(57)【要約】【課題】全体をコンパクトに構成することができるとともに、製造性に優れた回転電機用電機子を提供する。【解決手段】円筒状のコア１１と、スロット１２内に配置される複数の辺部導体２１と、異なるスロット１２内に配置される辺部導体２１間を接続する複数の端部導体３１と、を備えて構成されたコイル１９と、を有する回転電機用電機子。コア１１の少なくとも軸方向一方側における端部導体３１が周方向所定位置に軸方向の段差部を有する板状部材からなるとともに、段差部に対して周方向一方側の一方側部分が、周方向他方側の他方側部分に対して軸方向外側に位置する形状とされ、少なくとも軸方向一方側における複数の端部導体３１が互いに隣接する端部導体３１間で一方側部分と他方側部分とが軸方向に重なる状態で周方向に配列されている。【選択図】図２
2010239798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延びる複数のスロットが周方向に分散配置された円筒状のコアと、前記スロットに分布巻で巻装される複数相のコイルと、を有し、
前記コイルが、前記スロット内に配置される複数の辺部導体と、異なる前記スロット内に配置される前記辺部導体間を前記コアの軸方向両端部において周方向に接続する複数の端部導体と、を備えて構成された回転電機用電機子であって、
前記コアの少なくとも軸方向一方側における前記端部導体が、周方向の所定位置に軸方向の段差部を有する板状部材からなるとともに、前記段差部に対して周方向一方側の一方側部分が、周方向他方側の他方側部分に対して軸方向外側に位置する形状とされ、
前記少なくとも軸方向一方側における複数の前記端部導体が、互いに隣接する前記端部導体間で前記一方側部分と前記他方側部分とが軸方向に重なる状態で周方向に配列されている回転電機用電機子。
【請求項２】
前記端部導体は、接続された前記辺部導体に対して径方向一方側に配置され、
それぞれの前記スロット内に複数本の前記辺部導体が径方向に並べて配置されるとともに、前記辺部導体における前記コアの軸方向端面からの突出高さが、径方向一方側の辺部導体から径方向他方側の辺部導体へ向かって順次高くなるように設定され、
異なる前記スロット内に配置され、かつ、径方向で同じ位置に配置されるそれぞれの前記辺部導体が、同一の前記端部導体に接続されている請求項１に記載の回転電機用電機子。
【請求項３】
前記端部導体は、前記スロット内で径方向他方側に配置された前記辺部導体に接続されるものほど、径方向幅が広くかつ軸方向幅が狭くなるように形成されている請求項２に記載の回転電機用電機子。
【請求項４】
前記端部導体は、径方向一方側における端部の径方向位置を揃えて配置され、前記径方向幅に応じてそれぞれの前記端部導体の断面積が略同一となるように前記軸方向幅が設定されている請求項３に記載の回転電機用電機子。
【請求項５】
それぞれの前記スロット内にｎ本（ｎは２以上の自然数）の前記辺部導体が配置され、
前記コアに対して軸方向他方側における前記端部導体は、いずれも周方向の所定位置に軸方向の段差部を有する板状部材からなるターン内接続導体、ターン間接続導体及び中性導体を有して構成されるとともに、当該軸方向他方側において、
前記スロット内において径方向で内側又は外側からｋ番目（ｋは１以上ｎ未満の全ての自然数）に配置された前記辺部導体のうちのいずれかと、（ｋ＋１）番目に配置された前記辺部導体のうちのいずれかとが、各相のコイルをなす前記ターン間接続導体で接続され、
前記ターン間接続導体に接続されていない前記辺部導体どうしは、各相のコイルをなす前記ターン内接続導体でそれぞれ接続され、
前記スロット内において径方向で内側又は外側からｎ番目に配置された前記辺部導体のうち、前記ターン間接続導体及び前記ターン内接続導体のいずれにも接続されていない各相のコイルをなす前記辺部導体が、前記中性導体に接続されている請求項２から４のいずれか一項に記載の回転電機用電機子。
【請求項６】
前記ターン内接続導体及びこれに接続された二本の前記辺部導体が、一体的に形成されたＵ字型導体として構成されている請求項５に記載の回転電機用電機子。
【請求項７】
前記端部導体は、それぞれ周方向中央部に前記段差部を有するとともに、当該段差部によるオフセット量が、前記板状部材の板厚に略等しい値に設定されている請求項１から６のいずれか一項に記載の回転電機用電機子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸方向に延びる複数のスロットが周方向に分散配置された円筒状のコアと、スロットに分布巻で巻装される複数相のコイルと、を有する回転電機用電機子に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸方向に延びる複数のスロットが周方向に分散配置された円筒状のコアと、スロットに分布巻で巻装される複数相のコイルと、を有する回転電機用電機子において、スロットに巻装されるコイルが、スロット内に配置される複数の辺部導体と、異なるスロット内に配置される辺部導体間をコアの軸方向両端部において周方向に接続する複数の端部導体と、を備えて構成されたものが既に知られている（例えば、下記の特許文献１を参照）。
【０００３】
特許文献１に記載された回転電機用電機子では、各スロット内に一本の辺部導体が配置されるとともに、異なるスロット内に配置される二本の辺部導体が、三種類の端部導体により適宜周方向に接続されてコイルが構成されている。この回転電機用電機子では、辺部導体をそれぞれスロット内に軸方向に挿入し、その後、コアの軸方向両端部において所定の端部導体により二つの辺部導体間を周方向に接続することができる。したがって、連続する一本の導体によりコイルの各ターンを構成する場合と比較して、スロットにコイルを巻装するのを容易化できるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２７０５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載された回転電機用電機子では、長さの等しい辺部導体が、所定の周期で、コアの軸方向端面からの突出高さが周方向に段階的に変化するようにスロット内に配置されている。そして、一周期毎に、異なるスロット内に配置される二本の辺部導体が、コアの軸方向一方側において第一の端部導体によって周方向に接続され、軸方向他方側において前記第一の端部導体とはそれぞれ形状の異なる第二及び第三の端部導体によって周方向に接続されている。なお、各端部導体は平板状に形成されている。このような構成では、径方向外側から見た場合に、前記一周期毎に略三角形状の無駄な空間がコアの軸方向両側に生じることになる（特許文献１の図３を参照）。結果、その分だけ軸方向長さが拡大し、回転電機用電機子全体が大型化してしまうという問題があった。また、前記一周期毎に互いに異なる形状の三種類の端部導体を用いて複数の辺部導体を接続し、それを所定周期繰り返すことでコイルを構成するため、組み付け手順が複雑で製造性が良くないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、全体をコンパクトに構成することができるとともに、製造性に優れた回転電機用電機子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】
【０００７】
この目的を達成するための、本発明に係る軸方向に延びる複数のスロットが周方向に分散配置された円筒状のコアと、前記スロットに分布巻で巻装される複数相のコイルと、を有し、前記コイルが、前記スロット内に配置される複数の辺部導体と、異なる前記スロット内に配置される前記辺部導体間を前記コアの軸方向両端部において周方向に接続する複数の端部導体と、を備えて構成された回転電機用電機子の特徴構成は、前記コアの少なくとも軸方向一方側における前記端部導体が、周方向の所定位置に軸方向の段差部を有する板状部材からなるとともに、前記段差部に対して周方向一方側の一方側部分が、周方向他方側の他方側部分に対して軸方向外側に位置する形状とされ、前記少なくとも軸方向一方側における複数の前記端部導体が、互いに隣接する前記端部導体間で前記一方側部分と前記他方側部分とが軸方向に重なる状態で周方向に配列されている点にある。
【０００８】
なお、本願では、「軸方向」、「径方向」及び「周方向」の各方向は、円筒状のコアを基準として定めるものとする。このとき、コイルを構成する各導体についての各方向は、コイルがスロットに巻装された状態での方向として規定するものとする。
また、「回転電機」は、モータ（電動機）、ジェネレータ（発電機）、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。
【０００９】
上記の構成では、複数の辺部導体をスロット内に軸方向に挿入した後でコアの軸方向両端部で複数の辺部導体と複数の端部導体とを接続することが可能であるので、スロットへのコイルの巻装が容易である。
また、上記の特徴構成によれば、コアに対して少なくとも軸方向一方側における複数の端部導体が周方向の所定位置に軸方向の段差部を有する板状部材からなり、これらが互いに隣接する端部導体間で一方側部分と他方側部分とが軸方向に重なる状態で周方向に配列されるので、少なくともコアの軸方向一方側において、軸方向長さを短く抑えることが可能となり、回転電機用電機子全体をコンパクトに構成することができる。
また、上記の特徴構成によれば、コアに対して軸方向一方側の複数の端部導体を、周方向全体に亘って環状に配置して一体化させた状態で辺部導体に組み付けることができるので、製造性が良好となる。
したがって、全体をコンパクトに構成することができるとともに、製造性に優れた回転電機用電機子を提供することができる。
【００１０】
ここで、前記端部導体は、接続された前記辺部導体に対して径方向一方側に配置され、それぞれの前記スロット内に複数本の前記辺部導体が径方向に並べて配置されるとともに、前記辺部導体における前記コアの軸方向端面からの突出高さが、径方向一方側の辺部導体から径方向他方側の辺部導体へ向かって順次高くなるように設定され、異なる前記スロット内に配置され、かつ、径方向で同じ位置に配置されるそれぞれの前記辺部導体が、同一の前記端部導体に接続されている構成とすると好適である。
【００１１】
この構成によれば、それぞれのスロット内に複数本の辺部導体が径方向に並べて配置される場合に、径方向で同じ位置に配置される辺部導体どうしを、径方向一方側から径方向他方側に向かって、周方向に配列された複数の端部導体により順次接続することができる。なお、異なるスロット内において径方向で同じ位置に配置される辺部導体どうしを周方向に配列された複数の端部導体で接続するとともに、辺部導体におけるコアの軸方向他方側の端部を適切に接続することにより、コイルの１ターン分が構成される。したがって、上記の構成によれば、径方向に並べて配置される辺部導体の数に応じた複数層巻のコイルを構成することができる。
【００１２】
また、それぞれの前記スロット内に複数本の前記辺部導体が径方向に並べて配置された構成において、前記端部導体は、前記スロット内で径方向他方側に配置された前記辺部導体に接続されるものほど、径方向幅が広くかつ軸方向幅が狭くなるように形成されている構成とすると好適である。
【００１３】
この構成によれば、例えば全ての端部導体の径方向幅及び軸方向幅を、最も径方向一方側の辺部導体に接続される端部導体と同一とする場合と比較して、軸方向長さを短縮することができる。したがって、回転電機用電機子全体をよりコンパクトに構成することができる。
【００１４】
また、前記端部導体は、径方向一方側における端部の径方向位置を揃えて配置され、前記径方向幅に応じてそれぞれの前記端部導体の断面積が略同一となるように前記軸方向幅が設定されている構成とすると好適である。
【００１５】
この構成によれば、各端部導体における電気抵抗値を略一定にすることができる。したがって、コイルにおいてジュール熱による発熱量が局所的に増大する等の不都合が生じるのを抑制することができる。
【００１６】
