WO2021153552A1

WO2021153552A1 - 電機子

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Publication number: WO2021153552A1
Application number: PCT/JP2021/002621
Authority: WO
Inventors: 雅昭竹本
Original assignee: トヨタ紡織株式会社
Priority date: 2020-01-28
Filing date: 2021-01-26
Publication date: 2021-08-05
Also published as: CN113939974A; CN113939974B; JP7184215B2; JPWO2021153552A1

Abstract

スロット（２３）は、３相のうち１つの相を構成する第１巻線のみが配置された第１スロット（２３Ａ）と、周方向において第１スロット（２３Ａ）に隣設され、第１巻線と、３相のうち第１巻線が構成する相とは異なる相を構成する第２巻線とが配置された第２スロット（２３Ｂ）とを含んでいる。第１スロット（２３Ａ）には、第１巻線の収容部（５１，６２，７２，８１）が径方向に一列に配置されている。第２スロット（２３Ｂ）には、第１巻線の収容部（５２，６１，７１，８２）と、第２巻線の収容部（５２，６１，７１，８２）とが交互に且つ径方向に一列に配置されている。第１スロット（２３Ａ）及び第２スロット（２３Ｂ）では、径方向において隣り合う第１コイルエンド部（５３，６３，７３，８３）が周方向において互いに逆向きに引き出されている。

Description

電機子

　本発明は、電機子に関する。

　回転電機の電機子は、ステータコアと、ステータコアに巻回されたコイルとを備えている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のコイルは、ステータコアに短節巻にて巻回されている。短節巻では、コイルピッチが磁極ピッチよりも短くなるように巻回されるため、コイルピッチが磁極ピッチと等しくなるように巻回される全節巻に比べて、コイルの周長を短くすることができる。

特開２００７－２２８７０８号公報

　ところで、短節巻きであってもコイルの周長が長くなるほど、コイルにおける電気抵抗は増加する。このため、短節巻きにおけるコイルの周長を短くすることが望まれている。

　本発明の目的は、短節巻きにおけるコイルの周長を短くすることができる電機子を提供することにある。

　上記目的を達成するための電機子は、複数のスロットが周方向に間隔をおいて形成された鉄心と、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の３相を構成する巻線が前記鉄心に短節巻にて巻回されてなるコイルとを備え、前記巻線は、前記スロット内に収容された収容部と前記スロット外に配置されたコイルエンド部とを有する電機子であって、前記スロットは、前記３相のうち１つの相を構成する第１巻線のみが配置された第１スロットと、前記周方向において前記第１スロットに隣設され、前記第１巻線と、前記３相のうち前記第１巻線が構成する相とは異なる相を構成する第２巻線とが配置された第２スロットとを含み、前記第１スロットには、前記第１巻線の前記収容部が前記鉄心の径方向に一列に配置されており、前記第２スロットには、前記第１巻線の前記収容部と、前記第２巻線の前記収容部とが交互に且つ前記径方向に一列に配置されており、前記第１スロット及び前記第２スロットでは、前記径方向において隣り合う前記コイルエンド部が前記周方向において互いに逆向きに引き出されている。

　同構成によれば、径方向において隣り合うコイルエンド部が周方向において互いに逆向きに引き出されているため、周方向における同一の向きに引き出されているコイルエンド部同士の間には隙間が形成され、当該隙間を通じて他のコイルエンド部を引き回すことが可能になる。したがって、コイルエンド部同士の干渉に起因したコイルの周長の増大を抑制することができ、短節巻におけるコイルの周長を短くすることができる。

図１は、第１実施形態におけるステータの斜視図。図２は、ステータの一部を拡大して示す拡大斜視図。図３は、ステータコアに挿通されるセグメントコイルを示す模式図。図４は、コイルのＵ相巻線を示す斜視図。図５は、Ｕ相巻線の単位巻線を径方向の内側から視た斜視図。図６は、Ｕ相巻線の単位巻線を径方向の外側から視た斜視図。図７は、スロット内におけるＵ相巻線の配置を示す模式図。図８は、スロット内におけるＶ相巻線の配置を示す模式図。図９は、スロット内におけるＷ相巻線の配置を示す模式図。図１０は、スロット内におけるＵ相巻線、Ｖ相巻線、及びＷ相巻線の配置を示す模式図。図１１は、第２実施形態におけるステータの一部を拡大して示す拡大斜視図。図１２は、コイルのＵ相巻線を示す斜視図。図１３は、コイルのＷ相巻線を示す斜視図。

　［第１実施形態］
　以下、図１～図１０を参照して、電機子をステータとして具体化した第１実施形態について説明する。

　図１に示すように、ステータ１０は、円環状をなすステータコア２０と、ステータコア２０に巻回されたコイル３０とを備えている。本実施形態のステータ１０は、三相同期型の回転電機に用いられるものである。なお、ステータコア２０は、鉄心の一例である。

　以降において、ステータコア２０の軸線方向を単に軸線方向と称し、ステータコア２０の軸線を中心とするステータコア２０の周方向を単に周方向と称し、同軸線を中心とするステータコア２０の径方向を単に径方向と称する。また、図１において、上側を軸線方向の第１の側とし、下側を軸線方向の第２の側として説明する。また、図１において、時計回りに向かう側を周方向の第１の側とし、反時計回りに向かう側を周方向の第２の側として説明する。

　＜ステータコア２０＞
　図１に示すように、ステータコア２０は、環状のヨーク２１、及びヨーク２１から径方向の内側に向かって延在するとともに周方向に互いに間隔をおいて形成された複数のティース２２を有している。ステータコア２０は、図示しない複数の鋼板が積層されることにより構成されている。

