WO2013183630A1 - 回転電機の固定子および回転電機の固定子の製造方法 - Google Patents

回転電機の固定子および回転電機の固定子の製造方法 Download PDF

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stator
winding
coil
tooth
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盛幸 枦山
秀哲 有田
義浩 深山
大穀　晃裕
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a stator for a rotating electrical machine used for a drive motor for a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle, and more particularly to a stator for a rotating electrical machine in consideration of magnetic saturation relaxation of a stator core and insulation strength between windings.
  • the present invention relates to a method for manufacturing a stator of a rotating electrical machine.
  • the teeth portion is tapered, the teeth pitch and the taper angle are set to be the same, and the winding space factor is also set.
  • a track-like winding in which a flat wire (cross-sectional rectangle) is bent in the edgewise direction is used (for example, see Patent Document 1).
  • This invention has been made to solve the above-described problems, and it is possible to secure an inter-phase insulation distance in a place where insulation is severe, and to secure a wider tip of the teeth than the conventional structure, It is an object of the present invention to obtain a rotating electric machine stator and an electric rotating machine stator manufacturing method in which the output torque of the electric machine is improved.
  • a stator of a rotating electrical machine is a stator that is disposed to face a rotor having a configuration with different magnetic resistance depending on a rotational position, and constitutes the rotating electrical machine together with the rotor, and includes a stator core and a stator core
  • a stator of a rotating electrical machine including teeth and slots formed at equal pitches at a portion facing the rotor of the rotor, and windings wound around the teeth so as to be disposed in the slots, the teeth
  • the taper has a tapered shape that protrudes toward the outer peripheral surface of the rotor and decreases in the tooth width toward the tip, and the winding is formed from an edgewise winding wound around the teeth in one row.
  • the stator core is so arranged that teeth having a tapered shape in which the teeth width decreases toward the tip end are projected at an equal pitch on the inner peripheral portion.
  • a first insulating member for insulating a first step to be manufactured, a second step to manufacture a coil with edgewise windings, a coil manufactured in the second step, and a stator core manufactured in the first step A third step of inserting a coil into the stator, a fourth step of inserting the first insulating member into which the coil is inserted in the third step into the stator core, and a stator core into which the first insulating member is inserted in the fourth step Among the coils in the stator core fitted in the frame in the sixth step, and the sixth step in which the stator core arranged in the annular shape in the fifth step is fitted in the frame.
  • the present invention it is possible to secure the inter-phase insulation distance at a location where insulation is severe, and to secure the tooth tip portion wider than that of the conventional structure, so that the output torque of the rotating electrical machine can be improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a stator of a rotating electrical machine according to Embodiment 1 of the present invention together with the rotor, and shows a case where the rotating electrical machine 30 is a three-phase motor.
  • a rotating electrical machine 30 such as a vehicle drive motor is configured by a stator 10 having a ring-shaped cross section and a rotor 20 that is rotatably disposed in the stator 10.
  • the stator 10 includes a stator core 1, teeth 2 projecting at an equal pitch on the inner peripheral portion of the stator core 1, slots 3 formed between the teeth 2, and slots 3. And a rectangular winding 4 arranged respectively.
  • the rotor 20 includes a rotor core 5 and a rectangular magnet 6 embedded at an equal pitch on the outer periphery of the rotor core 5.
  • the rotor 20 is located inside the stator 10, and depends on the rotational position. The magnetic resistance is different.
  • the convex teeth 2 and, for example, 10 three-phase (U-phase, V-phase, and W-phase) coils together with the winding 4 wound around each tooth 2 constitute 30 pieces.
  • the teeth 2 are arranged so as to face the 20 magnets 6 on the rotor core 5.
  • the winding 4 is wound around each tooth 2 in the order of the U phase, the V phase, and the W phase in the counterclockwise direction.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the three-phase (three) teeth 2 in FIG.
  • edgewise windings 4 using a rectangular wire are wound in one row on each of the teeth 2 of the U phase, the V phase, and the W phase.
  • an insulating member (not shown) such as insulating paper is interposed between the stator core 1 and the teeth 2 and the winding 4.
  • the gap ⁇ between the windings 4 (the gap between the slots 3) is set wider at the root portion (the stator core 1 side) of the tooth 2, and the tip portion of the tooth 2 (the magnet of the rotor 20). 6 side) is set to become narrower.
  • Each tooth 2 has a taper shape whose width becomes narrower toward the outer peripheral surface of the rotor 20 as will be described later with reference to FIG.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing a connection state of each winding 4 of the stator 10.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a connection position between a winding 4 on a single tooth 2 and an inverter (not shown).
  • the teeth 2 of the stator 10 have a tapered shape in which the width of the base portion (stator core 1 side) is wider than the tip portion (the outer peripheral surface side of the rotor 20) due to the taper angle ⁇ .
  • the teeth 2 and the slots 3 are formed with the same pitch ⁇ .
  • the winding 4 wound around the tooth 2 is connected to an inverter (high voltage side) at a terminal 4a located at the root part (stator core 1 side) of the tooth 2, and the tip part of the tooth 2 (rotor 20).
  • the terminal 4b located on the magnet 6 side) is connected to the neutral point Q (low voltage side). In this case, the line voltage from the inverter is applied to the terminal 4a at the base of the tooth 2.
  • a stator 10 formed by a stator core 1 having a winding 4 housed in a slot 3 and a rotor 20 formed by a rotor core 5 having a magnet 6 positioned in the stator 10.
  • the stator core 1 is wound in one row with edgewise windings 4 concentratedly wound around the convex teeth 2 toward the surface of the rotor 20.
  • An insulating member is provided between the stator core 1 and the teeth 2 and the winding 4.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing various dimensions of the single tooth 2.
  • the adjacent teeth are not shown but only the center of the bottom of the slot 3 is shown with the tooth 2 as the center, the gap ⁇ between the slots 3 (windings 4) is half the gap ⁇ . / 2 is shown.
  • h tip width T S of tooth 2 ( ⁇ T h ), half gap ⁇ / 2 between windings 4, winding width h, teeth 2 (stator core 1) and winding 4
  • the gap a the thickness of the insulating member between the slots 3, the pitch ⁇ of the slots 3 (the teeth 2), and the inclination angle ⁇ of the winding 4 are shown.
  • the teeth width monotonously increases in the outer diameter direction of the stator 10, and the gap ⁇ between the windings 4 increases monotonously in the outer diameter direction of the stator 10. Yes.
  • the terminal 4 a at the base part of the tooth 2 is configured to supply power to the winding 4 so as to have a higher voltage than the terminal 4 b at the tip part of the tooth 2. .
  • teeth 2 corresponding to the magnetic saturation performance of the stator 10 are obtained by using the magnetic flux amount ⁇ interlinked with the stator 10 and the axial length Lc (vertical direction length in the figure) of the stator core 1.
  • the insulation performance A of the stator 10 can be expressed by the following formula (3) as a relational expression with the potential difference V between the adjacent windings 4. it can.
  • the volume effect is not particularly considered in the expression (3).
  • the eddy current loss is proportional to the square of the magnetic flux density B. Therefore, the loss C of the stator 10 is expressed by the following equation (4). be able to.
  • Equation (5) T h ⁇ 3 and subsequent in, as shown in the following equation (6) can be represented by a fourth-order function F teeth width T h of the base portion (T h).
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between the teeth width T h and the breakdown voltage index of the stator 10 (the insulating performance A).
  • the reference scale on the horizontal axis is the teeth width T ha obtained by the equation (8)
  • the reference scale on the vertical axis is a value corresponding to the insulation performance A. This is indicated by A1.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing the quaternary function of equation (6) in a graph, where the horizontal axis indicates the tooth width T h at the root and the vertical axis indicates magnetic saturation ⁇ eddy current loss (loss performance) ⁇ insulation performance. ing.
  • the reference scale on the vertical axis is represented by F1 (maximum value), and the allowable lower limit value of the allowable performance is F1 / 2.
  • the teeth width T h is 0.61T ha ⁇ T h ⁇ within the scope of 1.25 T ha, it can be seen that sustainable over half of the maximum value F1 to ( ⁇ F1 / 2).
  • the teeth width T h of the root portion of the stator 10 of 0.61T ha ⁇ T h ⁇ 1.25T ha It may be set within the range.
  • the stator of the rotating electrical machine according to the first embodiment (FIGS. 1 to 7) of the present invention is disposed opposite to the rotor 20 having a configuration in which the magnetic resistance differs depending on the rotational position, and together with the rotor 20
  • Teeth 2 while being projected toward the outer surface of the rotor 20 has a tapered tooth width T h decreases toward the tip.
  • the winding 4 is composed of an edgewise winding wound around the tooth 2 in one row, and the terminal 4a on the root portion side of the tooth 2 has a higher voltage than the terminal 4b on the tip end side of the tooth 2. Is supplied with power.
  • the teeth width T h at the root of the teeth 2 is the outer radius D and the core back width T C of the stator core 1, the winding width h, the gap a between the teeth 2 and 4, and the teeth 2.
  • the pitch ⁇ of the slot 3 and the inclination angle ⁇ of the winding 4 the expression (6) representing the index F (T h ) of the insulation performance A, the loss performance C, and the magnetic saturation performance (magnetic flux density B) the tooth width T ha to the value to the maximum value, is set within a range of T min ⁇ T h ⁇ 1.25T ha defined by an allowable lower limit value T min.
