(57)【要約】【課題】騒音及び振動を低減可能な分数スロットの回転電機を提供する。【解決手段】２層ユニット１２において毎極で同相且つ電流方向が同じ１又は隣接する複数のスロットに収容されたコイルサイド１１ａの集合を相帯１３としたとき、複数の相帯１３を夫々ロータの周方向Ｘに所定スロット数ずらし且つ径方向Ｙに積み重ねて混成コイル１として構成し、混成コイル１において、周方向Ｘに連続して隣接する複数のスロットに収容されている同相且つ電流方向が同じであるコイルサイド１１ａの集合を混成相帯１３Ａとしたとき、複数の混成相帯１３Ａは、夫々同一のコイルサイド数である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導線が巻回される複数のスロットを有するステータと、当該ステータと対向し複数の磁極を有するロータとを備え、前記ステータのスロット数を相数及び前記ロータの磁極数で除算した既約分数の分母が４以上の分数スロットで構成される回転電機であって、
前記ロータの前記磁極の毎極において各相の起磁力の大きさの比率が均等である回転電機。
【請求項２】
前記既約分数が１より大きく所定のコイルピッチを有する分布巻で且つ前記スロット内に前記ロータの径方向に沿って２層のコイルサイドが収容された２層ユニットにおいて毎極で同相且つ電流方向が同じである１又は隣接する複数の前記スロットに収容されたコイルサイドの集合を相帯としたとき、複数の前記相帯を夫々前記ロータの周方向に所定スロット数ずらし且つ径方向に積み重ねて混成コイルを構成し、
前記混成コイルにおいて、前記周方向に連続して隣接する複数の前記スロットに収容されている同相且つ電流方向が同じであるコイルサイドの集合を混成相帯としたとき、複数の前記混成相帯は、夫々同一のコイルサイド数である請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記既約分数の前記分母が偶数であり、
前記径方向に積み重ねられた複数の前記相帯の積層数は、前記分母を２で割った値である請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記所定スロット数は、前記既約分数を前記相数で乗算した毎極スロット数に対する直近の整数を２倍にした整数値である請求項３に記載の回転電機。
【請求項５】
前記所定スロット数は、
前記既約分数を前記相数で乗算した毎極スロット数から当該毎極スロット数に対する直近の整数を減算した減算値が正の場合、前記直近の整数を２倍にした整数値に１を加算した値であり、前記減算値が負の場合、前記整数値から１を減算した値である請求項３に記載の回転電機。
【請求項６】
前記相帯のうち同層にて複数の前記スロットが隣接する層相帯において、前記導線の巻始端から巻終端までの単位コイルの展開方向と反対方向の端にある前記スロットに前記巻始端を設ける請求項２〜４の何れか一項に記載の回転電機。
【請求項７】
前記既約分数の前記分母が４であり、前記相帯が前記径方向に積み重ねられた第一の相帯と第二の相帯とで構成されており、
複数の前記第一の相帯を全て電気的に直列接続したものを第一の直列相帯とし、複数の前記第二の相帯を全て電気的に直列接続したものを第二の直列相帯としたとき、
前記第一の直列相帯の巻終端と当該巻終端から前記展開方向とは反対方向にコイルピッチ分ずらした前記第二の直列相帯の巻始端とが電気的に接続されている請求項６に記載の回転電機。
【請求項８】
前記相帯は、前記径方向の最も外側にある最外相帯と前記径方向の最も内側にある最内相帯とを含んでおり、
前記ロータの前記磁極が前記既約分数の前記分母の所定倍数分隣接して配置される範囲にある複数の前記最外相帯を直列接続した第一相帯群を複数設けると共に複数の前記第一相帯群を夫々電気的に並列接続し、前記ロータの前記磁極が前記既約分数の前記分母の所定倍数分隣接して配置される範囲にある複数の前記最内相帯を直列接続した第二相帯群を複数設けると共に複数の前記第二相帯群を夫々電気的に並列接続し、複数の前記第一相帯群と複数の前記第二相帯群との各１つずつを電気的に直列接続したとき、
複数の前記第一相帯群を電気的に接続して一方の相端子を構成し、複数の前記第二相帯群を電気的に接続して他方の相端子を構成する請求項２〜６の何れか一項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータの毎極毎相スロット数が分数である分数スロットで構成される回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステータのスロット数を相数及びロータの磁極数で除算した既約分数（毎極毎相スロット数）の分母が４以上の分数スロットで構成される回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、４極１５スロット又は１０極３６スロットの３相交流電動機が開示されており、夫々既約分数が５／４又は６／５となる。この３相交流電動機のコイルは、所定のコイルピッチを有する２層重巻で構成されており、２層目の配置を１層目に対して所定スロット数ずらしている。特許文献１の技術は、極対数及びスロット数に基づいて定められた関係式から該所定スロット数を算出することで、トルクリップルを低減するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−５４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、分数スロットで構成される回転電機は、その磁気構成に起因してロータの極数より少ない低次の空間変形モードの起振力が発生する。また、ステータには、空間変形モードに対応する固有振動数があり、低次の空間変形モードほど該固有振動数が小さい。低次の空間変形モードの起振力の周波数と低次の空間変形モードに対応するステータの固有振動数とが合致すると共振が発生し、騒音及び振動が増大する。従って、分数スロットで構成される回転電機では、低い回転数領域で騒音及び振動が増大するものとなる。
【０００６】
特許文献１のように、２層目の配置を１層目に対して所定スロット数ずらした場合、ロータの周方向に連続して隣接する複数のスロットに収容されている同相且つ電流方向が同じコイルサイドによって発生する起磁力の大きさの比率が、ロータの周方向に沿って不均等となる。例えば、特許文献１に例示されている４極１５スロットの場合、該起磁力の大きさの比率が３：２：２：３で変化し、ロータとステータとの間に作用する磁気吸引力がロータの周方向に沿って不均等となる。その結果、ロータの極数（４極）に比べて低次の空間変形モードの起振力が発生し易くなり、低次の空間変形モードに対応するステータの固有振動数と低次の空間変形モードの起振力の周波数とが合致する低い回転数領域で騒音及び振動が大きくなってしまう。すなわち、この様な回転電機を電気自動車及びハイブリッドカーの駆動用に適用すると、騒音及び振動が大きくなる車速領域が下がる。これは、電気自動車やハイブリッドカーで駆動用としてこの様な回転電機を作動させた場合、車両運転頻度の高い低車速領域に騒音及び振動が大きくなる車速領域が近づき、騒音及び振動が大きくなる機会頻度の増加を招いてしまう。
【０００７】
そこで、騒音及び振動を低減可能な分数スロットの回転電機が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る回転電機の特徴構成は、導線が巻回される複数のスロットを有するステータと、当該ステータと対向し複数の磁極を有するロータとを備え、前記ステータのスロット数を相数及び前記ロータの磁極数で除算した既約分数の分母が４以上の分数スロットで構成される回転電機であって、前記ロータの前記磁極の毎極において各相の起磁力の大きさの比率が均等である点にある。
