WO2014155630A1 - 回転電機 - Google Patents

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WO2014155630A1
WO2014155630A1 PCT/JP2013/059395 JP2013059395W WO2014155630A1 WO 2014155630 A1 WO2014155630 A1 WO 2014155630A1 JP 2013059395 W JP2013059395 W JP 2013059395W WO 2014155630 A1 WO2014155630 A1 WO 2014155630A1
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conductor wire
coil
stator core
slot
winding
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PCT/JP2013/059395
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French (fr)
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雅哉 原川
健太 尾崎
信一 山口
健太郎 堀坂
和秋 安藤
興起 仲
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Priority to PCT/JP2013/059395 priority patent/WO2014155630A1/ja
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Priority to TW102132742A priority patent/TWI511421B/zh
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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
    • H02K3/12Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots

Definitions

  • the present invention relates to a rotating electrical machine.
  • ⁇ Stator windings of rotating electrical machines are roughly classified into concentrated winding and distributed winding.
  • Distributed winding has the advantage that torque ripple and noise can be reduced, but on the other hand, the height of the coil end increases, so the length of the conductor becomes longer and the winding resistance increases, that is, copper loss increases and efficiency decreases. There is.
  • Patent Document 1 discloses that in a stator of a three-phase motor, three u-phases arranged in an innermost first coil arrangement phase, an intermediate second coil arrangement phase, and an outermost third coil arrangement phase in a slot. Conductive wires are laminated on the innermost first external extension layer at the coil end, and three v-phase conductive wires are laminated on the second external extension layer at the coil end, and three w-phase conductive wires are coiled. It is described that the end portion is laminated on the outermost third outer extension layer. Thereby, according to Patent Document 1, since the windings of the respective phases are laminated and arranged in different external extension layers in the coil end portion, the outer diameter of the coil end portion is reduced without interfering with each other. Yes.
  • Patent Document 1 The technique described in Patent Document 1 is based on the premise that the windings of each phase (U phase, V phase, W phase) have different shapes in order to reduce the outer diameter of the coil end portion. For this reason, since there is a large difference in the winding length for each phase, there is a possibility that the unbalance of the winding resistance value becomes larger than the allowable range. When the unbalance of the winding resistance value increases beyond the allowable range, it leads to a current unbalance of the rotating electrical machine, which causes generation of torque ripple or vibration.
  • Patent Document 1 is premised on forming three layers in the radial direction both in the slot and in the coil end portion in order to reduce the outer diameter of the coil end portion. For this reason, the windings of each phase can only be divided into three groups, and it is difficult to apply to a wide variety of rotating electrical machines.
  • the present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to obtain a rotating electrical machine that can reduce the outer diameter of a coil end portion and suppress unbalance of winding resistance values of each phase within an allowable range. To do.
  • a rotating electrical machine includes an annular core back, a plurality of radially extending core core backs arranged in the circumferential direction.
  • a stator core having a plurality of slots disposed between the teeth and the teeth adjacent to each other in the circumferential direction; and a stator winding wound and housed in a slot of the stator core.
  • the child winding is formed as a bundle of a plurality of conductor wires for each phase, and the winding of each phase is formed by one or more coils arranged inside the slot, the one or more windings.
  • Each of the coils includes a first conductor wire group arranged in m stages (m is an integer of 2 or more) in the radial direction of the stator core inside the slot, and the first conductor wire at the coil end portion.
  • the group is the diameter of the stator core
  • a second conductor wire group that is arranged and converted to n stages (n is an integer of 1 or more), and the first conductor wire group and the second conductor wire in the slot and at the boundary between the coil end portions.
  • a first bent portion that is bent so as to form an angle ⁇ smaller than 180 ° with the group, and the second bent portion disposed in the coil end portion from the first stage to the nth stage in the radial direction of the stator core.
  • the stator core is arranged in a radial direction of the stator core from the (mn + 1) -th stage to the m-th stage, and the second conductor line group is arranged at the coil end portion.
  • the third conductor line group are bent to form an angle ⁇ ′ smaller than 180 °, and the number of steps m and n satisfies n / m ⁇ 1/2. It is characterized by.
  • the conductor wire in each coil forming the winding of each phase, for example, can be rearranged between the slot inside and the coil end portion, and the conductor wire is arranged in the radial direction of the stator core in the middle of the coil end portion. Can be relocated.
  • the conductor wires in the left half of the coil end portion can be collected in a region corresponding to the first stage inside the slot, and the conductor wires in the right half of the coil end portion can be collected in the region corresponding to the second stage inside the slot. Can be collected.
  • the winding of one phase can hardly interfere with the winding of the other phase at the coil end portion.
  • the height of the end portion can be reduced. That is, the mechanical interference of the windings of each phase in the coil end portion can be reduced, and the winding lengths of each phase can be made uniform (for example, the same). As a result, the outer diameter of the coil end portion can be reduced, and the unbalance of the winding resistance value of each phase can be suppressed within an allowable range.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a stator of a rotating electrical machine according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a coil constituting the stator winding according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the rotating electrical machine according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a view of a state where a coil is inserted into the stator core according to the first embodiment, as viewed from the upper surface of the stator core.
  • FIG. 5 is a view of a state where a coil is inserted into the stator core according to the first embodiment as viewed from the lower surface of the stator core.
  • FIG. 6 is a view of a state where a coil is inserted into the stator core according to the first embodiment as viewed from the side of the stator core.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the bending angle of the conductor wire forming the coil according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a winding configuration diagram for each phase of the stator in which the coil is inserted into the stator core in the first embodiment.
  • FIG. 9 is a view of a state where a coil is inserted into the stator core according to the second embodiment as viewed from the upper surface of the stator core.
  • FIG. 10 is a view of a state where a coil is inserted into the stator core according to the second embodiment as viewed from the lower surface of the stator core.
  • FIG. 11 is a view of a state where a coil is inserted into the stator core according to the second embodiment, as viewed from the side of the stator core.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the bending angle of the conductor wire forming the coil according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is a winding configuration diagram for each phase of the stator in which a coil is inserted into the stator core according to the second embodiment.
  • FIG. 14 is a configuration diagram of a coil constituting the stator winding according to the third embodiment.
  • FIG. 15 is a view of a state where a coil is inserted into the stator core according to the third embodiment, as viewed from the upper surface of the stator core.
  • FIG. 16 is a view of a state where a coil is inserted into the stator core according to the third embodiment as viewed from the lower surface of the stator core.
  • FIG. 17 is a view of a state where a coil is inserted into the stator core according to the third embodiment, as viewed from the side of the stator core.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating the bending angle of the conductor wire forming the coil according to the third embodiment.
  • FIG. 19 is a winding configuration diagram for each phase of the stator in which a coil is inserted into the stator core in order to configure the stator winding of the rotating electrical machine according to the third embodiment.
  • FIG. 19 is a winding configuration diagram for each phase of the stator in which a coil is inserted into the stator core in order to configure the stator winding of the rotating electrical machine according to the third embodiment.
  • FIG. 20 is a view of a state where a coil is inserted into the stator core according to the fourth embodiment, as viewed from the upper surface of the stator core.
  • FIG. 21 is a view of a state where a coil is inserted into the stator core according to the fourth embodiment as viewed from the lower surface of the stator core.
  • FIG. 22 is a view of a state where a coil is inserted into the stator core according to the fourth embodiment, as viewed from the side of the stator core.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating the bending angle of the conductor wire forming the coil according to the fourth embodiment.
  • FIG. 24 is a winding configuration diagram for each phase of the stator in which a coil is inserted into the stator core in order to configure the stator winding of the rotating electrical machine according to the fourth embodiment.
  • FIG. 25 is a configuration diagram of a coil forming a stator winding according to the fifth embodiment.
  • FIG. 26 is a view of a state where a coil is inserted into the stator core according to the fifth embodiment, as viewed from the upper surface of the stator core.
  • FIG. 27 is a view of a state where a coil is inserted into the stator core according to the fifth embodiment, as viewed from the lower surface of the stator core.
  • FIG. 28 is a view of a state where a coil is inserted into the stator core according to the fifth embodiment as viewed from the side of the stator core.
  • FIG. 29 is a diagram illustrating the bending angle and dimensions of the conductor wire forming the coil according to the fifth embodiment.
  • FIG. 30 is a winding configuration diagram for each phase of the stator in which a coil is inserted into the stator core in order to configure the stator winding of the rotating electrical machine according to the fifth embodiment.
  • FIG. 31 is a view of a state where a coil is inserted into the stator core according to the sixth embodiment, as viewed from the upper surface of the stator core.
  • FIG. 32 is a view of a state where a coil is inserted into the stator core according to the sixth embodiment, as viewed from the lower surface of the stator core.
  • FIG. 33 is a view of a state where a coil is inserted into the stator core according to the sixth embodiment, as viewed from the side of the stator core.
  • FIG. 34 is a view of a state where a coil is inserted into the stator core according to the seventh embodiment, as viewed from the upper surface of the stator core.
  • FIG. 35 is a view of a state where a coil is inserted into the stator core according to the seventh embodiment, as viewed from the lower surface of the stator core.
  • FIG. 36 is a view of a state where a coil is inserted into the stator core according to the seventh embodiment, as viewed from the side of the stator core.
  • FIG. 37 is a view of a state where a coil is inserted into the stator core in the modified examples of the first to seventh embodiments, as viewed from the upper surface of the stator core.
  • FIG. 38 is a view of a state where a coil is inserted into the stator core in the modified examples of the first to seventh embodiments, as viewed from the upper surface of the stator core.
  • FIG. 39 is a view of a state where a coil is inserted into the stator core in the modified examples of the first to seventh embodiments, as viewed from the upper surface of the stator core.
  • FIG. 40 is a configuration diagram of a coil bundle constituting the stator winding in the modifications of the first to seventh embodiments.
  • FIG. 41 is a view of a state where the coil bundle is inserted into the stator core in the modified examples of the first to seventh embodiments, as viewed from the upper surface of the stator core.
  • FIG. 42 is a configuration diagram of a coil group constituting the stator winding in the modifications of the first to seventh embodiments.
  • Embodiment 1 FIG. A rotating electrical machine 1 according to the first embodiment will be described.
  • the rotating electrical machine 1 includes a stator and a rotor.
  • the rotor rotates with respect to the stator, and rotational power is transmitted to a mechanical device (not shown) via a shaft (not shown) fixed to the rotor.
  • the rotating electrical machine 1 is, for example, a permanent magnet type rotating electrical machine or an induction type rotating electrical machine.
  • the winding structure in the stator 3 is devised.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a configuration of a stator core and a stator winding in the rotating electrical machine 1.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a coil in the stator winding.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration when the rotor and the stator core are viewed from the direction of the rotation axis RA. 1 to 3, for example, a rotating electrical machine 1 is illustrated as an example of a rotating electrical machine having 4 poles, 24 slots, 3 phases, and 2 slots per phase per pole. .
  • the stator winding is not shown for simplification of illustration.
  • the rotating electrical machine 1 has a rotor 2 and a stator 3 as shown in FIGS.
  • the rotor 2 has a rotor core 2a and a plurality of permanent magnets 2b.
  • the rotor core 2a is configured to be concentric with the shaft, and has, for example, a substantially cylindrical shape having a rotation axis RA along the shaft.
  • the plurality of permanent magnets 2b are arranged, for example, along the peripheral surface of the rotor core 2a.
  • FIG. 3 illustrates the case where the rotor 2 is a permanent magnet type rotor, the rotor 2 may be a cage rotor formed in a cage shape with a conductor such as copper.
  • the stator 3 is configured to accommodate the rotor 2 while being separated from the rotor 2.
  • the stator 3 has a stator core 5 and a stator winding 6.
  • the stator core 5 is configured to be concentric with the shaft, and has, for example, a substantially cylindrical shape having a rotation axis RA along the shaft.
  • the stator core 5 is formed of, for example, laminated electromagnetic steel plates.
  • the stator core 5 has a core back 7, a plurality of teeth 8, and a plurality of slots 9, as shown in FIG.
  • the core back 7 is annular and has, for example, a substantially cylindrical shape.
  • Each of the plurality of teeth 8 extends from the core back 7 toward the rotation axis RA along the radial direction.
  • the plurality of teeth 8 are arranged in the direction along the peripheral surface 7 a of the core back 7 (that is, the circumferential direction) on the rotation axis RA side of the core back 7.
  • Slots 9 are formed between the teeth 8 adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the stator winding 6 has a coil of the same phase incorporated in every two slots with respect to the stator core 5.
  • the stator winding 6 is inserted into the slot 9 while protecting the periphery with, for example, insulating paper.
  • a coil 17 is formed as a bundle of conductor wires 11, and one or more coils 17 are arranged inside the slot 9.
  • winding 6 is formed by connecting the terminal of the coil 17 by methods, such as welding.
  • the stator winding 6 is formed of a coil 17 having a similar shape for each phase, for example, the coil 17 shown in FIG. 2 is formed.
  • the coil 17 is inserted into the slot 9 of the stator core 5 as a lap winding in which the coil is inserted into the adjacent in-phase.
  • the coil 17 is formed as a bundle of conductor wires 11.
  • the coil 17 includes a first conductor wire group 17a, a second conductor wire group 17b, a first bent portion 17d, a third conductor wire group 17c, a second bent portion 17e, and a fourth It has a conductor wire group 17f and a third bent portion 17g.
  • the conductor wires 11 are arranged in m stages (m is an integer of 2 or more) in the radial direction of the stator core 5 in the slot internal SI.
  • the second conductor wire group 17b is obtained by arranging and changing the first conductor wire group 17a in the radial direction of the stator core 5 in n stages (n is an integer of 1 or more) in the coil end portion CE1.
  • the conductor wires 11 are arranged from the first stage to the nth stage in the radial direction of the stator core 5 in the coil end portion CE1.
  • the first conductor wire group 17a and the second conductor wire group 17b form an angle ⁇ (90 ° ⁇ ⁇ 180 °) at the boundary between the slot internal SI and the coil end portion CE1. Is bent. That is, the arrangement changing unit 10d including the first bent portion 17d changes the arrangement of the first conductor wire group 17a in the slot SI to the arrangement of the second conductor wire group 17b in the coil end portion CE1. Yes.
  • the third conductor wire group 17c is obtained by changing the arrangement of the second conductor wire group 17b from the (mn + 1) -th stage to the m-th stage in the radial direction of the stator core 5 in the coil end portion CE1. .
  • the conductor wires 11 are arranged in the radial direction of the stator core 5 from the (m ⁇ n + 1) -th stage to the m-th stage in the coil end portion CE1.
  • the line group 17c is changed to the arrangement (radial passage area).
  • the conductor wires 11 are arranged in m stages (m is an integer of 2 or more) in the radial direction of the stator core 5 in the slot internal SI.
  • the third conductor wire group 17c and the fourth conductor wire group 17f form an angle ⁇ ′′ (90 ° ⁇ ′′ ⁇ 180 °) at the boundary between the coil end portion CE1 and the slot internal SI. It is bent to make it. That is, the arrangement changing unit 10a including the third bent portion 17g changes the arrangement of the third conductor wire group 17c of the coil end portion CE1 to the arrangement of the fourth conductor wire group 17f of the slot internal SI.
  • the stage numbers m and n satisfy the following formula 1. n / m ⁇ 1/2 Equation 1
  • the coil 17 is composed of conductor wires 11 of two stages (diameter direction of the stator core 5) ⁇ 8 (circumferential direction of the stator core 5) in the slot SI.
  • the number in the radial direction and the number in the circumferential direction can be determined as follows.
  • the coil 17 is changing the winding arrangement from the slot SI to the coil end portion CE1 (the arrangement changing portion 10d including the first bent portion 17d).
  • the bundle of conductor wires 11 that is two stages (diameter direction of the stator core 5) ⁇ 8 pieces (circumferential direction of the stator core 5) in the slot SI is one stage (fixed) at the coil end portion CE1.
  • the first bent portion 17d is bent at an angle ⁇ (for example, 120 ° in FIG. 2).
  • the conductor wire 11 aligned in the first stage in the radial direction of the stator core 5 does not interfere with the winding of the other phase (the coil 17 of the other phase).
  • the arrangement is changed to the second stage in the radial direction of the stator core 5 (passage region changing portion 13a including the second bent portion 17e). Also at this time, it is bent at an angle ⁇ ′ (for example, 120 ° in FIG. 2) before and after the layout conversion, that is, at the second bent portion 17e.
  • the winding arrangement is changed (the arrangement changing section 10a including the third bent portion 17g).
  • the bundle of conductor wires 11, which is one stage (diameter direction of the stator core 5) ⁇ 16 pieces (circumferential direction of the stator core 5) at the coil end portion CE 1 is two stages (fixed at the slot internal SI). Aligned in the radial direction of the core 6) ⁇ 8 pieces (circumferential direction of the stator core 5). Also at this time, it is bent at an angle ⁇ ′′ (for example, 120 ° in FIG. 2).
  • the coil shape of the coil end portion CE1 is a triangular shape.
  • the arrangement of the conductor wires 11 is similarly changed in the lower half of the coil 17, and as a whole, the triangular shape of the coil end portion CE1, the rectangular shape of the slot internal SI, and the coil
  • the hexagonal shape includes the triangular shape of the end portion CE2.
  • FIG. 4 is a view of the state where the coil 17 is inserted into the stator core 5 as viewed from the upper surface of the stator core 5 (direction of the rotation axis RA).
  • FIG. 5 is a view of the state where the coil 17 is inserted into the stator core 5 as viewed from the lower surface of the stator core 5.
  • FIG. 6 is a view of the state in which the coil 17 is inserted into the stator core 5 as viewed from the side surface of the stator core 5 (the surface facing the rotation axis RA).
  • the coil 17 starts to wind the conductor wire 11 near the middle between the two slots 9a and 9b (position 12a), and approaches the slot 9a through the region CE1a corresponding to the first stage of the slot internal SI in the coil end portion CE1. Thereafter, the arrangement is changed (the arrangement changing unit 10a) so as to enter the position 12b (see FIG. 4) of the second stage of the slot internal SI. When this portion is viewed from the side, the conductor wire 11 is bent at an angle ⁇ ′′ (see FIGS. 6 and 7).
  • the conductor wire 11 passing through the slot internal SI and coming out of the position 12c (see FIG. 5) has been rearranged (arrangement changing unit 10b), and the first stage in the slot internal SI at the coil end portion CE2 (see FIG. 2). It exits to the corresponding area CE2a. When this portion is viewed from the side, the conductor wire 11 is bent at an angle ⁇ (see FIGS. 6 and 7).
  • the conductor wire 11 is directed to the slot 9b on the opposite side.
  • the region CE2b corresponding to the second stage of the slot internal SI in the coil end portion CE2 (see FIG. 2).
  • the arrangement is changed so as to pass through (passing area changing section 13b).
  • the conductor wire 11 is bent at an angle ⁇ ′ (see FIGS. 6 and 7).
  • the arrangement changing unit 10c When the slot 9b is approached, the arrangement is changed (the arrangement changing unit 10c) so as to enter the position 12d of the first stage of the slot internal SI.
  • the conductor wire 11 When this portion is viewed from the side, the conductor wire 11 is bent at an angle ⁇ ′′ (see FIGS. 6 and 7).
  • the conductor wire passing through the slot internal SI and coming out of the position 12e is rearranged (arrangement changing unit 10d) and goes out to the region CE1b corresponding to the second stage of the slot internal SI in the coil end portion CE1 (see FIG. 2). .
  • this portion is viewed from the side, the conductor wire 11 is bent at an angle ⁇ .
  • the conductor wire 11 goes to the slot 9a on the opposite side, but when it comes to the vicinity of the middle between the slot 9a and the slot 9b, the region CE1a corresponding to the first stage of the slot internal SI in the coil end portion CE1 (see FIG. 2) again.
  • the arrangement is changed so as to pass through (passing area changing unit 13a).
  • the conductor wire 11 is bent at an angle ⁇ ′.
  • the above is one turn of the conductor wire 11 forming the coil 17, but the conductor wire is continuously wound in the order of position 12f ⁇ position 12g ⁇ position 12h ⁇ ... ⁇ position 12p ⁇ position 12q. Go.
  • four conductor wires 11 are aligned side by side in the coil end portions CE1 and CE2.
  • the second and third turns of the conductor wire 11 are arranged. As they become eyes, they are placed inside.
  • the arrangement changing units 10a to 10d change the arrangement when entering or exiting the slot internal SI during the first and third turns of the conductor wire 11, but the second turn of the conductor wire, In the fourth round, no actual array change has been made.
  • the conductor wire 11 coming from the region CE1a corresponding to the first stage of the slot internal SI in the coil end portion CE1 is positioned at the first stage positions 12f and 12n of the slot internal SI. May go straight into Alternatively, for example, the conductor wire 11 coming from the first stage positions 12o and 12g of the slot internal SI may go out to the area CE2a corresponding to the first stage of the slot internal SI in the coil end portion CE2.
  • the conductor wire 11 coming from the region CE2b corresponding to the second stage of the slot internal SI in the coil end portion CE2 may enter the second stage positions 12h and 12p of the slot internal SI as it is.
  • the conductor wire 11 coming from the second stage positions 12q and 12i of the slot internal SI may go out to the area CE1b corresponding to the second stage of the slot internal SI in the coil end portion CE1.
  • the conductor wire 11 finishes winding around the middle of the two slots 9a and 9b (position 12r). In this way, it is possible to form the coil 17 in which the arrangement of the conductor wires 11 is different between the slot internal SI and the coil end portions CE1 and CE2.
  • the above-described method is one example, and it is not always necessary to form the coil 17 by this procedure. Absent. In this description, the method of starting winding the coil 17 from the middle between the two slots 9a and 9b (position 12a) and finishing winding at the same position (position 12r) has been described. There is no need to finish winding. However, as will be described later, an intermediate portion between the slot 9a and the slot 9b is a side view and is near the apex of the coil end portions CE1 and CE2 having a triangular shape. There is an effect that the wire connecting 17 does not easily interfere with windings of other phases.
  • the passage region changing portions 13a and 13b are shown as a substantially right-angled crank shape when the arrangement of the conductor wires 11 changes, but the region CE1a through which the conductor wire 11 of the coil end portion CE1 passes.
  • CE1b is not necessarily required to have a substantially right-angled crank shape.
  • the area may be changed gently as a straight line without a crank.
  • the arrangement changing portions 10a to 10d have a substantially right-angled crank shape when the arrangement of the conductor wires 11 changes between the slot internal SI and the coil end portions CE1 and CE2, but the arrangement changing portions 10a to 10d change the arrangement of the conductor wires 11. If the purpose is achieved, the crank shape does not necessarily have to be a substantially right angle.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the bending angle of the conductor wire 11 forming the coil 17.
  • the bending angle ⁇ ′′ at the arrangement changing unit 10a is an angle formed by the extending direction DR17c of the third conductor wire group 17c and the extending direction DR17f of the fourth conductor wire group 17f, and the inside of the coil 17 Since the coil 17 has a hexagonal shape when viewed from the side, the angle ⁇ ′′ satisfies, for example, the condition of Expression 2 below. 90 ° ⁇ ” ⁇ 180 ° ⁇ ⁇ ⁇ Formula 2
  • the angle ⁇ ′′ that satisfies Equation 2 is, for example, 120 °.
  • the bending angle ⁇ in the arrangement changing unit 10d is an angle formed by the extending direction DR17a of the first conductor wire group 17a and the extending direction DR17b of the second conductor wire group 17b, and the inside of the coil 17 is It is an angle to face.
  • This angle ⁇ satisfies the condition of Equation 3 below. 90 ° ⁇ ⁇ 180 ° ... Equation 3
  • the angle ⁇ satisfying Equation 3 is 120 °, for example.
  • the bending angle ⁇ ′ at the passage region changing portion 13a is an angle formed by the extending direction DR17b of the second conductor wire group 17b and the extending direction DR17c of the third conductor wire group 17c. It is the angle facing inward.
  • This angle ⁇ ′ satisfies the condition of Equation 4 below.
  • ⁇ ′ 360 ° ⁇ ( ⁇ + ⁇ ′′) Equation 4
  • the angle ⁇ ′ is 120 °.
