(57)【要約】【課題】インバータのサージ電圧に対する耐絶縁性が向上し、しかも、従来と同程度の外形寸法で高出力化が可能な回転電機及びその製造方法を提供することにある。【解決手段】ステータコイルは、６Ｔの第１群と、同じく６Ｔの第２群からなり、第１群の６Ｔ分の巻線を巻枠ＶＦ上に、導線の太さＰに対して（２・Ｐ）の隙間を空けて巻回する。次に、第１群の巻回が終了すると、そこで折り返して、隙間の間に、第１群の巻線に隣接するようにして、第２群の巻線の６Ｔ分を巻回する。その後、ステータのステータコアのスロット内に挿入して、ステータコイルを構成する。【選択図】図９
2010110213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機において、
ステータと、
このステータの周面に空隙を介して対向配置されて回転可能に軸支されたロータとを有し、
前記ステータは、
ステータコアと、
このステータコアに分布巻きで巻回されたステータコイルとを備えており、
前記ステータコアには、軸方向に連続した複数のスロットが周方向に形成されており、
前記ステータコイルは、
１個の前記ステータコイルをＮ個（Ｎ＝２，３，４）の群に分けるとともに、各群の巻線数は同数若しくはほぼ同数とし、
第１群の巻線の間に、他の群の巻線がくるように１層に整列させて巻枠に巻回した後、
前記ステータのステータコアのスロット内に挿入して、ステータコイルを構成することを特徴とする回転電機。
【請求項２】
回転電機において、
固定子と、
該固定子に空隙を介して対向配置されて回転可能に保持された回転子とを有し、
前記固定子は、
複数のスロットを有する固定子鉄心と、
前記複数のスロットに組み込まれた固定子巻線とを備えており、
前記固定子巻線は、
複数の単位巻線から構成されたものであって、
前記複数の単位巻線のそれぞれが、前記スロットのいくつかを挟んで離間する２つの前記スロットに収納されており、
前記単位巻線のそれぞれは、
巻線導体を複数回連続で巻いたものであって、
前記巻線導体の連続する巻順単位で前記巻線導体を複数のグループに分けた場合、異なるグループの前記巻線導体同士が隣接し合うように、対応する２つの前記スロットに収納されている
ことを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項２に記載の回転電機において、
前記単位巻線のそれぞれは、巻始めの前記巻線導体と、巻終わりの前記巻線導体が隣接して前記スロットの底部側に配置されるように、対応する２つの前記スロットに収納されている
ことを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項２に記載の回転電機において、
前記単位巻線のそれぞれは、異なるグループの前記巻線導体同士が隣接するように、前記巻線導体を１列に整列巻きした状態で、対応する２つの前記スロットに前記巻線導体が順次挿入されることにより、対応する２つの前記スロットに収納される
ことを特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項４に記載の回転電機において、
複数のグループのうち、第１番目のグループに属する前記巻線導体は、グループ数に応じた間隔を空けて整列巻きされ、
他のグループに属する前記巻線導体は、第１番目のグループの前記巻線導体が形成した間隙を補完するように整列巻きされる
ことを特徴とする回転電機。
【請求項６】
回転電機において、
固定子と、
該固定子に空隙を介して対向配置されて回転可能に保持された回転子とを有し、
前記固定子は、
複数のスロットを有する固定子鉄心と、
前記複数のスロットに組み込まれた固定子巻線とを備えており、
前記固定子巻線は、
複数の単位巻線から構成されたものであって、
前記複数の単位巻線のそれぞれが、前記スロットのいくつかを挟んで離間する２つの前記スロットに収納されており、
前記単位巻線のそれぞれは、
巻線導体を複数回連続で巻いたものであって、
前記巻線導体の連続する巻順単位で前記巻線導体を複数のグループに分けて、異なるグループの前記巻線導体同士が隣接するように、前記巻線導体を１列に整列巻きした状態で、対応する２つの前記スロットに前記巻線導体が順次挿入されることにより、対応する２つの前記スロットに収納されている
ことを特徴とする回転電機。
【請求項７】
請求項６に記載の回転電機において、
複数のグループのうち、第１番目のグループに属する前記巻線導体は、グループ数に応じた間隔を空けて整列巻きされ、
他のグループに属する前記巻線導体は、第１番目のグループの前記巻線導体が形成した間隙を補完するように整列巻きされる
ことを特徴とする回転電機。
【請求項８】
直流電力を交流電力に変換するインバータ装置によって駆動されて電動力を発生する回転電機において、
固定子と、
該固定子に空隙を介して対向配置されて回転可能に軸支された回転子とを有し、
前記固定子は、
固定子鉄心と、
該固定子鉄心に装着された３相の固定子巻線とを備えており、
前記固定子鉄心は、
環状のヨーク鉄心と、
該ヨーク鉄心から径方向に突出する複数のティース鉄心から構成されており、
前記固定子巻線は、
相毎に複数の単位巻線から構成されたものであって、
前記複数の単位巻線のそれぞれが、前記ティース鉄心のいくつかを挟んで離間する２つの前記ティース鉄心間に巻かれており、
前記単位巻線のそれぞれは、
絶縁被覆が施された巻線導体を複数回連続で巻いたものであって、
前記巻線導体の連続する巻順単位で前記巻線導体を複数のグループに分けた場合、異なるグループの前記巻線導体同士が隣接し合うように、対応する２つの前記ティース鉄心間に巻かれている
ことを特徴とする回転電機。
【請求項９】
請求項８に記載の回転電機において、
前記単位巻線のそれぞれは、巻始めの前記巻線導体と、巻終わりの前記巻線導体が隣接して、対応する前記ティース鉄心間の空間の前記ヨーク鉄心側に配置されるように、対応する２つの前記ティース鉄心間に巻かれている
ことを特徴とする回転電機。
【請求項１０】
請求項８に記載の回転電機において、
前記単位巻線のそれぞれは、異なるグループの前記巻線導体同士が隣接するように、前記巻線導体を１列に整列巻きした状態で、対応する２つの前記ティース鉄心間の空間に前記巻線導体が順次挿入されることにより、対応する２つの前記ティース鉄心間に巻かれる
ことを特徴とする回転電機。
【請求項１１】
請求項１０に記載の回転電機において、
複数のグループのうち、第１番目のグループに属する前記巻線導体は、グループ数に応じた間隔を空けて整列巻きされ、
他のグループに属する前記巻線導体は、第１番目のグループの前記巻線導体が形成した間隙を補完するように整列巻きされる
ことを特徴とする回転電機。
【請求項１２】
直流電力を交流電力に変換するインバータ装置によって駆動されて電動力を発生する回転電機において、
固定子と、
該固定子に空隙を介して対向配置されて回転可能に軸支された回転子とを有し、
前記固定子は、
固定子鉄心と、
該固定子鉄心に装着された３相の固定子巻線とを備えており、
前記固定子鉄心は、
環状のヨーク鉄心と、
該ヨーク鉄心から径方向に突出する複数のティース鉄心から構成されており、
前記固定子巻線は、
相毎に複数の単位巻線から構成されたものであって、
前記複数の単位巻線のそれぞれが、前記ティース鉄心のいくつかを挟んで離間する２つの前記ティース鉄心間に巻かれており、
前記単位巻線のそれぞれは、
絶縁被覆が施された巻線導体を複数回連続で巻いたものであって、
前記巻線導体の連続する巻順単位で前記巻線導体を複数のグループに分けて、異なるグループの前記巻線導体同士が隣接するように、前記巻線導体を１列に順次巻回した状態で、対応する２つの前記ティース鉄心間の空間に前記巻線導体が順次挿入されることにより、対応する２つの前記ティース鉄心間に巻かれている
ことを特徴とする回転電機。
【請求項１３】
請求項１２に記載の回転電機において、
複数のグループのうち、第１番目のグループに属する前記巻線導体は、グループ数に応じた間隔を空けて順次巻回され、
他のグループに属する前記巻線導体は、第１番目のグループの前記巻線導体が形成した間隙を補完するように順次巻回される
ことを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転電機としては、例えば特許文献１に記載されているように、３相分布巻きのものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−５１４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
回転電機を高出力化するための手段としては、大電流化、高電圧化の２種類が考えられる。しかし、大電流を流すためには、ステータコイルの線径を太くする必要があり、所望の巻線数（ターン数）を得ようとすると、ステータコアのスロットを大きくする必要がある。この結果、回転電機の体格が大型化するという課題が生じる。これに対して、高電圧化する場合には、ステータコイルに印加される電圧が高くなるため、巻線（コイル）間の耐絶縁性を高める必要がある。例えば、銅等の導体の表面に被覆されている絶縁材（エナメル等）の膜厚を厚くし、耐絶縁性を向上させることが考えられる。しかし、この場合、コイルが太くなる。この結果、回転電機の体格が大型化するという課題が生じる。このように、いずれの手段も、巻線仕様の変更に伴って回転電機の体格が大型化するという課題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、巻線の仕様を変えることなく、電圧に対する巻線の絶縁耐力を向上させることができる回転電機を提供する。
【０００６】