【０００９】
本構成によれば、ロータの磁極の毎極において各相の起磁力の大きさの比率が均等であるため、低い回転数領域において、ロータの極数に比べて低次の空間変形モードの起振力が発生し難くなる。よって、ステータの低次の空間変形モードに起因する低い回転数領域における騒音及び振動を低減することができる。
【００１０】
他の特徴構成は、導線が巻回される複数のスロットを有するステータと、当該ステータと対向し複数の磁極を有するロータとを備え、前記ステータのスロット数を相数及び前記ロータの磁極数で除算した既約分数の分母が４以上の分数スロットで構成される回転電機であって、前記既約分数が１より大きく所定のコイルピッチを有する分布巻で且つ前記スロット内に前記ロータの径方向に沿って２層のコイルサイドが収容された２層ユニットにおいて毎極で同相且つ電流方向が同じである１又は隣接する複数の前記スロットに収容されたコイルサイドの集合を相帯としたとき、複数の前記相帯を夫々前記ロータの周方向に所定スロット数ずらし且つ径方向に積み重ねて混成コイルを構成し、前記混成コイルにおいて、前記周方向に連続して隣接する複数の前記スロットに収容されている同相且つ電流方向が同じであるコイルサイドの集合を混成相帯としたとき、複数の前記混成相帯は、夫々同一のコイルサイド数である点にある。
【００１１】
本構成では、例えば、４極１５スロットの場合、２層ユニットにおいてロータの周方向に連続して隣接する複数のスロットに収容されている同相且つ電流方向が同じコイルサイドによって発生する起磁力の大きさの比率が、３：２：２：３で変化する相帯に対して、混成相帯は、該起磁力の大きさの比率が５：５：５：５で変化する。
【００１２】
つまり、混成相帯を構成する複数のコイルサイドによって発生する起磁力の大きさの比率がロータの磁極の毎極において均等となるように、複数の相帯が混成されている。その結果、導線に通電されたときに発生する起磁力が均等化され、低い回転数領域において、ロータの極数に比べて低次の空間変形モードの起振力が発生し難くなる。よって、ステータの低次の空間変形モードに起因する低い回転数領域における騒音及び振動を低減することができる。
【００１３】
他の特徴構成は、前記既約分数の前記分母が偶数であり、前記径方向に積み重ねられた複数の前記相帯の積層数は、前記分母を２で割った値である点にある。
【００１４】
本構成では、既約分数の分母が偶数であれば、径方向に積み重ねられた複数の相帯の積層数として該分母を２で割った値としている。よって、各スロットに収容されている混成する層数を極力少なくすることができる。その結果、各スロットに対するコイルの分布巻構成を複雑化せずに、騒音及び振動を低減することができ、回転電機の製造コストの増大及び大型化を抑制することができる。
【００１５】
他の特徴構成は、前記所定スロット数は、前記既約分数を前記相数で乗算した毎極スロット数に対する直近の整数を２倍にした整数値である点にある。
【００１６】
本構成であれば、混成相帯のコイルサイドにおける周方向の幅の拡大を最小限にしつつ、夫々が同一のコイルサイド数となる複数の混成相帯を形成することができる。その結果、周方向に隣り合う混成相帯どうしが起磁力の影響を及ぼし合う不都合を防止して、トルクの低減を抑制することができる。
【００１７】
他の特徴構成は、前記所定スロット数は、前記既約分数を前記相数で乗算した毎極スロット数から当該毎極スロット数に対する直近の整数を減算した減算値が正の場合、前記直近の整数を２倍にした整数値に１を加算した値であり、前記減算値が負の場合、前記整数値から１を減算した値である点にある。
【００１８】
本構成であれば、混成相帯のコイルサイドにおける周方向の幅の拡大を最小限にしつつ、夫々が同一のコイルサイド数となる複数の混成相帯を形成することができる。その結果、周方向に隣り合う混成相帯どうしが起磁力の影響を及ぼし合う不都合を防止して、トルクの低減を抑制することができる。
【００１９】
他の特徴構成は、前記相帯のうち同層にて複数の前記スロットが隣接する層相帯において、前記導線の巻始端から巻終端までの単位コイルの展開方向と反対方向の端にある前記スロットに前記巻始端を設ける点にある。
【００２０】
本構成によれば、層相帯に導線の巻始端を設ける場合、層相帯の複数の同層スロットのうち単位コイルの展開方向と反対方向の端にあるスロットにコイルの巻始端を設ける。これによって、同相コイルの巻始端から巻終端までの１周期において、周方向に沿うコイルサイドの配置幅を小さくすることが可能となるため、組付け治具を小さくすることができる。また、同相コイルの巻始端から巻終端までの１周期において、スロットの底部側（ロータ側とは反対側）でスロット間を接続する接続線を最小限（零又は１つ）にすることが可能となるため、例えば各相を順番にロータ側から組み付けた場合、該接続線の干渉が無くなり、組付け性を向上させることができると共に短絡のリスクを低減できる。
【００２１】
他の特徴構成は、前記既約分数の前記分母が４であり、前記相帯が前記径方向に積み重ねられた第一の相帯と第二の相帯とで構成されており、複数の前記第一の相帯を全て電気的に直列接続したものを第一の直列相帯とし、複数の前記第二の相帯を全て電気的に直列接続したものを第二の直列相帯としたとき、前記第一の直列相帯の巻終端と当該巻終端から前記展開方向とは反対方向にコイルピッチ分ずらした前記第二の直列相帯の巻始端とが電気的に接続されている点にある。
【００２２】
本構成によれば、各相内が直列構成の回転電機において、第一の直列相帯の巻終端と巻終端から展開方向とは反対側にコイルピッチ分ずらした第二の直列相帯の巻始端とを電気的に接続している。その結果、第一の直列相帯の巻終端と第二の直列相帯の巻始端との接続線を最も短くすることが可能となり、自相における相帯間の接続線等との干渉を防止することができる。よって、回転電機の軸方向に接続線を積み重ねる必要がなく、回転電機をコンパクトにすることができる。
【００２３】
他の特徴構成は、前記相帯は、前記径方向の最も外側にある最外相帯と前記径方向の最も内側にある最内相帯とを含んでおり、前記ロータの前記磁極が前記既約分数の前記分母の所定倍数分隣接して配置される範囲にある複数の前記最外相帯を直列接続した第一相帯群を複数設けると共に複数の前記第一相帯群を夫々電気的に並列接続し、前記ロータの前記磁極が前記既約分数の前記分母の所定倍数分隣接して配置される範囲にある複数の前記最内相帯を直列接続した第二相帯群を複数設けると共に複数の前記第二相帯群を夫々電気的に並列接続し、複数の前記第一相帯群と複数の前記第二相帯群との各１つずつを電気的に直列接続したとき、複数の前記第一相帯群を電気的に接続して一方の相端子を構成し、複数の前記第二相帯群を電気的に接続して他方の相端子を構成する点にある。
【００２４】
本構成によれば、各相内が並列接続の回転電機において、複数の第一相帯群を電気的に接続して一方の相端子を構成し、複数の第二相帯群を電気的に接続して他方の相端子を構成する。このため、第一相帯群と第二相帯群とを電気的に接続して一方又は他方の相端子を構成することがなく、第一相帯群と第二相帯群とを接続する相端子用接続線が他の接続線と交差する箇所が少なく、交差を回避することも可能である。その結果、相端子用接続線を回転電機の軸方向に積み重ねる必要がないため、回転電機をコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】回転電機の一部拡大断面図である。
