各相毎に合計した値が同じになるようにスロット内に配置し、直列または並列接続することでインダクタンスを合成することでバランス化を図るものである。
 図6に示すように、固定子巻線7のU相巻線7は、第1U相巻線7U-Aと、第2U相巻線7U-Bからなる。各U相巻線7U-A,7U-Bは、環状に巻回され成形されたコイルを渡り線で複数連結した形態で構成され、本例である12極3相巻線の場合、環状コイルの数は12コイルで各コイル間は渡り線で接続され、連続的に形成される。図6の上側に示すU相巻線7の第1U相巻線7U-Aと、第2U相巻線7U-Bとの回路図は、図6の下側のようになる。
 尚、固定子鉄心のスロット数は、36である。また、このとき、図1に示した回転子のフロント側爪形磁極11は、6個の爪部を有し、リヤ側爪形磁極12も6個の爪部を有している。すなわち、回転子は12極となっている。
 図6に示すように、各U相巻線7U-A,7U-Bは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角180°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは短節巻となる。
 尚、図4に示した短節巻により巻回した従来の固定子の巻線場合と同様の出力を得るようにするため、各U相巻線7U-A,7U-Bは、巻数は例えば4Tであるが、電線のサイズを図4に示した例の場合に対して断面積は1/2相当のサイズとしている。
 V相の固定子巻線7V,W相の固定子巻線7Wについても、U相固定子巻線7Uと同様に2分割し、それぞれ第1V相巻線7V-A,第2V相巻線7V-B,第1W相巻線7W-A,第2W相巻線7W-Bとする。
 2分割した各々の固定子巻線7は、図7に示されるように第1U相巻線7U-A,第1V相巻線7V-A,第1W相巻線7W-A,第2W相巻線7W-B,第2V相巻線7V-B,第2U相巻線7U-Bの挿入順で固定子巻線7をスロット内に挿入され、図8に示すように、スロット内に順次配置される。
 図8に示すように、固定子巻線7におけるスロット内のコイルの配置は、半径方向に4分割した4層巻線の配置となる。ここで、スロットの最内周側を第1層とし、最外周側を第4層とすると、第1層と第4層が同相、第2層と第3層が同相となる配置で構成され、各相を図9や図10に示すように並列に接続することで、インダクタンスが合成され、各相のインダクタンスが均等化し発電電流はバランスされる。
 図8に示すように、第2層と第3層の間の線を基準として、第1相巻線7U-A,7V-A,7W-Aと、第2相巻線7W-B,7V-B,7U-Bとは、線対称に挿入される。すなわち、第1U相巻線7U-Aは、第4層に挿入されるのに対して、第2U相巻線7U-Bは、第1層に挿入される。また、第1V相巻線7V-Aは、第4層及び第3層に挿入されるのに対して、第2V相巻線7V-Bは、第1層及び第2層に挿入される。さらに、第1W相巻線7W-Aは、第3層に挿入されるのに対して、第2W相巻線7W-Bは、第2層に挿入される。
 ここで、図8を用いて、具体的に各相巻線の挿入順について説明する。
 図8において、同じ符号が付けられた,例えば、2つの第1U相の環状コイルUA1は、図7に示した環状に成形されたコイルを示している。環状の成形コイルは、2つの直線状のスロット挿入部と、2つのスロット挿入部の両端を接続する2つのコイルエンド部とからなる。図8に示した2つの第1U相の環状コイルUA1は、1つの環状に成形されたコイルのそれぞれスロット挿入部を示している。2つのスロット挿入部の両端は、スロットの両端からはみ出た部分において、それぞれ、2つのコイルエンド部により接続される。第1U相の環状コイルUA1は、スロットの第4層に挿入される。第1U相の第1環状コイルUA1のスロット挿入部は、間に一つのスロットS2を挟んで、第1番目のスロットS1と、第3番目のスロットS3に挿入される。第1U相の2番目の環状コイルUA2は、第1U相の1番目の環状コイルUA1が挿入されたスロットS3に隣接する第4番目のスロットS4と、間に一つスロットS5を挟んだ第6番目のスロットS6に挿入される。尚、第1U相の1番目の環状コイルUA1と第1U相の2番目の環状コイルUA2とは、図6に示したように渡り線にて接続される。すなわち、第1U相の固定子巻線7U-Aは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角180°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。
 同様に、第1U相の3番目の環状コイルUA3は、第7番目のスロットS7と第9番目のスロットS9とに挿入される。また、第1U相の4番目の環状コイルUA4は、第10番目のスロットS10と第12番目のスロットS12とに挿入される。尚、図8では、12スロット分(全体のスロット数36の1/3)を図示しているが、残りの第5番目~第12番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 第1U相の固定子巻線7U-Aは、全て、スロットの第4層側に挿入される。
 次に、第1V相の固定子巻線7V-Aについて説明する。第1V相の第1環状コイルVA1のスロット挿入部は、間に一つのスロットS3を挟んで、第2番目のスロットS2の第4層と、第4番目のスロットS4の第3層に挿入される。第1V相の2番目の環状コイルVA2は、第1V相の1番目の環状コイルVA1が挿入されたスロットS4に隣接する第5番目のスロットS5の第4層と、間に一つスロットS6を挟んだ第7番目のスロットS7の第3層に挿入される。尚、第1V相の1番目の環状コイルVA1と第1V相の2番目の環状コイルVA2とは、図6に示したように渡り線にて接続される。すなわち、第1V相の固定子巻線7V-Aは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角180°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。
 同様に、第1V相の3番目の環状コイルVA3は、第8番目のスロットS8の第4層と第10番目のスロットS10の第3層とに挿入される。また、第1V相の4番目の環状コイルVA4は、第11番目のスロットS11の第4層と図示しない第13番目のスロットの第3層に挿入される。また、第1V相の12番目の環状コイルVA12は、第1番目のスロットS1の第3層に挿入される。尚、図8では、12スロット分(全体のスロット数36の1/3)を図示しているが、残りの第5番目~第12番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 第1V相の固定子巻線7V-Aは、全て、スロットの第4層側と第3層側に挿入される。
 次に、第1W相の固定子巻線7W-Aについて説明する。第1W相の第1環状コイルWA1のスロット挿入部は、間に一つのスロットS4を挟んで、第3番目のスロットS3と、第5番目のスロットS5の第3層に挿入される。第1W相の2番目の環状コイルWA2は、第1W相の1番目の環状コイルWA1が挿入されたスロットS5に隣接する第6番目のスロットS6と、間に一つスロットS7を挟んだ第8番目のスロットS8に挿入される。尚、第1W相の1番目の環状コイルWA1と第1W相の2番目の環状コイルWA2とは、図6に示したように渡り線にて接続される。すなわち、第1W相の固定子巻線7W-Aは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角180°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。
 同様に、第1W相の3番目の環状コイルWA3は、第9番目のスロットS9と第11番目のスロットS11の第3層に挿入される。また、第1W相の4番目の環状コイルWA4は、第12番目のスロットS12と図示しない第14番目のスロットの第3層に挿入される。また、第1W相の12番目の環状コイルWA12は、第2番目のスロットS2の第3層に挿入される。尚、図8では、12スロット分(全体のスロット数36の1/3)を図示しているが、残りの第5番目~第12番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 第1W相の固定子巻線7W-Aは、全て、スロットの第3層側に挿入される。
 次に、第2W相の固定子巻き線7W-Bについて説明する。第2W相の第1環状コイルWB1のスロット挿入部は、間に一つのスロットS4を挟んで、第3番目のスロットS3と、第5番目のスロットS5の第2層に挿入される。第2W相の2番目の環状コイルWB2は、第2W相の1番目の環状コイルWB1が挿入されたスロットS5に隣接する第6番目のスロットS6と、間に一つスロットS7を挟んだ第8番目のスロットS8の第2層に挿入される。尚、第2W相の1番目の環状コイルWB1と第2W相の2番目の環状コイルWB2とは、図6に示したように渡り線にて接続される。すなわち、第2W相の固定子巻線7W-Bは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角180°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。
 同様に、第2W相の3番目の環状コイルWB3は、第9番目のスロットS9と第11番目のスロットS11の第2層とに挿入される。また、第2W相の4番目の環状コイルWB4は、第12番目のスロットS12と図示しない第14番目のスロットの第2層に挿入される。また、第2W相の12番目の環状コイルWB12は、第2番目のスロットS2の第3層に挿入される。尚、図8では、12スロット分(全体のスロット数36の1/3)を図示しているが、残りの第5番目~第12番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 第2W相の固定子巻線7W-Bは、全て、スロットの第2層側に挿入される。
 次に、第2V相の固定子巻き線7V-Bについて説明する。第2V相の第1環状コイルVB1のスロット挿入部は、間に一つのスロットS3を挟んで、第2番目のスロットS2の第1層と、第4番目のスロットS4の第2層に挿入される。第2V相の2番目の環状コイルVB2は、第2V相の1番目の環状コイルVB1が挿入されたスロットS4に隣接する第5番目のスロットS5の第1層と、間に一つスロットS6を挟んだ第7番目のスロットS7の第2層に挿入される。尚、第2V相の1番目の環状コイルVB1と第2V相の2番目の環状コイルVB2とは、図6に示したように渡り線にて接続される。すなわち、第2V相の固定子巻線7V-Bは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角180°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。
 同様に、第2V相の3番目の環状コイルVB3は、第8番目のスロットS8の第1層と第10番目のスロットS10の第2層とに挿入される。また、第2V相の4番目の環状コイルVB4は、第11番目のスロットS11の第1層と図示しない第13番目のスロットの第2層に挿入される。また、第2V相の12番目の環状コイルVB12は、第1番目のスロットS1の第2層に挿入される。尚、図8では、12スロット分(全体のスロット数36の1/3)を図示しているが、残りの第5番目~第12番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 第2V相の固定子巻線7V-Bは、全て、スロットの第1層側と第2層側に挿入される。
 次に、第2U相の固定子巻線7U-Bについて説明する。第2U相の第1環状コイルUB1のスロット挿入部は、間に一つのスロットS2を挟んで、第1番目のスロットS1と、第3番目のスロットS3との第1層に挿入される。第2U相の2番目の環状コイルUB2は、第2U相の1番目の環状コイルUB1が挿入されたスロットS3に隣接する第4番目のスロットS4と、間に一つスロットS5を挟んだ第6番目のスロットS6の第1層に挿入される。尚、第2U相の1番目の環状コイルUB1と第2U相の2番目の環状コイルUB2とは、図6に示したように渡り線にて接続される。すなわち、第2U相の固定子巻線7U-Bは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角180°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。
 同様に、第2U相の3番目の環状コイルUB3は、第7番目のスロットS7と第9番目のスロットS9の第1層に挿入される。また、第2U相の4番目の環状コイルUB4は、第10番目のスロットS10と第12番目のスロットS12の第1層に挿入される。尚、図8では、12スロット分(全体のスロット数36の1/3)を図示しているが、残りの第5番目~第12番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 第2U相の固定子巻線7U-Bは、全て、スロットの第1層側に挿入される。