本発明の基本的な特徴は、巻線導体を複数回巻いて形成されて、鉄心に装着された巻線における巻線導体間の静電容量の合成が大きくなるように、巻線の巻線導体を鉄心に装着したことにある。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、巻線導体間の静電容量の合成が大きくなるように、巻線の巻線導体を鉄心に装着したので、巻線の仕様を変えることなく、電圧に対する巻線の絶縁耐力を向上させることができる。従って、本発明によれば、従来と同程度の体格で回転電機の高出力化を達成できる。特にインバータ装置によって駆動され、インバータ装置から巻線に過大なサージ電圧が印加される回転電機には好適である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施例の回転電機の全体構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施例の回転電機の全体構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施例の回転電機におけるステータコイルの結線図である。
【図４】回転電機におけるステータコイルの概略回路図である。
【図５】直交変換されてステータコイルに印加される電圧の波形図である。
【図６】ステータコイルの等価回路である。
【図７】コイルにパルス電圧が印加された場合の対地電位ｅｎの説明図である。
【図８】本発明の第１実施例の回転電機におけるステータコイルの巻回方法の説明図である。
【図９】本発明の第１実施例の回転電機におけるステータコイルの巻回時の巻線の配置図である。
【図１０】従来のステータコイルにおける静電容量の説明図である。
【図１１】本発明の第１実施例の回転電機におけるステータコイルにおける静電容量の説明図である。
【図１２】本発明の第１実施例の回転電機におけるステータコイルにおけるスロット内の巻線の配置図である。
【図１３】本発明の第２実施例の回転電機におけるステータコイルの巻回方法の説明図である。
【図１４】本発明の第２実施例の回転電機におけるステータコイルの巻回時の巻線の配置図である。
【図１５】本発明の第３実施例の回転電機におけるステータコイルにおける静電容量の説明図である。
【図１６】本発明の第３実施例の回転電機におけるステータコイルの巻回時の巻線の配置図である。
【図１７】本発明の第４実施例であって、第１乃至第３実施形例の回転電機を用いた電動車両の一つであるハイブリッド電気自動車の電機駆動システムを示すブロック図である。
【図１８】図１７に示したハイブリッド電気自動車の電機駆動システムに用いるインバータＩＮＶの回路構成を示すブロック回路図である。
【図１９】本発明の第５実施例の回転電機におけるステータコイルの巻回時の巻線の配置図である。
【図２０】本発明の第５実施例の回転電機におけるステータコイルの巻回方法の説明図である。
【図２１】本発明の第６実施例の回転電機におけるステータコイルの巻回方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の代表的な最良の実施形態を列挙する。
【００１０】
ステータと、このステータの周面に空隙を介して対向配置されて回転可能に軸支されたロータとを有し、前記ステータは、ステータコアと、このステータコアに分布巻きで巻回されたステータコイルとを備えており、前記ステータコアには、軸方向に連続した複数のスロットが周方向に形成されており、前記ステータコイルは、１個の前記ステータコイルをＮ個（Ｎ＝２，３，４）の群に分けるとともに、各群の巻線数は同数若しくはほぼ同数とし、第１群の巻線の間に、他の群の巻線がくるように１層に整列させて巻枠に巻回した後、前記ステータのステータコアのスロット内に挿入して、ステータコイルを構成するようにした回転電機。
【００１１】
以下、図１〜図１２を用いて本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１２】
最初に、図１及び図２を用いて、第１実施例の回転電機の構成について説明する。
【００１３】
尚、第１実施例では、内燃機関であるエンジンと共に車両の駆動源を構成する車両駆動用回転電機としてはハイブリッド自動車に搭載され、車載電源であるバッテリから供給された直流電力を交流電力に変換するインバータ装置によって駆動される回転電機であって、永久磁石内蔵型のロータを備え、ロータの磁極数が８極、固定子のスロット数が４８個であり、ステータコイルの巻線方式として分布巻きが用いられた同期機を例にして説明する。
【００１４】
ハイブリッド自動車などの電動車両において、永久磁石内蔵型のロータを有しかつインバータ装置によって駆動される同期機は、高出力化や弱め界磁制御の点で有利である。この同期機において、高電圧化によって高出力化を図るためには、インバータ装置の直交流変換動作時に発生するサージ電圧に対する巻線の耐絶縁性の向上がキー技術となる。
【００１５】
以下で述べるステータの構成は、上記同期機のみならず、誘導機にも適用することができる。
【００１６】
図１，２は、第１実施例の回転電機の構成を示す断面図であり、図１は回転軸方向の断面形状を、図２は回転軸方向に直交する方向の断面形状をそれぞれ示している。なお、図１と図２およびその他の図において、同一符号は同一の構成要素を示している。
【００１７】
図１に示すように、第１実施例の回転電機は、ステータ１０と、ステータ１０の内周側に空隙を介して配置されかつ回転可能に支持されているロータ２０から構成されている。ステータ１０とロータ２０は回転電機のハウジング３０内に保持されている。
【００１８】
ステータ１０は、ステータコア１２と、ステータコイル１４とから構成されている。ステータコア１２は、薄板の鋼板をプレス成形により所定の形状とした上で、積層したものである。ステータコア１２は、環状のヨークコアと、これから径方向に突出し、周方向に等間隔で配置された複数のティースコアから構成されており、ヨークコアとティースコアは一体に形成されている。ステータコア１２の内周部には、ステータコア１２の内周表面側が開口し、軸方向に連続した複数のスロットが形成されている。このスロットは、周方向に隣接するティースコア間に形成された溝状の空間部である。本実施例では４８個のスロットが形成されている。ステータコイル１４は分布巻きで、ステータコア１２のティースコアに巻回されている。ここで、分布巻きとは、コイルが、複数のスロットを跨いで（或いは挟んで）離間した２つのスロットに収納されるように、ステータコア１２に巻かれる巻線方式である。
【００１９】
ステータコイル１４は、コイル導体を積層しながら連続的に巻回したＵ相ステータコイルと、Ｖ相ステータコイル、Ｗ相ステータコイルとから構成されている。ステータコイル１４は、自動巻線機を用いて、巻き枠に所定の順序で予め巻回され、その後自動挿入機を用いて、ステータコア１４のスロットの入口部からスロット内に挿入され、ステータコア１２に巻かれる。ステータコイル１４は、Ｕ相ステータコイル，Ｖ相ステータコイル，Ｗ相ステータコイルの順に、スロット内に挿入される。ステータコイル１４の巻き順については、図８以降を用いて後述する。ステータコイル１４のコイル端部は、スロットから軸方向両方向に突出してステータコア１２の軸方向両端面に配置されている。
【００２０】
ロータ２０は、ロータコア２２と、永久磁石２４と、シャフト２６とから構成されている。ロータコア２２は、薄板の鋼板をプレス成形により所定の形状とした上で積層し、シャフト２６に固定したものである。ロータコア２２の外周部には、ロータ２０の軸方向に貫通した複数の磁石挿入孔が周方向に等間隔で形成されている。本実施例では８個の磁石挿入孔が形成されている。永久磁石挿入孔のそれぞれには永久磁石２４が挿入され、固定されている。シャフト２６は、ハウジング３０の両側にそれぞれ固定されたエンドブラケット３２Ｆ，３２Ｒに、軸受３４Ｆ，３４Ｒによって回転可能に支承されている。
【００２１】
次に、図２に示すように、ステータ１０の内側に、ロータ２０が回転可能に図示されていないハウジングに支持されている。ステータコイル１４は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の３相で、各相毎に８個で、合計２４個のステータコイルＵ１，Ｕ２，…，Ｕ８，Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖ８，Ｗ１，Ｗ２，…，Ｗ８からなる。各ステータコイル，例えば、ステータコイルＵ１は、間に他のＶ相，Ｗ相コイルが入る４個のスロットを挟んで、すなわち、複数のステータコア１２の突極を跨ぐように、互いに離間したスロット内に挿入され、ステータコア１２の突極に巻回される。尚、ステータコア１２の突極とは、周方向に隣接するスロット間に形成されたコア部分を示す。また、他のＵ相コイル，Ｖ相コイル，Ｗ相コイルも、他の相のコイルが入る４個スロットを挟んで、複数のステータコア１２の突極を跨ぐように、互いに離間したスロット内に挿入されるようにステータコア１２の突極に巻回される分布巻きとなっている。分布巻きの構成であるため、弱め界磁制御や、リラクタンストルクを活用して、低回転速度だけでなく高回転速度までの広い回転数範囲について制御が可能となる。
【００２２】
２４個のステータコイルＵ１，Ｕ２，…，Ｕ８，Ｖ１，Ｖ２，…，Ｖ８，Ｗ１，Ｗ２，…，Ｗ８は、相毎に点線で示している結線リングによって接続されている。これにより、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各相コイルがＹ結線される。結線リングは、薄板状導体からなるバスバーを用いて構成され、インバータ装置から供給される三相交流を前記相コイルに供給する。なお、Ｙ結線の代わりに、結線コイルによってデルタ結線することもできる。