【図２】単位コイルの構成例を示す模式図である。
【図３】本実施形態における８極３０スロットの相配置の一例を示す模式図である。
【図４】本実施形態における８極３０スロットの相配置の一例を示す模式図である。
【図５】８極３０スロットの相配置の比較例を示す模式図である。
【図６】本実施形態における８極３０スロットの相配置の一例を示す模式図である。
【図７】本実施形態における８極３０スロットの相配置の一例を示す模式図である。
【図８】８極３０スロットの相配置の比較例を示す模式図である。
【図９】本実施形態における８極４２スロットの相配置の一例を示す模式図である。
【図１０】本実施形態における８極４２スロットの相配置の一例を示す模式図である。
【図１１】８極４２スロットの相配置の比較例を示す模式図である。
【図１２】本実施形態における８極４２スロットの相配置の一例を示す模式図である。
【図１３】本実施形態における８極４２スロットの相配置の一例を示す模式図である。
【図１４】８極４２スロットの相配置の比較例を示す模式図である。
【図１５】本実施形態における１０極３６スロットの相配置の一例を示す模式図である。
【図１６】１０極３６スロットの相配置の比較例を示す模式図である。
【図１７】本実施形態における８極３０スロットの２層重巻の一例を示す平面模式図である。
【図１８】本実施形態における８極３０スロットの回転電機にコイルを２層重巻した一例を示す側面模式図である。
【図１９】本実施形態における８極３０スロットの回転電機にコイルを２層重巻した一例を示す平面模式図である。
【図２０】８極３０スロットの回転電機にコイルコイルを２層重巻した比較例を示す平面模式図である。
【図２１】既約分数が３／２となる回転電機におけるコイルの２層重巻を比較した平面模式図である。
【図２２】既約分数が５／２となる回転電機におけるコイルの２層重巻を比較した平面模式図である。
【図２３】本実施形態における８極３０スロットの回転電機においてコイルを直列接続した平面模式図である。
【図２４】比較例における８極３０スロットの回転電機においてコイルを直列接続した平面模式図である。
【図２５】本実施形態における８極３０スロットの回転電機においてコイルを並列接続した平面模式図である。
【図２６】本実施形態における８極３０スロットの回転電機においてコイルを並列接続した平面模式図である。
【図２７】比較例における８極３０スロットの回転電機においてコイルを並列接続した平面模式図である。
【図２８】比較例における８極３０スロットの回転電機においてコイルを並列接続した平面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明に係る回転電機の実施形態について、図面に基づいて説明する。本実施形態では、回転電機の一例として、三相交流同期電動機（以下、モータＭと称する。）として説明する。ただし、以下の実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
【００２７】
［基本構成］
図１に示すように、モータＭは、導線（以下、「巻線」と称する。）が巻回される複数のスロット３２を有するステータ３と、ステータ３と対向し複数の永久磁石２２（磁極の一例）を有するロータ２とを備えている。以下の説明において、ロータ２の回転方向及び逆回転方向を周方向Ｘ、ロータ２の半径方向を径方向Ｙ、ロータ２の回転軸芯と平行な方向を軸方向Ｚと称する。また、径方向Ｙのうち、ステータ３からロータ２に向かう方向（スロット３２の開口側）を径内方向Ｙ１と称し、ロータ２からステータ３に向かう方向を径外方向Ｙ２（スロット３２の底部側）と称する。また、軸方向Ｚのうち、図１の紙面手前側から紙面奥側に向かう方向を軸奥方向Ｚ１と称し、図１の紙面奥側から紙面手前側に向かう方向を軸前方向Ｚ２と称する。
【００２８】
ステータ３は、筒状のステータコア３１を有しており、ステータコア３１は複数の磁性鋼板を積層して形成されている。ステータコア３１は、径外方向Ｙ２側で環状に形成されたヨーク部３１ａと、ヨーク部３１ａから径内方向Ｙ１に突出する複数のティース部３１ｂと、複数のティース部３１ｂの突出端において周方向Ｘに沿って配置されるフランジ部３１ｃとで構成されている。隣り合うティース部３１ｂの間には、巻線が巻回されるスロット３２が形成されており、複数のスロット３２が、複数のティース部３１ｂと同じ数だけ設けられている。
【００２９】
ロータ２は、複数の磁性鋼板を積層して形成される筒状のロータコア２１と、ロータコア２１に埋設された複数の永久磁石２２とを有している。このロータコア２１は不図示の軸部材に支持されており、ロータ２がステータ３に対して周方向Ｘに相対回転可能に構成されている。永久磁石２２は、希土類系磁石等で構成されており、Ｎ極とＳ極とが周方向Ｘに沿って交互に配置されている。なお、複数の永久磁石２２の外周面をロータコア２１から露出させても良い。
【００３０】
本実施形態のモータＭは、ステータ３のスロット３２の数を相数（本実施形態では３相）及びロータ２の磁極数で除算した既約分数（以下、毎極毎相スロット数とも称する。）の分母が４以上の分数スロットで構成されている。また、この毎極毎相スロット数は１より大きい分布巻で構成されており、換言すると毎極毎相スロット数を帯分数で表したときの整数部分が１以上となっている。例えば、８極３０スロットのモータＭでは、毎極毎相スロット数が５／４となり、８極４２スロットのモータＭでは、毎極毎相スロット数が７／４となる。
【００３１】
複数のスロット３２に巻回される巻線は、例えば銅線を絶縁層で被覆した導線で構成されている。この巻線は、断面円形状の丸線や断面多角形状の種々の導線が用いられる。スロット３２に対する巻線の巻回方式は分布巻で構成されており、２層重巻が一般的に用いられる。
【００３２】
図２には、巻線のスロット３２に対する巻回方式の一例として、分布巻における２層重巻の単位コイル１１が示されている。この単位コイル１１は通常、複数回巻回された巻線で構成されているが、便宜上１つの線分で表現している。単位コイル１１は、軸方向Ｚに沿って一対のコイルサイド１１ａ，１１ａと、周方向Ｘに沿って一対のコイルエンド１１ｂ，１１ｂと、を有している。一対のコイルサイド１１ａ，１１ａは、スロット３２に収容されている部位であり、一対のコイルエンド１１ｂ，１１ｂは、ティース部３１ｂの軸方向Ｚの両端面上に配置され、一対のコイルサイド１１ａ，１１ａと電気的に接続されている。
【００３３】
図１に示すように、各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）のコイルの夫々は、スロット３２内に径方向Ｙに沿って単位コイル１１を２つ積層させた２層の単位コイル１１のコイルサイド１１ａで構成される２層ユニット１２を、複数組（図示では２組）有している。これら複数層（図示では４層）の単位コイル１１の巻回方向及びコイルピッチ（単位コイル１１の一対のコイルサイド１１ａの間隔、図２参照）は何れも同一である。
【００３４】
コイルピッチは、ステータ３のスロット３２の数をロータ２の磁極数で除算した毎極スロット数に近い整数である。このコイルピッチは、例えば８極３０スロット（毎極スロット数が３．７５）のモータＭの場合、３スロット（短節巻）か４スロット（長節巻）となり、８極４２スロット（毎極スロット数が５．２５）のモータＭの場合、５スロット（短節巻）か６スロット（長節巻）となる。
【００３５】