  • the high voltage side of the winding 4 is the core back side of the stator 10
  • the low voltage side is the tip of the tooth 2
  • the insulation distance between the windings 4 is the core back of the stator 10.
  • the first embodiment of the present invention it is possible to secure the interphase insulation distance at the location where the insulation in the slot 3 is severe, and to secure the tip portion of the tooth 2 wider than the conventional structure. Therefore, the output torque of the rotating electrical machine 30 (motor) can be improved.
  • the performance of the stator 10 can be sufficiently satisfied by setting the allowable lower limit value T min to 0.61 times the teeth width T ha that maximizes the value of the equation (6). Further, by setting the allowable lower limit T min to the teeth width T ha that maximizes the value of the equation (6), the magnetic saturation of the stator core 1 including the teeth 2 can be further relaxed and fixed. The iron loss of the child 10 can be reduced.
  • Embodiment 2 FIG. In the first embodiment (FIG. 3), all ten windings 4 of the three-phase motor are connected in parallel for each of the U phase, the V phase, and the W phase. However, as shown in FIG. These 10 windings 4 may be connected in series with 2 teeth and in parallel with 5 teeth.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing a connection state of the windings 4 of the stator 10A according to the second embodiment of the present invention, and typically shows only ten U-phase windings 4.
  • FIG. 8 the structure which is not illustrated is as having shown in FIG. 1 and FIG. Needless to say, even in the connection state of FIG.
  • Embodiment 3 FIG.
  • the number of poles of the magnet 6 may be 40
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a stator of a rotating electrical machine according to Embodiment 3 of the present invention together with a rotor.
  • the same parts as those described above (see FIG. 1) are denoted by the same reference numerals as described above, or A “B” is appended to the reference numeral and the detailed description is omitted.
  • the rotating electrical machine 30 ⁇ / b> B includes a stator 10 ⁇ / b> B having 30 teeth 2 and a winding 4, and a rotor 20 ⁇ / b> B having a 40-pole magnet 6.
  • the V-phase is compared to the 2: 3 series of FIG. It is necessary to configure the connection state of the windings 4 in the W phase and the W phase in opposite directions.
  • each winding 4 of the stator 10B is wound around each tooth 2 in the order of the U phase, the V phase, and the W phase in the clockwise direction. Even when applied to the 4: 3 series rotary electric machine 30B in FIG.
  • Embodiment 4 FIG. In the first embodiment (FIGS. 1 to 5), the cross-sectional shape of each tooth 2 is generally tapered, but as shown in FIG. Only the portion 2Cb may be tapered.
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view showing the shape of a single tooth 2C of a stator 10C according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the same parts as those described above are given the same reference numerals as those described above, or A “C” is appended after the reference numerals, and the detailed description is omitted.
  • the configuration not shown is the same as described above.
  • the tip 2Cb of the tooth 2C has a tapered shape as it approaches the outer peripheral surface of the rotor 20 (not shown).
  • the root 2Ca of the tooth 2C has a linear shape. .
  • the tooth 2C having the cross-sectional shape of FIG. by making the cross-sectional shape of the root portion 2Ca straight, the gap ⁇ between the adjacent windings 4 can be maintained in the root portion 2Ca of the tooth 2C. Furthermore, when winding the winding 4 around the root portion 2Ca, the linear shape is easier to wind than the taper shape, and thus the stator 10C can be easily manufactured.
  • Embodiment 5 FIG. In Embodiments 1 to 4, the specific shape of the tooth tip is not mentioned, but a flange 7 may be formed at the tip of the tooth 2D of the stator 10D as shown in FIG.
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing the shape of a single tooth 2C of a stator 10C according to Embodiment 5 of the present invention.
  • a “C” is appended after the reference numerals, and the detailed description is omitted. The configuration not shown is the same as described above.
  • a flange 7 is formed at the tip of the tooth 2D.
  • the length d of the flange 7 is preferably shorter than the winding width h. If the length d of the flange 7 is longer than the winding width h, the tip of the adjacent teeth 2D will be too close, the magnitude of leakage flux will increase, and the torque output of the rotating electrical machine will be increased. It will decline.
  • the same effects as described above can be obtained in the case of the tooth 2D having the flange 7 at the tip as shown in FIG. Further, since the flange 7 functions as a guide when the winding 4 is wound around the tip of the tooth 2D, the stator 10C can be easily manufactured.
  • Embodiment 6 FIG.
  • the number of poles of the magnet 6 is 20 and the number of slots is 24, so that the number of poles of the magnet 6 (20 poles) and the number of slots 3 (24)
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a stator of a rotating electrical machine according to Embodiment 6 of the present invention together with a rotor.
  • the same parts as those described above (see FIG. 1) are denoted by the same reference numerals as those described above, or An “E” is appended to the reference numeral and the detailed description is omitted.
  • the rotating electrical machine 30E includes a stator 10E having 24 teeth 2 and a winding 4, and a rotor 20E having a 20-pole magnet 6.
  • the teeth 2 include, for example, a U-phase coil unit including four U-phase coils and a U (bar) phase coil, and four windings 4 wound around each tooth 2.
  • the V-phase coil unit including the V-phase coil and the V (bar) phase coil, and the W-phase coil unit including the four W-phase coils and the W (bar) -phase coil are configured.
  • the U-phase coil section includes first U-phase coil u 1 to fourth U-phase coil u 4 and first U (bar) phase coil u 1 ′ to fourth U (bar) phase coil.
  • the V-phase coil unit includes first V-phase coil v 1 to fourth V-phase coil v 4 and first V (bar) phase coil v 1 ′ to fourth V (bar) -phase coil v 4 ′
  • the W-phase coil section includes a first W-phase coil w 1 to a fourth W-phase coil w 4 and a first W (bar) phase coil w 1 ′ to a fourth W (bar) -phase coil w 4 ′.
  • the winding 4 is wound around each tooth 2 in the order of the U phase, the V phase, and the W phase in the counterclockwise direction.
  • the winding 4 is wound around each tooth 2 so that the directions of the respective magnetic fluxes are opposite to each other.
  • the V phase coil and the V (bar) phase coil and the W phase coil and the W (bar) phase coil.
  • FIG. 13 is an explanatory view showing a right-handed coil 40 provided in a stator 10E according to Embodiment 6 of the present invention
  • FIG. 14 shows a left-handed coil 50 provided in a stator 10E according to Embodiment 6 of the present invention. It is explanatory drawing.
  • the configuration of the U-phase coil and the U (bar) phase coil will be mainly described.
  • the winding direction of the winding 4 in the U-phase coil and the U (bar) is opposite.
  • a right-handed coil 40 is configured as a U-phase coil as shown in FIG. Will be.
  • left-handed coil 50 is configured as a U (bar) phase coil. It will be.
  • the root side coil ends 41 and 51 on the back side correspond to the terminal 4a at the root portion of the tooth 2
  • the front side The front end coil ends 42 and 52 correspond to the terminal 4b at the front end portion of the tooth 2.
  • the base side of the first U-phase coil u 1 (right-handed coil 40).
  • the coil end 41 is fed from an inverter (high voltage side).
  • the 1U-phase distal end side coil end 42 of coil u 1 is connected to the proximal side coil end 51 of the 1U (bar) phase coils u 1 '(left handed coil 50).
  • the distal end side coil end 52 of the first U (bar) phase coil u 1 ′ is connected to the neutral point Q (low voltage side).
  • the first V phase coil v 1 and the first V (bar) phase coil v 1 ′ among the coils constituting the V phase coil section, the first V (bar) phase coil v 1 ′ (left-handed coil 50). Is connected to the inverter (high voltage side). Further, the distal end side coil end 52 of the first V (bar) phase coil v 1 ′ is connected to the root side coil end 41 of the first V phase coil v 1 (right-handed coil 40). Further, the distal end side coil end 42 of the first V-phase coil v 1 is connected to the neutral point Q (low voltage side).
  • the first U (bar) phase coil u 1 ′ and the first V (bar) phase coil v 1 ′ are respectively configured in adjacent teeth 2.
  • the root side coil end 41 of the first W-phase coil w 1 (right-handed coil 40). Is connected to the inverter (high voltage side). Further, the distal end side coil end 42 of the 1W phase coil w 1 is connected to the proximal side coil end 51 of the 1W (bar) phase coils w 1 '(left handed coil 50). Further, the distal end side coil end 52 of the first W (bar) phase coil w 1 ′ is connected to the neutral point Q (low voltage side). Note that the first V-phase coil v 1 and the first W-phase coil w 1 are respectively configured in adjacent teeth 2.
  • the stator 10E is configured such that the coil connected to the inverter (high voltage side) and the coil connected to the neutral point Q (low voltage side) are alternately arranged.
  • the base side coil ends 41 and 51 of the phase coil v 2 and the second W (bar) phase coil w 2 ′ are connected to the inverter (high voltage side).
  • the first U (bar) phase coil u 1 ′, the first V phase coil v 1 , the first W (bar) phase coil w 1 ′, the second U phase coil u 2 , the second V (bar) phase coil v 2 ′, the first The distal end side coil ends 42 and 52 of the 2W phase coils w 2 ... Are connected to the neutral point Q (low voltage side).
  • FIG. 15 is an explanatory diagram showing a connection state of each winding 4 of the stator 10E according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the U-phase coil (right-handed coil 40) and the U (bar) -phase coil (left-handed coil 50) provided adjacent to each other in the stator 10E among the coils constituting the U-phase coil section are connected in series.