　周方向において互いに隣り合うティース２２同士の間には、径方向の内側に開口するとともに径方向に沿って延びるスロット２３が形成されている。上述したようにティース２２は周方向に複数設けられていることから、これらの間に形成されるスロット２３も周方向に間隔をおいて複数形成されている。本実施形態のステータ１０は、相数が３、磁極数が８、スロット２３の数が４８である。

　ステータコア２０の外周面には、ステータコア２０を図示しない回転電機のケースに固定するための複数の取付部２４が設けられている。各取付部２４は、ステータコア２０の外周面から径方向の外側に向かって突出するとともに、周方向に互いに間隔をおいて設けられている。本実施形態のステータコア２０には、３つの取付部２４が設けられている。各取付部２４には、軸線方向に貫通する貫通孔２４ａが形成されている。各貫通孔２４ａに挿通される図示しないボルトによってステータコア２０と上記ケースとが固定される。

　＜コイル３０＞
　図１に示すように、本実施形態のコイル３０は、例えば、銅合金やアルミニウム合金などの金属材料からなる平角線により形成されている。平角線の外周面は、図示しない絶縁被膜により覆われている。

　平角線は、断面形状が長辺及び短辺を有する略矩形状をなしている。同長辺は、軸線方向と径方向との双方に直交する方向に延びるスロット２３の幅と略同一の長さを有している。コイル３０は、平角線の長辺がスロット２３の幅に沿うようにステータコア２０に巻回されている。

　コイル３０は、三相交流のＵ相、Ｖ相、及びＷ相の３相をそれぞれ構成するＵ相巻線３０Ｕ、Ｖ相巻線３０Ｖ、及びＷ相巻線３０Ｗを有している。本実施形態では、磁極数が８でありスロット２３の数が４８であるため、磁極ピッチは６スロットとなるが、各巻線３０Ｕ,３０Ｖ,３０Ｗは、コイルピッチが５スロットとなるようにステータコア２０に巻回されている。すなわち、各巻線３０Ｕ,３０Ｖ,３０Ｗは、コイルピッチが磁極ピッチよりも短い短節巻にてステータコア２０に巻回されている。

　本実施形態のコイル３０では、Ｕ相巻線３０Ｕ、Ｖ相巻線３０Ｖ、及びＷ相巻線３０Ｗが、周方向の第１の側から第２の側に向かって順に２スロットずつずれた状態でステータコア２０に巻回されている。コイル３０は、各巻線３０Ｕ,３０Ｖ,３０Ｗの少なくとも１つがスロット２３内に収容されることにより、スロット２３内において径方向に１列に並ぶ８つの層を構成している。

　以降において、便宜上、上記８つの層を径方向の外側から順に第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、第３層Ｌ３、第４層Ｌ４、第５層Ｌ５、第６層Ｌ６、第７層Ｌ７、及び第８層Ｌ８として説明する。

　また、スロット２３に対して、「Ｓ１」～「Ｓ４８」までのスロット番号を付すことで、例えば、スロット２３Ｓ１などのように、スロット２３を区別して説明する場合がある。

　図２に示すように、Ｕ相巻線３０Ｕ、Ｖ相巻線３０Ｖ、及びＷ相巻線３０Ｗの第１端部には、図示しない三相交流電源に接続されることで電力が供給されるＵ相供給部３１Ｕ、Ｖ相供給部３１Ｖ、及びＷ相供給部３１Ｗがそれぞれ設けられている。各供給部３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗは、スロット２３から軸線方向の第１の側に突出するとともに径方向の外側に向かって延びていて、その先端が軸線方向の第１の側に屈曲している。

　Ｕ相巻線３０Ｕ、Ｖ相巻線３０Ｖ、及びＷ相巻線３０Ｗにおける第１端部とは反対側の第２端部には、略Ｕ字状をなす一対の中性線３２，３３が接続されている。各中性線３２，３３は、コイル３０と同種の平角線により形成されている。各中性線３２，３３の外周面は、絶縁被膜により覆われている。各中性線３２，３３の両端部では、上記絶縁被膜が除去されており、平角線が露出している。

　中性線３２は、Ｕ相巻線３０Ｕの第２端部と、Ｖ相巻線３０Ｖの第２端部とを電気的に接続している。また、中性線３３は、Ｖ相巻線３０Ｖの第２端部と、Ｗ相巻線３０Ｗの第２端部とを電気的に接続している。すなわち、Ｖ相巻線３０Ｖの第２端部には、中性線３２の一端と、中性線３３の一端とが電気的に接続されている。したがって、Ｕ相巻線３０Ｕ、Ｖ相巻線３０Ｖ、及びＷ相巻線３０Ｗは、スター結線により接続されている。

　（Ｕ相巻線３０Ｕ）
　次に、各巻線３０Ｕ,３０Ｖ,３０Ｗの構成について説明する。各巻線３０Ｕ,３０Ｖ,３０Ｗの形状は同一であるため、以降ではＵ相巻線３０Ｕの構成について説明することで、Ｖ相巻線３０Ｖ及びＷ相巻線３０Ｗの構成についての説明を省略する。

　図３に示すように、Ｕ相巻線３０Ｕは、略Ｕ字状をなす複数のセグメントコイル１００によって構成されている。セグメントコイル１００は、スロット２３に挿通される一対の挿通部１０１を有している。各挿通部１０１は、平行をなして延びている。

