(57)【要約】【課題】回転電機で生じ得る渦電流損を簡易的に低減できる電機子巻線を提供する。【解決手段】電機子巻線１２は、上コイル片１２Ｕ及び下コイル片１２Ｄを備える。上コイル片１２Ｕ及び下コイル片１２Ｄのそれぞれは、固定子鉄心の巻線スロットの内部に配置されるコイル直線部１２ＵＬ，１２ＤＬと、巻線スロットの外部に配置され、コイル直線部１２ＵＬ，１２ＤＬに対して傾斜して延びる傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄを含むコイルエンド部１２ＵＥ，１２ＤＥと、を有する。上コイル片１２Ｕのコイルエンド部１２ＵＥ及び下コイル片１２Ｄのコイルエンド部１２ＤＥのうちの少なくともいずれか一方の傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄは、コイル直線部１２ＵＬ，１２ＤＬの延長線に近づくように少なくとも１回、傾斜角度を変更する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上コイル片及び下コイル片を備える回転電機の電機子巻線であって、
前記上コイル片及び下コイル片のそれぞれは、固定子鉄心の巻線スロットの内部に配置されるコイル直線部と、前記巻線スロットの外部に配置され、前記コイル直線部に対して傾斜して延びる傾斜部分を含むコイルエンド部と、を有し、
前記上コイル片の前記コイルエンド部及び前記下コイル片の前記コイルエンド部のうちの少なくともいずれか一方の傾斜部分は、前記コイル直線部の延長線に近づくように少なくとも１回、傾斜角度を変更する、回転電機の電機子巻線。
【請求項２】
前記傾斜部分は、その傾斜角度を１回だけ変更する、請求項１に記載の回転電機の電機子巻線。
【請求項３】
前記傾斜部分は、前記コイル直線部側の前記コイルエンド部の端点から前記コイルエンド部の全長に対して０．７０〜０．８０となる位置で、その傾斜角度を変更する、請求項１又は２に記載の回転電機の電機子巻線。
【請求項４】
前記上コイル片の前記傾斜部分が、対応する前記コイル直線部側から最初に傾斜する際に前記コイル直線部の延長線となす角度と、前記下コイル片の前記傾斜部分が、対応する前記コイル直線部側から最初に傾斜する際に前記コイル直線部の延長線となす角度と、が異なる、請求項１乃至３のいずれかに記載の回転電機の電機子巻線。
【請求項５】
前記上コイル片の前記傾斜部分が、対応する前記コイル直線部側から最初に傾斜する際に前記コイル直線部の延長線となす角度は、前記下コイル片の前記傾斜部分が、対応する前記コイル直線部側から最初に傾斜する際に前記コイル直線部の延長線となす角度よりも小さくなっている、請求項４に記載の回転電機の電機子巻線。
【請求項６】
前記上コイル片の前記傾斜部分のみがその傾斜角度を変更する、請求項１乃至５のいずれかに記載の回転電機の電機子巻線。
【請求項７】
前記下コイル片の前記傾斜部分のみがその傾斜角度を変更する、請求項１乃至５のいずれかに記載の回転電機の電機子巻線。
【請求項８】
前記上コイル片の前記傾斜部分及び前記下コイル片の前記傾斜部分のそれぞれが傾斜角度を変更し、
互いに平行となる前記コイル直線部の延長線と平行な方向において、前記上コイル片の前記傾斜部分が傾斜角度を変更する位置と、前記下コイル片の前記傾斜部分が傾斜角度を変更する位置とが異なる、請求項１、２、４及び５のいずれに記載の回転電機の電機子巻線。
【請求項９】
前記上コイル片の前記傾斜部分が傾斜角度を変更する位置は、前記下コイル片の前記傾斜部分が傾斜角度を変更する位置よりも、前記上コイル片及び前記下コイル片の端部側とされる、請求項８に記載の回転電機の電機子巻線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、回転電機の電機子巻線に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は一般的な回転電機の軸方向の概略断面図である。図７において、符号１０は、回転電機を構成する固定子を示し、符号２０は、固定子１０の内側で回転自在に支持される回転子を示す。回転子２０は、回転自在に支持された回転子シャフト２１と、回転子シャフト２１に設けられた回転子鉄心２２と、回転子鉄心２２に保持された回転子巻線２３とを有する。
【０００３】
固定子１０は、複数の積層鉄板を含んで円筒状をなす固定子鉄心１１と、電機子巻線１２とを有する。固定子鉄心１１は、図示省略する円環形状の鉄心支え板の内周部分に設けられたリブ１３に円環形状の複数の積層鉄板の外周部分を嵌め込み、複数の積層鉄板を軸方向に積層することで形成されている。詳しくは、積層鉄板の外周部分に設けられたダブテール形の溝にリブ１３を挿入することで、積層鉄板の外周部分がリブ１３に嵌め込まれている。
【０００４】