また、それぞれの前記スロット内にｎ本（ｎは２以上の自然数）の前記辺部導体が配置され、前記コアに対して軸方向他方側における前記端部導体は、いずれも周方向の所定位置に軸方向の段差部を有する板状部材からなるターン内接続導体、ターン間接続導体及び中性導体を有して構成されるとともに、当該軸方向他方側において、前記スロット内において径方向で内側又は外側からｋ番目（ｋは１以上ｎ未満の全ての自然数）に配置された前記辺部導体のうちのいずれかと、（ｋ＋１）番目に配置された前記辺部導体のうちのいずれかとが、各相のコイルをなす前記ターン間接続導体で接続され、前記ターン間接続導体に接続されていない前記辺部導体どうしは、各相のコイルをなす前記ターン内接続導体でそれぞれ接続され、前記スロット内において径方向で内側又は外側からｎ番目に配置された前記辺部導体のうち、前記ターン間接続導体及び前記ターン内接続導体のいずれにも接続されていない各相のコイルをなす前記辺部導体が、前記中性導体に接続されている構成とすると好適である。
【００１７】
この構成によれば、ｎ層巻の波巻コイルを備えた回転電機用電機子を適切に構成することができる。また、コアに対して軸方向他方側では、それぞれ類似する形状を有するターン間接続導体、ターン内接続導体、及び中性導体により複数の辺部導体が接続されるため、同一ターン内の接続、ターン間の接続、及び中性点の接続を、類似する方法で行うことが可能となる。よって、コアの軸方向他方側における接続のための構造を単純化して、製造性を更に良好とすることができる。
また、これらのターン間接続導体、ターン内接続導体、及び中性導体は、コアに対して軸方向一方側における端部導体にも類似する形状を有して構成されるため、これらの導体を、互いに隣接する導体間で一方側部分と他方側部分とが軸方向に重なる状態で周方向に配列させることができる。よって、軸方向他方側においても軸方向一方側と同様に、軸方向長さを短く抑えることが可能となる。したがって、回転電機用電機子全体をより一層コンパクトに構成することができる。
【００１８】
このとき、前記ターン内接続導体及びこれに接続された二本の前記辺部導体が、一体的に形成されたＵ字型導体として構成されていると好適である。
【００１９】
この構成によれば、軸方向他方側において、ターン内接続導体と二本の辺部導体とがすでに一体的に接続された状態となっているので、コアの軸方向他方側における辺部導体と端部導体との間の接続箇所の数を大幅に低減することができる。よって、製造性を更に良好なものとして、生産効率を向上させることができる。
【００２０】
これまで説明してきた回転電機用電機子の構成において、前記端部導体は、それぞれ周方向中央部に前記段差部を有するとともに、当該段差部によるオフセット量が、前記板状部材の板厚に略等しい値に設定されている構成とすると好適である。
【００２１】
この構成によれば、周方向に配置される複数の端部導体のうち、それぞれ互いに隣接する端部導体どうしが、一方側部分の略全体と他方側部分の略全体とが軸方向に近接して対向配置されることになる。よって、１ターン当たりのコイルエンド部の軸方向長さ（厚さ）を、端部導体をなす板状部材二枚分の厚さと同程度に抑えることができる。したがって、回転電機用電機子全体をよりコンパクトに構成することができる。
【００２２】
また、前記端部導体の接続部位が、前記辺部導体の接続部位に対して、軸方向から嵌合可能な構造とされている構成とすると好適である。
【００２３】
この構成によれば、複数の端部導体を周方向全体に亘って環状に配置した状態で、それぞれの端部導体と辺部導体とを軸方向に嵌合させて適切に接続することができる。
【００２４】
また、前記スロットは、径方向一方側に開口する開口部の周方向幅が、当該開口部よりも径方向他方側に位置するスロット内部の周方向幅よりも狭く形成されている構成とすると好適である。
【００２５】
これまで説明してきた回転電機用電機子は、スロットに巻装されるコイルが、複数の辺部導体と複数の端部導体とに分割可能に構成されている。よって、複数の辺部導体をスロット内に軸方向に挿入した後でコアの軸方向両端で複数の辺部導体と複数の端部導体とを接続することが可能であるので、本構成のように、コアが有するスロットが、径方向一方側に開口する開口部の周方向幅が、当該開口部よりも径方向他方側に位置するスロット内部の周方向幅よりも狭く形成された、いわゆるセミオープン型のスロットを有する回転電機用電機子に、本発明を特に有効に適用することができる。
また、上記の構成では、セミオープン型のスロットであるため、界磁により発生される磁束がコイルを構成する辺部導体の表面に到達する量を減少させることができる。よって、渦電流の発生を抑制して渦電流損を低減することができ、エネルギ効率を向上させことができる。
【００２６】
また、互いに隣接する前記スロット間に位置し、軸方向に延びる複数のティースの周方向両側壁が、互いに平行に形成されている構成とすると好適である。
【００２７】
この構成によれば、各ティースにおける径方向に直交する面の断面積が径方向全体に亘って略等しくなるので、各ティースを通過する、界磁により発生される磁界の磁束密度の大きさを径方向に略均一とすることができる。よって、各ティースにおいて磁気飽和が生じるまでの最大磁束密度を大きくして、回転電機のエネルギ効率を向上させることができる。
【００２８】
また、各ティースの周方向両側壁が互いに平行に形成されている構成において、前記辺部導体は、断面形状が矩形状の線状導体からなり、それぞれの前記スロット内に複数本の前記辺部導体が径方向に並べて配置されるとともに、前記辺部導体は、径方向外側に配置されるものほど周方向幅が広くかつ径方向幅が狭くなるように形成されている構成とすると好適である。
【００２９】
各ティースの周方向両側壁が互いに平行に形成されている場合には、各ティース間に形成されるスロットは、軸方向に直交する面での断面形状が、径方向内側ほど周方向幅が狭くかつ径方向外側ほど周方向幅が広い略台形状となる。この構成によれば、スロット内において径方向に複数本並べて配置される辺部導体の周方向幅を、スロット形状に合わせて径方向外側に配置されるものほど広くなるように形成することで、スロット内における空隙部分を減少させ、コイルの占積率を向上させることができる。
この場合において、各辺部導体の径方向幅を、径方向外側に配置されるものほど狭くなるように形成することで、コイル全体の径方向幅を狭くすることができ、コアの径方向幅を小さくすることができる。よって、回転電機全体の外径を一定としたままで、界磁としてのロータを大型化して出力を向上させることができる。更に、この構成では、各辺部導体の軸方向（通電方向に一致する）に直交する面の断面積を略等しくすることができる。よって、各辺部導体における電気抵抗値を略一定にすることができるので、コイルにおいてジュール熱による発熱量が局所的に増大する等の不都合が生じるのを抑制することができる。
なお、本発明においては、コイルが複数の辺部導体と複数の端部導体とに分割可能であるので、辺部導体の周方向幅及び径方向幅を、スロット内における径方向位置に応じて適宜変更することが容易である。よって、本発明に係る回転電機用電機子に採用可能な構成として、上記の構成が特に適している。
【００３０】
また、これまで説明してきた回転電機用電機子は、複数の前記端部導体が、互いに隣接する前記端部導体間で前記一方側部分と前記他方側部分とが軸方向に重なる状態で周方向に配列されて一体化された状態で、複数の前記辺部導体に対して軸方向に接続されてなる構成とすると好適である。
【００３１】
各端部導体が周方向の所定位置に軸方向の段差部を有する板状部材からなり、これらが互いに隣接する端部導体間で一方側部分と他方側部分とが軸方向に重なる状態で周方向に配列されて順次接続される場合には、必然的に、周方向に配列される複数の端部導体のうちの少なくとも一つは、周方向一方側に隣接する端部導体の他方側部分と周方向他方側に隣接する端部導体の一方側部分との間の空間に径方向に挿入される必要がある。しかし、一つの端部導体に関して、周方向両側に隣接する二つの端部導体がそれぞれ対応する辺部導体と接続されている状態で、その間の前記空間に径方向に挿入して辺部導体と接続するのは、困難を伴う場合が多い。
上記の構成によれば、コアに対して軸方向一方側の複数の端部導体を、予め周方向全体に亘って一体化させた状態とすることで、当該一体化した状態の全ての端部導体について、それぞれ対応する辺部導体と軸方向に接続することが可能となるので、製造性を更に良好とすることができる。
【００３２】
上記のような、互いに隣接する前記端部導体が周方向に配列されて一体化された状態で複数の前記辺部導体に対して軸方向に接続されてなる回転電機用電機子の構成において、軸方向一方側における複数の前記端部導体が、互いに隣接する前記端部導体間で前記一方側部分と前記他方側部分とが軸方向に重なる状態で周方向に配列されて一体化された一方側コイル端ユニットを形成するとともに、前記一方側コイル端ユニットは、複数の前記端部導体が、それぞれの前記端部導体の少なくとも軸方向のいずれかの表面が樹脂で被覆された状態で樹脂モールドにより一体化されて構成されていると好適である。
【００３３】
この構成によれば、一方側コイル端ユニットを形成することにより、それぞれの端部導体とそれぞれの辺部導体との接続を簡易化することができる。またその際、製造性に優れた樹脂モールドにより、一方側コイル端ユニットを適切に形成することができる。また、複数の端部導体を、それぞれの端部導体が少なくとも軸方向のいずれかの表面が電気的絶縁性の高い樹脂で被覆された状態で固定一体化することで、異なる相間での電気的絶縁性の確保が容易となる。
【００３４】
また、前記一方側コイル端ユニットは、径方向外側に突出する複数の径方向突出部を周方向に分散配置させた状態で更に一体的に備え、前記径方向突出部のそれぞれに、締結部材を軸方向に挿通可能な挿通孔が形成され、前記挿通孔を挿通する前記締結部材により、前記一方側コイル端ユニットと前記コアとが一体的に固定されている構成とすると好適である。
【００３５】
この構成によれば、径方向突出部に形成される挿通孔にボルト等の締結部材を軸方向に挿通して、一方側コイル端ユニットとコアとを固定一体化するのが容易となる。この場合において、一方側コイル端ユニットとコアとは、他の部材とは無関係にこれらの間だけで固定一体化された構成であっても良く、また、例えば更に回転電機を収容するケース等も含めて固定一体化された構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第一の実施形態に係る回転電機の全体構成を示す断面図である。
【図２】第一の実施形態に係るステータの軸方向一方側から見た全体構成を示す斜視図である。
【図３】第一の実施形態に係るステータの軸方向他方側から見た全体構成を示す斜視図である。
【図４】第一の実施形態に係るステータの軸方向に直交する断面における断面図である。
【図５】第一の実施形態に係るステータの軸方向断面図である。
【図６】第一の実施形態に係るコイルの構成を平面状に展開した状態で示した模式図である。
【図７】第一の実施形態に係る一方側コイル端ユニットを示す斜視図である。
【図８】第一の実施形態に係るステータの組み付け手順を示す説明図である。
【図９】第一の実施形態に係るステータの組み付け手順を段階的に示す斜視図である。
【図１０】第一の実施形態に係るステータの組み付け手順を段階的に示す斜視図である。
【図１１】第一の実施形態に係るステータの組み付け手順を段階的に示す斜視図である。
【図１２】第一の実施形態に係るステータの組み付け手順を段階的に示す斜視図である。
【図１３】第一の実施形態に係るステータの組み付け手順を段階的に示す斜視図である。
【図１４】第一の実施形態に係るステータの組み付け手順を段階的に示す斜視図である。
【図１５】第一の実施形態に係るステータの組み付け手順を段階的に示す斜視図である。
【図１６】第一の実施形態に係るステータの組み付け手順を段階的に示す斜視図である。
【図１７】第一の実施形態に係るステータの組み付け手順を段階的に示す斜視図である。
【図１８】第一の実施形態に係るステータの組み付け手順を段階的に示す斜視図である。
【図１９】第一の実施形態に係るステータの組み付け手順を段階的に示す斜視図である。