　また、セグメントコイル１００は、挿通部１０１の第１端部に連なる一対の第１連続部１０２と、各挿通部１０１の第２端部同士に連なる第２連続部１０３とを有している。各第１連続部１０２の先端においては、上記絶縁被膜が除去されており、平角線が露出している。

　Ｕ相巻線３０Ｕを形成する際は、まず、セグメントコイル１００の各挿通部１０１を軸線方向に沿って２つのスロット２３に挿通する。次に、各スロット２３から突出した各第１連続部１０２を屈曲させ、他のセグメントコイル１００の第１連続部１０２に対して溶接などにより接合する。このとき、各第１連続部１０２においては、平角線が露出した部分同士が接合される。その後、接合部分には絶縁処理が施される。本実施形態では、第１連続部１０２及び第２連続部１０３の形状が異なる複数種類のセグメントコイル１００を用いることでＵ相巻線３０Ｕが構成されている。

　図４に示すように、Ｕ相巻線３０Ｕは、周方向に９０度間隔にて配置される４つの単位巻線４０Ａ、単位巻線４０Ｂ、単位巻線４０Ｃ、及び単位巻線４０Ｄが、互いに接合されることにより構成されている。各単位巻線４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄは、周方向の第２の側から第１の側に向かって順に配置されている。各単位巻線４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄは、同様の構成を有している。以降では、単位巻線４０Ａの構成について説明することで、各単位巻線４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄの構成についての説明を省略する場合がある。

　（単位巻線４０Ａ）
　図５及び図６に示すように、単位巻線４０Ａは、それぞれ５スロット離れた２つのスロット２３に複数回重ね巻きされた第１重ね巻部５０、第２重ね巻部６０、第３重ね巻部７０、及び第４重ね巻部８０により構成されている。各重ね巻部５０，６０，７０，８０は、同様の構成を有している。本実施形態における各重ね巻部５０，６０，７０，８０の重ね巻き回数は４である。なお、図５及び図６では、単位巻線４０Ｂの一部と、単位巻線４０Ｄの一部とが二点鎖線にて図示されている。

　第２重ね巻部６０は、第１重ね巻部５０に対して周方向の第１の側に７スロットずれて直列に設けられており、第３重ね巻部７０は、第２重ね巻部６０に対して周方向の第２の側に６スロットずれて直列に設けられており、第４重ね巻部８０は、第３重ね巻部７０に対して周方向の第１の側に５スロットずれて直列に設けられている。したがって、単位巻線４０Ａでは、周方向の第２の側から第１の側に向かって順に、第１重ね巻部５０、第３重ね巻部７０、第４重ね巻部８０、及び第２重ね巻部６０が設けられている。

　以降では、第１重ね巻部５０の構成を中心に説明する。第２重ね巻部６０、第３重ね巻部７０、及び第４重ね巻部８０における第１重ね巻部５０に対応する構成については、第１重ね巻部５０の構成を示す符号「５＊」に「１０」、「２０」、及び「３０」を加算した符号「６＊」、「７＊」、及び「８＊」を付すことにより、重複した説明を省略する場合がある。

　第１重ね巻部５０は、スロット２３内に収容される複数の第１収容部５１と、当該スロット２３から周方向の第１の側に５スロット離れたスロット２３内に収容される複数の第２収容部５２とを有している。

　各第１収容部５１は、軸線方向に沿って延びるとともに径方向に互いに間隔をおいて設けられている。同様に、各第２収容部５２は、軸線方向に沿って延びるとともに径方向に互いに間隔をおいて設けられている。本実施形態の第１重ね巻部５０は、第１収容部５１と第２収容部５２とを４つずつ有している。

　以降において、各収容部５１，５２における軸線方向の第１の側の端部を第１端部と称し、軸線方向の第２の側の端部を第２端部と称する。

　第１重ね巻部５０は、軸線方向の第１の側においてスロット２３外に配置される第１コイルエンド部５３を有している。第１コイルエンド部５３は、第１収容部５１の第１端部と、第２収容部５２の第１端部とを連結している。第１コイルエンド部５３のうち、第１収容部５１の第１端部からスロット２３外に突出した部分は、周方向の第１の側に向かって引き出されており、第２収容部５２の第１端部からスロット２３外に突出した部分は、周方向の第２の側に向かって引き出されている。本実施形態の第１重ね巻部５０は、径方向に互いに間隔をおいて設けられた４つの第１コイルエンド部５３を有している。

　第１重ね巻部５０は、軸線方向の第２の側においてスロット２３外に配置される第２コイルエンド部５４を有している。第２コイルエンド部５４は、第１収容部５１の第２端部と第２収容部５２の第２端部とを連結している。第２コイルエンド部５４のうち、第１収容部５１の第２端部からスロット２３外に突出した部分は、周方向の第１の側に向かって引き出されており、第２収容部５２の第２端部からスロット２３外に突出した部分は、周方向の第２の側に向かって引き出されている。本実施形態の第１重ね巻部５０は、径方向に互いに間隔をおいて設けられた３つの第２コイルエンド部５４を有している。第１重ね巻部５０における第２コイルエンド部５４の数は、第１コイルエンド部５３よりも１つ少ない。これは、径方向の最外側または最内側における第２収容部５２の第２端部に、後述する各連結部４１～４４のいずれかが連なるためである。

　なお、第１収容部５１及び第２収容部５２は、上述したセグメントコイル１００の各挿通部１０１により構成されている。第１コイルエンド部５３は、セグメントコイル１００の第１連続部１０２と、他のセグメントコイル１００の第１連続部１０２とが接合されることにより構成されている。第２コイルエンド部５４は、第２連続部１０３により構成されている。

