(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、該固定子の内周側に隙間を介して回転可能に支持された回転子とを有し、前記固定子は、内周面に向かって開口された複数のスロットを有する環状の固定子鉄心と、前記複数のスロットに絶縁シートを介して磁極ピッチより短いスロットピッチで巻回された固定子巻線とを有する回転電機であって、
前記固定子巻線は、インダクタンスをバランスさせるように前記スロット内で各相少なくとも２つに分割されて配置され、かつ電気角が異なる少なくとも２つの相の固定子巻線が直列に接続され、
前記各相の固定子巻線は、前記スロット内で半径方向もしくは回転方向に均等に分割挿入されて前記固定子鉄心の中心からの距離の合計が各相等しくなるように配置され、かつ電気角が異なる少なくとも２つの相の固定子巻線が均等に直列に接続され、
前記固定子巻線は、電気角が異なる少なくとも２つの相の固定子巻線が直列に接続され、均等に電気角が１２０°の位相差になるように合成された３相巻線になることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記固定子は、毎極毎相のスロット数が２以上の構成であり、
前記固定子巻線は、磁極ピッチよりも短いスロットピッチで巻回されて渡り線で接続された複数の環状コイルを有することを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記各相の固定子巻線は、前記環状コイルの配置ピッチを磁極ピッチの２倍のピッチに配置するとともに前記環状コイルの数を極数の１／２となるように均等に分割され、各々磁極ピッチ分ずらしてスロットに挿入され、直列接続または並列接続されて合成することを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
６つの電気角が異なる相の固定子巻線を有し、磁極ピッチの１／６のスロット分ずれた２つの相の固定子巻線を直列に接続されることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項５】
６つの電気角が異なる相の固定子巻線を有し、電気角が３０度ずれた２つの相の固定子巻線を直列に接続することを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項６】
前記固定子巻線は、６つの電気角が異なる相である第１相、第２相、第３相、第４相、第５相、第６相の固定子巻線を有し、
前記各相の固定子巻線は、それぞれ、第１固定子巻線及び第２固定子巻線からなり、
前記環状コイルは、前記回転子の磁極ピッチよりも狭い間隔で前記固定子鉄心の複数のティースをまたいで夫々のスロットに挿入される短節巻きであり、磁極ピッチと等しい配置ピッチで配置され、
前記複数のスロットには、半径方向に４分割した４層の異なる固定子巻線が配置され、前記第１相及び第２相の固定子巻線が磁極ピッチの１／６ずらした位相で配置され、前記第２相及び第３相の固定子巻線が磁極ピッチの１／６ずらした位相で配置され、前記第３相及び第４相の固定子巻線が磁極ピッチの１／６ずらした位相で配置され、前記第４相及び第５相の固定子巻線が磁極ピッチの１／６ずらした位相で配置され、前記第５相及び第６相の固定子巻線が磁極ピッチの１／６ずらした位相で配置され、前記第１固定子巻線及び第２固定子巻線が同相で配置され、
前記スロットの最内層から４番目の最外層には、第１相の第１固定子巻線及び第２相の第１固定子巻線が配置され、
前記スロットの最外層及び最内層から３番目の第３層には、第３相の第１固定子巻線及び第４相の第１固定子巻線が配置され、
前記スロットの第３層には、第５相の第１固定子巻線及び第６相の第１固定子巻線が配置され、
前記スロットの最内層から２番目の第２層には、第５相の第２固定子巻線及び第６相の第２固定子巻線が配置され、
前記スロットの第２層及び最内層には、第３相の第２固定子巻線及び第４相の第２固定子巻線が配置され、
前記スロットの最内層には、第１相の第２固定子巻線及び第２相の第２固定子巻線が配置され、
前記第１相と第２相の固定子巻線は、直列に接続され、
前記第３相と第４相の固定子巻線は、直列に接続され、
前記第５相と第６相の固定子巻線は、直列に接続されることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項７】
前記固定子巻線は、６つの電気角が異なる相である第１相、第２相、第３相、第４相、第５相、第６相の固定子巻線を有し、
前記各相の固定子巻線は、それぞれ、第１固定子巻線及び第２固定子巻線からなり、
前記環状コイルは、前記回転子の磁極ピッチよりも狭い間隔で前記固定子鉄心の複数のティースをまたいで夫々のスロットに挿入される短節巻きであり、磁極ピッチの２倍の配置ピッチで配置され、
前記第１固定子巻線及び前記第２固定子巻線は、磁極ピッチずらした位相で前記複数のスロットに配置され、
前記複数のスロットには、半径方向に２分割した２層の異なる固定子巻線が配置され、前記第１相及び第２相の固定子巻線が磁極ピッチの１／６ずらした位相で配置され、前記第２相及び第３相の固定子巻線が磁極ピッチの１／６ずらした位相で配置され、前記第３相及び第４相の固定子巻線が磁極ピッチの１／６ずらした位相で配置され、前記第４相及び第５相の固定子巻線が磁極ピッチの１／６ずらした位相で配置され、前記第５相及び第６相の固定子巻線が磁極ピッチの１／６ずらした位相で配置され、
前記スロットの外層には、第１相の第１固定子巻線、第２相の第１固定子巻線、第３相の第１固定子巻線、第４相の第１固定子巻線が配置され、
前記スロットの外層及び内層には、第５相の第１固定子巻線と第２固定子巻線及び第６相の第１固定子巻線と第２固定子巻線が配置され、
前記スロットの内層には、第１相の第２固定子巻線、第２相の第２固定子巻線、第３相の第２固定子巻線、第４相の第２固定子巻線が配置され、
前記第１相と第２相の固定子巻線は、直列に接続され、
前記第３相と第４相の固定子巻線は、直列に接続され、
前記第５相と第６相の固定子巻線は、直列に接続されることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項８】
前記各相の固定子巻線は、第１相、第２相、第３相の固定子巻線を有し、
前記第１相及び第２相の固定子巻線が磁極ピッチの１／３ずらした位相で配置され、前記第２相及び第３相の固定子巻線が磁極ピッチの１／３ずらした位相で配置され、前記第３相及び第４相の固定子巻線が磁極ピッチの１／３ずらした位相で配置され、
前記第１相から第３相の固定子巻線は、それぞれ、第１固定子巻線及び第２固定子巻線からなり、前記第１固定子巻線及び第２固定子巻線は、それぞれ、複数の各環状コイルを渡り線で連続的に接続されて構成され、
前記環状コイルの数は均等に第１環状コイル群と第２環状コイル群に分割され、
前記第１環状コイル群と前記第２環状コイル群は、それぞれ、前記環状コイルが磁極ピッチの２倍のピッチで配置され、
前記第１環状コイル群と前記第２環状コイル群の間は、１３スロットピッチずらして配置されて渡り線で連続的に接続され、
前記環状コイルは、前記回転子の磁極ピッチよりも狭い間隔で前記固定子鉄心の複数のティースをまたいで夫々のスロットに挿入される短節巻きであり、
前記複数のスロットには、半径方向に２分割した２層の異なる固定子巻線が配置され、前記第１固定子巻線及び第２固定子巻線が磁極ピッチだけ離れた位相で配置され、
前記スロットの外層には、第１相の第１固定子巻線と第２相の第１固定子巻線が配置され、
前記スロットの外層及び内層には、第３相の第１固定子巻線と第３相の第２固定子巻線が配置され、前記スロットの内層には、第１相の第２固定子巻線と第２相の第２固定子巻線が配置され、
前記各相の固定子巻線の第１固定子巻線と第２固定子巻線は並列に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項９】
前記各相の固定子巻線は、前記第１環状コイル群と第２環状コイル群と間が７スロットピッチずらして配置されることを特徴とする請求項８に記載の回転電機。
【請求項１０】
前記各相の固定子巻線は、前記第１環状コイル群の各環状コイル間をつなぐ渡り線が固定子鉄心の軸方向一方側に配置され、第２環状コイル群の各環状コイルをつなぐ渡り線が固定子鉄心の軸方向他方側に配置され、前記第１環状コイル群と前記第２環状コイル群が７スロットピッチずらして配置されることを特徴とする請求項８に記載の回転電機。
【請求項１１】
前記第１環状コイル群は、環状コイルを固定子鉄心のスロット内に磁極ピッチの２倍のピッチ間隔で配置され、各環状コイルは渡り線で連続的に接続され、
前記第２環状コイル群は、第１環状コイル群を配置後、前記第１環状コイル群１番目の環状コイルの方向に、連続的に７スロットピッチずらして第２環状コイル群の１番目の環状コイルを配置し、続けて磁極ピッチの２倍のピッチでかつ前記第１環状コイル群の各環状コイル間に位置するように配置されることを特徴とする請求項８に記載の回転電機。
【請求項１２】
前記各相の固定子巻線は、第１相、第２相、第３相の固定子巻線を有し、
前記第１相及び第２相の固定子巻線が磁極ピッチの１／３ずらした位相で配置され、
前記第２相及び第３相の固定子巻線が磁極ピッチの１／３ずらした位相で配置され、
前記第３相及び第４相の固定子巻線が磁極ピッチの１／３ずらした位相で配置され、
前記第１相から第３相の固定子巻線は、それぞれ、第１固定子巻線及び第２固定子巻線からなり、
前記環状コイルは、前記回転子の磁極ピッチよりも狭い間隔で前記固定子鉄心の複数のティースをまたいで夫々のスロットに挿入される短節巻きであり、
前記第１固定子巻線及び第２固定子巻線は、それぞれ、複数の各環状コイルを渡り線で連続的に接続されて構成され、
前記各相の固定子巻線は、前記環状コイルを７スロットピッチずらした配置と、５スロットピッチずらした配置を交互に繰り返して磁極数分の環状コイルを配置し、
前記複数のスロットには、半径方向に２分割した２層の異なる固定子巻線が配置され、
前記スロットの外層には、第１相の第１固定子巻線と第２相の第１固定子巻線が配置され、前記スロットの外層及び内層には、第３相の第１固定子巻線と第３相の第２固定子巻線が配置され、前記スロットの内層には、第１相の第２固定子巻線と第２相の第２固定子巻線が配置され、
前記各相の第１固定子巻線と第２固定子巻線は並列に接続されることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項１３】
前記渡り線は、前記固定子鉄心の軸方向一方側に位置する前記環状コイルのコイルエンド部側と、前記固定子鉄心の軸方向他方側に位置する前記環状コイルのコイルエンド部側とに均等に２分して配置されていることを特徴とする請求項２から請求項１２のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項１４】
前記渡り線は、前記固定子鉄心の軸方向一方側と軸方向他方側のいずれかに配置されていることを特徴とする請求項２から請求項１２のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項１５】
前記環状コイルの巻回ピッチが、磁極ピッチの４／６スロットピッチで巻回されたことを特徴とする請求項２から請求項１４のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項１６】
前記環状コイルの巻回ピッチが、磁極ピッチの５／６スロットピッチで巻回されたことを特徴とする請求項２から請求項１４のいずれか一項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機やモータ等の回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、環境規制に伴い車両側の省エネルギ−化が進み車両用回転電機では、高出力で高効率な回転電機を安価に提供することが求められており、特に効果が大きい固定子についての提案がなされている。
【０００３】
一般的に回転電機に用いられる固定子は、周方向に複数のスロットが内周面に開口した固定子鉄心と、連続線で波状に形成された固定子巻線で構成される。固定子巻線に用いる環状コイルの巻回ピッチは全節巻であり、固定子巻線は複数のティースを跨いで夫々のスロットに挿入される。回転子は、爪形磁極を有する１対の回転子鉄心が、爪部が互いに対向し、かつ、一方の爪形磁極が他方の爪形磁極に噛み合うように配置される。
【０００４】
ここで、固定子巻線の環状コイルの巻回ピッチを短節巻にして、従来の波巻きから複数個の環状コイルが連なる巻線形態を採用することにより、コイル長短縮による抵抗値を低減し、安価で高出力、高効率の回転電機を供給する技術がある（特許文献１参照）。
【０００５】
さらには、毎極毎相のスロット数が２の固定子で各々電気角が３０°位相をずらした２組の３相巻線を構成することで磁気加振力を低減による低騒音の回転電機を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２４７１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１によれば、連続線により構成された固定子巻線を構成する場合、同じスロット内に異相のコイルが配置され、かつ異相コイルは内層と外層に分断され配置されるため、各相が偏った状態で配置されることにより、３相巻線内で各相のインダクタンスのアンバランスが発生する。
【０００８】
各相のインダクタンスがアンバランスになると発電電流が各相異なり、固定子巻線およびダイオードの発熱量がアンバランスとなり、コイルおよびダイオードの温度上昇、また磁気加振力の増大による磁気音増大等により品質および特性面で低下する。また、デルタ結線においては、結線内を循環する循環電流の増加により、固定子巻線の銅損として消費されるため発電効率が低下することになる。
【０００９】
また、２組の３相巻線を有する固定子のため、整流器が２組必要となり、整流器に使用する整流素子（ダイオードやスイッチング素子）の数量も２倍に増加し、コストが上昇することになる。
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、固定子鉄心のスロット内に異なる相の固定子巻線が配置される固定子を用いた場合でも、各相のインダクタンスを低減及びバランスさせ、低騒音で高出力及び高効率の安価な回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する本発明の回転電機は、固定子鉄心の複数のスロットに巻回される固定子巻線を、スロット内で各相少なくとも２つに分割して配置し、かつ電気角が異なる少なくとも２つの相の固定子巻線を直列に接続した構成を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、固定子鉄心のスロット内に異なる相の固定子巻線が配置される固定子を用いた場合でも、各相のインダクタンスをバランスさせ、高出力及び高効率化を実現でき、電気角が異なる相の固定子巻線を直列に接続することで、ダイオードなどの整流素子や、MOS-FETなどのスイッチング素子の使用数を減らすことができる。したがって、部品点数及び組み立て工数の削減によりコストを下げることができ、安価な回転電機を提供することができる。また、発電機の場合には３相巻線と同等の整流装置と電圧制御を、モータの場合には３相巻線と同等のインバータ及びモータの駆動システムを、そのまま用いることが可能であり、回転電機を変更するのみでよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態による回転電機の全体構成を示す断面図。