【図２０】第一の実施形態に係るステータの組み付け手順を段階的に示す斜視図である。
【図２１】第二の実施形態に係るステータの軸方向に直交する断面における断面図である。
【図２２】第三の実施形態に係るコイルの構成を平面状に展開した状態で示した模式図である。
【図２３】第三の実施形態に係るステータの軸方向断面図である。
【図２４】その他の実施形態に係る一方端コイルユニットの全体構成を示す斜視図である。
【図２５】その他の実施形態に係るステータの軸方向一方側から見た全体構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
〔第一の実施形態〕
本発明に係る回転電機用電機子の第一の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態においては、本発明に係る回転電機用電機子を、回転電機１のステータ２に適用した場合を例として説明する。図１は、本実施形態に係る回転電機１の全体構成を示す断面図であり、図２及び図３は、本実施形態に係るステータ２の全体構成を示す斜視図である。本実施形態に係るステータ２が備えるコイル１９は、複数の辺部導体２１と複数の端部導体３１とに分割可能に構成されている。そして、このようなコイル１９を備えるステータ２は、全体をコンパクトに構成するとともにその製造性を良好なものとすることを可能とするべく、軸方向一方側の端部導体３１が周方向の所定位置に段差部３５を有するとともに、複数の端部導体３１が周方向に配列されている点に特徴を有する。以下、この回転電機１の各部の構成について詳細に説明する。
【００３８】
１．回転電機の全体構成
図１に示すように、回転電機１は、ステータ２、ロータ３、及びケース５を備えている。ステータ２はコイル１９を備えており、当該コイル１９に電流を流すことで磁界を発生させることができる。本実施形態においては、このステータ２が本発明における「回転電機用電機子」に相当する。ステータ２は、ケース５の内周面に固定されている。ステータ２の構成については後に詳細に説明する。また、ステータ２の径方向内側には、永久磁石（不図示）を備えた界磁としてのロータ３が、ロータ軸４を回転軸としてステータ２に対して相対回転可能に支持されて配置されている。すなわち、本実施形態における回転電機１は、電機子としてのステータ２を備えたインナーロータ型の回転電機とされている。ケース５は、軸方向一方側に端壁５ａが設けられた円筒形状に形成されている。ケース５は軸方向他方側に開口しており、当該開口を塞ぐようにケース５にカバー６が取り付けられている。そして、ケース５の端壁５ａ及びカバー６の径方向中央部に軸受７が設けられており、ロータ３及びロータ軸４は軸受７を介してケース５及びカバー６に対して回転可能に支持されている。
【００３９】
２．ステータの構成
図２及び図３に示すように、ステータ２は、ステータコア１１及びコイル１９を備えている。ステータコア１１は、複数枚の円環板状の電磁鋼板を積層して構成されており、略円筒形状に形成されている。ステータコア１１の内周面には、その軸方向に延びる複数のスロット１２が、周方向に分散配置されて所定の周方向間隔で設けられている。本実施形態においては、このステータコア１１が本発明における「コア」に相当する。各スロット１２は、軸方向に直交する面における断面が互いに同じ断面形状であって、所定の幅及び深さを有している。本実施形態においては、ステータコア１１には、その全周で計４８個のスロット１２が設けられている。ステータコア１１のスロット１２には、複数相（本例ではＵ相、Ｖ相、及びＷ相の三相）のコイル１９が分布巻で巻装されている。
【００４０】
図４に示すように、ステータコア１１の互いに隣接するスロット１２間には、軸方向に延びるティース１５が設けられている。ティース１５は、その周方向両側に、軸方向及び径方向に延在する周方向壁部１７を備えている。そして、互いに隣接するティース１５間において周方向に対向する二つの周方向壁部１７の間の空間がスロット１２となる。本実施形態においては、それぞれのティース１５における周方向両側の周方向壁部１７は、それぞれ径方向に沿って形成されている。よって、本実施形態においては、軸方向に直交する断面におけるティース１５の断面形状は略台形状となり、スロット１２の断面形状は略矩形状となる。それぞれのスロット１２には、コイル１９を構成する辺部導体２１が径方向に複数本（本例では６本）並べて配置されている。コイル１９の構成については後述する。なお、スロット１２と辺部導体２１との間には、これらの間での電気的絶縁性を確保するため、絶縁シート１８が介挿されて配置されている。絶縁シート１８は、例えばアラミド繊維とポリエチレンテレフタラートを貼り合わせたもの等の電気的絶縁性及び耐熱性の高い材料で形成したシート等を用いることができる。
【００４１】
ティース１５の径方向内側の端部には、周方向に突出して軸方向に延びる周方向突出部１６が、ティース１５の周方向両側に設けられている。周方向突出部１６は、ティース１５と一体的に形成されている。そして、互いに隣接するティース１５のそれぞれに設けられた周方向に対向する二つの周方向突出部１６間に、スロット１２において径方向内側に開口する内周開口部１３が形成されている。また、スロット１２における内周開口部１３よりも径方向外側の空間は、スロット内部１４とされる。スロット内部１４に配置される辺部導体２１の周方向幅は、物理的にスロット内部１４に挿入可能であるという前提条件の下で、スロット内部１４の周方向幅Ｗ３と略等しい値に設定されている。これにより、スロット１２におけるコイル１９の占積率を向上させることで回転電機１のエネルギ効率の向上が図られている。
【００４２】
ここで、本実施形態においては、内周開口部１３の周方向幅Ｗ１は、スロット内部１４の周方向幅Ｗ３よりも狭く形成されている。すなわち、本実施形態においては、ステータコア１１のスロット１２は、セミオープンスロットとされている。そのため、ロータ３が回転したときに、ロータ３が備える永久磁石からの磁束がコイル１９を構成する辺部導体２１の表面に到達する量を減少させることができる。よって、辺部導体２１の表面における渦電流の発生を抑制して、渦電流損を低減することができる。このように、本実施形態に係るステータ２では、コイル１９の占積率の向上と渦電流損の低減との両立が可能となっている。
【００４３】
３．コイルの構成
次に、コイル１９の構成について説明する。本実施形態に係るコイル１９は、スロット１２のスロット内部１４に配置される複数の辺部導体２１と、異なるスロット１２に配置される辺部導体２１間をステータコア１１の軸方向両端部において周方向に接続する複数の端部導体３１と、を備えて構成されている。ここでは、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各相のコイル１９それぞれが、複数の辺部導体２１と複数の端部導体３１とを備えて構成されている。なお、以下では、コイル１９を構成する各部材について、特にＵ相、Ｖ相及びＷ相の各相を区別する必要がある場合には、例えば１９ｕ、１９ｖ及び１９ｗのように、各部材を示す符合の後に小文字の「ｕ」、「ｖ」及び「ｗ」を付して説明するものとする。
【００４４】
３−１．辺部導体
辺部導体２１は、軸方向に直交する面における断面形状が矩形状の線状導体で構成されている。この辺部導体２１を構成する材料は、例えば銅やアルミニウム等とすることができる。図５及び図６に示すように、辺部導体２１は、軸方向に直線的に延びる角柱状に形成されており、ステータコア１１のスロット１２内に配置される。辺部導体２１の軸方向長さは、少なくともステータコア１１の軸方向長さよりも長くなっており、スロット１２に配置された状態で、軸方向両端部がステータコア１１の軸方向両側の端面１１ａよりもそれぞれ突出している。また、図５に示すように、本実施形態においては、各スロット１２に径方向に並べて配置される複数本の辺部導体２１は、径方向外側から径方向内側に向かって、ステータコア１１の軸方向端面１１ａからの突出高さＨが順次高くなるように配置されている。つまり、複数の辺部導体２１におけるステータコア１１の軸方向端面１１ａからの突出高さＨは、径方向で最外周側の辺部導体２１から最内周側の辺部導体２１へ向かって順次高くなるように設定されている。本実施形態においては、径方向外側が「径方向一方側」となっており、径方向内側が「径方向他方側」となっている。また、図６に示すように、辺部導体２１の軸方向両端部には、辺部導体２１の中央部に対して更に軸方向外側に突出する軸方向突起部２２が形成されている。この軸方向突起部２２は、その軸方向に直交する面における断面形状が略矩形状となっており、辺部導体２１の接続部位として機能する。なお、辺部導体２１の表面は、軸方向突起部２２を除き、樹脂等からなる絶縁被膜により被覆されている。
【００４５】
本実施形態においては、毎極毎相当りのスロット数は「２」とされている。よって、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各相のコイル１９を構成する辺部導体２１ｕ、２１ｖ及び２１ｗが、それぞれ二つずつ順次繰り返して周方向に互いに隣接する二つのスロット１２に配置されている。
【００４６】
３−２．軸方向一方側の端部導体
軸方向一方側における端部導体３１は、周方向に直交する面における断面形状が矩形状の板状部材からなる導体で構成されている。この端部導体３１を構成する材料は、例えば銅やアルミニウム等とすることができる。図５及び図６に示すように、端部導体３１は、全体としてステータコア１１の軸方向端面１１ａに略平行な薄板状に形成されている。また、端部導体３１は、周方向の所定位置、本実施形態では周方向中央部に軸方向の段差部３５を有している。そして、当該段差部３５よりも周方向一方側の一方側部分３６が、周方向他方側の他方側部分３７に対して、軸方向外側にオフセットされている。すなわち、端部導体３１は、段差部３５により他方側部分３７よりも一方側部分３６の方がステータコア１１の軸方向端面１１ａからの軸方向距離が長くなるようにオフセットされている。本実施形態においては、段差部３５によるオフセット量Ｌは、端部導体３１を構成する薄板状導体の板厚ｔに略等しい値に設定されている。
【００４７】
本実施形態においては、端部導体３１は、ステータコア１１に沿って周方向に延びる周方向導体部３２と、当該周方向導体部３２の周方向両端部において径方向に屈曲して径方向内側に延びる径方向導体部３３と、を備えている。周方向導体部３２は、端部導体３１の大部分を占める導体部であり、その周方向中央部に上記段差部３５が設けられている。また、径方向導体部３３の径方向内側の端部には、辺部導体２１と接続される軸方向接続部３４が形成されている。本実施形態においては、軸方向接続部３４は、端部導体３１の軸方向両側及び径方向内側の端面に開口する形状とされている。この軸方向接続部３４の開口部は、その軸方向から見た形状が軸方向突起部２２の断面形状に対応した略矩形状となっており、端部導体３１の接続部位として機能する。なお、端部導体３１の表面は、軸方向接続部３４を除き、樹脂等からなる絶縁被膜により被覆されている。このように、互いに対応する相補的な形状を有して形成される辺部導体２１の軸方向突起部２２と端部導体３１の軸方向接続部３４とは、軸方向から嵌合可能とされている。
【００４８】
また、本実施形態においては、上記のとおり各相のコイル１９を構成する辺部導体２１ｕ、２１ｖ及び２１ｗがそれぞれ二つずつ順次繰り返して周方向に互いに隣接する二つのスロット１２に配置されている。このとき、同相のコイル１９を構成する周方向に隣接して配置される２本の辺部導体２１を一組として、周方向に隣接して配置される二組計４本の同相の辺部導体２１が、端部導体３１により周方向に接続される。より具体的には、図６に示すように、二組計４本の同相の辺部導体２１のうち、周方向内側で５スロット分離れて配置される２本の辺部導体２１が第一端部導体３１ａにより周方向に接続され、周方向外側で７スロット分離れて配置される２本の辺部導体２１が第二端部導体３１ｂにより周方向に接続される。第一端部導体３１ａにおける周方向導体部３２は、第二端部導体３１ｂにおける周方向導体部３２に対して径方向内側に配置されている。このような端部導体２１は、１ターン当たり、各相について四つずつ全部で十二設けられている。