【００２３】
ロータ２０のロータコア２２に設けられた永久磁石挿入孔に、８個の永久磁石２４がそれぞれ挿入されている。永久磁石２４は、ロータコア２２の周方向に等間隔で配置される。永久磁石２４は、隣接する永久磁石の極性（Ｎ極，Ｓ極）が、ロータの周方向において互いに逆極性となるように、着磁されている。隣接する永久磁石の間のロータコア２２の領域は、補助磁極として機能する。補助磁極は、永久磁石２４の磁気回路をバイパスして、ステータ１０の起磁力によって直接磁束をステータ１０の側に作用させ、リラクタンストルクを発生する領域である。回転電機の発生するトルクは、永久磁石２４の磁束によって発生するトルクと、補助磁極に流れる磁束によって発生するリラクタンストルクとの合成トルクとして得ることができる。
【００２４】
また、永久磁石２４を挿入する永久磁石挿入孔には、永久磁石２４の挿入位置の周方向の両端部に、磁気的な空隙部（スリット部）ＡＧ１，ＡＧ２が設けられている。空隙部は、空気が存在する空隙でもよいしワニスなどの充填材が充填されていても良い。ワニスの透磁率は、ロータコア２２を構成する珪素鋼板の透磁率よりも小さいため、空隙部を設けることによりロータ表面の磁束密度の急変を緩和する（永久磁石の周方向端部と補助磁極との間における永久磁石の磁束密度部分布の傾きを緩やかにする）ことでコギングトルクを減少させることができる。さらに、磁気的な空隙の形成により、永久磁石のステータ側に存在する鉄心部分（磁極片）と補助磁極との間の境界に形成されたブリッジ部の径方向の寸法を小さくすることができるので、漏洩磁束を低減することができる。
【００２５】
次に、図３を用いて、第１実施例の回転電機におけるステータコイルの結線状態について説明する。
【００２６】
図３は、第１実施例の回転電機におけるステータコイルの結線図である。なお、図３と他図との同一符号は同一構成要素を示している。
【００２７】
図３に示すように、ステータコイル１４のＵ相ステータコイルＵ，Ｖ相ステータコイルＶ，Ｗ相ステータコイルＷは、Ｙ結線されている。Ｕ相ステータコイルＵについてみると、２個のステータコイルＵ１，Ｕ２は、直列接続されている。また、他のコイルＵ３及びＵ４，Ｕ５及びＵ６，Ｕ７及びＵ８，についても、それぞれ、２個ずつが直列接続され、さらに、これらの４個の直列接続されたコイル群が並列されている。すなわち、Ｕ相ステータコイルＵは、２直４並列に接続されている。また、同様にして、Ｖ相ステータコイルＶ，Ｗ相ステータコイルＷについても、ステータコイルＶ１，Ｖ２，…，Ｖ８及びＷ１，Ｗ２，…，Ｗ８が、それぞれ、２直４並列に接続されている。そして、例えば、Ｕ相ステータコイルＵとＶ相ステータコイルＶとの直列回路に、電源から交流電圧Ｖinが供給される。同様にして、Ｖ相ステータコイルＶとＷ相ステータコイルＷとの直列回路や、Ｗ相ステータコイルＷとＵ相ステータコイルＵとの直列回路に、電源から交流電圧Ｖinが供給される。なお、Ｕ相ステータコイルＵとＶ相ステータコイルＶとの直列回路に供給される交流電圧と、Ｖ相ステータコイルＶとＷ相ステータコイルＷとの直列回路に供給される交流電圧と、Ｗ相ステータコイルＷとＵ相ステータコイルＵとの直列回路に供給される交流電圧とは、それぞれ、位相が電気角で１２０度ずれている。
【００２８】
次に、図４〜図７を用いて、回転電機の各コイルに印加される電圧について説明する。
【００２９】
図４は、回転電機におけるステータコイルの概略回路図である。図５は、直交変換されてステータコイルに印加される電圧の波形図である。図６は、ステータコイルの等価回路である。図７は、コイルにパルス電圧が印加された場合の対地電位ｅｎの説明図である。
【００３０】
図３にて説明したように、２直４並列のＵ相ステータコイルＵと、２直４並列のＶ相ステータコイルＶとの直列回路に、電源から交流電圧Ｖinが供給される。したがって、各コイルに印加される電圧を考えるとき、この直列回路を簡単化すると、図４に示すように、４個のコイルＵ１’，Ｕ２’，Ｖ１’，Ｖ２‘が直接接続された回路に置き換えることができる。この４個の直列回路の両端に交流電圧Ｖinが供給される。
【００３１】
次に、図５を用いて、図４で説明した交流電圧Ｖinの波形について説明する。
【００３２】
電動車両においては、内燃機関で駆動される発電機の出力電圧は、直流電圧に変換された上で、一旦、バッテリ等に蓄電される。従って、回転電機に供給される交流電圧は、インバータ等の電力変換回路を用いて直流電圧を交流電圧に変換されたものである。かかる電力変換回路を用いて、直流電圧を交流電圧に変換した場合には、図５に示すような電圧波形となる。
【００３３】
すなわち、図５に示すように、電力変換回路の出力は、その電圧立ち上がり時に、電力変換回路を構成する半導体スイッチング素子のスイッチング動作の影響で、電圧ピーク値が電圧Ｖ１＋Ｖ２のサージ電圧が発生し、その後所望の電圧値Ｖ１となる。例えば、電圧値Ｖ１が、５００Ｖｒｍｓに対して、サージ電圧の波高値Ｖ１＋Ｖ２は、１３００Ｖ以上の高圧となる。一方で、サージ電圧Ｖ１＋Ｖ２の継続する時間Ｔは、例えば、数μｓと短時間である。また、サージ電圧の立ち上がり時間は、例えば、数百ｎｓである。すなわち、サージ電圧の波高値は高いものの、短時間であるため、このサージ電圧に対して絶縁破壊しないような構造とすることで、エナメル被覆等の絶縁被覆の膜厚を厚くすることなく、耐サージ性を向上できる。
【００３４】
次に、図６及び図７を用いて、前述のサージ電圧が図４に示したステータコイルの４直列回路に供給された場合の、各コイルに印加される電圧について説明する。
【００３５】
最初に、図６に示すように、図４に示した４個の直列接続されたコイルの一方の端部が接地され、他方の端部から電圧が印加された場合について説明する。コイルの１ターン分の各巻線には、対地との間にそれぞれ対地静電容量Ｃｇが存在する。また、１ターン分の巻線の隣接する巻線間には、巻線間静電容量Ｃｃが存在する。
【００３６】
ここで、複数の対地容量Ｃｇの合成容量をＣ１とすると、対地合成静電容量Ｃ１は、以下の式（１）から、
Ｃ１＝ΣＣｇ(i)  …（１）
として求められる。ここで、iは１〜ｎであり、ｎは対地容量Ｃｇの総個数である。
【００３７】
同様にして、複数の巻線間容量Ｃｃの合成容量をＣ２とすると、巻線間合成静電容量Ｃ２は、以下の式（２）から、
Ｃ２＝１／ΣＣｃ(i)  …（２）
として求められる。ここで、iは１〜ｎであり、ｎは巻線間静電容量Ｃｃの総個数である。すなわち、コイル自体のリアクタンスＬと、対地合成静電容量Ｃ１と、巻線間合成静電容量Ｃ２と、コイル末端における対地容量Ｃ０からなるＬＣ回路と考えることができる。
【００３８】
ここで、コイルの開放側端部から、図示するようなパルス状電圧Ｖｐ（サージ電圧に相当する）が印加されるとすると、コイルは、コイルのリアクタンスＬと、対地合成静電容量Ｃ１と巻線間合成静電容量Ｃ２とからなる遅延回路として動作する。
【００３９】
そこで、コイルの全体としての巻線数をＮとし、対地側から数えて、ｎ番目の位置の電圧ｅｎは、以下の式（３）から、
ｅｎ＝（cos h(α・(n/N))＋（C0／(√（C1・C2）)）・sin h(α・(n/N)))／(cos hα＋(C0／(√（C1・C2）)・sin hα))  …（３）
として求められる。ここで、α＝（√(C1/C2)）であり、sin h(x)及びcos h(x)は双曲線関数である。
【００４０】
ｎ番目の位置の電圧ｅｎについて、横軸をｎ番目の位置ｎとし、また、Ｖ相を接地してC0＝∞とし、さらに、αを変えて求めると、αに応じて、ｎ番目の位置の電圧ｅｎは、図７に示すようになる。
【００４１】
ここで、４個のコイルが直列接続されている場合、各コイルに印加される電圧は、４直列回路の電圧入力端側において、最も高くなる。例えば、α＝４のとき、入力端側から数えて１番目のコイル（ｎ／Ｎ＝７５％の位置）には、第１コイルの分担電圧ΔＶ１が印加されるのに対して、入力端側から数えて２番目のコイルには、第２のコイルの分担電圧ΔＶ２が印加され、図示から理解されるように、ΔＶ１＞ΔＶ２となる。
【００４２】
さらに、αが小さいほど、入力端側から数えて１番目のコイルに印加される電圧ΔＶ１は小さくなる。印加される電圧の全体を１００％とすると、α＝４の場合の第１コイルの分担電圧ΔＶ１は、約６０％であるのに対して、α＝１２の場合の第１コイルの分担電圧ΔＶ１’は、約９５％となる。すなわち、ΔＶ１＜ΔＶ１’となっている。
【００４３】
したがって、４直列回路に１３００Ｖ以上のサージ電圧が印加された場合でも、αを小さくなるようにすることで、従来と同等の膜厚のエナメル被覆等の絶縁被覆で覆った場合でも、サージ電圧に対する耐絶縁性を向上することができるものである。
【００４４】
図６で説明したように、ステータコイルは、コイル自体のリアクタンスＬと、対地合成静電容量Ｃ１と、巻線間合成静電容量Ｃ２と、コイル末端における対地容量Ｃ０からなるＬＣ回路と考えることができ、この中で、コイル自体のリアクタンスＬと、対地合成静電容量Ｃ１と、コイル末端における対地容量Ｃ０とは一定値であるが、本発明者らは、ステータコイルの巻線構成を変えることで、巻線間合成静電容量Ｃ２を変えられることに着目し、αを小さくするために、巻線間合成静電容量Ｃ２が大きくなるような巻線構成としたものである。
【００４５】
次に、図８〜図１２を用いて、第１実施例の回転電機におけるステータコイルの巻線構成について説明する。なお、以下の説明では、１個のステータコイル，例えば、ステータコイルＵ１の巻線数は、１２Ｔとして説明する。
【００４６】