　図７に示すように、各重ね巻部５０，６０，７０，８０における各第１収容部５１，６１，７１，８１は、スロット２３内においてＵ相巻線３０Ｕの奇数層、すなわち第１層Ｌ１、第３層Ｌ３、第５層Ｌ５、第７層Ｌ７を構成している。各第２収容部５２，６２，７２，８２は、Ｕ相巻線３０Ｕの偶数層、すなわち第２層Ｌ２、第４層Ｌ４、第６層Ｌ６、第８層Ｌ８を構成している。

　なお、図７～図１０において、スロット２３内における黒丸は、第１収容部５１，６１，７１，８１が配置されていることを示しており、黒四角は、第２収容部５２，６２，７２，８２が配置されていることを示している。また、図７～図１０は、ステータ１０を軸線方向の第１の側から視たときのコイル３０の配線を示す模式図である。

　以降において、各層Ｌ１～Ｌ８を構成する各収容部の符号「＊＊」の末尾に、当該収容部が構成する各層の符号「Ｌ＊」を付すことで、各収容部を区別して説明する場合がある。

　図５及び図６に示すように、単位巻線４０Ａは、第１重ね巻部５０と、第２重ね巻部６０とを連結する第１連結部４１を有している。第１連結部４１は、第１重ね巻部５０の第２収容部５２Ｌ８の第２端部と、第２重ね巻部６０の第２収容部６２Ｌ８の第２端部とを連結している。すなわち、第１連結部４１のうち、第２収容部５２Ｌ８の第２端部からスロット２３外に突出した部分は、周方向の第１の側に引き出されており、第２収容部６２Ｌ８の第２端部からスロット２３外に突出した部分は、周方向の第２の側に引き出されている。

　単位巻線４０Ａは、第２重ね巻部６０と、第３重ね巻部７０とを連結する第２連結部４２を有している。第２連結部４２は、第２重ね巻部６０の第１収容部６１Ｌ１の第２端部と、第３重ね巻部７０の第１収容部７１Ｌ１の第２端部とを連結している。すなわち、第２連結部４２のうち、第１収容部６１Ｌ１の第２端部からスロット２３外に突出した部分は、周方向の第２の側に引き出されており、第１収容部７１Ｌ１の第２端部からスロット２３外に突出した部分は、周方向の第１の側に引き出されている。

　単位巻線４０Ａは、第３重ね巻部７０と、第４重ね巻部８０とを連結する第３連結部４３を有している。第３連結部４３は、第３重ね巻部７０の第２収容部７２Ｌ８の第２端部と、第４重ね巻部８０の第２収容部８２Ｌ８の第２端部とを連結している。すなわち、第３連結部４３のうち、第２収容部７２Ｌ８の第２端部からスロット２３外に突出した部分は、周方向の第１の側に引き出されており、第２収容部８２Ｌ８の第２端部からスロット２３外に突出した部分は、周方向の第２の側に引き出されている。

　単位巻線４０Ａは、第４重ね巻部８０と、周方向の第１の側において単位巻線４０Ａに隣り合う単位巻線４０Ｂの第１重ね巻部５０とを連結する第４連結部４４を有している。第４連結部４４は、第４重ね巻部８０の第１収容部８１Ｌ１の第２端部と、単位巻線４０Ｂにおける第１重ね巻部５０の第１収容部５１Ｌ１の第２端部とを連結している。すなわち、第４連結部４４のうち、第１収容部８１Ｌ１の第２端部からスロット２３外に突出した部分は、周方向の第１の側に引き出されており、単位巻線４０Ｂにおける第１収容部５１Ｌ１の第２端部からスロット２３外に突出した部分は、周方向の第２の側に引き出されている。

　以上のことから、各単位巻線４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄは、第４連結部４４を介して互いに連結されている。

　次に、Ｕ相巻線３０Ｕのスロット２３内における配置について説明する。

　図７に示すように、スロット２３Ｓ１には、単位巻線４０Ａの第１収容部５１と、単位巻線４０Ｄの第２収容部６２とが交互に且つ径方向に一列に配置されている。また、上記第１収容部５１に連なる第１コイルエンド部５３と、上記第２収容部６２に連なる第１コイルエンド部６３とは、周方向において互いに逆向きに引き出されている。

　スロット２３Ｓ２には、単位巻線４０Ａの第１収容部７１が奇数層に配置されている。

　スロット２３Ｓ６には、単位巻線４０Ａの第２収容部５２が偶数層に配置されている。

　スロット２３Ｓ７には、単位巻線４０Ａの第１収容部８１と、単位巻線４０Ａの第２収容部７２とが交互に且つ径方向に一列に配置されている。また、上記第１収容部８１に連なる第１コイルエンド部８３と、上記第２収容部７２に連なる第１コイルエンド部７３とは、周方向において互いに逆向きに引き出されている。

　スロット２３Ｓ８には、単位巻線４０Ａの第１収容部６１が奇数層に配置されている。

　スロット２３Ｓ１２には、単位巻線４０Ａの第２収容部８２が偶数層に配置されている。

　スロット２３Ｓ１３には、単位巻線４０Ｂの第１収容部５１と、単位巻線４０Ａの第２収容部６２とが交互に且つ径方向に一列に配置されている。また、上記第１収容部５１に連なる第１コイルエンド部５３と、上記第２収容部６２に連なる第１コイルエンド部６３とは、周方向において互いに逆向きに引き出されている。