【００４９】
図２に示すように、ステータコア１１に対して軸方向一方側の複数の端部導体３１は、互いに隣接する端部導体３１間で一方側部分３６と他方側部分３７とが軸方向に重なる状態で周方向に配列されている。本実施形態においては、複数の端部導体３１は、周方向に配列されて一体化された一方側コイル端ユニットＵ１を形成している。すなわち、互いに隣接する二つの端部導体３１のうち、周方向一方側の端部導体３１における他方側部分３７の軸方向外側に、周方向他方側の端部導体３１における一方側部分３６が対向配置され、これを順次繰り返して複数の端部導体３１を環状に配列することによって一方側コイル端ユニットＵ１が形成されている。
【００５０】
本実施形態では、各相のコイル１９を構成する辺部導体２１ｕ、２１ｖ及び２１ｗがそれぞれ二つずつ順次繰り返して周方向に互いに隣接する二つのスロット１２に配置されるのに対応して、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各相のコイル１９を構成する端部導体３１ｕ、３１ｖ及び３１ｗも周方向に順次繰り返して配列される。よって、Ｕ相の端部導体３１ｕにおける他方側部分３７の軸方向外側にＶ相の端部導体３１ｖにおける一方側部分３６が対向配置され、Ｖ相の端部導体３１ｖにおける他方側部分３７の軸方向外側にＷ相の端部導体３１ｗにおける一方側部分３６が対向配置され、Ｗ相の端部導体３１ｗにおける他方側部分３７の軸方向外側にＵ相の端部導体３１ｕにおける一方側部分３６が対向配置される。そして、これを周方向に順次繰り返すことにより、一方側コイル端ユニットＵ１が形成される。このような一方側コイル端ユニットＵ１は、全て同一形状の端部導体３１を用いて形成されており、構造が単純化されている。
【００５１】
同一の一方側コイル端ユニットＵ１を構成する複数の端部導体３１は、スロット１２内で径方向で同じ位置に配置されるそれぞれの辺部導体２１に接続されている。ここで、本実施形態においては、各端部導体３１は、辺部導体２１に対して径方向外側に配置された状態で、軸方向接続部３４と軸方向突起部２２とが軸方向に嵌合して各辺部導体２１に接続される（図７を参照）。また、本実施形態においては、図５に示すように、それぞれのスロット１２内に径方向に複数本並べて配置される辺部導体２１が、径方向外側から径方向内側に向かって、ステータコア１１の軸方向端面１１ａからの突出高さＨが順次高くなるように配置されている。したがって、突出高さＨが低い径方向外側の辺部導体２１に接続される一方側コイル端ユニットＵ１は軸方向でステータコア１１の軸方向端面１１ａに最も近接した位置に配置され、突出高さＨがより高い径方向内側の辺部導体２１に接続される一方側コイル端ユニットＵ１ほど、軸方向端面１１ａから離間した位置となるように順次積層されて配置される。
【００５２】
図５に示すように、各端部導体３１の径方向外側の端部は、ステータコア１１の径方向外側の端部付近で径方向位置を揃えて配置されている。そのため、端部導体３１は、スロット１２内で径方向内側に配置された辺部導体２１に接続されるものほど、周方向導体部３２の径方向幅が広くなっている。また、スロット１２内で径方向外側に配置された辺部導体２１に接続されるものほど、周方向導体部３２の径方向幅が狭くなっている。更に、本実施形態においては、端部導体３１は、スロット１２内で径方向内側に配置された辺部導体２１に接続されるものほど、周方向導体部３２の軸方向幅が狭くなっている。また、スロット１２内で径方向外側に配置された辺部導体２１に接続されるものほど、周方向導体部３２の軸方向幅が広くなっている。このように形成された端部導体３１は、通電方向（周方向）に直交する面の断面積が各層の端部導体３１間で略等しくなっている。これにより、コイル１９に電流を流す際に、ジュール熱による発熱量が局所的に（例えば、ステータコア１１に最も近い層をなす端部導体３１で）増大する等の不都合が生じるのを抑制することができる。
【００５３】
本実施形態においては、一方側コイル端ユニットＵ１は、樹脂モールドにより一体化されて構成されている。このとき、一方側コイル端ユニットＵ１を構成するそれぞれの端部導体３１は、少なくとも軸方向のいずれかの表面が樹脂で被覆された状態で一体化されている。本例では、図５に示すように、端部導体３１の軸方向両側の表面が樹脂で被覆されている。このように、本例では製造性に優れた樹脂モールドにより、一方側コイル端ユニットＵ１を適切に形成することができるようになっている。また、各端部導体３１を、軸方向両側の表面が電気的絶縁性の高い樹脂で被覆された状態で固定一体化することで、異なる相間での電気的絶縁性の確保が容易となる。すなわち、Ｕ相の端部導体３１ｕにおける他方側部分３７とＶ相の端部導体３１ｖにおける一方側部分３６との間、Ｖ相の端部導体３１ｖにおける他方側部分３７とＷ相の端部導体３１ｗにおける一方側部分３６との間、及びＷ相の端部導体３１ｗにおける他方側部分３７とＵ相の端部導体３１ｕにおける一方側部分３６との間の電気的絶縁性を容易に確保することが可能となっている。
【００５４】
３−３．軸方向他方側の端部導体
軸方向他方側における端部導体３１は、ターン内接続導体４１、ターン間接続導体５１、及び中性導体６１を有して構成されている。ターン間接続導体５１は、各相のコイル１９において、互いに隣接するターン間を接続する導体である。各相のターン間接続導体５１は、スロット１２内において径方向外側からｋ番目（ｋは１以上６未満の全ての自然数）に配置された同相の辺部導体２１のうちのいずれかと、（ｋ＋１）番目に配置された同相の辺部導体２１のうちのいずれかと、を接続する。ターン内接続導体４１は、各相のコイル１９において、同一ターン内の辺部導体２１どうしを接続する導体である。各相のターン内接続導体４１は、ターン間接続導体５１に接続されていない辺部導体２１どうしをそれぞれ接続する。中性導体６１は、各相のコイル１９を接続する導体である。中性導体６１は、スロット１２内において最内周側（本例では、径方向外側から６番目）に配置された辺部導体２１のうち、ターン間接続導体５１及びターン内接続導体４１のいずれにも接続されていない各相のコイル１９をなす辺部導体２１を接続する。
【００５５】
３−３−１．ターン内接続導体
ターン内接続導体４１は、周方向に直交する面における断面形状が矩形状の板状部材からなる導体で構成されている。このターン内接続導体４１を構成する材料は、例えば銅やアルミニウム等とすることができる。図５及び図６に示すように、ターン内接続導体４１は、全体としてステータコア１１の軸方向端面１１ａに略平行な薄板状に形成されている。また、ターン内接続導体４１は、周方向の所定位置、本実施形態では周方向中央部に軸方向の段差部４５を有している。そして、当該段差部４５よりも周方向他方側の他方側部分４７が、周方向一方側の一方側部分４６に対して、軸方向外側にオフセットされている。すなわち、ターン内接続導体４１は、段差部４５により一方側部分４６よりも他方側部分４７の方がステータコア１１の軸方向端面１１ａからの軸方向距離が長くなるようにオフセットされている。本実施形態においては、段差部４５によるオフセット量Ｌは、ターン内接続導体４１を構成する薄板状導体の板厚ｔに略等しい値に設定されている。なお、この板厚ｔは、各ターンにおける端部導体３１の板厚ｔに略等しい。
【００５６】
本実施形態においては、ターン内接続導体４１は、ステータコア１１に沿って周方向に延びる周方向導体部４２と、当該周方向導体部４２の周方向両端部において径方向に屈曲して径方向内側に延びる径方向導体部４３と、を備えている。周方向導体部４２は、ターン内接続導体４１の大部分を占める導体部であり、その周方向中央部に上記段差部４５が設けられている。また、径方向導体部４３の径方向内側の端部には、辺部導体２１と接続される軸方向接続部４４が形成されている。本実施形態においては、軸方向接続部４４は、ターン内接続導体４１の軸方向両側及び径方向内側の端面に開口する形状とされている。この軸方向接続部４４の開口部は、その軸方向から見た形状が軸方向突起部２２の断面形状に対応した略矩形状となっており、ターン内接続導体４１の接続部位として機能する。なお、ターン内接続導体４１の表面は、軸方向接続部４４を除き、樹脂等からなる絶縁被膜により被覆されている。このように、互いに対応する相補的な形状を有して形成される辺部導体２１の軸方向突起部２２とターン内接続導体４１の軸方向接続部４４とは、軸方向から嵌合可能とされている。
【００５７】
また、本実施形態においては、同相のコイル１９を構成する周方向に隣接して配置される２本の辺部導体２１を一組として、周方向に隣接して配置される二組計４本の同相の辺部導体２１が、ターン内接続導体４１により周方向に接続される。より具体的には、二組計４本の同相の辺部導体２１のうち、周方向内側で５スロット分離れて配置される２本の辺部導体２１が第一ターン内接続導体４１ａにより周方向に接続され、周方向外側で７スロット分離れて配置される２本の辺部導体２１が第二ターン内接続導体４１ｂにより周方向に接続される。第一ターン内接続導体４１ａにおける周方向導体部４２は、第二ターン内接続導体４１ｂにおける周方向導体部４２に対して径方向内側に配置されている。このようなターン内接続導体４１は、１ターン当たり、各相について三つずつ全部で九つ設けられている。
【００５８】
互いに隣接するターン内接続導体４１は、これらの間で一方側部分４６と他方側部分４７とが軸方向に重なる状態で周方向に配列されている。また、本実施形態においては、九つのターン内接続導体４１のうちの一部（ここでは、一つのＵ相のターン内接続導体４１ｕ及び一つのＷ相のターン内接続導体４１ｗを除く七つのターン内接続導体４１）は、周方向に配列されて一体化される他方側コイル端ユニットＵ２を形成している（図１０を参照）。すなわち、互いに隣接する二つのターン内接続導体４１のうち、周方向他方側のターン内接続導体４１における一方側部分４６の軸方向外側に、周方向一方側のターン内接続導体４１における他方側部分４７が対向配置され、これを順次繰り返して複数のターン内接続導体４１を略円弧状に配列することによって他方側コイル端ユニットＵ２が形成されている。
【００５９】
本実施形態では、各相のコイル１９を構成する辺部導体２１ｕ、２１ｖ及び２１ｗがそれぞれ二つずつ順次繰り返して周方向に互いに隣接する二つのスロット１２に配置されるのに対応して、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各相のコイル１９を構成するターン内接続導体４１ｕ、４１ｖ及び４１ｗも周方向に順次繰り返して配列される。よって、Ｕ相のターン内接続導体４１ｕにおける一方側部分４６の軸方向外側にＷ相のターン内接続導体４１ｗにおける他方側部分４７が対向配置され、Ｗ相のターン内接続導体４１ｗにおける一方側部分４６の軸方向外側にＶ相のターン内接続導体４１ｖにおける他方側部分４７が対向配置され、Ｖ相のターン内接続導体４１ｖにおける一方側部分４６の軸方向外側にＵ相のターン内接続導体４１ｕにおける他方側部分４７が対向配置される。そして、これを周方向に順次繰り返すことにより、他方側コイル端ユニットＵ２が形成される。このような他方側コイル端ユニットＵ２は、全て同一形状のターン内接続導体４１を用いて形成されており、構造が単純化されている。
【００６０】
同一の他方側コイル端ユニットＵ２を構成する複数のターン内接続導体４１は、スロット１２内で径方向で同じ位置に配置されるそれぞれの辺部導体２１に接続されている。ここで、本実施形態においては、各ターン内接続導体４１は、辺部導体２１に対して径方向外側に配置された状態で、軸方向接続部４４と軸方向突起部２２とが軸方向に嵌合して各辺部導体２１に接続される。また、本実施形態においては、図５に示すように、軸方向他方側においても軸方向一方側と同様、それぞれのスロット１２内に径方向に複数本並べて配置される辺部導体２１が、径方向外側から径方向内側に向かって、ステータコア１１の軸方向端面１１ａからの突出高さＨが順次高くなるように配置されている。したがって、突出高さＨが低い径方向外側の辺部導体２１に接続される他方側コイル端ユニットＵ２は軸方向でステータコア１１の軸方向端面１１ａに最も近接した位置に配置され、突出高さＨがより高い径方向内側の辺部導体２１に接続される他方側コイル端ユニットＵ２ほど、軸方向端面１１ａから離間した位置となるように順次積層されて配置される。