図８は、第１実施例の回転電機におけるステータコイルの巻回方法の説明図である。図９は、第１実施例の回転電機におけるステータコイルの巻回時の巻線の配置図である。図１０は、従来のステータコイルにおける静電容量の説明図である。図１１は、第１実施例の回転電機におけるステータコイルにおける静電容量の説明図である。
【００４７】
第１実施例では、１個のステータコイルの巻線を、巻線導体の連続する巻順単位に２つの巻線群に分割（グループ分け）した上で、自動巻線機を用いて巻き枠ＶＬに順次、連続かつ折り返しながら所定ターン数分、巻回する（２分割巻き＝１往復巻き）。すなわち、第１実施例では、１個のステータコイルの巻線数を１２Ｔとすると、１Ｔ〜６Ｔまでの第１の巻線群と、７Ｔ〜１２Ｔまでの第２の巻線群とは、異なる巻線方式をとっている。なお、従来の方式では、１Ｔ〜１２Ｔまで順番に整列するように巻回している。
【００４８】
すなわち、第１に、図８（Ａ）に示すように、巻き枠ＶＦに対して、エナメル膜等により絶縁被覆された導線ＶＬを、自動巻線機を用いて、順次同一方向（Ｒ方向）に６Ｔ分巻回する。このとき、導線ＶＬの太さをＰとすると、隣接する巻線間に、Ｐ分の隙間を空けて、順次巻回する。すなわち、巻線ピッチを２Ｐとして、図９に示すように、１Ｔ目から６Ｔ目まで巻回する。
【００４９】
そして、６Ｔ分の巻回が終了すると、６Ｔ目のところで折り返して、図８（Ｂ）に示すように、同じ巻回方向で、しかも、１Ｔ〜６Ｔ目の巻線の間に形成された隙間に、残りの７Ｔ目から１２Ｔ目を巻回する。結果として、図９に示すように、１Ｔ目−１２Ｔ目−２Ｔ目−１１Ｔ目−…８Ｔ目−６Ｔ目−７Ｔ目という順番で、コイルが１層の状態で整列する。ここで、巻枠に巻回した巻線は、１層の状態で整列させないと、自動挿入機で、巻回した巻線をスロット内に挿入するとき挿入できない。なぜならば、スロットの入口の幅は、１本の巻線の幅よりも僅かに広い程度であるため、２層以上の状態とすると、自動挿入機では、スロット内に巻線を挿入できないためである。なお、従来の自動巻線機を用いる巻回方法では、１Ｔ目−２Ｔ目−３Ｔ目−…−１１Ｔ目−１２Ｔ目と順番に整列巻きされるものである。
【００５０】
尚、図９における巻線の整列された部分は、巻線枠の巻線が交差する部分から周方向に９０°ずれた部分である。
【００５１】
次に、図１０及び図１１を用いて、このように整列巻きされたコイルの静電容量について説明する。なお、図１０は、従来の方式による１Ｔ目から順番に巻いた場合を示しており、図１１は、図８及び図９にて説明した第１実施例の方式により巻いた場合を示している。また、ここでは、説明を簡単にするため、１個のコイルの巻線数を６Ｔとして説明する。
【００５２】
従来の方式では、図１０に示すように、６Ｔのコイルの場合は、巻線間静電容量Ｃｃは、１Ｔ目−２Ｔ目の間，２Ｔ目−３Ｔ目の間，３Ｔ目−４Ｔ目の間，４Ｔ目−５Ｔ目の間，５Ｔ目−６Ｔ目の間の５個が形成され、これらは、直列接続される。したがって、巻線間合成静電容量Ｃ２は、直列接続された５個の巻線間静電容量Ｃｃを合成したものとなるため、（（１／５）・Ｃｃ）となる。
【００５３】
一方、第１実施例の方式では、図１１（Ａ）に示すように、６Ｔのコイルの場合は、巻線間静電容量は、１Ｔ目−６Ｔ目の間，２Ｔ目−６Ｔ目の間，２Ｔ目−５Ｔ目の間，３Ｔ目−５Ｔ目の間，３Ｔ目−４Ｔ目の間の５個が形成される。図１１（Ａ）を展開すると、図１１（Ｂ）に示すようになり、５個の巻線間静電容量Ｃｃは、並列接続される。したがって、巻線間合成静電容量Ｃ２は、並列接続された５個の巻線間静電容量Ｃｃを合成したものとなるため、（５・Ｃｃ）となり、従来よりも、巻線間合成静電容量を大きくすることができる。
【００５４】
このように、図８及び図９に示したように、１個のステータコイルの巻線を、２つの巻線群に分割した上で、巻き枠ＶＬに順次巻回する（２分割巻き＝１往復巻き）とともに、第１の巻線群の導線を巻回する際には、隣接する巻線間に、巻線の太さＰ分の隙間を空けて、順次巻回する。さらに、第２の巻線群を巻回する際には、第１の巻線群の間に形成された隙間に、その隙間を埋める（或いは補完する）ように順次巻回する。このような巻回方法とすることで、巻線間合成静電容量Ｃ２を大きくでき、式（３）におけるαを小さくできるため、図７にて説明したように、第１コイルの分担電圧ΔＶ１を小さくできる。したがって、４個の直列コイルからなるステータコイルの両端にインバータのサージ電圧が供給されたとしても、第１コイルの分担電圧は小さくできるため、従来と同等の被膜厚さを有するエナメル被覆の施された導線を用いても、絶縁破壊することを防止できるものとなる。
【００５５】
次に、図１２を用いて、ステータコアのスロット内に挿入されたステータコイルの状態について説明する。なお、図１２（Ａ）が第１実施例による巻回方法をとった場合のスロット内への挿入状態を示し、図１２（Ｂ）は従来方式による巻回方法をとった場合のスロット内への挿入状態を示している。
【００５６】
図１２は、第１実施例の回転電機におけるステータコイルにおけるスロット内の巻線の配置図である。
【００５７】
図８及び図９に示したように、第１実施例では、第１群と第２群とに分けて巻枠に巻回するようにしており、１Ｔ目と２Ｔ目の間に、１２Ｔ目が位置するようになる。このように自動巻された１層の層状コイルを、自動挿入機を用いて、ステータコアのスロット内に挿入すると、図１２（Ａ）に示すように、ほぼ巻枠上の巻線順に挿入される。結果として、巻き始めの１Ｔ目と、巻き終わりの１２Ｔ目が隣接する位置に配置される。すなわち異なるグループの巻線導体同士が隣接するように、スロット内に巻線導体が配置されている。コイルの巻き始めと巻き終わりは、結線リング等を用いて、回転電機の外部と電気的に接続する必要があるため、このように、巻き始めの１Ｔ目と、巻き終わりの１２Ｔ目とを隣接する位置に配置できることにより、結線処理が容易になる。
【００５８】
一方、図１２（Ｂ）は、１Ｔ目から順次１２Ｔ目まで巻枠に巻回した後、自動挿入機によりスロット内に挿入した状態を示しており、巻き始めの１Ｔ目と、巻き終わりの１２Ｔ目とは、離れた位置に配置される。
【００５９】
なお、以上の説明では、１個のステータコイルの巻線数を１２Ｔとして説明したが、実際には、巻線数はもっと多いものである。例えば、４４Ｔの場合には、第１群及び第２群の巻線数をそれぞれ２２Ｔとして、第１群の１Ｔ目〜２２Ｔ目は、間に導線の太さ分の隙間を空けて巻枠に巻回した後、第２群の２３Ｔ目〜４４Ｔ目は、第１群の巻線の間に順番に巻回する。また、巻線数は偶数に限らず、１個のステータコイルの巻線数を４３Ｔとした場合には、第１群の巻線数を２２Ｔとし、第２群の巻線数を２１Ｔとして、第１群の１Ｔ目〜２２Ｔ目は、間に導線の太さ分の隙間を空けて巻枠に巻回した後、第２群の２３Ｔ目〜４３Ｔ目は、第１群の巻線の間に順番に巻回する。
【００６０】
以上説明したように、第１実施例によれば、１個のステータコイルを２群に分けて、第１群の巻線の間に第２群の巻線を配置するようにして１層に整列させて巻枠に巻回した後、ステータコアのスロット内に挿入して、ステータコイルを構成するようにしているので、４個の直列コイルからなるステータコイルに、インバータのサージ電圧が印加された場合でも、第１のコイルの分担電圧を小さくでき、絶縁破壊を防止できる。したがって、インバータのサージ電圧に対する耐絶縁性が向上し、しかも、従来と同程度の外形寸法で高出力化が可能となる。
【００６１】
また、ステータコイルの巻き始めと巻き終わりを、隣接することができ、結線作業を容易に行える。
【実施例２】
【００６２】
次に、図１３〜図１５を用いて、第２実施例の回転電機の構成について説明する。なお、第２実施例の回転電機の全体構成は、図１及び図２に示すものと同様である。
【００６３】
図１３は、第２実施例の回転電機におけるステータコイルの巻回方法の説明図である。図１４は、第２実施例の回転電機におけるステータコイルの巻回時の巻線の配置図である。図１５は、第２実施例の回転電機におけるステータコイルにおける静電容量の説明図である。
【００６４】
第２実施例では、図８，図９，図１１にて説明したものと同様にして、１個のステータコイル，例えば、ステータコイルＵ１の巻線数は、１２Ｔとして説明する。
【００６５】
第２実施例では、１個のステータコイルの巻線を、３つの巻線群に分割した上で、自動巻線機を用いて巻き枠ＶＬに順次巻回する（３分割巻き＝１往復半巻き）。すなわち、第２実施例では、１個のステータコイルの巻線数を１２Ｔとすると、１Ｔ〜４Ｔまでの第１の巻線群と、５Ｔ〜８Ｔまでの第２の巻線群と、９Ｔ〜１２Ｔまでの第３の巻線群とは、異なる巻線方式をとっている。
【００６６】
すなわち、第１に、図１３（Ａ）に示すように、巻き枠ＶＦに対して、エナメル膜等により絶縁被覆された導線ＶＬを、自動巻線機を用いて、順次同一方向（Ｒ方向）に４Ｔ分巻回する。このとき、導線ＶＬの太さをＰとすると、隣接する巻線間に、２Ｐ分の隙間を空けて、順次巻回する。すなわち、巻線ピッチを３Ｐとして、図１４に示すように、１Ｔ目から４Ｔ目まで巻回する。
【００６７】
そして、４Ｔ分の巻回が終了すると、４Ｔ目のところで折り返して、図１３（Ｂ）に示すように、同じ巻回方向で、しかも、１Ｔ〜４Ｔ目の巻線の間であって、しかも、１Ｔ〜４Ｔ目の巻線に隣接し、さらに、巻線１本分の隙間を残した状態で、第２群の５Ｔ目から８Ｔ目を巻回する。
【００６８】
さらに、８Ｔ分の巻回が終了すると、８Ｔ目のところで折り返して、図１３（Ｃ）に示すように、同じ巻回方向で、しかも、１Ｔ〜４Ｔ目の巻線と、５Ｔ〜８Ｔ目の間に、第３群の９Ｔ目から１２Ｔ目を巻回する。
【００６９】
結果として、図１４に示すように、１Ｔ目−８Ｔ目−９Ｔ目−２Ｔ目−７Ｔ目−…４Ｔ目−５Ｔ目−１２Ｔ目という順番で、コイルが１層の状態で整列する。