  • the first U-phase coil u 1 and the first U (bar) phase coil u 1 ′ shown in FIG. 12 are connected in series, and the second U-phase coil u 2 to the fourth U-phase coil u 4 , Similarly, the second U (bar) phase coil u 2 ′ to the fourth U (bar) phase coil u 4 ′ are connected in series.
  • the V-phase coil unit and the W-phase coil unit are also connected in the same manner as the U-phase coil unit.
  • each phase coil portion it is possible in principle to connect the right-handed coil 40 and the left-handed coil 50 provided adjacent to each other in the stator 10E in parallel, but as described above, they are connected in series. Is preferred.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram showing induced voltages generated in each of the U-phase coil and the U (bar) phase coil provided adjacent to each other in the stator 10E according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the phase of the induced voltage generated in the U-phase coil and the induced voltage generated in the U (bar) phase coil are shifted by 30 degrees. Therefore, in order to prevent a circulating current, it is preferable that the right-handed coil 40 and the left-handed coil 50 provided adjacent to each other in the stator 10E in each phase coil portion are connected in series.
  • FIG. 17 is an explanatory diagram showing a potential difference (inter-coil voltage) generated between adjacent coils provided in the stator 10E according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 17 also shows the potential difference generated between the different-phase coils and the potential difference generated between the in-phase coils.
  • the different-phase coil means a coil having different phases such as a U-phase coil and a V-phase coil
  • the in-phase coil means a coil having the same phase such as a U-phase coil and a U (bar) phase coil. means.
  • FIG. 17 shows, as a specific example, the potential difference generated between the root side coil ends 51 of the first U (bar) phase coil u 1 ′ and the first V (bar) phase coil v 1 ′, and the tip.
  • the potential difference generated between the side coil ends 52 is shown.
  • the first U (bar) phase coil u 1 ′ is a low voltage side coil
  • the first V (bar) phase coil v 1 ′ is a high voltage side coil
  • the high voltage side coil and the low voltage are always different between different phases.
  • the side coils are arranged adjacent to each other. Further, each of the first U-phase coil u 1 and the first U (bar) phase coil u 1 ′ is generated between the root-side coil ends 41 and 51 and the tip-side coil ends 42 and 52.
  • Each potential difference shown in FIG. 17 is a value of a potential difference generated between the respective base side coil ends 41 of the first U (bar) phase coil u 1 ′ and the first V (bar) phase coil v 1 ′. It is standardized as a standard.
  • the potential difference generated between the different phase coils the potential difference generated between the respective base side coil ends (tooth base side) of the different phase coil is between the front end side coil ends (tooth tip side). It can be confirmed that the potential difference is larger than the potential difference generated in FIG.
  • the potential difference that occurs between the in-phase coils the potential difference that occurs between the respective base side coil ends (tooth base side) of the in-phase coil and the potential difference that occurs between the tip side coil ends (tooth tip side) , It can be confirmed that they are equivalent.
  • the potential difference (inter-coil voltage) on the root side of the tooth 2 is larger or equivalent between the coils provided adjacent to each other in the stator 10 ⁇ / b> E (between adjacent coils). It is. Therefore, similar to the first embodiment, the same effect can be obtained by widening the gap between the coils on the base side of the tooth 2 than the gap between the coils on the tip side of the tooth 2.
  • Embodiment 7 FIG. In the sixth embodiment (FIGS. 12 to 14), the coil configuration is such that one winding 4 is wound around one tooth 2. However, as shown in FIG. The same effect can be obtained even when the coil is wound around the two teeth 2.
  • FIG. 18 is an explanatory view showing a coil 60 provided adjacent to the inside of the stator 10F according to the seventh embodiment of the present invention.
  • one winding 4 is wound on one of the two adjacent teeth 2 in the right direction, and another winding 4 is wound on the other.
  • an in-phase coil (right-handed coil 40 and left-handed coil 50) is configured.
  • one winding 4 continuously while reversing the winding direction (right-handed or left-handed) between two adjacent teeth.
  • One coil 60 is configured as an in-phase coil.
  • the right-handed winding portion (left side of the drawing) is the first winding portion 61
  • the left-handed winding portion (right side of the drawing) is the second winding portion 62.
  • the first winding portion 61 corresponds to the U-phase coil, V-phase coil, and W-phase coil (right-handed coil 40) in the sixth embodiment
  • the second winding portion 62 is the same as that in the sixth embodiment.
  • root side coil end 63 on the back side of the first winding part 61 corresponds to the root side coil end 41 in the sixth embodiment
  • root side coil end 64 on the back side of the second winding part 62 is This corresponds to the root side coil end 51 in the sixth embodiment.
  • the coil central portion 65 between the first winding portion 61 and the second winding portion 62 corresponds to the distal end side coil ends 42 and 52 in the sixth embodiment.
  • the root side coil end 63 of the first winding portion 61 is connected to the inverter, and the root side coil end 64 of the second winding portion 62 is connected to the neutral point Q.
  • FIG. 19 is an explanatory diagram showing a potential difference (inter-coil voltage) generated between coils provided adjacent to each other in the stator 10F according to the seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 shows the potential difference generated between the different-phase coils and the potential difference generated between the in-phase coils in the same manner as FIG. As shown in FIG. 19, regarding the potential difference generated between the in-phase coils, the potential difference generated between the respective base side coil ends (tooth base side) of the in-phase coil is larger than that of the tip side coil end (tooth tip side). It can be confirmed that it is large.
  • the potential difference generated between the root side coil ends (tooth root side) is generated between the tip side coil ends (tooth tip side). There are cases where it is larger and smaller than the potential difference.
  • the potential difference between the root side coil end 63 of the first winding portion 61 corresponding to the U-phase coil and the root side coil end 61 of the first winding portion 61 corresponding to the V-phase coil is U This is larger than the potential difference between the coil center portion 65 of the first winding portion 61 corresponding to the phase coil and the coil center portion 65 of the first winding portion 61 corresponding to the V-phase coil.
  • FIG. 20 is a flowchart showing a method of manufacturing a stator for a rotating electrical machine according to first to seventh embodiments of the present invention.
  • the teeth 2 having a tapered shape in which the teeth width decreases toward the tip end are projected at an equal pitch on the inner peripheral portion. It has a technical feature of comprising a step S1 for forming the stator core 1 and a step S7 for inserting an insulating member through a gap between the coils of the stator core 1.
  • step S1 a stator core is manufactured so that the teeth 2 having a tapered shape in which the tooth width decreases toward the tip end portion are projected at an equal pitch on the inner peripheral portion, and the process proceeds to step S2.
  • various dimensions of a single tooth are as described above.
  • a gap can be formed between the coils of the stator core 1 in step S7 described later.
  • step S2 a coil for use in the stator of the rotating electrical machine is manufactured.
  • the coil shown in FIG. 13, FIG. 14 or FIG. 18 is manufactured by edgewise winding, and the process proceeds to step S3.
  • step S3 in order to insulate the coil manufactured in step S2 from the stator core manufactured in step S1, the coil is inserted into an insulating member (insulator), and the process proceeds to step S4.
  • step S4 the insulating member having the coil inserted in step S3 is inserted into the stator core, and the process proceeds to step S5. Subsequently, in step S5, the stator core into which the insulating member is inserted in step S4 is arranged in an annular shape, and the process proceeds to step S6.
  • step S6 the stator core arranged in an annular shape in step S5 is fitted into the frame, and the process proceeds to step S7.
  • a press-fit operation or a shrink-fit operation may be performed.
  • step S7 an insulating member such as a varnish is inserted (injected) in order to fix each coil of the stator core fitted to the frame in step S6.
  • the coil is fixed by inserting an insulating member from a portion where the gap between the coils of the stator core is open.
  • description is abbreviate
  • the stator of the rotating electric machine in the first to seventh embodiments is configured such that a gap between coils corresponding to a portion having a high potential difference is provided. Therefore, in step S7, the coil is fixed by inserting varnish or the like from the portion where the gap between the coils is open. In such a case, since the varnish also has a function as an insulating member, the withstand voltage between the coils can be improved as described above. Furthermore, by using a varnish having a thermal conductivity higher than that of the space, heat generated in the coil is easily transmitted to the stator core (core back side), so that the temperature of the coil can be effectively reduced. Thus, in this invention, the stator of the rotary electric machine which can suppress coil heat_generation
  • the ratio between the number of poles of the magnet 6 and the number of slots is 2: 3 series and the case of 4: 3 series is 10:
  • the case of 12 series has been shown, the present invention can also be applied to other ratios of the number of poles and the number of slots.
  • (9 ⁇ 1): 9 series or (12 ⁇ 2): 12 series Even in this case, the same effects as described above can be obtained.
  • the thickness of the insulating member (not shown) interposed between the stator core 1 and the teeth 2 and the winding 4 is not particularly mentioned. Since it is sufficient that the thickness is thin on the low voltage side, the thickness may be reduced from the root portion (high voltage side) of the tooth 2 toward the tip portion (low voltage side).
  • the thickness of the insulating member by thinning with increasing from the high-voltage side to the low voltage side, the thickness of the insulating member, it is possible to variably set in accordance with the withstand voltage, the teeth width T h Since it can be set as thick as possible, the iron loss can be further reduced.