【図２】短節巻により巻回した従来の固定子のＵ１相固定子巻線の斜視図及び回路図。
【図３】短節巻により巻回した従来の固定子における固定子鉄心の内周側からみた各相の固定子巻線の配置図。
【図４】短節巻により巻回した従来の固定子のスロット内における各相のコイル配置図。
【図５】本発明の第１の実施形態による回転電機の固定子の斜視図。
【図６】本発明の第１の実施形態による回転電機の固定子におけるＵ1相固定子巻線の斜視図及び回路図。
【図７Ａ】本発明の第１の実施形態による回転電機の固定子における固定子鉄心の内周側からみた各相の固定子Ａ巻線の配置図。
【図７Ｂ】本発明の第１の実施形態による回転電機の固定子における固定子鉄心の内周側からみた各相の固定子Ｂ巻線の配置図。
【図８】本発明の第１の実施形態による回転電機の固定子のスロット内における各相のコイル配置図。
【図９】本発明の第１の実施形態による回転電機の固定子における六角形状の結線図。
【図１０】本発明の第１の実施形態による回転電機の固定子における放射状の結線図。
【図１１】本発明の第２の実施形態による回転電機の固定子におけるＵ1相固定子巻線の斜視図及び回路図。
【図１２Ａ】本発明の第２の実施形態による回転電機の固定子における固定子鉄心の内周側からみた各相の固定子Ｃ巻線の配置図。
【図１２Ｂ】本発明の第２の実施形態による回転電機の固定子における固定子鉄心の内周側からみた各相の固定子Ｄ巻線の配置図。
【図１３】本発明の第２の実施形態による回転電機の固定子のスロット内における各相のコイル配置図。
【図１４】本発明の第２の実施形態による回転電機の固定子における六角形状の結線図。
【図１５】本発明の第２の実施形態による回転電機の固定子における放射状の結線図。
【図１６】本発明の第３の実施形態による回転電機の固定子の斜視図。
【図１７】本発明の第３の実施形態による回転電機の固定子におけるＵ相固定子巻線の斜視図及び回路図。
【図１８】本発明の第３の実施形態による回転電機の固定子における固定子鉄心の内周側からみた各相の固定子巻線の配置図。
【図１９】本発明の第３の実施形態による回転電機の固定子のスロット内における各相のコイル配置図。
【図２０】本発明の第３の実施形態による回転電機の固定子における六角形状の結線図。
【図２１】本発明の第３の実施形態による回転電機の固定子における放射状の結線図。
【図２２】本発明の第４の実施形態による回転電機の固定子におけるＵ相固定子巻線の斜視図及び回路図。
【図２３】本発明の第４の実施形態による回転電機の固定子における固定子鉄心の内周側からみた各相の固定子巻線の配置図。
【図２４】本発明の第４の実施形態による回転電機の固定子のスロット内における各相のコイル配置図。
【図２５】本発明の第４の実施形態による回転電機の固定子における六角形状の結線図。
【図２６】本発明の第４の実施形態による回転電機の固定子における放射状の結線図。
【図２７】本発明の第５の実施形態による回転電機の固定子におけるＵ相固定子巻線の斜視図及び回路図。
【図２８】本発明の第５の実施形態による回転電機の固定子における固定子鉄心の内周側からみた各相の固定子巻線の配置図。
【図２９】本発明の第５の実施形態による回転電機の固定子のスロット内における各相のコイル配置図。
【図３０】本発明の第５の実施形態による回転電機の固定子における六角形状の結線図。
【図３１】本発明の第５の実施形態による回転電機の固定子における放射状の結線図。
【図３２】本発明の第６の実施形態による回転電機の固定子におけるＵ相固定子巻線の斜視図及び回路図。
【図３３】本発明の第６の実施形態による回転電機の固定子における固定子鉄心の内周側からみた各相の固定子巻線の配置図。
【図３４】本発明の第６の実施形態による回転電機の固定子のスロット内における各相のコイル配置図。
【図３５】本発明の第６の実施形態による回転電機の固定子における六角形状の結線図。
【図３６】本発明の第６の実施形態による回転電機の固定子における放射状の結線図。
【図３７】本発明の第７の実施形態による回転電機の固定子におけるＵ相固定子巻線の斜視図及び回路図。
【図３８】本発明の第７の実施形態による回転電機の固定子における固定子鉄心の内周側からみた各相の固定子巻線の配置図。
【図３９】本発明の第７の実施形態による回転電機の固定子のスロット内における各相のコイル配置図。
【図４０】本発明の第７の実施形態による回転電機の固定子における三角形状の結線図。
【図４１】本発明の第７の実施形態による回転電機の固定子における放射状の結線図。
【図４２】本発明の第８の実施形態による回転電機の固定子におけるＵ相固定子巻線の斜視図及び回路図。
【図４３】本発明の第８の実施形態による回転電機の固定子における固定子鉄心の内周側からみた各相の固定子巻線の配置図。
【図４４】本発明の第８の実施形態による回転電機の固定子のスロット内における各相のコイル配置図。
【図４５】本発明の第８の実施形態による回転電機の固定子における三角形状の結線図。
【図４６】本発明の第８の実施形態による回転電機の固定子における放射状の結線図。
【図４７】回転電機をモータとして用いたシステムの比較例を示す図（３相巻線の固定子）。
【図４８】回転電機をモータとして用いたシステムの比較例を示す図（２組の３相巻線を有する固定子）。
【図４９】本発明の回転電機をモータとして用いたシステム例を示す図。
【図５０】電気角を互いに30°位相ずらした２つの３相巻線（Ｙ結線）を有する固定子の結線図。
【図５１】電気角を互いに30°位相ずらした２つの３相巻線（Δ結線）を有する固定子の結線図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第１の実施形態］
以下、図１〜図１０を用いて、本発明の第１の実施形態による回転電機の構成について説明する。
【００１５】
最初に、図１を用いて、本実施形態による回転電機の全体構成について説明する。ここでは、回転電機として、車両用交流発電機を例にして説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施形態による回転電機の全体構成を示す断面図である。
車両用交流発電機２３は、回転子４と、固定子５とを備えている。回転子４は、シャフト２の中心部に界磁巻線１３を備え、その両側に磁性材料にて成形されたフロント側爪形磁極１１とリヤ側爪形磁極１２からなる回転子鉄心が界磁巻線１３を覆うように両側から挟むように配置される。フロント側爪形磁極１１とリヤ側爪形磁極１２とは、爪部が互いに対向し、かつ、一方の爪形磁極が他方の爪形磁極に噛み合うように配置される。
【００１７】
回転子４は、固定子５の内周側に、僅かなギャップを介して対向配置されている。回転子４は、フロントベアリング３及びリヤベアリング１０の内輪にシャフト２が挿通され、回転自在に支持されている。
【００１８】
固定子５は、固定子鉄心６と固定子巻線７から構成される。固定子鉄心６は、環状に形成された薄板鋼板が複数枚積層され、内周側には突出した歯部（ティース）とからなり、各歯部の間にスロットが形成されている。各々のスロットに各相の固定子巻線７が複数のティースをまたいで夫々のスロットに挿入され、装着される。固定子５の両端は、フロントブラケット１８とリヤブラケット１９によって保持されている。
【００１９】
シャフト２の一方の端部には、プーリ１が取り付けられている。シャフト２の他方の端部には、スリップリング１４が設けられ、ブラシ１５と接触し界磁巻線１３に電力を供給している。更に、回転子４のフロント側爪形磁極１１とリヤ側爪磁極１２の両端面には、外周側に複数の羽根を有する冷却ファンであるフロントファン１６とリヤファン１７が設けられ、回転することによる遠心力によって、外部からの空気を導入し、内部を冷却した空気を外部に排出するように、空気を流通させるようになっている。
【００２０】
固定子巻線７は、本例では電気角が異なる６つの相の巻線で構成されており、２つの相の固定子巻線を直列に接続している。固定子巻線７から取り出される口出し線は、３箇所となり、整流器２０に接続されている。整流器２０は、ダイオード等の整流素子から構成され、全波整流回路を構成している。例えばダイオードの場合、カソード端子２０１はダイオード接続端子２１に接続されている。また、アノード側２０２の端子は車両用交流発電機本体に電気的に接続されている。リヤカバー２２は整流器２０の保護カバーの役割を果たしている。
【００２１】
次に、発電動作について説明する。
まず、エンジンの始動に伴ってクランクシャフトからベルトを介してプーリ１に回転が伝達されるため、シャフト２を介して回転子４を回転させる。ここで、回転子４に設けられた界磁巻線１３にスリップリング１４を介してブラシ１５から直流電流を供給すると界磁巻線１３の内外周を周回する磁束が生じるため、回転子４におけるフロント側爪形磁極１１とリヤ側爪形磁極１２にＮ極、又は、Ｓ極が周方向に交互に形成される。この界磁巻線１３による磁束は、フロント側爪形磁極１１のＮ極から固定子鉄心６を通って固定子巻線７の周りを周回し、回転子４のリヤ側爪形磁極１２のＳ極に到達することで回転子４と固定子５を周回する磁気回路が形成される。このように回転子にて生じた磁束が固定子巻線７と鎖交するため、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の固定子巻線７のそれぞれに交流誘起電圧が発生し、全体としては３相の交流誘起電圧が生じる。
【００２２】
このように発電された交流電圧は、ダイオード等の整流素子で構成された整流器２０によって、全波整流されて直流電圧に変換される。整流された直流電圧は一定電圧になるようにＩＣレギュレータ（図示せず）で界磁巻線１３に供給する電流を制御することで達成している。
【００２３】
次に、短節巻により巻回した従来の固定子の構成を図２〜図４に示す。  
図２は、短節巻により巻回した従来の固定子のＵ１相固定子巻線の斜視図及び回路図である。図３は、短節巻により巻回した従来の固定子における固定子鉄心の内周側からみた各相の固定子巻線の配置図である。図４は、短節巻により巻回した従来の固定子のスロット内における各相のコイル配置図である。
【００２４】
ここで、固定子巻線に用いる環状コイルの巻回ピッチが、電気角１８０°未満で、複数のティースを跨いで夫々のスロットに挿入されるものを短節巻と称する。尚、固定子巻線に用いる環状コイルの巻回ピッチが、電気角で１８０°（磁極ピッチと等しい間隔）で複数のティースを跨いで夫々のスロットに挿入されるものを全節巻と称する。
【００２５】
図２に示すように、固定子巻線７は、環状に巻回され成形されたコイルを渡り線で複数連結した形態で構成され、１２極で３相巻線が２組の場合、環状コイルの数は１２コイルで各コイル間は渡り線で接続され、連続的に形成される。環状コイルの巻数は、例えば、４ターン（以下、ターンをＴと記載する）である。
【００２６】
尚、固定子鉄心６のスロット数は、７２である。また、このとき、図１に示した回転子のフロント側爪形磁極１１は、６個の爪部を有し、リヤ側爪形磁極１２も６個の爪部を有している。すなわち、回転子は１２極となっている。
【００２７】
図２に示すように、Ｕ１相の固定子巻線７Ｕ１は、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角１８０°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは１８０°未満の短節巻となる。
【００２８】
Ｕ１相巻線７Ｕ１は、口出し線７１Ｕ−Ｓから口出し線７１Ｕ−Ｅに向かって、１番目の環状コイル７６が左巻きで巻回され、次いで、２番目の環状コイルが右巻きで巻回されており、以後同様に、巻回方向が順に交互になるように巻回されている。Ｕ１相巻線７Ｕ１の環状コイル７６は、渡り線７５ａによってコイルエンド部７２ａ側で互いに隣り合うコイル同士が連結されている。渡り線７５ａは、口出し線７１Ｕ−Ｓから偶数番目に位置する環状コイル７６のコイルエンド部７２ａ側で交差するように設けられている。
また、Ｖ１相からＷ２相の固定子巻線７についても同様の構成である。
【００２９】
図３は、各相のコイル配置を示している。ここで、固定子巻線７は、電気角が異なる６つの相の巻線（２つの３相巻線）から構成され、Ｕ１相、Ｖ１相、Ｗ１相、Ｕ２相、Ｖ２相、Ｗ２相から構成される。Ｕ１相とＵ２相は１スロット分だけ隣にずれた配置となり、Ｖ１相とＶ２相及びＷ１相とＷ２相も同様に１スロット分だけ隣にずれた配置となる。本例では、１スロット分の電気角は３０°に相当する。
【００３０】
各々の固定子巻線７は、図３に示すように、固定子鉄心６のスロット内にＵ１相巻線７Ｕ１，Ｕ２相巻線７Ｕ２，Ｖ１相巻線７Ｖ１，Ｖ２相巻線７Ｖ２，Ｗ１相巻線７Ｗ１，Ｗ２相巻線７Ｗ２の順番に挿入され、図４に示すように、スロット内に順次配置される。
【００３１】
短節巻で巻回された固定子巻線７の配置は、図４に示すようにスロットの半径方向に２分割され、スロット開口部側を内層、固定子鉄心６の外周側を外層となる２層巻線の配置となる。
【００３２】
ここで、図４において、同じ符号が付けられた、例えば、２つのＵ１相の環状コイルＵ１−１は、図２に示した環状に成形されたコイルを示している。環状の成形コイルは、２つの直線状のスロット挿入部と、２つのスロット挿入部の両端を接続する２つのコイルエンド部とからなる。図４に示した２つのＵ１相の環状コイルＵ１−１は、１つの環状に成形されたコイルのそれぞれスロット挿入部を示している。２つのスロット挿入部の両端は、スロットの両端から固定子鉄心６の軸方向両側にはみ出た部分において、それぞれ、２つのコイルエンド部により接続される。
【００３３】
第１の環状コイルＵ１−１のスロット挿入部は、間に３つのスロットＳ２〜Ｓ４を挟んで、第１番目のスロットＳ１と、第５番目のスロットＳ５に挿入される。２番目のＵ１相の環状コイルＵ１−２は、１番目のＵ１相の環状コイルＵ１−１が挿入されたスロットＳ５に隣接する６番目のスロットＳ６を1つ空けた第７番目のスロットＳ７と、間に３つのスロットＳ８〜Ｓ１０を挟んだ第１１番目のスロットＳ１１に挿入される。尚、１番目のＵ１相の環状コイルＵ１−１と２番目のＵ１相の環状コイルＵ１−２とは、図２に示したように渡り線にて接続される。すなわち、Ｕ１相の環状コイル７Ｕ１は、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角１８０°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角１２０°で巻回される短節巻となる。
【００３４】
尚、図４では、１２スロット分（全体のスロット数７２の１／６）を図示しているが、残りの第３番目〜第１２番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
【００３５】
Ｕ１相の固定子巻線は、全て、スロットの外層側に挿入される。
次に、Ｕ２相の固定子巻線７Ｕ２について説明する。
【００３６】