【００７０】
さらに、第２の巻枠ＶＦ２があり、第１番目のステータコイルと第２番目のステータコイルを直列に接続する場合（図３のステータコイルＵ１とステータコイルＵ２のように直列接続する場合）には、引き続いて、第２の巻枠ＶＦ２に対して、図１３（Ａ）から図１３（Ｃ）に示した手順と同様にして、２番目のステータコイルを巻回する。
【００７１】
次に、図１５を用いて、このように整列巻きされたコイルの静電容量について説明する。なお、ここでは、説明を簡単にするため、また、図１０，図１１と対比できるように、１個のコイルの巻線数を６Ｔとして説明する。
【００７２】
従来の方式では、図１０にて説明したように、巻線間合成静電容量Ｃ２は、直列接続された５個の巻線間静電容量Ｃｃを合成したものとなるため、（（１／５）・Ｃｃ）となる。
【００７３】
一方、第２実施例の方式では、図１５に示すように、６Ｔのコイルの場合は、巻線間静電容量は、１Ｔ目−４Ｔ目の間，２Ｔ目−５Ｔ目の間，２Ｔ目−３Ｔ目の間，４Ｔ目−５Ｔ目の間，３Ｔ目−６Ｔ目の間の５個が形成される。したがって、２個のＣｃが直列接続された回路が２個と、１個のＣｃとが、３並列されたことになるので、巻線間合成静電容量Ｃ２は、（２・Ｃｃ）となり、従来よりも、巻線間合成静電容量を大きくすることができる。
【００７４】
このように、１個のステータコイルの巻線を、３つの巻線群に分割した上で、巻き枠ＶＬに順次巻回する（３分割巻き＝１往復半巻き）とともに、第１の巻線群の導線を巻回する際には、隣接する巻線間に、巻線の太さＰの２倍分の隙間を空けて、順次巻回する。さらに、第２の巻線群を巻回する際には、第１の巻線群の間に形成された隙間に、第１の巻線群に隣接して順次巻回する。さらに、第３の巻線群は、第１群と第２群の隙間に巻回する。このような巻回方法とすることで、巻線間合成静電容量Ｃ２を大きくでき、式（３）におけるαを小さくできるため、図７にて説明したように、第１コイルの分担電圧ΔＶ１を小さくできる。したがって、４個の直列コイルからなるステータコイルの両端にインバータのサージ電圧が供給されたとしても、第１コイルの分担電圧は小さくできるため、従来と同等の被膜厚さを有するエナメル被覆の施された導線を用いても、絶縁破壊することを防止できるものとなる。
【００７５】
なお、以上の説明では、１個のステータコイルの巻線数を１２Ｔとして説明したが、実際には、巻線数はもっと多いものである。例えば、４２Ｔの場合には、第１群，第２群及び第３群の巻線数をそれぞれ１４Ｔとして、第１群の１Ｔ目〜１４Ｔ目は、間に導線の太さ分の２倍の隙間を空けて巻枠に巻回した後、第２群の１５Ｔ目〜２８Ｔ目は、第１群の巻線に隣接させて隙間に順番に巻回する。さらに、第３群の２９Ｔ目〜４４Ｔ目は、第１群と第２群の巻線の間の隙間に順番に巻回する。また、巻線数は３の倍数に限らず、１個のステータコイルの巻線数を４３Ｔとした場合には、第１群の巻線数を１５Ｔとし、第２群と第３群の巻線数を１４Ｔとして、第１群の１Ｔ目〜１５Ｔ目は、間に導線の太さの２倍分の隙間を空けて巻枠に巻回した後、第２群の１６Ｔ目〜２９Ｔ目は、第１群の巻線に隣接させて隙間を空けた状態で、順番に巻回する。さらに、第３群の３０Ｔ目〜４３Ｔ目は、第１群と第２群の巻線の間に、順番に巻回する。
【００７６】
以上説明したように、第２実施例によれば、１個のステータコイルを３群に分けて、第１群の巻線の間に第２群と第３群の巻線を配置するようにして１層に整列させて巻枠に巻回した後、ステータコアのスロット内に挿入して、ステータコイルを構成するようにしているので、４個の直列コイルからなるステータコイルに、インバータのサージ電圧が印加された場合でも、第１のコイルの分担電圧を小さくでき、絶縁破壊を防止できる。したがって、インバータのサージ電圧に対する耐絶縁性が向上し、しかも、従来と同程度の外形寸法で高出力化が可能となる。
【００７７】
また、２個の直列接続されたステータコイルを巻回する際には、１個目の巻線後に、２個目の巻線を第２の巻枠を用いて容易に行える。
【実施例３】
【００７８】
次に、図１６を用いて、第３実施例の回転電機の構成について説明する。なお、第３実施例の回転電機の全体構成は、図１及び図２に示すものと同様である。
【００７９】
図１６は、第３実施例の回転電機におけるステータコイルの巻回時の巻線の配置図である。
【００８０】
第３実施例では、図８，図９，図１１にて説明したものと同様にして、１個のステータコイル，例えば、ステータコイルＵ１の巻線数は、１２Ｔとして説明する。第３実施例では、１個のステータコイルの巻線を、４つの巻線群に分割した上で、自動巻線機を用いて巻き枠ＶＬに順次巻回する（４分割巻き＝２往復巻き）。すなわち、本例では、１個のステータコイルの巻線数を１２Ｔとすると、１Ｔ〜３Ｔまでの第１の巻線群と、４Ｔ〜６Ｔまでの第２の巻線群と、７Ｔ〜９Ｔまでの第３の巻線群と、１０Ｔ〜１２Ｔまでの第４の巻線群とは、異なる巻線方式をとっている。
【００８１】
すなわち、第１に、図１６に示すように、巻き枠ＶＦに対して、エナメル膜等により絶縁被覆された導線ＶＬを、自動巻線機を用いて、順次同一方向に３Ｔ分巻回する。このとき、導線ＶＬの太さをＰとすると、隣接する巻線間に、３Ｐ分の隙間を空けて、順次巻回する。すなわち、巻線ピッチを４Ｐとして、図１６に示すように、１Ｔ目から３Ｔ目まで巻回する。
【００８２】
そして、４Ｔ分の巻回が終了すると、３Ｔ目のところで折り返して、図１６に示すように、同じ巻回方向で、しかも、１Ｔ〜３Ｔ目の巻線の間であって、しかも、１Ｔ〜３Ｔ目の巻線に隣接し、さらに、巻線２本分の隙間を残した状態で、第２群の４Ｔ目から６Ｔ目を巻回する。
【００８３】
さらに、６Ｔ分の巻回が終了すると、６Ｔ目のところで折り返して、図１６に示すように、同じ巻回方向で、しかも、１Ｔ〜３Ｔ目の巻線の間であって、しかも、２Ｔ〜６Ｔ目の巻線に隣接し、さらに、巻線１本分の隙間を残した状態で、第３群の７Ｔ目から９Ｔ目を巻回する。
【００８４】
さらに、９Ｔ分の巻回が終了すると、９Ｔ目のところで折り返して、図１６に示すように、同じ巻回方向で、しかも、１Ｔ〜４Ｔ目の巻線と、７Ｔ〜９Ｔ目の間に、第４群の１０Ｔ目から１２Ｔ目を巻回する。
【００８５】
結果として、図１６に示すように、１Ｔ目−６Ｔ目−７Ｔ目−１２Ｔ目−…３Ｔ目−４Ｔ目−９Ｔ目−１０２Ｔ目という順番で、コイルが１層の状態で整列する。
【００８６】
このように整列巻きされたコイルの巻線間静電容量は、従来の１Ｔ目から１２Ｔ目までを順次巻回した場合に比べて、大きくできる。
【００８７】
このように、１個のステータコイルの巻線を、４つの巻線群に分割した上で、巻き枠ＶＬに順次巻回する（４分割巻き＝２往復巻き）とともに、第１の巻線群の導線を巻回する際には、隣接する巻線間に、巻線の太さＰの３倍分の隙間を空けて、順次巻回する。さらに、第２の巻線群を巻回する際には、第１の巻線群の間に形成された隙間に、第１の巻線群に隣接して順次巻回する。さらに、第３の巻線群を巻回する際には、第１の巻線群の間に形成された隙間に、第２の巻線群に隣接して順次巻回する。さらに、第４の巻線群は、第１群と第３群の隙間に巻回する。このような巻回方法とすることで、巻線間合成静電容量Ｃ２を大きくでき、式（３）におけるαを小さくできるため、図７にて説明したように、第１コイルの分担電圧ΔＶ１を小さくできる。したがって、４個の直列コイルからなるステータコイルの両端にインバータのサージ電圧が供給されたとしても、第１コイルの分担電圧は小さくできるため、従来と同等の被膜厚さを有するエナメル被覆の施された導線を用いても、絶縁破壊することを防止できるものとなる。
【００８８】
なお、以上の説明では、１個のステータコイルの巻線数を１２Ｔとして説明したが、実際には、巻線数はもっと多いものである。例えば、４４Ｔの場合には、第１群〜第４群の巻線数をそれぞれ１１Ｔとして、第１群の１Ｔ目〜１１Ｔ目は、間に導線の太さ分の３倍の隙間を空けて巻枠に巻回した後、第２群の１２Ｔ目〜２４Ｔ目は、第１群の巻線に隣接させて隙間に順番に巻回する。さらに、第３群の２５Ｔ目〜３６Ｔ目は、第１群と第２群の巻線の間に、第２群に隣接させて巻回する。さらに、第４群の３７Ｔ目〜４４Ｔ目は、第１群と第３群の隙間に順番に巻回する。また、巻線数は４の倍数に限らず、１個のステータコイルの巻線数を４３Ｔとした場合には、第１群〜第３群の巻線数を１４Ｔとし、第４群の巻線数を１３Ｔとして、上述のように、巻回する。
【００８９】
以上説明したように、第３実施例によれば、１個のステータコイルを４群に分けて、１層に整列させて巻枠に巻回した後、ステータコアのスロット内に挿入して、ステータコイルを構成するようにしているので、４個の直列コイルからなるステータコイルに、インバータのサージ電圧が印加された場合でも、第１のコイルの分担電圧を小さくでき、絶縁破壊を防止できる。したがって、インバータのサージ電圧に対する耐絶縁性が向上し、しかも、従来と同程度の外形寸法で高出力化が可能となる。
【００９０】
以上の第１実施例（図８，図９及び図１１）、第２実施例（図１３，図１４，図１５）、第３実施例（図１６）をまとめると、１個のステータコイルをＮ群（Ｎ＝２，３，４）に分けるとともに、各群の巻線数は同数若しくはほぼ同数（各群の巻線数の差が「１」）とする。最初に、第１群の巻線を巻枠上に、導線の太さＰに対して（（Ｎ−１）・Ｐ）の隙間を空けて巻回する。第１群の巻回が終了すると、そこで折り返して、さらに、この隙間の間に、第１群の巻線に隣接するようにして、第２群の巻線を巻回する。Ｎ＝３以上の場合には、さらに、その隙間に次の群の巻線を第２群に隣接して巻回し、１層に整列させて巻枠に巻回した後、ステータコアのスロット内に挿入して、ステータコイルを構成するものである。
【実施例４】