  • FIG. 8 shows a winding configuration diagram for each phase of the stator 3 in which the coil 17 is inserted into the stator core 5 in order to configure the stator winding 6 of the rotating electrical machine 1.
  • FIG. 8 shows a case in which the same-phase coil is incorporated every two slots when the number of slots per phase is 2 (8 poles / 48 slots).
  • the stator core 5 is incorporated into the slots 9 at intervals of 4 slots. Note that the stator core 5 in FIG. 8 is illustrated in a straight line shape for easy explanation, and a part of the intermediate portion is omitted.
  • the V-phase winding V8 has a coil 17 obtained by shifting the coil 17 of the U-phase winding U8 by two slots in the right direction in FIG. 8 along the circumferential direction.
  • the W-phase winding W8 has a coil 17 obtained by shifting the coil 17 of the V-phase winding V8 by two slots in the right direction in FIG. 8 along the circumferential direction. That is, when viewed at the right end of the coil 17 in FIG. 8, the arrangement pattern of the U-phase, V-phase, and W-phase coils 17 distributed at a 2-slot pitch is repeated at a 6-slot period.
  • Each coil 17 spans 6 slots in the coil end portion CE1, passes through the first stage region in the left three slots, and passes through the second stage region in the right three slots.
  • stator winding 6 is formed by the above-described method.
  • the distance between the slots 9 can be shortened (for example, as short as possible), so that the circumferential length of the coil 17 can be shortened.
  • the stator winding 6 is formed using the coil 17 having a short circumference, the circumference of the stator winding 6 as a whole can be shortened, leading to reduction of motor loss and improvement of motor operation efficiency by reducing the winding resistance value. There is a big merit.
  • the left half of the conductor wire 11 of the coil end portion CE1 is placed in the region CE1a (see FIG. 4) corresponding to the first stage of the slot internal SI.
  • the conductor wires 11 in the right half of the coil end portion CE1 can be collected in a region CE1b (see FIG. 4) corresponding to the second stage of the slot internal SI.
  • the U-phase, V-phase, and W-phase windings are less likely to interfere.
  • FIG. 8 it seems that there are overlapping regions of the coils 17 inserted in the U phase, V phase, and W phase, but the coils 17 in the actual coil end portions CE1 and CE2 are triangular.
  • the vicinity of the center of the coil 17 (the portion having a crank shape in the passage region changing portions 13a and 13b) is a triangular apex. For this reason, the U-phase, V-phase, and W-phase windings are less likely to interfere mechanically. In this way, the height of the coil end portions CE1 and CE2 can be reduced, and the stator winding 6 using the coil 17 having a short circumference can be formed.
  • the conductor wire 11 is rearranged by the slot internal SI and the coil end portions CE1 and CE2 (arrangement changing portions 10a to 10d), and the conductor wire 11 is fixed by the coil end portions CE1 and CE2.
  • the arrangement is changed in the radial direction of the core 6 (passage area changing portions 13a and 13b).
  • the coil end portions CE1 and CE2 the windings of one phase are unlikely to interfere with the windings of the other phases, and the height of the coil end portions CE1 and CE2 can be reduced.
  • the bundle of conductor wires 11 that is in two stages (in the radial direction of the stator core 5) in the slot internal SI is formed into one stage (diameter of the stator core 5 in the coil end portions CE 1 and CE 2.
  • a wasteful space in which the conductor wire 11 is not disposed in the coil end portions CE1 and CE2 for example, substantially
  • the arrangement density (space factor) of the conductor wires 11 can be effectively improved (for example, so that the conductor wires 11 are arranged most densely).
  • coil end part CE1, CE2 whole can be reduced in size.
  • the coils 17 having the same shape can be used for all of the U phase, the V phase, and the W phase.
  • the efficiency of the winding forming operation can be improved and the winding length of each phase can be made uniform (for example, the same), so that the unbalance of the winding resistance value for each phase is within the allowable range. Can be suppressed. Therefore, torque ripple can be reduced and vibration can be reduced.
  • each phase winding of the stator winding 6 is formed by one or more coils 17.
  • the first conductor wire group 17a is arranged in m stages (m is an integer of 2 or more) in the radial direction of the stator core 5 in the slot internal SI.
  • the second conductor wire group 17b the first conductor wire group 17a is arranged and converted into n stages (n is an integer of 1 or more) in the radial direction of the stator core 5 at the coil end portion CE1.
  • the first bent portion 17d is bent so that the first conductor wire group 17a and the second conductor wire group 17b form an angle ⁇ smaller than 180 ° at the boundary between the slot internal SI and the coil end portion CE1. .
  • the third conductor wire group 17c is configured such that the second conductor wire group 17b arranged from the first stage to the nth stage in the radial direction of the stator core 5 at the coil end portion CE1 is the radial direction of the stator core 5.
  • the (m ⁇ n + 1) -th stage to the m-th stage are converted.
  • the second bent portion 13a is bent at the coil end portion CE1 so that the second conductor wire group 17b and the third conductor wire group 17c form an angle ⁇ ′ smaller than 180 °.
  • the stage numbers m and n are n / m ⁇ 1/2 Meet.
  • the conductor wire 11 can be rearranged between the slot SI and the coil end portions CE1 and CE2 (arrangement changing portions 10a to 10d).
  • the arrangement can be changed in the radial direction of the stator core 5 in the middle of the coil end portions CE1 and CE2 (passage region changing portions 13a and 13b).
  • the left half conductor wire 11 of the coil end portion CE1 can be collected in a region CE1a (see FIG. 4) corresponding to the first stage of the slot internal SI
  • the right half conductor wire 11 of the coil end portion CE1 is , Can be collected in a region CE1b (see FIG. 4) corresponding to the second stage of the slot internal SI.
  • the winding of one phase does not easily interfere with the winding of the other phase in the coil end portions CE1 and CE2.
  • the heights of the coil end portions CE1 and CE2 can be reduced. That is, the mechanical interference of the windings of the respective phases in the coil end portions CE1 and CE2 can be reduced, and the winding lengths of the respective phases can be made uniform (for example, the same).
  • the outer diameter of the coil end portion can be reduced, and the unbalance of the winding resistance value of each phase can be suppressed within an allowable range.
  • Embodiment 1 since the coil 17 of the same shape can be used for the winding of each phase, the wiring work can be simplified and the manufacturing cost of the rotating electrical machine 1 can be reduced.
  • the second bent portion 17e is, for example, the radial direction between the second conductor wire group 17b and the third conductor wire group 17c when viewed from the direction of the rotation axis RA. It has a crank shape to change the arrangement in the.
  • the left half conductor wire 11 of the coil end portion CE1 can be collected in a region CE1a (see FIG. 4) corresponding to the first stage of the slot internal SI, and the right half conductor of the coil end portion CE1.
  • the line 11 can be collected in a region CE1b (see FIG. 4) corresponding to the second stage of the slot internal SI.
  • the fourth conductor wire group 17f has m stages (m is 2 or more) in the radial direction of the stator core 5 in the slot SI. Integer).
  • the third bent portion 17g is bent so that the third conductor wire group 17c and the fourth conductor wire group 17f form an angle ⁇ smaller than 180 ° at the boundary between the coil end portion CE1 and the slot internal SI. .
  • the angle ⁇ ′′ is 90 ° ⁇ ” ⁇ 180 °
  • the angle ⁇ is 90 ° ⁇ ⁇ 180 °
  • winding of each phase can be made into hexagonal shape, for example.
  • Embodiment 2 the rotating electrical machine 200 according to the second embodiment will be described. Below, it demonstrates focusing on a different part from Embodiment 1.
  • FIG. 1 the rotating electrical machine 200 according to the second embodiment will be described. Below, it demonstrates focusing on a different part from Embodiment 1.
  • the coil in which the conductor wire 11 that is two steps in the radial direction in the slot internal SI is rearranged in one step in the radial direction in the coil end portions CE1 and CE2 is exemplarily described.
  • a coil in which the conductor wire 21 that is three steps in the radial direction in the slot internal SI is rearranged in one step in the radial direction in the coil end portions CE1 and CE2 will be described as an example.
  • FIG. 9 is a view of the state in which the coil 217 is inserted into the stator core 5 as viewed from the upper surface of the stator core 5.
  • FIG. 10 is a view of the state where the coil 217 is inserted into the stator core 5 as viewed from the lower surface of the stator core 5.
  • FIG. 11 is a view of the state in which the coil 217 is inserted into the stator core 5 as viewed from the side surface (surface facing the rotation axis RA) of the stator core 5.
  • FIG. 9 to 11 show a state in which one coil 217 corresponding to three stages (diameter direction of the stator core 5) ⁇ 2 pieces (circumferential direction of the stator core 5) is inserted in the slot SI.
  • how the conductor wire is wound to form the coil 217 will be exemplarily described with reference to the reference numerals from the position 22a to the position 22z.
  • the coil 217 starts winding the conductor wire 21 from the middle between the two slots 9a and 9b (position 22a), and passes through the region CE1a corresponding to the first stage of the slot internal SI in the coil end portion CE1 (see FIG. 2). It approaches the slot 9a. After that, the arrangement is changed (the arrangement changing unit 20a) so that the third position 22b (see FIG. 9) of the slot internal SI is entered. When this portion is viewed from the side, the conductor wire 21 is bent at an angle ⁇ ′′ (see FIGS. 11 and 12).
  • the conductor wire 21 passing through the slot internal SI and coming out of the position 22c (see FIG. 10) is rearranged (arrangement changing unit 20b), and the first stage of the slot internal SI in the coil end portion CE2 (see FIG. 2). It exits to the corresponding area CE2a. When this portion is viewed from the side, the conductor wire 21 is bent at an angle ⁇ (see FIGS. 11 and 12).
  • the conductor wire 21 is directed to the slot 9b on the opposite side, but when it comes to the vicinity of the middle between the slot 9a and the slot 9b, this time, the region CE2c corresponding to the third stage SI in the slot at the coil end portion CE2 (see FIG. 2).
  • the arrangement is changed so as to pass through (passing area changing section 23b).
  • the conductor wire 21 is bent at an angle ⁇ ′ (see FIGS. 11 and 12).
  • the arrangement changing unit 20c When the slot 9b is approached, the arrangement is changed (the arrangement changing unit 20c) so as to enter the first stage position 22d (see FIG. 10) of the slot internal SI.
  • the conductor wire 21 When this portion is viewed from the side, the conductor wire 21 is bent at an angle ⁇ ′′ (see FIGS. 11 and 12).
  • the conductor wire 21 that has passed through the slot internal SI and emerged from the position 22e (see FIG. 9) has been rearranged (arrangement changing unit 20d), and corresponds to the third stage inside the slot at the coil end portion CE1 (see FIG. 2). Exit to region CE1c. When this portion is viewed from the side, the conductor wire 21 is bent at an angle ⁇ (see FIGS. 11 and 12).
  • the conductor wire 21 goes to the slot 9a on the opposite side, but when it comes near the middle between the slot 9a and the slot 9b, the region CE1a corresponding to the first stage of the slot internal SI in the coil end portion CE1 (see FIG. 2) again.
  • the arrangement is changed so as to pass through (passing area changing section 23a).
  • the conductor wire 21 is bent at an angle ⁇ ′.
  • the above is one turn of the conductor wire 21 forming the coil 217.
  • the conductor wire 21 is wound in the order of position 22f ⁇ position 22g ⁇ position 22h ⁇ ... ⁇ position 22x ⁇ position 22y.
  • six conductor wires 21 are aligned side by side in the coil end portions CE1 and CE2, but as shown in FIG. 11, the second and third turns of the conductor wire 21 As it becomes, it will be placed inside.
  • the arrangement changing units 20a to 20d change the arrangement when entering or exiting the slot internal SI at the first, second, fourth, and fifth turns of the conductor wire 21.
  • the arrangement is not actually changed.
  • the conductor wire 21 coming from the region CE1a corresponding to the first stage of the slot internal SI in the coil end portion CE1 may enter the first stage positions 22j and 22v of the slot internal SI as they are.
  • the conductor wire 21 coming from the first stage positions 22w and 22k of the slot internal SI may go out to the region CE2a corresponding to the first stage of the slot internal SI in the coil end portion CE2.
  • the conductor wire 21 coming from the region CE2c corresponding to the third stage of the slot internal SI in the coil end portion CE2 may enter the positions 22l and 22x of the third stage of the slot internal SI as they are.
  • the conductor wire 21 coming from the third stage positions 22y and 22m of the slot internal SI may go out to a region CE1c corresponding to the third stage of the slot internal SI in the coil end portion CE1.
  • the conductor wire 21 finishes winding near the middle between the two slots 9a and 9b (position 22z). In this way, it is possible to form a coil 217 in which the arrangement of the conductor wires 21 is different between the slot internal SI and the coil end portions CE1 and CE2.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the bending angle of the conductor wire 21 forming the coil 217.
  • the bending angle ⁇ ′′ at the arrangement changing unit 20a is an angle formed by the extending direction DR17c of the third conductor wire group 17c and the extending direction DR17f of the fourth conductor wire group 17f, and is the inner side of the coil 217. Since the coil 217 has a hexagonal shape when viewed from the side, the angle ⁇ ′′ satisfies, for example, the condition of Expression 2 above.
  • the angle ⁇ ′′ that satisfies Equation 2 is, for example, 120 °.
  • the bending angle ⁇ at the arrangement changing unit 20d is an angle formed by the extending direction DR17a of the first conductor wire group 17a and the extending direction DR17b of the second conductor wire group 17b, and is inside the coil 217. It is an angle to face.
  • This angle ⁇ satisfies the condition of Equation 3 above.
  • the angle ⁇ satisfying Equation 3 is 120 °, for example.
  • the bending angle ⁇ ′ at the passage region changing portion 23a is an angle formed by the extending direction DR17b of the second conductor wire group 17b and the extending direction DR17c of the third conductor wire group 17c. It is the angle facing inward.
  • This angle ⁇ ′ satisfies the condition of Equation 4 above.
  • Equation 6 when the coil 217 has a symmetrical shape as shown in FIG. 11 and FIG. Substituting Equation 5 above into Equation 4 yields Equation 6 above.
  • FIG. 13 shows a winding configuration diagram for each phase of the stator 203 in which the coil 217 is inserted into the stator core 5 in order to configure the stator winding 206 of the rotating electrical machine 200.
  • FIG. 13 shows a case where in-phase coils 217 are incorporated every two slots in the case where the number of slots per phase is 2 (eight poles and 48 slots). Is inserted into the slot 9 at intervals of 4 slots of the stator core 5. Note that the stator core 5 of FIG. 13 is illustrated in a straight line shape for easy explanation, and a part of the intermediate portion is omitted.
  • the V-phase winding V8 includes a coil 217 obtained by shifting the coil 217 of the U-phase winding U8 by two slots in the right direction in FIG. 13 along the circumferential direction.
  • the W-phase winding W8 includes a coil 217 obtained by shifting the coil 217 of the V-phase winding V8 by two slots in the right direction in FIG. 13 along the circumferential direction. That is, when viewed at the right end of the coil 217 in FIG. 13, the arrangement pattern of the U-phase, V-phase, and W-phase coils 217 distributed at a 2-slot pitch is repeated at a 6-slot period. Each coil 217 extends over 6 slots at the coil end portion, passes through the first stage region in the left three slots, and passes through the third stage region in the right three slots.
  • the conductor wire 21 that is three steps in the radial direction in the slot internal SI is rearranged in one step in the radial direction in the coil end portions CE1 and CE2.
  • the conductor wire 21 is cranked in the middle of the coil end portions CE1 and CE2
  • the left half conductor wire 21 of the coil end portion CE1 is a region CE1a corresponding to the first stage of the slot internal SI (see FIG. 9).
  • the conductor wires 21 in the right half of the coil end portion CE1 can be collected in a region CE1c (see FIG. 9) corresponding to the third stage of the slot internal SI.
  • the heights of the coil end portions CE1 and CE2 can be reduced. That is, the mechanical interference of the windings of the respective phases in the coil end portions CE1 and CE2 can be reduced, and the winding lengths of the respective phases can be made uniform (for example, the same).
  • the conductor wires 21 are arranged in three stages in the radial direction in the slot SI, the outer diameter of the coil end portion can be reduced, and the unbalance of the winding resistance value of each phase is suppressed within an allowable range. it can.
  • Embodiment 3 the rotating electrical machine 300 according to the third embodiment will be described. Below, it demonstrates centering on a different part from Embodiment 2.
  • FIG. 3 the rotating electrical machine 300 according to the third embodiment will be described. Below, it demonstrates centering on a different part from Embodiment 2.
  • the coil 217 is described in which the coil end portions CE1 and CE2 are rearranged in one stage in the coil end portions CE1 and CE2 in the case of the coil 217 having three stages in the slot SI.
  • the conductor wire 21 of the coil end portions CE1 and CE2 passes through the region corresponding to the first or third step of the slot internal SI, and the region corresponding to the second step inside the slot is used in the coil end portion. I have not been told.
  • FIG. 14 is a configuration diagram of a coil forming the stator winding 306.
  • the coil 317 is inserted into the slot 9 of the stator core 5 as a lap winding in which the coil is inserted into the adjacent in-phase.
  • the coil 317 is formed as a bundle of conductor wires 24.
  • the coil 317 includes a fifth conductor line group 317h, a fourth conductor line group 317h, and a fourth conductor line group 17c (see FIG. 2) instead of the second bent part 17e and the third conductor line group 17c. It has a bent portion 317j, a sixth conductor line group 317n, and a fifth bent portion 317k.
  • the fifth conductor wire group 317h is obtained by changing the arrangement of the second conductor wire group 17b from the (n + 1) th stage to the (mn) stage in the radial direction of the stator core 5 at the coil end portion CE1. It is.
  • the conductor wires 24 are arranged from the (n + 1) th stage to the (mn) stage in the radial direction of the stator core 5 in the coil end portion CE1.
  • the line group 317h is changed to the arrangement (passage area in the radial direction).
  • the sixth conductor wire group 317n is obtained by changing the arrangement of the fifth conductor wire group 317h from the (mn + 1) -th stage to the m-th stage in the radial direction of the stator core 5 at the coil end portion CE1. .
  • the conductor wires 24 are disposed from the (mn + 1) -th stage to the m-th stage in the radial direction of the stator core 5 at the coil end portion CE1.
  • the line group 317n is changed to the arrangement (passage area in the radial direction).
  • the stage numbers m and n satisfy the following Expression 7. n / m ⁇ 1/3, Equation 7
  • the coil 317 is composed of three conductor wires 24 (in the radial direction of the stator core 5) ⁇ 5 (circumferential direction of the stator core 5) in the slot SI.
  • the number in the radial direction and the number in the circumferential direction can be determined as follows.
  • the coil 317 changes the winding arrangement from the slot internal SI to the coil end portion CE1 (the arrangement changing portion 39d including the first bent portion 17d).
  • the bundle of conductor wires 24 that is three stages (diameter direction of the stator core 5) ⁇ 5 slots (circumferential direction of the stator core 5) in the slot SI is one stage (fixed) at the coil end portion CE1.
  • Aligned in the radial direction of the core 5) ⁇ 15 (the circumferential direction of the stator core). At this time, it is bent at an angle ⁇ (for example, 90 ° in FIG. 14).
  • the conductor wire 24 aligned in the first stage in the radial direction of the stator core 5 does not interfere with the windings of other phases (coils 317 of other phases).
  • the arrangement is changed to the second stage in the radial direction of the stator core 5 (passage region changing unit 26b including the fourth bent portion 317j). Also at this time, it is bent at an angle ⁇ ′ (for example, 180 ° in FIG. 14) before and after the layout conversion, that is, at the fourth bent portion 317j.
  • the conductor wires 24 aligned in the second stage in the radial direction of the stator core 5 are rearranged in the third stage in the radial direction of the stator core 5 (passage region change including the fifth bent portion 317k). Part 26a). Also at this time, it is bent at an angle ⁇ ′ (for example, 180 ° in FIG. 14) before and after the layout conversion, that is, at the fifth bent portion 317k.
  • the winding arrangement is changed (the arrangement changing section 39a including the third bent portion 17g).
  • the bundle of conductor wires 24 that is one stage (radial direction of the stator core 5) ⁇ 15 coils (circumferential direction of the stator core 5) at the coil end portion CE1 is three stages (fixed) at the slot internal SI. Aligned in the radial direction of the core 6) ⁇ 5 pieces (circumferential direction of the stator core 5). Also at this time, it is bent at an angle ⁇ ′′ (for example, 90 ° in FIG. 14).
  • the coil shape of the coil end portion CE1 is a quadrangular shape.
  • the arrangement of the conductor wires 24 is similarly changed in the lower half of the coil 317, and as a whole, the rectangular shape of the coil end portion CE1, the rectangular shape of the slot internal SI, and the coil It has a quadrangular shape including the quadrangular shape of the end portion CE2.
  • FIG. 15 is a view of the state in which the coil 317 is inserted into the stator core 5 as viewed from the upper surface of the stator core 5 (direction of the rotation axis RA).
  • FIG. 16 is a view of the state where the coil 317 is inserted into the stator core 5 as viewed from the lower surface of the stator core 5.
  • FIG. 17 is a view of the state where the coil 317 is inserted into the stator core 5 as viewed from the side surface (the surface facing the rotation axis RA) of the stator core 5.
  • FIGS. 15 to 17 illustrate a state in which one coil 317 having three stages (radial direction of the stator core 5) ⁇ 2 pieces (circumferential direction of the stator core 5) is inserted in the slot internal SI.
  • the conductor wire 24 is wound to form the coil 317 at this time will be exemplarily described using the position 25a to the position 25z.
  • the coil 317 starts winding the conductor wire 24 near the middle between the two slots 9a and 9b (position 25a), and travels toward the slot 9a through the region CE1b corresponding to the second stage of the slot internal SI in the coil end portion CE1. .
  • the conductor wire 24 passes through the region CE1a corresponding to the first stage of the slot internal SI in the coil end portion CE1.
  • the arrangement is changed (passage area changing section 26a).
  • ⁇ ′ for example, 180 °
  • the arrangement is changed (the arrangement changing section 39a) so as to enter the third position 25b (see FIG. 15) of the slot internal SI.
  • the conductor wire is bent at an angle ⁇ ′′ (for example, 90 °) (see FIGS. 17 and 18).
  • the conductor wires 24 passing through the slot internal SI and coming out of the position 25c are rearranged (arrangement changing unit 39b), and the first stage of the slot internal SI in the coil end portion CE2 (see FIG. 14). It exits to the corresponding area CE2a.
  • the conductor wire 24 is bent at an angle ⁇ (for example, 90 °) (see FIGS. 17 and 18).
  • the conductor wire 24 is directed to the slot 9b on the opposite side, but when it comes to a position that divides the space between the slot 9a and the slot 9b into approximately three equal parts, two stages of the slot internal SI at the coil end portion CE2 (see FIG. 2).
  • the arrangement is changed so as to pass through the area CE2b corresponding to the eyes (passing area changing unit 26d).
  • the conductor wire 24 is bent at an angle ⁇ ′ (for example, 180 °) (see FIGS. 17 and 18).
  • the arrangement changing unit 39c When the slot 9b is approached, the arrangement is changed (the arrangement changing unit 39c) so as to enter the position 25d of the first stage of the slot internal SI.
  • the conductor wire When this portion is viewed from the side, the conductor wire is bent at an angle ⁇ ′′ (for example, 90 °) (see FIGS. 17 and 18).
  • the conductor wires 24 passing through the slot internal SI and coming out of the position 25e are rearranged (arrangement changing unit 39d), and the third stage of the slot internal SI in the coil end portion CE1 (see FIG. 14). It exits to the corresponding area CE1c.
  • the conductor wire is bent at an angle ⁇ (for example, 90 °) (see FIGS. 17 and 18).
  • the conductor wire 24 is directed to the slot 9a on the opposite side, but when it comes to a position that divides the slot 9a and the slot 9b into approximately three equal parts, two stages of the SI inside the slot at the coil end portion CE1 (see FIG. 14).
  • the arrangement is changed so as to pass through the area CE1b corresponding to the eyes (passing area changing unit 26b).
  • the conductor wire 24 is bent at an angle ⁇ ′ (for example, 180 °) (see FIGS. 17 and 18).