 ここで、例えば、回転子の中心から第1層のコイル半径方向の中心位置までの距離をR0とし、第1層のコイル半径方向の中心位置を基準として、第2層,第3層,第4層のコイル半径方向の中心位置を、それぞれ、R0+R,R0+2R,R0+3Rとする。
 U相コイルにおいて、第1U相コイル7U-Aは、図8の12スロット分の範囲内において4個の環状コイルが全て第4層に挿入されるため、半径方向の位置は、8R0+24R(=4×(2R0+2×3R))として表され、第2U相コイル7U-Bは、図8の12スロット分の範囲内において4個の環状コイルが第1層に挿入されるため、半径方向の位置は、8R0(=4×2R0)として表される。従って、U相コイル全体としては、第1U相コイル7U-Aと第2U相コイル7U-Bとを足し合わせて、16R0+24R(=8R0+24R+8R0)と表せる。
 V相コイルにおいて、第1V層コイル7V-Aは、図8の12スロット分の範囲内において4個の環状コイルが第4層と第3層とにそれぞれ挿入されるため、半径方向の位置は、8R0+20R(=4×(R0+3R+R0+2R))と表され、第2V層コイル7V-Bは、図8の12スロット分の範囲内において4個の環状コイルが第1層と第2層とにそれぞれ挿入されるため、半径方向の位置は、8R0+4R(=4×(R0+R+R0))と表される。従って、V相コイル全体としては、第1V相コイル7V-Aと第2V相コイル7V-Bとを足し合わせて16R0+24R(=8R0+20R+8R0+4R)と表せる。
 W相コイルにおいて、第1W層コイル7W-Aは、図8の12スロット分の範囲内において4個の環状コイルが第3層に挿入されるため、半径方向の位置は、8R0+16R(=4×(2R0+2×2R))として表され、第2W層コイル7W-Bは、図8の12スロット分の範囲内において4個の環状コイルが第2層に挿入されるため、半径方向の位置は、8R0+8R(=4×(2×R0+2×R))として表される。従って、W相コイル全体としては、第1W相コイル7W-Aと第2W相コイル7W-Bとを足し合わせて16R0+24R(=8R0+16R+8R0+8R)と表せる。
 12スロット分の範囲内でスロット内に配置されている各相のコイルの半径距離を加算した結果、各相、全て同じ16R0+24Rとなり、同じ値となる。
したがって、U相,V相,W相の固定子巻線のインダクタンスは等しくなる。
 各相のインダクタンスがバランスすることで、発電電流が各相等しくなり、固定子巻線およびダイオードの発熱量がバランスし、コイルおよびダイオードの温度上昇、また磁気加振力の増大による磁気音増大等により品質および特性面で向上する。
 また、デルタ結線においては、結線内を循環する循環電流の増加しないため、固定子巻線の銅損として消費されることがなく、発電効率が向上することになる。
 ここで、図9及び図10を用いて、各相コイルの結線関係について説明する。ここでは、前述したように、図4に示した場合と同様の出力を得るようにするため、各U相巻線7U-A,7U-Bは、電線のサイズを図4に示した例の場合のように断面積の1/2相当のサイズとしている場合である。
 この場合、図9に示すように、スター結線では、U相コイルは、第1U相巻線7U-Aと、第2U相巻線7U-Bとを並列接続する。また、V相コイルは、第1V相巻線7V-Aと、第2V相巻線7V-Bとを並列接続する。さらに、W相コイルは、第1W相巻線7W-Aと、第2W相巻線7W-Bとを並列接続する。その上で、各相コイルをスター結線する。
 また、図10に示すように、デルタ結線では、U相コイルは、第1U相巻線7U-Aと、第2U相巻線7U-Bとを並列接続する。また、V相コイルは、第1V相巻線7V-Aと、第2V相巻線7V-Bとを並列接続する。さらに、W相コイルは、第1W相巻線7W-Aと、第2W相巻線7W-Bとを並列接続する。その上で、各相コイルをデルタ結線する。
 図2に示した例では、12本の口出し線71が、2本ずつ(スター結線)または4本ずつ(デルタ結線)組となり、合計3組備えられる。そして、それぞれの組の口出し線71を接続することで、各相コイルが2つの相巻線を並列接続することができる。
このとき、スター結線では中性点1箇所が備えられる。
 次に、図11及び図12を用いて、各相コイルの結線関係にいて他の例を説明する。ここでは、図4に示した場合と同様の出力を得るようにするため、各U相巻線7U-A,7U-Bは、電線サイズを変更せず、図4に示した例の場合に対して、巻数を均等に半分に分割している場合である。
 この場合、図11に示すように、スター結線では、U相コイルは、第1U相巻線7U-Aと、第2U相巻線7U-Bとを直列接続する。また、V相コイルは、第1V相巻線7V-Aと、第2V相巻線7V-Bとを直列接続する。さらに、W相コイルは、第1W相巻線7W-Aと、第2W相巻線7W-Bとを直列接続する。その上で、各相コイルをスター結線する。
 また、図12に示すように、デルタ結線では、U相コイルは、第1U相巻線7U-Aと、第2U相巻線7U-Bとを直列接続する。また、V相コイルは、第1V相巻線7V-Aと、第2V相巻線7V-Bとを直列接続する。さらに、W相コイルは、第1W相巻線7W-Aと、第2W相巻線7W-Bとを直列接続する。その上で、各相コイルをデルタ結線する。
 図2に示した例では、12本の口出し線71が、1本ずつ(スター結線)または2本ずつ(デルタ結線)組となり、合計3組備えられる。
このとき、口出し線の他にスター結線では中性点1箇所と直列接続された3箇所の連結点が備えられる。
 以上説明したように、本実施形態によれば、漏れインダクタンスは各相同等となり、各相のインダクタンスが均等化し、各相の発電電流はバランス化される。したがって、高出力及び高効率の回転電機を得ることができる。
 次に、図13を用いて、第2の実施形態による回転電機の構成について説明する。尚、本実施形態による回転電機の全体構成は、図1に示したものと同様である。
 図13は、短節巻により巻回した第2の実施形態による回転電機の固定子におけるU相固定子巻線の斜視図及び回路図である。
 図6に示した例では、第1U相巻線7U-Aの渡り線は、図示の上側,すなわち、口出し線71の側に相当するコイルエンド側に配置されており、また、第2U相巻線7U-Bも、図示の上側,すなわち、口出し線71の側に相当するコイルエンド側に配置されている。
 それに対して、図13に示した本実施形態では、第1U相巻線7U-Aの渡り線は、図示の上側,すなわち、口出し線71の側に相当するコイルエンド側に配置されているが、第2U相巻線7U-Bは、図示の下側,すなわち、口出し線71の反対側に相当するコイルエンド側に配置されている。すなわち、固定子鉄心6に第1U相巻線7U-A及び第2U相巻線7U-Bを装着した際に、両側のコイルエンド部において、第1U相巻線7U-Aと第2U相巻線7U-Bの渡り線を均等に分散させて配置させている。
 V相の第1V相巻線7V-A及び第2V相巻線7V-B、及びW相の第1W相巻線7W-A及び第2W相巻線7W-Bについても同様に、一方の渡り線は口出し線の側のコイルエンドに配置し、他方の渡り線は口出し線の反対側のコイルエンドに配置する。
 このように、渡り線を均等に口出し線側のコイルエンド側と口出し線の反対側のコイルエンド側に均等に分散させ、配置させることにより、渡り線の干渉を軽減し、スロット内へのコイル挿入性が改善できる。また、スロット占積率向上が図れるため、電線のサイズアップによる抵抗値の低減により、固定子巻線の発熱量を低く抑えることができる。
 次に、図14を用いて、第3の実施形態による回転電機の構成について説明する。尚、本実施形態による回転電機の全体構成は、図1に示したものと同様である。
 図14は、短節巻により巻回した第3の実施形態による回転電機の固定子におけるU相固定子巻線の斜視図及び回路図である。
 図6に示した例では、第1U相巻線7U-Aの渡り線は、図示の上側,すなわち、口出し線71の側に相当するコイルエンド側に配置されており、また、第2U相巻線7U-Bも、図示の上側,すなわち、口出し線71の側に相当するコイルエンド側に配置されている。
 それに対して、図14に示した本実施形態では、第1U相巻線7U-Aの渡り線及び第2U相巻線7U-Bも、図示の下側,すなわち、口出し線71の反対側に相当するコイルエンド側に配置されている。
 V相の第1V相巻線7V-A及び第2V相巻線7V-B、及びW相の第1W相巻線7W-A及び第2W相巻線7W-Bについても同様に、両方の渡り線は口出し線の反対側のコイルエンドに配置する。
 このように、すべての渡り線を口出し線と反対側に相当するコイルエンド側に配置することで、口出し線側のコイルエンドの高さを低く抑えることができ、口出し線の結線及びスター結線における中性点のスペースが大きくとれる。
 次に、図15及び図16を用いて、第4の実施形態による回転電機の構成について説明する。尚、本実施形態による回転電機の全体構成は、図1に示したものと同様である。また、本実施形態による回転電機の固定子の構成は、図5に示したものと同様である。
 図15は、短節巻により巻回した第4の実施形態による回転電機の固定子におけるU相固定子巻線の斜視図及び回路図である。図16は、短節巻により巻回した第4の実施形態による回転電機の固定子のスロット内における各相のコイル配置図である。
 図15に示すように、固定子巻線7のU相巻線は、第1U相巻線7U-A’と、第2U相巻線7U-B’からなる。各U相巻線7U-A’,7U-B’は、環状に巻回され成形されたコイルを渡り線で複数連結した形態で構成され、本例である12極3相巻線の場合、環状コイルの数は6コイルで各環状コイル間は渡り線で接続され、連続的に形成される。環状コイルの配置ピッチを磁極ピッチの2倍の電気角360°で配置する。第1U相巻線7U-A’と第2U相巻線7U-B’とは、電気角180°ずらし、スロット内に挿入しU相の固定子巻線を形成する。図15の上側に示すU相巻線7の第1U相巻線7U-A’と、第2U相巻線7U-B’との回路図は、図15の下側のようになる。
 尚、固定子鉄心のスロット数は、36である。また、このとき、図1に示した回転子のフロント側爪形磁極11は、6個の爪部を有し、リヤ側爪形磁極12も6個の爪部を有している。すなわち、回転子は12極となっている。
 図15に示すように、各U相巻線7U-A’,7U-B’は、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチの2倍の電気角360°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは短節巻となる。
 尚、図4に示した場合と同様の出力を得るようにするため、各U相巻線7U-A’,7U-B’は、巻数は例えば4Tであり、電線のサイズも図4に示した例の場合と同じ断面積のサイズとしている。
 V相の固定子巻線,W相の固定子巻線についても、U相固定子巻線と同様に2分割し、それぞれ第1V相巻線7V-A’,第2V相巻線7V-B’,第1W相巻線7W-A’,第2W相巻線7W-B’とする。
 2分割した各々の固定子巻線7は、第1U相巻線7U-A’,第1V相巻線7V-A’,第1W相巻線7W-A’,第2W相巻線7W-B’,第2V相巻線7V-B’,第2U相巻線7U-B’の挿入順で固定子巻線7をスロット内に挿入され、図16に示すように、スロット内に順次配置される。
 図16に示すように、固定子巻線7におけるスロット内のコイルの配置は、半径方向に2分割した2層巻線の配置となる。U相の固定子巻線に着目すると、第1U相巻線7U-A’は外層に配置され、第2U相巻線7U-B’は内層に配置されている。各相の固定子巻線とも外層と内層に均等に分散し配置され、各相の分割した固定子巻線7を直列に接続することで各相のインダクタンスが均等化される。
 ここで、図16を用いて、具体的に各相巻線の挿入順について説明する。
 図16において、同じ符号が付けられた,例えば、2つの第1U相の環状コイルUA’1は、図15に示した環状に成形されたコイルを示している。環状の成形コイルは、2つの直線状のスロット挿入部と、2つのスロット挿入部の両端を接続する2つのコイルエンド部とからなる。図16に示した2つの第1U相の環状コイルUA’1は、1つの環状に成形されたコイルのそれぞれスロット挿入部を示している。2つのスロット挿入部の両端は、スロットの両端からはみ出た部分において、それぞれ、2つのコイルエンド部により接続される。第1U相巻線7U-A’は、スロットの外層に挿入される。第1U相の第1環状コイルUA’1のスロット挿入部は、間に一つのスロットS2を挟んで、第1番目のスロットS1と、第3番目のスロットS3に挿入される。第1U相の2番目の環状コイルUA’2は、第1U相の1番目の環状コイルUA’1が挿入されたスロットS3から4つ離れた第7番目のスロットS7と、間に一つスロットS8を挟んだ第9番目のスロットS9に挿入される。尚、第1U相の1番目の環状コイルUA’1と第1U相の2番目の環状コイルUA’2とは、図6に示したように渡り線にて接続される。すなわち、第1U相の固定子巻線7U-A’は、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチの2倍の電気角360°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。尚、図16では、12スロット分(全体のスロット数36の1/3)を図示しているが、残りの第3番目~第6番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 第1U相の固定子巻線7U-A’は、全て、スロットの外層側に挿入される。