【００９１】
次に、図１７を用いて、第１乃至第３本実施例の回転電機を用いた電動車両の一つであるハイブリッド電気自動車の電機駆動システム（第４実施例）の構成について説明する。
【００９２】
図１７は、第１乃至第３実施例の回転電機を用いた電動車両の一つであるハイブリッド電気自動車の電機駆動システム（第４実施例）を示すブロック図である。
【００９３】
第４実施例のハイブリッド電気自動車は、内燃機関であるエンジンＥＮと、前述した第１乃至第３実施例で説明した回転電機からなるフロント側モータ・ジェネレータＦＭＧによって前輪ＷＨ−Ｆを、前述した第１乃至第３実施例で説明した回転電機からなるリア側モータ・ジェネレータＲＭＧによって後輪ＷＨ−Ｒをそれぞれ駆動するように構成された四輪駆動式のものである。尚、本実施形態では、エンジンＥＮとフロント側モータ・ジェネレータＦＭＧによって前輪ＷＨ−Ｆを、リア側モータ・ジェネレータＲＭＧによって後輪ＷＨ−Ｒをそれぞれ駆動する場合について説明するが、エンジンＥＮと前述の各実施形態にて説明した回転電機からなるフロント側モータ・ジェネレータＦＭＧによって後輪ＷＨ−Ｒを、リア側モータ・ジェネレータＲＭＧによって前輪ＷＨ−Ｆをそれぞれ駆動するようにしてもよい。
【００９４】
前輪ＷＨ−Ｆの前輪車軸ＤＳ−Ｆにはフロント側差動装置ＦＤＦを介して変速機ＴＭが機械的に接続されている。変速機ＴＭには出力制御機構（図示省略）を介してエンジンＥＮとモータ・ジェネレータＭＧが機械的に接続されている。出力制御機構（図示省略）は、回転出力の合成や分配を司る機構である。フロント側モータ・ジェネレータＭＧの固定子巻線にはインバータＩＮＶの交流側が電気的に接続されている。インバータＩＮＶは、直流電力を三相交流電力に変換する電力変換装置であり、モータ・ジェネレータＭＧの駆動を制御するものである。インバータＩＮＶの直流側にはバッテリＢＡが電気的に接続されている。
【００９５】
後輪ＷＨ−Ｒの後輪車軸ＤＳ−Ｒ１，ＤＳ−Ｒ２にはリア側差動装置ＲＤＦとリア側減速機ＲＧを介してリア側モータ・ジェネレータＲＭＧが機械的に接続されている。リア側モータ・ジェネレータＲＭＧの固定子巻線にはインバータＩＮＶの交流側が電気的に接続されている。ここで、インバータＩＮＶはフロント側モータ・ジェネレータＭＧＦとリア側モータ・ジェネレータＲＭＧに対して共用のものであり、モータ・ジェネレータＭＧ用の変換回路部と、リア側モータ・ジェネレータＲＭＧの変換回路部と、それらを駆動するための駆動制御部とを有する。なお、インバータＩＮＶの構成については、図１８を用いて後述する。
【００９６】
ハイブリッド電気自動車の始動時及び低速走行時（エンジンＥＮの運転効率（燃費）が低下する走行領域）は、フロント側モータ・ジェネレータＦＭＧによって前輪ＷＨ−Ｆを駆動する。尚、第４実施例では、ハイブリッド電気自動車の始動時及び低速走行時、フロント側モータ・ジェネレータＦＭＧによって前輪ＷＨ−Ｆを駆動する場合について説明するが、フロント側モータ・ジェネレータＦＭＧによって前輪ＷＨ−Ｆを駆動し、リア側モータ・ジェネレータＲＭＧによって後輪ＷＨ−Ｒを駆動するようにしてもよい（四輪駆動走行をしてもよい）。インバータＩＮＶにはバッテリＢＡから直流電力が供給される。供給された直流電力はインバータＩＮＶによって三相交流電力に変換される。これによって得られた三相交流電力はフロント側モータ・ジェネレータＦＭＧの固定子巻線に供給される。これにより、フロント側モータ・ジェネレータＦＭＧは駆動され、回転出力を発生する。この回転出力は出力制御機構（図示省略）を介して変速機ＴＭに入力される。入力された回転出力は変速機ＴＭによって変速され、差動装置ＦＤＦに入力される。入力された回転出力は差動装置ＦＤＦによって左右に分配され、前輪ＷＨ−Ｆの一方における前輪車軸ＤＳ−Ｆと前輪ＷＨ−Ｆの他方における前輪車軸ＤＳ−Ｆにそれぞれ伝達される。これにより、前輪車軸ＤＳ−Ｆが回転駆動される。そして、前輪車軸ＤＳ−Ｆの回転駆動によって前輪ＷＨ−Ｆが回転駆動される。
【００９７】
ハイブリッド電気自動車の通常走行時（乾いた路面を走行する場合であって、エンジンＥＮの運転効率（燃費）が良い走行領域）は、エンジンＥＮによって前輪ＷＨ−Ｆを駆動する。このため、エンジンＥＮの回転出力は出力制御機構（図示省略）を介して変速機ＴＭに入力される。入力された回転出力は変速機ＴＭによって変速される。変速された回転出力はフロント側差動装置ＦＤＦを介して前輪車軸ＤＳ−Ｆに伝達される。これにより、前輪ＷＨ−Ｆが回転駆動される。また、バッテリＢＡの充電状態を検出し、バッテリＢＡを充電する必要がある場合は、エンジンＥＮの回転出力を、出力制御機構（図示省略）を介してフロント側モータ・ジェネレータＦＭＧに分配し、フロント側モータ・ジェネレータＦＭＧを回転駆動する。これにより、フロント側モータ・ジェネレータＦＭＧは発電機として動作する。この動作により、フロント側モータ・ジェネレータＦＭＧの固定子巻線に三相交流電力が発生する。この発生した三相交流電力はインバータＩＮＶによって所定の直流電力に変換される。この変換によって得られた直流電力はバッテリＢＡに供給される。これにより、バッテリＢＡは充電される。
【００９８】
ハイブリッド電気自動車の四輪駆動走行時（雪道などの低μ路を走行する場合であって、エンジンＥＮの運転効率（燃費）が良い走行領域）は、リア側モータ・ジェネレータＲＭＧによって後輪ＷＨ−Ｒを駆動する。また、上記通常走行と同様に、エンジンＥＮによって前輪ＷＨ−Ｆを駆動する。さらに、リア側モータ・ジェネレータＲＭＧの駆動によってバッテリＢＡの蓄電量が減少するので、上記通常走行と同様に、エンジンＥＮの回転出力によってフロント側モータ・ジェネレータＦＭＧを回転駆動してバッテリＢＡを充電する。リア側モータ・ジェネレータＲＭＧによって後輪ＷＨ−Ｒを駆動するめに、インバータＩＮＶにはバッテリＢＡから直流電力が供給される。供給された直流電力はインバータＩＮＶによって三相交流電力に変換され、この変換によって得られた交流電力がリア側モータ・ジェネレータＲＭＧの固定子巻線に供給される。これにより、リア側モータ・ジェネレータＲＭＧは駆動され、回転出力を発生する。発生した回転出力は、リア側減速機ＲＧによって減速され、差動装置ＲＤＦの入力される。入力された回転出力は差動装置ＲＤＦによって左右に分配され、後輪ＷＨ−Ｒの一方における後輪車軸ＤＳ−Ｒ１，ＤＳ−Ｒ２と後輪ＷＨ−Ｒの他方における後輪車軸ＤＳ−Ｒ１，ＤＳ−Ｒ２にそれぞれ伝達される。これにより、後輪車軸ＤＳ−Ｆ４回転駆動される。そして、後輪車軸ＤＳ−Ｒ１，ＤＳ−Ｒ２の回転駆動によって後輪ＷＨ−Ｒが回転駆動される。
【００９９】
ハイブリッド電気自動車の加速時は、エンジンＥＮとフロント側モータ・ジェネレータＦＭＧによって前輪ＷＨ−Ｆを駆動する。尚、第４実施例では、ハイブリッド電気自動車の加速時、エンジンＥＮとフロント側モータ・ジェネレータＦＭＧによって前輪ＷＨ−Ｆを駆動する場合について説明するが、エンジンＥＮとフロント側モータ・ジェネレータＦＭＧによって前輪ＷＨ−Ｆを駆動し、リア側モータ・ジェネレータＲＭＧによって後輪ＷＨ−Ｒを駆動するようにしてもよい（四輪駆動走行をしてもよい）。エンジンＥＮとフロント側モータ・ジェネレータＦＭＧの回転出力は出力制御機構（図示省略）を介して変速機ＴＭに入力される。入力された回転出力は変速機ＴＭによって変速される。変速された回転出力は差動装置ＦＤＦを介して前輪車軸ＤＳ−Ｆに伝達される。これにより、前輪ＷＨ−Ｆが回転駆動される。
【０１００】
ハイブリッド電気自動車の回生時（ブレーキを踏み込み時，アクセルの踏み込みを緩めた時或いはアクセルの踏み込みを止めた時などの減速時）は、前輪ＷＨ−Ｆの回転出力を前輪車軸ＤＳ−Ｆ，差動装置ＦＤＦ、変速機ＴＭ、出力制御機構（図示省略）を介してフロント側モータ・ジェネレータＦＭＧに伝達し、フロント側モータジェネレータＦＭＧを回転駆動する。これにより、フロント側モータ・ジェネレータＦＭＧは発電機として動作する。この動作により、フロント側モータ・ジェネレータＦＭＧの固定子巻線に三相交流電力が発生する。この発生した三相交流電力はインバータＩＮＶによって所定の直流電力に変換される。この変換によって得られた直流電力はバッテリＢＡに供給される。これにより、バッテリＢＡは充電される。一方、後輪ＷＨ−Ｒの回転出力を後輪車軸ＤＳ−Ｒ１，ＤＳ−Ｒ２，車両用出力伝達装置１００の差動装置ＲＤＦ、減速機ＲＧを介してリア側モータ・ジェネレータＲＭＧに伝達し、リア側モータ・ジェネレータＲＭＧを回転駆動する。これにより、リア側モータ・ジェネレータＲＭＧは発電機として動作する。この動作により、リア側モータ・ジェネレータＲＭＧの固定子巻線に三相交流電力が発生する。この発生した三相交流電力はインバータＩＮＶによって所定の直流電力に変換される。この変換によって得られた直流電力はバッテリＢＡに供給される。これにより、バッテリＢＡは充電される。
【０１０１】
第４実施例の電機駆動システムによれば、大出力化しても絶縁性に優れ、小刀モータ・ジェネレータ（回転電機）を備えているので、車両への搭載省スペース化を図ることができるので、車両の小型化，軽量化及び低コスト化に寄与することができる。
【０１０２】
次に、図１８を用いて、図１７に示したハイブリッド電気自動車の電機駆動システムに用いるインバータＩＮＶの回路構成について説明する。  
図１８は、図１７に示したハイブリッド電気自動車の電機駆動システムに用いるインバータＩＮＶの回路構成を示すブロック回路図である。
【０１０３】