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Abstract

　固定子（１０）のティース（２）は、先端部に向かってティース幅が減少するテーパ形状を有し、巻線（４）は、ティース（２）に１列に巻回されたエッジワイズの巻線からなり、ティース（２）の根元部側の端末（４ａ）が先端部側の端末（４ｂ）よりも高電圧となるように給電され、根元部のティース幅Ｔhは、固定子コア（１）の外側半径、コアバック幅と、スロット（３）内の巻線（４）の隙間、巻線幅と、ティース（２）と巻線（４）との間の空隙と、スロット（３）のピッチと、巻線（４）の傾き角度とを用いた指数を最大値にするティース幅Ｔhaと、許容下限値Ｔminとにより規定されるＴmin＜Ｔh＜１．２５Ｔhaの範囲内に設定される。

Description

回転電機の固定子および回転電機の固定子の製造方法
　この発明は、電気自動車やハイブリッド車などの車両用の駆動モータに用いられる回転電機の固定子に関し、特に固定子コアの磁気飽和緩和および巻線間の絶縁強度を考慮した回転電機の固定子および回転電機の固定子の製造方法に関するものである。
　従来から、回転電機においては、固定子コアの磁気飽和緩和構造を実現するために、ティース部をテーパ状として、ティースのピッチとテーパ角とを同一に設定するとともに、巻線の占積率を上げてトルク向上を実現するために、平角線（断面長方形）をエッジワイズ方向に曲げたトラック状の巻線が用いられている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００６－１６６６１０号公報
　従来の回転電機の固定子は、ティースのテーパ角とピッチとが同一であることから、エッジワイズ巻線を施した場合に、絶縁距離を確保できないという課題があった。
　また、絶縁距離を確保しようとすると、ティース間の隙間が一様に開いてしまうことから、デットスペースが生じるという課題があった。
　さらに、各巻線の相互間の隙間を大きくすると、巻線が小さくなるうえ、ティース幅が狭くなるので、回転電機（モータ）の損失が大きくなってしまうという課題があった。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、絶縁が厳しい箇所の相間絶縁距離を確保し、かつティース先端部を従来構造よりも広く確保することを可能とし、回転電機の出力トルクを向上させた回転電機の固定子および回転電機の固定子の製造方法を得ることを目的とする。
　この発明に係る回転電機の固定子は、回転位置により磁気抵抗が異なる構成を有する回転子に対向配置され、回転子とともに回転電機を構成する固定子であって、固定子コアと、固定子コアの回転子との対向部に等ピッチで形成されたティースおよびスロットと、スロット内に配設されるようにティースに巻回された巻線と、を備えた回転電機の固定子において、ティースは、回転子の外周表面に向かって突設されるとともに、先端部に向かってティース幅が減少するテーパ形状を有し、巻線は、ティースに１列に巻回されたエッジワイズの巻線からなるとともに、ティースの根元部側の端末がティースの先端部側の端末よりも高電圧となるように給電され、ティースの根元部のティース幅Ｔhは、固定子コアの外側半径Ｄおよびコアバック幅ＴCと、巻線幅ｈと、ティースと巻線との間の空隙ａと、ティースおよびスロットのピッチαと、巻線の傾き角度βとを用いて、絶縁性能、損失性能および磁気飽和性能の指数Ｆ（Ｔh）を表す後述の式（６）の値を最大値にするティース幅Ｔhaと、許容下限値Ｔminとにより規定されるＴmin＜Ｔh＜１．２５Ｔhaの範囲内に設定されたものである。
　また、この発明に係る回転電機の固定子の製造方法は、先端部に向かってティース幅が減少するテーパ形状を有するティースが、内周部に等ピッチで突設されるように固定子コアを製作する第１ステップと、エッジワイズの巻線でコイルを製作する第２ステップと、第２ステップで製作したコイルと、第１ステップで製作した固定子コアとを絶縁するために第１絶縁部材にコイルを挿入する第３ステップと、第３ステップでコイルが挿入された第１絶縁部材を固定子コアに挿入する第４ステップと、第４ステップで第１絶縁部材が挿入された固定子コアを円環状に配置する第５ステップと、第５ステップで円環状に配置された固定子コアをフレームに嵌める第６ステップと、第６ステップでフレームに嵌めた固定子コア内のコイルのうち、第１コイルと、第１コイルと隣り合う第２コイルとの間の隙間に第２絶縁部材を挿入する第７ステップと、を備えるものである。
　この発明によれば、絶縁が厳しい箇所の相間絶縁距離を確保し、かつティース先端部を従来構造よりも広く確保することができるので、回転電機の出力トルクを向上させることができる。
この発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子を回転子とともに示す断面図である。 図１内の固定子の３相のティースを拡大して示す断面図である。 図１内の固定子の各巻線の結線状態を示す説明図である。 図１内の単一のティース上の巻線とインバータとの結線位置を示す断面図である。 この発明の実施の形態１による単一のティースの各種寸度を示す断面図である。 この発明の実施の形態１による固定子のティース幅と耐圧指数との関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態１によるティース幅と固定子性能との関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態２による巻線の結線状態を示す説明図である。 この発明の実施の形態３に係る回転電機の固定子を回転子とともに示す断面図である。 この発明の実施の形態４に係る回転電機の固定子の単一のティースの形状を拡大して示す断面図である。 この発明の実施の形態５に係る回転電機の固定子の単一のティースの形状を拡大して示す断面図である。 この発明の実施の形態６に係る回転電機の固定子を回転子とともに示す断面図である。 この発明の実施の形態６による固定子に設けられる右巻きコイルを示す説明図である。 この発明の実施の形態６による固定子に設けられる左巻きコイルを示す説明図である。 この発明の実施の形態６による固定子の各巻線の結線状態を示す説明図である。 この発明の実施の形態６による固定子内に隣り合って設けられるＵ相コイルおよびＵ（バー）相コイルのそれぞれで発生する誘起電圧を示す説明図である。 この発明の実施の形態６による固定子内に隣り合って設けられる各コイル間において発生する電位差（コイル間電圧）を示す説明図である。 この発明の実施の形態７による固定子内に隣り合って設けられるコイルを示す説明図である。 この発明の実施の形態７による固定子内に隣り合って設けられる各コイル間において発生する電位差（コイル間電圧）を示す説明図である。 この発明の実施の形態１～７に係る回転電機の固定子の製造方法を示すフローチャートである。
　実施の形態１．
　図１はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の固定子を回転子とともに示す断面図であり、回転電機３０が３相モータの場合を示している。
　図１において、車両用駆動モータなどの回転電機３０は、断面リング形状の固定子１０と、固定子１０内に回転自在に配置された回転子２０とにより構成されている。
　固定子１０は、固定子コア１と、固定子コア１の内周部に等ピッチで突設されたティース２と、各ティース２の相互間に形成されたスロット３と、各スロット３内にそれぞれ配設された長方形状の巻線４と、を備えている。
　回転子２０は、回転子コア５と、回転子コア５の外周部に等ピッチで埋設された長方形状の磁石６と、を備えており、固定子１０の内側に位置して、回転位置によって磁気抵抗が異なる構成を有している。
　凸状のティース２は、図示したように、各ティース２に巻回された巻線４とともに、たとえば１０個の３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）コイルを構成しており、３０本のティース２は、回転子コア５上の２０個の磁石６と対向するように配置されている。
　この場合、巻線４は、反時計方向に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順で、各ティース２に巻回されている。
　図２は図１内の３相（３個）のティース２を拡大して示す断面図である。
　図２において、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各ティース２には、平角線を使用したエッジワイズの巻線４が１列に巻かれている。
　また、スロット３内において、固定子コア１およびティース２と巻線４との間には、絶縁紙などの絶縁部材（図示せず）が介在されている。
　各巻線４の相互間の隙間δ（スロット３の相互間の隙間）は、ティース２の根元部（固定子コア１側）の方が広く設定され、ティース２の先端部（回転子２０の磁石６側）に向かうにつれて狭くなるように設定されている。
　また、各ティース２は、図４とともに後述するように、回転子２０の外周表面に向かって幅が狭くなるようなテーパ形状を有している。
　図３は固定子１０の各巻線４の結線状態を示す説明図である。
　図３において、３相コイルを構成する３０個の巻線４は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相ごとに、各１０個ずつ並列に設置されており、中性点Ｑを中心としてスター結線されている。
　すなわち、巻線４の並列数は、磁石６の極数（２０極）とスロット３の数（３０個）との最大公約数Ｐ（＝１０）に設定されている。
　図４は単一のティース２上の巻線４とインバータ（図示せず）との結線位置を示す断面図である。