 次に、第1V相の固定子巻線7V-A’について説明する。第1V相の第1環状コイルVA’1のスロット挿入部は、間に一つのスロットS6を挟んで、第5番目のスロットS5の外層と、第7番目のスロットS7の内層に挿入される。第1V相の2番目の環状コイルVA’2は、第1V相の1番目の環状コイルVA’1が挿入されたスロットS7から4つ離れた第11番目のスロットS11の外層と、間に一つスロットS12を挟んだ図示しない第13番目のスロットの内層に挿入される。尚、第1V相の1番目の環状コイルVA’1と第1V相の2番目の環状コイルVA’2とは、渡り線にて接続される。すなわち、第1V相の固定子巻線7V-A’は、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチの2倍の電気角360°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。
 同様に、第1V相の6番目の環状コイルVA’6は、第1番目のスロットS1の内層に挿入される。尚、図16では、12スロット分(全体のスロット数36の1/3)を図示しているが、残りの第3番目~第6番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 第1V相の固定子巻線7V-A’は、全て、スロットの外層側と内層側に挿入される。
 次に、第1W相の固定子巻線7W-A’について説明する。第1W相の第1環状コイルWA’1のスロット挿入部は、間に一つのスロットS7を挟んで、第6番目のスロットS6と、第8番目のスロットS8の外層に挿入される。第1W相の2番目の環状コイルWA’2は、第1W相の1番目の環状コイルWA’1が挿入されたスロットS8から4つ離れた第12番目のスロットS12と、間に一つスロットを挟んだ図示しない第14番目のスロットに挿入される。尚、第1W相の1番目の環状コイルWA’1と第1W相の2番目の環状コイルWA’2とは、渡り線にて接続される。すなわち、第1W相の固定子巻線7W-A’は、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチの2倍の電気角360°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。
 同様に、第1W相の6番目の環状コイルWA’6は、第2番目のスロットS2の外層に挿入される。尚、図16では、12スロット分(全体のスロット数36の1/3)を図示しているが、残りの第3番目~第6番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 第1W相の固定子巻線7W-A’は、全て、スロットの外層側に挿入される。
 次に、第2W相の固定子巻線7W-B’について説明する。第2W相の第1環状コイルWB’1のスロット挿入部は、間に一つのスロットS4を挟んで、第3番目のスロットS3と、第5番目のスロットS5の内層に挿入される。第2W相の2番目の環状コイルWB’2は、第2W相の1番目の環状コイルWB’1が挿入されたスロットS5から4つ離れた第9番目のスロットS9の内層と、間に一つスロットS10を挟んだ第11番目のスロットS11の内層に挿入される。尚、第2W相の1番目の環状コイルWB’1と第2W相の2番目の環状コイルとは、渡り線にて接続される。すなわち、第2W相の固定子巻線7W-B’は、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチの2倍の電気角360°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。尚、図16では、12スロット分(全体のスロット数36の1/3)を図示しているが、残りの第2番目~第5番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 第2W相の固定子巻線7W-B’は、全て、スロットの内層側に挿入される。
 次に、第2V相の固定子巻線7V-B’について説明する。第2V相の第1環状コイルVB’1のスロット挿入部は、間に一つのスロットS3を挟んで、第2番目のスロットS2の内層と、第4番目のスロットS4の外層に挿入される。第2V相の2番目の環状コイルVB’2は、第2V相の1番目の環状コイルVB’1が挿入されたスロットS4から4つ離れた第8番目のスロットS8の内層と、間に一つスロットS9を挟んだ第10番目のスロットS10の外層に挿入される。尚、第2V相の1番目の環状コイルVB’1と第2V相の2番目の環状コイルVB’2とは、渡り線にて接続される。すなわち、第2V相の固定子巻線7V-B’は、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチの2倍の電気角360°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。尚、図16では、12スロット分(全体のスロット数36の1/3)を図示しているが、残りの第2番目~第5番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 第2V相の固定子巻線7V-B’は、全て、スロットの内層側と外層側に挿入される。
 次に、第2U相の固定子巻線7U-B’について説明する。第2U相の第1環状コイルUB’1のスロット挿入部は、間に一つのスロットS5を挟んで、第4番目のスロットS4と、第6番目のスロットS6との内層に挿入される。第2U相の2番目の環状コイルUB’2は、第2U相の1番目の環状コイルUB’1が挿入されたスロットS6から4つ離れた第10番目のスロットS10の内層と、間に一つスロットS11を挟んだ第12番目のスロットS12の内層に挿入される。尚、第2U相の1番目の環状コイルUB’1と第2U相の2番目の環状コイルUB’2とは、渡り線にて接続される。すなわち、第2U相の固定子巻線7U-B’は、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチの2倍の電気角360°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。尚、図16では、12スロット分(全体のスロット数36の1/3)を図示しているが、残りの第3番目~第6番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 第2U相の固定子巻線7U-B’は、全て、スロットの内層側に挿入される。
 ここで、例えば、回転子の中心から内層のコイル半径方向の中心位置までの距離をR0とし、内層のコイル半径方向の中心位置を基準として、外層のコイル半径方向の中心位置を、R0+Rとする。
 U相コイルにおいて、第1U相コイル7U-A’は、図16の12スロット分の範囲内において2個の環状コイルが外層に挿入されるため、半径方向の位置は、4R0+4R(=2×(2×R0+2×R))として表され、第2U相コイル7U-B’は、図16の12スロット分の範囲内において2個の環状コイルが内層に挿入されるため、半径方向の位置は、4R0(=2×2×R0)として表される。従って、U相コイル全体としては、8R0+4R(=4R0+4R+4R0)と表せる。
 V相コイルにおいて、第1V相コイル7V-A’は、図16の12スロット分の範囲内において2個の環状コイルが外層と内層にそれぞれ挿入されるため、半径方向の位置は、4R0+2R(=2×(R0+R+R0))と表され、第2V相コイル7V-B’は、図16の12スロット分の範囲内において2個の環状コイルが内層と外層とにそれぞれ挿入されるため、半径方向の位置は、4R0+2R(=2×(R0+R+R0))と表される。従って、V相コイル全体としては、8R0+4R(=4R0+2R+4R0+2R)と表せる。
 W相コイルにおいて、第1W相コイル7W-A’は、図16の12スロット分の範囲内において2個の環状コイルが外層に挿入されるため、半径方向の位置は、4R0+4R(=2×(2×R0+2×R))として表され、第2W相コイル7W-B’は、図16の12スロット分の範囲内において2個の環状コイルが内層に挿入されるため、半径方向の位置は、4R0(=4×2×R0))として表される。従って、W相コイル全体としては、8R0+4R(=4R0+4R+4R0)と表せる。
 12スロット分の範囲内でスロット内に配置されている各相のコイルの半径距離を加算した結果、各相、全て同じ8R0+4Rとなり、同じ値となる。
したがって、U相,V相,W相の固定子巻線のインダクタンスは等しくなる。
 各相のインダクタンスがバランスすることで、発電電流が各相等しくなり、固定子巻線およびダイオードの発熱量がバランスし、コイルおよびダイオードの温度上昇、また磁気加振力の増大による磁気音増大等により品質および特性面で向上する。
 また、デルタ結線においては、結線内を循環する循環電流の増加しないため、固定子巻線の銅損として消費されることがなく、発電効率が向上することになる。
 尚、電線の断面積を1/2とした電線サイズを使用し、環状コイルの巻数を2倍にした固定子巻線を並列に接続することでも同様の発電特性が得られ、インダクタンスの均等化される。
 以上説明したように、本実施形態によれば、漏れインダクタンスは各相同等となり、各相のインダクタンスが均等化し、各相の発電電流はバランス化される。したがって、高出力及び高効率の回転電機を得ることができる。
 次に、図17~図22を用いて、第5の実施形態による回転電機の構成について説明する。尚、本実施形態による回転電機の全体構成は、図1に示したものと同様である。
 図17は、短節巻により巻回した第5の実施形態による回転電機の固定子の斜視図である。図18は、短節巻により巻回した第5の実施形態による回転電機の固定子のスロット内における各相のコイル配置図である。尚、図5と同一符号は同一部分を示している。図19~図22は、短節巻により巻回した第5の実施形態による回転電機の固定子の結線図である。
 第1~第4の実施形態では、一つの3相巻線であったが、図17に示す本実施形態では、固定子鉄心のスロット数を2倍のスロット数とし、電気角で30°ずれた2つの3相巻線としている。この例では、スロット数は、72である。このように、2つの3相巻線とすることで、磁気音低減とリップル電圧低減をはかることができる。図17は、72スロットの固定子鉄心6Aに、短節巻で固定子巻線7を巻回した固定子5を示している。
 尚、固定子鉄心のスロット数は、72である。また、このとき、図1に示した回転子のフロント側爪形磁極11は、6個の爪部を有し、リヤ側爪形磁極12も6個の爪部を有している。すなわち、回転子は12極となっている。
 図18は、各相のコイル配置を示しているが、ここで、固定子巻線7は、2つの3相巻線から構成され、第1の三相巻線はU1相、V1相、W1相、第2の三相巻線はU2相、V2相、W2相から構成される。U1相とU2相は電気角で30°ずれ、V1相とV2相及びW1相とW2相も同様に電気角で30°ずれた配置となる。
 固定子巻線7のU1相巻線は、2つの巻線に分割され7U1-Aと、7U1-Bからなる。各U相巻線7U1-A,7U1-Bは、環状に巻回され成形されたコイルを電気角180°の間隔で渡り線によって複数連結した形態で構成され、本例である12極の場合、環状コイルの数は12コイルで各コイル間は渡り線で接続され、連続的に形成される。第一の実施形態である図6のような巻線形態となる。
 図18に示すように、U1相巻線7U1-A,7U1-Bは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角180°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。
 V1相の固定子巻線、W1相の固定子巻線、U2相の固定子巻線、V2相の固定子巻線、W2相の固定子巻線についても、U1相固定子巻線と同様に、それぞれ、V1相巻線7V1-Aと、7V1-Bと、W1相の固定子巻線7W1-A、7W1-Bと、U2相の固定子巻線7U2-A、7U2-Bと、V2相巻線7V2-Aと、7V2-Bと、W2相の固定子巻線7W2-A、7W2-Bとに分割する。