  • the conductor wire 24 is wound in the order of position 25f ⁇ position 25g ⁇ position 25h ⁇ ... ⁇ position 25x ⁇ position 25y. Go.
  • six conductor wires 24 are aligned side by side, but as shown in FIG. 17, they are the second and third turns of the conductor wires. As it goes, it will be placed inside.
  • the arrangement changing units 39a to 39d change the arrangement when entering or exiting the slot internal SI during the first, second, fourth, and fifth turns of the conductor wire 24. In the third and sixth turns of the conductor wire 24, the arrangement is not actually changed.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining the bending angle of the conductor wire 24 forming the coil 317.
  • the angle ⁇ , ⁇ ′′ (for example, 90 °) is used in the arrangement changing unit.
  • 26a and 26b may have a crank shape when viewed from the direction of the rotation axis RA (see FIGS. 15 and 16).
  • FIG. 19 shows a winding configuration diagram for each phase of the stator in which the coil 317 is inserted into the stator core 5 in order to configure the stator winding 306 of the rotating electrical machine 300.
  • FIG. 19 shows a case where a coil of the same phase is incorporated every two slots when the number of slots per phase is 2 (8 poles and 48 slots), and the coil 317 is inserted in the adjacent in-phase.
  • the stator core 5 is incorporated into the slots 9 at intervals of 4 slots. Note that the stator core 5 in FIG. 19 is illustrated in a straight line shape for easy explanation, and a part of the intermediate portion is omitted.
  • the V-phase winding V8 includes a coil 317 obtained by shifting the coil 317 of the U-phase winding U8 by two slots in the right direction in FIG. 19 along the circumferential direction.
  • the W-phase winding W8 includes a coil 317 obtained by shifting the coil 317 of the V-phase winding V8 by two slots in the right direction in FIG. 19 along the circumferential direction. That is, when viewed at the right end of the coil 317 in FIG. 19, the arrangement pattern of the U-phase, V-phase, and W-phase coils 317 distributed at a 2-slot pitch is repeated at a 6-slot period.
  • Each coil 317 spans 6 slots at the coil end portion, passes through the first stage area in the left two slots, passes through the second stage area in the middle two slots, and passes through the second stage area in the right two slots. It passes through the third stage area.
  • the second conductor wire group 17b is connected to the first conductor wire group in the coil end portion CE1.
  • 17a is arranged and converted into n stages (n is an integer of 1 or more) in the radial direction of the stator core 5.
  • the fifth conductor wire group 317h is configured such that the second conductor wire group 17b arranged from the first stage to the nth stage in the radial direction of the stator core 5 in the coil end portion CE1 is the radial direction of the stator core 5. Of the (n + 1) stage to (mn) stage.
  • the fourth bent portion 317j is bent at the coil end portion CE1 so that the second conductor wire group 17b and the fifth conductor wire group 317h form an angle ⁇ ′ (for example, approximately 180 °) of 180 ° or less. ing.
  • the sixth conductor wire group 317n is fixed to the fifth conductor wire group 317h arranged from the (n + 1) -th stage to the (mn) -th stage in the radial direction of the stator core 5 at the coil end portion CE1. The arrangement is converted from the (mn + 1) -th stage to the m-th stage of the core 5 in the radial direction.
  • the fifth bent portion 317k is bent at the coil end portion CE1 so that the fifth conductor wire group 317h and the sixth conductor wire group 317n form an angle ⁇ ′ (for example, approximately 180 °) of 180 ° or less. ing.
  • the number of stages m and n is n / m ⁇ 1/3 Meet.
  • U-phase, V-phase, and W-phase coils 317 distributed at a two-slot pitch are distributed, the first stage of the left two slots in each coil 317 is distributed.
  • the coil 317 of each phase is less likely to interfere mechanically.
  • the angles ⁇ and ⁇ ′′ for bending the conductor wire 24 between the slot internal SI and the coil end portions CE1 and CE2 can be set to 90 °, and the coil shape of the coil end portions CE1 and CE2 is made quadrangular.
  • the height of the coil 317 in the direction along the rotation axis RA can be further reduced (see FIGS. 17 and 18), and the stator winding can be made more efficient (for example, (Most densely).
  • Embodiment 4 the rotating electrical machine 400 according to the fourth embodiment will be described. Below, it demonstrates focusing on a different part from Embodiment 1.
  • FIG. 4 it demonstrates focusing on a different part from Embodiment 1.
  • the coil in which the conductor wires that are two steps in the radial direction in the slot internal SI are rearranged in one step by the coil end portions CE1 and CE2 is described as an example.
  • a description will be given of a coil in which a conductor wire that has five stages in the radial direction in the slot internal SI is rearranged in two stages at the coil end portions CE1 and CE2.
  • FIG. 20 is a view of the state in which the coil 417 is inserted into the stator core 5 as viewed from the upper surface of the stator core 5.
  • FIG. 21 is a view of the state where the coil 417 is inserted into the stator core 5 as viewed from the lower surface of the stator core 5.
  • FIG. 22 is a view of the state in which the coil 417 is inserted into the stator core 5 as viewed from the side surface (surface facing the rotation axis RA) of the stator core 5.
  • FIGS. 20 to 22 show a state in which one coil 417 corresponding to 5 stages (diameter direction of the stator core 5) ⁇ 2 pieces (circumferential direction of the stator core 5) is inserted in the slot SI.
  • how the conductor wire 31 is wound to form the coil 417 will be exemplarily described using reference numerals from the position 32a to the position 32z and from the position 33a to the position 33p.
  • the coil 417 starts to wind around the middle of the two slots 9a and 9b (position 32a), and approaches the slot 9a through the region CE1a corresponding to the first stage of the slot internal SI in the coil end portion CE1 (see FIG. 2). . Thereafter, the arrangement is changed (the arrangement changing unit 30a) so as to enter the fifth position 32b of the slot internal SI. When this portion is viewed from the side, the conductor wire is bent at an angle ⁇ ′′ (see FIGS. 22 and 23).
  • the conductor wire 31 passing through the slot internal SI and coming out of the position 32c (see FIG. 21) is rearranged (arrangement changing unit 30b), and the first stage in the slot internal SI in the coil end portion CE2 (see FIG. 2). It exits to the corresponding area CE2a. When this portion is viewed from the side, the conductor wire is bent at an angle ⁇ (see FIGS. 22 and 23).
  • the conductor wire 31 goes to the slot 9b on the opposite side, but when it comes to the vicinity of the middle between the slot 9a and the slot 9b, this time, the region CE2d corresponding to the fourth stage of the slot internal SI in the coil end portion CE2 (see FIG. 2).
  • the arrangement is changed so as to pass through (passing area changing section 34b).
  • the conductor wire is bent at an angle ⁇ ′ (see FIGS. 22 and 23).
  • the arrangement changing unit 30c When the slot 9b is approached, the arrangement is changed (the arrangement changing unit 30c) to enter the position 32d of the first stage of the slot internal SI. When this portion is viewed from the side, the conductor wire is bent at an angle ⁇ ′′ (see FIGS. 22 and 23).
  • the conductor wire 31 that has passed through the slot internal SI and emerged from the position 32e (see FIG. 20) is rearranged (arrangement changing unit 30d) and exits to the region CE1d corresponding to the fourth stage of the slot internal SI.
  • the conductor wire 31 is bent at an angle ⁇ (see FIGS. 22 and 23).
  • the conductor line 31 goes to the slot 9a on the opposite side, but when it comes to the vicinity of the middle between the slot 9a and the slot 9b, the arrangement is changed so as to pass through the region CE1a corresponding to the first stage of the slot internal SI again (passage). Area changer 34a). When this portion is viewed from the side, the conductor wire 31 is bent at an angle ⁇ ′ (see FIGS. 22 and 23).
  • one turn of the conductor wire forming the coil 417 is wound.
  • the conductor wire 31 is wound in the order of position 32f ⁇ position 32g ⁇ position 32h ⁇ ... ⁇ position 32t ⁇ position 32u.
  • the conductor wires 31 of the coil end portions CE1 and CE2 so far pass through the regions CE1a and CE2a corresponding to the first stage of the slot internal SI and the regions CE1d and CE2d corresponding to the fourth stage of the slot internal SI, In the view from the side, five coil wires are aligned side by side in the coil end portions CE1 and CE2, but as shown in FIG. It will be placed inside.
  • the arrangement changing units 30a to 30d change the arrangement when entering or exiting the slot internal SI at the first, second, third, and fourth turns of the conductor wire 31. In the fifth round of the conductor wire 31, the arrangement is not actually changed.
  • the conductor wire 31 coming out of the position 32u passes through the region CE1d corresponding to the fourth stage of the slot internal SI and goes to the slot 9a on the opposite side, but near the middle of the slot 9a and the slot 9b.
  • the arrangement is changed so as to pass through the area CE1b corresponding to the second stage of the slot internal SI (passing area changing section 34a).
  • the conductor wire 31 is bent at an angle ⁇ ′ (see FIGS. 22 and 23).
  • the arrangement changing unit 30a When the slot 9a is approached, the arrangement is changed (the arrangement changing unit 30a) so as to enter the position 32v of the fifth stage of the slot internal SI. When this portion is viewed from the side, the conductor wire 31 is bent at an angle ⁇ ′′ (see FIGS. 22 and 23).
  • the conductor wire 31 that has passed through the slot internal SI and emerged from the position 32w (see FIG. 21) is reordered (arrangement changing unit 30b) and exits to the region CE2b corresponding to the second stage of the slot internal SI.
  • the conductor wire 31 is bent at an angle ⁇ (see FIGS. 22 and 23).
  • the conductor line 31 is directed to the slot 9b on the opposite side.
  • the conductor line 31 comes near the middle of the slot 9a and the slot 9b, the conductor line 31 is rearranged so as to pass through the region CE2e corresponding to the fifth stage of the slot internal SI. Area changer 34b).
  • this portion is viewed from the side, the conductor wire 31 is bent at an angle ⁇ ′ (see FIGS. 22 and 23).
  • the arrangement changing unit 30c When the slot 9b is approached, the arrangement is changed (the arrangement changing unit 30c) so as to enter the position 32x of the first stage of the slot internal SI. When this portion is viewed from the side, the conductor wire 31 is bent at an angle ⁇ ′′ (see FIGS. 22 and 23).
  • the conductor wire that has passed through the slot internal SI and emerged from the position 32y (see FIG. 20) is rearranged (arrangement changing unit 30d) and exits to the area CE1e corresponding to the fifth stage of the slot internal SI.
  • the conductor wire 31 is bent at an angle ⁇ (see FIGS. 22 and 23).
  • the conductor line 31 goes to the slot 9a on the opposite side, but when it comes to the vicinity of the middle between the slot 9a and the slot 9b, the arrangement is changed so as to pass again through the area CE1b corresponding to the second stage of the slot internal SI (passing area). Changer 34a). When this portion is viewed from the side, the conductor wire 31 is bent at an angle ⁇ ′ (see FIGS. 22 and 23).
  • one turn of the conductor wire 31 forming the coil 417 is wound.
  • the conductor wire 31 is wound in the order of position 32z ⁇ position 33a ⁇ position 33b ⁇ position 33c ⁇ ... ⁇ position 33n ⁇ position 33o.
  • the conductor wires 31 of the coil end portions CE1 and CE2 so far pass through the regions CE1b and CE2b corresponding to the second stage of the slot internal SI and the regions CE1e and CE2e corresponding to the fifth stage of the slot internal SI, In the view from the side, five conductor wires 31 are aligned side by side at the coil end portion. However, as shown in FIG. Will be placed.
  • the arrangement changing units 30a to 30d change the arrangement when entering or exiting the slot during the first, second, third, and fourth turns of the conductor wire. At the fifth turn of the line, no actual array change has been made.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating the bending angle of the conductor wire 31 forming the coil 417.
  • the bending angle ⁇ ′′ at the arrangement changing unit 30a is an angle formed by the extending direction DR17c of the third conductor wire group 17c and the extending direction DR17f of the fourth conductor wire group 17f, and is the inner side of the coil 217. Since the coil 417 has a hexagonal shape when viewed from the side, this angle ⁇ ′′ satisfies, for example, the condition of Expression 2 above.
  • the angle ⁇ ′′ that satisfies Equation 2 is, for example, 120 °.
  • the bending angle ⁇ in the arrangement changing unit 30d is an angle formed by the extending direction DR17a of the first conductor wire group 17a and the extending direction DR17b of the second conductor wire group 17b, and is inside the coil 417. It is an angle to face.
  • This angle ⁇ satisfies the condition of Equation 3 above.
  • the angle ⁇ satisfying Equation 3 is 120 °, for example.
  • the bending angle ⁇ ′ at the passage region changing portion 34a is an angle formed by the extending direction DR17b of the second conductor wire group 17b and the extending direction DR17c of the third conductor wire group 17c, and It is the angle facing inward.
  • This angle ⁇ ′ satisfies the condition of Equation 4 above.
  • Equation 6 when the coil 417 has a symmetrical shape as shown in FIG. 22 and FIG. Substituting Equation 5 above into Equation 4 yields Equation 6 above.
  • FIG. 24 shows a winding configuration diagram for each phase of the stator in which the coil 417 is inserted into the stator core 5 in order to configure the stator winding 406 of the rotating electrical machine 400.
  • FIG. 24 shows a case where a coil of the same phase is incorporated every two slots when the number of slots per phase is 2 (8 poles and 48 slots), and the coil 417 is inserted in the adjacent in-phase.
  • the stator core 5 is incorporated into the slots at intervals of 4 slots. Note that the stator core 5 of FIG. 24 is illustrated in a straight line shape for easy explanation, and a part of the intermediate portion is omitted.
  • the V-phase winding V8 has a coil 417 obtained by shifting the coil 417 of the U-phase winding U8 by two slots in the right direction in FIG. 24 along the circumferential direction.
  • the W-phase winding W8 includes a coil 417 obtained by shifting the coil 417 of the V-phase winding V8 by two slots in the right direction in FIG. 24 along the circumferential direction. That is, when viewed at the right end of the coil 417 in FIG. 24, the arrangement pattern of the U-phase, V-phase, and W-phase coils 417 distributed at a 2-slot pitch is repeated at a 6-slot period. Each coil 417 spans 6 slots at the coil end, passes through the first and second stage areas in the left three slots, and passes through the fourth and fifth stage areas in the right three slots. Has passed.
  • the left half of the conductor wire 31 of the coil end portions CE1 and CE2 is connected to the regions CE1a and CE1a corresponding to the first and second stages of the slot internal SI.
  • CE1b, CE2a, and CE2b see FIGS. 20 and 21
  • the right half of the conductor wires 31 of the coil end portions CE1 and CE2 are connected to regions CE1d, CE1e, CE2d, and CE2e can be collected.
  • the U-phase / V-phase / W-phase windings are less likely to interfere with each other.
  • the conductor wire 31 is rearranged between the slot internal SI and the coil end portions CE1 and CE2 (arrangement changing portions 30a to 30d), and the conductor wire 31 is arranged in the radial direction of the stator core 5 at the coil end portions CE1 and CE2. Conversion is performed (passage area changing units 34a and 34b). Thereby, in coil end part CE1, CE2, it becomes difficult for the coil
  • coils having the same shape can be used for all of the U phase, the V phase, and the W phase. Therefore, the efficiency of the winding forming operation can be improved, and the winding length for each phase is the same, so that the unbalance of the winding resistance value for each phase can be suppressed within an allowable range. Therefore, torque ripple and vibration can be reduced.
  • Embodiment 5 FIG. Next, the rotary electric machine 500 concerning Embodiment 5 is demonstrated. Below, it demonstrates centering on a different part from Embodiment 1,2,4.
  • the coil whose arrangement is changed between the inside of the slot and the coil end portion is described in which the coil shape of the coil end portion is triangular.
  • the passing region changing portion is arranged with a distance X described later with respect to the circumferential direction of the stator core, and the triangular apex of the coil end portion Will be described with respect to a method of shifting the conductor wire by a distance X for each winding of the conductor wire.
  • FIG. 25 is a configuration diagram of a coil forming the stator winding 506.
  • the coil 517 is inserted into the slot of the stator core 5 as a lap winding in which the coil is inserted into the adjacent in-phase.
  • the coil 517 is formed as a bundle of conductor wires 41.
  • the coil 517 has a second bent portion 517e instead of the second bent portion 17e (see FIG. 2).
  • each conductor wire 41 is arranged while being shifted by a distance X with respect to the circumferential direction of the stator core 5 for each winding of the conductor wire 41. That is, the passing region changing portion 43a including the second bent portion 517e is shifted by the distance X with respect to the circumferential direction of the stator core 5 for each winding of the conductor wire 41, and the second end of the coil end portion CE1.
  • the arrangement is changed from the arrangement of the conductor wire group 17b (passage area in the radial direction) to the arrangement of the third conductor wire group 17c (passage area in the radial direction) of the coil end portion CE1.
  • This distance X is obtained by the following equation 8 when the above equation 5 holds, for example, when the angle ⁇ and the angle ⁇ ′′ are equal to each other and the width of the conductor wire is W.
  • X W / ( ⁇ cos ⁇ ) Equation 8
  • the coil 517 is composed of two conductor wires 41 (in the radial direction of the stator core 5) ⁇ 8 (in the circumferential direction of the stator core 5) in the slot SI.
  • the number in the radial direction and the number in the circumferential direction can be determined as follows.
  • the coil 517 is changing the winding arrangement from the slot internal SI to the coil end portion CE1 (arrangement changing portion 40d).
  • the bundle of conductor wires 41 that is two stages (diameter direction of the stator core 5) ⁇ 8 (in the circumferential direction of the stator core 5) in the slot SI is one stage (fixed) at the coil end portion CE1.
  • the conductor wire 41 aligned in the first stage in the radial direction of the stator core 5 does not interfere with the windings of other phases (coils 517 of other phases).
  • the arrangement is changed to the second stage in the radial direction of the stator core 5 (passage region changing portion 43a including the second bent portion 517e). Also at this time, it is bent at an angle ⁇ ′ (for example, 90 ° in FIG. 25) before and after the layout conversion, that is, at the second bent portion 517e.
  • the winding arrangement is changed (arrangement changing section 40a).
  • the bundle of conductor wires 41 that is one stage (in the radial direction of the stator core 5) ⁇ 16 pieces (in the circumferential direction of the stator core 5) at the coil end portion CE1 is two stages (fixed at the slot SI).
  • the coil shape of the coil end portion CE1 is triangular. Moreover, although description is abbreviate
  • FIG. 25, which is the present embodiment, is different from FIG. 2 of the first embodiment already described, in that the conductor wire passage region changing portion 49 is fixed for each winding of the conductor wire at the coil end portion. It is the point which has shifted and arrange
  • the triangular apex of the coil end portion is shifted by a distance X for each winding of the conductor wire, and compared to FIG. 2 where the apex positions are aligned in the circumferential direction, The height of the coil end portion can be reduced.
  • FIG. 26 is a view of a state where the coil 517 is inserted into the stator core 5 as viewed from the upper surface of the stator core 5.
  • FIG. 27 is a view of the state in which the coil 517 is inserted into the stator core 5 as viewed from the lower surface of the stator core 5.
  • FIG. 28 is a view of the state where the coil 517 is inserted into the stator core 5 as viewed from the side surface (the surface facing the rotation axis RA) of the stator core 5.
  • FIG. 26 to FIG. 28 show a state where one coil 517 having two stages (diameter direction of the stator core 5) ⁇ 2 pieces (circumferential direction of the stator core 5) is inserted in the slot SI.
  • how the conductor wire is wound to form the coil 517 will be exemplarily described using the position 42a to the position 42r.
  • the coil 517 starts to wind from near the middle between the two slots 9a and 9b (position 42a), and approaches the slot 9a through the region CE1a corresponding to the first stage of the slot internal SI. After that, the arrangement is changed (the arrangement changing unit 40a) so that the second position 42b of the slot SI is entered. When this portion is viewed from the side, the conductor wire 41 is bent at an angle ⁇ ′′ (see FIGS. 28 and 29).
  • the conductor wire 41 that has passed through the slot internal SI and emerged from the position 42c (see FIG. 27) is rearranged (arrangement changing unit 40b) and exits to the region CE2a corresponding to the first stage of the slot internal SI.
  • the conductor wire 41 is bent at an angle ⁇ (see FIGS. 28 and 29).
  • the conductor line 41 goes to the slot 9b on the opposite side, but when it comes to the vicinity of the middle between the slot 9a and the slot 9b, the arrangement is changed so as to pass through the region CE2b corresponding to the second stage of the slot internal SI ( Passing area changing section 43b).
  • the conductor wire 41 is bent at an angle ⁇ ′ (see FIGS. 28 and 29).
  • the arrangement changing unit 40c When the slot 9b is approached, the arrangement is changed (the arrangement changing unit 40c) so as to enter the position 42d of the first stage of the slot internal SI. When this portion is viewed from the side, the conductor wire 41 is bent at an angle ⁇ ′′ (see FIGS. 28 and 29).
  • the conductor wire 41 that has passed through the slot internal SI and emerged from the position 42e (see FIG. 26) is reordered (arrangement changing unit 40d) and exits to the region CE1b corresponding to the second stage of the slot internal SI.
  • the conductor wire 41 is bent at an angle ⁇ (see FIGS. 28 and 29).
  • the conductor wire 41 is directed to the slot 9a on the opposite side, but when it comes to the vicinity of the middle between the slot 9a and the slot 9b, the arrangement is changed so that it again passes through the region corresponding to the first stage inside the slot (passing region changing portion 43a). ). When this portion is viewed from the side, the conductor wire is bent at a predetermined angle.
  • the above is one turn of the conductor wire 41 forming the coil.
  • the conductor wire 41 is wound in the order of position 42f ⁇ position 42g ⁇ position 42h ⁇ ... ⁇ position 42p ⁇ position 42q. Go.
  • the positions of the passage region changing portions 43 a and 43 b are shifted from each other by a distance X with respect to the circumferential direction of the stator core 5 for each turn of the conductor wire 41.
  • the passage region changing portions 43a and 43b are viewed from the side, and are near the apexes of the triangular coil end portions CE1 and CE2, in other words, the conductor wires 41 in the triangular coil end portions CE1 and CE2. It can also be said that the vertices are shifted by a distance X with respect to the circumferential direction of the stator core 5 for each winding of the conductor wire 41.
  • arrangement changing units 40a to 40d change the arrangement when entering or exiting the slot during the first and third turns of the conductor wire, but the second and fourth turns of the conductor wire. At the time of eye, no actual array change has been made.
  • the coil 517 finishes winding the conductor wire 41 near the middle between the two slots 9a and 9b (position 42r).
  • FIG. 29 is a diagram for explaining the bending angle and dimensions of the conductor wire forming the coil.
  • the bending angle ⁇ ′′ at the arrangement changing unit 40a is an angle formed between the extending direction DR17c of the third conductor wire group 17c and the extending direction DR17f of the fourth conductor wire group 17f, and is inside the coil 517. Since the coil 517 has a hexagonal shape when viewed from the side, this angle ⁇ ′′ satisfies the condition of Equation 2 above, for example.
  • the angle ⁇ ′′ that satisfies Equation 2 is, for example, 135 °.
  • the bending angle ⁇ in the arrangement changing unit 40d is an angle formed by the extending direction DR17a of the first conductor wire group 17a and the extending direction DR17b of the second conductor wire group 17b, and is inside the coil 517. It is an angle to face.
  • This angle ⁇ satisfies the condition of Equation 3 above.
  • the angle ⁇ that satisfies Equation 3 is, for example, 135 °.
  • the bending angle ⁇ ′ at the passage region changing portion 43a is an angle formed by the extending direction DR17b of the second conductor wire group 17b and the extending direction DR17c of the third conductor wire group 17c, and the coil 517 It is the angle facing inward.
  • This angle ⁇ ′ satisfies the condition of Equation 4 above.
  • Equation 5 when the coil 517 has a symmetrical shape as shown in FIGS. Substituting Equation 5 above into Equation 4 yields Equation 6 above.
  • the position of the passage region changing portion 43a is shifted by a distance X with respect to the circumferential direction of the stator core 5 for each winding of the conductor wire 41.