インバータＩＮＶは、２個のインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２から構成されている。インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２の構成は同じである。インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２は、それぞれ、パワーモジュールＰＭと、ドライバユニットＤＵから構成される。ドライバユニットＤＵは、モータ制御ユニットＭＣＵによって制御される。パワーモジュールＰＭには、バッテリＢＡから直流電力が供給され、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２は、それぞれ、交流電力に変換して、モータ・ジェネレータに供給する。また、モータ・ジェネレータが発電機として動作するときには、発電機の出力は、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２によって直流電力に変換され、バッテリＢＡに蓄電される。
【０１０４】
インバータＩＮＶ１のパワーモジュールＰＭは６つのアームから構成され、車載用直流電源であるバッテリーＢＡから供給される直流を交流に変換して回転機であるモータ・ジェネレータＦＭＧ，ＲＭＧに電力を供給する。パワーモジュールＰＭの上記６つのアームは、半導体のスイッチング素子としてＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を使用している。半導体のスイッチング素子としてはＩＧＢＴ以外に電力用ＭＯＳ‐ＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor  ‐  Field  Effect  Transistor）を使用することができる。
【０１０５】
ＩＧＢＴは動作速度が速いメリットがある。昔は、電力用ＭＯＳ‐ＦＥＴが使用できる電圧が低かったので、高電圧用のインバータはＩＧＢＴで作られていた。しかし最近は電力用ＭＯＳ‐ＦＥＴの使用できる電圧が高くなり、車両用インバータではどちらも半導体スイッチング素子として使用可能である。電力用ＭＯＳ‐ＦＥＴの場合は半導体の構造がＩＧＢＴに比べてシンプルであり、半導体の製造工程がＩＧＢＴに比べ少なくなるメリットがある。
【０１０６】
図１８において、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各相の上アームと下アームとはそれぞれ直列に接続されている。Ｕ相とＶ相とＷ相の各上アームのそれぞれのコレクタ端子（電力用ＭＯＳ‐ＦＥＴ使用の場合はドレーン端子）はバッテリＢＡの正極側に接続される。一方Ｕ相とＶ相とＷ相の各下アームのそれぞれのエミッタ端子（電力用ＭＯＳ‐ＦＥＴの場合はソース端子）は、バッテリＢＡの負極側に接続される。
【０１０７】
Ｕ相上アームのエミッタ端子（電力用ＭＯＳ‐ＦＥＴの場合はソース端子）とＵ相下アームのコレクタ端子（電力用ＭＯＳ‐ＦＥＴの場合はドレーン端子）の接続点は、モータ・ジェネレータＦＭＧ（ＲＭＧ）のＵ相端子に接続され、Ｕ相電流が流れる。電機子巻線（永久磁石型同期モータの固定子巻線）がＹ結線の場合はＵ相巻線の電流が流れる。Ｖ相上アームのエミッタ端子（電力用ＭＯＳ‐ＦＥＴの場合はソース端子）とＶ相下アームのコレクタ端子（電力用ＭＯＳ‐ＦＥＴの場合はドレーン端子）の接続点は、モータ・ジェネレータＦＭＧ（ＲＭＧ）のＶ相の電機子巻線（固定子巻線）のＶ相端子に接続され、Ｖ相電流が流れる。固定子巻線がＹ結線の場合はＶ相巻線の電流が流れる。Ｗ相上アームのエミッタ端子（電力用ＭＯＳ‐ＦＥＴの場合はソース端子）と、Ｗ相下アームのコレクタ端子（電力用ＭＯＳ‐ＦＥＴの場合はドレーン端子）の接続点はモータ・ジェネレータＦＭＧ（ＲＭＧ）のＷ相端子に接続される。固定子巻線がＹ結線の場合はＷ相巻線の電流が流れる。バッテリＢＡから供給される直流電力を交流電力に変換して、モータ・ジェネレータＦＭＧ（ＲＭＧ）のステータを構成するＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のステータコイルに供給することにより、３相のステータコイルに流れる電流によって発生する起磁力により、ロータが回転駆動する。
【０１０８】
モータ制御ユニットＲＭによりゲート信号を発生するドライバユニットＤＵが制御され、各相のドライバユニットからゲート信号が各相の半導体スイッチング素子にゲート信号が供給される。このゲート信号により各アームの導通、非導通（遮断）が制御される。その結果供給された直流は三相交流に変換される。三相交流の発生は既に知られているので詳細な動作説明を省略する。
【実施例５】
【０１０９】
次に、図１９及び図２０を用いて、本発明の第５実施例の回転電機の構成について説明する。なお、本実施例による回転電機の全体構成は、図１，図２と同様であり、本実施例の回転電機のステータコイルの結線図は、図３と同様である。  
図１９は、本発明の第５実施例の回転電機におけるステータコイルの巻回時の巻線の配置図である。図２０は、本発明の第５実施例の回転電機におけるステータコイルの巻回方法の説明図である。
【０１１０】
図８に示したように、第１群のコイルを隙間を空けて巻き枠ＶＦに巻回した後、その隙間に、第２群のコイルを順次巻回した場合（１往復巻きの場合）、図８に示されるように、第１群のコイルに対して、第２群のコイルは、クロスすることになる。同様にして、図１３に示したように、第１群のコイルを隙間を空けて巻き枠ＶＦに巻回した後、その隙間に、第２群のコイルを順次巻回し、さらに、隙間に第３群のコイルを巻回した場合（１往復半巻きの場合）、図１３に示されるように、第１群のコイルに対して、第２群のコイルは、クロスし、第２群のコイルに対して、第３群のコイルはクロスすることになる。
【０１１１】
このように、コイルがクロスした状態で、図１２（Ａ）に示すように、ステータのスロット内に、スロットの入口部から順次コイルを挿入した場合、クロスした部分は、スロット内ではなく、スロットの両端部，すなわち、図１のコイルエンド部１４に生じる。図２にて説明したように、ステータコイルを分布巻きにした場合には、コイルエンド部１４の軸方向の長さは、そもそも長くなることに加えて、クロスした部分が、コイルエンド部に生じることにより、コイルエンド部の軸方向の長さはさらに長くなることになる。このコイルエンド部は、全て、ステータコアの半径方向の外周方向に折り曲げるように成形された後、図１に示すように、ステータ１０をハウジング３０に挿入して、回転電機が製造される。
【０１１２】
ここで、ハウジング３０の内径を例えばφ２１４ｍｍとすると、ステータ１０の外形は、ハウジング３０の内径以下，すなわち、φ２１４ｍｍ以下にしないと、ステータ１０がハウジング３０の内部に挿入できないことになる。
【０１１３】
図３に示したように、各相のコイルがそれぞれ８個のコイルからなり、全部で２４個のコイルからステータコイルが構成される場合、前述の１個のコイルにおいて、クロス部分が生じることにより、コイルエンド部の軸方向の長さが増大する量は僅かであるが、２４個のコイルの全てについて、図８に示した１往復巻き若しくは図１３に示した１往復半巻きとした場合、全体としてのコイルエンド長はかなり長くなる。その結果、コイルエンド部を外周方向に折り曲げて成形した際、ステータの外径は、ハウジング３０の内径よりも大きくなることがある。例えば、図１３に示した１往復半巻きとした場合のステータの外径はφ２１８ｍｍとなる。
【０１１４】
このような問題点を解決するために、本実施例では、次のように構成している。すなわち、図３に示したように、各相のコイルが、２直列で４並列の８個のコイルから構成される場合、特に、２直列コイルに着目する。そして、図４に示したように、Ｕ相とＶ相で、４直列コイルとなる場合についてみると、この４直列コイルに高電圧Ｖｉｎが印加される場合、コイルＵ１’に最も高電圧が印加される。なお、コイルＶ１’側に高電圧が印加される場合もある。すなわち、各相コイルの内、口出し線側に位置するコイルＵ１’やコイルＶ１’に高電圧が印加される。また、図４に示したような４直列コイルにおいて、各コイルの電圧分担率は、高電圧側（口出し線側）の１番目のコイルの分担率が最も高くなる。
【０１１５】
そこで、本実施例では、例えば、図３に示すように、各相のコイルが２直列コイルから構成される場合、口出し線側に位置するコイルＵ１，Ｕ３，Ｕ５，Ｕ７，Ｖ１，Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７，Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５，Ｗ７については、図１３に示した１往復半巻きのコイル巻回構成とする。一方、中性点Ｎ側に位置するコイルＵ２，Ｕ４，Ｕ６，Ｕ８，Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６，Ｖ８，Ｗ２，Ｗ４，Ｗ６，Ｗ８については、図１９を用いて後述する整列巻きのコイル巻回構成とする。
【０１１６】
ここで、図１９を用いて、整列巻きのコイル巻回構成について説明する。例えば、図３のコイルＵ２が１２ターンで構成される場合に、図１９に示すように、巻き枠ＶＦに対して、エナメル膜等により絶縁被覆された導線ＶＬを、自動巻線機を用いて、順次同一方向に１２Ｔ分巻回する。このとき、導線ＶＬの太さをＰとすると、隣接する巻線間に隙間を空けることなく、互いに隣接するように、順次巻回する。この巻回構成を、整列巻きと称する。
【０１１７】