 そして、第1の3相巻線は、U1相巻線7U1-A、7U1-Bと、V1相巻線7V1-A、7V1-Bと、W1相巻線7W1-A、7W1-Bとにより構成される。第2の3相巻線は、U2相巻線7U2-A、7U2-Bと、V2相巻線7V2-A、7V2-Bと、W2相巻線7W2-A、7W2-Bとにより構成される。
 各々の固定子巻線7は、U1相巻線7U1-A,U2相巻線7U2-A,V1相巻線7V1-A,V2相巻線7V2-A,W1相巻線7W1-A,W2相巻線7W2-A,W1相巻線7W1-B,W2相巻線7W2-B,V1相巻線7V1-B,V2相巻線7V2-B,U1相巻線7U1-B,U2相巻線7U2-Bの挿入順で固定子巻線7をスロット内に挿入され、図18に示すように、スロット内に順次配置される。
 図18に示すように、固定子巻線7のスロット内におけるコイルの配置は、半径方向に4分割した4層巻線の配置となる。ここで、スロットの最内周側を第1層とし、最外周側を第4層とすると、第1層と第4層が同相、第2層と第3層が同相となる配置で構成され、各相を並列に接続することで、インダクタンスが合成され、各相のインダクタンスが均等化し発電電流はバランスされる。
 図18に示すように、第2層と第3層の間の線を基準として、U1相巻線7U1-A,U2相巻線7U2-A,V1相巻線7V1-A,V2相巻線7V2-A,W1相巻線7W1-A,W2相巻線7W2-Aと、W1相巻線7W1-B,W2相巻線7W2-B,V1相巻線7V1-B,V2相巻線7V2-B,U1相巻線7U1-B,U2相巻線7U2-Bとは、線対称に挿入される。すなわち、U1相巻線7U1-A,U2相巻線7U2-Aは、第4層に挿入されるのに対して、U1相巻線7U1-B,U2相巻線7U2-Bは、第1層に挿入される。また、V1相巻線7V1-A,V2相巻線7V2-Aは、第4層及び第3層に挿入されるのに対して、V1相巻線7V1-B,V2相巻線7V2-Bは、第1層及び第2層に挿入される。さらに、W1相巻線7W1-A,W2相巻線7W2-Aは、第3層に挿入されるのに対して、W1相巻線7W1-B,W2相巻線7W2-Bは、第2層に挿入される。
 ここで、図18を用いて、具体的に各相巻線の挿入順について説明する。
 図18において、例えば、U1相の固定子巻線7U1-Aの中で、2つの同じ符号U1A1が付けられたコイルは、環状に成形されたコイルを示している。環状の成形コイルは、2つの直線状のスロット挿入部と、2つのスロット挿入部の両端を接続する2つのコイルエンド部とからなる。図18に示した2つのU1相の環状コイルU1A1は、1つの環状に成形されたコイルのそれぞれスロット挿入部を示している。2つのスロット挿入部の両端は、スロットの両端からはみ出た部分において、それぞれ、2つのコイルエンド部により接続される。U1相の環状コイル7U1-Aは、スロットの第4層に挿入される。U1相の第1環状コイルU1A1のスロット挿入部は、間に3つのスロットを挟んで、第1番目のスロットS1と、第5番目のスロットS5に挿入される。U1相の2番目の環状コイルU1A2は、U1相の1番目の環状コイルU1A1が挿入されたスロットS5から一つ飛んだ第7番目のスロットS7と、間に3つスロットを挟んだ第11番目のスロットS11に挿入される。尚、U1相の1番目の環状コイルU1A1とU1相の2番目の環状コイルU1A2とは、渡り線にて接続される。すなわち、U1相の固定子巻線7U1-Aは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角180°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。尚、図18では、12スロット分(全体のスロット数72の1/6)を図示しているが、残りの第3番目~第12番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 U1相の固定子巻線7U1-Aは、全て、スロットの第4層側に挿入される。
 次に、U2相の固定子巻線7U2-Aについて説明する。U2相の固定子巻線7U2-Aは、スロットの第4層に挿入される。U2相の第1環状コイルU2A1のスロット挿入部は、間に3つのスロットを挟んで、第2番目のスロットS2と、第6番目のスロットS6に挿入される。U2相の2番目の環状コイルU2A2は、U2相の1番目の環状コイルU2A1が挿入されたスロットS6から一つ飛んだ第8番目のスロットS8と、間に3つスロットを挟んだ第12番目のスロットS12に挿入される。尚、U2相の1番目の環状コイルU2A1とU2相の2番目の環状コイルU2A2とは、渡り線にて接続される。すなわち、U2相の固定子巻線7U2-Aは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角180°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。尚、図18では、12スロット分(全体のスロット数72の1/6)を図示しているが、残りの第3番目~第12番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 U2相の固定子巻線7U2-Aは、全て、スロットの第4層側に挿入される。
 次に、V1相の固定子巻線7V1-Aについて説明する。V1相の第1環状コイルV1A1のスロット挿入部は、間に3つのスロットを挟んで、第3番目のスロットS3の第4層と、第7番目のスロットS7の第3層に挿入される。V1相の2番目の環状コイルV1A2は、V1相の1番目の環状コイルV1A1が挿入されたスロットS7から一つ飛んだ第9番目のスロットS9の第4層と、間に3つのスロットを挟んだ第13番目のスロット(図示しない)の第3層に挿入される。V1相の1番目の環状コイルV1A1とV1相の2番目の環状コイルV1A2とは、渡り線にて接続される。すなわち、V1相の固定子巻線7V1-Aは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角180°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。
 同様に、V1相の12番目の環状コイルV1A12は、第1番目のスロットS1の第3層に挿入される。尚、図18では、12スロット分(全体のスロット数72の1/6)を図示しているが、残りの第3番目~第12番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 V1相の固定子巻線7V-A1は、全て、スロットの第4層側と第3層側に挿入される。
 次に、V2相の固定子巻線7V2-Aについて説明する。V2相の第1環状コイルV2A1のスロット挿入部は、間に3つのスロットを挟んで、第4番目のスロットS4の第4層と、第8番目のスロットS8の第3層に挿入される。V2相の2番目の環状コイルV2A2は、V2相の1番目の環状コイルV2A1が挿入されたスロットS8から一つ飛んだ第10番目のスロットS10の第4層と、間に3つのスロットを挟んだ第14番目(図示しない)のスロットの第3層に挿入される。尚、V2相の1番目の環状コイルV2A1とV2相の2番目の環状コイルV2A2とは、渡り線にて接続される。すなわち、V2相の固定子巻線7V2-Aは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角180°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。
 同様に、V2相の12番目の環状コイルV2A12は、第2番目のスロットS2の第3層に挿入される。尚、図18では、12スロット分(全体のスロット数72の1/6)を図示しているが、残りの第3番目~第12番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 V2相の固定子巻線7V2-Aは、全て、スロットの第4層側と第3層側に挿入される。
 次に、W1相の固定子巻線7W1-Aについて説明する。W1相の第1環状コイルW1A1のスロット挿入部は、間に3つのスロットを挟んで、第5番目のスロットS5と、第9番目のスロットS9の第3層に挿入される。W1相の2番目の環状コイルW1A2は、W1相の1番目の環状コイルW1A1が挿入されたスロットS9から一つ飛んだ第11番目のスロットS11と、間に3つのスロットを挟んだ第15番目のスロット(図示しない)に挿入される。尚、W1相の1番目の環状コイルW1A1とW1相の2番目の環状コイルW1A2とは、渡り線にて接続される。すなわち、W1相の固定子巻線7W1-Aは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角180°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。
 同様に、W1相の12番目の環状コイルW1A12は、第3番目のスロットS3の第3層に挿入される。尚、図18では、12スロット分(全体のスロット数72の1/6)を図示しているが、残りの第3番目~第12番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 W1相の固定子巻線7W1-Aは、全て、スロットの第3層側に挿入される。
 次に、W2相の固定子巻線7W2-Aについて説明する。W2相の第1環状コイルW2A1のスロット挿入部は、間に3つのスロットを挟んで、第6番目のスロットS6と、第10番目のスロットS10の第3層に挿入される。W2相の2番目の環状コイルW2A2は、W2相の1番目の環状コイルW2A1が挿入されたスロットS10から一つ飛んだ第12番目のスロットS12と、間に3つのスロットを挟んだ第16番目のスロット(図示しない)に挿入される。尚、W2相の1番目の環状コイルW2A1とW2相の2番目の環状コイルW2A2とは、渡り線にて接続される。すなわち、W2相の固定子巻線7W2-Aは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角180°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。
 同様に、W2相の12番目の環状コイルW2A12は、第4番目のスロットS4の第4層に挿入される。尚、図18では、12スロット分(全体のスロット数72の1/6)を図示しているが、残りの第3番目~第12番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 W2相の固定子巻線7W2-Aは、全て、スロットの第3層側に挿入される。
 次に、W1相の固定子巻線7W1-Bについて説明する。W1相の第1環状コイルW1B1のスロット挿入部は、間に3つのスロットを挟んで、第5番目のスロットS5と、第9番目のスロットS9の第2層に挿入される。W1相の2番目の環状コイルW1B2は、W1相の1番目の環状コイルW1B1が挿入されたスロットS9から一つ飛んだ第11番目のスロットS11と、間に3つのスロットを挟んだ第15番目のスロット(図示しない)に挿入される。尚、W1相の1番目の環状コイルW1B1とW1相の2番目の環状コイルW1B2とは、渡り線にて接続される。すなわち、第1BのW相の固定子巻線7W1-Bは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角180°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。
 同様に、W1相の12番目の環状コイルW1B12は、第3番目のスロットS3の第2層に挿入される。尚、図18では、12スロット分(全体のスロット数72の1/6)を図示しているが、残りの第3番目~第12番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 W1相の固定子巻線7W1-Bは、全て、スロットの第2層側に挿入される。
 次に、W2相の固定子巻線7W2-Bについて説明する。W2相の第1環状コイルW2B1のスロット挿入部は、間に3つのスロットを挟んで、第6番目のスロットS6、第10番目のスロットS10の第2層に挿入される。W2相の2番目の環状コイルW2B2は、W2相の1番目の環状コイルW2B1が挿入されたスロットS10から一つ飛んだ第12番目のスロットS12と、間に3つのスロットを挟んだ第16番目のスロット(図示しない)に挿入される。尚、W2相の1番目の環状コイルW2B1とW2相の2番目の環状コイルW2B2とは、渡り線にて接続される。すなわち、W2相の固定子巻線7W2-Bは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角180°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。
 同様に、W2相の12番目の環状コイルW2B12は、第4番目のスロットS4の第2層に挿入される。尚、図18では、12スロット分(全体のスロット数72の1/6)を図示しているが、残りの第3番目~第12番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 W2相の固定子巻線7W2-Bは、全て、スロットの第2層側に挿入される。