積層された複数の積層鉄板には軸方向に間欠的に複数のスペーサが設けられ、これにより、固定子鉄心１１に軸方向の隙間が形成され、当該隙間は径方向に延びる複数の通風ダクト１４を形成する。軸方向に積層された積層鉄板の軸方向両側のそれぞれには鉄心押え板１５が設けられ、上記各積層鉄芯及び各スペーサは鉄心押え１５により挟持され、一体的に締め付けられている。
【０００５】
固定子鉄心１１の内周部分には、軸方向に延びる複数の巻線スロットが周方向に間隔を空けて設けられている。各巻線スロットには電機子巻線１２が格納されている。電機子巻線１２は、積み重なる多数の素線導体でそれぞれ構成される上コイル片１２Ｕと、下コイル片１２Ｄとを有する。上コイル片１２Ｕ及び下コイル片１２Ｄのそれぞれは、巻線スロット内で軸方向に直線的に延びるコイル直線部と、固定子鉄心１１の端部から突き出るコイルエンド部１２ＵＥ，１２ＤＥとを有する。図７においては、コイルエンド部１２ＵＥ，１２ＤＥの範囲が矢印で示されている。
【０００６】
上コイル片１２Ｕのコイルエンド部１２ＵＥは、固定子鉄心１１の端部から軸方向に直線的に突き出た後、径方向及び周方向の両方に湾曲して延びる。そして、コイルエンド部１２ＵＥの先端は下コイル片１２Ｄのコイルエンド部１２ＤＥの先端と結合する。下コイル片１２Ｄのコイルエンド部１２ＤＥは、上コイル片１２Ｕとの結合部分から固定子鉄心１１側へ向かいつつ径方向及び周方向の両方に湾曲して延び、その後、軸方向に直線的に延びて巻線スロット内に入り込む。上コイル片１２Ｕが格納される巻線スロットと下コイル片１２Ｄが格納される巻線スロットとは異なっており、周方向に離隔している。
【０００７】
図７に示す例では、上コイル片１２Ｕのコイルエンド部１２ＵＥにおいて径方向及び周方向の両方に湾曲して延びて軸方向に対し傾斜する傾斜部分及び下コイル片１２Ｄのコイルエンド部１２ＤＥにおいて径方向及び周方向の両方に湾曲して延びて軸方向に対し傾斜する傾斜部分が、円錐面に投影した、言い換えると円錐面の一部を描く構造をなす。すなわち、各傾斜部分は、円錐面上を延びている。これにより、周方向に複数設けられる電機子巻線１２の上コイル片１２Ｕの傾斜部分及び下コイル片１２Ｄの傾斜部分はそれぞれ円錐台をなすように配置されることになる。
【０００８】
図７においては、コイルエンド部１２ＵＥ，１２ＤＥに対して軸方向の外側に設けられ、冷却用の流体の流路を形成する防風板１６と、その更に外側に配置された端板１７とが示されている。防風板１６及び端板１７はそれぞれ軸方向で見た際に円環状をなしており、固定子鉄心１１を径方向の外側から囲むフレーム１８に固定されている。
【０００９】
図８には、図７に示す回転電機の発電運転時の磁束の状態が示される。発電運転時には、回転子２０が回転し、回転子巻線２３からの磁束が電機子巻線１２を周方向に横切ることで、電機子巻線１２に電流が流れる。この際、電機子巻線１２のコイルエンド部１２ＵＥ，１２ＤＥは径方向及び周方向の両方に曲げられているため、コイルエンド部１２ＵＥ，１２ＤＥの周囲には軸方向成分を有する磁束が発生する。図８における符号ＢＬで示す矢印は磁束の方向を示す。コイルエンド部１２ＵＥ，１２ＤＥに流れる電流により生じる磁束には、矢印ＢＬで示すように軸方向でコイルエンド部１２ＵＥ，１２ＤＥから離れるように進んだ後に径方向に曲がり、その後、コイルエンド部１２ＵＥ，１２ＤＥ側に進むような磁束が存在する。
【００１０】
上述のような矢印ＢＬで示される磁束のうちの固定子鉄心１１側から離れる方向の軸方向成分を有するものは、回転電機端部の構造物である防風板１６や端板１７、図示しない冷却用クーラーなど（以下、端部構造物）に入射し、錯交し得る。端部構造物に磁束が錯交した場合には、端部構造物に渦電流が流れ、渦電流損が生じる。このような渦電流損は、電機子巻線１２に流れる電流に対する損失となるため、回転電機の運転効率を低下させる。
【００１１】
上述のような渦電流損を考慮し、端部構造物に磁気シールドを設け、磁気シールドによって端部構造物に入射しようとする磁束を遮蔽する場合がある。このような磁気シールドは端部構造物よりも導電性の高い材料から形成されることで、端部構造物で渦電流が生じる場合よりも渦電流損を低減できる。
【００１２】
磁気シールドによって渦電流損を効果的に抑制するためには、防風板１６や端板１７のような大型の構造物の形状に合わせた大型の磁気シールドを配置することが有用である。しかしながら、この場合、組み立ての工数やコストが大幅に増加するという問題が生じ得る。また、大型の磁気シールドによって冷却のための通風が阻害される虞もあるため、冷却性能の低下の問題も生じ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】実開平５−３０７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は上記実情を考慮してなされたものであり、回転電機で生じ得る渦電流損を簡易的に低減できる電機子巻線を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