第１の環状コイルＵ２−１のスロット挿入部は、間に３つのスロットＳ３〜Ｓ５を挟んで、第２番目のスロットＳ２と、第６番目のスロットＳ６に挿入される。２番目のＵ２相の環状コイルＵ２−２は、１番目のＵ１相の環状コイルＵ１−１が挿入されたスロットＳ６に隣接する７番目のスロットＳ７を１つ空けて第８番目のスロットＳ８と、間に３つのスロットＳ９〜Ｓ１１を挟んだ第１２番目のスロットＳ１２に挿入される。
【００３７】
尚、１番目のＵ２相の環状コイルＵ２−１と２番目のＵ２相の環状コイルＵ２−２とは、図３に示したように渡り線にて接続される。すなわち、Ｕ２相の環状コイル７Ｕ２は、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角１８０°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角１２０°で巻回される短節巻となる。
【００３８】
また、図４では、１２スロット分（全体のスロット数７２の１／６）を図示しているが、残りの第３番目〜第１２番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
Ｕ２相の固定子巻線は、全て、スロットの外層側に挿入される。
【００３９】
次に、Ｖ１相の固定子巻線７Ｖ１について説明する。第１の環状コイルＶ１−１のスロット挿入部は、間に３つのスロットＳ４〜Ｓ６を挟んで、第３番目のスロットＳ３の外層と、第７番目のスロットＳ７の内層に挿入される。２番目のＶ１相の環状コイルＶ１−２は、間に３つのスロットＳ１０〜Ｓ１２を挟んで、第９番目のスロットＳ９の外層と、図示しない第１３番目のスロットＳ１３の内層に挿入される。
【００４０】
尚、１番目のＶ１相の環状コイルＶ１−１と２番目のＶ１相の環状コイルＶ１−２とは、図３に示したように渡り線にて接続される。すなわち、Ｖ１相の環状コイル７Ｖ１は、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角１８０°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角１２０°で巻回される短節巻となる。
【００４１】
また、図４では、１２スロット分（全体のスロット数７２の１／６）を図示しているが、残りの第３番目〜第１２番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
【００４２】
次に、Ｖ２相の固定子巻線７Ｖ２について説明する。第１の環状コイルＶ２−１のスロット挿入部は、間に３つのスロットＳ５〜Ｓ７を挟んで、第４番目のスロットＳ４の外層と、第８番目のスロットＳ８の内層に挿入される。２番目のＶ２相の環状コイルＶ２−２は、間に３つのスロットＳ１１〜Ｓ１３を挟んで、第１０番目のスロットＳ１０の外層と、図示しない第１４番目のスロットＳ１４の内層に挿入される。
【００４３】
尚、１番目のＶ２相の環状コイルＶ２−１と２番目のＶ２相の環状コイルＶ２−２とは、図３に示したように渡り線にて接続される。すなわち、Ｖ２相の環状コイル７Ｖ２は、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角１８０°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角１２０°で巻回される短節巻となる。
【００４４】
また、図４では、１２スロット分（全体のスロット数７２の１／６）を図示しているが、残りの第３番目〜第１２番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
【００４５】
次に、Ｗ１相の固定子巻線７Ｗ１について説明する。第１の環状コイルＷ１−１のスロット挿入部は、間に３つのスロットＳ６〜Ｓ８を挟んで、第５番目のスロットＳ５と、第９番目のスロットＳ９の内層に挿入される。２番目のＷ１相の環状コイルＷ１−２は、間に３つのスロットＳ１２〜Ｓ１４を挟んだ、第１１番目のスロットＳ１１と図示しない第１５番目のスロットＳ１５の内層に挿入される。
【００４６】
尚、１番目のＷ１相の環状コイルＷ１−１と２番目のＷ１相の環状コイルＷ１−２とは、図３に示したように渡り線にて接続される。すなわち、Ｗ１相の環状コイル７Ｗ１は、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角１８０°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角１２０°で巻回される短節巻となる。
【００４７】
また、図４では、１２スロット分（全体のスロット数７２の１／６）を図示しているが、残りの第３番目〜第１２番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
Ｗ１相の固定子巻線は、全て、スロットの内層側に挿入される。
【００４８】
次に、Ｗ２相の固定子巻線７Ｗ２について説明する。第１の環状コイルＷ２−１のスロット挿入部は、間に３つのスロットＳ７〜Ｓ９を挟んで、第６番目のスロットＳ６と、第１０番目のスロットＳ１０の内層に挿入される。２番目のＷ２相の環状コイルＷ２−２は、間に３つのスロットＳ１３〜Ｓ１５を挟んだ、第１２番目のスロットＳ１２と図示しない第１６番目のスロットＳ１６の内層に挿入される。
【００４９】
尚、１番目のＷ２相の環状コイルＷ２−１と２番目のＷ２相の環状コイルＷ２−２とは、図３に示したように渡り線にて接続される。すなわち、Ｗ２相の環状コイル７Ｗ２は、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角１８０°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角１２０°で巻回される短節巻となる。
【００５０】
また、図４では、１２スロット分（全体のスロット数７２の１／６）を図示しているが、残りの第３番目〜第１２番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
Ｗ２相の固定子巻線は、全て、スロットの内層側に挿入される。
【００５１】
固定子巻線７の配置によると、Ｕ１相の固定子巻線７Ｕ１が外層、Ｕ２相の固定子巻線７Ｕ２が外層、Ｖ１相の固定子巻線７Ｖ１が内層と外層、Ｖ２相の固定子巻線７Ｖ２が内層と外層、Ｗ１相の固定子巻線７Ｗ１が内層に配置され、Ｗ２相の固定子巻線７Ｗ２が内層に配置され、固定子鉄心６に不均一に配置される。スロットの漏れインダクタンスは、スロットの半径方向に比例関係にあり、図４で示すとスロット開口部から外周側に向けて漏れインダクタンスが連続的に増加する。
【００５２】
ここで、例えば、回転子の中心からスロット内の内層コイル半径方向の中心位置までの距離をＲ０とし、内層コイルの半径方向の中心位置を基準として、外層コイルの半径方向の中心位置を、Ｒ０＋Ｒとする。Ｕ１相固定子巻線７Ｕ１は、図示の２個の環状コイルが全て外層に挿入されるため、半径方向の距離の合計は、４Ｒ０＋４Ｒ（＝２×（２Ｒ０＋２Ｒ））として表す。Ｕ２相固定子巻線７Ｕ２は、図示の２個の環状コイルが全て外層に挿入されるため、半径方向の距離の合計は、４Ｒ０＋４Ｒ（＝２×（２Ｒ０＋２Ｒ））として表す。
【００５３】
Ｖ１相固定子巻線７Ｖ１は、全て外層と内層とにそれぞれ挿入されるため、半径方向の距離の合計は、４Ｒ０＋２Ｒ（＝２×（Ｒ０＋Ｒ+Ｒ０+０））と表せる。Ｖ２相固定子巻線７Ｖ２は、全て外層と内層とにそれぞれ挿入されるため、半径方向の距離の合計は、４Ｒ０＋２Ｒ（＝２×（Ｒ０＋Ｒ+Ｒ０+０））と表せる。
【００５４】
さらに、Ｗ１相固定子巻線７Ｗ１は、図示の２個の環状コイルが全て内層に挿入されるため、半径方向の距離の合計は、４Ｒ０（＝２×（２Ｒ０＋０））として表せる。
【００５５】
さらに、Ｗ２相固定子巻線７Ｗ２は、図示の２個の環状コイルが全て内層に挿入されるため、半径方向の距離の合計は、４Ｒ０（＝２×（２Ｒ０＋０））として表せる。
【００５６】
Ｗ１相の固定子巻線を基準とすると、図４の全スロット数の１／６の範囲内においてＵ１相は、Ｗ１相に対し４Ｒ高く、Ｖ１相は、Ｗ１相に対し２Ｒ高い。そのため、スロットの内層に配置されたＷ１相の固定子巻線７Ｗ１はインダクタンスが低く、スロットの外層に配置されたＵ１相の固定子巻線７Ｕ１はインダクタンスが高くなり、各相の固定子巻線毎にインダクタンスが異なるアンバランスの状態が発生する。
【００５７】
また同様にＷ２相の固定子巻線を基準とすると、図４の全スロット数の１／６の範囲内においてＵ２相は、Ｗ２相に対し４Ｒ高く、Ｖ２相は、Ｗ２相に対し２Ｒ高い。そのため、スロットの内層に配置されたＷ２相の固定子巻線７Ｗ２はインダクタンスが低く、スロットの外層に配置されたＵ２相の固定子巻線７Ｕ２はインダクタンスが高くなり、各相の固定子巻線毎にインダクタンスが異なるアンバランスの状態が発生する。
【００５８】
各相のインダクタンスがアンバランスになると発電電流が各相異なり、固定子巻線およびダイオードの発熱量がアンバランスとなり、コイルおよびダイオードの温度上昇、また磁気加振力の増大による磁気音増大等により品質および特性面で低下する。
【００５９】
また、デルタ結線においては、結線内を循環する循環電流の増加により、固定子巻線の銅損として消費されるため発電効率が低下することになる。
【００６０】
次に、図５〜図１０を用いて、第１の実施形態における回転電機の固定子の構成について説明する。
【００６１】
図５は、第１の実施の形態における回転電機の固定子の斜視図である。図６は、短節巻きにより巻回した第１の実施形態による回転電機の固定子におけるＵ1相固定子巻線の斜視図及び回路図である。図７Ａは、固定子鉄心の内周側からみた各相の固定子Ａ巻線の配置図である。図７Ｂは、固定子鉄心の内周側からみた各相の固定子Ｂ巻線の配置図である。図８は、短節巻きにより巻回した第１の実施形態による回転電機の固定子のスロット内における各相のコイル配置図である。図９は、第１の実施形態による回転電機の各相の固定子巻線を六角形状に結線した結線図である。図１０は、第１の実施形態による回転電機の各相の固定子巻線を放射状に結線した結線図である。
【００６２】
図５に示すように、固定子５は、内周面の周方向に複数のスロットを有する環状の固定子鉄心６と、その各々のスロットの内周面に装着されたＵ字状の絶縁紙８を介して、各相の固定子巻線７を装着し、固定子巻線７をスロット内に保持するためスロット最内周側にスロット楔９を有する。この例では、スロット数は７２である。このとき、図１に示した回転子のフロント側爪形磁極１１は、６個の爪部を有し、リヤ側爪形磁極１２も６個の爪部を有している。すなわち、回転子は、１２極となっている。
【００６３】
固定子鉄心６のスロットから固定子鉄心６の軸方向両側にはみ出た部分は、２つのスロット間を跨ぐコイルエンド７２ａ，７２ｂである。また、固定子巻線７からは、図示のように、４本の口出し線７１がコイルエンド７２ａ側に合計で３箇所取り出されて、３端子として整流器２０に接続される。また、接続点７３が４本一組の３箇所が取り出され、溶接または半田付けで電気的に接合される。これは、図６を用いて、後述するように、電気角が異なるＵ1相〜Ｗ２相の６相分の固定子巻線を、Ｕ１相とＵ２相の固定子巻線を直列接続、Ｖ１相とＶ２相の固定子巻線を直列接続、Ｗ１相とＷ２相の固定子巻線を直列接続し、形成しているためである。
【００６４】
図６に示すように、Ｕ１相固定子巻線７Ｕ１は、環状に巻回され成形されたコイル７６を渡り線で複数連結した形態で構成され、本例である毎極毎相のスロット数が２である１２極６相分の巻線の場合、環状コイル７６の数は１２コイルで各コイル間は渡り線７５で接続され、連続的に形成される。環状コイル７６の巻数は、例えば、４Ｔである。
【００６５】
図６に示すように、Ｕ１相固定子巻線７Ｕ１は、Ｕ１相巻線７Ｕ１−ＡとＵ１相巻線７Ｕ１−Ｂ（第１相第１固定子巻線と第１相第２固定子巻線）からなる。Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ａの渡り線７５ａは、固定子鉄心６の軸方向一方側、すなわち、図示の上側の口出し線７１が突出する側であるコイルエンド部７２ａ側に配置され、Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ｂの渡り線７５ｂは、固定子鉄心６の軸方向他方側、すなわち、図示の下側の口出し線７１が突出する側とは反対側であるコイルエンド部７２ｂ側に配置されている。すなわち、固定子鉄心６にＵ１相巻線７Ｕ１−ＡおよびＵ１相巻線７Ｕ１−Ｂを装着した際に、固定子鉄心６の軸方向両側のコイルエンド部７２ａ、７２ｂにおいて、Ｕ１相巻線７Ｕ１−ＡとＵ１相巻線７Ｕ１−Ｂの渡り線７５ａ、７５ｂを固定子鉄心６の軸方向両側に均等に分散させて配置させている。
【００６６】
図６の上側に示すＵ１相巻線７Ｕ１−ＡとＵ１相巻線７Ｕ１−ＢのＵ１相回路図は、図６の下側のようになる。Ｕ１相巻線７Ｕ１−ＡとＵ１相巻線７Ｕ１−Ｂの環状コイル７６の配置ピッチは、磁極ピッチと等しい電気角１８０°で配置され、環状コイル７６の巻回ピッチは、磁極ピッチより小さい電気角１８０°未満で巻回される短節巻となる。本例の環状コイル７６の巻回ピッチは、３スロット分を跨ぐ４／６ピッチ（電気角１２０°）となる。
【００６７】
Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ａは、口出し線７１から接続点７３に向かって、１番目の環状コイル７６が左巻きで巻回され、次いで、２番目の環状コイルが右巻きで巻回されており、以後同様に、巻回方向が順に交互になるように巻回されている。Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ａの環状コイル７６は、渡り線７５ａによってコイルエンド部７２ａ側で互いに隣り合うコイル同士が連結されている。渡り線７５ａは、口出し線７１から偶数番目に位置する環状コイル７６のコイルエンド部７２ａ側で交差するように設けられている。
【００６８】
Ｕ２相巻線７Ｕ１−Ｂは、口出し線７１から接続点７３に向かって、１番目の環状コイル７６が右巻きで巻回され、次いで、２番目の環状コイルが左巻きで巻回されており、以後同様に、巻回方向が順に交互になるように巻回されている。Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ｂの環状コイル７６は、渡り線７５ｂによってコイルエンド部７２ｂ側で互いに隣り合うコイル同士が連結されている。渡り線７５ｂは、口出し線７１から偶数番目に位置する環状コイル７６のコイルエンド部７２ａ側で交差するように設けられている。
【００６９】
Ｖ１相の固定子巻線、Ｗ１相の固定子巻線、Ｕ２相の固定子巻線、Ｖ２相の固定子巻線、Ｗ２相の固定子巻線についても、Ｕ１相固定子巻線７Ｕ１と同様に、それぞれ、Ｖ１相巻線７Ｖ１−Ａと７Ｖ１−Ｂ（第３相第１固定子巻線と第３相第２固定子巻線）、Ｗ１相巻線７Ｗ１−Ａと７Ｗ１−Ｂ（第５相第１固定子巻線と第５相第２固定子巻線）、Ｕ２相巻線７Ｕ２−Ａと７Ｕ２−Ｂ（第２相第１固定子巻線と第２相第２固定子巻線）、Ｖ２相巻線７Ｖ２−Ａと７Ｖ２−Ｂ（第４相第１固定子巻線と第４相第２固定子巻線）、Ｗ２相巻線７Ｗ２−Ａと７Ｗ２−Ｂ（第６相第１固定子巻線と第６相第２固定子巻線）に分割する。
【００７０】