 次に、V1相の固定子巻線7V1-Bについて説明する。V1相の第1環状コイルV1B1のスロット挿入部は、間に3つのスロットを挟んで、第3番目のスロットS3の第1層と、第7番目のスロットS7の第2層に挿入される。V1相の第2環状コイルV1B2のスロット挿入部は、間に3つのスロットを挟んで、第9番目のスロットS9の第1層と、第13番目のスロット(図示しない)の第2層に挿入される。尚、V1相の1番目の環状コイルV1B1とV1相の2番目の環状コイルV1B2とは、渡り線にて接続される。すなわち、V1相の固定子巻線7V1-Bは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角180°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。
 同様に、V1相の12番目の環状コイルV1B12は、第1番目のスロットS1の第2層に挿入される。尚、図18では、12スロット分(全体のスロット数72の1/6)を図示しているが、残りの第3番目~第12番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 V1相の固定子巻線7V1-Bは、全て、スロットの第2層側と第1層側に挿入される。
 次に、V2相の固定子巻線7V2-Bについて説明する。V2相の第1環状コイルV2B1のスロット挿入部は、間に3つのスロットを挟んで、第4番目のスロットS4の第1層と、第8番目のスロットS8の第2層に挿入される。V2相の2番目の環状コイルV2B2は、V2相の1番目の環状コイルV2B1が挿入されたスロットS8から一つ飛んだ第10番目のスロットS10の第1層と、間に3つのスロットを挟んだ第14番目のスロット(図示しない)の第2層に挿入される。尚、V2相の1番目の環状コイルV2B1とV2相の2番目の環状コイルV2B2とは、渡り線にて接続される。すなわち、V2相の固定子巻線7V2-Bは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角180°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。
 同様に、V2相の12番目の環状コイルV2B12は、第2番目のスロットS2の第2層に挿入される。尚、図18では、12スロット分(全体のスロット数72の1/6)を図示しているが、残りの第3番目~第12番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 V2相の固定子巻線7V2-Bは、全て、スロットの第2層側と第1層側に挿入される。
 次に、U1相の固定子巻線7U1-Bについて説明する。U1相の環状コイル7U1-Bは、スロットの第1層に挿入される。U1相の第1環状コイルU1B1のスロット挿入部は、間に3つのスロットを挟んで、第1番目のスロットS1と、第5番目のスロットS5に挿入される。U1相の2番目の環状コイルU1B2は、U1相の1番目の環状コイルU1B1が挿入されたスロットS5から一つ飛んだ第7番目のスロットS7と、間に3つスロットを挟んだ第11番目のスロットS11に挿入される。尚、U1相の1番目の環状コイルU1B1とU1相の2番目の環状コイルU1B2とは、渡り線にて接続される。すなわち、U1相の固定子巻線7U1-Bは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角180°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。尚、図18では、12スロット分(全体のスロット数72の1/6)を図示しているが、残りの第3番目~第12番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 U1相の固定子巻線7U1-Bは、全て、スロットの第1層側に挿入される。
 次に、U2相の固定子巻線7U2-Bについて説明する。U2相の固定子巻線7U2-Bは、スロットの第1層に挿入される。U2相の第1環状コイルU2B1のスロット挿入部は、間に3つのスロットを挟んで、第2番目のスロットS2と、第6番目のスロットS6に挿入される。U2相の2番目の環状コイルU2B2は、U2相の1番目の環状コイルU2B1が挿入されたスロットS6から一つ飛んだ第8番目のスロットS8と、間に3つスロットを挟んだ第12番目のスロットS12に挿入される。尚、U2相の1番目の環状コイルU2B1とU2相の2番目の環状コイルU2B2とは、渡り線にて接続される。すなわち、U2相の固定子巻線7U2-Bは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角180°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。尚、図18では、12スロット分(全体のスロット数72の1/6)を図示しているが、残りの第3番目~第12番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 U2相の固定子巻線7U2-Bは、全て、スロットの第1層側に挿入される。
 ここで、例えば、回転子の中心から第1層のコイル半径方向の中心位置までの距離をR0とし、第1層のコイル半径方向の中心位置を基準として、第2層,第3層,第4層のコイル半径方向の中心位置を、それぞれ、R0+R,R0+2R,R0+3Rとする。
 U1相コイルにおいて、U1相コイル7U1-Aは、図18の12スロット分の範囲内において2個の環状コイルが全て第4層に挿入されるため、半径方向の位置は、4R0+12R(=2×(2×R0+2×3R))として表され、U1相コイル7U1-Bは、図18の12スロット分の範囲内において4個の環状コイルが第1層に挿入されるため、半径方向の位置は、4R0(=2×2R0)として表される。従って、U1相コイル全体としては、U1相コイル7U1-AとU1相コイル7U1-Bとを足し合わせて、8R0+12R(=4R0+12R+4R0)と表せる。
 U2相コイルにおいて、U2相コイル7U2-Aは、図18の12スロット分の範囲内において2個の環状コイルが全て第4層に挿入されるため、半径方向の位置は、4R0+12R(=2×(2×R0+2×3R))として表され、U2相コイル7U2-Bは、図18の12スロット分の範囲内において2個の環状コイルが第1層に挿入されるため、半径方向の位置は、4R0(=2×2R0)として表される。従って、U2相コイル全体としては、U2相コイル7U2-AとU2相コイル7U2-Bとを足し合わせて、8R0+12R(=4R0+12R+4R0)と表せる。
 V1相コイルにおいて、V1相コイル7V1-Aは、図18の12スロット分の範囲内において2個の環状コイルが第4層と第3層とにそれぞれ挿入されるため、半径方向の位置は、4R0+10R(=2×(R0+3R+R0+2R))と表され、V1相コイル7V1-Bは、図18の12スロット分の範囲内において2個の環状コイルが第1層と第2層とにそれぞれ挿入されるため、半径方向の位置は、4R0+2R(=2×(R0+R+R0))と表される。従って、V1相コイル全体としては、V1相コイル7V1-AとV1相コイル7V1-Bとを足し合わせて、8R0+12R(=4R0+10R+4R0+2R)と表せる。
 V2相コイルにおいて、V2相コイル7V2-Aは、図18の12スロット分の範囲内において2個の環状コイルが第4層と第3層とにそれぞれ挿入されるため、半径方向の位置は、4R0+10R(=2×(R0+3R+R0+2R))と表され、V2相コイル7V2-Bは、図18の12スロット分の範囲内において2個の環状コイルが第1層と第2層とにそれぞれ挿入されるため、半径方向の位置は、4R0+2R(=2×(R0+R+R0))と表される。従って、V2相コイル全体としては、V2相コイル7V2-AとV2相コイル7V2-Bとを足し合わせて、8R0+12R(=4R0+10R+4R0+2R)と表せる。
 W1相コイルにおいて、W1相コイル7W1-Aは、図18の12スロット分の範囲内において2個の環状コイルが第3層に挿入されるため、半径方向の位置は、4R0+8R(=2×(2R0+2×2R))として表され、W1相コイル7W1-Bは、図18の12スロット分の範囲内において2個の環状コイルが第2層に挿入されるため、半径方向の位置は、4R0+4R(=2×(2R0+2R))として表される。従って、W1相コイル全体としては、W1相コイル7W1-AとW1相コイル7W1-Bとを足し合わせて、8R0+12R(=4R0+8R+4R0+4R)と表せる。
 W2相コイルにおいて、W2相コイル7W2-Aは、図18の12スロット分の範囲内において2個の環状コイルが第3層に挿入されるため、半径方向の位置は、4R0+8R(=2×(2R0+2×2R))として表され、W2相コイル7W2-Bは、図18の12スロット分の範囲内において2個の環状コイルが第2層に挿入されるため、半径方向の位置は、4R0+4R(=2×(2R0+2R))として表される。従って、W2相コイル全体としては、W2相コイル7W2-AとW2相コイル7W2-Bとを足し合わせて、8R0+12R(=4R0+8R+4R0+4R)と表せる。
 12スロット分の範囲内でスロット内に配置されている各相のコイルの半径距離を加算した結果、各U1相,V1相,W1相,U2相,V2相,W2相の固定子巻線、全て同じ8R0+12Rとなり、同じ値となる。
 以上のように、スロットの配置されたU1相,V1相,W1相,U2相,V2相,W2相の固定子巻線のインダクタンスは等しくなり、各相の固定子巻線毎にインダクタンスのアンバランスが発生しなくなる。
 各相のインダクタンスがバランスすることで、発電電流が各相等しくなり、固定子巻線およびダイオードの発熱量がバランスし、コイルおよびダイオードの温度上昇、また磁気加振力の増大による磁気音増大等により品質および特性面で向上する。
 ここで、図19及び図20を用いて、各相コイルの結線関係について説明する。
 図19に示すように、第1巻線において、スター結線では、U1相コイルは、7U1-Aと、7U1-Bとを並列接続する。また、V1相コイルは、7V1-Aと、7V1-Bとを並列接続する。さらに、W1相コイルは、7W1-Aと、7W1-Bとを並列接続する。その上で、各相コイルをスター結線する。第2の巻線においても、U2相コイルは、7U2-Aと、7U2-Bとを並列接続し、V2相コイルは、7V2-Aと、7V2-Bとを並列接続。W2相コイルについても、7W-Aと、7W2-B各相毎に並列接続した上で、スター結線する。
 また、図20に示すように、第1巻線において、デルタ結線では、U1相コイルは、7U1-Aと、7U1-Bとを並列接続する。また、V1相コイルは、7V1-Aと、7V1-Bとを並列接続する。さらに、W1相コイルは、7W1-Aと、7W1-Bとを並列接続する。その上で、各相コイルをデルタ結線する。第2の巻線においても、U2相コイルは、7U2-Aと、7U2-Bとを並列接続し、V2相コイルは、7V2-Aと、7V2-Bとを並列接続。W2相コイルについても、7W-Aと、7W2-B各相毎に並列接続した上で、デルタ結線する。
 図17に示した例では、24本の口出し線71が、2本ずつ(スター結線)または4本ずつ(デルタ結線)組となり、合計6組備えられる。そして、それぞれの組の口出し線71を接続することで、各相コイルが2つの同相巻線を並列接続することができる。
このとき、スター結線では中性点2箇所が備えられる。
 次に、図21及び図22を用いて、各相コイルの結線関係について他の例について説明する。ここでは、図19及び図20に示した例と同様の発電特性を得るため、各相の固定子巻線は、電線サイズを断面積の2倍のサイズで、環状コイルの巻数を半分に分割する。
 この場合、図21に示すように、第1巻線において、スター結線では、U1相コイルは、7U1-Aと、7U1-Bとを直列接続する。また、V1相コイルは、7V1-Aと、7V1-Bとを直列接続する。さらに、W1相コイルは、7W1-Aと、7W1-Bとを直列接続する。その上で、各相コイルをスター結線する。第2の巻線においても、U2相コイルは、7U2-Aと、7U2-Bとを直列接続し、V2相コイルは、7V2-Aと、7V2-Bとを直列接続。W2相コイルについても、7W-Aと、7W2-B各相毎に直列接続した上で、スター結線する。
 また、図22に示すように、第1巻線において、デルタ結線では、U1相コイルは、7U1-Aと、7U1-Bとを直列接続する。また、V1相コイルは、7V1-Aと、7V1-Bとを直列接続する。さらに、W1相コイルは、7W1-Aと、7W1-Bとを直列接続する。その上で、各相コイルをデルタ結線する。第2の巻線においても、U2相コイルは、7U2-Aと、7U2-Bとを直列接続し、V2相コイルは、7V2-Aと、7V2-Bとを直列接続。W2相コイルについても、7W-Aと、7W2-B各相毎に直列接続した上で、デルタ結線する。