このように、本実施形態における各相のコイルは、２層の単位コイル１１のコイルサイド１１ａを１組の２層ユニット１２として、径方向Ｙに複数組積層させてスロット３２内に収容している。そして、３相のコイルがＹ結線で電気的に接続されている。なお、３相のコイルをΔ結線で電気的に接続しても良く、特に限定されない。
【００３６】
［相配置：既約分数の分母が偶数の場合］
（径方向に積み重ねられた２層ユニットの積層数を既約分数の分母を２で割った値とした場合）
図３には、８極３０スロットのモータＭにおける相配置が示されている。図面上段に記載した続き番号はスロット番号であり、各スロット３２には、各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）から成る４層のコイルサイド１１ａ（２組の２層ユニット１２）が収容されている。Ｕ相のコイルとＶ相のコイルとＷ相のコイルとは、夫々がこの順番で電気角にして１２０°位相がずれている。以下、各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）は位相のずれを除いて同一の相配置であるので、Ｕ相のコイルを代表して説明する。図面上において、「Ｕ」の表記と「Ｕ」の表記とは電流方向が互いに逆方向であることを示しており、同一表記（「Ｕ」又は「Ｕ」）であれば電流方向が同じコイルサイド１１ａであることを示している。また、径方向Ｙにおいて最も径外方向Ｙ２にあるコイルサイド１１ａから径内方向Ｙ１のコイルサイド１１ａに向かうに連れて順番に１層目，２層目，３層目，４層目と表現する。
【００３７】
本実施形態では、２層ユニット１２において、毎極（１つのＮ極又は１つのＳ極）で同相且つ電流方向が同じである１又は隣接する複数のスロット３２に収容されたコイルサイド１１ａの集合を相帯１３と定義する。「毎極で同相且つ電流方向が同じである１又は隣接する複数のスロット３２に収容されたコイルサイド１１ａの集合」とは、１つのスロット３２又は周方向Ｘに連続して隣接する複数のスロット３２に収容されている同相且つ電流方向が同じコイルサイド１１ａの集合と同義である。
【００３８】
図３の例では、１層目と２層目から成る２層ユニット１２においてＮ極に対向する１番及び２番のスロット３２にあるＵ相の電流方向が同じコイルサイド１１ａの数は３つであり、相帯１３は、１層目に２つ、２層目に１つの計３つのコイルサイド１１ａで構成されている。同様に、Ｓ極に対向する５番のスロット３２にある相帯１３は、１層目に１つ、２層目に１つの計２つのコイルサイド１１ａで構成され、Ｎ極に対向する９番のスロット３２にある相帯１３は、１層目に１つ、２層目に１つの計２つのコイルサイド１１ａで構成されている。また、Ｓ極に対向する１２番及び１３番のスロット３２にある相帯１３は、１層目に１つ、２層目に２つの計３つのコイルサイド１１ａで構成されている。
【００３９】
ところで、１番及び２番のスロット３２にある相帯１３と、１２番及び１３番のスロット３２にある相帯１３とは、互いに１層目のコイルサイド１１ａの数、及び２層目のコイルサイド１１ａの数が異なっている。ここで、同一のコイルサイド１１ａ数の相帯１３であっても、コイルサイド１１ａの配置が１層目と２層目とで異なる場合、３，３＊と夫々アスタリスクの有無で差異を表現することとする。つまり、１層目と２層目とで構成される２層ユニット１２において、相帯１３のコイルサイド１１ａ数が、３，２，２，３＊の順を１周期（４極）として、２周期（８極）繰り返されることとなる。
【００４０】
これは、８極３０スロットの毎極毎相スロット数が５／４であるため、分母の値（４）と同一の極数（４極）で１周期を構成し、１周期における１層での各相の巻線のコイルサイド１１ａ数が分子の値（５）となるからである。つまり、２層ユニット１２における１周期を構成する各相のコイルサイド１１ａ数は、分子を２倍にした値（１０）となり、該１０つのコイルサイド１１ａ数を４つに分割し４極に配置した３，２，２，３＊で１周期を構成している。
【００４１】
上述したように、８極３０スロットで構成される２層重巻のモータＭにおいては、相帯１３のコイルサイド１１ａの数が、３，２，２，３＊の順を１周期（４極）として、２周期（８極）繰り返されることとなる。
【００４２】
８極３０スロットのように分数スロット構成のモータＭの場合、２層ユニット１２の起磁力の大きさの比率が３：２：２：３で変化し、ロータ２とステータ３との間に作用する磁気吸引力がロータ２の周方向Ｘに沿って不均等となる。その結果、電気自動車やハイブリッドカーをモータＭで駆動させた場合、ロータ２の極数（８極）に比べて低次の空間変形モードの起振力が発生し易くなり、低次の空間変形モードに対応するステータ３の固有振動数と低次の空間変形モードの起振力の周波数とが合致する低い回転数領域で騒音及び振動が大きくなってしまう。すなわち、騒音及び振動が大きくなる車速領域が下がる。これは、車両運転頻度の高い低車速領域に、騒音及び振動が大きくなる車速領域が近づき、騒音及び振動が大きくなる機会頻度が増加する。
【００４３】
そこで、本実施形態では、図３に示すように、１層目〜２層目において周方向Ｘに３，２，２，３＊で並ぶ相帯１３と、１層目〜２層目の相帯１３に対して周方向Ｘに所定スロット数（８スロット）ずらした周方向Ｘに２，３＊，３，２で並ぶ３層目〜４層目で構成される相帯１３と、を混成コイル１として構成している。この混成コイル１において、周方向Ｘに連続して隣接する複数のスロット３２に収容されている同相且つ電流方向が同じであるコイルサイド１１ａの集合を混成相帯１３Ａとしたとき、複数の混成相帯１３Ａは、夫々５，５＊，５’，５’＊で並び、毎極において同一のコイルサイド１１ａ数となる。ここで、「５」と「５’」のように、「’」の有無は、相の並びが異なることを表示しており、以下同様である。
【００４４】
つまり、複数の混成相帯１３Ａを構成する複数のコイルサイド１１ａによって発生する起磁力の大きさの比率が毎極において均等となるように、複数の相帯１３が混成されている。その結果、コイルに通電されたときに発生する起磁力がより均等化され、ロータ２の極数に比べて低次の空間変形モードの起振力が発生し難くなる。よって、ステータ巻線の相配置に起因するステータ３の低次の空間変形モードによる低い回転数領域における騒音及び振動を低減することができる。その結果、騒音及び振動が大きくなる車速領域を、車両運転頻度の高い低車速領域から、車両運転頻度の低い高車速領域又は車速最高速以上の領域に移動させることが可能となり、騒音及び振動が大きくなる機会頻度を減らすことができる。
【００４５】
このように、本実施形態では、既約分数（５／４）の分母が偶数であり、１〜２層目の相帯１３（第一の相帯１３）で構成される１つの２層ユニット１２と３〜４層目の相帯１３（第二の相帯１３）で構成される１つの２層ユニット１２との積層数は、分母を２で割った値（２つ）で構成されている。つまり、径方向Ｙに積み重ねられた複数の相帯１３の積層数は、既約分数の分母を２で割った値で構成されている。このため、各スロット３２に収容されている混成する層数を極力少なくすることができる。その結果、各スロット３２に対する巻線の分布巻構成を複雑化せずに、騒音及び振動を低減することができる。
【００４６】
以下、径方向Ｙに積み重ねられた相帯１３の積層数が既約分数の分母を２で割った値で構成されている混成コイル１において、毎極において同一のコイルサイド１１ａ数となる混成相帯１３Ａを構成することができるように、１層目〜２層目で構成される相帯１３（第一の相帯１３）と３層目〜４層目で構成される相帯１３（第二の相帯１３）とのずらし量（所定スロット数）を規定する。
【００４７】
本実施形態では、第一の相帯１３と第二の相帯１３とのずらし量を、下記の何れかで規定している。