図７Ａ、図７Ｂは、固定子鉄心６の内周面から見た各相の固定子巻線７の配置図である。図７Ａは、渡り線７５aがコイルエンド部７２ａ側に配置されているＡ巻線の配置図、図７Ｂは、渡り線７５bがコイルエンド部７２ｂ側に配置されているＢ巻線の配置図である。
【００７１】
図７Ａ、図７Ｂは、各相のコイル配置を示しているが、ここで、固定子巻線７は、電気角が異なる６つの相の巻線から構成され、Ｕ１相、Ｖ１相、Ｗ１相、Ｕ２相、Ｖ２相、Ｗ２相から構成される。Ｕ１相とＵ２相は１スロット分だけ隣にずれた配置となり、Ｖ１相とＶ２相及びＷ１相とＷ２相も同様に１スロット分だけ隣にずれた配置となる。本例では、１スロット分の電気角は３０°に相当する。
【００７２】
各々の固定子巻線７は、図７Ａに示すように、スロット内にＵ１相巻線７Ｕ１−Ａ，Ｕ２相巻線７Ｕ２−Ａ，Ｖ１相巻線７Ｖ１−Ａ，Ｖ２相巻線７Ｖ２−Ａ，Ｗ１相巻線７Ｗ１−Ａ，Ｗ２相巻線７Ｗ２−Ａの順番に挿入され、次に、図７Ｂに示すように、スロット内にＷ２相巻線７Ｗ２−Ｂ，Ｗ１相巻線７Ｗ１−Ｂ，Ｖ２相巻線７Ｖ２−Ｂ，Ｖ１相巻線７Ｖ１−Ｂ，Ｕ２相巻線７Ｕ２−Ｂ，Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ｂの順番で挿入され、図８に示すように、スロット内に順次配置される。
【００７３】
図８に示すように、固定子巻線７のスロット内におけるコイルの配置は、半径方向に４分割した４層巻線の配置となる。ここで、スロットの最内周側を第１層とし、最外周側を第４層とすると、第１層と第４層が同相、第２層と第３層が同相となる配置で構成され、各相を並列に接続することで、インダクタンスが合成され、各相のインダクタンスが均等化し、各相の発電電流はバランス化される。
【００７４】
図８に示すように、第２層と第３層の間の線を基準として、Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ａ，Ｕ２相巻線７Ｕ２−Ａ，Ｖ１相巻線７Ｖ１−Ａ，Ｖ２相巻線７Ｖ２−Ａ，Ｗ１相巻線７Ｗ１−Ａ，Ｗ２相巻線７Ｗ２−Ａと、Ｗ１相巻線７Ｗ１−Ｂ，Ｗ２相巻線７Ｗ２−Ｂ，Ｖ１相巻線７Ｖ１−Ｂ，Ｖ２相巻線７Ｖ２−Ｂ，Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ｂ，Ｕ２相巻線７Ｕ２−Ｂとは、線対称に挿入される。すなわち、Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ａ，Ｕ２相巻線７Ｕ２−Ａは、第４層に挿入されるのに対して、Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ｂ，Ｕ２相巻線７Ｕ２−Ｂは、第１層に挿入される。また、Ｖ１相巻線７Ｖ１−Ａ，Ｖ２相巻線７Ｖ２−Ａは、第４層及び第３層に挿入されるのに対して、Ｖ１相巻線７Ｖ１−Ｂ，Ｖ２相巻線７Ｖ２−Ｂは、第１層及び第２層に挿入される。さらに、Ｗ１相巻線７Ｗ１−Ａ，Ｗ２相巻線７Ｗ２−Ａは、第３層に挿入されるのに対して、Ｗ１相巻線７Ｗ１−Ｂ，Ｗ２相巻線７Ｗ２−Ｂは、第２層に挿入される。
【００７５】
ここで、図８を用いて、具体的に各相巻線の挿入順について説明する。
図８において、例えば、Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ａの中で、２つの同じ符号Ｕ１Ａ１が付けられたコイルは、環状に成形されたコイルを示している。環状の成形コイルは、２つの直線状のスロット挿入部と、２つのスロット挿入部の両端を接続する２つのコイルエンド部とからなる。図８に示した２つのＵ１相の環状コイルＵ１Ａ１は、１つの環状に成形されたコイルのそれぞれスロット挿入部を示している。２つのスロット挿入部の両端は、スロットの両端からはみ出た部分において、それぞれ、２つのコイルエンド部により接続される。Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ａは、スロットの第４層に挿入される。Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ａの第１環状コイルＵ１Ａ１のスロット挿入部は、間に３つのスロットを挟んで、第１番目のスロットＳ１と、第５番目のスロットＳ５に挿入される。Ｕ１相の２番目の環状コイルＵ１Ａ２は、Ｕ１相の１番目の環状コイルＵ１Ａ１が挿入されたスロットＳ５から一つ飛んだ第７番目のスロットＳ７と、間に３つスロットを挟んだ第１１番目のスロットＳ１１に挿入される。尚、Ｕ１相の１番目の環状コイルＵ１Ａ１とＵ１相の２番目の環状コイルＵ１Ａ２とは、渡り線にて接続される。すなわち、Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ａは、環状コイルの配置ピッチが磁極ピッチと等しい電気角１８０°で配置され、環状コイルの巻回ピッチが、電気角１２０°で巻回される短節巻となる。尚、図８では、１２スロット分（全体のスロット数７２の１／６）を図示しているが、残りの第３番目〜第１２番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ａは、全て、スロットの第４層側に挿入される。
【００７６】
次に、Ｕ２相巻線７Ｕ２−Ａについて説明する。Ｕ２相巻線７Ｕ２−Ａは、スロットの第４層に挿入される。Ｕ２相の第１環状コイルＵ２Ａ１のスロット挿入部は、間に３つのスロットを挟んで、第２番目のスロットＳ２と、第６番目のスロットＳ６に挿入される。Ｕ２相の２番目の環状コイルＵ２Ａ２は、Ｕ２相の１番目の環状コイルＵ２Ａ１が挿入されたスロットＳ６から一つ飛んだ第８番目のスロットＳ８と、間に３つスロットを挟んだ第１２番目のスロットＳ１２に挿入される。尚、Ｕ２相の１番目の環状コイルＵ２Ａ１とＵ２相の２番目の環状コイルＵ２Ａ２とは、渡り線にて接続される。すなわち、Ｕ２相巻線７Ｕ２−Ａは、環状コイルの配置ピッチが磁極ピッチと等しい電気角１８０°で配置され、環状コイルの巻回ピッチが電気角１２０°で巻回される短節巻となる。尚、図８では、１２スロット分（全体のスロット数７２の１／６）を図示しているが、残りの第３番目〜第１２番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
Ｕ２相巻線７Ｕ２−Ａは、全て、スロットの第４層側に挿入される。
【００７７】
次に、Ｖ１相巻線７Ｖ１−Ａについて説明する。Ｖ１相の第１環状コイルＶ１Ａ１のスロット挿入部は、間に３つのスロットを挟んで、第３番目のスロットＳ３の第４層と、第７番目のスロットＳ７の第３層に挿入される。Ｖ１相の２番目の環状コイルＶ１Ａ２は、Ｖ１相の１番目の環状コイルＶ１Ａ１が挿入されたスロットＳ７から一つ飛んだ第９番目のスロットＳ９の第４層と、間に３つのスロットを挟んだ第１３番目のスロット(図示しない)の第３層に挿入される。Ｖ１相の１番目の環状コイルＶ１Ａ１とＶ１相の２番目の環状コイルＶ１Ａ２とは、渡り線にて接続される。すなわち、Ｖ１相巻線７Ｖ１−Ａは、環状コイルの配置ピッチが磁極ピッチと等しい電気角１８０°で配置され、環状コイルの巻回ピッチが電気角１２０°で巻回される短節巻となる。
【００７８】
尚、図８では、１２スロット分（全体のスロット数７２の１／６）を図示しているが、残りの第３番目〜第１２番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
Ｖ１相巻線７Ｖ−Ａ１は、全て、スロットの第４層側と第３層側に挿入される。
【００７９】
次に、Ｖ２相巻線７Ｖ２−Ａについて説明する。Ｖ２相の第１環状コイルＶ２Ａ１のスロット挿入部は、間に３つのスロットを挟んで、第４番目のスロットＳ４の第４層と、第８番目のスロットＳ８の第３層に挿入される。Ｖ２相の２番目の環状コイルＶ２Ａ２は、Ｖ２相の１番目の環状コイルＶ２Ａ１が挿入されたスロットＳ８から一つ飛んだ第１０番目のスロットＳ１０の第４層と、間に３つのスロットを挟んだ第１４番目(図示しない)のスロットの第３層に挿入される。尚、Ｖ２相の１番目の環状コイルＶ２Ａ１とＶ２相の２番目の環状コイルＶ２Ａ２とは、渡り線にて接続される。すなわち、Ｖ２相巻線７Ｖ２−Ａは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角１８０°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角１２０°で巻回される短節巻となる。
【００８０】
尚、図８では、１２スロット分（全体のスロット数７２の１／６）を図示しているが、残りの第３番目〜第１２番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
Ｖ２相巻線７Ｖ２−Ａは、全て、スロットの第４層側と第３層側に挿入される。
【００８１】
次に、Ｗ１相巻線７Ｗ１−Ａについて説明する。Ｗ１相の第１環状コイルＷ１Ａ１のスロット挿入部は、間に３つのスロットを挟んで、第５番目のスロットＳ５と、第９番目のスロットＳ９の第３層に挿入される。Ｗ１相の２番目の環状コイルＷ１Ａ２は、Ｗ１相の１番目の環状コイルＷ１Ａ１が挿入されたスロットＳ９から一つ飛んだ第１１番目のスロットＳ１１と、間に３つのスロットを挟んだ第１５番目のスロット(図示しない)に挿入される。尚、Ｗ１相の１番目の環状コイルＷ１Ａ１とＷ１相の２番目の環状コイルＷ１Ａ２とは、渡り線にて接続される。すなわち、Ｗ１相巻線７Ｗ１−Ａは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角１８０°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角１２０°で巻回される短節巻となる。
【００８２】
尚、図８では、１２スロット分（全体のスロット数７２の１／６）を図示しているが、残りの第３番目〜第１２番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
Ｗ１相巻線７Ｗ１−Ａは、全て、スロットの第３層側に挿入される。
【００８３】
次に、Ｗ２相巻線７Ｗ２−Ａについて説明する。Ｗ２相の第１環状コイルＷ２Ａ１のスロット挿入部は、間に３つのスロットを挟んで、第６番目のスロットＳ６と、第１０番目のスロットＳ１０の第３層に挿入される。Ｗ２相の２番目の環状コイルＷ２Ａ２は、Ｗ２相の１番目の環状コイルＷ２Ａ１が挿入されたスロットＳ１０から一つ飛んだ第１２番目のスロットＳ１２と、間に３つのスロットを挟んだ第１６番目のスロット(図示しない)に挿入される。尚、Ｗ２相の１番目の環状コイルＷ２Ａ１とＷ２相の２番目の環状コイルＷ２Ａ２とは、渡り線にて接続される。すなわち、Ｗ２相の固定子巻線７Ｗ２−Ａは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角１８０°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角１２０°で巻回される短節巻となる。
【００８４】
尚、図８では、１２スロット分（全体のスロット数７２の１／６）を図示しているが、残りの第３番目〜第１２番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
Ｗ２相巻線７Ｗ２−Ａは、全て、スロットの第３層側に挿入される。
【００８５】
次に、Ｗ２相巻線７Ｗ２−Ｂについて説明する。Ｗ２相の第１環状コイルＷ２Ｂ１のスロット挿入部は、間に３つのスロットを挟んで、第６番目のスロットＳ６、第１０番目のスロットＳ１０の第２層に挿入される。Ｗ２相の２番目の環状コイルＷ２Ｂ２は、Ｗ２相の１番目の環状コイルＷ２Ｂ１が挿入されたスロットＳ１０から一つ飛んだ第１２番目のスロットＳ１２と、間に３つのスロットを挟んだ第１６番目のスロット(図示しない)に挿入される。尚、Ｗ２相の１番目の環状コイルＷ２Ｂ１とＷ２相の２番目の環状コイルＷ２Ｂ２とは、渡り線にて接続される。すなわち、Ｗ２相巻線７Ｗ２−Ｂは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角１８０°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角１２０°で巻回される短節巻となる。
【００８６】
尚、図８では、１２スロット分（全体のスロット数７２の１／６）を図示しているが、残りの第３番目〜第１２番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
Ｗ２相巻線７Ｗ２−Ｂは、全て、スロットの第２層側に挿入される。
【００８７】
次に、Ｗ１相巻線７Ｗ１−Ｂについて説明する。Ｗ１相の第１環状コイルＷ１Ｂ１のスロット挿入部は、間に３つのスロットを挟んで、第５番目のスロットＳ５と、第９番目のスロットＳ９の第２層に挿入される。Ｗ１相の２番目の環状コイルＷ１Ｂ２は、Ｗ１相の１番目の環状コイルＷ１Ｂ１が挿入されたスロットＳ９から一つ飛んだ第１１番目のスロットＳ１１と、間に３つのスロットを挟んだ第１５番目のスロット(図示しない)に挿入される。尚、Ｗ１相の１番目の環状コイルＷ１Ｂ１とＷ１相の２番目の環状コイルＷ１Ｂ２とは、渡り線にて接続される。すなわち、Ｗ１相巻線７Ｗ１−Ｂは、環状コイルの配置ピッチが磁極ピッチと等しい電気角１８０°で配置され、環状コイルの巻回ピッチが電気角１２０°で巻回される短節巻となる。
【００８８】
尚、図８では、１２スロット分（全体のスロット数７２の１／６）を図示しているが、残りの第３番目〜第１２番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
Ｗ１相巻線７Ｗ１−Ｂは、全て、スロットの第２層側に挿入される。
【００８９】
次に、Ｖ２相巻線７Ｖ２−Ｂについて説明する。Ｖ２相の第１環状コイルＶ２Ｂ１のスロット挿入部は、間に３つのスロットを挟んで、第４番目のスロットＳ４の第１層と、第８番目のスロットＳ８の第２層に挿入される。Ｖ２相の２番目の環状コイルＶ２Ｂ２は、Ｖ２相の１番目の環状コイルＶ２Ｂ１が挿入されたスロットＳ８から一つ飛んだ第１０番目のスロットＳ１０の第１層と、間に３つのスロットを挟んだ第１４番目のスロット(図示しない)の第２層に挿入される。尚、Ｖ２相の１番目の環状コイルＶ２Ｂ１とＶ２相の２番目の環状コイルＶ２Ｂ２とは、渡り線にて接続される。すなわち、Ｖ２相巻線７Ｖ２−Ｂは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角１８０°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角１２０°で巻回される短節巻となる。
【００９０】
尚、図８では、１２スロット分（全体のスロット数７２の１／６）を図示しているが、残りの第３番目〜第１２番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
Ｖ２相巻線７Ｖ２−Ｂは、全て、スロットの第２層側と第１層側に挿入される。
【００９１】
次に、Ｖ１相巻線７Ｖ１−Ｂについて説明する。Ｖ１相の第１環状コイルＶ１Ｂ１のスロット挿入部は、間に３つのスロットを挟んで、第３番目のスロットＳ３の第１層と、第７番目のスロットＳ７の第２層に挿入される。Ｖ１相の第２環状コイルＶ１Ｂ２のスロット挿入部は、間に３つのスロットを挟んで、第９番目のスロットＳ９の第１層と、第１３番目のスロット(図示しない)の第２層に挿入される。尚、Ｖ１相の１番目の環状コイルＶ１Ｂ１とＶ１相の２番目の環状コイルＶ１Ｂ２とは、渡り線にて接続される。すなわち、Ｖ１相巻線７Ｖ１−Ｂは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角１８０°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角１２０°で巻回される短節巻となる。