  • the distance X is given by Equation 8 above, where W is the width of the conductor wire, and ⁇ is the bending angle at the arrangement changing portion (when Equation 5 is satisfied).
  • FIG. 30 shows a winding configuration diagram for each phase of the stator 503 in which the coil 517 is inserted into the stator core 5 in order to configure the stator winding 506 of the rotating electrical machine 500.
  • FIG. 30 shows a case where the same-phase coil 517 is incorporated every two slots in the case where the number of slots per phase is 2 (8 poles 48 slots).
  • the coil 517 is incorporated into the slots at intervals of four slots of the stator core 5 as a lap winding for inserting the coils in the same phase adjacent to each other.
  • the stator core 5 of FIG. 30 is illustrated in a straight line shape for easy explanation, and a part of the intermediate portion is omitted.
  • the V-phase winding V8 has a coil 517 obtained by shifting the coil 517 of the U-phase winding U8 by two slots in the right direction in FIG. 30 along the circumferential direction.
  • the W-phase winding W8 includes a coil 517 obtained by shifting the coil 517 of the V-phase winding V8 by two slots in the right direction in FIG. 30 along the circumferential direction. That is, when viewed at the right end of the coil 517 in FIG. 30, the arrangement pattern of the U-phase, V-phase, and W-phase coils 517 distributed at a 2-slot pitch is repeated at a 6-slot period. Each coil 517 spans six slots at the coil end portion, and passes through the first stage region in the left three slots and passes through the second stage region in the right three slots.
  • the passage region changing portion 43a for changing the arrangement of the conductor wire 41 in the radial direction of the stator core 5 at the coil end portions CE1 and CE2 is fixed for each winding of the conductor wire 41. It arrange
  • Embodiment 6 FIG. Next, a rotating electrical machine 600 according to the sixth embodiment will be described. Below, it demonstrates centering on a different part from Embodiment 1-5.
  • the described method is one example in order to realize a coil in which the arrangement of the conductor wires is different between the inside of the slot and the coil end portion, and it is not always necessary to form the coil by this procedure. It is supposed to be.
  • FIG. 31 is a view of the state in which the coil 617 is inserted into the stator core 5 as viewed from the upper surface of the stator core 5.
  • FIG. 32 is a view of the state in which the coil 617 is inserted into the stator core 5 as viewed from the lower surface of the stator core 5, and
  • FIG. 33 illustrates the state in which the coil 617 is inserted into the stator core 5. It is the figure seen from the surface which faces rotation axis RA.
  • FIGS. 31 to 33 show a state where one coil 617 having two stages (diameter direction of the stator core 5) ⁇ 2 pieces (circumferential direction of the stator core 5) is inserted in the slot internal SI.
  • the manner in which the conductor wire is wound to form the coil 617 at this time will be exemplarily described using the position 82a to the position 82r.
  • the coil 617 starts to be wound around the middle of the two slots 9a and 9b (position 82a), and approaches the slot 9a through the region CE1a corresponding to the first stage of the slot internal SI. After that, the arrangement is changed (the arrangement changing unit 80a) so that the second position 82b of the slot internal SI is entered. When this portion is viewed from the side, the conductor wire 81 is bent at an angle ⁇ ′′ (see FIG. 33).
  • the conductor wires 81 that have passed through the slot internal SI and have come out of the position 82c (see FIG. 32) are changed in arrangement (arrangement changing unit 80b) and output to the region CE2a corresponding to the first stage of the slot internal SI. When this portion is viewed from the side, the conductor wire 81 is bent at an angle ⁇ (see FIG. 33).
  • the conductor wire 81 is directed to the slot 9b on the opposite side, but when it comes to the vicinity of the middle between the slot 9a and the slot 9b, the arrangement is changed so as to pass through the region CE2b corresponding to the second stage of the slot internal SI. Region changer 83b). When this portion is viewed from the side, the conductor wire 81 is bent at an angle ⁇ ′ (see FIG. 33).
  • the arrangement changing unit 80c When the slot 9b is approached, the arrangement is changed (the arrangement changing unit 80c) so as to enter the position 82d of the first stage of the slot internal SI. When this portion is viewed from the side, the conductor wire 81 is bent at an angle ⁇ ′′ (see FIG. 33).
  • the conductor wires 81 that have passed through the slot internal SI and have come out from the position 82e (see FIG. 31) are changed in arrangement (arrangement changing unit 80d) and output to the region CE1b corresponding to the second stage of the slot internal SI. When this portion is viewed from the side, the conductor wire 81 is bent at an angle ⁇ (see FIG. 33).
  • the conductor line 81 is directed to the slot 9a on the opposite side, but when it comes to the vicinity of the middle between the slot 9a and the slot 9b, the arrangement is changed so as to pass through the region CE1a corresponding to the first stage of the slot internal SI again (passing).
  • Area changing unit 83a When this portion is viewed from the side, the conductor wire 81 is bent at an angle ⁇ ′ (see FIG. 33).
  • the above is one turn of the conductor wire 81 forming the coil 617.
  • the conductor wire 81 is wound in the order of position 82f ⁇ position 82g ⁇ position 82h ⁇ ... ⁇ position 82p ⁇ position 82q.
  • four conductor wires 81 are aligned side by side in the coil end portions CE1 and CE2, but as shown in FIG. 33, they are the second and third turns of the conductor wires. As it goes, it will be placed inside.
  • the arrangement changing units 10a to 10d change the arrangement when entering or exiting the slot internal SI during the first and third turns of the conductor wire. In the second and fourth turns of the conductor wire 11, the arrangement is not actually changed (see FIGS. 4 to 6).
  • the arrangement changing units 80a to 80d are arranged when entering or exiting the slot during the first and second turns of the conductor wire.
  • the arrangement is not actually changed at the third and fourth turns of the conductor wire (the conductor wire coming from the area corresponding to the first step inside the slot is changed to the first step inside the slot). Such as when it comes into your eyes).
  • the arrangement is not actually changed for each winding of the conductor wire 81. Therefore, the bending (right-angle crank shape) for the arrangement change is aligned, and the arrangement of the coil end portions is arranged.
  • the change part can be made more compact.
  • the bending (right-angle crank shape) for changing the arrangement is aligned.
  • the arrangement changing part of the coil end part can be made more compact.
  • the sixth embodiment has been described in contrast to the first embodiment, the same technique can be applied to the second to fifth embodiments. Further, the technique of the sixth embodiment can be applied to the seventh embodiment described later.
  • Embodiment 7 FIG. Next, a rotating electrical machine 700 according to the seventh embodiment will be described. In the following, the description will focus on parts different from the first to fifth embodiments.
  • the described method is one example in order to realize a coil in which the arrangement of the conductor wires is different between the inside of the slot and the coil end portion, and it is not always necessary to form the coil by this procedure. It is supposed to be.
  • FIG. 34 is a view of a state where the coil 717 is inserted into the stator core 5 as viewed from the upper surface of the stator core 5.
  • FIG. 35 is a view of a state where the coil 717 is inserted into the stator core 5 as viewed from the lower surface of the stator core 5.
  • FIG. 36 is a view of a state where the coil 717 is inserted into the stator core 5 as viewed from the side of the stator core 5.
  • the coil 717 starts to wind the conductor wire 91 near the middle of the two slots 9a and 9b (position 92a), and approaches the slot 9a through the region CE1a corresponding to the first stage of the slot SI. Thereafter, the arrangement is changed (the arrangement changing unit 90a) so as to enter the position 92b of the second stage of the slot internal SI. When this portion is viewed from the side, the conductor wire 91 is bent at an angle ⁇ ′′ (see FIG. 36).
  • the conductor wire 91 that has passed through the slot internal SI and emerged from the position 92c (see FIG. 35) is reordered (arrangement changing unit 90b) and exits to the area CE2a corresponding to the first stage of the slot internal SI.
  • the conductor wire 91 is bent at an angle ⁇ (see FIG. 36).
  • the conductor line 91 is directed to the slot 9b on the opposite side, but when it comes to the vicinity of the middle between the slot 9a and the slot 9b, the arrangement is changed so as to pass through the region CE2b corresponding to the second stage of the slot internal SI ( Passing area changing section 93b). When this portion is viewed from the side, the conductor wire 91 is bent at an angle ⁇ ′ (see FIG. 36).
  • the arrangement changing unit 90c When the slot 9b is approached, the arrangement is changed (the arrangement changing unit 90c) so as to enter the position 92d of the first stage of the slot internal SI. When this portion is viewed from the side, the conductor wire 91 is bent at an angle ⁇ ′′ (see FIG. 36).
  • the conductor wire 91 that has passed through the slot internal SI and emerged from the position 92e (see FIG. 34) is rearranged (arrangement changing unit 90d) and exits to the region CE1b corresponding to the second stage of the slot internal SI. When this portion is viewed from the side, the conductor wire 91 is bent at an angle ⁇ (see FIG. 36).
  • the conductor wire 91 is directed to the slot 9a on the opposite side. However, when it comes to the vicinity of the middle between the slot 9a and the slot 9b, the conductor line 91 is rearranged so as to pass through the region CE1a corresponding to the first stage of the slot internal SI. Area changing section 93a). When this portion is viewed from the side, the conductor wire 91 is bent at an angle ⁇ ′.
  • the above is one turn of the conductor wire 91 forming the coil 717.
  • the conductor wire is wound in the order of position 92f ⁇ position 92g ⁇ position 92h ⁇ ... ⁇ position 92p ⁇ position 92q. Go.
  • four conductor wires 91 are aligned side by side in the coil end portions CE1 and CE2.
  • the conductor wire 11 is arranged on the inner side. Therefore, in the coil 17, the winding start of the conductor wire 11 exists at the top and the winding end of the conductor wire 11 exists at the bottom.
  • the conductor wire 91 is arranged on the outer side as the second and third turns of the conductor wire 91 are reached. Therefore, in the coil 717, the winding start of the conductor wire 91 exists in the lower part, and the winding end of the conductor wire 91 exists in the upper part.
  • the stator winding 706 is formed by arranging a plurality of coils 717 in the slot SI and connecting their terminals by a method such as welding.
  • a plurality of coils 717 having the same shape may be used.
  • the winding start of the conductor wire 11 exists at the upper part and the winding end of the conductor wire 11 exists at the lower part. Become.
  • the coil 17 of FIG. 6 and the coil 717 of FIG. 36 are prepared, and if they are used alternately, the coil 17 of FIG. Is at the bottom, the end of winding of the conductor wire 11 is at the bottom, and the coil 717 in FIG. 36 has the winding start of the conductor wire 91 at the bottom and the winding end of the conductor wire 91 at the top. It is possible to connect with a connecting line of the shortest distance.
  • the seventh embodiment when a plurality of coils are connected, two types of coils having different winding methods are used in combination, so that the two are connected by a connecting line having a short distance (for example, the shortest distance). Is possible.
  • the coil end portion is efficiently (to the extent that there is substantially no useless space in which no conductor wire is disposed (
  • the conductor wires can be arranged most closely.
  • the conductor wires arranged in two stages in the radial direction of the stator core 5 in the slot SI described in the first embodiment are arranged in one stage in the radial direction of the stator core 5 in the coil end portions CE1 and CE2. The case where it is converted corresponds to this.
  • the second embodiment in which the value of n / m is smaller than 1/2 (the conductor wires arranged in three stages in the radial direction of the stator core 5 in the slot internal SI are coil end portions CE1, CE2). Then, in the case where the arrangement is changed in one stage in the radial direction of the stator core 5, or in the fourth embodiment (the conductor wire arranged in five stages in the radial direction of the stator core 5 in the slot SI) is the coil end portion CE1. , CE2 has a useless space where no conductor wire passes through the coil end portions CE1, CE2 in the case where the arrangement is changed in two stages in the radial direction of the stator core 5).
  • the coil When configuring a stator winding of a rotating electrical machine, ideally the coil should be made under the former (1/2) condition, but in reality the width and height inside the slot and the wire diameter of the conductor wire Because of this, the number of stages is limited, so the latter (less than 1/2) may be mixed.
  • the conductor wires can be arranged (for example, most densely).
  • the conductor wires arranged in three stages in the radial direction of the stator core 5 in the slot SI described in the third embodiment are arranged in one stage in the radial direction of the stator core 5 in the coil end portions CE1 and CE2. The case where it is converted corresponds to this.
  • it is smaller than 1/3 there is a useless space where no conductor wire passes through the coil end portions CE1 and CE2.
  • the coil When configuring a stator winding of a rotating electrical machine, ideally the coil should be made under the former (1/3) condition, but in reality the width and height inside the slot and the wire diameter of the conductor wire Due to the restriction of the number of stages, the latter (smaller than 1/3) may be mixed.
  • FIG. 37 is a view of the state in which the coil 817 is inserted into the stator core 5 as viewed from the upper surface of the stator core 5.
  • the conductor wires 51 forming the coil 817 of the slot internal SI can be stacked as shown in FIG. This is done for the purpose of improving the line occupancy of the windings.
  • the height of the coil in the slot SI is equivalently reduced.
  • the height required for the coil 817 does not change between the slot internal SI and the coil end portions CE1 and CE2, so The coil 817 can be formed under the conditions.
  • the conductor wires 51 arranged in m stages in the radial direction of the stator core 5 in the slot internal SI are arranged and converted in n stages in the radial direction of the stator core in the coil end portions CE1 and CE2, and the conductors
  • the wire 51 is bent at an angle ⁇ , ⁇ ′′ between the slot internal SI and the coil end portions CE1 and CE2, and the conductor wires arranged from the first stage to the nth stage in the radial direction of the stator core at the coil end portion.
  • ⁇ ′ 360 ⁇ ( ⁇ + ⁇ ′′)
  • the conditions under which the conductor wire 51 in the slot SI can be stacked are as follows: • m is an integer greater than or equal to 2 • n is an integer greater than or equal to 1 • Bending angles ⁇ and ⁇ ′′ satisfy Equations 2 and 3. • The number of stages m and n satisfies Equation 10.
  • FIG. 38 shows a state in which the coil 917 is inserted into the stator core 5 as viewed from the top surface of the stator core 5.
  • the stator winding of the rotating electrical machine includes a plurality of coils arranged in the slot. It is often configured by linking.
  • FIG. 38 shows that the conductor wire 53 that is two stages (diameter direction of the stator core 5) ⁇ two slots (circumferential direction of the stator core 5) in the slot SI is one stage (in the coil end portions CE1 and CE2).
  • a state is shown in which two coils (coils 917-1 and 917-2) aligned in the radial direction of the stator core 5) ⁇ 4 pieces (the circumferential direction of the stator core 5) are inserted.
  • the stator winding is connected. To form.
  • FIG. 39 shows a view in which the coil 1017 is inserted into the stator core 5 as seen from above.
  • the slot shape is often a trapezoid rather than a rectangle. This is because in order to make the teeth width constant, the slot width is often narrowed toward the inner periphery of the stator core 5 and the slot width is often increased toward the outer periphery of the stator core 5.
  • FIG. 39 shows a state where three coils 1017-1 to 1017-3 are inserted into the slot SI of the stator core 5.
  • the number of turns of the conductor wires 54, 55, and 56 in the coils 1017-1 to 1017-3 is changed in accordance with the width and height of the slot internal SI.
  • several types of coils 1017-1 to 1017-3 having different numbers of windings of the conductor wires 54, 55, and 56 are prepared according to the shape, By connecting, any slot shape can be supported.
  • these coils 1017-1 to 1017-3 are, as described above, the winding end 542 of the conductor wire 54 in the first coil 1017-1 and the winding start 551 of the conductor wire 55 in the second coil 1017-1. And the winding end 552 of the conductor wire 55 in the second coil 1017-2 and the winding start 561 of the conductor wire 56 in the third coil 1017-3 are connected to each other.
  • FIG. 40 is a configuration diagram of a coil bundle forming a stator winding.
  • This is a coil in which the stator winding shown in FIG. 2 is connected in advance by a connecting line.
  • the coil bundle 61 is inserted into a slot of the stator core as a lap winding for inserting a coil in the same phase adjacent to each other.
  • the coil bundle 61 is formed by connecting three coils 63 a, 63 b, and 63 c, and each is connected by a connecting wire 62.
  • the coil 63a, the coil 63b, and the coil 63c are configured by conductor wires of two stages (radial direction of the stator core 5) ⁇ 8 (circumferential direction of the stator core 5) in the slot SI.
  • the number in the radial direction and the number in the circumferential direction can be arbitrarily determined.
  • FIG. 41 shows a state in which the coil 1117 is inserted into the stator core 5 as seen from above.
  • FIG. 41 shows that the conductor wire 64 that is two stages (diameter direction of the stator core 5) ⁇ 2 (in the circumferential direction of the stator core 5) in the slot SI is one stage (in the coil end portions CE1 and CE2).
  • the coil bundle 1161 in which three coils 1117-1 to 1117-3 aligned in the radial direction of the stator core 5) ⁇ 4 pieces (circumferential direction of the stator core 5) are connected is shown. ing.
  • FIG. 38 since the coils 1117-1 to 1117-3 are connected in advance, it is not necessary to perform the wiring work for each inserted coil, which leads to a reduction in work man-hours.
  • the positions of the start and end of winding of the coil are arbitrary.
  • the coil winding end on the line connecting the coil winding start and the center of the stator core (alignment of the winding start and winding end positions with respect to the circumferential direction of the stator core)
  • the coil winding end is arranged on a line connecting the coil winding start and the center of the stator core, and the coil has a triangular shape. It is good to set it at the apex of the end portion (the winding start and end positions are aligned at the apex of the coil end portion in the circumferential direction of the stator core). In this way, when a plurality of coils are connected or connected in advance, an effect that the wire connecting the coils does not interfere with the stator windings of other phases is produced.
  • the coil bundle forming the stator winding inserted into the slot has been described.
  • the coil inserted into all the slots finally It is necessary to connect the bundle further. Therefore, the coil bundle may be further connected by a connecting line to form a large coil group corresponding to the stator winding for each phase.
  • FIG. 42 is a configuration diagram of a coil group constituting the stator winding. This is obtained by connecting the coil bundles forming the stator winding shown in FIG.
  • the coil group 71 in FIG. 42 shows a state in which the coil bundles 72 a to 72 h are connected in series by the connecting wire 73.
  • the stator winding of a rotating electrical machine there are various patterns, such as connecting all the windings of each slot in series, or dividing them in half and connecting them in parallel.
  • all the windings of each slot are connected in series.
  • the coil bundles 72a to 72d and the coil bundles 72e to 72h are connected by connecting lines and the two are connected in parallel, two parallel stator windings are shown.
  • the number of wire connection operations can be greatly reduced, leading to a reduction in work man-hours.
  • the conductor wire is described as a round wire.
  • a square wire or the like may be used in addition to the round wire.
  • the square wire increases the space factor of the winding inside the slot, the workability is poor, and conversely, the round wire does not increase the space factor of the winding inside the slot instead of improving the workability.
  • a coil is made with a round wire with good workability, only the conductor wire corresponding to the inside of the slot is press-formed, and the cross-sectional shape is made into a substantially square shape, thereby reducing the space factor. There is also a way to raise.
  • the height of the coil inside the slot is equivalently reduced. If the cross-sectional shape of the conductor wire in the coil end portion is also substantially square, the required height of the coil does not change in the slot and in the coil end portion, so the coil is formed with the condition of Equation 1 above. Is possible. However, if the cross-sectional shape of the conductor wire in the coil end portion is not substantially square, only the height of the coil inside the slot is equivalently reduced, and the required height of the coil is different between the inside of the slot and the coil end portion. Therefore, the condition of Formula 1 is not satisfied.
  • the height of the conductor wire that is arranged in m steps in the radial direction of the stator core inside the slot and whose cross-sectional shape is a substantially square shape is the height of the conductor wire that is arranged in m 'steps using a round conductor wire.
  • the relationship between m and m ′ is expressed by the following Expression 11.
  • M ' ⁇ ( ⁇ / 4) ⁇ m (m is an integer of 2 or more) ...
  • the conductor wires 51 arranged in m stages in the radial direction of the stator core 5 in the slot internal SI are arranged and converted in n stages in the radial direction of the stator core in the coil end portions CE1 and CE2, and the conductors
  • the wire 51 is bent at an angle ⁇ , ⁇ ′′ between the slot internal SI and the coil end portions CE1 and CE2, and the conductor wires arranged from the first stage to the nth stage in the radial direction of the stator core at the coil end portion.
  • ⁇ ′ 360 ⁇ ( ⁇ + ⁇ ′′)
  • the condition that only the cross-sectional shape of the conductor wire corresponding to the inside of the slot can be made into a substantially square shape is: • m is an integer greater than or equal to 2 • n is an integer greater than or equal to 1 • Bending angles ⁇ and ⁇ ′′ satisfy Equations 2 and 3. • The number of steps m and n satisfies Equation 12. n / ⁇ ( ⁇ / 4) ⁇ m ⁇ ⁇ 1/2 (12) Thereby, the space factor of the conductor wire of slot inside SI can be improved.
  • stator core has been round shape
  • This invention is applicable also to a linear-shaped stator core. Therefore, it can be applied not only to rotating electrical machines but also to linear motion machines such as linear motors.
  • the rotating electrical machine according to the present invention is useful for distributed winding.