【００６１】
図５に示すように、各ターン内接続導体４１の径方向外側の端部は、ステータコア１１の径方向外側の端部付近で径方向位置を揃えて配置されている。そのため、ターン内接続導体４１は、スロット１２内で径方向内側に配置された辺部導体２１に接続されるものほど、周方向導体部４２の径方向幅が広くなっている。また、スロット１２内で径方向外側に配置された辺部導体２１に接続されるものほど、周方向導体部４２の径方向幅が狭くなっている。更に、本実施形態においては、ターン内接続導体４１は、スロット１２内で径方向内側に配置された辺部導体２１に接続されるものほど、周方向導体部４２の軸方向幅が狭くなっている。また、スロット１２内で径方向外側に配置された辺部導体２１に接続されるものほど、周方向導体部４２の軸方向幅が広くなっている。このように形成されたターン内接続導体４１は、通電方向（周方向）に直交する面の断面積が各層のターン内接続導体４１間で略等しくなっている。これにより、コイル１９に電流を流す際に、ジュール熱による発熱量が局所的に（例えば、ステータコア１１に最も近い層をなすターン内接続導体４１で）増大する等の不都合が生じるのを抑制することができる。
【００６２】
本実施形態においては、他方側コイル端ユニットＵ２は、樹脂モールドにより一体化されて構成されている。このとき、他方側コイル端ユニットＵ２を構成するそれぞれのターン内接続導体４１は、少なくとも軸方向のいずれかの表面が樹脂で被覆された状態で一体化されている。本例では、図５に示すように、ターン内接続導体４１の軸方向両側の表面が樹脂で被覆されている。このように、本例では製造性に優れた樹脂モールドにより、他方側コイル端ユニットＵ２を適切に形成することができるようになっている。また、各ターン内接続導体４１を、軸方向両側の表面が電気的絶縁性の高い樹脂で被覆された状態で固定一体化することで、異なる相間での電気的絶縁性の確保が容易となる。すなわち、Ｕ相のターン内接続導体４１ｕにおける他方側部分４７とＶ相のターン内接続導体４１ｖにおける一方側部分４６との間、Ｖ相のターン内接続導体４１ｖにおける他方側部分４７とＷ相のターン内接続導体４１ｗにおける一方側部分４６との間、及びＷ相のターン内接続導体４１ｗにおける他方側部分４７とＵ相のターン内接続導体４１ｕにおける一方側部分４６との間の電気的絶縁性を容易に確保することが可能となっている。
【００６３】
各相のターン内接続導体４１に接続される２本一組の辺部導体２１は、軸方向一方側で端部導体３１の一方側部分３６又は他方側部分３７に接続されるとともに、軸方向他方側でターン内接続導体４１の他方側部分４７又は一方側部分４６に接続される。図６の例では、例えば実線で示す２本一組の辺部導体２１のうち、左から２番目の２本一組の辺部導体２１は、軸方向一方側で端部導体３１の一方側部分３６に接続されるとともに、軸方向他方側でターン内接続導体４１の他方側部分４７に接続されている。一方、実線で示す２本一組の辺部導体２１のうち、一番右の２本一組の辺部導体２１は、軸方向一方側で端部導体３１の他方側部分３７に接続されるとともに、軸方向他方側でターン内接続導体４１の一方側部分４６に接続されている。
【００６４】
また、２本一組の辺部導体２１は、軸方向一方側で第一端部導体３１ａ又は第二端部導体３１ｂに１本ずつ接続されるとともに、軸方向他方側で第二ターン内接続導体４１ｂ又は第一ターン内接続導体４１ａに１本ずつ接続される。図６の例では、例えば実線で示す２本一組の辺部導体２１のうち、左から２番目の２本一組の辺部導体２１では、周方向一方側（図６の左側）の辺部導体２１は、軸方向一方側で第二端部導体３１ｂに接続されるとともに、軸方向他方側で第一ターン内接続導体４１ａに接続されている。一方、周方向他方側（図６の右側）の辺部導体２１は、軸方向一方側で第一端部導体３１ａに接続されるとともに、軸方向他方側で第二ターン内接続導体４１ｂに接続されている。また、例えば実線で示す２本一組の辺部導体２１のうち、一番右の２本一組の辺部導体２１では、周方向一方側の辺部導体２１は、軸方向一方側で第一端部導体３１ａに接続されるとともに、軸方向他方側で第二ターン内接続導体４１ｂに接続されている。一方、周方向他方側の辺部導体２１は、軸方向一方側で第二端部導体３１ｂに接続されるとともに、軸方向他方側で第一ターン内接続導体４１ａに接続されている。これらのような接続構造が周方向に順次繰り返されている。なお、図６には一つの相のコイル１９についてのみ示しているが、破線で示す他の二相のコイル１９についても、同様の接続構造が採用されている。そして、そのような構造を有する三相のコイル１９が組み合わされて分布巻コイルが構成される。
【００６５】
以上のような構造のコイル１９では、軸方向一方側において、二つ一組で周方向に順次繰り返される各相の軸方向接続部３４は、周方向に沿って軸方向に異なる位置となるように段違いに配置される。また、軸方向他方側において、二つ一組で周方向に順次繰り返される各相の軸方向接続部４４も、周方向に沿って軸方向に異なる位置となるように段違いに配置される。このとき、端部導体３１の他方側部分３７とターン内接続導体４１の一方側部分４６、及び、端部導体３１の一方側部分３６とターン内接続導体４１の他方側部分４７とは、それぞれ軸方向から見て重なって配置されるので、軸方向接続部３４と４４との間の軸方向距離が広い部分と狭い部分とが周方向に所定間隔で順次現れることになる。そして、これに対応して、２本一組で周方向に順次繰り返される辺部導体２１も、軸方向長さが長いものと短いものとが周方向に順次繰り返して配置される。これらの軸方向長さの差は、端部導体３１の段差部３５及びターン内接続導体４１の段差部４５のオフセット量Ｌに対応して定まる幅となっている。すなわち、各ターンにおける端部導体３１の板厚ｔ及びターン内接続導体４１の板厚ｔを合わせた、二つ分の薄板状導体の板厚（２ｔ）に略等しい幅となっている。
なお、径方向で同じ位置に配置されるそれぞれの辺部導体２１に接続される、軸方向一方側の端部導体３１と、軸方向他方側の端部導体のターン内導体４１とを、同一形状とすることができる。したがって、構造を単純化することができるとともに、低コスト化を図ることができる。
【００６６】
３−３−２．ターン間接続導体
ターン間接続導体５１は、周方向に直交する面における断面形状が矩形状の板状部材からなる導体で構成されている。このターン間接続導体５１を構成する材料は、例えば銅やアルミニウム等とすることができる。ターン間接続導体５１は、全体としてステータコア１１の軸方向端面１１ａに略平行な薄板状に形成されている（図１３を参照）。また、ターン間接続導体５１は、周方向の所定位置、本実施形態では周方向中央部に軸方向の段差部５５を有している。そして、当該段差部５５よりも周方向一方側の一方側部分５６が、周方向他方側の他方側部分５７に対して、軸方向外側にオフセットされている。すなわち、ターン間接続導体５１は、段差部５５により他方側部分５７よりも一方側部分５６の方がステータコア１１の軸方向端面１１ａからの軸方向距離が長くなるようにオフセットされている。本実施形態においては、段差部５５によるオフセット量Ｌは、ターン間接続導体５１を構成する薄板状導体の板厚ｔに略等しい値に設定されている。なお、この板厚ｔは、端部導体３１やターン内接続導体４１の板厚ｔに略等しい。
【００６７】
本実施形態においては、ターン間接続導体５１は、ステータコア１１に沿って周方向に延びる周方向導体部５２と、当該周方向導体部５２の周方向両端部において径方向に屈曲して径方向内側に延びる径方向導体部５３と、を備えている。周方向導体部５２は、ターン間接続導体５１の大部分を占める導体部であり、その周方向中央部に上記段差部５５が設けられている。また、径方向導体部５３の径方向内側の端部には、辺部導体２１と接続される軸方向接続部５４が形成されている。本実施形態においては、軸方向接続部５４は、ターン間接続導体５１の軸方向両側及び径方向内側の端面に開口する形状とされている。この軸方向接続部５４の開口部は、その軸方向から見た形状が軸方向突起部２２の断面形状に対応した略矩形状となっており、ターン間接続導体５１の接続部位として機能する。なお、ターン間接続導体５１の表面は、軸方向接続部５４を除き、樹脂等からなる絶縁被膜により被覆されている。このように、互いに対応する相補的な形状を有して形成される辺部導体２１の軸方向突起部２２とターン間接続導体５１の軸方向接続部５４とは、軸方向から嵌合可能とされている。
【００６８】
また、本実施形態においては、同相のコイル１９を構成する周方向に隣接して配置される２本の辺部導体２１を一組として、周方向に隣接して配置される二組計４本の同相の辺部導体２１が、ターン間接続導体５１により周方向に接続される。より具体的には、二組計４本の同相の辺部導体２１のうち、周方向内側で５スロット分離れて配置される２本の辺部導体２１が第一ターン間接続導体５１ａにより周方向に接続され、周方向外側で７スロット分離れて配置される２本の辺部導体２１が第二ターン間接続導体５１ｂにより周方向に接続される。第一ターン間接続導体５１ａにおける周方向導体部５２は、第二ターン間接続導体５１ｂにおける周方向導体部５２に対して径方向内側に配置されている。
【００６９】
各相のターン間接続導体５１において、周方向導体部５２の両端から径方向に延びる径方向導体部５３の径方向長さは、周方向一方側の径方向導体部５３の方が周方向他方側の径方向導体部５３よりも、辺部導体２１を構成する線状導体の径方向幅に相当する長さ分だけ長くなっている。これにより、ターン間接続導体５１は、スロット１２内において径方向外側からｋ番目（ｋは１以上６未満の全ての自然数）に配置された同相の辺部導体２１のうちのいずれかと、（ｋ＋１）番目に配置された同相の辺部導体２１のうちのいずれかと、を接続することができるようになっている。このようなターン間接続導体５１は、１ターン当たり、各相について一つずつ全部で三つ設けられている。
【００７０】
３−３−３．中性導体
中性導体６１は、周方向に直交する面における断面形状が矩形状の板状部材からなる導体で構成されている。この中性導体６１を構成する材料は、例えば銅やアルミニウム等とすることができる。図３に示すように、中性導体６１は、全体としてステータコア１１の軸方向端面１１ａに略平行な薄板状に形成されている。また、中性導体６１は、周方向複数箇所（本例では４箇所）に軸方向の段差部６５を有している。そして、当該段差部６５により軸方向外側にオフセットされた部分が、Ｕ相及びＷ相における６層目のターン内接続導体４１ｕ、４１ｗの他方側部分４７と軸方向に重なる状態で配置されている。本実施形態においては、段差部６５によるオフセット量Ｌは、中性導体６１を構成する薄板状導体の板厚ｔに略等しい値に設定されている。なお、この板厚ｔは、６ターン目における端部導体３１やターン内接続導体４１の板厚ｔに略等しい。
【００７１】
本実施形態においては、中性導体６１は、ステータコア１１に沿って周方向に延びる周方向導体部６２と、当該周方向導体部６２の周方向両端部及び周方向中央部において径方向内側に延びる三つの径方向導体部６３と、を備えている。周方向導体部６２は、中性導体６１の大部分を占める導体部である。また、径方向導体部６３の径方向内側の端部には、辺部導体２１と接続される軸方向接続部６４が形成されている。本実施形態においては、軸方向接続部６４は、中性導体６１の軸方向両側及び径方向内側の端面に開口する形状とされている。この軸方向接続部６４の開口部は、その軸方向から見た形状が軸方向突起部２２の断面形状に対応した略矩形状となっており、中性導体６１の接続部位として機能する。なお、中性体６１の表面は、軸方向接続部６４を除き、樹脂等からなる絶縁被膜により被覆されている。このように、互いに対応する相補的な形状を有して形成される辺部導体２１の軸方向突起部２２と中性導体６１の軸方向接続部６４とは、軸方向から嵌合可能とされている。