（１）毎極スロット数に対する直近の整数を２倍にした整数値
（２）毎極スロット数から毎極スロット数に対する直近の整数を減算した減算値が正の場合は、該直近の整数を２倍にした整数値に１を加算した値
（３）毎極スロット数から毎極スロット数に対する直近の整数を減算した減算値が負の場合は、該直近の整数を２倍にした整数値から１を減算した値
【００４８】
続いて、上記規定に従うと、混成相帯１３Ａを構成するコイルサイド１１ａの周方向Ｘの幅の拡がりを最小限にできる点を検証する。混成相帯１３Ａを構成するコイルサイド１１ａの周方向Ｘの幅の拡がりを最小限にすれば、周方向Ｘに隣り合う混成相帯１３Ａどうしが起磁力の影響を及ぼし合う不都合を防止して、トルクの低減を抑制することができるからである。
【００４９】
上述したように８極３０スロットのモータＭは、毎極毎相スロット数が５／４（１．２５）である。この毎極毎相スロット数に対して相数（３相）を乗算した値（３．７５）が毎極スロット数となる。このため、毎極スロット数に対する直近の整数は４となる。従って、規定（１）の場合は、第一の相帯１３と第二の相帯１３とのずらし量が８スロットとなる（図３及び図６参照）。規定（２）〜規定（３）の場合は、毎極スロット数から毎極スロット数に対する直近の整数を減算した減算値（−０．２５）が負であるので、規定（３）に該当し、第一の相帯１３と第二の相帯１３とのずらし量が７スロットとなる（図４及び図７参照）。
【００５０】
図３〜図５には、８極３０スロット（毎極スロット数が３．７５）のモータＭにおいて、コイルピッチが４スロットの長節巻の例が示されている。規定（１）の例が図３（５，５＊，５’，５’＊）に示されており、混成相帯１３Ａを構成するコイルサイド１１ａの周方向Ｘの幅は全て２スロットとなっている。規定（３）の例が図４（５’，５’＊，５，５＊）に示されており、混成相帯１３Ａを構成するコイルサイド１１ａの周方向Ｘの幅は全て２スロットとなっている。一方、上記規定を逸脱した例が図５に示されており、第一の相帯１３と第二の相帯１３とのずらし量を９スロットにした場合、混成相帯１３Ａを構成するコイルサイド１１ａの周方向Ｘの幅は全て３スロットとなっている。つまり、上記規定に従うと、混成相帯１３Ａを構成するコイルサイド１１ａの周方向Ｘの幅の拡がりを最小限にできる。
【００５１】
図６〜図８には、８極３０スロット（毎極スロット数が３．７５）のモータＭにおいて、コイルピッチが３スロットの短節巻の例が示されている。規定（１）の例が図６（５’’，５’’＊，５，５＊）に示されており、混成相帯１３Ａを構成するコイルサイド１１ａの周方向Ｘの幅は最大で３スロットとなっている。規定（３）の例が図７（５，５＊，５’’，５’’＊）に示されており、混成相帯１３Ａを構成するコイルサイド１１ａの周方向Ｘの幅は最大で３スロットとなっている。一方、上記規定を逸脱した例が図８に示されており、第一の相帯１３と第二の相帯１３とのずらし量を９スロットにした場合、混成相帯１３Ａを構成するコイルサイド１１ａの周方向Ｘの幅が最大で４スロットとなっている。つまり、上記規定に従うと、混成相帯１３Ａを構成するコイルサイド１１ａの周方向Ｘの幅の拡がりを最小限にできる。
【００５２】
８極４２スロットのモータＭの場合は、毎極毎相スロット数が７／４（１．７５）である。この毎極毎相スロット数に対して相数（３相）を乗算した値（５．２５）が毎極スロット数となる。このため、毎極スロット数に対する直近の整数は５となる。従って、規定（１）の場合は、第一の相帯１３と第二の相帯１３とのずらし量が１０スロットとなる。規定（２）〜規定（３）の場合は、毎極スロット数から毎極スロット数に対する直近の整数を減算した減算値（０．２５）が正であるので、規定（２）に該当し、第一の相帯１３と第二の相帯１３とのずらし量が１１スロットとなる。
【００５３】
図９〜図１１には、８極４２スロット（毎極スロット数が５．２５）のモータＭにおいて、コイルピッチが５スロットの短節巻の例が示されている。規定（１）の例が図９（７，７＊，７’，７’＊）に示されており、混成相帯１３Ａを構成するコイルサイド１１ａの周方向Ｘの幅が最大で３スロットとなっている。規定（２）の例が図１０（７’，７’＊，７，７＊）に示されており、混成相帯１３Ａを構成するコイルサイド１１ａの周方向Ｘの幅は最大で３スロットとなっている。一方、上記規定を逸脱した例が図１１に示されており、第一の相帯１３と第二の相帯１３とのずらし量を９スロットにした場合、混成相帯１３Ａを構成するコイルサイド１１ａの周方向Ｘの幅が最大で４スロットとなっている。つまり、上記規定に従うと、混成相帯１３Ａを構成するコイルサイド１１ａの周方向Ｘの幅の拡がりを最小限にできる。
【００５４】
図１２〜図１４には、８極４２スロット（毎極スロット数が５．２５）のモータＭにおいて、コイルピッチが６スロットの長節巻の例が示されている。規定（１）の例が図１２（７’，７’＊，７’’，７’’＊）に示されており、混成相帯１３Ａを構成するコイルサイド１１ａの周方向Ｘの幅が全て３スロットとなっている。規定（２）の例が図１３（７’’，７’’＊，７’，７’＊）に示されており、混成相帯１３Ａを構成するコイルサイド１１ａの周方向Ｘの幅は全て３スロットとなっている。一方、上記規定を逸脱した例が図１４に示されており、第一の相帯１３と第二の相帯１３とのずらし量を９スロットにした場合、混成相帯１３Ａを構成するコイルサイド１１ａの周方向Ｘの幅が全て４スロットとなっている。つまり、上記規定に従うと、混成相帯１３Ａを構成するコイルサイド１１ａの周方向Ｘの幅の拡がりを最小限にできる。
【００５５】
図示は省略するが、８極２７スロットのモータＭの場合は、毎極毎相スロット数が９／８であるため、分母の値（８）と同一の極数（８極）で１周期を構成し、１周期における１層での各相の巻線のコイルサイド１１ａ数が分子の値（９）となる。つまり、２層ユニット１２における１周期を構成する各相のコイルサイド１１ａ数は、分子を２倍にした値（１８）となり、第一の相帯１３のコイルサイド１１ａ数は、３，３＊，２，２＊，２，２，２＊，２の合計１８となる。
【００５６】
径方向Ｙに積み重ねられた相帯１３の積層数が既約分数の分母を２で割った値の場合、相帯１３の積層数は、４つとなる。また、８極２７スロットの毎極スロット数は３．３７５であるため、第一の相帯１３と第二の相帯１３とのずらし量は、規定（１）毎極スロット数に対する直近の整数（３）を２倍にした整数値の場合に６スロットとなる。つまり、第二の相帯１３のコイルサイド１１ａ数は、２＊，２，３，３＊，２，２＊，２，２となる。一方、積み重ねられた相帯１３の積層数が４つ必要となるので、第三の相帯１３と第四の相帯１３とをもう一組作成して混成コイル１を構成することとなる。この第三の相帯１３を第二の相帯１３に対して６スロットずらし、第四の相帯１３を第三の相帯１３に対して６スロットずらすと、第三の相帯１３のコイルサイド１１ａ数は２，２，２＊，２，３，３＊，２，２＊となり、第四の相帯１３のコイルサイド１１ａ数は２，２＊，２，２，２＊，２，３，３＊となる。これらをスロット３２の径方向Ｙに並べた混成相帯１３Ａのコイルサイド１１ａ数は、９’，９’＊，９，９’，９’＊，９，９’，９’＊となる。その結果、複数の混成相帯１３Ａを構成する複数のコイルサイド１１ａによって発生する起磁力の大きさの比率が毎極において均等となるように、複数の相帯１３が混成される。
【００５７】
（径方向に積み重ねられた２層ユニットの積層数を既約分数の分母とした場合）