実施の形態にかかる回転電機の電機子巻線は、上コイル片及び下コイル片を備える回転電機の電機子巻線であって、前記上コイル片及び下コイル片のそれぞれは、固定子鉄心の巻線スロットの内部に配置されるコイル直線部と、前記巻線スロットの外部に配置され、前記コイル直線部に対して傾斜して延びる傾斜部分を含むコイルエンド部と、を有する。そして、前記上コイル片の前記コイルエンド部及び前記下コイル片の前記コイルエンド部のうちの少なくともいずれか一方の傾斜部分は、前記コイル直線部の延長線に近づくように少なくとも１回、傾斜角度を変更する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、回転電機で生じ得る渦電流損を簡易的に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施の形態にかかる電機子巻線を備える回転電機の概略断面図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、回転電機の電機子巻線のコイルエンド部に流れる電流により生じる磁束の軸方向成分を説明するための図である。
【図３】図１に示す回転電機の電機子巻線のコイルエンド部において２段階に折れ曲がる傾斜部分の傾斜角度と、渦電流損及び軸方向長さと、の関係を表したグラフを示す図である。
【図４】第２の実施の形態にかかる電機子巻線を備える回転電機の概略断面図である。
【図５】第３の実施の形態にかかる電機子巻線を備える回転電機の概略断面図である。
【図６】第４の実施の形態にかかる電機子巻線を備える回転電機の概略断面図である。
【図７】一般的な回転電機の概略断面図である。
【図８】図７に示す回転電機の電機子巻線のコイルエンド部に流れる電流により生じる磁束を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、添付の図面を参照して各実施の形態を詳細に説明する。以下に説明する各実施の形態における構成部分のうちの図７及び図８に示した回転電機の構成部分と同様のものには、同一の符号を付している。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態にかかる回転電機１の概略断面図であり、詳しくは回転電機１の端部構造を軸方向に沿って切断して示した断面図である。回転電機１は、固定子１０と、固定子１０の内側で回転自在に支持される回転子２０とを備える。
【００２０】
回転子２０は、回転自在に支持された回転子シャフト２１と、回転子シャフト２１に設けられた回転子鉄心２２と、回転子鉄心２２に保持された回転子巻線２３とを有する。回転子２０は、回転軸線Ａを中心に回転する。実施の形態の説明では、単に軸方向と言う場合、その方向は、回転子２０の回転軸線Ａ上の方向又は回転軸線Ａに平行な方向のことを意味する。また、単に径方向と言う場合、その方向は、回転軸線Ａに対して直交する方向を意味する。また、単に周方向と言う場合、その方向は、回転軸線Ａを中心とする回転方向に沿う方向を意味する。
【００２１】
固定子１０は、複数の、積層鉄板、具体的には電磁鋼板を積層し円筒状をなす固定子鉄心１１と、電機子巻線１２とを有する。固定子鉄心１１は、外周部で保持する軸状の複数のリブ１３と軸方向両側に配置された鉄心押え１５により挟持され、一体的に締め付けられる。
【００２２】
円筒状をなした固定子鉄心１１は回転子２０と同軸に配置される。固定子鉄心１１の内周部分には、軸方向に延びる複数の巻線スロットが周方向に間隔を空けて設けられている。各巻線スロットには電機子巻線１２が格納されている。電機子巻線１２は、積み重なる多数の素線導体でそれぞれ構成される上コイル片１２Ｕと、下コイル片１２Ｄとを有する。
【００２３】
上コイル片１２Ｕ及び下コイル片１２Ｄはループ状をなすように結合されている。上コイル片１２Ｕ及び下コイル片１２Ｄのそれぞれは、固定子鉄心１１の巻線スロットの内部に配置されるコイル直線部１２ＵＬ，１２ＤＬ（破線で示す）と、巻線スロットから突出するように巻線スロットの外部に配置され、コイル直線部１２ＵＬ，１２ＤＬに対して傾斜して延びる傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄを含むコイルエンド部１２ＵＥ，１２ＤＥと、を有する。図１においては、コイルエンド部１２ＵＥ，１２ＤＥの範囲が矢印Ｘで示されている。
【００２４】
上コイル片１２Ｕ及び下コイル片１２Ｄのそれぞれは、詳しくはコイル直線部１２ＵＬ，１２ＤＬと、コイル直線部１２ＵＬ，１２ＤＬの一端及び他端のそれぞれから突き出る一対のコイルエンド部１２ＵＥ，１２ＤＥとで構成される。ただし、図１においては、一端側のコイルエンド部１２ＵＥ，１２ＤＥのみを示している。コイルエンド部１２ＵＥ，１２ＤＥは一端側と他端側とで対称的に形成されるため、以下では一端側のコイルエンド部１２ＵＥ，１２ＤＥについて説明し、他端側のコイルエンド部１２ＵＥ，１２ＤＥの説明は省略する。
【００２５】