 図17に示した例では、24本の口出し線71が、1本ずつ(スター結線)または2本ずつ(デルタ結線)組となり、合計6組備えられる。
このとき、口出し線の他にスター結線では中性点2箇所と直列接続された6箇所の連結点が備えられる。
 以上説明したように、本実施形態によれば、漏れインダクタンスは各相同等となり、各相のインダクタンスが均等化し、各相の発電電流はバランス化される。したがって、高出力及び高効率の回転電機を得ることができる。
 次に、図23を用いて、第6の実施形態による回転電機の構成について説明する。尚、本実施形態による回転電機の全体構成は、図1に示したものと同様である。また、本実施形態による回転電機の固定子の構成は、図17と同様である。
 図23は、短節巻により巻回した第6の実施形態による回転電機の固定子のスロット内における各相のコイル配置図である。尚、図5と同一符号は同一部分を示している。
 第1~第4の実施形態では、一つの3相巻線であったが、図23に示す本実施形態では、固定子鉄心のスロット数を2倍のスロット数とし、電気角で30°ずれた2つの3相巻線としている。この例では、スロット数は、72である。このように、2つの3相巻線とすることで、磁気音低減とリップル電圧低減をはかることができる。
 尚、固定子鉄心のスロット数は、72である。また、このとき、図1に示した回転子のフロント側爪形磁極11は、6個の爪部を有し、リヤ側爪形磁極12も6個の爪部を有している。すなわち、回転子は12極となっている。
 図23は、各相のコイル配置を示しているが、ここで、固定子巻線7は、2つの3相巻線から構成され、第1の三相巻線はU1相、V1相、W1相、第2の三相巻線はU2相、V2相、W2相から構成される。U1相とU2相は電気角で30°ずれ、V1相とV2相及びW1相とW2相も同様に電気角で30°ずれた配置となる。
 固定子巻線7のU1相巻線は、2つの巻線に分割され7U1-Aと、7U1-Bからなる。各U相巻線7U1-A,7U1-Bは、環状に巻回され成形されたコイルを電気角360°の間隔で渡り線によって複数連結した形態で構成され、本例である12極の場合、環状コイルの数は6コイルで各コイル間は渡り線で接続され、連続的に形成される。第4の実施形態である図15のような巻線形態となる。
 図23に示すように、U1相巻線7U1-A,7U1-Bは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角360°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。
また、7U1-Aと7U1-Bとは、電気角180°ずらし、スロット内に挿入しU1相の固定子巻線を形成する。
 V1相の固定子巻線、W1相の固定子巻線、U2相の固定子巻線、V2相の固定子巻線、W2相の固定子巻線についても、U1相固定子巻線と同様に、それぞれ、V1相巻線7V1-Aと、7V1-Bと、W1相の固定子巻線7W1-A、7W1-Bと、U2相の固定子巻線7U2-A、7U2-Bと、V2相巻線7V2-Aと、7V2-Bと、W2相の固定子巻線7W2-A、7W2-Bとに分割する。
 そして、第1の3相巻線は、U1相巻線7U1-A、7U1-Bと、V1相巻線7V1-A、7V1-Bと、W1相巻線7W1-A、7W1-Bとにより構成される。第2の3相巻線は、U2相巻線7U2-A、7U2-Bと、V2相巻線7V2-A、7V2-Bと、W2相巻線7W2-A、7W2-Bとにより構成される。
 各々の固定子巻線7は、U1相巻線7U1-A,U2相巻線7U2-A,V1相巻線7V1-A,V2相巻線7V2-A,W1相巻線7W1-A,W2相巻線7W2-A,W1相巻線7W1-B,W2相巻線7W2-B,V1相巻線7V1-B,V2相巻線7V2-B,U1相巻線7U1-B,U2相巻線7U2-Bの挿入順で固定子巻線7をスロット内に挿入され、図18に示すように、スロット内に順次配置される。
 図23に示すように、固定子巻線7の配置は、スロットの半径方向に2分割され、スロット開口部側を内層、固定子鉄心6の外周側を外層となる2層巻線の配置となる。ここで、U1相巻線7U1-A,U2相巻線7U2-A,V1相巻線7V1-A,V2相巻線7V2-A,W1相巻線7W1-A,W2相巻線7W2-Aは外層に配置され、残りのW1相巻線7W1-B,W2相巻線7W2-B,V1相巻線7V1-B,V2相巻線7V2-B,U1相巻線7U1-B,U2相巻線7U2-Bは内層に配置され、各相並列に接続することで、インダクタンスが合成され、各相のインダクタンスが均等化し発電電流はバランスされる。
 ここで、図23を用いて、具体的に各相巻線の挿入順について説明する。
 図23において、例えば、U1相の固定子巻線7U1-Aの中で、2つの同じ符号U1A1が付けられたコイルは、環状に成形されたコイルを示している。環状の成形コイルは、2つの直線状のスロット挿入部と、2つのスロット挿入部の両端を接続する2つのコイルエンド部とからなる。図23に示した2つのU1相の環状コイルU1A1は、1つの環状に成形されたコイルのそれぞれスロット挿入部を示している。2つのスロット挿入部の両端は、スロットの両端からはみ出た部分において、それぞれ、2つのコイルエンド部により接続される。U1相の環状コイル7U1-Aは、スロットの外層に挿入される。U1相の第1環状コイルU1A1のスロット挿入部は、間に3つのスロットを挟んで、第1番目のスロットS1と、第5番目のスロットS5に挿入される。U1相の固定子巻線7U1-Aは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチの2倍の電気角360°間隔で6個配置され、各環状コイルを渡り線で連結されている。環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。尚、図23では、12スロット分(全体のスロット数72の1/6)を図示しているが、残りの環状コイルについても同様に繰り返される。
 第1AのU相の固定子巻線7U1-Aは、全て、スロットの外層側に挿入される。
 次に、U2相の固定子巻線7U2-Aについて説明する。U2相の固定子巻線7U2-Aは、スロットの外層に挿入される。U2相の第1環状コイルU2A1のスロット挿入部は、間に3つのスロットを挟んで、第2番目のスロットS2と、第6番目のスロットS6に挿入される。U2相の固定子巻線7U2-Aは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチの2倍の電気角360°間隔で6個配置され、各環状コイルを渡り線で連結されている。環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。尚、図23では、12スロット分(全体のスロット数72の1/6)を図示しているが、残りの環状コイルについても同様に繰り返される。
 第2AのU相の固定子巻線7U2-Aは、全て、スロットの外層側に挿入される。
 次に、V1相の固定子巻線7V1-Aについて説明する。V1相の第1環状コイルV1A1のスロット挿入部は、間に3つのスロットを挟んで、第9番目のスロットS9の外層と、第13番目のスロット(図示しない)の内層に挿入される。V1相の固定子巻線7V1-Aは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチの2倍の電気角360°間隔で6個配置され、各環状コイルを渡り線で連結されている。環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。尚、図23では、12スロット分を(全体のスロット数72の1/6)を図示しているが、残りの環状コイルについても同様に繰り返される。
 V1相の固定子巻線7V1-Aは、全て、スロットの外層側と内層側に挿入される。
 次に、V2相の固定子巻線7V2-Aについて説明する。V2相の第1環状コイルV2A1のスロット挿入部は、間に3つのスロットを挟んで、第10番目のスロットS10の外層と、第14番目のスロット(図示しない)の内層に挿入される。V2相の固定子巻線7V2-Aは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチの2倍の電気角360°間隔で6個配置され、各環状コイルを渡り線で連結されている。環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。尚、図23では、12スロット分(全体のスロット数72の1/6)を図示しているが、残りの環状コイルについても同様に繰り返される。
 V2相の固定子巻線7V2-Aは、全て、スロットの外層側と内層側に挿入される。
 次に、W1相の固定子巻線7W1-Aについて説明する。W1相の第1環状コイルW1A1のスロット挿入部は、間に3つのスロットを挟んで、第11番目のスロットS11と、第15番目のスロット(図示しない)の外層に挿入される。W1相の固定子巻線7W1-Aは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチの2倍の電気角360°間隔で6個配置され、各環状コイルを渡り線で連結されている。環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。
 同様に、W1相の6番目の環状コイルW1A6は、第3番目のスロットS3の外層に挿入される。尚、図23では、12スロット分(全体のスロット数72の1/6)を図示しているが、残りの環状コイルについても同様に繰り返される。
 W1相の固定子巻線7W1-Aは、全て、スロットの外層側に挿入される。
 次に、W2相の固定子巻線7W2-Aについて説明する。W2相の第1環状コイルW2A1のスロット挿入部は、間に3つのスロットを挟んで、第12番目のスロットS12と、第16番目のスロット(図示しない)の外層に挿入される。W2相の固定子巻線7W2-Aは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチの2倍の電気角360°間隔で6個配置され、各環状コイルを渡り線で連結されている。環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。
 同様に、W12相の6番目の環状コイルW2A6は、第4番目のスロットS4の外層に挿入される。尚、図23では、12スロット分(全体のスロット数72の1/6)を図示しているが、残りの環状コイルについても同様に繰り返される。
 W2相の固定子巻線7W2-Aは、全て、スロットの外層側に挿入される。
 次に、第1BのW相の固定子巻線7W1-Bについて説明する。W1相の第1環状コイルW1B1のスロット挿入部は、間に3つのスロットを挟んで、第5番目のスロットS5と、第9番目のスロットS9の内層に挿入される。W1相の固定子巻線7W1-Bは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチの2倍の電気角360°間隔で6個配置され、各環状コイルを渡り線で連結されている。環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。尚、図23では、12スロット分(全体のスロット数72の1/6)を図示しているが、残りの環状コイルについても同様に繰り返される。
 W1相の固定子巻線7W1-Bは、全て、スロットの内層側に挿入される。
 次に、W2相の固定子巻線7W2-Bについて説明する。W2相の第1環状コイルW2B1のスロット挿入部は、間に3つのスロットを挟んで、第6番目のスロットS6と、第10番目のスロットS10の内層に挿入される。W2相の固定子巻線7W2-Bは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチの2倍の電気角360°間隔で6個配置され、各環状コイルを渡り線で連結されている。環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。尚、図23では、12スロット分(全体のスロット数72の1/6)を図示しているが、残りの環状コイルについても同様に繰り返される。
 W2相の固定子巻線7W2-Bは、全て、スロットの内層側に挿入される。
 次に、V1相の固定子巻線7V1-Bについて説明する。V1相の第1環状コイルV1B1のスロット挿入部は、間に3つのスロットを挟んで、第3番目のスロットS3の内層と、第7番目のスロットS7の外層に挿入される。V1相の固定子巻線7V1-Bは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチの2倍の電気角360°間隔で6個配置され、各環状コイルを渡り線で連結されている。環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。尚、図23では、12スロット分(全体のスロット数72の1/6)を図示しているが、残りの環状コイルについても同様に繰り返される。