例えば８極３０スロットのモータＭにおいて、２層スロット１２をスロット３２の径方向Ｙに４つ（第一の相帯１３〜第四の相帯１３）積み重ねて、８層で構成しても良い。つまり、径方向Ｙに積み重ねられた相帯１３の積層数（４）を既約分数（５／４）の分母で構成しても良い。この場合、径方向Ｙに隣接する夫々の相帯１３のずらし量（所定スロット数）は、毎極スロット数（３．７５）に対する直近の整数（４スロット）とするのが好ましい。つまり、第一の相帯１３のコイルサイド１１ａを３，２，２，３＊とし、第二の相帯１３のコイルサイド１１ａを３＊，３，２，２とし、第三の相帯１３のコイルサイド１１ａを２，３＊，３，２とし、第四の相帯１３のコイルサイド１１ａを２，２，３＊，３とする。これによって、周方向Ｘに１０，１０’，１０＊，１０’’で並ぶ混成相帯１３Ａが形成される。その結果、同相におけるコイルサイド１１ａによって発生する起磁力の大きさの比率が毎極において均等となり、コイルサイド１１ａの配置はより均等化され、ステータ巻線の相配置に起因する騒音及び振動をより低減することができる。
【００５８】
なお、周方向Ｘに５，５＊，５’，５’＊で並ぶ第一の混成相帯１３Ａを１層目〜４層目に形成し、周方向Ｘに５’＊，５，５＊，５’で並ぶ第二の混成相帯１３Ａを５層目〜８層目に形成しても良い。この場合、１層目〜４層目で構成される混成相帯１３Ａに対して所定スロット数（４スロット）ずらして５層目〜８層目で構成される混成相帯１３Ａを形成することとなる。
【００５９】
［相配置：既約分数の分母が奇数の場合］
図１５〜図１６には、既約分数の分母が奇数である１０極３６スロット（毎極毎相スロット数が６／５、毎極スロット数が３．６）のモータＭにおいて、コイルピッチが４スロットの長節巻の例が示されている。このモータＭは、分母の値（５）と同一の極数（５極）で１周期を構成し、１周期における１層での各相の巻線のコイルサイド１１ａ数が分子の値（６）となる。つまり、２層ユニット１２における１周期を構成する各相のコイルサイド１１ａ数は、分子を２倍にした値（１２）となり、１層目〜２層目である第一の相帯１３のコイルサイド１１ａ数は、３，２，２＊，２，３＊の合計１２となる。
【００６０】
本実施形態では、径方向Ｙに積み重ねられた相帯１３の積層数を既約分数の分母とした場合と同様に、径方向Ｙに隣接する夫々の相帯１３のずらし量（所定スロット数）は、毎極スロット数（３．６）に対する直近の整数（４）とするのが好ましい。つまり、径方向Ｙに積み重ねられた夫々の相帯１３のずらし量は４スロットとなる。その結果、図１５に示すように、３層目〜４層目である第二の相帯１３のコイルサイド１１ａを３＊，３，２，２＊，２とし、５層目〜６層目である第三の相帯１３のコイルサイド１１ａを２，３＊，３，２，２＊とし、７層目〜８層目である第四の相帯１３のコイルサイド１１ａを２＊，２，３＊，３，２とし、９層目〜１０層目である第五の相帯１３のコイルサイド１１ａを２，２＊，２，３＊，３とする。これによって、混成相帯１３Ａを構成するコイルサイド１１ａの周方向Ｘの幅は３スロット及び４スロットが混在し、周方向Ｘに１２，１２，１２，１２，１２で並ぶ混成相帯１３Ａが形成される。その結果、同相におけるコイルサイド１１ａの配置及び起磁力の大きさの比率が均一となり、ステータ巻線の相配置に起因する騒音及び振動をより低減することができる。
【００６１】
一方、上記規定を逸脱した例が図１６に示されており、夫々の相帯１３のずらし量を３スロットにした場合、混成相帯１３Ａを構成するコイルサイド１１ａの周方向Ｘの幅が全て４スロットとなっている。この場合、星印で示したスロット番号２とスロット番号９とにおいて、電流の向きが逆方向になるコイルサイド１１ａが混在するためモータＭの性能が悪化する。図示を省略するが、夫々の相帯１３のずらし量を５スロットにした場合でも、電流の向きが逆方向になるコイルサイド１１ａが混在するためモータＭの性能が悪化する。
【００６２】
［巻線構成］
（２層ユニット１２における巻線構成）
図１７〜図２２を用いて、スロット３２内に径方向Ｙに沿って単位コイル１１を積層させた２層の単位コイル１１のコイルサイド１１ａで構成される２層ユニット１２における巻線構成を説明する。
【００６３】
８極３０スロットのモータＭにおいて、図１７には単位コイル１１の巻構成に関する平面図（軸奥方向Ｚ１視）が示され、図１８には単位コイル１１の巻構成に関する側面図（径外方向Ｙ２視）が示されている。上述したように、８極３０スロットのモータＭは、毎極毎相スロット数が５／４であるため、分母の値（４）と同一の極数（４極）で１周期を構成し、１周期における２層分での各相の巻線のコイルサイド１１ａ数が分子の値（５）の２倍（１０つ）となる。この１周期における複数（４つ）の相帯１３は、単一の巻線をスロット３２に連続して巻回される単位コイル１１の組合せにより相帯群１３Ｂが形成される。８極３０スロットの２層ユニット１２には相帯群１３Ｂが２つ形成され、２つの相帯群１３Ｂを導線（接続線）により電気的に直列接続又は並列接続されている。
【００６４】
図面上段の続き番号はスロット番号であり、１層目の１番及び２番のスロット３２や２層目の１２番及び１３番のスロット３２にある相帯１３を、相帯１３のうち同層のスロット３２が複数隣接している層相帯１３ａと定義する。
【００６５】
図１７の例では、１層目の１番のスロット３２のスロット底部側に巻線の巻始端（白丸）を設け、１層目の１３番のスロット３２のスロット底部側に巻線の巻終端（黒丸）を設けている。また、１層目の１番のスロット３２と２層目の２７番のスロット３２とで単位コイル１１を形成し、コイルピッチが４スロットの長節巻を構成している。図１７に示す上図と下図の間の丸囲み数字は夫々の単位コイル１１の巻順を示し、矢印は巻線の巻始端から巻終端までの単位コイル１１の展開方向（以下、「展開方向」と称する。）を示している。図１８に示す単位コイル１１において、破線は径外方向Ｙ２側（スロット底部側）に配置されているコイルサイド１１ａ及びコイルエンド１１ｂを示し、実線は径内方向Ｙ１側（スロット開口側）に配置されているコイルサイド１１ａ及びコイルエンド１１ｂを示している。
【００６６】
図１７〜図１８に示すように、１層目の１番のスロット３２から軸奥方向Ｚ１に向かって巻線を巻始め、１層目の１番のスロット３２と２層目の２７番のスロット３２との間に巻線を巻回して単位コイル１１を形成する。次いで、２層目の２７番のスロット３２から引き出された軸前方向Ｚ２の巻線をそのまま単位コイル間接続線（太線で図示）として用い１層目の２番目のスロット３２に接続する。次いで、１層目の２番目のスロット３２と２層目の２８番のスロット３２との間に巻線を巻回して単位コイル１１を形成する。
【００６７】
次いで、２層目の２８番のスロット３２から引き出された軸前方向Ｚ２の巻線を極コイル間接続線１１ｃとして、２層目の１番目のスロット３２に接続する。ここで、「極コイル間接続線１１ｃ」とは、一対の磁極（Ｎ極とＳ極）に対向する複数の単位コイル１１を極コイルとし、Ｎ極に対向する単位コイル１１とＳ極に対向する単位コイル１１とを接続する導線のことである。次いで、２層目の１番目のスロット３２の軸奥方向Ｚ１に巻線を引き入れ、２層目の１番目のスロット３２と１層目の５番のスロット３２との間に巻線を巻回して単位コイル１１を形成する。
【００６８】
次いで、１層目の５番のスロット３２から引き出された軸前方向Ｚ２の巻線を極コイル間接続線１１ｃとして、１層目の９番目のスロット３２に接続する。次いで、１層目の９番目のスロット３２の軸奥方向Ｚ１に巻線を引き入れ、１層目の９番目のスロット３２と２層目の５番のスロット３２との間に巻線を巻回して単位コイル１１を形成する。
【００６９】