上コイル片１２Ｕのコイルエンド部１２ＵＥは、対応するコイル直線部１２ＵＬから軸方向に直線的に突き出る基端部分１２０Ｕと、基端部分１２０Ｕから軸方向に対して傾斜して延び、且つ径方向及び周方向の両方に湾曲して延びる傾斜部分１２１Ｕとを有する。同様に、下コイル片１２Ｄのコイルエンド部１２ＤＥは、対応するコイル直線部１２ＤＬから軸方向に直線的に突き出る基端部分１２０Ｄと、基端部分１２０Ｄから径方向及び周方向の両方に湾曲して延び、且つ軸方向に対して傾斜する傾斜部分１２１Ｄとを有する。上コイル片１２Ｕのコイルエンド部１２ＵＥと下コイル片１２Ｄのコイルエンド部１２ＤＥはそれぞれの先端部で接続する。
【００２６】
ここで、本実施の形態における上コイル片１２Ｕの傾斜部分１２１Ｕ及び下コイル片１２Ｄの傾斜部分１２１Ｄのそれぞれは、対応するコイル直線部１２ＵＬ，１２ＤＬの延長線に近づくようにその傾斜角度をその途中で変更している。詳しくは、上コイル片１２Ｕの傾斜部分１２１Ｕは、対応するコイル直線部１２ＵＬ側から最初に傾斜する際にコイル直線部１２ＵＬの延長線と角度αをなすように傾斜し、その後、コイル直線部１２ＵＬの延長線と角度βなすようにして傾斜している。角度α及び角度βは鋭角であり、角度βは角度αよりも小さい角度である。これにより、傾斜部分１２１Ｕはコイル直線部１２ＵＬの延長線に近づくように傾斜角度を変更することになる。なお、本実施の形態では傾斜部分１２１Ｕがその傾斜角度を１回だけ変更するが、その傾斜角度は２回以上変更されてもよい。
【００２７】
また、下コイル片１２Ｄの傾斜部分１２１Ｄもその傾斜角度を１回だけ変更しており、本実施の形態では、上コイル片１２Ｕの傾斜部分１２１Ｕと同様の角度にて２段階に折り曲げられている。すなわち、傾斜部分１２１Ｄは，対応するコイル直線部１２ＤＬ側から最初に傾斜する際にコイル直線部１２ＤＬの延長線と角度αをなすように傾斜し、その後、コイル直線部１２ＤＬの延長線と角度βをなすようにして傾斜している。なお、コイル直線部１２ＵＬ，１２ＤＬの延長線は互いに平行であり、且つ軸方向に平行である。また、上コイル片１２Ｕの傾斜部分１２１Ｕと下コイル片１２Ｄの傾斜部分１２１Ｄとは互いに異なる角度で折り曲げられてもよいし、傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄのうちのいずれか一方の傾斜角度のみが変更されてもよい。
【００２８】
本実施の形態では、上コイル片１２Ｕの傾斜部分１２１Ｕ及び下コイル片１２Ｄの傾斜部分１２１Ｄのそれぞれが円錐面に投影した、言い換えると円錐面の一部を描く構造をなしている。すなわち、上コイル片１２Ｕの傾斜部分１２１Ｕ及び下コイル片１２Ｄの傾斜部分１２１Ｄのそれぞれは円錐面に従って延びている。ここで、本実施の形態では傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄのうちの角度αをなす部分が辿る円錐面上の曲線と、角度βをなす部分が辿る円錐面上の曲線は異なる。これにより、傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄは、対応するコイル直線部１２ＵＬ，１２ＤＬと平行に延びる所定位置の回転軸線、本例では回転軸線Ａを中心に回転された際に、複数の円錐台を連ねた立体形状を描画するようになっている。
【００２９】
なお、上コイル片１２Ｕの傾斜部分１２１Ｕ及び下コイル片１２Ｄの傾斜部分１２１Ｄの傾斜角度（角度α、角度β）は、上述したように傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄが回転軸線Ａを中心に回転された際に描画される複数の円錐台を連ねた立体形状における各円錐台のテーパー角によって規定することができる。すなわち、本実施の形態では、コイル直線部１２ＵＬ，１２ＤＬに近い位置で描画される円錐台のテーパー角が、角度αと一致しており、コイルエンド部１２ＵＥ，１２ＤＥの先端側で描画される円錐台のテーパー角が、角度βと一致している。
【００３０】
また、本実施の形態では上コイル片１２Ｕの傾斜部分１２１Ｕが傾斜角度を変更する角度変更位置Ｐ１が、コイル直線部１２ＵＬ側のコイルエンド部１２ＵＥの端点Ｅ１からコイルエンド部１２ＵＥの全長に対して０．７５（３／４）となる位置（矢印Ｙ参照）になっている。同様に、下コイル片１２Ｄの傾斜部分１２１Ｄが傾斜角度を変更する角度変更位置Ｐ２が、コイル直線部１２ＤＬ側のコイルエンド部１２ＤＥの端点Ｅ２からコイルエンド部１２ＤＥの全長に対して０．７５（３／４）となる位置になっている。
【００３１】
各傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄが傾斜角度を変更する位置は、特に限定されるものではない。しかしながら、各傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄの角度変更位置は、コイル直線部側のコイルエンド部の端点からコイルエンド部の全長に対して０．７０〜０．８０となる位置に設定することが好ましく、０．７５であること特に好ましい。