　こうしたスロット２３Ｓ１からスロット２３Ｓ１３にわたる構成が繰り返されることで、Ｕ相巻線３０Ｕがステータコア２０に巻回されている。このため、スロット２３Ｓ４８には、単位巻線４０Ｄの第２収容部８２が偶数層に配置されている。

　以上のことから、本実施形態のステータ１０では、スロット２３Ｓ１、スロット２３Ｓ７、スロット２３Ｓ１３のように、Ｕ相巻線３０Ｕのみが配置されたスロット２３が６スロット毎に設けられている。

　上述したように、本実施形態では、Ｕ相巻線３０Ｕとそれぞれ同一の構成を有するＶ相巻線３０Ｖ及びＷ相巻線３０Ｗが、周方向の第１の側から第２の側に向かって順に２スロットずつずれた状態でステータコア２０に巻回されている。すなわち、Ｕ相巻線３０Ｕに対して周方向の第２の側に２スロットずれた位置にＶ相巻線３０Ｖが配置され、Ｖ相巻線３０Ｖに対して周方向の第２の側に２スロットずれた位置にＷ相巻線３０Ｗが配置される。このため、図７及び図８に示すように、Ｕ相巻線３０Ｕのみが配置されたスロット２３Ｓ７、スロット２３Ｓ１３に対して周方向の第２の側に各々２スロットずれた位置にあるスロット２３Ｓ５、スロット２３Ｓ１１は、Ｖ相巻線３０Ｖのみが配置されたスロット２３となる。このように、Ｖ相巻線３０Ｖにおいても、Ｖ相巻線３０Ｖのみが配置されたスロット２３が６スロット毎に設けられている。また、同様に、図７及び図９に示すように、Ｕ相巻線３０Ｕのみが配置されたスロット２３Ｓ７、スロット２３Ｓ１３に対して周方向の第２の側に各々４スロットずれた位置にあるスロット２３Ｓ３、スロット２３Ｓ９は、Ｗ相巻線３０Ｗのみが配置されたスロット２３となる。このように、Ｗ相巻線３０Ｗにおいても、Ｗ相巻線３０Ｗのみが配置されたスロット２３が６スロット毎に設けられている。なお、Ｗ相巻線３０Ｗのみが配置されたスロット２３（例えば、スロット２３Ｓ３）は、Ｖ相巻線３０Ｖのみが配置されたスロット２３（例えば、スロット２３Ｓ５）に対して、周方向の第２の側に２スロットずれた位置にある。

　以降において、Ｕ相巻線３０Ｕ、Ｖ相巻線３０Ｖ、及びＷ相巻線３０Ｗのうち１つの巻線のみが配置されるスロット２３を第１スロット２３Ａと称する。

　図１０に示すように、周方向において互いに隣り合う第１スロット２３Ａ同士の間におけるスロット２３には、これら第１スロット２３Ａ内に配置される２つの巻線、すなわち、Ｕ相巻線３０Ｕ、Ｖ相巻線３０Ｖ、及びＷ相巻線３０Ｗのうち２つの巻線が交互に配置されている。例えば、スロット２３Ｓ６には、Ｖ相巻線３０Ｖの第１収容部６１と、Ｕ相巻線３０Ｕの第２収容部５２とが交互に且つ径方向に一列に配置されており、スロット２３Ｓ４には、Ｗ相巻線３０Ｗの第１収容部６１と、Ｖ相巻線３０Ｖの第２収容部５２とが交互に且つ径方向に一列に配置されている。

　以降において、第１スロット２３Ａに隣設されたスロット２３であって、Ｕ相巻線３０Ｕ、Ｖ相巻線３０Ｖ、及びＷ相巻線３０Ｗのうち２つの巻線が交互に配置されるスロット２３を第２スロット２３Ｂと称する。なお、図１０では、各第２コイルエンド部５４，６４，７４，８４の図示を省略している。

　このように、本実施形態のスロット２３は、第１スロット２３Ａと第２スロット２３Ｂとが周方向に交互に並んで構成されている。

　本実施形態では、第１スロット２３Ａ内に配置されるＵ相巻線３０Ｕ、Ｖ相巻線３０Ｖ、及びＷ相巻線３０Ｗのそれぞれが第１巻線に相当する。そして、周方向において同第１スロット２３Ａに隣設された第２スロット２３Ｂ内に配置され、上記第１巻線とは異なる相を構成する巻線が第２巻線に相当する。例えば、第１スロット２３Ａを構成するスロット２３Ｓ７においては、Ｕ相巻線３０Ｕが第１巻線に相当する。第２スロット２３Ｂを構成するスロット２３Ｓ６においては、Ｖ相巻線３０Ｖが第２巻線に相当し、同じく第２スロット２３Ｂを構成するスロット２３Ｓ８においては、Ｗ相巻線３０Ｗが第２巻線に相当する。

　第１スロット２３Ａにおける第１巻線の配置パターンは、第１収容部５１及び第２収容部６２、または、第１収容部８１及び第２収容部７２のどちらかである。

　第２スロット２３Ｂにおける１巻線と第２巻線との配置パターンは、第１収容部６１、第１収容部７１、第２収容部５２、及び第２収容部８２のいずれか２つを組み合わせたものである。

　第１スロット２３Ａでは、径方向において隣り合う第１巻線の第１コイルエンド部５３，６３，７３，８３が、周方向において互いに逆向きに引き出されている。また、第２スロット２３Ｂでは、径方向において隣り合う第１巻線の第１コイルエンド部５３，６３，７３，８３と、第２巻線の第１コイルエンド部５３，６３，７３，８３とが、周方向において互いに逆向きに引き出されている。したがって、全てのスロット２３において、径方向において隣り合う第１コイルエンド部５３，６３，７３，８３が、周方向において互いに逆向きに引き出されている。