　図４において、固定子１０のティース２は、テーパ角γにより、先端部（回転子２０の外周表面側）よりも、根元部（固定子コア１側）の幅が広いテーパ形状を有する。また、ティース２およびスロット３は同一のピッチαで形成されている。
　ティース２に巻回された巻線４は、ティース２の根元部（固定子コア１側）に位置する端末４ａがインバータ（高電圧側）に接続され、ティース２の先端部（回転子２０の磁石６側）に位置する端末４ｂが中性点Ｑ（低電圧側）に接続される。
　この場合、ティース２の根元部の端末４ａには、インバータからの線間電圧が印加されることになる。
　すなわち、スロット３内に納められた巻線４を有する固定子コア１により形成された固定子１０と、固定子１０内に位置して磁石６を有する回転子コア５により形成された回転子２０とからなる回転電機３０の固定子１０であって、固定子コア１は、回転子２０の表面に向かって凸形状のティース２に集中巻回されたエッジワイズの巻線４が１列に巻かれた構成からなり、固定子コア１およびティース２と巻線４との間には絶縁部材が設けられている。
　次に、図５～図７を参照しながら、固定子１０の絶縁性能、磁気飽和性能および損失性能を満足する数式の導出方法について説明する。
　図５は単一のティース２の各種寸度を示す断面図である。なお、ここでは、隣接ティースが示されずに、ティース２を中心としてスロット３の底部中央部までしか示されていないので、スロット３（巻線４）の相互間の隙間δは、半分の隙間δ／２が示されている。
　図５においては、固定子コア１の半径Ｄと、スロット３の底部中央での固定子コア１のコアバック幅ＴCと、ティース２の根元部（固定子コア１側）でのティース幅Ｔhと、ティース２の先端幅ＴS（＜Ｔh）と、巻線４の相互間の半分の隙間δ／２と、巻線幅ｈと、ティース２（固定子コア１）と巻線４との間の空隙ａ（絶縁部材の厚さ）と、スロット３（ティース２）のピッチαと、巻線４の傾き角度βと、が示されている。
　ティース幅は、固定子１０の外径方向に向かって単調に増加し、かつ、巻線４の相互間の隙間δは、固定子１０の外径方向に向かって単調に増加する構成となっている。
　また、前述（図４）のように、ティース２の根元部の端末４ａの方が、ティース２の先端部の端末４ｂよりも高電圧となるように巻線４に給電する構成となっている。
　ここで、固定子１０の各種性能を満足する数式は、以下のように導出される。
　まず、図５内の各種寸度を用いることにより、モータ構造の関係式は、以下の式（１）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　このとき、固定子１０に鎖交する磁束量φと、固定子コア１の軸長Ｌｃ（図中の垂直方向長さ）とを用いることにより、固定子１０の磁気飽和性能に相当するティース２の根元部での磁束密度Ｂは、以下の式（２）で表現することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　また、巻線４の相互間の隙間δを用いることにより、固定子１０の絶縁性能Ａは、隣り合う巻線４との電位差Ｖとの関係式として、以下の式（３）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　なお、式（３）においては、体積効果については特に考慮していない。
　続いて、固定子１０の鉄損（うず電流損）について考慮すると、うず電流損は磁束密度Ｂの２乗に比例することから、固定子１０の損失Ｃは、以下の式（４）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　上記式（２）～（４）において、磁束密度Ｂが大きい場合には磁気飽和の低下（磁気飽和しやすいこと）を示し、絶縁性能Ａが大きい場合には絶縁性能の低下を示し、損失Ｃが大きい場合には損失が大きいことを示している。
　したがって、固定子１０の絶縁性能Ａ、磁気飽和性能（磁束密度Ｂ）および損失性能Ｃを満足するためには、定数部分Ｅ（＝Ｌｃ＾３／φ＾３＊Ｖ）を用いて表された以下の式（５）を最大にすればよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　さらに、式（５）中のＴh＾３以降は、以下の式（６）のように、根元部のティース幅Ｔhの４次関数Ｆ（Ｔh）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　ここで、Ｆ（Ｔh）をティース幅Ｔhで微分すると、以下の式（７）となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　ここで、式（６）は上に凸の曲線を表しているので、Ｆ（Ｔh）を最大値とするためには、Ｆ’（Ｔh）＝０の場合とすればよい。
　式（６）のＦ（Ｔh）を最大値とするための、式（７）のＦ’（Ｔh）＝０を満たす解は、Ｔh＝０と、Ｔh＝Ｔhaとであり、式（６）の値を最大値にするティース幅Ｔhaは、以下の式（８）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　図６は固定子１０のティース幅Ｔhと耐圧指数（絶縁性能Ａ）との関係を示す説明図である。
　図６において、横軸（ティース幅Ｔh）の基準目盛は、式（８）で得られたティース幅Ｔhaであり、縦軸（耐圧指数）の基準目盛は、絶縁性能Ａに対応した値Ａ１で表している。
　図６から、ティース幅Ｔh＝１．２９Ｔhaの場合には、耐圧指数＝Ａ１となり、交流印加時の絶縁性能Ａを満たしていることが分かる。
　ところで、電気自動車やハイブリッド車などの車両用の駆動モータの場合、インバータ駆動時には、交流電圧印加時の耐圧性能Ａ１の約２倍（＝２×Ａ１）が必要となることが知られている。
　図６から明らかなように、ティース幅Ｔh＝１．３３Ｔhaの場合には、耐圧指数＝０となり、ティース幅Ｔh＝１．２５Ｔhaの場合には、耐圧指数＝２Ａ１となる。
　したがって、図６に示すように、インバータ駆動時の耐圧性能を満たすためには、ティース幅Ｔh≦１．２５Ｔhaに設定する必要がある。
　図７は式（６）の４次関数をグラフ化して示す説明図であり、横軸は根元部のティース幅Ｔh、縦軸は磁気飽和×うず電流損（損失性能）×絶縁性能を示している。
　図７において、縦軸の基準目盛はＦ１（最大値）で表し、許容性能の許容下限値をＦ１／２としている。
　図７から、絶縁性能Ａ、磁気飽和性能（磁束密度Ｂ）および損失性能Ｃを含む総合的な固定子１０の性能指数（縦軸）は、ティース幅Ｔhが０．６１Ｔha＜Ｔh＜１．２５Ｔhaの範囲内では、最大値Ｆ１の半分以上（≧Ｆ１／２）を維持可能なことが分かる。
　したがって、最大値Ｆ１の半分以上（≧Ｆ１／２）の性能指数を確保するためには、固定子１０の根元部のティース幅Ｔhを、０．６１Ｔha＜Ｔh＜１．２５Ｔhaの範囲内に設定すればよい。
　さらに、磁気飽和を緩和するためには、ティース幅Ｔhが大きい方がよいので、上記範囲の許容下限値Ｔminを０．６１ＴhaからＴhaにアップシフトして、ティース幅Ｔhを、上限側のみのＴha＜Ｔh＜１．２５Ｔhaの範囲内に設定することが望ましい。
　以上のように、この発明の実施の形態１（図１～図７）に係る回転電機の固定子は、回転位置により磁気抵抗が異なる構成を有する回転子２０に対向配置され、回転子２０とともに回転電機３０を構成する固定子１０であって、固定子コア１と、固定子コア１の回転子２０との対向部に等ピッチで形成されたティース２およびスロット３と、スロット３内に配設されるようにティース２に巻回された巻線４と、を備えている。
　ティース２は、回転子２０の外周表面に向かって突設されるとともに、先端部に向かってティース幅Ｔhが減少するテーパ形状を有する。
　巻線４は、ティース２に１列に巻回されたエッジワイズの巻線からなるとともに、ティース２の根元部側の端末４ａがティース２の先端部側の端末４ｂよりも高電圧となるように給電される。
　ティース２の根元部のティース幅Ｔhは、固定子コア１の外側半径Ｄおよびコアバック幅ＴCと、巻線幅ｈと、ティース２と巻線４との間の空隙ａと、ティース２およびスロット３のピッチαと、巻線４の傾き角度βとを用いて、絶縁性能Ａ、損失性能Ｃおよび磁気飽和性能（磁束密度Ｂ）の指数Ｆ（Ｔh）を表す式（６）の値を最大値にするティース幅Ｔhaと、許容下限値Ｔminとにより規定されるＴmin＜Ｔh＜１．２５Ｔhaの範囲内に設定されている。
　このように、巻線４の高電圧側を固定子１０のコアバック側として、低電圧側をティース２の先端部とし、かつ、巻線４の相互間の絶縁距離を固定子１０のコアバック側を広く設定して、ティース２の先端側を狭くし、ティース２をテーパ形状とすることにより、ティース２の根元部の磁気飽和を緩和して、鉄損を低減できるとともに、絶縁性能を満足することができる。
　すなわち、この発明の実施の形態１によれば、スロット３内の絶縁が厳しい箇所での相間絶縁距離を確保することができ、かつ、ティース２の先端部を従来構造よりも広く確保することができるので、回転電機３０（モータ）の出力トルクを向上させることが可能となる。
　また、広く確保した隙間δにワニスなどの絶縁材を注入することができるので、さらに絶縁性能が向上するとともに、固定子１０の巻線４で発生する熱を、固定子コア１のコアバック部に伝熱しやすくなり、巻線４を効果的に冷却することができる。
　また、許容下限値Ｔminを、式（６）の値を最大値にするティース幅Ｔhaの０．６１倍に設定することにより、上記固定子１０の性能を十分に満足することができる。
　また、許容下限値Ｔminを、式（６）の値を最大値にするティース幅Ｔhaに設定することにより、ティース２を含む固定子コア１の磁気飽和をさらに緩和することができ、固定子１０の鉄損を低減することができる。