【００９２】
同様に、Ｖ１相の１２番目の環状コイルＶ１Ｂ１２は、第１番目のスロットＳ１の第２層に挿入される。尚、図８では、１２スロット分（全体のスロット数７２の１／６）を図示しているが、残りの第３番目〜第１２番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
Ｖ１相巻線７Ｖ１−Ｂは、全て、スロットの第２層側と第１層側に挿入される。
【００９３】
次に、Ｕ２相巻線７Ｕ２−Ｂについて説明する。Ｕ２相巻線７Ｕ２−Ｂは、スロットの第１層に挿入される。Ｕ２相の第１環状コイルＵ２Ｂ１のスロット挿入部は、間に３つのスロットを挟んで、第２番目のスロットＳ２と、第６番目のスロットＳ６に挿入される。Ｕ２相の２番目の環状コイルＵ２Ｂ２は、Ｕ２相の１番目の環状コイルＵ２Ｂ１が挿入されたスロットＳ６から一つ飛んだ第８番目のスロットＳ８と、間に３つスロットを挟んだ第１２番目のスロットＳ１２に挿入される。尚、Ｕ２相の１番目の環状コイルＵ２Ｂ１とＵ２相の２番目の環状コイルＵ２Ｂ２とは、渡り線にて接続される。すなわち、Ｕ２相巻線７Ｕ２−Ｂは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角１８０°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角１２０°で巻回される短節巻となる。尚、図８では、１２スロット分（全体のスロット数７２の１／６）を図示しているが、残りの第３番目〜第１２番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
Ｕ２相巻線７Ｕ２−Ｂは、全て、スロットの第１層側に挿入される。
【００９４】
次に、Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ｂについて説明する。Ｕ１相の環状コイル７Ｕ１−Ｂは、スロットの第１層に挿入される。Ｕ１相の第１環状コイルＵ１Ｂ１のスロット挿入部は、間に３つのスロットを挟んで、第１番目のスロットＳ１と、第５番目のスロットＳ５に挿入される。Ｕ１相の２番目の環状コイルＵ１Ｂ２は、Ｕ１相の１番目の環状コイルＵ１Ｂ１が挿入されたスロットＳ５から一つ飛んだ第７番目のスロットＳ７と、間に３つスロットを挟んだ第１１番目のスロットＳ１１に挿入される。尚、Ｕ１相の１番目の環状コイルＵ１Ｂ１とＵ１相の２番目の環状コイルＵ１Ｂ２とは、渡り線にて接続される。すなわち、Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ｂは、環状コイルの配置ピッチは磁極ピッチと等しい電気角１８０°で配置され、環状コイルの巻回ピッチは、電気角１２０°で巻回される短節巻となる。尚、図８では、１２スロット分（全体のスロット数７２の１／６）を図示しているが、残りの第３番目〜第１２番目の環状コイルについても同様に繰り返される。
Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ｂは、全て、スロットの第１層側に挿入される。
【００９５】
ここで、例えば、回転子の中心から第１層のコイル半径方向の中心位置までの距離をＲ０とし、第１層のコイル半径方向の中心位置を基準として、第２層，第３層，第４層のコイル半径方向の中心位置を、それぞれ、Ｒ０＋Ｒ，Ｒ０＋２Ｒ，Ｒ０＋３Ｒとする。
【００９６】
Ｕ１相固定子巻線７Ｕ１において、Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ａは、図８の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが全て第４層に挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋１２Ｒ（＝２×（２・Ｒ０＋２・３Ｒ））として表され、Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ｂは、図８の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが第１層に挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０（＝２・２Ｒ０）として表される。従って、Ｕ１相固定子巻線７Ｕ１全体としては、Ｕ１相巻線７Ｕ１−ＡとＵ１相巻線７Ｕ１−Ｂとを足し合わせて、８Ｒ０＋１２Ｒ（＝４Ｒ０＋１２Ｒ＋４Ｒ０）と表せる。
【００９７】
Ｕ２相固定子巻線７Ｕ２において、Ｕ２相巻線７Ｕ２−Ａは、図８の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが全て第４層に挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋１２Ｒ（＝２×（２・Ｒ０＋２・３Ｒ））として表され、Ｕ２相巻線７Ｕ２−Ｂは、図８の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが第１層に挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０（＝２・２Ｒ０）として表される。従って、Ｕ２相固定子巻線７Ｕ２全体としては、Ｕ２相巻線７Ｕ２−ＡとＵ２相巻線７Ｕ２−Ｂとを足し合わせて、８Ｒ０＋１２Ｒ（＝４Ｒ０＋１２Ｒ＋４Ｒ０）と表せる。
【００９８】
Ｖ１相固定子巻線７Ｖ１において、Ｖ１相巻線７Ｖ１−Ａは、図８の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが第４層と第３層とにそれぞれ挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋１０Ｒ（＝２×（Ｒ０＋３Ｒ＋Ｒ０＋２Ｒ））と表され、Ｖ１相巻線７Ｖ１−Ｂは、図８の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが第１層と第２層とにそれぞれ挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋２Ｒ（＝２×（Ｒ０＋Ｒ＋Ｒ０））と表される。従って、Ｖ１相固定子巻線７Ｖ１全体としては、Ｖ１相巻線７Ｖ１−ＡとＶ１相巻線７Ｖ１−Ｂとを足し合わせて、８Ｒ０＋１２Ｒ（＝４Ｒ０＋１０Ｒ＋４Ｒ０＋２Ｒ）と表せる。
【００９９】
Ｖ２相固定子巻線７Ｖ２において、Ｖ２相巻線７Ｖ２−Ａは、図８の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが第４層と第３層とにそれぞれ挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋１０Ｒ（＝２×（Ｒ０＋３Ｒ＋Ｒ０＋２Ｒ））と表され、Ｖ２相巻線７Ｖ２−Ｂは、図８の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが第１層と第２層とにそれぞれ挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋２Ｒ（＝２×（Ｒ０＋Ｒ＋Ｒ０））と表される。従って、Ｖ２相固定子巻線７Ｖ２全体としては、Ｖ２相巻線７Ｖ２−ＡとＶ２相巻線７Ｖ２−Ｂとを足し合わせて、８Ｒ０＋１２Ｒ（＝４Ｒ０＋１０Ｒ＋４Ｒ０＋２Ｒ）と表せる。
【０１００】
Ｗ１相固定子巻線７Ｗ１において、Ｗ１相巻線７Ｗ１−Ａは、図８の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが第３層に挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋８Ｒ（＝２×（２Ｒ０＋２・２Ｒ））として表され、Ｗ１相巻線７Ｗ１−Ｂは、図８の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが第２層に挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋４Ｒ（＝２×（２Ｒ０＋２Ｒ））として表される。従って、Ｗ１相固定子巻線７Ｗ１全体としては、Ｗ１相巻線７Ｗ１−ＡとＷ１相巻線７Ｗ１−Ｂとを足し合わせて、８Ｒ０＋１２Ｒ（＝４Ｒ０＋８Ｒ＋４Ｒ０＋４Ｒ）と表せる。
【０１０１】
Ｗ２相固定子巻線７Ｗ２において、Ｗ２相巻線７Ｗ２−Ａは、図８の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが第３層に挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋８Ｒ（＝２×（２Ｒ０＋２・２Ｒ））として表され、Ｗ２相巻線７Ｗ２−Ｂは、図８の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが第２層に挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋４Ｒ（＝２×（２Ｒ０＋２Ｒ））として表される。従って、Ｗ２相固定子巻線７Ｗ２全体としては、Ｗ２相巻線７Ｗ２−ＡとＷ２相巻線７Ｗ２−Ｂとを足し合わせて、８Ｒ０＋１２Ｒ（＝４Ｒ０＋８Ｒ＋４Ｒ０＋４Ｒ）と表せる。
【０１０２】
１２スロット分の範囲内でスロット内に配置されている各相のコイルの半径距離を加算した結果、各Ｕ１相，Ｖ１相，Ｗ１相，Ｕ２相，Ｖ２相，Ｗ２相の固定子巻線、全て同じ８Ｒ０＋１２Ｒとなり、同じ値となる。
【０１０３】
以上のように、スロットの配置されたＵ１相，Ｖ１相，Ｗ１相，Ｕ２相，Ｖ２相，Ｗ２相の固定子巻線のインダクタンスは等しくなり、各相の固定子巻線毎にインダクタンスのアンバランスが発生しなくなる。
【０１０４】
このように、各相のインダクタンスがバランスすることで、発電電流が各相で等しくなり、固定子巻線およびダイオードの発熱量がバランスし、コイルおよびダイオードの温度上昇を抑制することができ、また、磁気加振力の増大を抑えて磁気音を低減でき、品質および特性面を向上させることができる。
【０１０５】
ここで、図９、図１０を用いて、各相コイルの結線関係について説明する。
各相の固定子巻線７の結線については、図９に示すように、Ｕ１相固定子巻線７Ｕ１は、Ｕ１相巻線７Ｕ１−ＡとＵ１相巻線７Ｕ１−Ｂを並列接続し、Ｕ２相固定子巻線７Ｕ２は、Ｕ２相巻線７Ｕ２−ＡとＵ２相巻線７Ｕ２−Ｂを並列接続する。そして、Ｕ１相固定子巻線７Ｕ１とＵ２相固定子巻線７Ｕ２を、口出し線７３Ｕで直列に接続する。
【０１０６】
同様に、Ｖ１相固定子巻線７Ｖ１は、Ｖ１相巻線７Ｖ１−ＡとＶ１相巻線７Ｖ１−Ｂを並列接続し、Ｖ２相固定子巻線７Ｖ２は、Ｖ２相巻線７Ｖ２−ＡとＶ２相巻線７Ｖ２−Ｂを並列接続する。そして、Ｖ１相固定子巻線７Ｖ１とＶ２相固定子巻線７Ｖ２を、口出し線７３Ｖで直列に接続する。
【０１０７】
同様に、Ｗ１相固定子巻線７Ｗ１は、Ｗ１相巻線７Ｗ１−ＡとＷ１相巻線７Ｗ１−Ｂを並列接続し、Ｗ２相固定子巻線７Ｗ２は、Ｗ２相巻線７Ｗ２−ＡとＷ２相巻線７Ｗ２−Ｂを並列接続する。そして、Ｗ１相固定子巻線７Ｗ１とＷ２相固定子巻線７Ｗ２を、口出し線７３Ｗで直列に接続する。
【０１０８】
次に、Ｕ１相固定子巻線７Ｕ１の口出し線７１Ｕ-ＳとＷ１相固定子巻線７Ｗ１の口出し線７１Ｗ−Ｅとを接続し、同様に、口出し線７１Ｕ−Ｅと７１Ｖ−Ｓとを接続し、口出し線７１Ｖ−Ｅと７１Ｗ−Ｓを接続する。そして、六角形状の結線とし、３箇所の接続点（口出し線７１Ｕ-Ｓと７１Ｗ−Ｅとの接続点、口出し線７１Ｕ−Ｅと７１Ｖ−Ｓとの接続点、口出し線７１Ｖ−Ｅと７１Ｗ−Ｓとの接続点）から整流器２０に各々接続する。
【０１０９】
また、図１０に示すようにＵ１相固定子巻線７Ｕ１は、Ｕ１相巻線７Ｕ１−ＡとＵ１相巻線７Ｕ１−Ｂとを並列接続し、Ｕ２相固定子巻線７Ｕ２は、Ｕ２相巻線７Ｕ２−ＡとＵ２相巻線７Ｕ２−Ｂを並列接続する。そして、Ｕ１相固定子巻線７Ｕ１とＵ２相固定子巻線７Ｕ２を、口出し線７３Ｕで直列に接続する。
【０１１０】
同様に、Ｖ１相固定子巻線７Ｖ１は、Ｖ１相巻線７Ｖ１−ＡとＶ１相巻線７Ｖ１−Ｂを並列接続し、Ｖ２相固定子巻線７Ｖ２は、Ｖ２相巻線７Ｖ２−ＡとＶ２相巻線７Ｖ２−Ｂを並列接続する。そして、Ｖ１相固定子巻線７Ｖ１とＶ２相固定子巻線７Ｖ２を、口出し線７３Ｖで直列に接続する。
【０１１１】
同様に、Ｗ１相固定子巻線７Ｗ１は、Ｗ１相巻線７Ｗ１−ＡとＷ１相巻線７Ｗ１−Ｂを並列接続し、Ｗ２相固定子巻線７Ｗ２は、Ｗ２相巻線７Ｗ２−ＡとＷ２相巻線７Ｗ２−Ｂを並列接続する。そして、Ｗ１相固定子巻線７Ｗ１とＷ２相固定子巻線７Ｗ２を、口出し線７３Ｗで直列に接続する。
【０１１２】
次に、Ｕ１相固定子巻線７Ｕ１の口出し線７１Ｕ-Ｅと、Ｖ１相固定子巻線７Ｖ１の口出し線７１Ｖ−Ｅ、Ｗ２相固定子巻線７Ｗ２の口出し線７１Ｗ−Ｅとを接続して中性点とし、口出し線７１Ｕ−Ｓ、７１Ｖ−Ｓ、７１Ｗ−Ｓを、整流器２０に各々接続する。尚、ここでの接続は、電気的接続とし、溶接あるいは半田付けにより行われる。
【０１１３】
例えば、図５０、図５１に示すように、電気角が30°位相をずらした２つの３相巻線を有する固定子では、発電機の場合、交流電力を直流に変換する整流器２０に使用する整流素子（ダイオード）２０１、２０２やスイッチング素子（MOS−FETなど）の数が2倍となり、高価なものとなるおそれがあり、また、整流器２０の占有する面積も大きくなることから、設置場所が制限されて設計の自由度が低くなる。
【０１１４】
これに対して、本実施形態によれば、図９、図１０に示すように、Ｕ１相とＵ２相、Ｖ１相とＶ２相、Ｗ１相とＷ２相の電気角が異なる相を直列に接続した構成を有するので、図４９、図５０に示す構成例と比較して、整流器２０との接続数を削減することができ、ダイオード素子２０１，２０２の数量を最小限に抑えることができる。したがって、部品数および組立工数の削減によりコストを下げることができ、車両用交流発電機２３を安価に提供することができる。
【０１１５】
また、本実施形態によれば、６相の巻線であるが、３相巻線と同等の整流装置と電圧制御で制御することが可能であり、固定子のみの変更で低騒音化の回転電機である車両用交流発電機２３が実現できる。
【０１１６】
そして、本実施形態によれば、漏れインダクタンスは各相同等となり、各相のインダクタンスが均等化し、各相の発電電流はバランス化される。したがって、高出力及び高効率の車両用交流発電機２３を得ることができる。さらには、異なる電気角の相を直列に接続することで高調波成分も低減でき、磁気加振力を通常の３相巻線よりも低減できる。したがって、磁気加振力に応じた磁気音の発生を抑制でき、低騒音化の車両用交流発電機２３が実現でき、車載内の快適性を向上させることができる。
【０１１７】
尚、上記の第１の実施形態では、固定子巻線７を、各相渡り線７５aがコイルエンド部７２ａ側に配置されるＡ巻線と、各相渡り線７５ｂがコイルエンド部７２ｂ側に配置されるＢ巻線に、均等に分割する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、Ａ巻線のみで構成し、あるいは、Ｂ巻線のみで構成してもよく、本実施形態と同様の効果が得られる。