Abstract

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

Description

回転電機
 本発明は、回転電機に関する。
 現在、資源高騰の影響や国際的な地球温暖化防止の動きを背景に、二酸化炭素の発生源であるエネルギー使用量の抑制に対する意識が高まりつつある。中でも、世界総発電量の約40%を消費する回転電機が注目されており、その効率改善が急務になっている。
 回転電機の固定子巻線には、大きく分けて集中巻と分布巻とがある。分布巻は、トルクリップルや騒音が小さくできるなどのメリットがある反面、コイルエンド部の高さが高くなるため導線長さが長くなり、巻線抵抗の増大、すなわち銅損増大および効率低下というデメリットがある。
 特許文献1には、三相モータのステータにおいて、スロット内で最も内側の第1コイル配置相、中間の第2コイル配置相、最も外側の第3コイル配置相に配置された3つのu相の導線をコイルエンド部において最も内側の第1外部延長層に積層配置し、3つのv相の導線をコイルエンド部において中間の第2外部延長層に積層配置し、3つのw相の導線をコイルエンド部において最も外側の第3外部延長層に積層配置することが記載されている。これにより、特許文献1によれば、コイルエンド部において各相の巻線が互いに異なる外部延長層に積層配置されるので、互いに干渉することがなく、コイルエンド部の外径が小さくなるとされている。
特開平8-084448号公報
 特許文献1に記載の技術は、コイルエンド部の外径を小さくするために、各相(U相、V相、W相)の巻線を互いに異なる形状にすることが前提となっている。そのために、各相ごとの巻線長さに大きな差が出るため、巻線抵抗値のアンバランスが許容範囲を超えて大きくなる可能性がある。巻線抵抗値のアンバランスが許容範囲を超えて大きくなると、回転電機の電流アンバランスにつながり、トルクリプルや振動などの発生要因となる。
 また、特許文献1に記載の技術は、コイルエンド部の外径を小さくするために、スロット内及びコイルエンド部の両方において径方向に3層で形成することが前提となっている。このため、各相の巻線を3群にしか分けることができず、多種多様な回転電機に応用することが難しい。
 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コイルエンド部の外径を小さくでき、各相の巻線抵抗値のアンバランスを許容範囲内に抑制できる回転電機を得ることを目的とする。
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の1つの側面にかかる回転電機は、環状のコアバック、前記コアバックから径方向に延在して周方向に配列された複数のティース、および周方向に隣り合う前記ティース間にそれぞれ配置された複数のスロットを有する固定子鉄心と、前記固定子鉄心のスロットに格納されて巻回される固定子巻線とを備え、前記固定子巻線は、各相毎に、複数の導体線の束としてコイルが形成されており、各相の巻線は、スロット内部に配置される1以上のコイルにより形成されており、前記1以上のコイルのそれぞれは、前記スロット内部において固定子鉄心の径方向にm段(mは2以上の整数)に配置された第1の導体線群と、前記コイルエンド部において前記第1の導体線群が固定子鉄心の径方向にn段(nは1以上の整数)に配置変換された第2の導体線群と、前記スロット内部及び前記コイルエンド部の境界において前記第1の導体線群と前記第2の導体線群とが180°より小さい角度θをなすように折り曲げられた第1の折り曲げ部と、前記コイルエンド部において固定子鉄心の径方向の1段目からn段目までに配置された前記第2の導体線群が、固定子鉄心の径方向の(m-n+1)段目からm段目までに配置変換された第3の導体線群と、前記コイルエンド部において前記第2の導体線群と前記第3の導体線群とが180°より小さい角度θ’をなすように折り曲げられた第2の折り曲げ部とを有し、段数mおよびnは、n/m ≦ 1/2を満たすことを特徴とする。
 本発明によれば、各相の巻線を形成する各コイルにおいて、例えば、導体線をスロット内部とコイルエンド部とで配列変更でき、導体線をコイルエンド部の途中で固定子鉄心の径方向に配置変換できる。例えば、コイルエンド部の左半分の導体線を、スロット内部の1段目に相当する領域に集めることができ、コイルエンド部の右半分の導体線を、スロット内部の2段目に相当する領域に集めることができる。これにより、各相の巻線に同様の形状のコイルを用いた場合に、コイルエンド部において1つの相の巻線が他の相の巻線と干渉しにくくなるようにすることができ、コイルエンド部の高さを低くすることができる。すなわち、コイルエンド部における各相の巻線の機械的な干渉を低減でき、各相ごとの巻線長さを均等に(例えば、同じに)できる。この結果、コイルエンド部の外径を小さくでき、各相の巻線抵抗値のアンバランスを許容範囲内に抑制できる。
図1は、実施の形態1に関わる回転電機の固定子の構成図である。 図2は、実施の形態1に関わる固定子巻線を成すコイルの構成図である。 図3は、実施の形態1による回転電機の断面図を示す図である。 図4は、実施の形態1に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の上面から見た図である。 図5は、実施の形態1に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の下面から見た図である。 図6は、実施の形態1に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の側面から見た図である。 図7は、実施の形態1に関わるコイルを形成する導体線の折り曲げ角度について説明した図である。 図8は、実施の形態1における固定子鉄心にコイルを挿入した固定子の各相ごとの巻線構成図である。 図9は、実施の形態2に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の上面から見た図である。 図10は、実施の形態2に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の下面から見た図である。 図11は、実施の形態2に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の側面から見た図である。 図12は、実施の形態2に関わるコイルを形成する導体線の折り曲げ角度について説明した図である。 図13は、実施の形態2における固定子鉄心にコイルを挿入した固定子の各相ごとの巻線構成図である。 図14は、実施の形態3に関わる固定子巻線を成すコイルの構成図である。 図15は、実施の形態3に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の上面から見た図である。 図16は、実施の形態3に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の下面から見た図である。 図17は、実施の形態3に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の側面から見た図である。 図18は、実施の形態3に関わるコイルを形成する導体線の折り曲げ角度について説明した図である。 図19は、実施の形態3に関わる回転電機の固定子巻線を構成するために固定子鉄心にコイルを挿入した固定子の各相ごとの巻線構成図である。 図20は、実施の形態4に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の上面から見た図である。 図21は、実施の形態4に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の下面から見た図である。 図22は、実施の形態4に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の側面から見た図である。 図23は、実施の形態4に関わるコイルを形成する導体線の折り曲げ角度について説明した図である。 図24は、実施の形態4に関わる回転電機の固定子巻線を構成するために固定子鉄心にコイルを挿入した固定子の各相ごとの巻線構成図である。 図25は、実施の形態5に関わる固定子巻線を成すコイルの構成図である。 図26は、実施の形態5に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の上面から見た図である。 図27は、実施の形態5に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の下面から見た図である。 図28は、実施の形態5に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の側面から見た図である。 図29は、実施の形態5に関わるコイルを形成する導体線の折り曲げ角度および寸法について説明した図である。 図30は、実施の形態5に関わる回転電機の固定子巻線を構成するために固定子鉄心にコイルを挿入した固定子の各相ごとの巻線構成図である。 図31は、実施の形態6に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の上面から見た図である。 図32は、実施の形態6に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の下面から見た図である。 図33は、実施の形態6に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の側面から見た図である。 図34は、実施の形態7に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の上面から見た図である。 図35は、実施の形態7に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の下面から見た図である。 図36は、実施の形態7に関わる固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の側面から見た図である。 図37は、実施の形態1~7の変形例における固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の上面から見た図である。 図38は、実施の形態1~7の変形例における固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の上面から見た図である。 図39は、実施の形態1~7の変形例における固定子鉄心にコイルを挿入した状態を固定子鉄心の上面から見た図である。 図40は、実施の形態1~7の変形例における固定子巻線を成すコイル束の構成図である。 図41は、実施の形態1~7の変形例における固定子鉄心にコイル束を挿入した状態を固定子鉄心の上面から見た図である。 図42は、実施の形態1~7の変形例における固定子巻線を成すコイル群の構成図である。
 以下に、本発明にかかる回転電機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
 実施の形態1にかかる回転電機1について説明する。
 回転電機1は、固定子及び回転子を有し、固定子に対して回転子が回転し、回転子に固定されたシャフト(図示せず)を介して回転動力を機械装置(図示せず)に伝達し、機械装置を稼働する。回転電機1は、例えば、永久磁石型回転電機又は誘導型回転電機である。回転電機1では、例えば、固定子3における巻線構造に工夫が施されている。
 具体的には、回転電機1は、図1~図3に示す構成を有している。図1は、回転電機1における固定子鉄心及び固定子巻線の構成を示す斜視図である。図2は、固定子巻線におけるコイルの構成を示す斜視図である。図3は、回転子及び固定子鉄心を回転軸RA方向から見た場合の構成を示す図である。図1~3には、例えば、回転電機1として、極数が4、スロット数が24、相数が3、毎極毎相のスロット数qが2の回転電機について例示的に示されている。また、図3では、図示の簡略化のため、固定子巻線の図示を省略している。
 回転電機1は、図1及び図3に示すように、回転子2及び固定子3を有する。回転子2は、回転子鉄心2a及び複数の永久磁石2bを有する。回転子鉄心2aは、シャフトと同心になるように構成されており、例えば、シャフトに沿った回転軸RAを有する略円柱形状を有している。複数の永久磁石2bは、例えば、回転子鉄心2aの周面に沿って配置されている。なお、図3では、回転子2が永久磁石型ロータである場合について例示しているが、回転子2は、銅などの導体でかご形に形成されたかご型ロータであってもよい。
 固定子3は、回転子2に離間しながら、回転子2を収容するように構成されている。例えば、固定子3は、固定子鉄心5及び固定子巻線6を有する。
 固定子鉄心5は、シャフトと同心になるように構成されており、例えば、シャフトに沿った回転軸RAを有する略円筒形状を有している。固定子鉄心5は、例えば、積層された電磁鋼板等により形成されている。
 例えば、固定子鉄心5は、図3に示すように、コアバック7、複数のティース8、及び複数のスロット9を有する。コアバック7は、環状であり、例えば、略円筒形状を有している。複数のティース8のそれぞれは、コアバック7から径方向に沿って回転軸RA側に延在している。複数のティース8は、コアバック7の回転軸RA側において、コアバック7の周面7aに沿った方向(すなわち、周方向)に配列されている。周方向に隣り合うティース8間には、それぞれ、スロット9が形成されている。
 固定子巻線6は、固定子鉄心5に対して、同相のコイルが2スロットごとに組み込まれている。固定子巻線6は、例えば、絶縁紙などで周囲を保護してスロット9に挿入されている。固定子巻線6では、導体線11の束としてコイル17が形成されており、そのコイル17がスロット9内部に1以上配置される。そして、コイル17の端末が溶接などの方法で接続されることによって、固定子巻線6が形成されている。
 固定子巻線6では、各相毎に、同様な形状を有するコイル17で形成されており、例えば図2に示すコイル17が形成されている。コイル17は、近接する同相にコイルを挿入する重ね巻きとして、固定子鉄心5のスロット9に挿入される。コイル17は導体線11の束として形成される。
 具体的には、コイル17は、第1の導体線群17a、第2の導体線群17b、第1の折り曲げ部17d、第3の導体線群17c、第2の折り曲げ部17e、第4の導体線群17f、及び第3の折り曲げ部17gを有する。
 第1の導体線群17aでは、スロット内部SIにおいて固定子鉄心5の径方向に導体線11がm段(mは2以上の整数)に配置されている。
 第2の導体線群17bは、コイルエンド部CE1において第1の導体線群17aが固定子鉄心5の径方向にn段(nは1以上の整数)に配置変換されたものである。第2の導体線群17bでは、例えば、コイルエンド部CE1において導体線11が固定子鉄心5の径方向の1段目からn段目までに配置されている。
 第1の折り曲げ部17dでは、スロット内部SI及びコイルエンド部CE1の境界において第1の導体線群17aと第2の導体線群17bとが角度θ(90°<θ<180°)をなすように折り曲げられている。すなわち、第1の折り曲げ部17dを含む配列変更部10dは、スロット内部SIの第1の導体線群17aの配列からコイルエンド部CE1の第2の導体線群17bの配列への変更を行っている。
 第3の導体線群17cは、コイルエンド部CE1において第2の導体線群17bが固定子鉄心5の径方向の(m-n+1)段目からm段目までに配置変換されたものである。第3の導体線群17cでは、コイルエンド部CE1において導体線11が固定子鉄心5の径方向の(m-n+1)段目からm段目までに配置されている。
 第2の折り曲げ部17eでは、コイルエンド部CE1において第2の導体線群17bと第3の導体線群17cとが角度θ’(=360°-(θ+θ”))をなすように折り曲げられている。すなわち、第2の折り曲げ部17eを含む通過領域変更部13aは、コイルエンド部CE1の第2の導体線群17bの配列(径方向の通過領域)からコイルエンド部CE1の第3の導体線群17cの配列(径方向の通過領域)への変更を行っている。
 第4の導体線群17fでは、スロット内部SIにおいて固定子鉄心5の径方向に導体線11がm段(mは2以上の整数)に配置されている。
 第3の折り曲げ部17gでは、コイルエンド部CE1及びスロット内部SIの境界において第3の導体線群17cと第4の導体線群17fとが角度θ”(90°<θ”<180°)をなすように折り曲げられている。すなわち、第3の折り曲げ部17gを含む配列変更部10aは、コイルエンド部CE1の第3の導体線群17cの配列からスロット内部SIの第4の導体線群17fの配列への変更を行っている。
 ここで、段数m,nは、次の数式1を満たす。
   n/m ≦ 1/2・・・数式1
 例えば図2では、コイル17が、スロット内部SIで2段(固定子鉄心5の径方向)×8本(固定子鉄心5の周方向)の導体線11から構成されている。例えば、径方向の数および周方向の数は、次のように決定することができる。
 例えば、図2に示す場合、コイル17は、スロット内部SIからコイルエンド部CE1で、巻線配列の変更を行っている(第1の折り曲げ部17dを含む配列変更部10d)。これにより、スロット内部SIで2段(固定子鉄心5の径方向)×8本分(固定子鉄心5の周方向)であった導体線11の束は、コイルエンド部CE1で1段(固定子鉄心5の径方向)×16本分(固定子鉄心5の周方向)に整列される。またこのときに、第1の折り曲げ部17dにおいて、角度θ(例えば、図2では120°)で折り曲げられている。
 次に、コイルエンド部CE1において、例えば、固定子鉄心5の径方向の1段目に整列された導体線11は、他の相の巻線(他の相のコイル17)と干渉しないように、例えば、固定子鉄心5の径方向の2段目に配置変換される(第2の折り曲げ部17eを含む通過領域変更部13a)。またこのときも、配置変換する前と後とで、すなわち第2の折り曲げ部17eにおいて、角度θ’(例えば、図2では120°)で折り曲げられている。
 その後、再びコイルエンド部CE1からスロット内部SIに戻るときに、巻線配列の変更が行なわれている(第3の折り曲げ部17gを含む配列変更部10a)。これにより、コイルエンド部CE1で1段(固定子鉄心5の径方向)×16本分(固定子鉄心5の周方向)であった導体線11の束は、スロット内部SIで2段(固定子鉄心5の径方向)×8本分(固定子鉄心5の周方向)に整列される。またこのときにも、角度θ”(例えば、図2では120°)で折り曲げられている。
 このようにコイル17を構成することで、コイルエンド部CE1のコイル形状が3角形状になっている。また、説明は省略するが、コイル17の下半分も同じように導体線11の配列変更が行われており、全体として、コイルエンド部CE1の3角形状とスロット内部SIの4角形状とコイルエンド部CE2の3角形状とを含む6角形状となっている。
 次に、図4から図6を用いて、コイル17の巻線配列の変更の部分をより詳細に説明する。図4は、固定子鉄心5にコイル17を挿入した状態を固定子鉄心5の上面(回転軸RAの方向)から見た図である。図5は、固定子鉄心5にコイル17を挿入した状態を固定子鉄心5の下面から見た図である。図6は、固定子鉄心5にコイル17を挿入した状態を固定子鉄心5の側面(回転軸RAを向く面)から見た図である。
 図4から図6は、スロット内部SIで2段(固定子鉄心5の径方向)×2本分(固定子鉄心5の周方向)であるコイル11を1個挿入した状態を例示しているが、このとき導体線11がどのように巻かれてコイル17を形成しているかを、位置12aから位置12rを使って例示的に説明する。
 コイル17は、2つのスロット9a,9bの中間付近から導体線11を巻き始め(位置12a)、コイルエンド部CE1におけるスロット内部SIの1段目に相当する領域CE1aを通ってスロット9aに近づく。その後、配列変更されて(配列変更部10a)、スロット内部SIの2段目の位置12b(図4参照)に入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線11は角度θ”で折り曲げられている(図6、図7参照)。
 スロット内部SIを通り位置12c(図5参照)から出てきた導体線11は、配列変更されて(配列変更部10b)、コイルエンド部CE2(図2参照)におけるスロット内部SIの1段目に相当する領域CE2aに出る。この部分を側面から見ると、導体線11は角度θで折り曲げられている(図6、図7参照)。
 導体線11は反対側のスロット9bに向かうが、スロット9aとスロット9bとの中間付近に来たら、今度はコイルエンド部CE2(図2参照)におけるスロット内部SIの2段目に相当する領域CE2bを通るように、配列変更される(通過領域変更部13b)。この部分を側面から見ると、導体線11は角度θ’で折り曲げられている(図6、図7参照)。
 スロット9bに近づいたら配列変更されて(配列変更部10c)、スロット内部SIの1段目の位置12dに入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線11は角度θ”で折り曲げられている(図6、図7参照)。
 スロット内部SIを通り位置12eから出てきた導体線は、配列変更されて(配列変更部10d)、コイルエンド部CE1(図2参照)におけるスロット内部SIの2段目に相当する領域CE1bに出る。この部分を側面から見ると、導体線11は角度θで折り曲げられている。
 導体線11は反対側のスロット9aに向かうが、スロット9aとスロット9bとの中間付近に来たら、再び、コイルエンド部CE1(図2参照)におけるスロット内部SIの1段目に相当する領域CE1aを通るように、配列変更される(通過領域変更部13a)。この部分を側面から見ると、導体線11は角度θ’で折り曲げられている。
 以上がコイル17を形成する導体線11の1巻回分であるが、引き続き同じように、位置12f→位置12g→位置12h→・・・→位置12p→位置12qの順で導体線が巻かれていく。なお側面から見た図では、コイルエンド部CE1,CE2において、導体線11は4本が横並びに整列することになるが、例えば、図6に示すように導体線11の2周目、3周目となるにつれ、内側に配置されていく。
 また、配列変更部10a~10dは、導体線11の1周目、3周目のときは、スロット内部SIに入るときや出るときに配列変更を行っているが、導体線の2周目、4周目のときは、実際に配列変更は行われていない。2周目、4周目のときは、例えば、コイルエンド部CE1におけるスロット内部SIの1段目に相当する領域CE1aから来た導体線11が、スロット内部SIの1段目の位置12f,12nにそのまま入る場合がある。あるいは、例えば、スロット内部SIの1段目の位置12o,12gから来た導体線11が、コイルエンド部CE2におけるスロット内部SIの1段目に相当する領域CE2aに出る場合がある。あるいは、例えば、コイルエンド部CE2におけるスロット内部SIの2段目に相当する領域CE2bから来た導体線11が、スロット内部SIの2段目の位置12h,12pにそのまま入る場合がある。あるいは、例えば、スロット内部SIの2段目の位置12q,12iから来た導体線11が、コイルエンド部CE1におけるスロット内部SIの2段目に相当する領域CE1bに出る場合がある。
 最後に、導体線11は、2つのスロット9aと9bの中間付近で巻き終わる(位置12r)。このようにして、スロット内部SIとコイルエンド部CE1,CE2とで導体線11の配列が異なるコイル17を形成することが可能になる。
 なお、スロット内部SIとコイルエンド部CE1,CE2とで導体線11の配列が異なるコイル17を実現するには、上述した方法は1つの例示であり、必ずしもこの手順でコイル17を形成する必要はない。また本説明では、コイル17を2つのスロット9aとスロット9bの中間付近から巻き始め(位置12a)、同じような位置で巻き終わる(位置12r)方法を述べたが、必ずしもこの位置から巻き始めたり巻き終わる必要はない。ただし後述するが、スロット9aとスロット9bとの中間付近は側面から見た図で、三角形状になったコイルエンド部CE1,CE2の頂点付近になるため、コイル17を複数連結するときに、コイル17を結線する線が他の相の巻線と容易に干渉しにくいという効果がある。
 また、通過領域変更部13a,13bは、図4,5中では導体線11の配列が変わるときに略直角のクランク形状として示しているが、コイルエンド部CE1の導体線11が通過する領域CE1a,CE1bを変更するという目的が達せられれば、必ずしも略直角のクランク形状である必要はない。例えば、クランクが付いていない直線状として、緩やかに領域が変更するようにしても良い。同様に、配列変更部10a~10dは、スロット内部SIとコイルエンド部CE1,CE2とで導体線11の配列が変わるときに略直角のクランク形状としているが、導体線11の配列を変更するという目的が達せられれば、必ずしも略直角のクランク形状である必要はない。
 図7は、コイル17を形成する導体線11の折り曲げ角度について説明した図である。
 例えば、配列変更部10aでの折り曲げ角度θ”は、第3の導体線群17cの延在方向DR17cと第4の導体線群17fの延在方向DR17fとのなす角度であってコイル17の内側を向く角度である。コイル17は側面から見たときに6角形状となっているため、この角度θ”は、例えば、次の数式2の条件を満たす。
   90°<θ”<180°・・・数式2
数式2を満たす角度θ”は、例えば、120°である。
 例えば、配列変更部10dでの折り曲げ角度θは、第1の導体線群17aの延在方向DR17aと第2の導体線群17bの延在方向DR17bとのなす角度であってコイル17の内側を向く角度である。この角度θは、次の数式3の条件を満たす。
   90°<θ<180°・・・数式3
数式3を満たす角度θは、例えば、120°である。
 例えば、通過領域変更部13aでの折り曲げ角度θ’は、第2の導体線群17bの延在方向DR17bと第3の導体線群17cの延在方向DR17cとのなす角度であってコイル17の内側を向く角度である。この角度θ’は、次の数式4の条件を満たす。
   θ’=360°-(θ+θ”)・・・数式4
 例えば、コイル17が図6、図7に示すように左右対称な形状である場合、次の数式5が成り立つ。
   θ=θ”・・・数式5
 数式5を数式4に代入すると、次の数式6が得られる。
   θ’=360°-2θ・・・数式6
 例えば、角度θ=θ”=120°である場合、角度θ’は120°である。
 図8は、回転電機1の固定子巻線6を構成するために、固定子鉄心5にコイル17を挿入した固定子3の各相ごとの巻線構成図を示している。図8は、毎極毎相のスロット数=2(8極48スロット)において、同相のコイルが2スロットごとに組み込まれている場合を示しており、コイル17は、近接する同相にコイル17を挿入する重ね巻きとして、固定子鉄心5の4スロットずつ離れた間隔でスロット9に組み込まれている。なお図8の固定子鉄心5は、説明しやすいように直線形状で図示しており、また途中の部分を一部省略している。
 例えば、V相の巻線V8は、U相の巻線U8のコイル17を、周方向に沿って図8の右方向に2スロット分シフトさせたコイル17を有している。例えば、W相の巻線W8は、V相の巻線V8のコイル17を、周方向に沿って図8の右方向に2スロット分シフトさせたコイル17を有している。すなわち、図8中のコイル17の右端で見た場合、2スロットピッチで分布させたU相、V相、W相のコイル17の配置パターンが、6スロット周期で繰り返されている。各コイル17は、コイルエンド部CE1において、6スロットに跨っており、左の3スロットで1段目の領域を通過し、右の3スロットで2段目の領域を通過している。
 上述したような方法で固定子巻線6を形成する理由は、スロット9間の距離を短く(例えば、最短に)できるので、コイル17の周長を短くできるからである。周長の短いコイル17を使って固定子巻線6を形成すると、固定子巻線6全体の周長も短くでき、巻線抵抗値の低減によるモータ損失低減やモータ運転効率の向上につながるという大きなメリットがある。
 仮に、コイルエンド部CE1,CE2においてスロット9間を周方向に平行に略直線的に接続するコイルを上記のように周期的に配置して巻線回路を作ろうとすると、U相・V相・W相の各相の巻線が干渉する箇所が多くなる。これを回避するために固定子巻線を迂回させたりすると、結果的に固定子巻線全体の周長が長くなったり、コイルエンド部の高さが高くなってしまう。すなわち、コイルエンド部の高さが高くなりやすいため、導線長さが長くなり、巻線抵抗の増大、すなわち銅損増大および効率低下が発生する可能性がある。
 それに対して、本実施の形態では、上記のコイル17を使うことにより、コイルエンド部CE1の左半分の導体線11は、スロット内部SIの1段目に相当する領域CE1a(図4参照)に集めることができ、コイルエンド部CE1の右半分の導体線11は、スロット内部SIの2段目に相当する領域CE1b(図4参照)に集めることができる。これにより、U相・V相・W相の巻線が干渉しにくい。図8を見る限りでは、U相・V相・W相に挿入されるコイル17が重複する領域があるように見えるが、実際のコイルエンド部CE1,CE2におけるコイル17は三角形状になっており、コイル17の中心付近(通過領域変更部13a,13bでクランク形状になっている部分)は、三角形状の頂点である。このため、U相・V相・W相の巻線が機械的に干渉しにくくなっている。このようにして、コイルエンド部CE1,CE2の高さを低減でき、周長の短いコイル17を使った固定子巻線6を形成することが可能になる。
 次に、実施の形態1による作用効果について例示的に説明する。
 例えば、第1の効果として、例えば、導体線11はスロット内部SIとコイルエンド部CE1,CE2とで配列変更され(配列変更部10a~10d)、導体線11はコイルエンド部CE1,CE2で固定子鉄心5の径方向に配置変換される(通過領域変更部13a,13b)ようにしている。これにより、コイルエンド部CE1,CE2において1つの相の巻線が他の相の巻線と干渉しにくくなり、コイルエンド部CE1,CE2の高さを低くすることができる。
 なお、図2に例示するようにスロット内部SIで2段(固定子鉄心5の径方向)であった導体線11の束を、コイルエンド部CE1,CE2で1段(固定子鉄心5の径方向)に配列変更し、コイル17全体が6角形状になるように折り曲げ部が付いている場合は、コイルエンド部CE1,CE2において導体線11が配置されない無駄な空間を(例えば、実質的に存在しない程度に)低減でき、導体線11の配置密度(占積率)を効果的に(例えば、最も密に導体線11が配置されるように)向上できる。これにより、コイルエンド部CE1,CE2全体を小型化できる。
 また、第2の効果として、例えば、固定子巻線5において、U相、V相、W相のすべてに対して同じ形状のコイル17を用いることができる。そのために、巻線の形成作業の効率を向上できるとともに、各相ごとの巻線長さを均等に(例えば、同じに)できるため、各相ごとで巻線抵抗値のアンバランスを許容範囲内に抑制できる。したがって、トルクリプルを低減でき、振動を低減できる。
 以上のように、実施の形態1では、回転電機1において、固定子巻線6の各相の巻線を1以上のコイル17により形成する。各コイル17では、第1の導体線群17aが、スロット内部SIにおいて固定子鉄心5の径方向にm段(mは2以上の整数)に配置されている。第2の導体線群17bは、コイルエンド部CE1において第1の導体線群17aが固定子鉄心5の径方向にn段(nは1以上の整数)に配置変換されている。第1の折り曲げ部17dは、スロット内部SI及びコイルエンド部CE1の境界において第1の導体線群17aと第2の導体線群17bとが180°より小さい角度θをなすように折り曲げられている。第3の導体線群17cは、コイルエンド部CE1において固定子鉄心5の径方向の1段目からn段目までに配置された第2の導体線群17bが、固定子鉄心5の径方向の(m-n+1)段目からm段目までに配置変換されている。第2の折り曲げ部13aは、コイルエンド部CE1において第2の導体線群17bと第3の導体線群17cとが180°より小さい角度θ’をなすように折り曲げられている。そして、段数mおよびnは、
   n/m ≦ 1/2
を満たす。これにより、各相の巻線を形成する各コイル17において、例えば、導体線11をスロット内部SIとコイルエンド部CE1,CE2とで配列変更でき(配列変更部10a~10d)、導体線11をコイルエンド部CE1,CE2の途中で固定子鉄心5の径方向に配置変換できる(通過領域変更部13a,13b)。例えば、コイルエンド部CE1の左半分の導体線11を、スロット内部SIの1段目に相当する領域CE1a(図4参照)に集めることができ、コイルエンド部CE1の右半分の導体線11を、スロット内部SIの2段目に相当する領域CE1b(図4参照)に集めることができる。これにより、各相の巻線に同様の形状のコイル17を用いた場合に、コイルエンド部CE1,CE2において1つの相の巻線が他の相の巻線と干渉しにくくなるようにすることができ、コイルエンド部CE1,CE2の高さを低くすることができる。すなわち、コイルエンド部CE1,CE2における各相の巻線の機械的な干渉を低減でき、各相ごとの巻線長さを均等に(例えば、同じに)できる。この結果、コイルエンド部の外径を小さくでき、各相の巻線抵抗値のアンバランスを許容範囲内に抑制できる。
 また、実施の形態1では、各相の巻線に同様の形状のコイル17を用いることができるので、結線作業を簡素化でき、回転電機1の製造コストを低減できる。
 また、実施の形態1では、第2の折り曲げ部17eは、例えば、回転軸RAの方向から見た場合に、第2の導体線群17bと第3の導体線群17cとの間で径方向における配置を変更するクランク形状を有する。これにより、例えば、コイルエンド部CE1の左半分の導体線11を、スロット内部SIの1段目に相当する領域CE1a(図4参照)に集めることができ、コイルエンド部CE1の右半分の導体線11を、スロット内部SIの2段目に相当する領域CE1b(図4参照)に集めることができる。この結果、各相の巻線に同様の形状のコイル17を用いた場合に、コイルエンド部CE1,CE2において1つの相の巻線が他の相の巻線と干渉しにくくなるようにすることができる。
 また、実施の形態1では、各相の巻線を形成する各コイル17において、第4の導体線群17fが、スロット内部SIにおいて固定子鉄心5の径方向にm段(mは2以上の整数)に配置されている。第3の折り曲げ部17gは、コイルエンド部CE1及びスロット内部SIの境界において第3の導体線群17cと第4の導体線群17fとが180°より小さい角度θをなすように折り曲げられている。そして、角度θ”は、
   90°<θ”<180°
を満たし、
 角度θは、
   90°<θ<180°
を満たし、
 角度θ’は、
   θ’=360°-(θ+θ”)
を満たす。これにより、各相の巻線を形成する各コイル17を例えば6角形状にすることができる。この結果、各相の巻線に同様の形状のコイル17を用いながらコイルエンド部CE1,CE2における各相の巻線の機械的な干渉を低減できるようにコイル17を構成することが容易である。
 また、実施の形態1では、例えば、角度θと角度θ”とは、互いに均等であり、角度θ’は、
   θ’=360°-2θ
を満たす。これにより、各相の巻線を形成する各コイル17を例えばティース8の側面に垂直な方向から見た場合に左右対称な6角形状にすることができる(図6参照)。この結果、各相の巻線抵抗値のアンバランスをさらに抑制できる。
実施の形態2.