　さらに、回転子２０の極数（＝２０極）と、固定子１０のスロット数（＝３０個）との最大公約数Ｐ（＝１０）に対して、巻線４（図３）の並列数は、最大公約数Ｐと等しい値（＝１０）に設定されており、ティース２の根元部の空隙を広くすることが可能となり、もっとも絶縁性能が厳しい条件であっても、絶縁性能を十分に満足することができる。
　実施の形態２．
　なお、上記実施の形態１（図３）では、３相モータの巻線４を、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相ごとに１０個すべてを並列結線したが、図８に示すように、各相の１０個の巻線４を、２ティース直列で、かつ５ティース並列に結線してもよい。
　図８はこの発明の実施の形態２による固定子１０Ａの巻線４の結線状態を示す説明図であり、代表的にＵ相の１０個の巻線４のみを示している。なお、図示しない構成は、図１および図２に示した通りである。
　図８の結線状態であっても、前述と同様の作用効果を奏することは言うまでもない。
　実施の形態３．
　また、上記実施の形態１（図１）では、磁石６の極数（２０極）とスロット３の数（３０個）との比を２０：３０（＝２：３）に設定したが、図９に示すように、磁石６の極数を４０極として、極数（４０極）とスロット３の数（３０個）との比を４０：３０（＝４：３）に設定してもよい。
　図９はこの発明の実施の形態３に係る回転電機の固定子を回転子とともに示す断面図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｂ」を付して詳述を省略する。
　図９において、回転電機３０Ｂは、３０個のティース２および巻線４を有する固定子１０Ｂと、４０極の磁石６を有する回転子２０Ｂと、により構成されている。
　なお、図９のように、４０極の磁石６と３０個のスロット３とを用いた４：３系列の場合には、前述（図１）の２：３系列の場合に対して、Ｖ相とＷ相との各巻線４の結線状態を反対に構成する必要がある。
　したがって、図９においては、固定子１０Ｂの各巻線４は、時計方向に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順で、各ティース２に巻回されている。
　図９の４：３系列の回転電機３０Ｂに適用した場合も、前述と同様の作用効果を奏することは言うまでもない。
　すなわち、各相の巻線４は、前述（図３）のように並列接続されており、回転子２０の極数（＝４０極）と、固定子１０のスロット数（＝３０個）との最大公約数Ｐ（＝１０）に対し、巻線４の並列数は、最大公約数Ｐと等しい値（＝１０）に設定されるので、ティース２の根元部の空隙を広くすることが可能となり、もっとも絶縁性能が厳しい条件であっても、絶縁性能を十分に満足することができる。
　実施の形態４．
　なお、上記実施の形態１（図１～図５）では、各ティース２の断面形状を全体的にテーパ形状としたが、図１０のように、ティース２Ｃの根元部２Ｃａを直線形状とし、先端部２Ｃｂのみをテーパ形状としてもよい。
　図１０はこの発明の実施の形態４による固定子１０Ｃの単一のティース２Ｃの形状を拡大して示す断面図であり、前述と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｃ」を付して詳述を省略する。なお、図示しない構成は、前述と同様である。
　図１０において、ティース２Ｃの先端部２Ｃｂは、回転子２０（図示せず）の外周表面に近づくにつれて、先細りのテーパ形状となっているが、ティース２Ｃの根元部２Ｃａでは直線形状となっている。
　図１０の断面形状を有するティース２Ｃの場合も、前述と同様の作用効果を奏することは言うまでもない。
　また、根元部２Ｃａの断面形状を直線とすることにより、ティース２Ｃの根元部２Ｃａにおいて、隣り合う巻線４の相互間の隙間δを保つことができる。
　さらに、巻線４を根元部２Ｃａに巻回する際に、テーパ形状の場合よりも、直線形状の方が巻きやすいことから、固定子１０Ｃの製造も容易となる。
　実施の形態５．
　なお、上記実施の形態１～４では、ティース先端部の具体的形状について言及しなかったが、図１１のように、固定子１０Ｄのティース２Ｄの先端にフランジ７を形成してもよい。
　図１１はこの発明の実施の形態５による固定子１０Ｃの単一のティース２Ｃの形状を拡大して示す断面図であり、前述と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｃ」を付して詳述を省略する。なお、図示しない構成は、前述と同様である。
　図１１において、ティース２Ｄの先端には、フランジ７が形成されている。
　なお、フランジ７の長さｄは、巻線幅ｈよりも短い方がよい。
　仮に、フランジ７の長さｄが巻線幅ｈよりも長い場合には、隣接するティース２Ｄの先端部が接近し過ぎることになり、漏れ磁束の大きさが増大し、回転電機のトルク出力が低下してしまう。
　図１１のように、先端にフランジ７を有するティース２Ｄの場合も、前述と同様の作用効果を奏することは言うまでもない。
　また、巻線４をティース２Ｄの先端部に巻回する際に、フランジ７がガイドとして機能するので、固定子１０Ｃの製造も容易となる。
　実施の形態６．
　上記実施の形態１～５では、磁石６の極数とスロット３の数との比を２０：３０（＝２：３）または４０：３０（＝４：３）に設定した場合を例示して説明した。これに対して、本実施の形態６では、磁石６の極数を２０極とするとともに、スロットの数を２４個として、磁石６の極数（２０極）とスロット３の数（２４個）との比を２０：２４（＝１０：１２）に設定した場合を例示して説明する。
　図１２はこの発明の実施の形態６に係る回転電機の固定子を回転子とともに示す断面図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｅ」を付して詳述を省略する。
　図１２において、回転電機３０Ｅは、２４個のティース２および巻線４を有する固定子１０Ｅと、２０極の磁石６を有する回転子２０Ｅとにより構成されている。また、図１２においては、ティース２は、各ティース２に巻回された巻線４とともに、たとえば、４個のＵ相コイルおよびＵ（バー）相コイルを備えたＵ相コイル部と、４個のＶ相コイルおよびＶ（バー）相コイルを備えたＶ相コイル部と、４個のＷ相コイルおよびＷ（バー）相コイルを備えたＷ相コイル部とを構成している。
　具体的には、図１２に示すように、Ｕ相コイル部は、第１Ｕ相コイルｕ1～第４Ｕ相コイルｕ4および第１Ｕ（バー）相コイルｕ1’～ 第４Ｕ（バー）相コイルｕ4’を備え、Ｖ相コイル部は、第１Ｖ相コイルｖ1～第４Ｖ相コイルｖ4および第１Ｖ（バー）相コイルｖ1’～ 第４Ｖ（バー）相コイルｖ4’を備え、Ｗ相コイル部は、第１Ｗ相コイルｗ1～第４Ｗ相コイルｗ4および第１Ｗ（バー）相コイルｗ1’～ 第４Ｗ（バー）相コイルｗ4’を備える。この場合、巻線４は、反時計方向に、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順で、各ティース２に巻回されている。
　なお、図１２に示したＵ相コイルおよびＵ（バー）相コイルにおいて、それぞれの磁束の向きが互いに反対となるように、巻線４が各ティース２に巻回されている。Ｖ相コイルおよびＶ（バー）相コイルと、Ｗ相コイルおよびＷ（バー）相コイルとにおいても同様である。
　図１３はこの発明の実施の形態６による固定子１０Ｅに設けられる右巻きコイル４０を示す説明図であり、図１４はこの発明の実施の形態６による固定子１０Ｅに設けられる左巻きコイル５０を示す説明図である。なお、以降では、Ｕ相コイルおよびＵ（バー）相コイルの構成を中心に説明する。
　前述したように、隣り合ったＵ相コイルおよびＵ（バー）相コイルにおいて、それぞれの磁束の向きを互いに反対にするために、Ｕ相コイルにおける巻線４の巻回方向と、Ｕ（バー）相コイルにおける巻線４の巻き方向とが反対となっている。
　具体的には、ティース２に対して一方向（たとえば、右巻き方向）に巻線４が巻回された場合には、図１３に示すように、Ｕ相コイルとして、右巻きコイル４０が構成されることとなる。一方、ティース２に対して逆方向（たとえば、左巻き方向）に巻線４が巻回された場合には、図１４に示すように、Ｕ（バー）相コイルとして、左巻きコイル５０が構成されることとなる。
　なお、図１３および図１４に示した各コイル４０、５０において、奥側（図において紙面奥側）の根元側コイル端４１、５１は、ティース２の根元部の端末４ａに対応し、手前側（図において紙面手前側）の先端側コイル端４２、５２は、ティース２の先端部の端末４ｂに対応する。
　ここで、たとえば、Ｕ相コイル部を構成するコイルのうち、第１Ｕ相コイルｕ1および第１Ｕ（バー）相コイルｕ1’において、第１Ｕ相コイルｕ1（右巻きコイル４０）の根元側コイル端４１がインバータ（高電圧側）から給電される場合を想定する。このような場合、第１Ｕ相コイルｕ1の先端側コイル端４２は、第１Ｕ（バー）相コイルｕ1’（左巻きコイル５０）の根元側コイル端５１と接続される。また、第１Ｕ（バー）相コイルｕ1’の先端側コイル端５２は、中性点Ｑ（低電圧側）に接続される。
　これに対して、Ｖ相コイル部を構成するコイルのうち、第１Ｖ相コイルｖ1および第１Ｖ（バー）相コイルｖ1’において、第１Ｖ（バー）相コイルｖ1’（左巻きコイル５０）の根元側コイル端５１は、インバータ（高電圧側）に接続される。また、第１Ｖ（バー）相コイルｖ1’の先端側コイル端５２は、第１Ｖ相コイルｖ1（右巻きコイル４０）の根元側コイル端４１と接続される。さらに、第１Ｖ相コイルｖ1の先端側コイル端４２は、中性点Ｑ（低電圧側）に接続される。なお、第１Ｕ（バー）相コイルｕ1’および第１Ｖ（バー）相コイルｖ1’は、隣り合ったティース２にそれぞれ構成されている。