 V1相の固定子巻線7V1-Bは、全て、スロットの外層側と内層側に挿入される。
 次に、V2相の固定子巻線7V2-Bについて説明する。V2相の第1環状コイルV2B1のスロット挿入部は、間に3つのスロットを挟んで、第4番目のスロットS4の内層と、第8番目のスロットS8の外層に挿入される。V2相の固定子巻線7V2-Bは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチの2倍の電気角360°間隔で6個配置され、各環状コイルを渡り線で連結されている。環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。尚、図23では、12スロット分(全体のスロット数72の1/6)を図示しているが、残りの環状コイルについても同様に繰り返される。
 V2相の固定子巻線7V2-Bは、全て、スロットの外層側と内層層側に挿入される。
 次に、U1相の固定子巻線7U1-Bについて説明する。U1相の環状コイル7U1-Bは、スロットの内層に挿入される。U1相の第1環状コイルU1B1のスロット挿入部は、間に3つのスロットを挟んで、第7番目のスロットS7と、第11番目のスロットS11に挿入される。U1相の固定子巻線7U1-Bは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチの2倍の電気角360°間隔で6個配置され、各環状コイルを渡り線で連結されている。環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。尚、図23では、12スロット分(全体のスロット数72の1/6)を図示しているが、残りの環状コイルについても同様に繰り返される。
 U1相の固定子巻線7U1-Bは、全て、スロットの内層側に挿入される。
 次に、U2相の固定子巻線7U2-Bについて説明する。U2相の固定子巻線7U2-Bは、スロットの内層に挿入される。U2相の第1環状コイルU2B1のスロット挿入部は、間に3つのスロットを挟んで、第8番目のスロットS8と、第12番目のスロットS12に挿入される。U2相の固定子巻線7U2-Bは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチの2倍の電気角360°間隔で6個配置され、各環状コイルを渡り線で連結されている。環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。尚、図23では、12スロット分(全体のスロット数72の1/6)を図示しているが、残りの環状コイルについても同様に繰り返される。
 U2相の固定子巻線7U2-Bは、全て、スロットの内層側に挿入される。
 ここで、例えば、回転子の中心から内層のコイル半径方向の中心位置までの距離をR0とし、内層のコイル半径方向の中心位置を基準として、外層のコイル半径方向の中心位置を、R0+Rとする。
 U1相コイルにおいて、U1相コイル7U1-Aは、図23の12スロット分の範囲内において1個の環状コイルが外層に挿入されるため、半径方向の位置は、2R0+2Rとして表され、U1相コイル7U1-Bは、図23の12スロット分の範囲内において1個の環状コイルが内層に挿入されるため、半径方向の位置は、2R0として表される。従って、U1相コイル全体としては、U1相コイル7U1-AとU1相コイル7U1-Bとを足し合わせて、4R0+2R(=2R0+2R+2R0)と表せる。
 U2相コイルにおいて、U2相コイル7U2-Aは、図23の12スロット分の範囲内において1個の環状コイルが外層に挿入されるため、半径方向の位置は、2R0+2Rとして表され、U2相コイル7U2-Bは、図23の12スロット分の範囲内において1個の環状コイルが内層に挿入されるため、半径方向の位置は、2R0として表される。従って、U2相コイル全体としては、U2相コイル7U2-AとU2相コイル7U2-Bとを足し合わせて、4R0+2R(=2R0+2R+2R0)と表せる。
 V1相コイルにおいて、V1相コイル7V1-Aは、図23の12スロット分の範囲内において1個の環状コイルが外層と内層とにそれぞれ挿入されるため、半径方向の位置は、2R0+R(=R0+R+R0)と表され、V1相コイル7V1-Bは、図23の12スロット分の範囲内において1個の環状コイルが外層と内層とにそれぞれ挿入されるため、半径方向の位置は、2R0+R(=R0+R+R0)と表される。従って、V1相コイル全体としては、V1相コイル7V1-AとV1相コイル7V1-Bとを足し合わせて、4R0+2R(=2R0+R+2R0+R)と表せる。
 V2相コイルにおいて、V2相コイル7V2-Aは、図23の12スロット分の範囲内において1個の環状コイルが外層と内層とにそれぞれ挿入されるため、半径方向の位置は、2R0+R(=R0+R+R0)と表され、V2相コイル7V2-Bは、図23の12スロット分の範囲内において1個の環状コイルが外層と内層とにそれぞれ挿入されるため、半径方向の位置は、2R0+R(=R0+R+R0)と表される。従って、V2相コイル全体としては、V2相コイル7V2-AとV2相コイル7V2-Bとを足し合わせて、4R0+2R(=2R0+R+2R0+R)と表せる。
 W1相コイルにおいて、W1相コイル7W1-Aは、図23の12スロット分の範囲内において1個の環状コイルが外層に挿入されるため、半径方向の位置は、2R0+2Rとして表され、W1相コイル7W1-Bは、図23の12スロット分の範囲内において1個の環状コイルが内層に挿入されるため、半径方向の位置は、2R0として表される。従って、W1相コイル全体としては、W1相コイル7W1-AとW1相コイル7W1-Bとを足し合わせて、4R0+2R(=2R0+2R+2R0)と表せる。
 W2相コイルにおいて、W2相コイル7W2-Aは、図23の12スロット分の範囲内において1個の環状コイルが外層に挿入されるため、半径方向の位置は、2R0+2Rとして表され、W2相コイル7W2-Bは、図23の12スロット分の範囲内において1個の環状コイルが内層に挿入されるため、半径方向の位置は、2R0として表される。従って、W2相コイル全体としては、W2相コイル7W2-AとW2相コイル7W2-Bとを足し合わせて、4R0+2R(=2R0+2R+2R0)と表せる。
 12スロット分の範囲内でスロット内に配置されている各相のコイルの半径距離を加算した結果、各U1相,V1相,W1相,U2相,V2相,W2相の固定子巻線、全て同じ4R0+2Rとなり、同じ値となる。
 以上のように、スロットの配置されたU1相,V1相,W1相,U2相,V2相,W2相の固定子巻線のインダクタンスは等しくなる。
 尚、固定子巻線の分割方法については、電線サイズを断面積の1/2のサイズとし、環状コイルの巻数を2倍して、固定子巻線を各々分割し、固定子鉄心装着後に並列に接続しても同様の発電特性が得られ、各相のインダクタンスが均等化する。
 以上説明したように、本実施形態によれば、各相のインダクタンスがバランスすることで、発電電流が各相等しくなり、固定子巻線およびダイオードの発熱量がバランスし、コイルおよびダイオードの温度上昇、また磁気加振力の増大による磁気音増大等により品質および特性面で向上する。
 次に、図24を用いて、第7の実施形態による回転電機の構成について説明する。尚、本実施形態による回転電機の全体構成は、図1に示したものと同様である。
 図24は、短節巻により巻回した第7の実施形態による回転電機の固定子のスロット内における各相のコイル配置図である。尚、図5と同一符号は同一部分を示している。
 第1~第6の実施形態では、各相のコイルを同じ相内で分割していたが、本実施形態では、各相を分割せずインダクタンスの均等化を図るようにしている。
 本実施形態において、各相の固定子巻線は、図2の構成である。すなわち、固定子巻線7は、環状に巻回され成形されたコイルを渡り線で複数連結した形態で構成され、本例である12極3相巻線の場合、環状コイルの数は12コイルで各コイル間は渡り線で接続され、連続的に形成される。環状コイルの巻数は、例えば、8Tである。
 尚、固定子鉄心のスロット数は、36である。また、このとき、図1に示した回転子のフロント側爪形磁極11は、6個の爪部を有し、リヤ側爪形磁極12も6個の爪部を有している。すなわち、回転子は12極となっている。
 図2に示したように、U相の固定子巻線7Uは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角180°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは短節巻となる。
 また、V相の固定子巻線とW相の固定子巻線についても同様の構成である。
 成形された固定子巻線7は、各相毎にU相の固定子巻線7U,V相の固定子巻線7V,W相の固定子巻線7Wの順番にスロット内に挿入され、図24に示すように、スロット内に順次配置される。尚、回転子の極数は12極であり、固定子のスロット数が36とすると、第1スロットS1と第4スロットS4の間のピッチが、電気角で180°となる。
 固定子巻線7の配置は、スロットの周方向に2分割され、それぞれ、第1列,第2列となる、周方向に2層巻線の配置となる。
 最初に、U相の固定子巻線7Uについて説明する。第1の環状コイルU1のスロット挿入部は、間に一つのスロットS2を挟んで、第1番目のスロットS1の第1列と、第3番目のスロットS3の第2列に挿入される。2番目のU相の環状コイルU2は、1番目のU相の環状コイルU1が挿入されたスロットS3に隣接する第4番目のスロットS4の第1列と、間に一つスロットS5を挟んだ第6番目のスロットS6の第2列に挿入される。尚、1番目のU相の環状コイルU1と2番目のU相の環状コイルU2とは、図2に示したように渡り線にて接続される。すなわち、U相の環状コイル7Uは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角180°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角120°で巻回される短節巻となる。
 同様に、3番目のU相の環状コイルU3は、第7番目のスロットS7の第1列と第9番目のスロットS9の第2列とに挿入される。また、4番目のU相の環状コイルU4は、第10番目のスロットS10の第1列と第12番目のスロットS12の第2列とに挿入される。尚、図4では、12スロット分(全体のスロット数36の1/3)を図示しているが、残りの第5番目~第12番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 次に、V相の固定子巻線7Vについて説明する。第1の環状コイルV1のスロット挿入部は、間に一つのスロットS3を挟んで、第2番目のスロットS2の第1列と、第4番目のスロットS4の第2列に挿入される。2番目のV相の環状コイルV2は、1番目のV相の環状コイルV1が挿入されたスロットS4に隣接する第5番目のスロットS5の第1列と、間に一つスロットS6を挟んだ第7番目のスロットS7の第2列に挿入される。同様に、3番目のV相の環状コイルV3は、第8番目のスロットS8の第1列と第10番目のスロットS10の第2列に挿入される。また、4番目のV相の環状コイルV4は、第11番目のスロットS11の第1列と図示しない第13番目のスロットの第2列とに挿入される。また、12番目のV相の環状コイルV12は、第1番目のスロットS1の第2列に挿入される。尚、図4では、12スロット分(全体のスロット数36の1/3)を図示しているが、残りの第5番目~第12番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 次に、W相の固定子巻線7Wについて説明する。第1の環状コイルW1のスロット挿入部は、間に一つのスロットS4を挟んで、第3番目のスロットS3の第1列と、第5番目のスロットS5の第2列に挿入される。2番目のW相の環状コイルW2は、1番目のW相の環状コイルW1が挿入されたスロットS5に隣接する第6番目のスロットS6の第1列と、間に一つスロットS7を挟んだ第8番目のスロットS8の第2列に挿入される。同様に、3番目のW相の環状コイルW3は、第9番目のスロットS9の第1列と第11番目のスロットS11の第2列とに挿入される。また、4番目のW相の環状コイルW4は、第12番目のスロットS12の第1列と図示しない第14番目のスロットの第2列とに挿入される。また、12番目のW相の環状コイルW12は、第2番目のスロットS2の第2列に挿入される。尚、図4では、12スロット分(全体のスロット数36の1/3)を図示しているが、残りの第5番目~第12番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
 このようなコイル配置により、漏れインダクタンスは各相同等となり、各相のインダクタンスが均等化し、各相の発電電流はバランス化される。
 次に、図25を用いて、第8の実施形態による回転電機の構成について説明する。尚、本実施形態による回転電機の全体構成は、図1に示したものと同様である。