　本実施形態の作用について説明する。

　第１スロット２３Ａ及び第２スロット２３Ｂでは、径方向において隣り合う第１コイルエンド部５３，６３，７３，８３が周方向において互いに逆向きに引き出されている。このため、周方向における同一の向きに引き出されている第１コイルエンド部５３，６３，７３，８３同士の間には径方向において隙間が形成され、当該隙間を通じて他の第１コイルエンド部５３，６３，７３，８３を引き回すことが可能になる。図１０に示すように、例えば、Ｕ相巻線３０Ｕにおけるスロット２３Ｓ１からスロット２３Ｓ６にわたる第１コイルエンド部５３同士の隙間には、Ｕ相巻線３０Ｕの第１コイルエンド部７３、Ｖ相巻線３０Ｖの第１コイルエンド部５３，７３，８３、Ｗ相巻線３０Ｗの第１コイルエンド部５３，６３，７３，８３が引き回されている。なお、図１０において二点鎖線の四角形にて囲まれる領域は、上記第１コイルエンド部５３同士の隙間を示しており、当該領域に含まれる第１コイルエンド部５３，６３，７３，８３は、当該隙間において引き回される第１コイルエンド部５３，６３，７３，８３を示している。

　本実施形態の効果について説明する。

　（１）スロット２３は、３相のうち１つの相を構成する第１巻線のみが配置された第１スロット２３Ａと、周方向において第１スロット２３Ａに隣設され、第１巻線と、３相のうち第１巻線が構成する相とは異なる相を構成する第２巻線とが配置された第２スロット２３Ｂとを含んでいる。第１スロット２３Ａには、第１巻線の収容部５１，６２，７２，８１が径方向に一列に配置されている。第２スロット２３Ｂには、第１巻線の収容部５２，６１，７１，８２と、第２巻線の収容部５２，６１，７１，８２とが交互に且つ径方向に一列に配置されている。第１スロット２３Ａ及び第２スロット２３Ｂでは、径方向において隣り合う第１コイルエンド部５３，６３，７３，８３が周方向において互いに逆向きに引き出されている。

　こうした構成によれば、上述した作用を奏することから、第１コイルエンド部５３，６３，７３，８３同士の干渉に起因したコイル３０の周長の増大を抑制することができ、短節巻におけるコイル３０の周長を短くすることができる。

　（２）Ｕ相巻線３０Ｕ、Ｖ相巻線３０Ｖ、及びＷ相巻線３０Ｗは、平角線である。

　こうした構成によれば、Ｕ相巻線３０Ｕ、Ｖ相巻線３０Ｖ、及びＷ相巻線３０Ｗを丸線で構成した場合に比して、Ｕ相巻線３０Ｕ、Ｖ相巻線３０Ｖ、及びＷ相巻線３０Ｗの占積率を高めることができる。

　（３）Ｕ相巻線３０Ｕ、Ｖ相巻線３０Ｖ、及びＷ相巻線３０Ｗは、スロット２３に挿通されて各収容部５１，５２，６１，６２，７１，７２，８１，８２を構成する挿通部１０１と、挿通部１０１に連なり第１コイルエンド部５３，６３，７３，８３を構成する第１連続部１０２と、第２コイルエンド部５４，６４，７４，８４を構成する第２連続部１０３とを有する複数のセグメントコイル１００によって構成されている。

　こうした構成によれば、セグメントコイル１００をスロット２３に挿通することで、スロット２３内へのＵ相巻線３０Ｕ、Ｖ相巻線３０Ｖ、及びＷ相巻線３０Ｗの配置が可能となり、上記構成を備えるコイル３０の製造容易性の向上に貢献できる。

　［第２実施形態］
　以下、図１１～図１３を参照して、電機子をステータとして具体化した第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

　なお、第２実施形態のステータの構成について、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付すとともに、第１実施形態と対応する構成については、第１実施形態の符号「＊＊」に「１００」を加算した符号「１＊＊」を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。

　図１１に示すように、ステータ１１０は、ステータコア２０と、コイル１３０とを備えている。

　コイル１３０は、例えば、銅合金やアルミニウム合金などの金属材料からなる平角線により形成されている。コイル１３０は、三相交流のＵ相、Ｖ相、及びＷ相の３相をそれぞれ構成するＵ相巻線１３０Ｕ、Ｖ相巻線１３０Ｖ、及びＷ相巻線１３０Ｗを有している。本実施形態では、磁極数が８でありスロット２３の数が４８であるため、磁極ピッチは６スロットとなるが、各巻線１３０Ｕ,１３０Ｖ,１３０Ｗは、コイルピッチが５スロットとなるようにステータコア２０に巻回されている。すなわち、各巻線１３０Ｕ,１３０Ｖ,１３０Ｗは、コイルピッチが磁極ピッチよりも短い短節巻にてステータコア２０に巻回されている。