 次に、実施の形態2にかかる回転電機200について説明する。以下では、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
 実施の形態1では、スロット内部SIで径方向に2段であった導体線11をコイルエンド部CE1,CE2において径方向に1段に配列変更するコイルについて例示的に説明を行っている。実施の形態2では、スロット内部SIで径方向に3段であった導体線21をコイルエンド部CE1,CE2において径方向に1段に配列変更するコイルについて例示的に説明を行う。
 具体的には、回転電機200の固定子203の固定子巻線206において、各相の巻線を形成する各コイル217の構成が、図9~図11に示すように、次の点で実施の形態1と異なる。図9は、固定子鉄心5にコイル217を挿入した状態を固定子鉄心5の上面から見た図である。図10は、固定子鉄心5にコイル217を挿入した状態を固定子鉄心5の下面から見た図である。図11は、固定子鉄心5にコイル217を挿入した状態を固定子鉄心5の側面(回転軸RAを向く面)から見た図である。
 図9から図11は、スロット内部SIで3段(固定子鉄心5の径方向)×2本分(固定子鉄心5の周方向)であるコイル217を1個挿入した状態を示しているが、このとき導体線がどのように巻かれてコイル217を形成しているかを、位置22aから位置22zの符号を使って例示的に説明する。
 コイル217は、2つのスロット9a,9bの中間付近から導体線21を巻き始め(位置22a)、コイルエンド部CE1(図2参照)におけるスロット内部SIの1段目に相当する領域CE1aを通ってスロット9aに近づく。その後、配列変更されて(配列変更部20a)、スロット内部SIの3段目の位置22b(図9参照)に入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線21は角度θ”で折り曲げられている(図11、図12参照)。
 スロット内部SIを通り位置22c(図10参照)から出てきた導体線21は、配列変更されて(配列変更部20b)、コイルエンド部CE2(図2参照)におけるスロット内部SIの1段目に相当する領域CE2aに出る。この部分を側面から見ると、導体線21は角度θで折り曲げられている(図11、図12参照)。
 導体線21は反対側のスロット9bに向かうが、スロット9aとスロット9bとの中間付近に来たら、今度はコイルエンド部CE2(図2参照)におけるスロット内部SIの3段目に相当する領域CE2cを通るように、配列変更される(通過領域変更部23b)。この部分を側面から見ると、導体線21は角度θ’で折り曲げられている(図11、図12参照)。
 スロット9bに近づいたら配列変更されて(配列変更部20c)、スロット内部SIの1段目の位置22d(図10参照)に入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線21は角度θ”で折り曲げられている(図11、図12参照)。
 スロット内部SIを通り位置22e(図9参照)から出てきた導体線21は、配列変更されて(配列変更部20d)、コイルエンド部CE1(図2参照)におけるスロット内部3段目に相当する領域CE1cに出る。この部分を側面から見ると、導体線21は角度θで折り曲げられている(図11、図12参照)。
 導体線21は反対側のスロット9aに向かうが、スロット9aとスロット9bとの中間付近に来たら、再び、コイルエンド部CE1(図2参照)におけるスロット内部SIの1段目に相当する領域CE1aを通るように、配列変更される(通過領域変更部23a)。この部分を側面から見ると、導体線21は角度θ’で折り曲げられている。
 以上がコイル217を形成する導体線21の1巻回分であるが、引き続き同じように、位置22f→位置22g→位置22h→・・・→位置22x→位置22yの順で導体線21が巻かれていく。なお側面から見た図では、コイルエンド部CE1,CE2において、導体線21は6本が横並びに整列することになるが、図11に示すように導体線21の2周目、3周目となるにつれ、内側に配置されていく。
 また、配列変更部20a~20dは、導体線21の1周目、2周目、4周目、5周目のときは、スロット内部SIに入るときや出るときに配列変更を行っているが、導体線21の3周目、6周目のときは、実際に配列変更は行われていない。例えば、コイルエンド部CE1におけるスロット内部SIの1段目に相当する領域CE1aから来た導体線21が、スロット内部SIの1段目の位置22j,22vにそのまま入る場合がある。あるいは、例えば、スロット内部SIの1段目の位置22w,22kから来た導体線21が、コイルエンド部CE2におけるスロット内部SIの1段目に相当する領域CE2aに出る場合がある。あるいは、例えば、コイルエンド部CE2におけるスロット内部SIの3段目に相当する領域CE2cから来た導体線21が、スロット内部SIの3段目の位置22l,22xにそのまま入る場合がある。あるいは、例えば、スロット内部SIの3段目の位置22y,22mから来た導体線21が、コイルエンド部CE1におけるスロット内部SIの3段目に相当する領域CE1cに出る場合がある。
 最後に、導体線21は、2つのスロット9aとスロット9bとの中間付近で巻き終わる(位置22z)。このようにして、スロット内部SIとコイルエンド部CE1,CE2とで導体線21の配列が異なるコイル217を形成することが可能になる。
 図12は、コイル217を形成する導体線21の折り曲げ角度について説明した図である。
 例えば、配列変更部20aでの折り曲げ角度θ”は、第3の導体線群17cの延在方向DR17cと第4の導体線群17fの延在方向DR17fとのなす角度であってコイル217の内側を向く角度である。コイル217は側面から見たときに6角形状となっているため、この角度θ”は、例えば、上記の数式2の条件を満たす。
数式2を満たす角度θ”は、例えば、120°である。
 例えば、配列変更部20dでの折り曲げ角度θは、第1の導体線群17aの延在方向DR17aと第2の導体線群17bの延在方向DR17bとのなす角度であってコイル217の内側を向く角度である。この角度θは、上記の数式3の条件を満たす。
数式3を満たす角度θは、例えば、120°である。
 例えば、通過領域変更部23aでの折り曲げ角度θ’は、第2の導体線群17bの延在方向DR17bと第3の導体線群17cの延在方向DR17cとのなす角度であってコイル217の内側を向く角度である。この角度θ’は、上記の数式4の条件を満たす。
 例えば、コイル217が図11、図12に示すように左右対称な形状である場合、上記の数式5が成り立つ。上記の数式5を数式4に代入すると、上記の数式6が得られる。
 図13は、回転電機200の固定子巻線206を構成するために、固定子鉄心5にコイル217を挿入した固定子203の各相ごとの巻線構成図を示している。図13は、毎極毎相のスロット数=2(8極48スロット)において、同相のコイル217が2スロットごとに組み込まれている場合を示しており、コイル217は、近接する同相にコイル217を挿入する重ね巻きとして、固定子鉄心5の4スロットずつ離れた間隔でスロット9に組み込まれている。なお図13の固定子鉄心5は、説明しやすいように直線形状で図示しており、また途中の部分を一部省略している。
 例えば、V相の巻線V8は、U相の巻線U8のコイル217を、周方向に沿って図13の右方向に2スロット分シフトさせたコイル217を有している。例えば、W相の巻線W8は、V相の巻線V8のコイル217を、周方向に沿って図13の右方向に2スロット分シフトさせたコイル217を有している。すなわち、図13中のコイル217の右端で見た場合、2スロットピッチで分布させたU相、V相、W相のコイル217の配置パターンが、6スロット周期で繰り返されている。各コイル217は、コイルエンド部において、6スロットに跨っており、左の3スロットで1段目の領域を通過し、右の3スロットで3段目の領域を通過している。
 以上のように、実施の形態2では、スロット内部SIで径方向に3段であった導体線21をコイルエンド部CE1,CE2において径方向に1段に配列変更する。例えば、導体線21をコイルエンド部CE1,CE2の途中でクランク形状にすれば、コイルエンド部CE1の左半分の導体線21を、スロット内部SIの1段目に相当する領域CE1a(図9参照)に集めることができ、コイルエンド部CE1の右半分の導体線21を、スロット内部SIの3段目に相当する領域CE1c(図9参照)に集めることができる。これにより、各相の巻線に同様の形状のコイル217を用いた場合に、コイルエンド部CE1,CE2において1つの相の巻線が他の相の巻線と干渉しにくくなるようにすることができ、コイルエンド部CE1,CE2の高さを低くすることができる。すなわち、コイルエンド部CE1,CE2における各相の巻線の機械的な干渉を低減でき、各相ごとの巻線長さを均等に(例えば、同じに)できる。この結果、スロット内部SIで径方向に3段に導体線21が配置されている場合に、コイルエンド部の外径を小さくでき、各相の巻線抵抗値のアンバランスを許容範囲内に抑制できる。
実施の形態3.
 次に、実施の形態3にかかる回転電機300について説明する。以下では、実施の形態2と異なる部分を中心に説明する。
 実施の形態2では、スロット内部SIで3段であった導体線21をコイルエンド部CE1,CE2では1段に配列変更するコイル217について説明を行っているが、図13を見ても分かるようにコイルエンド部CE1,CE2の導体線21は、スロット内部SIの1段目か3段目に相当する領域を通っており、コイルエンド部において、スロット内部の2段目に相当する領域が使われていない。
 そこで、実施の形態3では、コイルエンド部CE1,CE2におけるスロット内部SIの2段目に相当する領域にも導体線が通るようになる方法について説明を行う。
 具体的には、回転電機300の固定子303の固定子巻線306において、各相の巻線を形成するコイル317は、例えば図14に示す構成を有する。図14は、固定子巻線306を成すコイルの構成図である。
 コイル317は、近接する同相にコイルを挿入する重ね巻きとして、固定子鉄心5のスロット9に挿入される。コイル317は導体線24の束として形成される。
 具体的には、コイル317は、図14に示すように、第2の折り曲げ部17e及び第3の導体線群17c(図2参照)に代えて、第5の導体線群317h、第4の折り曲げ部317j、第6の導体線群317n、第5の折り曲げ部317kを有する。
 第5の導体線群317hは、コイルエンド部CE1において第2の導体線群17bが固定子鉄心5の径方向の(n+1)段目から(m-n)段目までに配置変換されたものである。第5の導体線群317hでは、コイルエンド部CE1において導体線24が固定子鉄心5の径方向の(n+1)段目から(m-n)段目までに配置されている。
 第4の折り曲げ部317jでは、コイルエンド部CE1において第2の導体線群17bと第5の導体線群317hとが角度θ’(=360°-(θ+θ”))をなすように折り曲げられている。すなわち、第4の折り曲げ部317jを含む通過領域変更部26bは、コイルエンド部CE1の第2の導体線群17bの配列(径方向の通過領域)からコイルエンド部CE1の第5の導体線群317hの配列(径方向の通過領域)への変更を行っている。
 第6の導体線群317nは、コイルエンド部CE1において第5の導体線群317hが固定子鉄心5の径方向の(m-n+1)段目からm段目までに配置変換されたものである。第6の導体線群317nでは、コイルエンド部CE1において導体線24が固定子鉄心5の径方向の(m-n+1)段目からm段目までに配置されている。
 第5の折り曲げ部317kでは、コイルエンド部CE1において第5の導体線群317hと第6の導体線群317nとが角度θ’(=360°-(θ+θ”))をなすように折り曲げられている。すなわち、第5の折り曲げ部317kを含む通過領域変更部26aは、コイルエンド部CE1の第5の導体線群317hの配列(径方向の通過領域)からコイルエンド部CE1の第6の導体線群317nの配列(径方向の通過領域)への変更を行っている。
 ここで、段数m,nは、次の数式7を満たす。
   n/m ≦ 1/3・・・数式7
 例えば、図14では、コイル317が、スロット内部SIで3段(固定子鉄心5の径方向)×5本(固定子鉄心5の周方向)の導体線24から構成されている。例えば、径方向の数および周方向の数は、次のように決定することができる。
 例えば、図14に示す場合、コイル317は、スロット内部SIからコイルエンド部CE1にかけて、巻線配列の変更を行っている(第1の折り曲げ部17dを含む配列変更部39d)。これにより、スロット内部SIで3段(固定子鉄心5の径方向)×5本分(固定子鉄心5の周方向)であった導体線24の束は、コイルエンド部CE1で1段(固定子鉄心5の径方向)×15本分(固定子鉄心の周方向)に整列される。またこのときに、角度θ(例えば、図14では90°)で折り曲げられている。
 次に、コイルエンド部CE1において、例えば、固定子鉄心5の径方向の1段目に整列された導体線24は、他の相の巻線(他の相のコイル317)と干渉しないように、例えば、固定子鉄心5の径方向の2段目に配置変換される(第4の折り曲げ部317jを含む通過領域変更部26b)。またこのときも、配置変換する前と後とで、すなわち第4の折り曲げ部317jにおいて、角度θ’(例えば、図14では180°)で折り曲げられている。
 さらに、固定子鉄心5の径方向の2段目に整列された導体線24は、固定子鉄心5の径方向の3段目に配置変換される(第5の折り曲げ部317kを含む通過領域変更部26a)。またこのときも、配置変換する前と後とで、すなわち第5の折り曲げ部317kにおいて、角度θ’(例えば、図14では180°)で折り曲げられている。
 その後、再びコイルエンド部CE1からスロット内部SIに戻るときに、巻線配列の変更が行なわれている(第3の折り曲げ部17gを含む配列変更部39a)。これにより、コイルエンド部CE1で1段(固定子鉄心5の径方向)×15本分(固定子鉄心5の周方向)であった導体線24の束は、スロット内部SIで3段(固定子鉄心5の径方向)×5本分(固定子鉄心5の周方向)に整列される。またこのときにも、角度θ”(例えば、図14では90°)で折り曲げられている。
 このようにコイル317を構成することで、コイルエンド部CE1のコイル形状が4角形状になっている。また、説明は省略するが、コイル317の下半分も同じように導体線24の配列変更が行われており、全体として、コイルエンド部CE1の4角形状とスロット内部SIの4角形状とコイルエンド部CE2の4角形状とを含む4角形状となっている。
 次に、図15から図17を用いて、コイル317の巻線配列の変更の部分をより詳細に説明する。図15は、固定子鉄心5にコイル317を挿入した状態を固定子鉄心5の上面(回転軸RAの方向)から見た図である。図16は、固定子鉄心5にコイル317を挿入した状態を固定子鉄心5の下面から見た図である。図17は、固定子鉄心5にコイル317を挿入した状態を固定子鉄心5の側面(回転軸RAを向く面)から見た図である。
 図15から図17は、スロット内部SIで3段(固定子鉄心5の径方向)×2本分(固定子鉄心5の周方向)であるコイル317を1個挿入した状態を例示しているが、このとき導体線24がどのように巻かれてコイル317を形成しているかを、位置25aから位置25zを使って例示的に説明する。
 コイル317は、2つのスロット9a,9bとの中間付近から導体線24を巻き始め(位置25a)、コイルエンド部CE1におけるスロット内部SIの2段目に相当する領域CE1bを通ってスロット9aに向かう。途中、スロット9aとスロット9bとの間をおおよそ3等分するような位置に来たら、導体線24は、コイルエンド部CE1におけるスロット内部SIの1段目に相当する領域CE1aを通るように、配列変更される(通過領域変更部26a)。この部分を側面から見ると、導体線24は角度θ’(例えば、180°)で折り曲げられている(図17、図18参照)。
 その後、配列変更されて(配列変更部39a)、スロット内部SIの3段目の位置25b(図15参照)に入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線は角度θ”(例えば、90°)で折り曲げられている(図17、図18参照)。
 スロット内部SIを通り位置25c(図16参照)から出てきた導体線24は、配列変更されて(配列変更部39b)、コイルエンド部CE2(図14参照)におけるスロット内部SIの1段目に相当する領域CE2aに出る。この部分を側面から見ると、導体線24は角度θ(例えば、90°)で折り曲げられている(図17、図18参照)。
 導体線24は反対側のスロット9bに向かうが、スロット9aとスロット9bとの間をおおよそ3等分するような位置に来たら、コイルエンド部CE2(図2参照)におけるスロット内部SIの2段目に相当する領域CE2bを通るように、配列変更される(通過領域変更部26d)。この部分を側面から見ると、導体線24は角度θ’(例えば、180°)で折り曲げられている(図17、図18参照)。
 さらにその先にあるもう1つのスロット9aとスロット9bとの間をおおよそ3等分するような位置に来たら、今度は、コイルエンド部CE2(図14参照)におけるスロット内部SIの3段目に相当する領域CE2cを通るように、配列変更される(通過領域変更部26c)。この部分を側面から見ると、導体線24は角度θ’(例えば、180°)で折り曲げられている(図17、図18参照)。
 スロット9bに近づいたら配列変更されて(配列変更部39c)、スロット内部SIの1段目の位置25dに入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線は角度θ”(例えば、90°)で折り曲げられている(図17、図18参照)。
 スロット内部SIを通り位置25e(図15参照)から出てきた導体線24は、配列変更されて(配列変更部39d)、コイルエンド部CE1(図14参照)におけるスロット内部SIの3段目に相当する領域CE1cに出る。この部分を側面から見ると、導体線は角度θ(例えば、90°)で折り曲げられている(図17、図18参照)。
 導体線24は反対側のスロット9aに向かうが、スロット9aとスロット9bとの間をおおよそ3等分するような位置に来たら、コイルエンド部CE1(図14参照)におけるスロット内部SIの2段目に相当する領域CE1bを通るように、配列変更される(通過領域変更部26b)。この部分を側面から見ると、導体線24は角度θ’(例えば、180°)で折り曲げられている(図17、図18参照)。
 さらにその先にあるもう1つのスロット9aとスロット9bとの間をおおよそ3等分するような位置に来たら、今度は、コイルエンド部CE1(図14参照)におけるスロット内部SIの1段目に相当する領域CE1aを通るように、配列変更される(通過領域変更部26a)。この部分を側面から見ると、導体線24は角度θ’(例えば、180°)で折り曲げられている(図17、図18参照)。
 以上がコイル317を形成する導体線の1巻回分であるが、引き続き同じように、位置25f→位置25g→位置25h→・・・→位置25x→位置25yの順で導体線24が巻かれていく。なお側面から見た図では、コイルエンド部CE1,CE2において、導体線24は6本が横並びに整列することになるが、図17に示すように導体線の2周目、3周目となるにつれ、内側に配置されていく。
 また、配列変更部39aから39dは、導体線24の1周目、2周目、4周目、5周目のときは、スロット内部SIに入るときや出るときに配列変更を行っているが、導体線24の3周目、6周目のときは、実際に配列変更は行われていない。
 図18は、コイル317を形成する導体線24の折り曲げ角度について説明した図である。これまで述べてきたように、コイル317は側面(回転軸RAに垂直な方向)から見たときに4角形状となっているため、配列変更部において角度θ,θ”(例えば、90°)で折り曲げられている。また、通過領域変更部26a,26bは、すなわち角度θ’(=360°-(θ+θ”)、例えばθ=θ”=90°のとき、180°)折り曲げられている。通過領域変更部26a,26bは、例えば角度θ’=180°で折り曲げられている場合、回転軸RAに垂直な方向に関しては実質的に折れ曲がりがないと見なすこともできる。なお、通過領域変更部26a,26bは、回転軸RAの方向から見た場合には、クランク形状を有していてもよい(図15、図16参照)。
 図19は、回転電機300の固定子巻線306を構成するために、固定子鉄心5にコイル317を挿入した固定子の各相ごとの巻線構成図を示している。図19は、毎極毎相のスロット数=2(8極48スロット)において、同相のコイルが2スロットごとに組み込まれている場合を示しており、コイル317は、近接する同相にコイルを挿入する重ね巻きとして、固定子鉄心5の4スロットずつ離れた間隔でスロット9に組み込まれている。なお図19の固定子鉄心5は、説明しやすいように直線形状で図示しており、また途中の部分を一部省略している。
 例えば、V相の巻線V8は、U相の巻線U8のコイル317を、周方向に沿って図19の右方向に2スロット分シフトさせたコイル317を有している。例えば、W相の巻線W8は、V相の巻線V8のコイル317を、周方向に沿って図19の右方向に2スロット分シフトさせたコイル317を有している。すなわち、図19中のコイル317の右端で見た場合、2スロットピッチで分布させたU相、V相、W相のコイル317の配置パターンが、6スロット周期で繰り返されている。各コイル317は、コイルエンド部において、6スロットに跨っており、左の2スロットで1段目の領域を通過し、中間の2スロットで2段目の領域を通過し、右の2スロットで3段目の領域を通過している。
 以上のように、実施の形態3では、固定子巻線306の各相の巻線を形成する各コイル317において、第2の導体線群17bが、コイルエンド部CE1において第1の導体線群17aが固定子鉄心5の径方向にn段(nは1以上の整数)に配置変換されたものである。第5の導体線群317hは、コイルエンド部CE1において固定子鉄心5の径方向の1段目からn段目までに配置された第2の導体線群17bが、固定子鉄心5の径方向の(n+1)段目から(m-n)段目までに配置変換されたものである。第4の折り曲げ部317jは、コイルエンド部CE1において第2の導体線群17bと第5の導体線群317hとが180°以下の角度θ’(例えば、略180°)をなすように折り曲げられている。第6の導体線群317nは、コイルエンド部CE1において固定子鉄心5の径方向の(n+1)段目から(m-n)段目までに配置された第5の導体線群317hが、固定子鉄心5の径方向の(m-n+1)段目からm段目までに配置変換されたものである。第5の折り曲げ部317kは、コイルエンド部CE1において第5の導体線群317hと第6の導体線群317nとが180°以下の角度θ’(例えば、略180°)をなすように折り曲げられている。段数mおよびnは、
   n/m ≦ 1/3
を満たす。これにより、例えば、図19に示すように、2スロットピッチで分布させたU相、V相、W相のコイル317を分布させた場合に、各コイル317において左の2スロットで1段目の領域を通過し中間の2スロットで2段目の領域を通過し右の2スロットで3段目の領域を通過するように構成できるので、各相のコイル317が機械的に干渉しにくい。このため、例えば、スロット内部SIとコイルエンド部CE1,CE2とで導体線24を折り曲げる角度θ,θ”を90°とすることができ、コイルエンド部CE1,CE2のコイル形状を4角形状にすることができるようになる。この結果、回転軸RAに沿った方向におけるコイル317の高さをさらに低減でき、(図17、図18参照)、固定子巻線をさらに効率的に(例えば、最も密に)配置できる。
実施の形態4.