 図25は、第8の実施形態による回転電機の固定子のスロット内におけるコイルのインダクタンスの説明図である。
 前述の各実施形態においては、固定子鉄心のスロットの周方向幅は内周側から外周側まで同一幅であり、固定子巻線は電線径及びコイルの巻数を同一とし、各相均等に分割されている。例えば、図8に示す例で、第1層に配置される第2U相の第1の環状コイルUB1と、第4層に配置される第1U層の第1環状コイルUA1とは、同一の巻線で、同一の断面積を有するものとしている。しかしながら、一つの固定子巻線を内層と外層とに分割する際に、必ずしも、均等に分割する必要はないものであり、その場合について、以下に説明する。
 図25に示すように、スロット内に固定子巻線が配置されている場合、スロット内での漏れインダクタンスは、導体数Zの2乗とスロット半径方向の高さd1,d2に比例し、周方向の幅s1,s2に反比例する関係性を有する。この関係性を利用し、スロットの配置とインダクタンスの関係性を表す係数Kは、
  K=Z×((d1/s1)+(d2/s2))
で表せる。
 ここで、U相,V相,W相の各相の係数Kを、Ku,Kv,Kwとし、各相の漏れインダクタンスの係数について計算した結果が、
  Ku=Kv=Kw
の関係が成立するように、スロット内にコイルを配置すると、各相のインダクタンスが等しくなる。
 すなわち、例えば、図8に示した例では、半径方向に4分割された各相がコイルAとコイルBに2分割されているが、U相のコイルAで計算した係数KuaとU相のコイルBで計算した係数Kubとを足したものをKuとするとき、同様に、V相,W相についても、係数Kv,Kwを求め、これらが、Ku=Kv=Kwを満たすように、スロット内に各相を配置すれば、各相のインダクタンスは均等化できる。
 また、第1~第8の実施形態では、固定子巻線の巻回ピッチを4/6(電気角120°)で巻線された固定子について述べてきたが、巻回ピッチを5/6(電気角150°)で巻線された固定子の構成についても成立し、同様の効果が得られる。
 また、上述の各実施形態では、回転電機の一例として車両用交流発電機について説明を行ったが、回転力を出力するモータや、発電と駆動を兼ねたモータジェネレータ等にも適用することができる。特にモータとしては、ハイブリット自動車や電動四輪駆動車の駆動用モータ,ポンプを駆動するためのモータ等への固定子として適用できる。
1…プーリ
2…シャフト
3…フロントベアリング
4…回転子
5…固定子
6…固定子鉄心
7…固定子巻線
71.口出し線
72-a…口出し線側コイルエンド
72-b…口出し線反対側コイルエンド
7U…U相固定子巻線
7V…V相固定子巻線
7W…W相固定子巻線
8…絶縁紙
9…スロット楔
10…リヤベアリング
11…フロント側爪磁極
12…リヤ側爪磁極
13…界磁巻線
14…スリップリング
15…ブラシ
16…フロントファン
17…リヤファン
18…フロントブラケット
19…リヤブラケット
22…リヤカバー
20…整流回路
21…ダイオード接続端子
23…車両用交流発電機

Claims (12)

  1.  固定子と、該固定子の内周側に隙間を介して回転可能に支持された回転子とを有し、
     前記固定子は、
     内周面に向かって開口された複数のスロットを有する環状の固定子鉄心と、
     前記複数のスロットに絶縁シートを介して巻回された固定子巻線とを有し、
     前記スロットの内に異相コイルが配置される回転電機であって、
     前記固定子巻線は、インダクタンスをバランスさせるように前記スロット内で各相少なくとも2つに分割することを特徴とする回転電機。
  2.  請求項1記載の回転電機において、
     スロット内で半径方向若しくは回転方向に均等に分割挿入された各相の前記固定子巻線は、前記固定子鉄心の中心からの距離の合計が各相等しくなるように配置されることを特徴とする回転電機。
  3.  請求項2記載の回転電機において、
     各相の前記固定子巻線は、素線の電線サイズに等しくなるように断面積比で均等に分割しスロットに挿入後、並列接続されることを特徴とする回転電機。
  4.  請求項2記載の回転電機において、
     各相の前記固定子巻線は、素線の環状コイルの巻数に対しその巻数を均等に分割し、スロットに挿入後、直列接続されることを特徴とする回転電機。
  5.  請求項2記載の回転電機において、
     各相の固定子巻線は環状コイルを磁極ピッチの2倍に配置するとともに環状コイル数は極数の1/2となるように均等に分割され、各々磁極ピッチ分ずらしてスロットに挿入後、直列接続されて合成することを特徴とする回転電機。
  6.  請求項2記載の回転電機において、
     各相の前記固定子巻線は、それぞれ、第1及び第2の固定子巻線からなり、
     前記第1及び第2の固定子巻線は、それぞれ、複数の環状コイルを渡り線で接続されたものであり、
     前記環状コイルは、前記回転子の磁極ピッチよりも狭い間隔で前記固定子鉄心の複数のティースを跨いで夫々のスロットに挿入される短節巻であり、
     複数の前記環状コイルのピッチは磁極ピッチと等しいものであり、
     前記複数のスロットには、半径方向に4分割した4層の異なる固定子巻線が配置され、
     前記複数のスロットには、前記第1及び第2の固定子巻線が同相で配置され、
     前記スロットの最内層から4番目の最外層には、第1の相の第1の固定子巻線が配置され、
     前記スロットの最外層及び最内層から3番目の第3層には、第2の相の第1の固定子巻線が配置され、
     前記スロットの第3層には、第3の相の第1の固定子巻線が配置され、
     前記スロットの最内層から2番目の第2層には、第3の相の第2の固定子巻線が配置され、
     前記スロットの第2層及び最内層には、第2の相の第2の固定子巻線が配置され、
     前記スロットの最内層には、第1の相の第2の固定子巻線が配置されることを特徴とする回転電機。
  7.  請求項2記載の回転電機において、
     各相の前記固定子巻線は、それぞれ、第1及び第2の固定子巻線からなり、
     前記第1及び第2の固定子巻線は、それぞれ、複数の環状コイルを渡り線で接続されたものであり、
     前記環状コイルは、前記回転子の磁極ピッチよりも狭い間隔で前記固定子鉄心の複数のティースを跨いで夫々のスロットに挿入される短節巻であり、
     複数の前記環状コイルのピッチは磁極ピッチと等しいものであり、
     前記複数のスロットには、半径方向に2分割した2層の異なる固定子巻線が配置され、
     前記複数のスロットには、前記第1及び第2の固定子巻線が磁極ピッチだけ離れた位相で配置され、
     前記スロットの外層には、第1の相の第1の固定子巻線が配置され、
     前記スロットの外層及び内層には、第2の相の第1の固定子巻線が配置され、
     前記スロットの外層には、第3の相の第1の固定子巻線が配置され、
     前記スロットの内層には、第3の相の第2の固定子巻線が配置され、
     前記スロットの外層及び内層には、第2の相の第2の固定子巻線が配置され、
     前記スロットの内層には、第1の相の第2の固定子巻線が配置されることを特徴とする回転電機。
  8.  請求項2記載の回転電機において、
     2つの3相巻線を有し、それぞれ第1の3相巻線、第2の3相巻線からなり、
     前記第1の3相巻線は第1相、第2相、第3相の固定子巻線からなり、
     前記第2の3相巻線は第4相、第5相、第6相の固定子巻線からなり、
     各相の前記固定子巻線は、それぞれ、第1,第2の固定子巻線からなり、
     前記第1,第2の固定子巻線は、それぞれ、複数の環状コイルを渡り線で接続されたものであり、
     前記環状コイルは、前記回転子の磁極ピッチよりも狭い間隔で前記固定子鉄心の複数のティースを跨いで夫々のスロットに挿入される短節巻であり、
     複数の前記環状コイルのピッチは磁極ピッチと等しいものであり、
     前記複数のスロットには、半径方向に4分割した4層の異なる固定子巻線が配置され、
     前記複数のスロットには、前記第1相及び第4相の固定子巻線が磁極ピッチの1/6ずらした位相で配置され、
     前記複数のスロットには、前記第2相及び第5相の固定子巻線が磁極ピッチの1/6ずらした位相で配置され、
     前記複数のスロットには、前記第3相及び第6相の固定子巻線が磁極ピッチの1/6ずらした位相で配置され、
     前記複数のスロットには、前記第1及び第2の固定子巻線が同相で配置され、
     前記スロットの最内層から4番目の最外層には、第1相の第1固定子巻線及び第4相の第1固定子巻線が配置され、
     前記スロットの最外層及び最内層から3番目の第3層には、第2の相の第1固定子巻線及び第5の相の第1固定子巻線が配置され、
     前記スロットの第3層には、第3の相の第1固定子巻線及び第6の相の第1固定子巻線が配置され、
     前記スロットの最内層から2番目の第2層には、第3の相の第2固定子巻線及び第6の第2固定子巻線が配置され、
     前記スロットの第2層及び最内層には、第2の相の第2固定子巻線及び第5の第2固定子巻線が配置され、
     前記スロットの最内層には、第1の相の第2固定子巻線及び第4の相の第2固定子巻線が配置されることを特徴とする回転電機。
  9.  請求項2記載の回転電機において、
     2つの3相巻線を有し、それぞれ第1の3相巻線、第2の3相巻線からなり、
     前記第1の3相巻線は第1相、第2相、第3相の固定子巻線からなり、
     前記第2の3相巻線は第4相、第5相、第6相の固定子巻線からなり、
     各相の前記固定子巻線は、それぞれ、第1,第2の固定子巻線からなり、
     前記第1,第2の固定子巻線は、それぞれ、複数の環状コイルを渡り線で接続されたものであり、
     前記環状コイルは、前記回転子の磁極ピッチよりも狭い間隔で前記固定子鉄心の複数のティースを跨いで夫々のスロットに挿入される短節巻であり、
     複数の前記環状コイルのピッチは磁極ピッチの2倍であり、
     前記第1固定子巻線と第2固定子巻線は、磁極ピッチずらした位相で前記複数のスロットに配置され、
     前記複数のスロットには、前記第1相及び第4相の固定子巻線が磁極ピッチの1/6ずらした位相で配置され、
     前記複数のスロットには、前記第2相及び第5相の固定子巻線が磁極ピッチの1/6ずらした位相で配置され、
     前記複数のスロットには、前記第3相及び第6相の固定子巻線が磁極ピッチの1/6ずらした位相で配置され、
     前記複数のスロットには、半径方向に2分割した2層の異なる固定子巻線が配置され、
     前記スロットの外層には、第1の相の第1固定子巻線及び第4相の第1固定子巻線が配置され、
     前記スロットの外層及び内層には、第2の相の第1固定子巻線及び第5の相の第1固定子巻線が配置され、
     前記スロットの外層には、第3の相の第1固定子巻線及び第6の相の第1固定子巻線が配置され、
     前記スロットの内層には、第3の相の第2固定子巻線及び第6の相の第2固定子巻線が配置され、
     前記スロットの外層及び内層には、第2の相の第2固定子巻線及び第5の相の第2固定子巻線が配置され、
     前記スロットの内層には、第1の相の第2固定子巻線及び第4の相の第2固定子巻線が配置されることを特徴とする回転電機。
  10.  請求項2記載の回転電機において、
     各相の前記固定子巻線は、それぞれ、複数の環状コイルを渡り線で接続されたものであり、
     前記環状コイルは、前記回転子の磁極ピッチよりも狭い間隔で前記固定子鉄心の複数のティースを跨いで夫々のスロットに挿入される短節巻であり、
     複数の前記環状コイルのピッチは磁極ピッチと等しいものであり、
     前記複数のスロットには、回転方向に2分割した2層の異なる固定子巻線が配置され、
     前記複数のスロットには、同相の固定子巻線が磁極ピッチだけ離れた位相で配置され、
     前記スロットの第1列及び第2列には、第1の相の固定子巻線が配置され、
     前記スロットの第1列及び第2列には、第2の相の固定子巻線が配置され、
     前記スロットの第1列及び第2列には、第3の相の固定子巻線が配置されることを特徴とする回転電機。
  11.  請求項1記載の回転電機において、
     前記渡り線は、前記固定子巻線のコイルエンドのコイル口出し線側と口出し線の反対側とに均等に2分して配置することを特徴とする回転電機。
  12.  請求項1記載の回転電機において、
     前記渡り線は、前記固定子巻線のコイルエンドの口出し線と反対側に配置することを特徴とする回転電機。
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