　また、Ｗ相コイル部を構成するコイルのうち、第１Ｗ相コイルｗ1および第１Ｗ（バー）相コイルｗ1’において、第１Ｗ相コイルｗ1（右巻きコイル４０）の根元側コイル端４１は、インバータ（高電圧側）に接続される。また、第１Ｗ相コイルｗ1の先端側コイル端４２は、第１Ｗ（バー）相コイルｗ1’（左巻きコイル５０）の根元側コイル端５１と接続される。さらに、第１Ｗ（バー）相コイルｗ1’の先端側コイル端５２は、中性点Ｑ（低電圧側）に接続される。なお、第１Ｖ相コイルｖ1および第１Ｗ相コイルｗ1は、隣り合ったティース２にそれぞれ構成されている。
　このように、固定子１０Ｅにおいては、インバータ（高電圧側）に接続されるコイルと、中性点Ｑ（低電圧側）に接続されるコイルとが交互に配置されるように構成される。具体的には、図１２に示すように、第１Ｕ相コイルｕ1、第１Ｖ（バー）相コイルｖ1’、第１Ｗ相コイルｗ1、第２Ｕ（バー）相コイルｕ2’、第２Ｖ相コイルｖ2、第２Ｗ（バー）相コイルｗ2’・・・のそれぞれの根元側コイル端４１、５１がインバータ（高電圧側）に接続されることとなる。また、第１Ｕ（バー）相コイルｕ1’、第１Ｖ相コイルｖ1、第１Ｗ（バー）相コイルｗ1’、第２Ｕ相コイルｕ2、第２Ｖ（バー）相コイルｖ2’、第２Ｗ相コイルｗ2・・・のそれぞれの先端側コイル端４２、５２が中性点Ｑ（低電圧側）に接続されることとなる。
　図１５はこの発明の実施の形態６による固定子１０Ｅの各巻線４の結線状態を示す説明図である。図１５において、Ｕ相コイル部を構成するコイルのうち、固定子１０Ｅ内に隣り合って設けられるＵ相コイル（右巻きコイル４０）およびＵ（バー）相コイル（左巻きコイル５０）が直列に結線されている。具体的には、図１２に示した第１Ｕ相コイルｕ1および第１Ｕ（バー）相コイルｕ1’が直列に結線されており、第２Ｕ相コイルｕ2～第４Ｕ相コイルｕ4と、第２Ｕ（バー）相コイルｕ2’～ 第４Ｕ（バー）相コイルｕ4’とについても、それぞれ同様に直列に結線されている。
　また、これらの直列に結線された各Ｕ相コイルおよび各Ｕ（バー）相コイルの４組が並列に結線されている。すなわち、この並列数は、磁石６の極数（２０極）とスロット３の数（２４個）との最大公約数Ｐ（＝４）に設定されている。また、Ｖ相コイル部およびＷ相コイル部についても、Ｕ相コイル部と同様の結線状態である。
　なお、各相コイル部において、固定子１０Ｅ内に隣り合って設けられる右巻きコイル４０および左巻きコイル５０を並列に接続することも原理上可能であるが、前述したように、直列に接続することが好ましい。
　図１６はこの発明の実施の形態６による固定子１０Ｅ内に隣り合って設けられるＵ相コイルおよびＵ（バー）相コイルのそれぞれで発生する誘起電圧を示す説明図である。図１６に示すように、Ｕ相コイルで発生する誘起電圧と、Ｕ（バー）相コイルで発生する誘起電圧との位相が３０度ずれている。したがって、循環電流の防止のため、各相コイル部において、固定子１０Ｅ内に隣り合って設けられる右巻きコイル４０および左巻きコイル５０は、直列に接続することが好ましい。
　図１７はこの発明の実施の形態６による固定子１０Ｅ内に隣り合って設けられる各コイル間において発生する電位差（コイル間電圧）を示す説明図である。
　図１７には、異相コイル間において発生する電位差と、同相コイル間において発生する電位差とが併せて示されている。なお、異相コイルとは、たとえば、Ｕ相コイルおよびＶ相コイルといった互いに相が異なるコイルを意味し、同相コイルとは、たとえば、Ｕ相コイルおよびＵ（バー）相コイルといった互いに相が同じコイルを意味する。
　また、図１７には、具体例として、第１Ｕ（バー）相コイルｕ1’および第１Ｖ（バー）相コイルｖ1’のそれぞれの、根元側コイル端５１の間で発生する電位差と、先端側コイル端５２の間で発生する電位差とが示されている。ここで、第１Ｕ（バー）相コイルｕ1’は低電圧側コイル、第１Ｖ（バー）相コイルｖ1’は高電圧側コイルとなるため、異相間では、常に高電圧側コイルと低電圧側コイルが隣り合うように配置されている。また、第１Ｕ相コイルｕ1および第１Ｕ（バー）相コイルｕ1’のそれぞれの、根元側コイル端４１、５１の間で発生する電位差と、先端側コイル端４２、５２の間で発生する電位差とが示されている。なお、図１７に示したそれぞれの電位差は、第１Ｕ（バー）相コイルｕ1’、第１Ｖ（バー）相コイルｖ1’のそれぞれの根元側コイル端４１の間で発生する電位差の値を基準として規格化されている。
　図１７に示すように、異相コイル間において発生する電位差について、異相コイルのそれぞれの根元側コイル端（ティース根元側）の間で発生する電位差の方が先端側コイル端（ティース先端側）の間で発生する電位差よりも大きいことが確認できる。また、同相コイル間において発生する電位差について、同相コイルのそれぞれの根元側コイル端（ティース根元側）の間で発生する電位差と、先端側コイル端（ティース先端側）の間で発生する電位差とは、同等であることが確認できる。
　このように、固定子１０Ｅ内に隣り合って設けられる各コイル間（隣り合うコイル間）において、ティース２の根元側の方がティース２の先端側よりも電位差（コイル間電圧）が大きいまたは同等である。したがって、上記実施の形態１と同様に、ティース２の根元側のコイル間隙間をティース２の先端側のコイル間隙間よりも広げることによって、同様の効果が得られる。
　実施の形態７．
　なお、上記実施の形態６（図１２～図１４）では、１個の巻線４を１個のティース２に巻回するコイル構成としたが、図１８のように１個の巻線４を２個のティース２に巻回するコイル構成としても、同様の効果が得られる。
　図１８はこの発明の実施の形態７による固定子１０Ｆ内に隣り合って設けられるコイル６０を示す説明図である。具体的には、上記実施の形態６では、隣り合う２個のティース２のうちの一方に１個の巻線４を右方向に巻回するとともに、他方に別の１個の巻線４を左方向に巻回することによって、同相コイル（右巻きコイル４０および左巻きコイル５０）を構成している。これに対して、本実施の形態７では、隣り合う２個のティースに対して、巻回方向（右巻きまたは左巻き）を反転しつつ連続的に１個の巻線４を巻回することによって、１個のコイル６０を同相コイルとして構成している。
　なお、図１８に示したコイル６０において、右巻きの巻線部分（紙面左側）を第１巻線部６１として、左巻きの巻線部分（紙面右側）を第２巻線部６２とする。また、第１巻線部６１は、上記実施の形態６におけるＵ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイル（右巻きコイル４０）に対応し、第２巻線部６２は、上記実施の形態６におけるＵ（バー）相コイル、Ｖ（バー）相コイル、Ｗ（バー）相コイル（左巻きコイル５０）に対応する。
　また、第１巻線部６１の奥側の根元側コイル端６３は、上記実施の形態６における根元側コイル端４１に対応し、第２巻線部６２の奥側の根元側コイル端６４は、上記実施の形態６における根元側コイル端５１に対応する。
　また、第１巻線部６１および第２巻線部６２の間のコイル中心部６５は、上記実施の形態６における先端側コイル端４２、５２に対応する。
　また、コイル６０に対するインバータからの給電については、第１巻線部６１の根元側コイル端６３がインバータに接続され、第２巻線部６２の根元側コイル端６４が中性点Ｑに接続される。
　図１９はこの発明の実施の形態７による固定子１０Ｆ内に隣り合って設けられる各コイル間において発生する電位差（コイル間電圧）を示す説明図である。
　図１９には、先の図１７と同様に、異相コイル間において発生する電位差と、同相コイル間において発生する電位差とが併せて示されている。図１９に示すように、同相コイル間において発生する電位差について、同相コイルのそれぞれの根元側コイル端（ティース根元側）の間で発生する電位差の方が先端側コイル端（ティース先端側）よりも大きいことが確認できる。
　また、図１９に示すように、異相コイル間において発生する電位差について、根元側コイル端（ティース根元側）の間で発生する電位差の方が先端側コイル端（ティース先端側）の間で発生する電位差よりも大きい場合と小さい場合とがある。
　すなわち、たとえば、Ｕ相コイルに対応する第１巻線部６１の根元側コイル端６３と、Ｖ相コイルに対応する第１巻線部６１の根元側コイル端６１との間における電位差は、Ｕ相コイルに対応する第１巻線部６１のコイル中心部６５と、Ｖ相コイルに対応する第１巻線部６１のコイル中心部６５との間における電位差よりも大きい。
　これに対して、たとえば、Ｕ（バー）相コイルに対応する第２巻線部６２の根元側コイル端６４と、Ｖ（バー）相コイルに対応する第２巻線部６２の根元側コイル端６４との間における電位差は、Ｕ（バー）相コイルに対応する第２巻線部６２のコイル中心部６５と、Ｖ（バー）相コイルに対応する第２巻線部６２のコイル中心部６５との間における電位差よりも小さい。なお、このような場合においては、これらの第２巻線部６２が構成されるティース２の先端側のコイル間隙間をより広げることが好ましい。
　実施の形態８．
　図２０は、この発明の実施の形態１～７に係る回転電機の固定子の製造方法を示すフローチャートである。なお、本実施の形態８においては、ティース２が１ティース毎に分割された場合について説明する。ここで、本実施の形態８に係る回転電機の固定子の製造方法は、先端部に向かってティース幅が減少するテーパ形状を有するティース２が内周部に等ピッチで突設されるように固定子コア１を形成するステップＳ１と、固定子コア１のコイル間の隙間から絶縁部材を挿入するステップＳ７とを備えるという技術的特徴を有する。
　はじめに、ステップＳ１において、先端部に向かってティース幅が減少するテーパ形状を有するティース２が内周部に等ピッチで突設されるように固定子コアを製作し、ステップＳ２へと進む。なお、この場合における単一のティースの各種寸度は、前述したような寸度となる。また、ステップＳ１のような形状の固定子コア１を形成することにより、後述するステップＳ７において、固定子コア１のコイル間に隙間を形成することを可能としている。