次いで、２層目の５番のスロット３２から引き出された軸前方向Ｚ２の巻線を極コイル間接続線１１ｃとして、２層目の９番目のスロット３２に接続する。次いで、２層目の９番目のスロット３２の軸奥方向Ｚ１に巻線を引き入れ、２層目の９番目のスロット３２と１層目の１３番のスロット３２との間に巻線を巻回して単位コイル１１を形成する。そして、１層目の１３番のスロット３２の軸前方向Ｚ２に向かって巻線を巻終える。
【００７０】
このように、５つの単位コイル１１が単一の巻線によって形成された相帯群１３Ｂが形成され、この相帯群１３Ｂには、１０のコイルサイド１１ａが存在することとなる。この相帯群１３Ｂを１周期として、２周期分の相帯群１３Ｂが各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に夫々形成される。図１７の例では、相帯群１３Ｂの周方向Ｘのコイルの巻幅は、単位コイル１１が４つ分の幅となっている。また、同層にある２つのスロット３２間を接続する極コイル間接続線１１ｃは、径外方向Ｙ２側に１つ、径内方向Ｙ１側に２つとなっている。
【００７１】
図１９の例では、１層目の９番のスロット３２のスロット底部側に巻線の巻始端（白丸）を設け、１層目の２０番のスロット３２のスロット底部側に巻線の巻終端（黒丸）を設けている。この場合においても図１７の例と同様に、相帯群１３Ｂの周方向Ｘのコイルの巻幅は、単位コイル１１が４つ分の幅となっている。また、同層にある２つのスロット３２間を接続する極コイル間接続線１１ｃは、径外方向Ｙ２側に１つ、径内方向Ｙ１側に２つとなっている。
【００７２】
図２０の例では、１層目の２番のスロット３２のスロット底部側に巻線の巻始端（白丸）を設け、２層目の１２番のスロット３２のスロット開口側に巻線の巻終端（黒丸）を設けている。この場合、相帯群１３Ｂの周方向Ｘのコイルの巻幅は、単位コイル１１が約５つ分の幅となっている。また、同層にある２つのスロット３２間を接続する極コイル間接続線１１ｃは、径外方向Ｙ２側に２つ、径内方向Ｙ１側に２つとなっている。つまり、図２０の例は、図１７や図１９の例に比べて、相帯群１３Ｂの周方向Ｘの幅が大きくなり、相帯群１３Ｂを１ユニットとしてスロット３２の開口側（径内方向Ｙ１側）から組付ける際の治具の大型化を招く。また、図２０の例は、図１７や図１９の例に比べて、同層にある２つのスロット３２間を接続する極コイル間接続線１１ｃが多いため、他相の極コイル間接続線１１ｃの干渉割合が増し、組付け性が悪くなる。特に、スロット３２の底部側（径外方向Ｙ２側）にある極コイル間接続線１１ｃが複数ある場合、相帯群１３Ｂを１ユニットとしてスロット３２の開口側から各相を順番に組付ける際に、他相の極コイル間接続線１１ｃと干渉してしまい、組付け性が極めて悪くなる。
【００７３】
そこで、本実施形態では、相帯１３のうち同層のスロット３２が複数隣接している層相帯１３ａ（図２０の例では、１層目の１番及び２番のスロット３２）において、複数の同層のスロット３２のうち、層相帯１３ａと単位コイル１１の展開方向で層相帯１３ａに隣り合う相帯１３（図２０の例では、５番のスロット３２）との間にあるスロット３２（図２０の例では、１層目の２番のスロット３２）には、巻線の巻始端を設けないこととしている。換言すると、層相帯１３ａのうち単位コイル１１の展開方向と反対方向の端となるスロット３２に巻線の巻始端を設けることとしている。また、毎極毎相スロット数の分母が偶数である場合は、上記規定に従わないとき、巻線の巻始端（図２０の例では、１層目の２番のスロット３２）と巻線の巻終端（図２０の例では、２層目の１２番のスロット３２）とが異なる層に配置されることとなり、巻終端の配策が煩雑化（コイルエンド１１ｂと交差することによる絶縁処理等が必要）し、コイルエンド１１ｂのサイズが増大してしまう。
【００７４】
図２１には、毎極毎相スロット数が３／２のモータＭを示しており、図２２には、毎極毎相スロット数が５／２のモータＭを示している。これらの図からも、複数の同層のスロット３２のうち、層相帯１３ａと単位コイル１１の展開方向で層相帯１３ａに隣り合う相帯１３との間にあるスロット３２に巻線の巻始端を設けた場合（ＮＧの例）は、該スロット３２に巻線の巻始端を設けない場合（ＯＫの例）に比べて、相帯群１３Ｂの周方向Ｘのコイルの巻幅が大きくなり、同層にある２つのスロット３２間を接続する極コイル間接続線１１ｃが多くなることが分かる。また、毎極毎相スロット数の分母が偶数である場合は、上記規定に従わないとき、巻線の巻始端と巻線の巻終端とが異なる層に配置されることとなる。
【００７５】
（直列接続における巻線構成）
図２３〜図２４には、既約分数の分母が４である８極３０スロットのモータＭにおいて、巻線の巻始端（Ｙ結線の場合の各相端子）と巻終端（Ｙ結線の場合の中性点）とが夫々１つとなるように、全ての相帯１３を電気的に直列接続した例が示されている（右欄参照）。なお、各層をｎ分割（ｎは２以上の整数）して、各分割層について全ての相帯１３を電気的に直列接続し、各分割層のコイルをｎ並列接続しても良い。
【００７６】
本実施形態では、相帯１３が径方向Ｙに積み重ねられた第一の相帯１３と第二の相帯１３とで構成されている。第一の相帯１３と第二の相帯１３とが、図３の例と同様に、展開方向に８スロット（毎極スロット数に対する直近の整数を２倍にした整数値）ずれている。この第一の相帯１３の巻順番１〜５（丸囲み数字）の相帯群１３Ｂと巻順番６〜１０（丸囲み数字）の相帯群１３Ｂとを導線（相帯群間接続線１１ｄ）で電気的に直列接続して第一の直列相帯１３Ｂ１とし、第二の相帯１３の巻順番１〜５の相帯群１３Ｂと巻順番６〜１０の相帯群１３Ｂとを導線（相帯群間接続線１１ｄ）で電気的に直列接続して第二の直列相帯１３Ｂ２としている。なお、第一の相帯１３や第二の相帯１３の巻順番１〜１０を単一の巻線で構成しても良い。
【００７７】
そして、第一の直列相帯１３Ｂ１の巻終端（巻順番１０の巻線端部）と第二の直列相帯１３Ｂ２の巻始端（図２３では巻順番６の巻線端部、図２４では巻順番１の巻線端部）とを導線（接続線、図示では太線）により電気的に直列接続している。図２３の例では、第一の直列相帯１３Ｂ１の巻終端と当該巻終端から展開方向とは反対方向に４スロット（長節巻のコイルピッチ分）ずらした第二の直列相帯１３Ｂ２の巻始端とを導線により電気的に接続している。一方、図２４の例では、第一の直列相帯１３Ｂ１の巻終端と当該巻終端から展開方向側に１１スロットずらした第二の直列相帯１３Ｂ２の巻始端とを導線（接続線、図示では太線）により電気的に接続している。図２４の例では、第一の直列相帯１３Ｂ１と第二の直列相帯１３Ｂ２との接続線が複数のコイルエンド１１ｂと交差しており、図２３の例に比べて組付け性が低下すると共に、コイルエンド１１ｂの上に接続線を積み重ねる必要がありモータＭの大型化を招いてしまう。よって、本実施形態では、既約分数の分母が４である直列接続のモータＭにおいて、第一の直列相帯１３Ｂ１の巻終端と当該巻終端から展開方向とは反対側にコイルピッチ分ずらした第二の直列相帯１３Ｂ２の巻始端とを導線により電気的に接続することが好ましい。
【００７８】
（並列接続における巻線構成）