 次に、実施の形態4にかかる回転電機400について説明する。以下では、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。
 実施の形態1では、スロット内部SIで径方向に2段であった導体線をコイルエンド部CE1,CE2で1段に配列変更するコイルについて例示的に説明を行っている。実施の形態4では、スロット内部SIで径方向に5段であった導体線をコイルエンド部CE1,CE2で2段に配列変更するコイルについて例示的に説明を行う。
 具体的には、回転電機400の固定子403の固定子巻線406において、各相の巻線を形成する各コイル417の構成が、図20~図22に示すように、次の点で実施の形態1と異なる。図20は、固定子鉄心5にコイル417を挿入した状態を固定子鉄心5の上面から見た図である。図21は、固定子鉄心5にコイル417を挿入した状態を固定子鉄心5の下面から見た図である。図22は、固定子鉄心5にコイル417を挿入した状態を固定子鉄心5の側面(回転軸RAを向く面)から見た図である。
 図20から図22は、スロット内部SIで5段(固定子鉄心5の径方向)×2本分(固定子鉄心5の周方向)であるコイル417を1個挿入した状態を示しているが、このとき導体線31がどのように巻かれてコイル417を形成しているかを、位置32aから位置32zおよび位置33aから位置33pの符号を使って例示的に説明する。
 コイル417は、2つのスロット9a,9bの中間付近から巻き始め(位置32a)、コイルエンド部CE1(図2参照)におけるスロット内部SIの1段目に相当する領域CE1aを通ってスロット9aに近づく。その後、配列変更されて(配列変更部30a)、スロット内部SIの5段目の位置32bに入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線は角度θ”で折り曲げられている(図22、図23参照)。
 スロット内部SIを通り位置32c(図21参照)から出てきた導体線31は、配列変更されて(配列変更部30b)、コイルエンド部CE2(図2参照)におけるスロット内部SIの1段目に相当する領域CE2aに出る。この部分を側面から見ると、導体線は角度θで折り曲げられている(図22、図23参照)。
 導体線31は反対側のスロット9bに向かうが、スロット9aとスロット9bとの中間付近に来たら、今度はコイルエンド部CE2(図2参照)におけるスロット内部SIの4段目に相当する領域CE2dを通るように、配列変更される(通過領域変更部34b)。この部分を側面から見ると、導体線は角度θ’で折り曲げられている(図22、図23参照)。
 スロット9bに近づいたら配列変更されて(配列変更部30c)、スロット内部SIの1段目の位置32dに入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線は角度θ”で折り曲げられている(図22、図23参照)。
 スロット内部SIを通り位置32e(図20参照)から出てきた導体線31は、配列変更されて(配列変更部30d)、スロット内部SIの4段目に相当する領域CE1dに出る。この部分を側面から見ると、導体線31は角度θで折り曲げられている(図22、図23参照)。
 導体線31は反対側のスロット9aに向かうが、スロット9aとスロット9bとの中間付近に来たら、再びスロット内部SIの1段目に相当する領域CE1aを通るように、配列変更される(通過領域変更部34a)。この部分を側面から見ると、導体線31は角度θ’で折り曲げられている(図22、図23参照)。
 このようにコイル417を形成する導体線の1巻回分を巻く。引き続き同じように、位置32f→位置32g→位置32h→・・・→位置32t→位置32uの順で導体線31が巻かれていく。ここまでのコイルエンド部CE1,CE2の導体線31は、スロット内部SIの1段目に相当する領域CE1a,CE2aとスロット内部SIの4段目に相当する領域CE1d,CE2dを通ることになり、側面から見た図では、コイルエンド部CE1,CE2において、導体線は5本が横並びに整列することになるが、図22に示すように導体線の2周目、3周目となるにつれ、内側に配置されていく。
 また、配列変更部30aから30dは、導体線31の1周目、2周目、3周目、4周目のときは、スロット内部SIに入るときや出るときに配列変更を行っているが、導体線31の5周目のときは、実際に配列変更は行われていない。
 さらに引き続き、位置32u(図20参照)から出た導体線31はスロット内部SIの4段目に相当する領域CE1dを通って、反対側のスロット9aに向かうが、スロット9aとスロット9bの中間付近に来たら、スロット内部SIの2段目に相当する領域CE1bを通るように、配列変更される(通過領域変更部34a)。この部分を側面から見ると、導体線31は角度θ’で折り曲げられている(図22、図23参照)。
 スロット9aに近づいたら配列変更されて(配列変更部30a)、スロット内部SIの5段目の位置32vに入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線31は角度θ”で折り曲げられている(図22、図23参照)。
 スロット内部SIを通り位置32w(図21参照)から出てきた導体線31は、配列変更されて(配列変更部30b)、スロット内部SIの2段目に相当する領域CE2bに出る。この部分を側面から見ると、導体線31は角度θで折り曲げられている(図22、図23参照)。
 導体線31は反対側のスロット9bに向かうが、スロット9aとスロット9bの中間付近に来たら、今度はスロット内部SIの5段目に相当する領域CE2eを通るように、配列変更される(通過領域変更部34b)。この部分を側面から見ると、導体線31は角度θ’で折り曲げられている(図22、図23参照)。
 スロット9bに近づいたら配列変更されて(配列変更部30c)、スロット内部SIの1段目の位置32xに入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線31は角度θ”で折り曲げられている(図22、図23参照)。
 スロット内部SIを通り位置32y(図20参照)から出てきた導体線は、配列変更されて(配列変更部30d)、スロット内部SIの5段目に相当する領域CE1eに出る。この部分を側面から見ると、導体線31は角度θで折り曲げられている(図22、図23参照)。
 導体線31は反対側のスロット9aに向かうが、スロット9aとスロット9bの中間付近に来たら、再びスロット内部SIの2段目に相当する領域CE1bを通るように、配列変更される(通過領域変更部34a)。この部分を側面から見ると、導体線31は角度θ’で折り曲げられている(図22、図23参照)。
 このようにコイル417を形成する導体線31の1巻回分を巻く。引き続き同じように、位置32z→位置33a→位置33b→位置33c→・・・→位置33n→位置33oの順で導体線31が巻かれていく。ここまでのコイルエンド部CE1,CE2の導体線31は、スロット内部SIの2段目に相当する領域CE1b,CE2bとスロット内部SIの5段目に相当する領域CE1e,CE2eを通ることになり、側面から見た図では、コイルエンド部において、導体線31は5本が横並びに整列することになるが、図22に示すように導体線の2周目、3周目となるにつれ、内側に配置されていく。
 また、配列変更部30aから30dは、導体線の1周目、2周目、3周目、4周目のときは、スロット内部に入るときや出るときに配列変更を行っているが、導体線の5周目のときは、実際に配列変更は行われていない。
 図23は、コイル417を形成する導体線31の折り曲げ角度について説明した図である。
 例えば、配列変更部30aでの折り曲げ角度θ”は、第3の導体線群17cの延在方向DR17cと第4の導体線群17fの延在方向DR17fとのなす角度であってコイル217の内側を向く角度である。コイル417は側面から見たときに6角形状となっているため、この角度θ”は、例えば、上記の数式2の条件を満たす。
数式2を満たす角度θ”は、例えば、120°である。
 例えば、配列変更部30dでの折り曲げ角度θは、第1の導体線群17aの延在方向DR17aと第2の導体線群17bの延在方向DR17bとのなす角度であってコイル417の内側を向く角度である。この角度θは、上記の数式3の条件を満たす。
数式3を満たす角度θは、例えば、120°である。
 例えば、通過領域変更部34aでの折り曲げ角度θ’は、第2の導体線群17bの延在方向DR17bと第3の導体線群17cの延在方向DR17cとのなす角度であってコイル417の内側を向く角度である。この角度θ’は、上記の数式4の条件を満たす。
 例えば、コイル417が図22、図23に示すように左右対称な形状である場合、上記の数式5が成り立つ。上記の数式5を数式4に代入すると、上記の数式6が得られる。
 図24は、回転電機400の固定子巻線406を構成するために、固定子鉄心5にコイル417を挿入した固定子の各相ごとの巻線構成図を示している。図24は、毎極毎相のスロット数=2(8極48スロット)において、同相のコイルが2スロットごとに組み込まれている場合を示しており、コイル417は、近接する同相にコイルを挿入する重ね巻きとして、固定子鉄心5の4スロットずつ離れた間隔でスロットに組み込まれている。なお図24の固定子鉄心5は、説明しやすいように直線形状で図示しており、また途中の部分を一部省略している。
 例えば、V相の巻線V8は、U相の巻線U8のコイル417を、周方向に沿って図24の右方向に2スロット分シフトさせたコイル417を有している。例えば、W相の巻線W8は、V相の巻線V8のコイル417を、周方向に沿って図24の右方向に2スロット分シフトさせたコイル417を有している。すなわち、図24中のコイル417の右端で見た場合、2スロットピッチで分布させたU相、V相、W相のコイル417の配置パターンが、6スロット周期で繰り返されている。各コイル417は、コイルエンド部において、6スロットに跨っており、左の3スロットで1段目と2段目の領域を通過し、右の3スロットで4段目と5段目の領域を通過している。
 以上のように、実施の形態4では、コイル417を使うことにより、コイルエンド部CE1,CE2の左半分の導体線31を、スロット内部SIの1段目と2段目に相当する領域CE1a,CE1b,CE2a,CE2b(図20,21参照)に集めることができ、コイルエンド部CE1,CE2の右半分の導体線31を、スロット内部SIの4段目と5段目に相当する領域CE1d,CE1e,CE2d,CE2eに集めることができる。これにより、U相・V相・W相の巻線が互いに干渉しにくい。図24を見る限りでは、U相・V相・W相に挿入されるコイル417が重複する領域があるように見えるが、実際のコイルエンド部CE1,CE2のコイル417は三角形状になっており、コイル417の中心付近(通過領域変更部でクランク形状になっている部分)は、三角形状の頂点であるため、U相・V相・W相の巻線が互いに干渉しにくい。このようにして、コイルエンド部の高さを高くすることなく、周長の短いコイルを使った固定子巻線を形成することが可能になる。
 すなわち、導体線31はスロット内部SIとコイルエンド部CE1,CE2とで配列変更され(配列変更部30a~30d)、導体線31はコイルエンド部CE1,CE2で固定子鉄心5の径方向に配置変換される(通過領域変更部34a,34b)ようにしている。これにより、コイルエンド部CE1,CE2において1つの相の巻線が他の相の巻線と干渉しにくくなり、コイルエンド部の高さを低くすることができる。
 また、実施の形態4では、U相、V相、W相すべてに対して同じ形状のコイルを用いることができる。そのために、巻線の形成作業の効率を向上できるとともに、各相ごとの巻線長さが同じであるため、各相ごとの巻線抵抗値のアンバランスを許容範囲内に抑制できる。したがって、トルクリプルや振動などを低減できる。
実施の形態5.
 次に、実施の形態5にかかる回転電機500について説明する。以下では、実施の形態1,2,4と異なる部分を中心に説明する。
 実施の形態1,2,4では、スロット内部とコイルエンド部で配列変更するコイルのうち、コイルエンド部のコイル形状が三角形状であるものについて説明を行っている。実施の形態5では、コイルエンド部において導体線の1巻回ごとに、通過領域変更部を固定子鉄心の周方向に対し後述の距離Xでずらして配置し、コイルエンド部の三角形状の頂点が導体線の1巻回ごとに距離Xでずれるようにする方法について説明を行う。
 具体的には、回転電機500の固定子503の固定子巻線506において、各相の巻線を形成するコイル517は、例えば図25に示す構成を有する。図25は、固定子巻線506を成すコイルの構成図である。
 コイル517は、近接する同相にコイルを挿入する重ね巻きとして、固定子鉄心5のスロットに挿入される。コイル517は導体線41の束として形成される。
 具体的には、コイル517は、図25に示すように、第2の折り曲げ部17e(図2参照)に代えて、第2の折り曲げ部517eを有する。
 第2の折り曲げ部517eでは、導体線41の1巻回ごとに固定子鉄心5の周方向に対して距離Xでずらしながら各導体線41を配置している。すなわち、第2の折り曲げ部517eを含む通過領域変更部43aは、導体線41の1巻回ごとに固定子鉄心5の周方向に対して距離Xでずらしながら、コイルエンド部CE1の第2の導体線群17bの配列(径方向の通過領域)からコイルエンド部CE1の第3の導体線群17cの配列(径方向の通過領域)への変更を行う。この距離Xは、例えば角度θと角度θ”とが互いに均等であり、導体線の幅をWとすると、上記の数式5が成り立つとき、次の数式8で得られる。
   X = W/(-cosθ)・・・数式8
 例えば、図25では、コイル517が、スロット内部SIで2段(固定子鉄心5の径方向)×8本(固定子鉄心5の周方向)の導体線41から構成されている。例えば、径方向の数および周方向の数は、次のように決定することができる。
 例えば、図25に示す場合、コイル517は、スロット内部SIからコイルエンド部CE1にかけて、巻線配列の変更を行っている(配列変更部40d)。これにより、スロット内部SIで2段(固定子鉄心5の径方向)×8本分(固定子鉄心5の周方向)であった導体線41の束は、コイルエンド部CE1で1段(固定子鉄心5の径方向)×16本分(固定子鉄心5の周方向)に整列される。またこのときに、角度θ(例えば、図25では135°)で折り曲げられている。
 次に、コイルエンド部CE1において、例えば、固定子鉄心5の径方向の1段目に整列された導体線41は、他の相の巻線(他の相のコイル517)と干渉しないように、例えば、固定子鉄心5の径方向の2段目に配置変換される(第2の折り曲げ部517eを含む通過領域変更部43a)。またこのときも、配置変換する前と後とで、すなわち第2の折り曲げ部517eにおいて、角度θ’(例えば、図25では90°)で折り曲げられている。
 その後、再びコイルエンド部CE1からスロット内部SIに戻るときに、巻線配列の変更が行なわれている(配列変更部40a)。これにより、コイルエンド部CE1で1段(固定子鉄心5の径方向)×16本分(固定子鉄心5の周方向)であった導体線41の束は、スロット内部SIで2段(固定子鉄心5の径方向)×8本分(固定子鉄心5の周方向)に整列される。またこのときに、角度θ”(例えば、図25では135°)で折り曲げられている。
 このようにコイル517を構成することで、コイルエンド部CE1のコイル形状が三角形状になっている。また、説明は省略するが、コイル517の下半分も同じように導体線41の配列変更が行われており、全体として6角形状となっている。
 なお、今回の実施の形態である図25が、すでに説明した実施の形態1の図2と違う点は、コイルエンド部において導体線の1巻回ごとに、導体線通過領域変更部49を固定子鉄心の周方向に対し距離Xでずらして配置している点である。このようにすることで、コイルエンド部の三角形状の頂点が導体線の1巻回ごとに距離Xでずれるようになり、頂点の位置が周方向に揃っている図2に比較して、さらにコイルエンド部の高さを低くすることができる。
 図26から図28を用いて、コイル517の巻線配列の変更の部分をより詳細に説明する。図26は、固定子鉄心5にコイル517を挿入した状態を固定子鉄心5の上面から見た図である。図27は、固定子鉄心5にコイル517を挿入した状態を固定子鉄心5の下面から見た図である。図28は、固定子鉄心5にコイル517を挿入した状態を固定子鉄心5の側面(回転軸RAを向く面)から見た図である。
 図26から図28は、スロット内部SIで2段(固定子鉄心5の径方向)×2本分(固定子鉄心5の周方向)であるコイル517を1個挿入した状態を示しているが、このとき導体線がどのように巻かれてコイル517を形成しているかを、位置42aから位置42rを使って例示的に説明する。
 コイル517は、2つのスロット9a,9bの中間付近から巻き始め(位置42a)、スロット内部SIの1段目に相当する領域CE1aを通ってスロット9aに近づく。その後、配列変更されて(配列変更部40a)、スロット内部SIの2段目の位置42bに入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線41は角度θ”で折り曲げられている(図28、図29参照)。
 スロット内部SIを通り位置42c(図27参照)から出てきた導体線41は、配列変更されて(配列変更部40b)、スロット内部SIの1段目に相当する領域CE2aに出る。この部分を側面から見ると、導体線41は角度θで折り曲げられている(図28、図29参照)。
 導体線41は反対側のスロット9bに向かうが、スロット9aとスロット9bとの中間付近に来たら、今度はスロット内部SIの2段目に相当する領域CE2bを通るように、配列変更される(通過領域変更部43b)。この部分を側面から見ると、導体線41は角度θ’で折り曲げられている(図28、図29参照)。
 スロット9bに近づいたら配列変更されて(配列変更部40c)、スロット内部SIの1段目の位置42dに入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線41は角度θ”で折り曲げられている(図28、図29参照)。
 スロット内部SIを通り位置42e(図26参照)から出てきた導体線41は、配列変更されて(配列変更部40d)、スロット内部SIの2段目に相当する領域CE1bに出る。この部分を側面から見ると、導体線41は角度θで折り曲げられている(図28、図29参照)。
 導体線41は反対側のスロット9aに向かうが、スロット9aとスロット9bの中間付近に来たら、再びスロット内部1段目に相当する領域を通るように、配列変更される(通過領域変更部43a)。この部分を側面から見ると、導体線は所定の角度で折り曲げられている。
 以上がコイルを形成する導体線41の1巻回分であるが、引き続き同じように、位置42f→位置42g→位置42h→・・・→位置42p→位置42qの順で導体線41が巻かれていく。ただし導体線41の2周目以降は、通過領域変更部43a、43bの位置が導体線41の1巻回ごとに固定子鉄心5の周方向に対して距離Xでずらして配置される。通過領域変更部43a、43bは、側面から見た図で、三角形状になったコイルエンド部CE1,CE2の頂点付近であり、言い換えると三角形状になったコイルエンド部CE1,CE2における導体線41の頂点が導体線41の1巻回ごとに固定子鉄心5の周方向に対して距離Xでずらして配置されているとも言える。
 なお側面から見た図では、コイルエンド部CE1,CE2において、導体線41は例えば4本が横並びに整列することになるが、図28に示すように導体線41の1周目が4本のうち常に一番左側に来るように配置され、2周目、3周目となるにつれ、1本ずつ右側に配置されていく(実施の形態1で説明した図6とは、巻き方が異なる)。
 また、配列変更部40aから40dは、導体線の1周目、3周目のときは、スロット内部に入るときや出るときに配列変更を行っているが、導体線の2周目、4周目のときは、実際に配列変更は行われていない。
 最後にコイル517は、2つのスロット9a,9bの中間付近で導体線41を巻き終わる(位置42r)。
 図29は、コイルを形成する導体線の折り曲げ角度および寸法について説明した図である。
 例えば、配列変更部40aでの折り曲げ角度θ”は、第3の導体線群17cの延在方向DR17cと第4の導体線群17fの延在方向DR17fとのなす角度であってコイル517の内側を向く角度である。コイル517は側面から見たときに6角形状となっているため、この角度θ”は、例えば、上記の数式2の条件を満たす。
数式2を満たす角度θ”は、例えば、135°である。
 例えば、配列変更部40dでの折り曲げ角度θは、第1の導体線群17aの延在方向DR17aと第2の導体線群17bの延在方向DR17bとのなす角度であってコイル517の内側を向く角度である。この角度θは、上記の数式3の条件を満たす。
数式3を満たす角度θは、例えば、135°である。
 例えば、通過領域変更部43aでの折り曲げ角度θ’は、第2の導体線群17bの延在方向DR17bと第3の導体線群17cの延在方向DR17cとのなす角度であってコイル517の内側を向く角度である。この角度θ’は、上記の数式4の条件を満たす。
 例えば、コイル517が図28、図29に示すように左右対称な形状である場合、上記の数式5が成り立つ。上記の数式5を数式4に代入すると、上記の数式6が得られる。
 また、通過領域変更部43aの位置は、導体線41の1巻回ごとに固定子鉄心5の周方向に対しての距離Xでずらして配置されている。その距離Xは、導体線の幅をW、(上記の数式5が成り立つ場合)配列変更部での折り曲げ角度をθとすると、上記の数式8で与えられる。
 図30は、回転電機500の固定子巻線506を構成するために、固定子鉄心5にコイル517を挿入した固定子503の各相ごとの巻線構成図を示している。図30は、毎極毎相のスロット数=2(8極48スロット)において、同相のコイル517が2スロットごとに組み込まれている場合を示している。コイル517は、近接する同相にコイルを挿入する重ね巻きとして、固定子鉄心5の4スロットずつ離れた間隔でスロットに組み込まれている。なお図30の固定子鉄心5は、説明しやすいように直線形状で図示しており、また途中の部分を一部省略している。
 例えば、V相の巻線V8は、U相の巻線U8のコイル517を、周方向に沿って図30の右方向に2スロット分シフトさせたコイル517を有している。例えば、W相の巻線W8は、V相の巻線V8のコイル517を、周方向に沿って図30の右方向に2スロット分シフトさせたコイル517を有している。すなわち、図30中のコイル517の右端で見た場合、2スロットピッチで分布させたU相、V相、W相のコイル517の配置パターンが、6スロット周期で繰り返されている。各コイル517は、コイルエンド部において、6スロットに跨っており、左の3スロットで1段目の領域を通過し、右の3スロットで2段目の領域を通過している。
 以上のように、実施の形態5では、導体線41をコイルエンド部CE1,CE2で固定子鉄心5の径方向に配置変換する通過領域変更部43aを、導体線41の1巻回ごとに固定子鉄心5の周方向に対して距離Xでずらして配置させる。具体的には、導体線の幅をW、(上記の数式5が成り立つ場合)配列変更部での折り曲げ角度をθとすると、上記の数式8で与えられる距離Xでずらして導体線41の通過領域変更部を配置させる(図26、図27参照)。これにより、コイルエンド部CE1,CE2におけるコイル517の高さをさらに低くすることができる。
実施の形態6.