【００７２】
そして、三つの径方向導体部６３にそれぞれ設けられた二つ一組の軸方向接続部６４に、各相の２本一組の辺部導体２１がそれぞれ接続されている。これにより、各相のコイル１９ｕ、１９ｖ及び１９ｗがＹ結線で接続されている。
【００７３】
４．ステータの製造方法
次に、本実施形態に係るステータ２の製造方法について説明する。本実施形態に係るステータ２は、絶縁シート挿入工程Ｓ１、各ターンにおけるターン内接続工程Ｓ２、ターン間接続工程Ｓ３、及び中性点接続工程Ｓ４を経て製造することができる。なお、各ターンにおけるターン内接続工程Ｓ２及びターン間接続工程Ｓ３は、ターン数に応じて適宜順次繰り返して行われる。ステータ２の組み付け手順を示した図８に示すように、ターン内接続工程Ｓ２では、より具体的には辺部導体挿入工程Ｓ２ａ、他方側コイル端部接続工程Ｓ２ｂ、及び一方側コイル端部接続工程Ｓ２ｃが行われる。
【００７４】
ここでは、各手順Ｐ１〜Ｐ１５のうち、Ｐ１が絶縁シート挿入工程Ｓ１に相当する。また、Ｐ２、Ｐ５及びＰ１１が辺部導体挿入工程Ｓ２ａに相当する。また、Ｐ３、Ｐ７及びＰ１３が他方側コイル端部接続工程Ｓ２ｂに相当する。また、Ｐ４、Ｐ８及びＰ１４が一方側コイル端部接続工程Ｓ２ｃに相当する。また、Ｐ６及びＰ１２がターン間接続工程Ｓ３に相当する。また、Ｐ１５が中性点接続工程Ｓ４に相当する。以下では、図９〜図２０を参照して、各手順Ｐ１〜Ｐ１５に沿ってステータ２の組み付け手順を説明する。なお、辺部導体２１と端部導体３１等との間の接続構造等、既に詳細に説明した点に関しては、以下では詳細な説明を省略する。
【００７５】
まず、図９に示すように、ステータコア１１の各スロット１２内に、絶縁シート１８が軸方向に挿入され（Ｐ１）、その後、コイル１９の１ターン目を構成する複数（本例では、スロット１２の数に対応して４８本）の辺部導体２１が軸方向に挿入される（Ｐ２）。このときのスロット１２内での径方向位置は最外周側である。なお、軸方向長さが長い方の２本一組の辺部導体２１が隣接する二つのスロット１２に挿入され、それに隣接する二つのスロット１２に、軸方向長さが短い方の２本一組の辺部導体２１が挿入される。これを全周に亘って繰り返す。これにより、軸方向長さが長い方の２本一組の辺部導体２１と軸方向長さが短い方の２本一組の辺部導体２１とが、周方向に交互に配置される。
【００７６】
次に、図１０に示すように、軸方向他方側において、所定の２本一組の辺部導体２１に、各相の端子導体７１が接続される。このとき、Ｖ相の端子導体７１ｖは、Ｕ相の端子導体７１ｕに対して周方向一方側に６スロット分の間隔を空けて２本一組の辺部導体２１に接続される。また、Ｗ相の端子導体７１ｗは、Ｖ相の端子導体７１ｖに対して周方向一方側に６スロット分の間隔を空けて２本一組の辺部導体２１に接続される。なお、辺部導体２１と各相の端子導体７１とは、辺部導体２１の軸方向突起部２２と端子導体７１の軸方向接続部（不図示）とが軸方向に嵌合することにより接続される。なお、接続された辺部導体２１と各相の端子導体７１とは、抵抗蝋付け、摩擦攪拌接合及び溶接等により接合される（以下同様）。その後、各相の端子導体７１に接続される２本一組の辺部導体２１に対して、それぞれ周方向他方側に４スロット分間隔を空けて配置される２本一組の辺部導体２１の三組以外の辺部導体２１と、他方側コイル端ユニットＵ２、一つのＵ相のターン内接続導体４１ｕ、及び一つのＷ相のターン内接続導体４１ｗとが接続される（Ｐ３）。
【００７７】
次に、図１１に示すように、軸方向一方側において、各辺部導体２１に端部導体３１が接続される。このとき、端部導体３１は、周方向に配列されて一体化された一方側コイル端ユニットＵ１を形成した状態で、各辺部導体２１に対して軸方向に接続される（図７を参照）。このように、一方側コイル端ユニットＵ１の状態で各辺部導体２１と各端部導体３１とを接続することで、製造性を良好なものとすることができる。
【００７８】
なお、本実施形態では、各端部導体３１が周方向中央部に軸方向の段差部３５を有する薄板状導体からなり、これらが互いに隣接する端部導体３１間で一方側部分３６と他方側部分３７とが軸方向に重なる状態で周方向に配列されて環状の一方側コイル端ユニットＵ１を形成している。このような場合には、必然的に、一方側コイル端ユニットＵ１をなす複数の端部導体３１のうちの少なくとも一つが、周方向一方側に隣接する端部導体３１の他方側部分３７と周方向他方側に隣接する端部導体３１の一方側部分３６との間の空間に、径方向に挿入される必要がある。
【００７９】
そこで、例えば、一方側コイル端ユニットＵ１をなす複数の端部導体３１のうち、Ｕ相の端部導体３１ｕが、周方向一方側に隣接するＷ相の端部導体３１ｗの他方側部分３７と周方向他方側に隣接するＶ相の端部導体３１ｖの一方側部分３６との間の空間に径方向に挿入される場合を考えてみる。すると、そのような場合には、周方向両側の二つの端部導体３１ｖ及び３１ｗがそれぞれ対応する辺部導体２１と接続されている状態で、その間の薄板状導体の板厚ｔに相当する軸方向距離を有する微小空間にＵ相の端部導体３１ｕを径方向に挿入して辺部導体２１と接続するのは、非常に困難であることが分かる。
これに対して、本実施形態に係るステータ２の製造方法によれば、軸方向一方側の複数の端部導体３１を、予め周方向全体に亘って一体化された一方側コイル端ユニットＵ１を形成した状態とすることで、当該一方側コイル端ユニットＵ１を形成する全ての端部導体３１について、それぞれ対応する辺部導体２１と軸方向に接続することが可能となっており、非常に製造性に優れたものとなっている。
【００８０】
次に、図１２に示すように、コイル１９の２ターン目を構成する複数の辺部導体２１が各スロット１２内に軸方向に挿入される（Ｐ５）。このとき、挿入される辺部導体２１は、コイル１９の１ターン目を構成する辺部導体２１よりも軸方向長さが長く、その径方向内側に隣接して配置される。次に、図１３に示すように、軸方向他方側において、各相のコイル１９の１ターン目を構成する辺部導体２１のうち、他方側コイル端ユニットＵ２、一つのＵ相のターン内接続導体４１ｕ、及び一つのＷ相のターン内接続導体４１ｗのいずれにも接続されていない２本一組の辺部導体２１（端子導体７１に接続される２本一組の辺部導体２１に対して、周方向他方側に４スロット分間隔を空けて配置される２本一組の辺部導体２１）と、２ターン目を構成する辺部導体２１のうち、各相の端子導体７１が接続された辺部導体２１と同じスロット１２内に配置される２本一組の辺部導体２１とが、ターン間接続導体５１により接続される（Ｐ６）。これにより、コイル１９の１ターン目と２ターン目とが適切に接続される。
【００８１】
次に、図１４に示すように、周方向他方側で各相のターン間接続導体５１に接続される２本一組の辺部導体２１と同じスロット１２内に配置される２本一組の辺部導体２１の三組以外の辺部導体２１と、他方側コイル端ユニットＵ２、一つのＵ相のターン内接続導体４１ｕ、及び一つのＷ相のターン内接続導体４１ｗとが接続される（Ｐ７）。このとき、コイル１９の２ターン目を構成する他方側コイル端ユニットＵ２、一つのＵ相のターン内接続導体４１ｕ、及び一つのＷ相のターン内接続導体４１ｗは、１ターン目を構成する他方側コイル端ユニットＵ２、一つのＵ相のターン内接続導体４１ｕ、及び一つのＷ相のターン内接続導体４１ｗに対して軸方向外側に積層して配置される。
【００８２】
次に、図１５に示すように、軸方向一方側において、各辺部導体２１と一方側コイル端ユニットＵ１とが接続される（Ｐ８）。このとき、コイル１９の２ターン目を構成する一方側コイル端ユニットＵ１は、１ターン目を構成する一方側コイル端ユニットＵ１に対して軸方向外側に積層して配置される。
以上のような手順を、コイル１９の５ターン目まで順次繰り返して行う。
【００８３】
次に、図１６に示すように、コイル１９の６ターン目を構成する複数の辺部導体２１が各スロット１２内に軸方向に挿入される（Ｐ１１）。このとき、挿入される辺部導体２１は、コイル１９の５ターン目を構成する辺部導体２１よりも軸方向長さが長く、各ターンを構成する辺部導体２１の中で最も軸方向長さが長くなっている。また、コイル１９の５ターン目を構成する辺部導体２１の径方向内側に隣接して配置され、各ターンを構成する辺部導体２１の中でスロット１２内で最内周側に配置される。
【００８４】
次に、図１７に示すように、軸方向他方側において、各相のコイル１９の５ターン目を構成する辺部導体２１のうち、他方側コイル端ユニットＵ２、一つのＵ相のターン内接続導体４１ｕ、及び一つのＷ相のターン内接続導体４１ｗのいずれにも接続されていない２本一組の辺部導体２１（端子導体７１に接続される２本一組の辺部導体２１に対して、周方向他方側に４スロット分間隔を空けて配置される２本一組の辺部導体２１）と、６ターン目を構成する辺部導体２１のうち、各相の端子導体７１が接続された辺部導体２１と同じスロット１２内に配置される２本一組の辺部導体２１とがターン間接続導体５１により接続される（Ｐ１２）。これにより、コイル１９の５ターン目と６ターン目とが適切に接続される。
【００８５】
次に、図１８に示すように、周方向他方側で各相のターン間接続導体５１に接続される２本一組の辺部導体２１と同じスロット１２内に配置される２本一組の辺部導体２１の三組以外の辺部導体２１と、他方側コイル端ユニットＵ２、一つのＵ相のターン内接続導体４１ｕ、及び一つのＷ相のターン内接続導体４１ｗとが接続される（Ｐ１３）。このとき、コイル１９の６ターン目を構成する他方側コイル端ユニットＵ２、一つのＵ相のターン内接続導体４１ｕ、及び一つのＷ相のターン内接続導体４１ｗは、５ターン目を構成する他方側コイル端ユニットＵ２、一つのＵ相のターン内接続導体４１ｕ、及び一つのＷ相のターン内接続導体４１ｗに対して軸方向外側に積層して配置され、全ての他方側コイル端ユニットＵ２、一つのＵ相のターン内接続導体４１ｕ、及び一つのＷ相のターン内接続導体４１ｗの中で最も軸方向外側に配置される。
【００８６】
次に、図１９に示すように、軸方向一方側において、各辺部導体２１と一方側コイル端ユニットＵ１とが接続される（Ｐ１４）。このとき、コイル１９の６ターン目を構成する一方側コイル端ユニットＵ１は、５ターン目を構成する一方側コイル端ユニットＵ１に対して軸方向外側に積層して配置され、全ての一方側コイル端ユニットＵ１中で最も軸方向外側に配置される。
【００８７】
最後に、図２０に示すように、軸方向他方側において、各相のコイル１９の６ターン目を構成する辺部導体２１のうち、他方側コイル端ユニットＵ２、一つのＵ相のターン内接続導体４１ｕ、及び一つのＷ相のターン内接続導体４１ｗのいずれにも接続されていない２本一組の辺部導体２１の三組が、中性導体６１により接続される。
【００８８】
このようにして製造されるステータ２では、ステータコア１１の少なくとも軸方向一方側における複数の端部導体３１が周方向中央部に軸方向の段差部３５を有する薄板状導体からなり、これらが互いに隣接する端部導体３１間で一方側部分３６と他方側部分３７が軸方向に重なる状態で周方向に配列されるので、当該軸方向一方側において、軸方向長さを短く抑えることができる。また、軸方向他方側の複数のターン内接続導体４１、ターン間接続導体５１、及び中性導体６１がそれぞれ周方向の所定位置に軸方向の段差部４５、５５、６５を有する薄板状導体からなり、これらが互いに隣接する導体間で一方側部分と他方側部分が軸方向に重なる状態で周方向に配列されるので、当該軸方向他方側においても、軸方向長さを短く抑えることができる。よって、軸方向両側において軸方向長さを短く抑えることが可能となり、ステータ２全体をコンパクトに構成することができるようになっている。また、軸方向一方側においては更に、複数の端部導体３１を周方向全体に亘って一体化された環状の一方側コイル端ユニットＵ１を形成した状態で辺部導体２１に組み付けることができるので、製造性が良好となっている。したがって、本実施形態に係るステータ２は、全体をコンパクトに構成することができるとともに、製造性に優れたものとなっている。
【００８９】
〔第二の実施形態〕