【００３２】
本実施の形態に係る回転電機１は、図７の場合と同様に、防風板１６と、端板１７とを備える。防風板１６及び端板１７はそれぞれ軸方向で見た際に円環状をなしており、固定子鉄心１１を径方向の外側から囲むフレーム１８に固定されている。また、符号１９は、回転子シャフト２１の外周面に固定されたファンを示す。ファン１９は回転子２０と一体に回転することにより、冷却のための流れを形成する。
【００３３】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
【００３４】
回転電機１を発電機として機能させるために回転子２０を回転させた場合には、回転子２０の回転子巻線２３からの磁束が電機子巻線１２を周方向に横切ることで、電機子巻線１２に電流が流れる。電機子巻線１２に電流が流れると、電機子巻線１２の周囲を周回するように磁束が生じる。この際、電機子巻線１２の上コイル片１２Ｕのコイルエンド部１２ＵＥ及び下コイル片１２Ｄのコイルエンド部１２ＤＥでは、各傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄが径方向及び周方向の両方に湾曲しているため、傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄの周囲には、図８に示したような軸方向成分を有する磁束が発生する。このような軸方向成分を有する磁束が防風板１６や端板１７に錯交した場合には、防風板１６や端板１７に渦電流が生じることで、渦電流損が生じる。
【００３５】
ここで、本実施の形態における上コイル片１２Ｕのコイルエンド部１２ＵＥの傾斜部分１２１Ｕ及び下コイル片１２Ｄのコイルエンド部１２ＤＥの傾斜部分１２１Ｄはそれぞれ、対応するコイル直線部１２ＵＬ，１２ＤＬの延長線に近づくようにその傾斜角度をその途中で変更している。これによって、防風板１６や端板１７側に向かう磁束の軸方向成分を、傾斜部分１２１Ｕ，傾斜部分１２１Ｄが一定の角度で傾斜する場合よりも抑制することが可能となり、渦電流損を抑制することが可能となる。このことについて、以下に詳しく説明する。
【００３６】
図２（Ａ），（Ｂ）は、回転電機の電機子巻線のコイルエンド部に流れる電流により生じる磁束の軸方向成分を説明するための図である。図２（Ａ）は、コイルエンド部が対応するコイル直線部の延長線に対して一定の角度αをなして傾斜している回転電機を示す。図２（Ｂ）は、コイルエンド部が対応するコイル直線部の延長線に対して角度αよりも小さい一定の角度βをなして傾斜している回転電機を示す。
【００３７】
コイルエンド部において一定の角度α又は角度βをなして傾斜する部分に流れる電流で生じる磁束は、当該傾斜部分の軸線（コイル軸線）に対して直交する面において軸線の周囲を周回するように生じる。この際、図２（Ａ）と、図２（Ｂ）とを対比して明らかなように、傾斜部分とコイル直線部の延長線とがなす角度が小さい方が、磁束の軸方向成分が小さくなる。したがって、本実施の形態のように、上コイル片１２Ｕの傾斜部分１２１Ｕ及び下コイル片１２Ｄの傾斜部分１２１Ｄのそれぞれが、対応するコイル直線部１２ＵＬ，１２ＤＬの延長線に近づくように傾斜角度を変更する場合には、防風板１６や端板１７側に向かう磁束の軸方向成分を、傾斜部分１２１Ｕ，傾斜部分１２１Ｄが一定の角度で傾斜する場合よりも抑制することが可能となる。これにより、磁束が防風板１６や端板１７に錯交することを抑制でき、その結果、渦電流損を抑制できるようになる。
【００３８】
ここで、本実施の形態では傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄが対応するコイル直線部１２ＵＬ，１２ＤＬの延長線に近づくようにその傾斜角度を途中で変更する。このような構成は、電機子巻線１２の軸方向長さの増加を抑制するために採用されている。つまり、例えば一般的なコイルエンド部の傾斜角度よりも小さい角度で、傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄの全体をコイル直線部１２ＵＬ，１２ＤＬの延長線に近づくように傾けた場合には、電機子巻線のコイルエンド部に流れる電流で生じる磁束の軸方向成分を抑制できるが、電機子巻線の軸方向長さが過剰に増加する虞がある。これに対し、本実施の形態のように傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄの傾斜角度を部分的に変更した場合には、電機子巻線１２の軸方向長さの増加を抑制しつつ、コイルエンド部１２ＵＥ，１２ＤＥに流れる電流で生じる磁束の軸方向成分を抑制することが可能なため、傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄの全体を傾斜させる場合よりもコンパクト化の点で有利になる。
【００３９】