図２５〜図２８には、８極３０スロットのモータＭにおいて、１〜２層目の２層ユニット１２の複数の相帯１３（ロータ磁極が既約分数の分母の所定倍数分（１倍）隣接して配置される範囲にある複数の最外相帯の一例、本実施形態では５つの単位コイル１１で接続されている）を導線により電気的に直列接続して複数の相帯群１３Ｂ（本実施形態では２つ、第一相帯群の一例）を設け、この複数の相帯群１３Ｂを導線により夫々電気的に並列接続している（右欄参照）。同様に、３〜４層目の２層ユニット１２の複数の相帯１３（ロータ磁極が既約分数の分母の所定倍数分（１倍）隣接して配置される範囲にある複数の最内相帯の一例、本実施形態では５つの単位コイル１１で接続されている）を導線により電気的に直列接続して複数の相帯群１３Ｂ（本実施形態では２つ、第二相帯群の一例）を設け、この複数の相帯群１３Ｂを導線により夫々電気的に並列接続している（右欄参照）。そして、最外相帯である複数の相帯群１３Ｂと最内相帯である複数の相帯群１３Ｂとの各１つずつを電気的に直列接続している。
【００７９】
図２５〜図２８の例では、１層目〜２層目の２層ユニット１２と３層目〜４層目の２層ユニット１２とが、図３の例と同様に、展開方向に８スロット（毎極スロット数に対する直近の整数を２倍にした整数値）ずれている。図２５の例では、１層目〜２層目の２層ユニット１２の巻順番１〜５（丸囲み数字）の相帯群１３Ｂ（第一相帯群の一例）と３層目〜４層目の２層ユニット１２の巻順番１〜５（丸囲み数字）の相帯群１３Ｂ（第二相帯群の一例）とを導線（接続線、図示では太実線）により電気的に直列接続し、１層目〜２層目の２層ユニット１２の巻順番６〜１０（丸囲み数字）の相帯群１３Ｂ（第一相帯群の一例）と３層目〜４層目の２層ユニット１２の巻順番６〜１０（丸囲み数字）の相帯群１３Ｂ（第二相帯群の一例）とを導線（接続線、図示では太実線）により電気的に直列接続している。図２６の例では、１層目〜２層目の２層ユニット１２の巻順番１〜５の相帯群１３Ｂ（第一相帯群の一例）と３層目〜４層目の２層ユニット１２の巻順番６〜１０の相帯群１３Ｂ（第二相帯群の一例）とを導線（接続線、図示では太実線）により電気的に直列接続し、１層目〜２層目の２層ユニット１２の巻順番６〜１０の相帯群１３Ｂ（第一相帯群の一例）と３層目〜４層目の２層ユニット１２の巻順番１〜５の相帯群１３Ｂ（第二相帯群の一例）とを導線（接続線、図示では太実線）により電気的に直列接続している。
【００８０】
図２７の例では、１層目〜２層目の２層ユニット１２の巻順番１〜５の相帯群１３Ｂ（第一相帯群の一例）と３層目〜４層目の２層ユニット１２の巻順番１〜５の相帯群１３Ｂ（第二相帯群の一例）とを導線（接続線、図示では太実線）により電気的に直列接続し、３層目〜４層目の２層ユニット１２の巻順番６〜１０の相帯群１３Ｂ（第二相帯群の一例）と１層目〜２層目の２層ユニット１２の巻順番６〜１０の相帯群１３Ｂ（第一相帯群の一例）とを導線（接続線、図示では太実線）により電気的に直列接続している。図２８の例では、１層目〜２層目の２層ユニット１２の巻順番１〜５の相帯群１３Ｂ（第一相帯群の一例）と３層目〜４層目の２層ユニット１２の巻順番６〜１０の相帯群１３Ｂ（第二相帯群の一例）とを導線（接続線、図示では太実線）により電気的に直列接続し、３層目〜４層目の２層ユニット１２の巻順番１〜５の相帯群１３Ｂ（第一相帯群の一例）と１層目〜２層目の２層ユニット１２の巻順番６〜１０の相帯群１３Ｂ（第二相帯群の一例）とを導線（接続線、図示では太実線）により電気的に直列接続している。
【００８１】
つまり、１層目〜２層目の２層ユニット１２及び３層目〜４層目の２層ユニット１２を直列接続するパターンとして、１層目〜２層目の相帯群１３Ｂの２つの巻終端と３層目〜４層目の相帯群１３Ｂの２つの巻始端とを直列接続する２通り（図２５〜図２６）と、１層目〜２層目の相帯群１３Ｂの巻始端及び巻終端と３層目〜４層目の相帯群１３Ｂの巻終端及び巻始端とを夫々電気的に直列接続する場合の２通り（図２７〜図２８）と、の合計４通り存在する。
【００８２】
図２５の例では、１層目〜２層目の巻順番１〜５の相帯群１３Ｂ（又は１層目〜２層目の巻順番６〜１０の相帯群１３Ｂ）の巻終端と当該巻終端から展開方向とは反対側に４スロットずらした３層目〜４層目の巻順番１〜５の相帯群１３Ｂ（又は３層目〜４層目の巻順番６〜１０の相帯群１３Ｂ）の巻始端とを電気的に接続している。一方、図２６の例では、１層目〜２層目の巻順番１〜５の相帯群１３Ｂ（又は１層目〜２層目の巻順番６〜１０の相帯群１３Ｂ）の巻終端と当該巻終端から展開方向側に１１スロットずらした３層目〜４層目の巻順番６〜１０の相帯群１３Ｂ（又は３層目〜４層目の巻順番１〜５の相帯群１３Ｂ）の巻始端とを電気的に接続している。
【００８３】
これら図２５〜図２６の例では、１層目〜２層目の巻順番１〜５の相帯群１３Ｂの巻始端と１層目〜２層目の巻順番６〜１０の相帯群１３Ｂの巻始端とを導線（相端子用接続線、図示では太破線）により電気的に接続して相端子を構成している。また、３層目〜４層目の巻順番１〜５の相帯群１３Ｂの巻終端と３層目〜４層目の巻順番６〜１０の相帯群１３Ｂの巻終端とを導線（相端子用接続線、図示では太破線）により電気的に接続して中性点（Ｎ端）を構成している。つまり、複数の第一相帯群を電気的に接続して一方の相端子を構成し、複数の第二相帯群を電気的に接続して他方の相端子を構成している。このため、第一相帯群と第二相帯群とを電気的に接続して一方又は他方の相端子を構成することがなく、第一相帯群と第二相帯群とを接続する相端子用接続線が他の接続線と交差する箇所が少なく（図２５の例で４箇所）、交差を回避することも可能である。
【００８４】
一方、図２７〜図２８の例では、１層目〜２層目の巻順番１〜５の相帯群１３Ｂの巻始端と３層目〜４層目の巻順番６〜１０の相帯群１３Ｂ（又は３層目〜４層目の巻順番１〜５の相帯群１３Ｂ）の巻始端とを導線（相端子用接続線、図示では太破線）により電気的に接続して相端子を構成している。また、１層目〜２層目の巻順番６〜１０の相帯群１３Ｂの巻終端と３層目〜４層目の巻順番１〜５の相帯群１３Ｂ（又は３層目〜４層目の巻順番６〜１０の相帯群１３Ｂ）の巻終端とを導線（相端子用接続線、図示では太破線）により電気的に接続して中性点（Ｎ端）を構成している。その結果、図２５〜図２６の例に比べて、相端子用接続線が他の接続線と交差する箇所が増す（図２７の例で８箇所）と共に、１層目〜２層目の相帯群１３Ｂと３層目〜４層目の相帯群１３Ｂとを電気的に直接接続する２つの接続線が互いに交差している。よって、図２７〜図２８の例は、図２５〜図２６の例に比べて交差回避が煩雑で組付け性が低下すると共に、コイルエンド１１ｂの上に接続線を積み重ねる必要がありモータＭの大型化を招いてしまう。これらのことから、並列接続のモータＭにおいて、複数の第一相帯群を電気的に接続して一方の相端子を構成し、複数の第二相帯群を電気的に接続して他方の相端子を構成することが好ましい。
【００８５】
上述した実施形態におけるモータＭは、三相交流同期電動機に限定されず、二相以上の交流電動機、誘導電動機、同期電動機等であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、ステータの毎極毎相スロット数が分数である分数スロットで構成される回転電機に利用可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１      ：混成コイル
２      ：ロータ
３      ：ステータ
１１    ：単位コイル
１１ａ  ：コイルサイド
１１ｂ  ：コイルエンド
１２    ：２層ユニット
１３    ：相帯
１３Ａ  ：混成相帯
１３Ｂ  ：相帯群
１３ａ  ：層相帯
３２    ：スロット
Ｍ      ：モータ
Ｘ      ：周方向
Ｙ      ：径方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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