【０１１８】
また、固定子巻線の巻回ピッチを４／６（電気角１２０°）で巻線された固定子について述べてきたが、巻回ピッチを５／６（電気角１５０°）で巻線された固定子の構成についても成立し、同様の効果が得られる。
【０１１９】
［第２の実施形態］
次に、図１１から図１５を用いて、本発明の第２の実施形態による回転電機の構成について説明する。なお、本実施形態による回転電機の全体構成は、図１に示したものと同様である。また、本実施形態による回転電機の固定子の構成は、図５と同様である。
【０１２０】
図１１は、Ｕ１相固定子巻線の斜視図及び回路図である。図１２Ａは、固定子における固定子鉄心の内周側からみた各相の固定子Ｃ巻線の配置図である。図１２Ｂは、固定子における固定子鉄心の内周側からみた各相の固定子Ｄ巻線の配置図である。図１３は、固定子巻線のスロット内における各相のコイル配置図である。図１４は、各相の固定子巻線を六角形状に結線した結線図である。図１５は各相の固定子巻線を放射状に結線した結線図である。
【０１２１】
図１１に示すように、固定子巻線７のＵ１相固定子巻線７Ｕ１は、Ｕ相巻線７Ｕ１−ＣとＵ１相巻線７Ｕ１−Ｄからなる。Ｕ相巻線７Ｕ１−ＣとＵ１相巻線７Ｕ１−Ｄは、環状に巻回され成形されたコイル７６を渡り線７５ａ及び７５ｂで複数連結した形態で構成され、本例である１２極６相巻線の場合、環状コイル７６の数は６で各環状コイル７６間は渡り線７５ａまたは７５ｂで接続され、連続的に形成される。
【０１２２】
Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ｃの渡り線７５ａは、図示の上側、すなわち、コイルエンド部７２ａ側に配置され、Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ｄの渡り線７５ｂは、図示の下側、すなわち、コイルエンド部７２ｂ側に配置されている。図１１の上側に示す第１のＵ１相巻線７Ｕ１−Ｃと第２のＵ１相巻線７Ｕ１−Ｄの回路図は、図１１の下側のようになる。
【０１２３】
Ｕ１相巻線７Ｕ１−ＣとＵ１相巻線７Ｕ１−Ｄの環状コイル７６の配置ピッチは、磁極ピッチの２倍の電気角３６０°で配置される。Ｕ１相巻線７Ｕ１−ＣとＵ１相巻線７Ｕ１−Ｄは、電気角１８０°ずらしてスロット内に挿入され、Ｕ１相固定子巻線７Ｕ１を形成する。
【０１２４】
なお、固定子鉄心のスロット数は、７２である。また、このとき、図１に示した回転子のフロント側爪形磁極１１は、６個の爪部を有し、リヤ側爪形磁極１２も６個の爪部を有している。すなわち、回転子は１２極となっている。
【０１２５】
図１１に示すように、Ｕ１相巻線７Ｕ１−ＣとＵ１相巻線７Ｕ１−Ｄの環状コイル７６の配置ピッチは、磁極ピッチの２倍の電気角３６０°で配置され、環状コイル７６の巻回ピッチは、磁極ピッチより小さい電気角１８０°未満で巻回される短節巻となる。本例の場合は、本例の環状コイル７６の巻回ピッチは、３スロット分を跨ぐ４／６ピッチ（電気角１２０°）となる。
【０１２６】
Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ｃの環状コイル７６は、全て左巻きで巻回されており、渡り線７５ａによってコイルエンド部７２ａ側で互いに隣り合うコイル同士が連結されている。Ｕ２相巻線７Ｕ１−Ｄの環状コイル７６は、全て左巻きで巻回されており、渡り線７５ｂによってコイルエンド部７２ｂ側で互いに隣り合うコイル同士が連結されている。
【０１２７】
Ｖ１相の固定子巻線７Ｖ１、Ｗ１相の固定子巻線７Ｗ１、Ｕ２相の固定子巻線７Ｕ２、Ｖ２相の固定子巻線７Ｖ２、Ｗ２相の固定子巻線７Ｗ２についても、Ｕ１相固定子巻線７Ｕ１と同様に、それぞれ、Ｖ１相巻線７Ｖ１−Ｃと７Ｖ１−Ｄ、Ｗ１相巻線７Ｗ１−Ｃと７Ｗ１−Ｄ、Ｕ２相巻線７Ｕ２−Ｃと７Ｕ２−Ｄ、Ｖ２相巻線７Ｖ２−Ｃと７Ｖ２−Ｄ、Ｗ２相巻線７Ｗ２−Ｃと７Ｗ２−Ｄに分割する。
【０１２８】
図１２Ａ、図１２Ｂは、固定子鉄心６の内周面から見た各相の固定子巻線７の配置図である。図１２Ａは、渡り線７５ａが口出し線７１側に配置されているＣ巻線の配置図、図１２Ｂは、渡り線７５ｂが口出し線７１側の反対側に配置されているＤ巻線の配置図である。
【０１２９】
図１２Ａ、図１２Ｂは、各相のコイル配置を示しているが、ここで、固定子巻線７は、電気角が異なる６つの相の巻線、Ｕ１相、Ｕ２相、Ｖ１相、Ｖ２相、Ｗ１相、Ｗ２相から構成される。Ｕ１相とＵ２相は１スロット分だけ隣にずれた配置となり、Ｖ１相とＶ２相及びＷ１相とＷ２相も同様に１スロット分だけ隣にずれた配置となる。本例では、１スロット分の電気角は３０°に相当する。
【０１３０】
各々の相の固定子巻線７は、図１２Ａに示すように、スロット内にＵ１相巻線７Ｕ１−Ｃ，Ｕ２相巻線７Ｕ２−Ｃ，Ｖ１相巻線７Ｖ１−Ｃ，Ｖ２相巻線７Ｖ２−Ｃ，Ｗ１相巻線７Ｗ１−Ｃ，Ｗ２相巻線７Ｗ２−Ｃの順番に挿入され、次に、図１２Ｂに示すように、スロット内にＷ２相巻線７Ｗ２−Ｄ，Ｗ１相巻線７Ｗ１−Ｄ，Ｖ２相巻線７Ｖ２−Ｄ，Ｖ１相巻線７Ｖ２−Ｄ，Ｕ２相巻線７Ｕ２−Ｄ，Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ｄの順番で挿入され、図１３に示すように、スロット内に順次配置される。
【０１３１】
固定子巻線７におけるスロット内のコイルの配置は、図１３に示すように、半径方向に２分割した２層巻線の配置となる。例えば、Ｕ１相固定子巻線７Ｕ１に着目すると、Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ｃは外層に配置され、Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ｄは内層に配置されている。このように、各相の固定子巻線とも外層と内層に均等に分散して配置されており、各相の分割した固定子巻線７を直列に接続することで、各相のインダクタンスが均等化し、発電電流はバランスされる。
【０１３２】
ここで、例えば、回転子の中心から内層のコイル半径方向の中心位置までの距離をＲ０とし、内層のコイル半径方向の中心位置を基準として、外層のコイル半径方向の中心位置を、Ｒ０＋Ｒとする。
【０１３３】
Ｕ１相固定子巻線７Ｕ１において、Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ｃは、図１３の１２スロット分の範囲内において１個の環状コイルが外層に挿入されるため、半径方向の位置は、２Ｒ０＋２Ｒとして表され、Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ｄは、図１３の１２スロット分の範囲内において１個の環状コイルが内層に挿入されるため、半径方向の位置は、２Ｒ０として表される。従って、Ｕ１相固定子巻線７Ｕ１全体としては、Ｕ１相巻線７Ｕ１−ＣとＵ１相巻線７Ｕ１−Ｄとを足し合わせて、４Ｒ０＋２Ｒ（＝２Ｒ０＋２Ｒ＋２Ｒ０）と表せる。
【０１３４】
Ｕ２相固定子巻線７Ｕ２において、Ｕ２相巻線７Ｕ２−Ｃは、図１３の１２スロット分の範囲内において１個の環状コイルが外層に挿入されるため、半径方向の位置は、２Ｒ０＋２Ｒとして表され、Ｕ２相巻線７Ｕ２−Ｄは、図１３の１２スロット分の範囲内において１個の環状コイルが内層に挿入されるため、半径方向の位置は、２Ｒ０として表される。従って、Ｕ２相固定子巻線７Ｕ２全体としては、Ｕ２相巻線７Ｕ２−ＣとＵ２相巻線７Ｕ２−Ｄとを足し合わせて、４Ｒ０＋２Ｒ（＝２Ｒ０＋２Ｒ＋２Ｒ０）と表せる。
【０１３５】
Ｖ１相固定子巻線７Ｖ１において、Ｖ１相巻線７Ｖ１−Ｃは、図１３の１２スロット分の範囲内において１個の環状コイルが外層と内層とにそれぞれ挿入されるため、半径方向の位置は、２Ｒ０＋Ｒ（＝Ｒ０＋Ｒ＋Ｒ０）と表され、Ｖ１相巻線７Ｖ１−Ｄは、図１３の１２スロット分の範囲内において１個の環状コイルが外層と内層とにそれぞれ挿入されるため、半径方向の位置は、２Ｒ０＋Ｒ（＝Ｒ０＋Ｒ+Ｒ０）と表される。従って、Ｖ１相固定子巻線７Ｖ１全体としては、Ｖ１相巻線７Ｖ１−ＣとＶ１相巻線７Ｖ１−Ｄとを足し合わせて、４Ｒ０＋２Ｒ（＝２Ｒ０＋Ｒ＋２Ｒ０＋Ｒ）と表せる。
【０１３６】
Ｖ２相固定子巻線７Ｖ２において、Ｖ２相巻線７Ｖ２−Ｃは、図１３の１２スロット分の範囲内において１個の環状コイルが外層と内層とにそれぞれ挿入されるため、半径方向の位置は、２Ｒ０＋Ｒ（＝Ｒ０＋Ｒ＋Ｒ０）と表され、Ｖ２相巻線７Ｖ２−Ｄは、図１３の１２スロット分の範囲内において１個の環状コイルが外層と内層とにそれぞれ挿入されるため、半径方向の位置は、２Ｒ０＋Ｒ（＝Ｒ０＋Ｒ+Ｒ０）と表される。従って、Ｖ２相固定子巻線７Ｖ２全体としては、Ｖ２相巻線７Ｖ２−ＣとＶ２相巻線７Ｖ２−Ｄとを足し合わせて、４Ｒ０＋２Ｒ（＝２Ｒ０＋Ｒ＋２Ｒ０＋Ｒ）と表せる。
【０１３７】
Ｗ１相固定子巻線７Ｗ１において、Ｗ１相巻線７Ｗ１−Ｃは、図１３の１２スロット分の範囲内において１個の環状コイルが外層に挿入されるため、半径方向の位置は、２Ｒ０＋２Ｒとして表され、Ｗ１相巻線７Ｗ１−Ｄは、図１３の１２スロット分の範囲内において１個の環状コイルが内層に挿入されるため、半径方向の位置は、２Ｒ０として表される。従って、Ｗ１相固定子巻線７Ｗ１全体としては、Ｗ１相巻線７Ｗ１−ＣとＷ１相巻線７Ｗ１−Ｄとを足し合わせて、４Ｒ０＋２Ｒ（＝２Ｒ０＋２Ｒ＋２Ｒ０）と表せる。
【０１３８】
Ｗ２相固定子巻線７Ｗ２において、Ｗ２相巻線７Ｗ２−Ｃは、図１３の１２スロット分の範囲内において１個の環状コイルが外層に挿入されるため、半径方向の位置は、２Ｒ０＋２Ｒとして表され、Ｗ２相巻線７Ｗ２−Ｄは、図１３の１２スロット分の範囲内において１個の環状コイルが内層に挿入されるため、半径方向の位置は、２Ｒ０として表される。従って、Ｗ２相固定子巻線７Ｗ２全体としては、Ｗ２相巻線７Ｗ２−ＣとＷ２相巻線７Ｗ２−Ｄとを足し合わせて、４Ｒ０＋２Ｒ（＝２Ｒ０＋２Ｒ＋２Ｒ０）と表せる。
【０１３９】
１２スロット分の範囲内でスロット内に配置されている各相のコイルの半径距離を加算した結果、各Ｕ１相，Ｖ１相，Ｗ１相，Ｕ２相，Ｖ２相，Ｗ２相の固定子巻線、全て同じ４Ｒ０＋２Ｒとなり、同じ値となる。
【０１４０】
以上のように、スロットの配置されたＵ１相，Ｖ１相，Ｗ１相，Ｕ２相，Ｖ２相，Ｗ２相の固定子巻線のインダクタンスは等しくなり、各相の固定子巻線毎にインダクタンスのアンバランスが発生しなくなる。
【０１４１】
このように、各相のインダクタンスがバランスすることで、発電電流が各相で等しくなり、固定子巻線およびダイオードの発熱量がバランスし、コイルおよびダイオードの温度上昇を抑制することができ、また、磁気加振力の増大を抑えて磁気音を低減でき、品質および特性面を向上させることができる。
【０１４２】
ここで、図１４、図１５を用いて、各相コイルの結線関係について説明する。
各相の固定子巻線７の結線については、図１４に示すように、Ｕ１相固定子巻線７Ｕ１は、Ｕ１相巻線７Ｕ１−ＣとＵ１相巻線７Ｕ１−Ｄを並列接続し、Ｕ２相固定子巻線７Ｕ２は、Ｕ２相巻線７Ｕ２−ＣとＵ２相巻線７Ｕ２−Ｄを並列接続する。そして、Ｕ１相固定子巻線７Ｕ１とＵ２相固定子巻線７Ｕ２を、口出し線７３Ｕで直列に接続する。
【０１４３】
同様に、Ｖ１相固定子巻線７Ｖ１は、Ｖ１相巻線７Ｖ１−ＣとＶ１相巻線７Ｖ１−Ｄを並列接続し、Ｖ２相固定子巻線７Ｖ２は、Ｖ１相巻線７Ｖ２−ＣとＶ１相巻線７Ｖ２−Ｄを並列接続する。そして、Ｖ１相固定子巻線７Ｖ１とＶ２相固定子巻線７Ｖ２を、口出し線７３Ｖで直列に接続する。
【０１４４】
同様に、Ｗ１相固定子巻線７Ｗ１は、Ｗ１相巻線７Ｗ１−ＣとＷ１相巻線７Ｗ１−Ｄとを並列接続し、Ｗ２相固定子巻線７Ｗ２は、Ｗ２相巻線７Ｗ２−ＤとＷ２相巻線７Ｗ２−Ｄとを並列接続する。そして、Ｗ１相固定子巻線７Ｗ１とＷ２相固定子巻線７Ｗ２を、口出し線７３Ｗで直列に接続する。
【０１４５】
次に、Ｕ１相固定子巻線７Ｕ１の口出し線７１Ｕ-Ｓと、Ｗ１相固定子巻線７Ｗ１の口出し線７１Ｗ−Ｅとを接続し、同様に、口出し線７１Ｕ−Ｅと７１Ｖ−Ｓとを接続し、口出し線７１Ｖ−Ｅと７１Ｗ−Ｓを接続する。そして、六角形状の結線とし、３箇所の接続点（口出し線７１Ｕ-Ｓと７１Ｗ−Ｅとの接続点、口出し線７１Ｕ−Ｅと７１Ｖ−Ｓとの接続点、口出し線７１Ｖ−Ｅと７１Ｗ−Ｓとの接続点）から整流器２０に各々接続する。
【０１４６】
また、図１５に示すように、Ｕ１相固定子巻線７Ｕ１は、Ｕ１相巻線７Ｕ１−ＣとＵ１相巻線７Ｕ１−Ｄを並列接続し、Ｕ２相固定子巻線７Ｕ２は、Ｕ２相巻線７Ｕ２−ＣとＵ２相巻線７Ｕ２−Ｄを並列接続する。そして、Ｕ１相固定子巻線７Ｕ１とＵ２相固定子巻線７Ｕ２を、口出し線７３Ｕで直列に接続する。
【０１４７】
同様に、Ｖ１相固定子巻線７Ｖ１は、Ｖ１相巻線７Ｖ１−ＣとＶ１相巻線７Ｖ１−Ｄを並列接続し、Ｖ２相固定子巻線７は、Ｖ２相巻線７Ｖ２−ＣとＶ２相巻線７Ｖ２−Ｄを並列接続する。そして、Ｖ１相固定子巻線７Ｖ１とＶ２相固定子巻線７Ｖ２を、口出し線７３Ｖで直列に接続する。
【０１４８】
同様に、Ｗ１相固定子巻線７Ｗ１は、Ｗ１相巻線７Ｗ１−ＣとＷ１相巻線７Ｗ１−Ｄを並列接続し、Ｗ２相固定子巻線７Ｗ２は、Ｗ２相巻線７Ｗ２−ＣとＷ２相巻線７Ｗ２−Ｄを並列接続する。そして、Ｗ１相固定子巻線７Ｗ１とＷ２相固定子巻線７Ｗ２を、口出し線７３Ｗで直列に接続する。
【０１４９】
次に、Ｕ１相固定子巻線７Ｕ１の口出し線７１Ｕ-Ｅと、Ｖ１相固定子巻線７Ｖ１の口出し線７１Ｖ−Ｅと、Ｗ２相固定子巻線７Ｗ２の口出し線７１Ｗ−Ｅとを接続して中性点とし、口出し線７１Ｕ−Ｓ、７１Ｖ−Ｓ、７１Ｗ−Ｓを、整流器２０に各々接続して、中性点を基準とした放射状の結線とする。
【０１５０】
以上説明したように、本実施形態によれば、Ｕ１相とＵ２相、Ｖ１相とＶ２相、Ｗ１相とＷ２相の電気角が異なる相を直列に接続した構成を有するので、図５０、図５１に示す構成例と比較して、整流器２０との接続数を削減することができ、ダイオード素子２０１，２０２の数量を最小限に抑えることができる。したがって、部品点数および組立工数の削減によりコストを下げることができ、回転電機を安価に提供することができる。
【０１５１】
また、６相の巻線であるが３相巻線と同等の発電機では整流装置と電圧制御、モータではインバータ及びモータの駆動システムで制御することが可能であり、回転電機のみの変更で低騒音化の回転電機が実現できる。
【０１５２】
そして、本実施形態によれば、漏れインダクタンスは各相同等となり、各相のインダクタンスが均等化し、各相の発電電流はバランス化される。したがって、高出力及び高効率の回転電機を得ることができる。さらには、異なる電気角の相を直列に接続することで高調波成分も低減でき、磁気加振力を通常の３相巻線よりも低減できる。したがって、磁気加振力に応じた磁気音の発生を抑制でき、低騒音化の回転電機が実現でき、車載内の快適性を向上させることができる。
【０１５３】
尚、上記の第２の実施形態では、固定子巻線７を、各相渡り線７５aがコイルエンド部７２ａ側に配置されるＣ巻線と、各相渡り線７５ｂがコイルエンド部７２ｂ側に配置されるＤ巻線に、均等に分割する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、Ｃ巻線のみで構成し、あるいは、Ｄ巻線のみで構成してもよく、本実施形態と同様の効果が得られる。
【０１５４】
また、固定子巻線の巻回ピッチを４／６（電気角１２０°）で巻線された固定子について述べてきたが、巻回ピッチを５／６（電気角１５０°）で巻線された固定子の構成についても成立し、同様の効果が得られる。