とりわけ本実施の形態では、上コイル片１２Ｕの傾斜部分１２１Ｕの角度変更位置Ｐ１が、コイル直線部１２ＵＬ側のコイルエンド部１２ＵＥの端点Ｅ１からコイルエンド部１２ＵＥの全長に対して０．７５（３／４）となる位置になっている。また、下コイル片１２Ｄの傾斜部分１２１Ｄの角度変更位置Ｐ２も、コイル直線部１２ＤＬ側のコイルエンド部１２ＤＥの端点Ｅ２からコイルエンド部１２ＤＥの全長に対して０．７５（３／４）となる位置になっている。これにより、電機子巻線１２の軸方向長さの増加を抑制しつつ、磁束の軸方向成分を効果的に抑制できるようになっている。
【００４０】
本件発明者は、コイルエンド部１２ＵＥ，１２ＤＥに流れる電流により生じる磁束において比較的大きい軸方向成分を有する磁束は、コイル直線部１２ＵＬ側のコイルエンド部１２ＵＥの端点Ｅ１からコイルエンド部１２ＵＥの全長に対して０．７５（３／４）となる位置であって、径方向において上コイル片１２Ｕのコイルエンド部１２ＵＥと下コイル片１２Ｄのコイルエンド部１２ＤＥとの間の位置Ｐ３（図１参照）又はその近傍を中心として周回する傾向があることを見出した。このような傾向が生じる場合、位置Ｐ３及びその近傍では、大きい軸方向成分を有する磁束が生じている。そのため、位置Ｐ３又はその近傍で傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄの傾斜角度を変更させれば、磁束の軸方向成分を効果的に抑制することを可能となる。ここで、傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄの傾斜角度の変更位置が位置Ｐ３又はその近傍にすることで、磁束の軸方向成分を効果的に抑制しつつ電機子巻線１２の軸方向長さの大型化を最大限、抑制できる。
【００４１】
以上に説明した本実施の形態によれば、回転電機１で生じ得る渦電流損を簡易的に低減できる。すなわち、本実施の形態では電機子巻線１２のコイルエンド部１２ＵＥ，１２ＤＥに流れる電流により生じる磁束の軸方向成分をコイルエンド部１２ＵＥ，１２ＤＥの傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄの傾斜角度を変更するのみで抑制し、これにより渦電流損を抑制できる。そのため、従来のように防風板１６や端板１７の形状に合わせた大型の磁気シールドを配置する場合よりも、簡易的に渦電流損を低減し得る。又は、コンパクトな磁気シールドと協働して効果的に渦電流損を低減することで、結果的に、従来のように大型の磁気シールドを配置する場合よりも簡易的に渦電流損を低減し得る。
【００４２】
図３は、本実施の形態に係る回転電機１の電機子巻線１２のコイルエンド部１２ＵＥ，１２ＤＥにおいて２段階に折れ曲がる傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄの傾斜角度（角度αと、角度β）と、渦電流損及び軸方向長さと、の関係を表したグラフである。横軸は、角度β／角度αの値を示し、その値が小さい程、傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄが角度変更位置から大きくコイル直線部１２ＵＬ，１２ＤＬの延長線側に近づくように傾斜することを意味する。縦軸は、渦電流損の大きさ及び電機子巻線１２の軸方向長さを示している。縦軸における数値は、コイルエンド部１２ＵＥ，１２ＤＥの傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄが一定の角度αで傾斜する場合の渦電流損の値を、１．００として示している。
【００４３】
実線のラインＬ１は渦電流損を示し、破線のラインＬ２は電機子巻線１２の軸方向長さを示しており、これらの値はシミュレーションにより導出されている。図３のラインＬ１に示すように、傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄはコイル直線部１２ＵＬ，１２ＤＬの延長線側に大きく傾斜する程、渦電流損を抑制できる。このような結果からも本実施の形態による渦電流損の低減効果が確認できる。なお、傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄが大きく傾斜する程、渦電流損は抑制されるが、ラインＬ２に示すように、傾斜が大きい程、電機子巻線１２の軸方向長さは大きくなる。電機子巻線１２の軸方向長さが過剰に大きくなることは望ましくないため、傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄを過剰に大きく傾斜させることは望ましくない。本件発明者は、回転電機の大型化の抑制及び運転時の安定性の観点から、角度βは、角度α×０．６〜０．８であることが好ましく、角度α×０．６５〜０．７５であることが更に好ましく、とりわけ角度α×０．７であることが一層好ましいことを知見している。
【００４４】