本発明に係る回転電機用電機子の第二の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態においても、本発明に係る回転電機用電機子を、インナーロータ型の回転電機１のステータ２に適用している。ただし、本実施形態においては、ステータ２を構成するステータコア１１のティース１５及びスロット１２の形状が、上記第一の実施形態と相違している。また、それに伴い、辺部導体２１の形状も上記第一の実施形態と相違している。以下では、本実施形態に係るステータ２について、主に上記第一の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、特に特に明記しない点については、上記第一の実施形態と同様である。
【００９０】
図２１に示すように、ステータコア１１の互いに隣接するスロット１２間には、軸方向に延びるティース１５が設けられている。ティース１５は、その周方向両側に、軸方向及び径方向に延在する周方向壁部１７を備えている。そして、互いに隣接するティース１５間において周方向に対向する二つの周方向壁部１７の間の空間がスロット１２となる。本実施形態においては、それぞれのティース１５における周方向両側の周方向壁部１７は、互いに平行に形成されている。このようにティース１５を平行型ティースとすることで、各ティース１５における径方向に直交する面の断面積を径方向全体に亘って略等しくすることができる。よって、各ティースを通過する、界磁としてのロータ３が備える永久磁石等により発生される磁界の磁束密度の大きさを径方向に略均一とすることができる。このように、本実施形態に係る回転電機１では、平行型ティースを用いることで、各ティース１５において磁気飽和が生じるまでの最大磁束密度を大きくして、エネルギ効率の向上が図られている。
【００９１】
ところで、上記のようにティース１５を平行型ティースとすると、互いに隣接するティース１５間において周方向に対向する二つの周方向壁部１７の間に形成されるスロット１２の、軸方向に直交する断面における断面形状は略台形状となる。ここでは、スロット内部１３における最内周側の周方向幅Ｗ３が最外周側の周方向幅Ｗ５よりも狭い略台形状となっている。本実施形態においては、そのようなスロット形状に合わせて、それぞれのスロット１２内に径方向に複数本（本例では６本）並べて配置される辺部導体２１は、径方向外側に配置されるものほど周方向幅が広くなるように形成されている。これにより、スロット１２内における空隙部分を減少させてコイル１９の占積率の向上が図られている。
【００９２】
また、辺部導体２１は、径方向外側に配置されるものほど径方向幅が狭くなるように形成されている。これにより、コイル１９全体の径方向幅を狭くすることができるので、ステータコア１１の内径を大きくすることができる。よって、回転電機１のロータ３を大径化することができるので、回転電機１の出力を向上させることができる。更に、本実施形態においては、径方向に並べて配置される６本の辺部導体２１の全てについて、軸方向に直交する面の断面積が略等しくなるように、その周方向幅及び径方向幅が設定されている。これにより、コイル１９に電流を流す際に、通電方向の断面積が全ての辺部導体２１について略等しくなるので、電気抵抗値を略一定にして、コイル１９においてジュール熱による発熱量が局所的に増大する等の不都合が生じることが抑制されている。
【００９３】
なお、本実施形態に係るステータ２においても、コイル１９は、複数の辺部導体２１と複数の端部導体３１とに分割可能な構成となっている。そのため、辺部導体２１の周方向幅及び径方向幅を、容易に、スロット１２内における径方向位置に応じて適宜変更することができる。その場合であっても、各辺部導体２１における軸方向両側の軸方向突起部２２の形状を上記第一の実施形態と同様とすることで、辺部導体２１と、端部導体３１、ターン内接続導体４１、ターン間接続導体５１、中性導体６１及び端子導体７１と、の間の接続構造を上記第一の実施形態と同様とすることができる。よって、本実施形態の構成では、全体をコンパクトに構成することができるとともに製造性に優れ、更に、回転電機１の出力及びエネルギ効率を向上させることができるステータ２を簡便に製造することが可能となっている。
【００９４】
〔第三の実施形態〕
本発明に係る回転電機用電機子の第三の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態においても、本発明に係る回転電機用電機子を、インナーロータ型の回転電機１のステータ２に適用している。ただし、本実施形態においては、コイル１９を構成する導体の形状が、上記第一の実施形態と一部相違している。以下では、本実施形態に係るステータ２について、主に上記第一の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、特に特に明記しない点については、上記第一の実施形態と同様である。
【００９５】
本実施形態においては、図２２に示すように、コイル１９は、径方向から見て略Ｕ字型の複数のＵ字型導体８１と、複数の端部導体３１と、を備えて構成されている。ここで、それぞれのＵ字型導体８１は、スロット１２のスロット内部１４に配置される辺部８３と、異なるスロット１２に配置される辺部８３間をステータコア１１の軸方向他方側において周方向に接続する接続端部８４と、を備えて構成されている。このＵ字型導体８１は、上記第一の実施形態におけるターン内接続導体４１及びこれに接続された２本の辺部導体２１が一体的に形成されたものに相当する。ただし、本実施形態に係るＵ字型導体８１では、上記第一の実施形態におけるターン内接続導体４１に対応する導体部である接続端部８４も、辺部８３と同様、断面形状が矩形状の線状導体で構成されている。
【００９６】
Ｕ字型導体８１の辺部８３の軸方向一方側には、辺部８３の中央部に対して更に軸方向外側に突出する軸方向突起部８２が形成されている。この軸方向突起部８２は、その軸方向に直交する面における断面形状が略矩形状となっており、Ｕ字型導体８１の接続部位として機能する。なお、Ｕ字型導体８１の表面は、軸方向突起部８２を除き、樹脂等からなる絶縁被膜により被覆されている。そして、各端部導体３１は、環状に一体化された一方側コイル端ユニットＵ１を形成した状態で、その軸方向接続部３４が軸方向突起部８２に軸方向に嵌合して各辺部導体２１に接続される。
【００９７】
本実施形態においては、図２３に示すように、各端部導体３１は、Ｕ字型導体８１の辺部８３に対して径方向内側に配置された状態で一方側コイル端ユニットＵ１を形成し、軸方向接続部３４と軸方向突起部８２とが軸方向に嵌合して各辺部導体２１に接続されている。本実施形態においては、径方向内側が「径方向一方側」となっており、径方向外側が「径方向他方側」となっている。そしてそれに伴い、本実施形態においては、Ｕ字型導体８１のうち、それぞれのスロット１２内に径方向に複数本並べて配置される辺部８３は、径方向内側から径方向外側に向かって、ステータコア１１の軸方向端面１１ａからの突出高さＨが順次高くなるように配置されている。つまり、複数のＵ字型導体８１の辺部８３におけるステータコア１１の軸方向端面１１ａからの突出高さＨは、径方向で最外周側の辺部８３から最内周側の辺部８３へ向かって順次高くなるように設定されている。本実施形態では、このような構成を採用したことにより、各辺部８３が配置される径方向位置を同一とした場合において、端部導体３１を構成する材料の絶対量を低減することが可能となっており、製造コストの低減が図られている。なお、この場合、ステータ２を組み付ける際には、ターン数が増えるにしたがって、各スロット１２内において径方向内側から径方向外側に向かってＵ字型導体８１が順次挿入されることになる。
【００９８】
また、本実施形態においては、Ｕ字型導体８１により軸方向他方側が既に接続された状態となっているので、ステータ２を組み付ける際には、他方側コイル端部接続工程Ｓ２ｂが省略される。また、周方向一方側の辺部８３が周方向他方側の辺部８３に対して径方向内側に辺部１本分の径方向幅だけオフセットされた形状のＵ字型導体８１を軸方向他方側から軸方向一方側に向かって軸方向に挿入することで、辺部導体挿入工程Ｓ２ａに相当するＵ字型導体挿入工程Ｓ２ａ’とターン間接続工程Ｓ３とを同時に行なうことができる。このように、本実施形態に係るステータ２では、上記第一の実施形態におけるステータ２に比べて、製造工程数が少なく抑えられているので、その製造性が更に良好なものとなっている。特に、軸方向他方側においては、接合箇所を辺部導体２１と各相の端子導体７１との間、及び辺部導体２１と中性導体６１との間のみとすることができるので、実質的に軸方向他方側における接合箇所をなくし、ステータ２全体での接合箇所数をおよそ半減させることができる。この点からも、本実施形態に係るステータ２は非常に製造性に優れたものとなっており、生産効率も高くなっている。
【００９９】
〔その他の実施形態〕
（１）上記の各実施形態においては、段差部３５、４５、５５によるオフセット量Ｌが、各端部導体３１、４１、５１を構成する薄板状導体の板厚ｔに略等しい値に設定されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、例えば各相のコイル１９間の電気的絶縁性を高く維持すること等を狙って、端部導体３１等における絶縁被膜の厚さ、及び軸方向両側の面のモールド樹脂の厚さの一方又は双方を比較的厚くして、オフセット量Ｌを薄板状導体の板厚ｔに比べて多少大きくすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。
【０１００】
（２）上記の各実施形態においては、辺部導体２１に、その軸方向に直交する面における断面形状が略矩形状に形成された軸方向突起部２２が設けられるとともに、端部導体３１に、軸方向から見た形状が軸方向突起部２２の断面形状に対応した略矩形状に形成された、軸方向両側及び径方向内側の端面に開口する形状の軸方向接続部３４が設けられている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち端部導体３１の接続部位が辺部導体２１の接続部位に対して軸方向から嵌合可能な構造を有していれば良く、例えば軸方向接続部３４が、端部導体３１の径方向内側の端面には開口せず、軸方向両側の端面のみに開口する孔部として形成された構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。また、軸方向突起部２２及び軸方向接続部３４の形状を断面円形状等に形成する構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。或いは、例えば辺部導体２１の軸方向両側の端部に軸方向に窪んだ形状の軸方向凹部を設けるとともに、当該軸方向凹部に対して軸方向から嵌合可能な軸方向突起部を端部導体３１に設ける構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。なお、ターン内接続導体４１、ターン間接続導体５１、中性導体６１、及び端子導体７１に関しても同様である。
【０１０１】
（３）上記第一の実施形態においては、それぞれのスロット１２内に径方向に複数本並べて配置される辺部導体２１が、径方向外側から径方向内側に向かって、ステータコア１１の軸方向端面１１ａからの突出高さＨが順次高くなるように配置されている場合を例として説明した。また、上記第三の実施形態においては、Ｕ字型導体８１のうち、それぞれのスロット１２内に径方向に複数本並べて配置される辺部８３が、径方向内側から径方向外側に向かって、ステータコア１１の軸方向端面１１ａからの突出高さＨが順次高くなるように配置されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、上記第一の実施形態のように、スロット１２内に配置される辺部導体２１が軸方向他方側においてターン内接続導体４１及びターン間接続導体５１等により接続される構成において、それぞれのスロット１２内に径方向に複数本並べて配置される辺部導体２１が、径方向内側から径方向外側に向かって、ステータコア１１の軸方向端面１１ａからの突出高さＨが順次高くなるように配置された構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。この場合、各端部導体３１は、辺部導体２１に対して径方向内側に配置された状態で、軸方向接続部３４と軸方向突起部２２とが軸方向に嵌合して各辺部導体２１に接続される。また、上記第三の実施形態のように、Ｕ字型導体８１を用いてコイル１９を構成する場合において、Ｕ字型導体８１のうち、それぞれのスロット１２内に径方向に複数本並べて配置される辺部８３が、径方向外側から径方向内側に向かって、ステータコア１１の軸方向端面１１ａからの突出高さＨが順次高くなるように配置された構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。この場合、各端部導体３１は、辺部８３に対して径方向外側に配置された状態で、軸方向接続部３４と軸方向突起部８２とが軸方向に嵌合して各Ｕ字型導体８１に接続される。