　本実施形態のコイル１３０では、Ｕ相巻線１３０Ｕ、Ｗ相巻線１３０Ｗ、及びＶ相巻線１３０Ｖが、周方向の第１の側から第２の側に向かって順に２スロットずつずれた状態でステータコア２０に巻回されている。第１実施形態のコイル３０では、Ｕ相巻線３０Ｕ、Ｖ相巻線３０Ｖ、及びＷ相巻線３０Ｗが、周方向の第１の側から第２の側に向かって順に２スロットずつずれた状態でステータコア２０に巻回されている。つまり、本実施形態における各巻線１３０Ｕ,１３０Ｖ,１３０Ｗの配置の順番は、第１実施形態における各巻線３０Ｕ,３０Ｖ,３０Ｗの配置の順番と異なっている。したがって、本実施形態におけるＷ相巻線１３０Ｗの配置は、図８に示す第１実施形態におけるＶ相巻線３０Ｖの配置と同一である。また、本実施形態におけるＶ相巻線１３０Ｖの配置は、図９に示す第１実施形態におけるＷ相巻線３０Ｗの配置と同一である。

　Ｕ相巻線１３０Ｕ、Ｖ相巻線１３０Ｖ、及びＷ相巻線１３０Ｗの第１端部には、図示しない三相交流電源に接続されることで電力が供給されるＵ相供給部１３１Ｕ、Ｖ相供給部１３１Ｖ、及びＷ相供給部１３１Ｗがそれぞれ設けられている。Ｕ相供給部１３１Ｕ、Ｖ相供給部１３１Ｖ、及びＷ相供給部１３１Ｗは、周方向の第１の側から第２の側に向かって順に設けられている。

　Ｕ相巻線１３０Ｕ、Ｖ相巻線１３０Ｖ、及びＷ相巻線１３０Ｗにおける第１端部とは反対側の第２端部には、略Ｕ字状をなす一対の中性線１３２，１３３が接続されるＵ相接続部１３４Ｕ、Ｖ相接続部１３４Ｖ、及びＷ相接続部１３４Ｗがそれぞれ設けられている。Ｕ相接続部１３４Ｕ、Ｖ相接続部１３４Ｖ、及びＷ相接続部１３４Ｗは、周方向の第１の側から第２の側に向かって順に設けられている。

　各中性線１３２，１３３は、コイル１３０と同種の平角線により形成されている。各中性線１３２，１３３の外周面は、絶縁被膜により覆われている。各中性線１３２，１３３の両端部では、上記絶縁被膜が除去されており、平角線が露出している。

　中性線１３２は、Ｕ相接続部１３４Ｕと、Ｖ相接続部１３４Ｖとを電気的に接続している。また、中性線１３３は、Ｖ相接続部１３４Ｖと、Ｗ相接続部１３４Ｗとを電気的に接続している。すなわち、Ｖ相接続部１３４Ｖには、中性線１３２の一端と、中性線１３３の一端とが電気的に接続されている。したがって、Ｕ相巻線１３０Ｕ、Ｖ相巻線１３０Ｖ、及びＷ相巻線１３０Ｗは、スター結線により接続されている。

　（Ｕ相巻線１３０Ｕ）
　図１２に示すように、Ｕ相巻線１３０Ｕは、周方向に９０度間隔にて配置される４つの単位巻線１４０Ａ、単位巻線１４０Ｂ、単位巻線１４０Ｃ、及び単位巻線１４０Ｄが、互いに接合されることにより構成されている。各単位巻線１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃ，１４０Ｄは、周方向の第２の側から第１の側に向かって順に配置されている。各単位巻線１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃ，１４０Ｄは、同様の構成を有している。以降では、単位巻線１４０Ａの構成について説明することで、各単位巻線１４０Ｂ，１４０Ｃ，１４０Ｄの構成についての説明を省略する場合がある。

　（単位巻線１４０Ａ）
　単位巻線１４０Ａは、第１重ね巻部５０、第２重ね巻部６０、第３重ね巻部７０、及び第４重ね巻部８０により構成されている。

　単位巻線１４０Ａは、第１連結部１４１、第２連結部１４２、第３連結部１４３、及び第４連結部１４４を有している。第１連結部１４１は、第１重ね巻部５０と第２重ね巻部６０とを連結している。第２連結部１４２は、第２重ね巻部６０と第３重ね巻部７０とを連結している。第３連結部１４３は、第３重ね巻部７０と第４重ね巻部８０とを連結している。第４連結部１４４は、第４重ね巻部８０と、周方向の第１の側において単位巻線１４０Ａに隣り合う単位巻線１４０Ｂの第１重ね巻部５０とを連結している。

　本実施形態における各連結部１４１～１４４の形状は、第１実施形態における各連結部４１～４４の形状と異なる。ただし、各連結部１４１～１４４によって連結される各収容部５１，５２，６１，６２，７１，７２，８１，８２の組み合わせは、第１実施形態と同一である。

　Ｕ相供給部１３１Ｕは、単位巻線１４０Ｃにおける第１収容部６１Ｌ１から軸線方向の第１の側においてスロット２３外に突出する部分により構成されている。Ｕ相接続部１３４Ｕは、単位巻線１４０Ｃにおける第２収容部６２Ｌ２から軸線方向の第１の側においてスロット２３外に突出する部分により構成されている。すなわち、Ｕ相接続部１３４Ｕは、第１コイルエンド部６３の一部により構成されている。

　なお、第１実施形態のＵ相供給部３１Ｕは、単位巻線４０Ｃにおける第１収容部８１Ｌ１から軸線方向の第１の側においてスロット２３外に突出する部分により構成されている。また、第１実施形態の中性線３２が接続されるＵ相巻線３０Ｕの第２端部は、単位巻線４０Ｃにおける第２収容部８２Ｌ２から軸線方向の第１の側においてスロット２３外に突出する部分により構成されている。

　以上のことから、本実施形態のＵ相巻線１３０ＵにおけるＵ相供給部１３１Ｕ、及びＵ相接続部１３４Ｕの位置は、第１実施形態のＵ相巻線３０ＵにおけるＵ相供給部３１Ｕ、及び中性線３２が接続されるＵ相巻線３０Ｕの第２端部の位置と異なる。