　次に、ステップＳ２において、回転電機の固定子に用いるためのコイルを製作する。具体的には、エッジワイズ巻線で先の図１３、図１４または図１８に示したコイルを製作し、ステップＳ３へと進む。続いて、ステップＳ３において、ステップＳ２で製作したコイルと、ステップＳ１で製作した固定子コアとを絶縁するために、絶縁部材（インシュレータ）にこのコイルを挿入し、ステップＳ４へと進む。
　次に、ステップＳ４において、ステップＳ３でコイルが挿入された絶縁部材を、固定子コアに挿入し、ステップＳ５へと進む。続いて、ステップＳ５において、ステップＳ４で絶縁部材が挿入された固定子コアを円環状に配置し、ステップＳ６へと進む。
　次に、ステップＳ６において、ステップＳ５で円環状に配置した固定子コアをフレームに嵌め、ステップＳ７へと進む。なお、ステップＳ６で固定子コアをフレームに嵌めるために、たとえば、圧入作業または焼き嵌め作業を行えばよい。このように、ステップＳ４、ステップＳ５およびステップＳ６を実行することによって、先の図１または図１２に示すように、円環状となる固定子鉄心が形成されることとなる。
　次に、ステップＳ７において、ステップＳ６でフレームに嵌めた固定子コアの各コイルを固定するために、ワニス等といった絶縁部材を挿入する（注入する）。具体的には、固定子コアのコイル間の隙間が開いている部分から絶縁部材を挿入することによってコイルを固定する。なお、本実施の形態８におけるステップＳ７を実行した後に行われる固定したコイルを結線する工程については、説明を省略する。
　ここで、上記実施の形態１～７における回転電機の固定子は、前述したように、電位差の高い箇所に相当するコイル間の隙間が空くように構成されている。したがって、ステップＳ７において、コイル間の隙間が開いている部分からワニス等を挿入することによってコイルを固定している。このような場合、ワニスも絶縁部材としての機能を有するため、前述したように、コイル間の絶縁耐圧を向上させることができる。さらに、空間よりも熱伝導率が高いワニスを用いることによって、コイルで発生する発熱が固定子鉄心（コアバック側）に伝達しやすくなるので、コイルの温度を効果的に下げることができる。このように、本願発明において、従来と比べて、絶縁性能が向上するとともに、コイル発熱を抑制することのできる回転電機の固定子が得られる。
　なお、上記実施の形態１～５では、磁石６の極数とスロット数との比が２：３系列の場合と、４：３系列の場合とについて、上記実施の形態６、７では１０：１２系列の場合について示してきたが、他の極数とスロット数の比であっても適用可能であり、たとえば（９±１）：９系列の場合や、（１２±２）：１２系列の場合も、前述と同様の作用効果を奏する。
　また、上記実施の形態１～７では、固定子コア１およびティース２と巻線４との間に介在された絶縁部材（図示せず）の厚みについて、特に言及しなかったが、絶縁部材の厚みは、低電圧側では薄くても十分なので、ティース２の根元部（高電圧側）から先端部（低電圧側）に向かうにつれて、薄くなるように構成してもよい。
　このように、絶縁部材の厚みを、高電圧側から低電圧側になるにしたがって薄くすることにより、絶縁部材の厚みを、絶縁耐圧に応じて可変設定することが可能となり、ティース幅Ｔhを可能な限り太く設定することができるので、さらに鉄損を低減することができる。

Claims (9)

  1. 　回転位置により磁気抵抗が異なる構成を有する回転子に対向配置され、前記回転子とともに回転電機を構成する固定子であって、
    　固定子コアと、
    　前記固定子コアの前記回転子との対向部に等ピッチで形成されたティースおよびスロットと、
    　前記スロット内に配設されるように前記ティースに巻回された巻線と、
    　を備えた回転電機の固定子において、
    　前記ティースは、前記回転子の外周表面に向かって突設されるとともに、先端部に向かってティース幅が減少するテーパ形状を有し、
    　前記巻線は、前記ティースに１列に巻回されたエッジワイズの巻線からなるとともに、前記ティースの根元部側の端末が前記ティースの先端部側の端末よりも高電圧となるように給電され、
    　前記ティースの根元部のティース幅Ｔhは、
    　前記固定子コアの外側半径Ｄおよびコアバック幅ＴCと、巻線幅ｈと、前記ティースと前記巻線との間の空隙ａと、前記ティースおよび前記スロットのピッチαと、前記巻線の傾き角度βとを用いて、絶縁性能、損失性能および磁気飽和性能の指数Ｆ（Ｔh）を表す以下の式、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     の値を最大値にするティース幅Ｔhaと、許容下限値Ｔminとにより規定されるＴmin＜Ｔh＜１．２５Ｔhaの範囲内に設定された
    　回転電機の固定子。
  2. 　前記許容下限値Ｔminは、前記式の値を最大値にするティース幅Ｔhaの０．６１倍に設定された
    　請求項１に記載の回転電機の固定子。
  3. 　前記許容下限値Ｔminは、前記式の値を最大値にするティース幅Ｔhaに設定された
    　請求項１に記載の回転電機の固定子。
  4. 　前記ティースに巻回された前記巻線のうちの第１巻線と、前記第１巻線と隣り合う第２巻線との間の隙間は、前記固定子の外形方向に向かって単調に増加する
    　請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
  5. 　前記回転子の極数と前記固定子のスロット数との比が（３±１）：３であって、前記極数と前記スロット数との最大公約数をＰであるときに、
    　前記巻線の並列数は、前記最大公約数Ｐと等しい値に設定された
    　請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
  6. 　前記固定子コアおよび前記ティースと前記巻線との間に介在された絶縁部材を備え、
    　前記絶縁部材の厚みは、前記ティースの先端部に向かうにつれて薄く設定された
    　請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
  7. 　前記ティースの先端部にフランジが形成された
    　請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
  8. 　回転位置により磁気抵抗が異なる構成を有する回転子に対向配置され、前記回転子とともに回転電機を構成する固定子であって、
    　前記回転子の極数と前記固定子のスロット数との比が（１２±２）：１２であり、
    　固定子コアと、
    　前記固定子コアの前記回転子との対向部に等ピッチで形成されたティースおよびスロットと、
    　前記スロット内に配設されるように前記ティースに巻回された巻線と、
    　を備えた回転電機の固定子において、
    　前記ティースは、前記回転子の外周表面に向かって突設されるとともに、先端部に向かってティース幅が減少するテーパ形状を有し、
    　前記巻線は、前記ティースに１列に巻回されたエッジワイズの巻線からなり、前記ティースのうち、隣り合う第１ティースおよび第２ティースに巻回方向を反転しつつ連続的に巻回されることで、第１巻線部が前記第１ティースに構成されるとともに前記第１巻線部の巻線方向とは逆方向である第２巻線部が前記第２ティースに構成され、前記第１ティースの根元部側の端末が前記第２ティースの根元部側の端末よりも高電圧となるように給電され
    　前記ティースの根元部のティース幅Ｔhは、
    　前記固定子コアの外側半径Ｄおよびコアバック幅ＴCと、巻線幅ｈと、前記ティースと前記巻線との間の空隙ａと、前記ティースおよび前記スロットのピッチαと、前記巻線の傾き角度βとを用いて、絶縁性能、損失性能および磁気飽和性能の指数Ｆ（Ｔh）を表す以下の式、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
     の値を最大値にするティース幅Ｔhaと、許容下限値Ｔminとにより規定されるＴmin＜Ｔh＜１．２５Ｔhaの範囲内に設定された
    　回転電機の固定子。
  9. 　請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の回転電機の固定子の製造方法であって、
    　先端部に向かってティース幅が減少するテーパ形状を有するティースが、内周部に等ピッチで突設されるように固定子コアを製作する第１ステップと、
    　前記エッジワイズの巻線でコイルを製作する第２ステップと、
    　前記第２ステップで製作した前記コイルと、前記第１ステップで製作した前記固定子コアとを絶縁するために第１絶縁部材に前記コイルを挿入する第３ステップと、
    　前記第３ステップで前記コイルが挿入された前記第１絶縁部材を前記固定子コアに挿入する第４ステップと、
    　前記第４ステップで前記第１絶縁部材が挿入された前記固定子コアを円環状に配置する第５ステップと、
    　前記第５ステップで前記円環状に配置された前記固定子コアをフレームに嵌める第６ステップと、
    　前記第６ステップでフレームに嵌めた前記固定子コア内の前記コイルのうち、第１コイルと、前記第１コイルと隣り合う第２コイルとの間の隙間に第２絶縁部材を挿入する第７ステップと、
    　を備える回転電機の固定子の製造方法。
PCT/JP2013/065457 2012-06-08 2013-06-04 回転電機の固定子および回転電機の固定子の製造方法 WO2013183630A1 (ja)

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