 次に、実施の形態6にかかる回転電機600について説明する。以下では、実施の形態1から5と異なる部分を中心に説明する。
 実施の形態1~5において、スロット内部とコイルエンド部とで導体線の配列が異なるコイルを実現するには、記載した方法は1つの事例であり、必ずしもこの手順でコイルを形成する必要はないものとされている。
 そこで、実施の形態6では、これまでと異なるコイルの形成手順について例示的に説明を行う。
 具体的には、回転電機600の固定子603の固定子巻線606において、各相の巻線を形成する各コイル617の構成が、図31~図33に示すように、次の点で実施の形態1~5と異なる。図31は、固定子鉄心5にコイル617を挿入した状態を固定子鉄心5の上面から見た図である。図32は、固定子鉄心5にコイル617を挿入した状態を固定子鉄心5の下面から見た図、図33は、固定子鉄心5にコイル617を挿入した状態を固定子鉄心5の側面(回転軸RAを向く面)から見た図である。
 図31から図33は、スロット内部SIで2段(固定子鉄心5の径方向)×2本分(固定子鉄心5の周方向)であるコイル617を1個挿入した状態を示しているが、このとき導体線がどのように巻かれてコイル617を形成しているかを、位置82aから位置82rを使って例示的に説明する。
 コイル617は、2つのスロット9a,9bの中間付近から巻き始め(位置82a)、スロット内部SIの1段目に相当する領域CE1aを通ってスロット9aに近づく。その後、配列変更されて(配列変更部80a)、スロット内部SIの2段目の位置82bに入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線81は角度θ”で折り曲げられている(図33参照)。
 スロット内部SIを通り位置82c(図32参照)から出てきた導体線81は、配列変更されて(配列変更部80b)、スロット内部SIの1段目に相当する領域CE2aに出る。この部分を側面から見ると、導体線81は角度θで折り曲げられている(図33参照)。
 導体線81は反対側のスロット9bに向かうが、スロット9aとスロット9bの中間付近に来たら、今度はスロット内部SIの2段目に相当する領域CE2bを通るように、配列変更される(通過領域変更部83b)。この部分を側面から見ると、導体線81は角度θ’で折り曲げられている(図33参照)。
 スロット9bに近づいたら配列変更されて(配列変更部80c)、スロット内部SIの1段目の位置82dに入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線81は角度θ”で折り曲げられている(図33参照)。
 スロット内部SIを通り位置82e(図31参照)から出てきた導体線81は、配列変更されて(配列変更部80d)、スロット内部SIの2段目に相当する領域CE1bに出る。この部分を側面から見ると、導体線81は角度θで折り曲げられている(図33参照)。
 導体線81は反対側のスロット9aに向かうが、スロット9aとスロット9bとの中間付近に来たら、再びスロット内部SIの1段目に相当する領域CE1aを通るように、配列変更される(通過領域変更部83a)。この部分を側面から見ると、導体線81は角度θ’で折り曲げられている(図33参照)。
 以上がコイル617を形成する導体線81の1巻回分であるが、引き続き同じように、位置82f→位置82g→位置82h→・・・→位置82p→位置82qの順で導体線81が巻かれていく。なお側面から見た図では、コイルエンド部CE1,CE2において、導体線81は4本が横並びに整列することになるが、図33に示すように導体線の2周目、3周目となるにつれ、内側に配置されていく。
 実施の形態1におけるコイルの形成手順では、配列変更部10aから10dは、導体線の1周目、3周目のときは、スロット内部SIに入るときや出るときに配列変更を行っているが、導体線11の2周目、4周目のときは、実際には配列変更が行われていない(図4~図6参照)。
 それに対して、本実施の形態6では、コイル617の形成手順において、配列変更部80aから80dは、導体線の1周目、2周目のときは、スロット内部に入るときや出るときに配列変更を行っているが、導体線の3周目、4周目のときは、実際に配列変更が行われない(スロット内部1段目に相当する領域から来た導体線が、スロット内部1段目にそのまま入る場合など)。本実施の形態のほうが、導体線81の巻回ごとに実際に配列変更する、しないということが続くので、配列変更のための折れ曲がり(直角クランク形状)が揃うようになり、コイルエンド部の配列変更部をよりコンパクトにできる。
 以上のように、実施の形態6では、導体線の巻回ごとに実際に配列変更する、しないということが続くようにしたので、配列変更のための折れ曲がり(直角クランク形状)が揃うようになり、コイルエンド部の配列変更部をよりコンパクトにできる。
 なお、この実施の形態6は、実施の形態1と対比する形で記載をしたが、実施の形態2から5に対しても、同じ技術を適用することは可能である。また、この実施の形態6の技術は、後述の実施の形態7に対しても適用可能である。
実施の形態7.
 次に、実施の形態7にかかる回転電機700について説明する。以下では、実施の形態1~5と異なる部分を中心に説明する。
 実施の形態1~5において、スロット内部とコイルエンド部とで導体線の配列が異なるコイルを実現するには、記載した方法は1つの事例であり、必ずしもこの手順でコイルを形成する必要はないものとされている。
 そこで、実施の形態7では、実施の形態1~5と異なるコイルの形成手順について例示的に説明を行う。
 具体的には、回転電機700の固定子703の固定子巻線706において、各相の巻線を形成する各コイル717の構成が、図34~図36に示すように、次の点で実施の形態1と異なる。図34は、固定子鉄心5にコイル717を挿入した状態を固定子鉄心5の上面から見た図である。図35は、固定子鉄心5にコイル717を挿入した状態を固定子鉄心5の下面から見た図である。図36は、固定子鉄心5にコイル717を挿入した状態を固定子鉄心5の側面から見た図である。
 図34から図36は、スロット内部SIで2段(固定子鉄心5の径方向)×2本分(固定子鉄心5の周方向)であるコイル717を1個挿入した状態を示しているが、このとき導体線がどのように巻かれてコイル717を形成しているかを、位置92aから位置92rを使って例示的に説明する。
 コイル717は、2つのスロット9a,9bの中間付近から導体線91を巻き始め(位置92a)、スロット内部SIの1段目に相当する領域CE1aを通ってスロット9aに近づく。その後、配列変更されて(配列変更部90a)、スロット内部SIの2段目の位置92bに入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線91は角度θ”で折り曲げられている(図36参照)。
 スロット内部SIを通り位置92c(図35参照)から出てきた導体線91は、配列変更されて(配列変更部90b)、スロット内部SIの1段目に相当する領域CE2aに出る。この部分を側面から見ると、導体線91は角度θで折り曲げられている(図36参照)。
 導体線91は反対側のスロット9bに向かうが、スロット9aとスロット9bとの中間付近に来たら、今度はスロット内部SIの2段目に相当する領域CE2bを通るように、配列変更される(通過領域変更部93b)。この部分を側面から見ると、導体線91は角度θ’で折り曲げられている(図36参照)。
 スロット9bに近づいたら配列変更されて(配列変更部90c)、スロット内部SIの1段目の位置92dに入るようにする。この部分を側面から見ると、導体線91は角度θ”で折り曲げられている(図36参照)。
 スロット内部SIを通り位置92e(図34参照)から出てきた導体線91は、配列変更されて(配列変更部90d)、スロット内部SIの2段目に相当する領域CE1bに出る。この部分を側面から見ると、導体線91は角度θで折り曲げられている(図36参照)。
 導体線91は反対側のスロット9aに向かうが、スロット9aとスロット9bとの中間付近に来たら、再びスロット内部SIの1段目に相当する領域CE1aを通るように、配列変更される(通過領域変更部93a)。この部分を側面から見ると、導体線91は角度θ’で折り曲げられている。
 以上がコイル717を形成する導体線91の1巻回分であるが、引き続き同じように、位置92f→位置92g→位置92h→・・・→位置92p→位置92qの順で導体線が巻かれていく。側面から見た図では、コイルエンド部CE1,CE2において、導体線91は4本が横並びに整列することになる。
 実施の形態1では、図6に示すように導体線11の2周目、3周目となるにつれ、導体線11は内側に配置されていく。したがって、コイル17において、導体線11の巻き始めが上部に、導体線11の巻き終わりが下部に存在する。
 それに対して、本実施の形態では、図36に示すように導体線91の2周目、3周目となるにつれ、導体線91は外側に配置されていく。したがって、コイル717において、導体線91の巻き始めが下部に、導体線91の巻き終わりが上部に存在する。
 詳しい方法は後述するが、固定子巻線706は、スロット内部SIにコイル717を複数配置して、それらの端末を溶接などの方法で接続することで形成されることになる。コイル717は同じ形状のものを複数使って良い。
 実施の形態1では、例えば図6のコイル17を連結しようとすると、導体線11の巻き始めが上部に、導体線11の巻き終わりが下部に存在するために、その連結線が少し長く必要になる。
 一方、本実施の形態では、例えば、図6のコイル17と図36のコイル717との2種類を用意しておき、それらを交互に使えば、図6のコイル17は導体線11の巻き始めが上部、導体線11の巻き終わりが下部にあり、図36のコイル717は導体線91の巻き始めが下部、導体線91の巻き終わりが上部に存在するために、両者を短い距離(例えば、最短距離)の連結線でつなぐことが可能になる。
 以上のように、実施の形態7では、コイルを複数連結するときに、巻回方法が違う2種類のコイルを併用することにより、両者を短い距離(例えば、最短距離)の連結線でつなぐことが可能になる。
 なお、この実施の形態7は、実施の形態1と対比する形で記載をしたが、実施の形態2から6に対しても、同じ技術を適用することは可能である。
 なお、実施の形態1、2、4では、コイルは側面から見たときに6角形状となっている場合について説明している。このコイルが成立するための導体線の段数や折り曲げ角度に関する条件は、
・ mは2以上の整数
・ nは1以上の整数
・ 折り曲げ角度θ,θ”が数式2,3を満たす
・ 段数m,nが数式1を満たす
ことである。
 補足しておくと、数式1で得られるn/mの最大値(1/2)のときに、コイルエンド部において導体線が配置されない無駄な空間が実質的に存在しない程度に効率的に(例えば、最も密に)導体線を配置できる。例えば、実施の形態1で説明したスロット内部SIで固定子鉄心5の径方向に2段に配置された導体線が、コイルエンド部CE1,CE2では固定子鉄心5の径方向に1段に配置変換される場合が、これに相当する。
 一方、n/mの値が1/2よりも小さい場合である実施の形態2(スロット内部SIで固定子鉄心5の径方向に3段に配置された導体線が、コイルエンド部CE1,CE2では固定子鉄心5の径方向に1段に配置変換される場合)や実施の形態4(スロット内部SIで固定子鉄心5の径方向に5段に配置された導体線が、コイルエンド部CE1,CE2では固定子鉄心5の径方向に2段に配置変換される場合)では、コイルエンド部CE1,CE2で導体線がまったく通らない無駄な空間が存在する。回転電機の固定子巻線を構成する場合、理想的には前者(1/2)の条件でコイルを作るのが良いが、現実的にはスロット内部の幅や高さおよび導体線の線径によって段数の制約が起きるため、後者(1/2よりも小さい)を混ぜながら作ることもある。
 また、実施の形態3では、コイルは側面から見たときに4角形状となっている場合について説明している。このコイルが成立するための導体線の段数や折り曲げ角度に関する条件は、
・ mは3以上の整数
・ nは1以上の整数
・ 折り曲げ角度θ,θ”がともに90°
・ 段数m,nが数式7を満たす
ことである。
 補足しておくと、数式7で得られるn/mの最大値(1/3)のときに、コイルエンド部CE1,CE2において導体線が配置されない無駄な空間が実質的に存在しない程度に効率的に(例えば、最も密に)導体線を配置できる。例えば、実施の形態3で説明したスロット内部SIで固定子鉄心5の径方向に3段に配置された導体線が、コイルエンド部CE1,CE2では固定子鉄心5の径方向に1段に配置変換される場合が、これに相当する。一方、実施の形態として挙げていないが、1/3よりも小さい場合では、コイルエンド部CE1,CE2で導体線がまったく通らない無駄な空間が存在する。回転電機の固定子巻線を構成する場合、理想的には前者(1/3)の条件でコイルを作るのが良いが、現実的にはスロット内部の幅や高さおよび導体線の線径によって段数の制約が起きるため、後者(1/3よりも小さい)を混ぜながら作ることもある。
 以上、実施の形態1~7の説明を行っているが、このすべての事例に対して、以下のようにすることも可能である。
 例えば、図37は、固定子鉄心5にコイル817を挿入した状態を固定子鉄心5の上面から見た図である。導体線51に丸線を使用する場合、図37に示すようにスロット内部SIのコイル817を形成している導体線51を俵積みすることも可能である。これは、巻線の線占率を向上させる目的で行われる。ただし、導体線51を俵積みすることによって、スロット内部SIのコイルの高さが等価的に低くなる。
 もし、コイルエンド部CE1,CE2の導体線51も俵積みで構成するのであれば、スロット内部SIとコイルエンド部CE1,CE2でコイル817に必要な高さが変わらないので、上記の数式1の条件のままコイル817を成形することが可能である。
 しかし、コイルエンド部CE1,CE2の導体線51を俵積みしない場合は、スロット内部SIのコイル817の高さだけが等価的に低くなり、スロット内部SIとコイルエンド部CE1,CE2でコイル817に必要な高さが違うため、数式1の条件が成立しなくなる。この場合、スロット内部SIで固定子鉄心5の径方向に俵積みでm段に配置された導体線51の高さが、普通の積み方でm’段に配置された導体線の高さと同じになるとした場合、mとm’との関係は次の数式9で表現される。
   m’ = 1+√3/2・(m-1) (mは2以上の整数)・・・数式9
 このように、スロット内部SIで固定子鉄心5の径方向にm段に配置された導体線51が、コイルエンド部CE1,CE2では固定子鉄心の径方向にn段に配置変換され、かつ導体線51はスロット内部SIとコイルエンド部CE1,CE2とで角度θ,θ”で折り曲げられ、コイルエンド部で固定子鉄心の径方向の1段目からn段目までに配置された導体線が、固定子鉄心の径方向の(m-n+1)段目からm段目までに配置変換され、かつ配置変換する前と後とで角度θ’(=360-(θ+θ”))で折り曲げられているコイル817において、スロット内部SIの導体線51を俵積みできる条件は、
・ mは2以上の整数
・ nは1以上の整数
・ 折り曲げ角度θ,θ”が数式2,3を満たす
・ 段数m,nが数式10を満たす
ことである。
   n/{1+√3/2・(m-1)} ≦ 1/2・・・数式10
これにより、スロット内部SIの導体線51の占積率を向上できる。
 あるいは、例えば、図38は、固定子鉄心5にコイル917を挿入した状態を固定子鉄心5の上面から見た図を示している。ここまでの説明では、固定子鉄心5のスロット内部SIにコイルを1つだけ入れた例を説明しているが、回転電機の固定子巻線は、スロット内部に複数のコイルを配置し、これらを連結することで構成されることが多い。図38は、スロット内部SIで2段(固定子鉄心5の径方向)×2本分(固定子鉄心5の周方向)であった導体線53が、コイルエンド部CE1,CE2で1段(固定子鉄心5の径方向)×4本分(固定子鉄心5の周方向)に整列されているコイルを2個(コイル917-1および917-2)挿入した状態を示している。このような場合、1つ目のコイル917-1における導体線52の巻き終わり522と2つ目のコイル917-2における導体線53の巻き始め531とを連結することで、固定子巻線を形成していく。もちろん挿入するコイルの数がさらに増えた場合でも、コイルにおける導体線の巻き終わりと次のコイルにおける導体線の巻き始めとを結線(連結)することで、スロット内部で固定子鉄心の径方向に対して段数が多い固定子巻線を構成することが可能になる。
 あるいは、例えば、図39は、固定子鉄心5にコイル1017を挿入した状態を上面から見た図を示している。図1に示すような丸形状の固定子鉄心5の場合、スロット形状は長方形ではなく台形になることが多い。これは、ティース幅を一定にするために、固定子鉄心5の内周ほどスロット幅を狭く、固定子鉄心5の外周ほどスロット幅を広くすることが多いためである。図39は、固定子鉄心5のスロット内部SIに3個のコイル1017-1~1017-3を挿入した状態を示している。
 これらのコイル1017-1~1017-3は、スロット内部SIの幅や高さに合わせてコイル1017-1~1017-3における導体線54,55,56の巻数を変えている。このようにスロット9a,9bの形状が長方形でない場合でも、その形状に合わせて導体線54,55,56の巻数が違うコイル1017-1~1017-3を何種類か用意しておき、それらを連結することで、どんなスロット形状にも対応することが可能になる。なおこれらのコイル1017-1~1017-3は、前述したように1つ目のコイル1017-1における導体線54の巻き終わり542と2つ目のコイル1017-2における導体線55の巻き始め551とを連結し、2つ目のコイル1017-2における導体線55の巻き終わり552と3つ目のコイル1017-3における導体線56の巻き始め561とを連結することで、固定子巻線を形成する。
 なお、図38や図39において、固定子鉄心5のスロット内部SIにコイルを複数入れておき、これらの巻きはじめと巻き終わりを連結する方法について説明したが、このような場合、あらかじめコイルを連結線によってつなげておいても良い。
 あるいは、例えば、図40は、固定子巻線を成すコイル束の構成図である。これは、図2に示した固定子巻線を成すコイルを、あらかじめ連結線によってつなげたものである。コイル束61は、近接する同相にコイルを挿入する重ね巻きとして、固定子鉄心のスロットに挿入される。コイル束61は、コイル63a、コイル63b、コイル63cの3個が連結したものであり、それぞれが連結線62によってつながっている。図40において、コイル63a、コイル63b、コイル63cは、スロット内部SIで2段(固定子鉄心5の径方向)×8本(固定子鉄心5の周方向)の導体線から構成されているが、径方向の数および周方向の数は、任意に決定することができる。
 あるいは、例えば、図41は、固定子鉄心5にコイル1117を挿入した状態を上面から見た図を示している。図41は、スロット内部SIで2段(固定子鉄心5の径方向)×2本分(固定子鉄心5の周方向)であった導体線64が、コイルエンド部CE1,CE2で1段(固定子鉄心5の径方向)×4本分(固定子鉄心5の周方向)に整列されているコイル1117-1~1117-3を3個連結したコイル束1161が、挿入された状態を示している。図38と比べると、あらかじめコイル1117-1~1117-3が連結されているので、挿入したコイルごとに結線作業をする必要がなくなり、作業工数の削減につながる。
 実施の形態の中でも説明したが、コイルの巻き始めと巻き終わりの位置は、任意である。ただし、コイルの巻き始めと固定子鉄心の中心とを結んだ線上にコイルの巻き終わりを配置する(固定子鉄心の周方向に対して、巻き始めと巻き終わりの位置を揃えておく)ことで、複数のコイルを結線したり、あらかじめ連結しておくときに、結線作業を楽にしたり、連結線を短くできるといった効果が生まれる。
 特に、側面から見たときに6角形状であるコイルの場合、コイルの巻き始めと固定子鉄心の中心とを結んだ線上にコイルの巻き終わりを配置し、その位置が三角形状になったコイルエンド部の頂点にしておく(固定子鉄心の周方向に対して、巻き始めと巻き終わりの位置をコイルエンド部の頂点で揃えておく)と良い。こうすることで、複数のコイルを結線したり、あらかじめ連結しておくときに、コイルを結線する線が他の相の固定子巻線と干渉しないという効果が生まれる。
 図40では、スロット内部に挿入される固定子巻線を成すコイル束について説明したが、回転電機の固定子巻線を構成するためには、最終的にはすべてのスロットに挿入されているコイル束を、さらに結線していく必要がある。したがって、コイル束をさらに連結線によってつなげ、各相ごとの固定子巻線に相当する大きなコイル群にしても良い。
 例えば、図42は、固定子巻線を成すコイル群の構成図である。これは、図40に示した固定子巻線を成すコイル束を、あらかじめ連結線によってつなげたものである。図42のコイル群71は、コイル束72a~72hが連結線73によって直列につながれた状態を示している。回転電機の固定子巻線では、各スロットの巻線を全部直列につなげたり、半分ずつに分けて並列につなぐなど、様々なパターンが存在し、図42では各スロットの巻線を全部直列につないだ場合を示しているが、例えばコイル束72a~72dとコイル束72e~72hをそれぞれ連結線でつないでおき、この2つを並列につなげるようにしておけば、2並列の固定子巻線にすることができる。以上のように、あらかじめコイル束を連結したコイル群を用意しておくことで、結線作業の回数を大幅に減らすことができ、作業工数の削減につながる。
 また、実施の形態の中では、毎極毎相のスロット数=2(8極48スロット)の場合を中心に説明してきた。しかし、極数・スロット数には特に制約がなく、他の組み合わせにおいても本発明を適用することは可能である。
 また、実施の形態の中で、導体線は丸線として説明を行っている。しかし本発明において、導体線の断面形状に対する制約はないので、丸線以外にも四角線などを使っても良い。なお、四角線はスロット内部で巻線の占積率が上げられる反面、加工性が悪く、逆に丸線は加工性が良い代わりに、スロット内部で巻線の占積率が上げられないという特徴がある。両者の良いところを生かすため、加工性の良い丸線でコイルを作っておき、スロット内部に相当する導体線だけを加圧形成し、断面形状を略正方形状にすることで、占積率を上げるという方法もある。
 ただし、スロット内部に相当する導体線の断面形状だけを略正方形状にすることによって、スロット内部のコイルの高さが等価的に低くなる。もし、コイルエンド部の導体線の断面形状も略正方形状にするのであれば、スロット内部とコイルエンド部でコイルに必要な高さが変わらないので、上記の数式1の条件のままコイルを成形することが可能である。しかし、コイルエンド部の導体線の断面形状を略正方形状にしない場合は、スロット内部のコイルの高さだけが等価的に低くなり、スロット内部とコイルエンド部でコイルに必要な高さが違うため、数式1の条件が成立しなくなる。
 スロット内部で固定子鉄心の径方向にm段に配置された断面形状を略正方形状にした導体線の高さが、丸線の導体線を使ってm’段に配置された導体線の高さと同じになるとした場合、mとm’との関係は次の数式11で表現される。
   m’ = √(π/4)・m   (mは2以上の整数)・・・数式11
 このように、スロット内部SIで固定子鉄心5の径方向にm段に配置された導体線51が、コイルエンド部CE1,CE2では固定子鉄心の径方向にn段に配置変換され、かつ導体線51はスロット内部SIとコイルエンド部CE1,CE2とで角度θ,θ”で折り曲げられ、コイルエンド部で固定子鉄心の径方向の1段目からn段目までに配置された導体線が、固定子鉄心の径方向の(m-n+1)段目からm段目までに配置変換され、かつ配置変換する前と後とで角度θ’(=360-(θ+θ”))で折り曲げられているコイルにおいて、スロット内部に相当する導体線の断面形状だけを略正方形状にできる条件は、
・ mは2以上の整数
・ nは1以上の整数
・ 折り曲げ角度θ,θ”が数式2,3を満たす
・ 段数m,nが、数式12を満たす
ことである。
   n/{√(π/4)・m} ≦ 1/2・・・数式12
これにより、スロット内部SIの導体線の占積率を向上できる。
 また、これまで述べてきたすべての事例において、スロット内部とコイルエンド部とで導体線の配列を変更するようなコイルをあらかじめ作っておき、それらをスロット内部に挿入するような手順で説明を行っている。しかし、固定子鉄心に導体線を巻回しながら、スロット内部とコイルエンド部とで固定子巻線の配列が変更するようなコイルを形成し、固定子巻線を完成させる手順でも良い。
 なお、本明細書では回転電機として説明を行ったため、固定子鉄心は丸形状としてきたが、直線形状の固定子鉄心にも本発明を適用することができる。したがって回転電機だけでなく、リニアモータなどの直動機にも、適用することが可能である。
 以上のように、本発明にかかる回転電機は、分布巻に有用である。
 1,200,300,400,500,600,700 回転電機、3,203,303,403,503,603,703 固定子、6,206,306,406,506,606,706 固定子巻線、11,21,24,31,41,81,91 導体線、17,63a,62b,63c,217,317,417,517,617,717,817,917,1017,1117 コイル。

Claims (13)

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