また、本実施の形態では傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄの傾斜角度が１回だけ変更される。これにより、傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄの複雑化が抑制されるため、電機子巻線１２の作製の手間を抑制できる。
【００４５】
また、傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄはコイル直線部１２ＵＬ，１２ＤＬ側のコイルエンド部１２ＵＥ，１２ＤＥの端点からコイルエンド部１２ＵＥ，１２ＤＥの全長に対して０．７０〜０．８０となる位置、具体的に０．７５となる位置で、その傾斜角度を変更している。これにより、電機子巻線１２の軸方向長さを大型化させることなく磁束の軸方向成分を効果的に抑制できる。
【００４６】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について図４を参照して説明する。本実施の形態における構成部分のうちの図７及び図８に示した回転電機の構成部分および第１の実施の形態の構成部分と同様のものには、同一の符号を付し、共通する部分の説明を省略する場合がある。
【００４７】
本実施の形態では、上コイル片１２Ｕの傾斜部分１２１Ｕが、対応するコイル直線部１２ＵＬ側から最初に傾斜する際にコイル直線部１２ＵＬの延長線となす角度α１と、下コイル片１２Ｄの傾斜部分１２１Ｄが、対応するコイル直線部１２ＤＬ側から最初に傾斜する際にコイル直線部１２ＤＬの延長線となす角度α２と、が異なっている。より詳しくは、角度α１は、角度α２よりも小さくなっている。
【００４８】
また、上コイル片１２Ｕの傾斜部分１２１Ｕ及び下コイル片１２Ｄの傾斜部分１２１Ｄの両方がその途中で傾斜角度を変更しており、傾斜部分１２１Ｕは対応するコイル直線部１２ＵＬの延長線に対して角度α１をなした後に、コイル直線部１２ＵＬの延長線と角度β１をなすようにして傾斜している。また、傾斜部分１２１Ｄは対応するコイル直線部１２ＤＬの延長線に対して角度α２をなした後に、コイル直線部１２ＤＬの延長線と角度β２をなすようにして傾斜している。ここで、角度β１と角度β２も異なっており、角度β１は、角度β２よりも小さくなっている。すなわち、上コイル片１２Ｕの傾斜部分１２１Ｕが対応するコイル直線部１２ＵＬの延長線に対して角度α１をなして最初に傾斜して延びた後、傾斜角度を変更した際に対応するコイル直線部１２ＵＬの延長線に対してなす角度β１が、下コイル片１２Ｄの傾斜部分１２１Ｄが対応するコイル直線部１２ＤＬの延長線に対して角度α２をなして最初に傾斜して延びた後、傾斜角度を変更した際に対応するコイル直線部１２ＤＬの延長線に対してなす角度β２よりも小さくなっている。
【００４９】
また、コイル直線部１２ＵＬの延長線及びコイル直線部１２ＤＬの延長線と平行な方向、つまり軸方向において、上コイル片１２Ｕの傾斜部分１２１Ｕが傾斜角度を変更する位置は、下コイル片１２Ｄの傾斜部分１２１Ｄが傾斜角度を変更する位置と異なる。つまり、軸方向で、角度変更位置Ｐ１と角度変更位置Ｐ２とが離れている。具体的には、角度変更位置Ｐ１が角度変更位置Ｐ２よりも上コイル片１２Ｕ及び下コイル片１２Ｄの端部側とされている。
【００５０】
本実施の形態では、上コイル片１２Ｕの傾斜部分１２１Ｕが、対応するコイル直線部１２ＵＬ側から最初に傾斜する際にコイル直線部１２ＵＬの延長線となす角度α１が、下コイル片１２Ｄの傾斜部分１２１Ｄが、対応するコイル直線部１２ＤＬ側から最初に傾斜する際にコイル直線部１２ＤＬの延長線となす角度α２よりも小さいため、上コイル片１２Ｕのコイルエンド部１２ＵＥと下コイル片１２Ｄのコイルエンド部１２ＤＥとの間の隙間が次第に大きくなる。また、上コイル片１２Ｕの傾斜部分１２１Ｕが傾斜角度を変更した後にコイル直線部１２ＵＬの延長線となす角度β１が、下コイル片１２Ｄの傾斜部分１２１Ｄが傾斜角度を変更した後にコイル直線部１２ＵＬの延長線となす角度β２よりも小さくなっているため、上コイル片１２Ｕのコイルエンド部１２ＵＥと下コイル片１２Ｄのコイルエンド部１２ＤＥとの間の隙間は先端に向けてさらに大きくなっていく。
【００５１】
これにより、上コイル片１２Ｕのコイルエンド部１２ＵＥと下コイル片１２Ｄのコイルエンド部１２ＤＥとの間の距離が、角度α１＝角度α２且つ角度β１＝角度β２の場合よりも大きくなることで、上コイル片１２Ｕのコイルエンド部１２ＵＥに流れる電流により生じる磁束によって下コイル片１２Ｄのコイルエンド部１２ＤＥで渦電流が発生することを抑制でき、その逆も同様に成り立つ。
【００５２】
以上のような本実施の形態によれば、電機子巻線１２のコイルエンド部１２ＵＥ，１２ＤＥに流れる電流により生じる磁束の軸方向成分を、コイルエンド部１２ＵＥ，１２ＤＥの傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄの傾斜角度を変更することで抑制して渦電流損を抑制できることに加えて、上コイル片１２Ｕのコイルエンド部１２ＵＥ及び下コイル片１２Ｄのコイルエンド部１２ＤＥにおいて渦電流が生じることも抑制できる。これにより、渦電流損を効果的に低減できる。