【０１５５】
［第３の実施形態］
次に、図１６から図２１を用いて、本発明の第３の実施形態による回転電機の構成について説明する。なお、本実施形態による回転電機の全体構成は、図１に示したものと同様である。
【０１５６】
図１６は固定子の斜視図、図１７は、Ｕ相固定子巻線の斜視図及び回路図、図１８は、固定子における固定子鉄心の内周側からみた各相の固定子巻線の配置図、図１９は、固定子巻線のスロット内における各相のコイル配置図、図２０は、各相の固定子巻線を六角形状に結線した結線図、図２１は、各相の固定子巻線を放射状に結線した結線図である。
【０１５７】
上記した第１の実施形態と第２の実施形態は、６つの異なる相の固定子巻線７を固定子鉄心６に装着した後に、電気角が異なる２つの相の固定子巻線を直列に接続して、３組の合成された固定子巻線７を形成し、結線上において３相巻線と同等の口出し線７１を３箇所の構成とし、整流器２０に接続した構成であった。これに対して、本実施形態では、電気角が異なる２つの相の固定子巻線を、接続なしで連続的に構成している。
【０１５８】
図１６に示すように、固定子５は、内周面の周方向に複数のスロットを有する環状の固定子鉄心６と、その各々のスロットの内周面に装着されたＵ字状の絶縁紙８を介して、各相の固定子巻線７を装着し、固定子巻線７をスロット内に保持するためスロット最内周側にスロット楔９を有する。この例では、スロット数は７２である。
【０１５９】
固定子鉄心６のスロットからはみ出た部分は、２つのスロット間を跨ぐコイルエンド７２ａ，７２ｂである。また、図示のように、４本の口出し線７１が３箇所から取り出され整流器２０に接続される。
【０１６０】
固定子巻線７は、Ｕ相〜Ｗ相の３相分の固定子巻線から構成され、各相の固定子巻線は
電気角が異なる２種類の固定子巻線から構成される。本例の場合、各相の固定子巻線内で電気角の位相差が３０°異なる環状コイル７６により連続的に固定子巻線７を構成している。
【０１６１】
図１７に示すように、固定子巻線７のＵ相固定子巻線７Ｕは、第１のＵ相巻線７Ｕ−Ｅと、第２のＵ相巻線７Ｕ−Ｆからなる。各Ｕ相巻線７Ｕ−Ｅ，７Ｕ−Ｆは、環状に巻回され成形されたコイル７６を渡り線７５ａ及び７５bで複数連結した形態で構成され、本例である１２極３相巻線の場合、環状コイル７６の数は１２で各環状コイル７６間は渡り線７５ａまたは７５ｂで接続され、連続的に形成される。
【０１６２】
Ｕ相巻線７Ｕ−Ｅは、渡り線７５ａがコイルエンド部７２ａ側に配置される固定子巻線の形態であり、各環状コイル７６は、左巻きで巻回されて形成されている。そして、口出し線７１側の１番目から６番目の環状コイル７６までは、電気角３６０°間隔で環状コイル７６が配置されて渡り線７５ａで連結されており、第１環状コイル群を形成している。
【０１６３】
そして、環状コイル７６の６番目と７番目との間で電気角３０°の位相差を設けるため、電気角で３９０°ずらした配置に７番目の環状コイル７６を設けて、６番目と７番目の環状コイル７６間を渡り線７５ｃで連結している。そして、７番目から１２番目までの環状コイル７６は、再び電気角３６０°間隔で配置されて、これらの各環状コイル７６間が渡り線７５ａで連続して連結されており、第２環状コイル群を形成している。
【０１６４】
Ｕ相巻線７Ｕ−Ｆは、渡り線７５ｂがコイルエンド７２ｂ側に配置される固定子巻線７の形態であり、各環状コイル７６は、右巻きで巻回されて形成されている。そして、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｅと同様に口出し線７１側の１番目から６番目の環状コイル７６までは、電気角３６０°間隔で環状コイル７６が配置されて渡り線７５ｂで連結されており、第１環状コイル群を形成している。
【０１６５】
そして、環状コイル７６の６番目と７番目との間で電気角３０°の位相差を設けるため、電気角で３９０°ずらした配置に７番目の環状コイル７６を設けて、６番目と７番目の環状コイル７６間を渡り線７５ｄで連結している。そして、７番目から１２番目までの環状コイル７６は、電気角３６０°間隔で配置されて、これらの各環状コイル７６間が渡り線７５ｂで連続して連結されており、第２環状コイル群を形成している。
【０１６６】
なお、固定子鉄心６のスロット数は、７２である。また、このとき、図１に示した回転子のフロント側爪形磁極１１は、６個の爪部を有し、リヤ側爪形磁極１２も６個の爪部を有している。すなわち、回転子は１２極となっている。
【０１６７】
Ｕ相巻線７Ｕ−ＥとＵ相巻線７Ｕ−Ｆの環状コイル７６の巻回ピッチは、磁極ピッチより小さい電気角１８０°未満で巻回される短節巻となる。本例の環状コイル７６の巻回ピッチは、３スロット分を跨ぐ４／６ピッチ（電気角１２０°）となる。
【０１６８】
Ｖ相固定子巻線７Ｖ、Ｗ相固定子巻線７Ｗについても、Ｕ相固定子巻線７Ｕと同様に、それぞれ、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｅと７Ｖ−Ｆ、及び、Ｗ相の固定子巻線７Ｗ−Ｅと７Ｗ−Ｆに分割する。
【０１６９】
図１８は、固定子鉄心６の内周面から見た各相の固定子巻線７の配置図である。
図１８は、各相のコイル配置を示しているが、ここで、固定子巻線７は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３種類の固定子巻線から構成される。
【０１７０】
各々の相の固定子巻線７は、図１８に示すように、スロット内にＵ相巻線７Ｕ−Ｅ，Ｖ相巻線７Ｖ−Ｅ，Ｗ相巻線７Ｗ−Ｅの順番に挿入され、次に、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｆ，Ｖ相巻線７Ｖ−Ｆ，Ｕ相巻線７Ｕ−Ｆの順番で挿入され、図１９に示すように、スロット内に順次配置される。
【０１７１】
固定子巻線７におけるスロット内のコイルの配置は、図１９に示すように、半径方向に２分割した２層巻線の配置となる。例えば、Ｕ相固定子巻線７Ｕに着目すると、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｅは外層に配置され、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｆは内層に配置されている。このように、各相の固定子巻線とも外層と内層に均等に分散して配置されており、各相の分割した固定子巻線７を直列に接続することで、各相のインダクタンスが均等化し、発電電流はバランスされる。
【０１７２】
ここで、例えば、回転子の中心から内層のコイル半径方向の中心位置までの距離をＲ０とし、内層のコイル半径方向の中心位置を基準として、外層のコイル半径方向の中心位置を、Ｒ０＋Ｒとする。
【０１７３】
Ｕ相固定子巻線７Ｕにおいて、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｅは、図１９の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが外層に挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋４Ｒとして表され、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｆは、図１９の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが内層に挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０として表される。従って、Ｕ相固定子巻線７Ｕ全体としては、Ｕ相巻線７Ｕ−ＥとＵ相巻線７Ｕ−Ｆとを足し合わせて、８Ｒ０＋４Ｒ（＝４Ｒ０＋４Ｒ＋４Ｒ０）と表せる。
【０１７４】
Ｖ相固定子巻線７Ｖにおいて、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｅは、図１９の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが外層に挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋４Ｒとして表され、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｆは、図１９の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが内層に挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０として表される。従って、Ｖ相固定子巻線７Ｖ全体としては、Ｖ相巻線７Ｖ−ＥとＶ相巻線７Ｖ−Ｆとを足し合わせて、８Ｒ０＋４Ｒ（＝４Ｒ０＋４Ｒ＋４Ｒ０）と表せる。
【０１７５】
Ｗ相固定子巻線７Ｗにおいて、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｅは、図１９の１２スロット分の範囲内において外層側に１個の環状コイルが挿入され、また内層側にも１個の環状コイルが挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋２Ｒとして表され、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｆは、図１９の１２スロット分の範囲内において外層側に１個の環状コイルが挿入され、また内層側にも１個の環状コイルが挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋２Ｒとして表される。従って、Ｗ相固定子巻線７Ｗ全体としては、Ｗ相巻線７Ｗ−ＥとＷ相巻線７Ｗ−Ｆとを足し合わせて、８Ｒ０＋４Ｒ（＝４Ｒ０＋２Ｒ＋４Ｒ０＋２Ｒ）と表せる。
【０１７６】
１２スロット分の範囲内でスロット内に配置されている各相のコイルの半径距離を加算した結果、各Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の固定子巻線、全て同じ８Ｒ０＋４Ｒとなり、同じ値となる。
【０１７７】
以上のように、スロットの配置されたＵ相，Ｖ相，Ｗ相の固定子巻線のインダクタンスは等しくなり、各相の固定子巻線毎にインダクタンスのアンバランスが発生しなくなる。
【０１７８】
このように、各相のインダクタンスがバランスすることで、発電電流が各相で等しくなり、固定子巻線およびダイオードの発熱量がバランスし、コイルおよびダイオードの温度上昇を抑制することができ、また、磁気加振力の増大を抑えて磁気音を低減でき、品質および特性面を向上させることができる。
【０１７９】
ここで、図２０、図２１を用いて、各相コイルの結線関係について説明する。
各相の固定子巻線７の結線については、図２０に示すように、Ｕ相固定子巻線７Ｕは、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｅと７Ｕ−Ｆを並列接続し、Ｖ相固定子巻線７Ｖは、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｅと７Ｖ−Ｆを並列接続し、Ｗ相固定子巻線７Ｗは、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｅと７Ｗ−Ｆを並列接続する。
【０１８０】
次に、Ｕ相固定子巻線７Ｕの口出し線７１Ｕ-ＳとＷ相固定子巻線の口出し線７１Ｗ−Ｅとを接続し、同様に、口出し線７１Ｕ−Ｅと７１Ｖ−Ｓとを接続し、口出し線７１Ｖ−Ｅと７１Ｗ−Ｓを接続する。そして、六角形状の結線とし、３箇所の接続点（口出し線７１Ｕ-Ｓと７１Ｗ−Ｅとの接続点、口出し線７１Ｕ−Ｅと７１Ｖ−Ｓとの接続点、口出し線７１Ｖ−Ｅと７１Ｗ−Ｓとの接続点）から整流器２０に各々接続する。上記結線は、構成上は３相巻線のデルタ結線と同等であり、各相の固定子巻線内で電気角の位相差が３０°ずれた環状コイル７６が存在する固定子巻線の形態である。
【０１８１】
また、図２１に示すように、Ｕ相固定子巻線７Ｕは、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｅと７Ｕ−Ｆを並列接続し、Ｖ相固定子巻線７Ｖは、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｅと７Ｖ−Ｆを並列接続し、Ｗ相固定子巻線７Ｗは、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｅと７Ｗ−Ｆを並列接続する。
【０１８２】
次に、Ｕ相固定子巻線７Ｕの口出し線７１Ｕ-Ｅと、Ｖ相固定子巻線Ｖ７の口出し線７１Ｖ−Ｅと、Ｗ相固定子巻線７Ｗの口出し線７１Ｗ−Ｅとを接続して中性点とし、口出し線７１Ｕ−Ｓ、７１Ｖ−Ｓ、７１Ｗ−Ｓを整流器２０に各々接続して、中性点を基準とした放射状の結線とする。上記結線は、構成上は３相巻線のスター結線と同等であり、各相の固定子巻線内で電気角の位相差が３０°ずれた環状コイル７６が存在する固定子巻線の形態である。
【０１８３】
以上説明したように、本実施形態によれば、漏れインダクタンスは各相同等となり、各相のインダクタンスが均等化し、各相の発電電流はバランス化される。したがって、高出力及び高効率の回転電機を得ることができる。
【０１８４】
さらには、毎極毎相のスロット数が２の形態で、各相の固定子巻線内で電気角の位相差が３０°異なる２種類の環状コイル７６を連続的に連結して、固定子巻線を形成しているので、整流器２０の構成も、３相巻線と同等のダイオード数量を最小限の６ケで達成できる。また、上記した第１の実施形態、第２の実施形態と比較して、各相内で接続しないので、溶接レス化が可能となり、生産性にも優れ、接合による損失も低減することができる。
【０１８５】
また、各相内に電気角の位相差が３０°異なる２種類の相を内包している固定子巻線の形態であるため、高調波成分も低減でき、磁気加振力は通常の３相巻線より低減でき低騒音化が図れる。したがって、高出力及び高効率の回転電機を得られるとともに、生産性に優れ、安価で低騒音化の回転電機が実現することができる。
【０１８６】
尚、上記の第３の実施形態では、固定子巻線７を、各相渡り線７５aがコイルエンド部７２ａ側に配置されるＥ巻線と、各相渡り線７５ｂがコイルエンド部７２ｂ側に配置されるＦ巻線に、均等に分割する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、Ｅ巻線のみで構成し、あるいは、Ｆ巻線のみで構成してもよく、本実施形態と同様の効果が得られる。
【０１８７】
また、固定子巻線の巻回ピッチを４／６（電気角１２０°）で巻線された固定子について述べてきたが、巻回ピッチを５／６（電気角１５０°）で巻線された固定子の構成についても成立し、同様の効果が得られる。
【０１８８】
［第４実施形態］
次に、図２２から図２６を用いて、本発明の第４の実施形態による回転電機の構成について説明する。なお、本実施形態による回転電機の全体構成は、図１に示したものと同様である。また、本実施形態による回転電機の固定子の構成は、図１６に示すものと同様である。
【０１８９】
図２２は、Ｕ相固定子巻線の斜視図及び回路図である。図２３は、固定子における固定子鉄心の内周側からみた各相の固定子巻線の配置図である。図２４は、固定子巻線のスロット内における各相のコイル配置図である。図２５は、各相の固定子巻線を六角形状に結線した結線図である。図２６は各相の固定子巻線を放射状に結線した結線図である。