　（Ｖ相巻線１３０Ｖ）
　本実施形態のＶ相巻線１３０Ｖは、Ｕ相巻線１３０Ｕと同様の形状をなしている。このため、Ｖ相巻線１３０Ｖの構成についての詳細な説明を省略する。

　なお、Ｕ相巻線１３０ＵにおけるＵ相供給部１３１Ｕ及びＵ相接続部１３４Ｕの位置は、Ｖ相巻線１３０ＶにおけるＶ相供給部１３１Ｖ及びＶ相接続部１３４Ｖの位置と同一である。

　（Ｗ相巻線１３０Ｗ）
　図１３に示すように、本実施形態のＷ相巻線１３０Ｗでは、Ｗ相巻線１３０ＷにおけるＷ相供給部１３１Ｗ及びＷ相接続部１３４Ｗの位置が、Ｕ相巻線１３０ＵにおけるＵ相供給部１３１Ｕ及びＵ相接続部１３４Ｕの位置と異なっている。より詳しくは、Ｗ相供給部１３１Ｗは、単位巻線１４０Ｃにおける第１収容部７１Ｌ１から軸線方向の第１の側においてスロット２３外に突出する部分により構成されている。Ｗ相接続部１３４Ｗは、単位巻線１４０Ｃにおける第２収容部７２Ｌ２から軸線方向の第１の側においてスロット２３外に突出する部分により構成されている。すなわち、Ｗ相接続部１３４Ｗは、第１コイルエンド部７３の一部により構成されている。

　本実施形態の効果について説明する。

　本実施形態によれば、第１実施形態の効果と同様な効果を奏することができる。

　＜変更例＞
　上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

　・Ｕ相巻線３０Ｕ、Ｖ相巻線３０Ｖ、及びＷ相巻線３０Ｗは、複数のセグメントコイル１００を互いに接合することで構成されるものだけではなく、一続きの巻線を所定のコイルピッチにてティース２２に複数巻回することで構成されるものであってもよい。

　・本実施形態の平角線の長辺は、スロット２３の幅と略同一の長さを有するものであったが、平角線の長辺は、スロット２３の幅の半分よりも大きいものであれば、スロット２３の幅よりも小さくてもよい。この構成によれば、各収容部５１，５２，６１，６２，７１，７２，８１，８２をスロット２３内において径方向に一列に配置することができる。また、スロット２３の幅の半分よりも直径が大きいなど、スロット２３内で径方向に一列に配置することができるのであれば、Ｕ相巻線３０Ｕ、Ｖ相巻線３０Ｖ、及びＷ相巻線３０Ｗは、断面円形状をなす丸線や、断面多角形状をなす多角形線であってもよい。

　・本実施形態では、各第１収容部５１，６１，７１，８１が奇数層を構成するとともに、各第２収容部５２，６２，７２，８２が偶数層を構成するものであったが、各第１収容部５１，６１，７１，８１が偶数層を構成するとともに、各第２収容部５２，６２，７２，８２が奇数層を構成するものであってもよい。

　・各重ね巻部５０，６０，７０，８０の重ね巻き回数を変更することで、コイル３０の層数を適宜変更することもできる。

　・本実施形態では、電機子の一例として回転電機のステータを例示したが、同様の構成を回転電機のロータに対しても適用することも可能である。

　１０，１１０…ステータ（電機子）
　２０…ステータコア（鉄心）
　２３…スロット
　２３Ａ…第１スロット
　２３Ｂ…第２スロット
　３０，１３０…コイル
　３０Ｕ，１３０Ｕ…Ｕ相巻線
　３０Ｖ，１３０Ｖ…Ｖ相巻線
　３０Ｗ，１３０Ｗ…Ｗ相巻線
　５１，６１，７１，８１…第１収容部
　５２，６２，７２，８２…第２収容部
　５３，６３，７３，８３…第１コイルエンド部
　５４，６４，７４，８４…第２コイルエンド部
　１００…セグメントコイル
　１０１…挿通部
　１０２…第１連続部
　１０３…第２連続部

Claims

　複数のスロットが周方向に間隔をおいて形成された鉄心と、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の３相を構成する巻線が前記鉄心に短節巻にて巻回されてなるコイルとを備え、前記巻線は、前記スロット内に収容された収容部と前記スロット外に配置されたコイルエンド部とを有する電機子であって、
　前記スロットは、前記３相のうち１つの相を構成する第１巻線のみが配置された第１スロットと、前記周方向において前記第１スロットに隣設され、前記第１巻線と、前記３相のうち前記第１巻線が構成する相とは異なる相を構成する第２巻線とが配置された第２スロットとを含み、
　前記第１スロットには、前記第１巻線の前記収容部が前記鉄心の径方向に一列に配置されており、
　前記第２スロットには、前記第１巻線の前記収容部と、前記第２巻線の前記収容部とが交互に且つ前記径方向に一列に配置されており、
　前記第１スロット及び前記第２スロットでは、前記径方向において隣り合う前記コイルエンド部が前記周方向において互いに逆向きに引き出されている、
　電機子。
　前記巻線は、平角線である、
　請求項１に記載の電機子。
　前記巻線は、前記スロットに挿通されて前記収容部を構成する挿通部と、前記挿通部に連なり前記コイルエンド部を構成する連続部とを有する複数のセグメントコイルによって構成されている、
　請求項１または請求項２に記載の電機子。