【００５３】
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態について図５を参照して説明する。本実施の形態における構成部分のうちの図７及び図８に示した回転電機の構成部分および第１及び第２の実施の形態の構成部分と同様のものには、同一の符号を付し、共通する部分の説明を省略する場合がある。
【００５４】
本実施の形態では、上コイル片１２Ｕの傾斜部分１２１Ｕのみがその傾斜角度を変更し、下コイル片１２Ｄの傾斜部分１２１Ｄは傾斜角度を変更せず一定の角度で傾斜して延びる。上コイル片１２Ｕの傾斜部分１２１Ｕは、対応するコイル直線部１２ＵＬの延長線に対して角度αをなした後に、コイル直線部１２ＵＬの延長線と角度β１をなすようにして傾斜している。
【００５５】
本実施の形態では、上コイル片１２Ｕのコイルエンド部１２ＵＥと下コイル片１２Ｄのコイルエンド部１２ＤＥとの間の隙間が、上コイル片１２Ｕの角度変更位置から次第に大きくなっていく。
【００５６】
本実施の形態によれば、電機子巻線１２の上コイル片１２Ｕのコイルエンド部１２ＵＥに流れる電流により生じる磁束の軸方向成分を、コイルエンド部１２ＵＥの傾斜部分１２１Ｕの傾斜角度を変更することで抑制して渦電流損を抑制できることに加えて、上コイル片１２Ｕのコイルエンド部１２ＵＥ及び下コイル片１２Ｄのコイルエンド部１２ＤＥにおいて渦電流が生じることも抑制できる。これにより、渦電流損を効果的に低減できる。また、上コイル片１２Ｕのコイルエンド部１２ＵＥと下コイル片１２Ｄのコイルエンド部１２ＤＥのうちの一方の傾斜部分のみが傾斜角度を変更されるため、第２の実施の形態よりも電機子巻線１２を容易に作製することが可能となる。
【００５７】
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態について図６を参照して説明する。本実施の形態における構成部分のうちの図７及び図８に示した回転電機の構成部分および第１乃至第３の実施の形態の構成部分と同様のものには、同一の符号を付し、共通する部分の説明を省略する場合がある。
【００５８】
本実施の形態では、下コイル片１２Ｄの傾斜部分１２１Ｄのみがその傾斜角度を変更し、上コイル片１２Ｕの傾斜部分１２１Ｕは傾斜角度を変更せず一定の角度で傾斜して延びる。下コイル片１２Ｄの傾斜部分１２１Ｄは、対応するコイル直線部１２ＤＬの延長線に対して角度αをなした後に、コイル直線部１２ＤＬの延長線と角度βをなすようにして傾斜している。下コイル片１２Ｄの傾斜部分１２１Ｄが、コイル直線部１２ＤＬ側から最初に対応するコイル直線部１２ＤＬに対してなす角度αは、上コイル片１２Ｕの傾斜部分１２１Ｕが対応するコイル直線部１２ＵＬに対してなす傾斜角度よりも大きくなっている。
【００５９】
本実施の形態では、上コイル片１２Ｕのコイルエンド部１２ＵＥと下コイル片１２Ｄのコイルエンド部１２ＤＥとの間の隙間が、傾斜部分１２１Ｕ，１２１Ｄの起点から下コイル片１２Ｄの角度変更位置にかけて次第に大きくなっていく。
【００６０】
本実施の形態によれば、電機子巻線１２の下コイル片１２Ｄのコイルエンド部１２ＤＥに流れる電流により生じる磁束の軸方向成分を、コイルエンド部１２ＤＥの傾斜部分１２１Ｄの傾斜角度を変更することで抑制して渦電流損を抑制できることに加えて、上コイル片１２Ｕのコイルエンド部１２ＵＥ及び下コイル片１２Ｄのコイルエンド部１２ＤＥにおいて渦電流が生じることも抑制できる。これにより、渦電流損を効果的に低減できる。また、上コイル片１２Ｕのコイルエンド部１２ＵＥと下コイル片１２Ｄのコイルエンド部１２ＤＥのうちの一方の傾斜部分のみが傾斜角度を変更されるため、第２の実施の形態よりも電機子巻線１２を容易に作製することが可能となる。
【００６１】
以上、各実施の形態を説明したが、上記の各実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６２】
１…回転電機、１０…固定子、１１…固定子鉄心、１２…電機子巻線、１２Ｕ…上コイル片、１２ＵＬ…コイル直線部、１２ＵＥ…コイルエンド部、１２０Ｕ…基端部分、１２１Ｕ…傾斜部分、１２Ｄ…下コイル片、１２ＤＬ…コイル直線部、１２ＤＥ…コイルエンド部、１２０Ｄ…基端部分、１２１Ｄ…傾斜部分、１３…リブ、１４…通風ダクト、１５…鉄心押え板、１６…防風板、１７…端板、１８…フレーム、１９…ファン、２０…回転子、２１…回転子シャフト、２２…回転子鉄心、２３…回転子巻線、Ｐ１，Ｐ２…角度変更位置、Ｅ１，Ｅ２…端点
【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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