このようにして、中性点Ｎ側に位置するコイルＵ２，Ｕ４，Ｕ６，Ｕ８，Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６，Ｖ８，Ｗ２，Ｗ４，Ｗ６，Ｗ８について、図１９に示した整列巻きのコイル巻回構成とした場合、図４に示した４直列コイルにおいて、各コイルの電圧分担率は次のようになる。ここで、例えば、図４の４直列コイルを構成するＵ１’，Ｕ２’，Ｖ２’，Ｖ１’を全て、１往復巻きのコイル巻回構成とした場合の電圧分担率は、図７にて説明したように、印加される電圧の全体を１００％とすると、α＝４の場合の第１コイルの分担電圧ΔＶ１は、約６０％であるのに対して、第２コイルの分担電圧ΔＶ２は、約３０％である。４直列回路に１３００Ｖ以上のサージ電圧が印加された場合、１つのコイルの分担電圧が６０％とすると、そのコイルの両端には約８００Ｖが印加される。コイルを被覆するエナメル被覆の絶縁特性は、コイルの両端に約８００Ｖの電圧が印加された状態では、絶縁破壊を生じない程度のものである。
【０１１８】
それに対して、図４の４直列コイルを構成するＵ１’，Ｕ２’，Ｖ２’，Ｖ１’において、口出し線側に位置するコイルＵ１’，Ｖ１’を１往復半巻きとして、中性点Ｎ側に位置するコイルＵ２’，Ｖ２’を図１９の整列巻きとした場合の電圧分担率は、印加される電圧の全体を１００％とすると、第１コイルであるコイルＵ１’の分担電圧ΔＶ１は、約４１％であるのに対して、第２コイルであるコイルＵ２’の分担電圧ΔＶ２は、約５７％となった。上述したように、各コイルは、１３００Ｖの６０％の電圧が印加されても絶縁破壊を起こさない絶縁皮膜を有するものを用いているため、上述のように、分担電圧ΔＶ１が約４１％で、分担電圧ΔＶ２が約５７％の場合には、第１コイルも第２コイルも絶縁破壊を生じないことになる。なお、第３コイルと第４コイルに印加される電圧が、残りの約２％の電圧であり、もちろん、絶縁破壊を生じないものである。
【０１１９】
以上のように、図３に示したように、２４個のステータコイルの内、半分の１２個についてはクロス部分を有する１往復半巻きのコイル巻回構成として口出し線側の絶縁破壊特性を向上し、残りの半分の１２個についてはクロス部分を有しない整列巻きのコイル巻回構成とすることで、コイルエンド長を短くすることができ、かつ、絶縁耐圧も維持することができる。ちなみに、２４個のステータコイルの内、半分の１２個についてはクロス部分を有する１往復半巻きのコイル巻回構成として口出し線側の絶縁破壊特性を向上し、残りの半分の１２個についてはクロス部分を有しない整列巻きのコイル巻回構成とした場合、コイルエンド部を外径方向に折り曲げて成形した場合、ステータの外径はφ２１４ｍｍとすることができ、ハウジングの中に挿入することができる。
【０１２０】
次に、図２０を用いて、本実施例の回転電機におけるステータコイルの巻回方法について説明する。
【０１２１】
本例では、２直列コイルの内、第１のステータコイルの巻線を、３つの巻線群に分割した上で、自動巻線機を用いて巻き枠ＶＬに順次巻回する（３分割巻き＝１往復半巻き）。すなわち、１個のステータコイルの巻線数を１２Ｔとすると、１Ｔ〜４Ｔまでの第１の巻線群と、５Ｔ〜８Ｔまでの第２の巻線群と、９Ｔ〜１２Ｔまでの第３の巻線群とは、異なる巻線方式をとっている。
【０１２２】
すなわち、第１に、図２０（Ａ）に示すように、巻き枠ＶＦに対して、エナメル膜等により絶縁被覆された導線ＶＬを、自動巻線機を用いて、順次同一方向（Ｒ方向）に４Ｔ分巻回する。このとき、導線ＶＬの太さをＰとすると、隣接する巻線間に、２Ｐ分の隙間を空けて、順次巻回する。すなわち、巻線ピッチを３Ｐとして、図１４に示したように、１Ｔ目から４Ｔ目まで巻回する。
【０１２３】
そして、４Ｔ分の巻回が終了すると、４Ｔ目のところで折り返して、図２０（Ｂ）に示すように、同じ巻回方向で、しかも、１Ｔ〜４Ｔ目の巻線の間であって、しかも、１Ｔ〜４Ｔ目の巻線に隣接し、さらに、巻線１本分の隙間を残した状態で、第２群の５Ｔ目から８Ｔ目を巻回する。
【０１２４】
さらに、８Ｔ分の巻回が終了すると、８Ｔ目のところで折り返して、図２０（Ｃ）に示すように、同じ巻回方向で、しかも、１Ｔ〜４Ｔ目の巻線と、５Ｔ〜８Ｔ目の間に、第３群の９Ｔ目から１２Ｔ目を巻回する。
【０１２５】
結果として、図１４に示したように、１Ｔ目−８Ｔ目−９Ｔ目−２Ｔ目−７Ｔ目−…４Ｔ目−５Ｔ目−１２Ｔ目という順番で、コイルが１層の状態で整列する。
【０１２６】
さらに、第２の巻枠ＶＦ２があり、第１番目のステータコイルと第２番目のステータコイルを直列に接続する場合（図３のステータコイルＵ１とステータコイルＵ２のように直列接続する場合）には、引き続いて、第２の巻枠ＶＦ２に対して、図１９に示したように、１２Ｔのコイルを互いに隣接するように整列巻きで巻回する。
【０１２７】
このようにして、２直列コイルの内、第１のコイルを１往復半巻きのコイル巻回構成とし、第２のコイルを整列巻きとすることで、各コイルの絶縁性を向上しつつ、コイルエンド部の長さを短くできるとともに、２個の直列接続されたステータコイルを巻回する際には、１個目の巻線後に、２個目の巻線を第２の巻枠を用いて容易に行える。
【実施例６】
【０１２８】
次に、図２１を用いて、本発明の第６実施例の回転電機の構成について説明する。なお、本実施例による回転電機の全体構成は、図１，図２と同様であり、本実施例の回転電機のステータコイルの結線図は、図３と同様である。  
図２１は、本発明の第６実施例の回転電機におけるステータコイルの巻回方法の説明図である。
【０１２９】
本例では、直列コイルの内、第１のコイルを１往復巻きのコイル巻回構成とし、第２のコイルを整列巻きとすることで、各コイルの絶縁性を向上しつつ、コイルエンド部の長さを短くできるものである。
【０１３０】
すなわち、図２１に示すように、２直列コイルの内、第１のステータコイルの巻線を、２つの巻線群に分割した上で、自動巻線機を用いて巻き枠ＶＬに順次巻回する（１往復半巻き）。すなわち、１個のステータコイルの巻線数を１２Ｔとすると、１Ｔ〜６Ｔまでの第１の巻線群と、７Ｔ〜１２Ｔまでの第２の巻線群とは、異なる巻線方式をとっている。
【０１３１】
すなわち、第１に、図２１（Ａ）に示すように、巻き枠ＶＦに対して、エナメル膜等により絶縁被覆された導線ＶＬを、自動巻線機を用いて、順次同一方向（Ｒ方向）に６Ｔ分巻回する。このとき、導線ＶＬの太さをＰとすると、隣接する巻線間に、１Ｐ分の隙間を空けて、順次巻回する。すなわち、巻線ピッチを２Ｐとして、図９に示したように、１Ｔ目から６Ｔ目まで巻回する。
【０１３２】
そして、６Ｔ分の巻回が終了すると、６Ｔ目のところで折り返して、図２１（Ｂ）に示すように、同じ巻回方向で、しかも、１Ｔ〜６Ｔ目の巻線の間に隣接した状態で、第２群の７Ｔ目から１２Ｔ目を巻回する。
【０１３３】
さらに、第２の巻枠ＶＦ２があり、第１番目のステータコイルと第２番目のステータコイルを直列に接続する場合（図３のステータコイルＵ１とステータコイルＵ２のように直列接続する場合）には、引き続いて、渡り線を経由して、第２の巻枠ＶＦ２に対して、図１９に示したように、１２Ｔのコイルを互いに隣接するように整列巻きで巻回する。
【０１３４】
このようにして、２直列コイルの内、第１のコイルを１往復巻きのコイル巻回構成とし、第２のコイルを整列巻きとした場合の電圧分担率について説明する。図４の４直列コイルを構成するＵ１’，Ｕ２’，Ｖ２’，Ｖ１’において、口出し線側に位置するコイルＵ１’，Ｖ１’を１往復巻きとして、中性点Ｎ側に位置するコイルＵ２’，Ｖ２’を図１９の整列巻きとした場合の電圧分担率は、印加される電圧の全体を１００％とすると、第１コイルであるコイルＵ１’の分担電圧ΔＶ１は、約４８％であるのに対して、第２コイルであるコイルＵ２’の分担電圧ΔＶ２は、約５３％となった。上述したように、各コイルは、１３００Ｖの６０％の電圧が印加されても絶縁破壊を起こさない絶縁皮膜を有するものを用いているため、上述のように、分担電圧ΔＶ１が約４８％で、分担電圧ΔＶ２が約５３％の場合には、第１コイルも第２コイルも絶縁破壊を生じないことになる。しかも、第１コイルと第２コイルの電圧分担率は、図２０に示した１往復半巻きのコイル巻回構成と、整列巻きのコイル巻回構成とした場合よりも、絶対値で小さくできる。したがって、４直列コイルの全体に印加される電圧が高くなった場合には、本例の方が、図２０の例に比べて、各コイルの電圧分担率を小さくできるため、耐絶縁性が向上することになる。また、１往復半巻きのコイル巻回構成に比べて、１往復巻きのコイル巻回構成はコイルがクロスする部分が少ないため、コイルエンド部の長さも短くできる。
【０１３５】
このようにして、２直列コイルの内、第１のコイルを１往復巻きのコイル巻回構成とし、第２のコイルを整列巻きとすることで、各コイルの絶縁性を向上しつつ、コイルエンド部の長さを短くできる。
【０１３６】
なお、以上の説明では、１相分のステータコイルは２直列接続されたものとして説明したが、３直列以上の接続としてもよいものである。３直列接続の場合、口出し線側の第１コイルは、１往復半巻きのコイル巻回構成若しくは１往復巻きのコイル巻回構成とする。中性点側の第３コイルは、整列巻きのコイル巻回構成とする。中間の第２コイルについては、１往復半巻きのコイル巻回構成若しくは１往復巻きのコイル巻回構成又は、整列巻きのコイル巻回構成のいずれかとする。耐絶縁性を向上したい場合には、１往復半巻きのコイル巻回構成若しくは１往復巻きのコイル巻回構成とし、コイルエンド部の長さを短くしたい場合には、整列巻きのコイル巻回構成とする。
【符号の説明】
【０１３７】
１０…ステータ
２０…ロータ
１２…ステータコア
１４…ステータコイル
２２…ロータコア
２４…永久磁石
ＶＦ…巻枠
【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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