【０１０２】
（４）上記の各実施形態においては、それぞれのスロット１２に、コイル１９を構成する辺部導体２１が径方向に６本並べて配置され、６層巻のコイルを構成している場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、径方向に並べて配置される辺部導体２１の本数を適宜変更してｎ層巻のコイルとすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。このようなｎ層巻のコイルを備えたステータ２は、図８〜図２０を参照して説明したステータ２の組み付け手順において、各ターンにおけるターン内接続工程Ｓ２及びターン間接続工程Ｓ３の繰り返し回数を適宜変更することによって、適切に製造することができる。
【０１０３】
（５）上記の各実施形態においては、ステータコア１１のスロット１２が、セミオープンスロットとされている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、各スロット１２における内周開口部１３の周方向幅Ｗ１がスロット内部１４の周方向幅Ｗ３に等しい、いわゆるオープンスロットとされた構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。
【０１０４】
（６）上記の各実施形態においては、辺部導体２１が、軸方向に直交する面における断面形状が矩形状の線状導体で構成されている場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、辺部導体２１の軸方向に直交する面における断面形状は、任意の形状を採用することができる。この場合、上記第二の実施形態のように、スロット１２の軸方向に直交する断面における断面形状が略台形状となる場合には、これに対応させて辺部導体２１の断面形状に関しても略台形状とすると好適である。つまり、そのような構成では、スロット１２内における空隙部分を大幅に減少させてコイル１９の占積率を向上させることができる。よって、回転電機１の出力を向上させることができる。なお、本発明においては、コイル１９が複数の辺部導体２１と複数の端部導体３１とに分割可能であるので、辺部導体２１の断面形状が略台形状であっても、コイル１９を適切に構成することが容易である。
【０１０５】
（７）上記の各実施形態においては、軸方向一方側の複数の端部導体３１が、周方向に配列されて一体化された一方側コイル端ユニットＵ１を形成して場合を例として説明した。また、一方側コイル端部接続工程Ｓ２ｃでは、そのような一方側コイル端ユニットＵ１が形成された状態で、軸方向一方側において各辺部導体２１と一方側コイル端ユニットＵ１とが接続される場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、少なくとも互いに隣接する端部導体３１は、これらの間で一方側部分３６と他方側部分３７とが軸方向に重なる状態で周方向に配列されていれば良く、複数の端部導体３１がそれぞれ独立した状態で周方向に配置された構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。また、一方側コイル端部接続工程Ｓ２ｃにおいて、十二の端部導体３１を個別に辺部導体２１に接続する構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。例えば、周方向一方側から周方向他方側に向かってＵ相の端部導体３１ｕ、Ｖ相の端部導体３１ｖ、Ｗ相の端部導体３１ｗの順に、順次辺部導体２１と軸方向に接続する構成とすることができる（図１５を参照）。この場合、最後に接続される端部導体３１だけは、周方向両側の二つの端部導体３１がそれぞれ対応する辺部導体２１と接続されている状態で、その間に形成される微小空間に径方向に挿入されて辺部導体２１と接続されることになる。
【０１０６】
（８）上記の各実施形態においては、複数の端部導体３１が、軸方向両側の表面が樹脂で被覆された状態で樹脂モールドにより一体化されて、一方側コイル端ユニットＵ１を構成している場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、少なくとも異なる相間での電気的絶縁性が確保されていれば良く、例えば複数の端部導体３１が、軸方向一方側及び軸方向他方側のいずれか一方の表面が樹脂で被覆された状態で樹脂モールドにより一体化されて、一方側コイル端ユニットＵ１を構成するようにすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。なお、複数のターン内接続導体４１を組み合わせて形成される他方側コイル端ユニットＵ２に関しても同様である。
また、これらの場合において、樹脂モールドにより一体化された一方側コイル端ユニットＵ１が、図２４に示すように、径方向外側に突出する複数の径方向突出部９１を周方向に均等に分散配置させた状態で更に一体的に備えるとともに、径方向突出部９１のそれぞれに、軸方向両側に開口する挿通孔９２が形成された構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。なお、他方側コイル端ユニットＵ２に関しても同様である。このような構成では、径方向突出部９１に形成される挿通孔９２にボルト等の締結部材を軸方向に挿通して、一方側コイル端ユニットＵ１及び他方側コイル端ユニットＵ２をステータコア１１に固定一体化するのが容易となる。或いは、径方向突出部９１に形成される挿通孔９２にボルト等の締結部材を軸方向に挿通して、一方側コイル端ユニットＵ１、他方側コイル端ユニットＵ２、及びステータコア１１を、例えば更に回転電機１のケース５（図１を参照）等と固定一体化することもできる。
【０１０７】
（９）上記の各実施形態においては、複数の端部導体３１が樹脂モールドにより一体化されて、一方側コイル端ユニットＵ１を構成している場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、例えば互いに異なる相の端部導体３１どうしが、電気絶縁性を有する絶縁紙を介挿した状態で両面接着テープ等により一体化されて、一方側コイル端ユニットＵ１を構成することも、本発明の好適な実施形態の一つである。なお、複数のターン内接続導体４１を組み合わせて形成される他方側コイル端ユニットＵ２に関しても同様である。
【０１０８】
（１０）上記第一及び第二の実施形態においては、九つのターン内接続導体４１のうちの一部（より具体的には、一つのＵ相のターン内接続導体４１ｕ及び一つのＷ相のターン内接続導体４１ｗを除く七つのターン内接続導体４１）が、周方向に配列されて一体化される他方側コイル端ユニットＵ２を形成している場合を例として説明した。また、他方側コイル端部接続工程Ｓ２ｂ（Ｐ３、Ｐ７、Ｐ１３）において、上記七つのターン内接続導体４１が他方側コイル端ユニットＵ２を形成した状態で辺部導体２１に接続される場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、七つのターン内接続導体４１を個別に辺部導体２１に接続する構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。例えば、周方向他方側から周方向一方側に向かってＶ相のターン内接続導体４１ｖ、Ｕ相のターン内接続導体４１ｕ、Ｗ相のターン内接続導体４１ｗの順に、順次辺部導体２１と軸方向に接続する構成とすることができる（図１０を参照）。軸方向他方側においては、ターン内接続導体４１とターン間接続導体５１とが別々の工程で接続され、一方側コイル端ユニットＵ１とは異なり、他方側コイル端ユニットＵ２は全周に亘って一体化されている訳ではないことから、上記のような接続方法を採用したとしても、各ターン内接続導体４１と辺部導体２１とを困難なく軸方向に接続することが可能だからである。
【０１０９】
（１１）上記の各実施形態においては、本発明に係る回転電機用電機子を、インナーロータ型の回転電機１のステータ２に適用した場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、図２５に示すように、アウターロータ型の回転電機１のステータ２に適用することも、本発明の好適な実施形態の一つである。当然ながら、この場合であっても、上記の各実施形態において、その好適な構成例として挙げて説明したいくつかの付加的技術を組み込むことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、軸方向に延びる複数のスロットが周方向に分散配置された円筒状のコアと、スロットに分布巻で巻装される複数相のコイルと、を有する回転電機用電機子に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１        回転電機
２        ステータ（電機子）
１１      ステータコア（コア）
１１ａ    軸方向端面
１２      スロット
１３      内周開口部（開口部）
１４      スロット内部
１５      ティース
１６      周方向突出部
１７      周方向壁部
１９      コイル
２１      辺部導体
２２      軸方向突起部
３１      端部導体
３５      段差部
３６      一方側部分
３７      他方側部分
４１      ターン内接続導体
４５      段差部
５１      ターン間接続導体
５５      段差部
６１      中性導体
６５      段差部
８１      Ｕ字型導体
９１      径方向突出部
９２      挿通孔
Ｕ１      一方端コイルユニット
【図１】
2010239798.tif 000003
【図２】
2010239798.tif 000004
【図３】
2010239798.tif 000005
【図４】
2010239798.tif 000006
【図５】
2010239798.tif 000007
【図６】
2010239798.tif 000008
【図７】
2010239798.tif 000009
【図８】
2010239798.tif 000010
【図９】
2010239798.tif 000011
【図１０】
2010239798.tif 000012
【図１１】
2010239798.tif 000013
【図１２】
2010239798.tif 000014
【図１３】
2010239798.tif 000015
【図１４】
2010239798.tif 000016
【図１５】
2010239798.tif 000017
【図１６】
2010239798.tif 000018
【図１７】
2010239798.tif 000019
【図１８】
2010239798.tif 000020
【図１９】
2010239798.tif 000021
【図２０】
2010239798.tif 000022
【図２１】
2010239798.tif 000023
【図２２】
2010239798.tif 000024
【図２３】
2010239798.tif 000025
【図２４】
2010239798.tif 000026
【図２５】
2010239798.tif 000027