【０１９０】
本実施形態は、上記した第３の実施形態に対して、固定子巻線７の形態を変更したものである。上記した第３の実施形態では図１８に示すように、固定子巻線７をスロット内に挿入したときに環状コイル７６が重なる形態となるのに対して、本実施の形態では、環状コイル７６の配置を重ならないように分散させ、固定子巻線７のスロット内への挿入性を改良している。
【０１９１】
図２２に示すように、Ｕ相固定子巻線７Ｕは、第１のＵ相巻線７Ｕ−Ｇと、第２のＵ相巻線７Ｕ−Ｈからなる。各Ｕ相巻線７Ｕ−Ｇ，７Ｕ−Ｈは、環状に巻回され成形されたコイル７６を渡り線７５ａ及び７５ｂで複数連結した形態で構成され、本例である１２極３相巻線の場合、環状コイル７６の数は１２で、各環状コイル７６間は渡り線７５ａまたは７５ｂで接続され、連続的に形成される。
【０１９２】
Ｕ相巻線７Ｕ−Ｇの渡り線７５ａは、図示の上側、すなわち、コイルエンド部７２ａ側に配置され、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｈの渡り線７５ｂは、図示の下側、すなわち、コイルエンド部７２ｂ側に配置されている。図２２の上側に示すＵ相巻線７Ｕ−ＧとＵ相巻線７Ｕ−Ｈの回路図は、図２２の下側のようになる。
【０１９３】
図２２に示すように、Ｕ相固定子巻線７Ｕの環状コイル７６の巻回ピッチは、磁極ピッチより小さい電気角１８０°未満で巻回される短節巻となる。本例の環状コイル７６の巻回ピッチは、３スロット分を跨ぐ４／６ピッチ（電気角１２０°）となる。
【０１９４】
Ｕ相巻線７Ｕ−Ｇの環状コイル７６の配置ピッチは、口出し線７１側の１番目から６番目の環状コイル７６までは、電気角３６０°間隔で配置されている。そして、環状コイル７６の６番目と７番目との間で電気角３０°の位相差を設けるため、電気角で２１０°ずらした配置に７番目の環状コイル７６を設けている。そして、７番目から１２番目までの環状コイル７６は、電気角３６０°間隔で配置されている。
【０１９５】
Ｕ相巻線７Ｕ−Ｇの環状コイル７６は、口出し線７１側の１番目から６番目の環状コイル７６までは、左巻きに巻回されて形成されており、７番目から１２番目の環状コイル７６までは、右巻きに巻回されて形成されている。渡り線７５ａは、７番目から１２番目の環状コイル７６までは、コイルエンド部７２ａ側で互いに隣り合う渡り線７５ａと交差するように設けられている。
【０１９６】
Ｕ相巻線７Ｕ−Ｈの環状コイル７６の配置ピッチは、口出し線７１側の１番目から６番目の環状コイル７６までは、電気角３６０°間隔で配置されている。そして、環状コイル７６の６番目と７番目との間で電気角３０°の位相差を設けるため、電気角で２１０°ずらした配置に７番目の環状コイル７６を設けている。そして、７番目から１２番目までの環状コイル７６は、電気角３６０°間隔で配置されている。
【０１９７】
Ｕ相巻線７Ｕ−Ｈの環状コイル７６は、口出し線７１側の１番目から６番目の環状コイル７６までは、右巻きに巻回されて形成されており、７番目から１２番目の環状コイル７６までは、左巻きに巻回されて形成されている。６番目と７番目の環状コイル７６は、渡り線７５ｄで連結されている。渡り線７５ｂは、７番目から１２番目の環状コイル７６までは、コイルエンド部７２ｂ側で互いに隣り合う渡り線７５ｂと交差するように設けられている。
【０１９８】
なお、固定子鉄心のスロット数は、７２である。また、このとき、図１に示した回転子のフロント側爪形磁極１１は、６個の爪部を有し、リヤ側爪形磁極１２も６個の爪部を有している。すなわち、回転子は１２極となっている。
【０１９９】
Ｖ相固定子巻線７Ｖ、Ｗ相固定子巻線７Ｗについても、Ｕ相固定子巻線７Ｕと同様に、それぞれ、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｇと７Ｖ−Ｈ、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｇと７Ｗ−Ｈに分割する。
【０２００】
図２３は、固定子鉄心６の内周面から見た各相の固定子巻線７の配置図である。
図２３は各相のコイル配置を示しているが、ここで、固定子巻線７は、Ｕ相、Ｕ相、Ｖ相の３種類の固定子巻線から構成される。
【０２０１】
各々の相の固定子巻線７は、図２３に示すように、スロット内にＵ相巻線７Ｕ−Ｇ，Ｖ相巻線７Ｖ−Ｇ，Ｗ相巻線７Ｗ−Ｇの順番に挿入され、次に、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｈ，Ｖ相巻線７Ｖ−Ｈ，Ｕ相巻線７Ｕ−Ｈの順番で挿入され、図２４に示すように、スロット内に順次配置される。
【０２０２】
固定子巻線７におけるスロット内のコイルの配置は、図２４に示すように、半径方向に２分割した２層巻線の配置となる。例えば、Ｕ相固定子巻線７Ｕに着目すると、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｇは外層に配置され、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｈは内層に配置されている。このように、各相の固定子巻線とも外層と内層に均等に分散して配置されており、各相の分割した固定子巻線７を直列に接続することで、各相のインダクタンスが均等化し、発電電流はバランスされる。
【０２０３】
ここで、例えば、回転子の中心から内層のコイル半径方向の中心位置までの距離をＲ０とし、内層のコイル半径方向の中心位置を基準として、外層のコイル半径方向の中心位置を、Ｒ０＋Ｒとする。
【０２０４】
Ｕ相固定子巻線７Ｕにおいて、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｇは、図２４の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが外層に挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋４Ｒとして表され、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｈは、図２４の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが内層に挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０として表される。従って、Ｕ相固定子巻線７Ｕ全体としては、Ｕ相巻線７Ｕ−ＧとＵ相巻線７Ｕ−Ｈとを足し合わせて、８Ｒ０＋４Ｒ（＝４Ｒ０＋４Ｒ＋４Ｒ０）と表せる。
【０２０５】
Ｖ相固定子巻線７Ｖにおいて、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｇは、図２４の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが外層に挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋４Ｒとして表され、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｈは、図２４の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが内層に挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０として表される。従って、Ｖ相固定子巻線７Ｖ全体としては、Ｖ相巻線７Ｖ−ＧとＶ相巻線７Ｖ−Ｈとを足し合わせて、８Ｒ０＋４Ｒ（＝４Ｒ０＋４Ｒ＋４Ｒ０）と表せる。
【０２０６】
Ｗ相固定子巻線７Ｗにおいて、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｇは、図２４の１２スロット分の範囲内において外層側に１個の環状コイルが挿入され、また内層側にも１個の環状コイルが挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋２Ｒとして表され、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｈは、図２４の１２スロット分の範囲内において外層側に１個の環状コイルが挿入され、また内層側にも１個の環状コイルが挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋２Ｒとして表される。
【０２０７】
従って、Ｗ相固定子巻線７Ｗ全体としては、Ｗ相巻線７Ｗ−ＧとＷ相巻線７Ｗ−Ｈとを足し合わせて、８Ｒ０＋４Ｒ（＝４Ｒ０＋２Ｒ＋４Ｒ０＋２Ｒ）と表せる。
【０２０８】
１２スロット分の範囲内でスロット内に配置されている各相のコイルの半径距離を加算した結果、各Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の固定子巻線、全て同じ８Ｒ０＋４Ｒとなり、同じ値となる。
【０２０９】
以上のように、スロットの配置されたＵ相，Ｖ相，Ｗ相の固定子巻線のインダクタンスは等しくなり、各相の固定子巻線毎にインダクタンスのアンバランスが発生しなくなる。
【０２１０】
このように、各相のインダクタンスがバランスすることで、発電電流が各相で等しくなり、固定子巻線およびダイオードの発熱量がバランスし、コイルおよびダイオードの温度上昇を抑制することができ、また、磁気加振力の増大を抑えて磁気音を低減でき、品質および特性面を向上させることができる。
【０２１１】
ここで、図２４、図２５を用いて、各相コイルの結線関係について説明する。
各相の固定子巻線７の結線については、図２５に示すように、Ｕ相固定子巻線７Ｕは、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｇと７Ｕ−Ｈを並列接続し、Ｖ相固定子巻線は、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｇと７Ｖ−Ｈを並列接続し、Ｗ相固定子巻線は、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｇと７Ｗ−Ｈを並列接続する。
【０２１２】
次に、Ｕ相固定子巻線７Ｕの口出し線７１Ｕ-ＳとＷ相固定子巻線７Ｗの口出し線７１Ｗ−Ｅとを接続し、同様に、口出し線７１Ｕ−Ｅと７１Ｖ−Ｓとを接続し、口出し線７１Ｖ−Ｅと７１Ｗ−Ｓを接続する。そして、六角形状の結線とし、３箇所の接続点から整流器２０に各々接続する。上記結線は、構成上は３相巻線のデルタ結線と同等であり、各相の固定子巻線内で電気角の位相差が３０°ずれた環状コイル７６が存在する固定子巻線の形態である。
【０２１３】
また、図２５に示すように、Ｕ相固定子巻線７Ｕは、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｇと７Ｕ−Ｈを並列接続し、Ｖ相固定子巻線７Ｖは、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｇと７Ｖ−Ｈを並列接続し、Ｗ相固定子巻線７Ｗは、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｇと７Ｗ−Ｈを並列接続する。
【０２１４】
次に、Ｕ相固定子巻線７Ｕの口出し線７１Ｕ-Ｅと、Ｖ相固定子巻線７Ｖの口出し線７１Ｖ−Ｅと、Ｗ相固定子巻線７Ｗの口出し線７１Ｗ−Ｅとを接続して中性点とし、口出し線７１Ｕ−Ｓ、７１Ｖ−Ｓ、７１Ｗ−Ｓを整流器２０に各々接続して、中性点を基準とした放射状の結線とする。上記結線は、構成上は３相巻線のスター結線と同等であり、各相の固定子巻線内で電気角の位相差が３０°ずれた環状コイル７６が存在する固定子巻線の形態である。
【０２１５】
以上説明したように、本実施形態によれば、漏れインダクタンスは各相同等となり、各相のインダクタンスが均等化し、各相の発電電流はバランス化される。
【０２１６】
さらには、毎極毎相のスロット数が２の形態で、各相内に電気角の位相差が３０°異なる２種類の環状コイル７６を、途中で接続することなく連続的に連結して、固定子巻線を形態しているので、整流器２０の構成も、３相巻線と同等のダイオード数を最小限の６ケで達成できる。また、上記した第１の実施形態、第２の実施形態と比較して、各相内で接続しないので、溶接レス化が可能となり、生産性にも優れ、接合による損失も低減することができる。
【０２１７】
そして、上記した第３の実施形態では、固定子スロット内に挿入する時に環状コイル７６が干渉するが、本実施形態では、環状コイル７６を各々干渉しない配置としたため、固定子巻線の挿入性に優れ、生産性の向上も図れる。
【０２１８】
また、各相内に電気角の位相差が３０°異なる２種類の相が内包している固定子巻線の形態であるため、高調波成分も低減でき、磁気加振力は通常の３相巻線より低減でき、低騒音化が図れる。したがって、高出力及び高効率の回転電機を得られるとともに、生産性に優れ、安価で低騒音化の回転電機を実現することができる。
【０２１９】
尚、本実施形態では、固定子巻線７を、各相渡り線７５aがコイルエンド部７２ａ側に配置されるＧ巻線と、各相渡り線７５ｂがコイルエンド部７２ｂ側に配置されるＨ巻線に、均等に分割する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、Ｇ巻線のみで構成し、あるいは、Ｈ巻線のみで構成してもよく、本実施形態と同様の効果が得られる。
【０２２０】
また、固定子巻線の巻回ピッチを４／６（電気角１２０°）で巻線された固定子について述べてきたが、巻回ピッチを５／６（電気角１５０°）で巻線された固定子の構成についても成立し、同様の効果が得られる。
【０２２１】
［第５実施形態］
次に、図２７から図３１を用いて、本発明の第５の実施形態による回転電機の構成について説明する。なお、本実施形態による回転電機の全体構成は、図１に示したものと同様である。また、本実施形態による回転電機の固定子の構成は、図１６と同様である。
【０２２２】
図２７は、Ｕ相固定子巻線の斜視図及び回路図である。図２８は、固定子における固定子鉄心の内周側からみた各相の固定子巻線の配置図である。図２９は、固定子巻線のスロット内における各相のコイル配置図である。図３０は、各相の固定子巻線を六角形状に結線した結線図である。図３１は各相の固定子巻線を放射状に結線した結線図である。
【０２２３】
本実施形態は、上記した第４の実施形態に対して、固定子巻線の形態を変更したものであり、第４の実施形態である固定子巻線の第７番目から第１２番目の渡り線７５が互いに交差するのを避けるとともに、渡り線７５の全長の低減を図るものである。
【０２２４】
図２７に示すように、Ｕ相固定子巻線７Ｕは、第１のＵ相巻線７Ｕ−Ｊと、第２のＵ相巻線７Ｕ−Ｋからなる。各Ｕ相巻線７Ｕ−Ｊ，７Ｕ−Ｋは、環状に巻回され成形されたコイル７６を渡り線７５ａ及び７５bで複数連結した形態で構成され、本例である１２極３相巻線の場合、環状コイル７６の数は１２で各環状コイル７６間は渡り線７５ａまたは７５ｂで接続され、連続的に形成される。
【０２２５】
Ｕ相巻線７Ｕ−Ｊは、口出し線７１側の１番目から６番目までの環状コイル７６を結ぶ渡り線７５ａがコイルエンド部７２ａ側に配置され、７番目から１２番目までの環状コイル７６を結ぶ渡り線７５ｂがコイルエンド部７２ｂ側に配置された固定子巻線７の形態を有する。
【０２２６】
Ｕ相巻線７Ｕ−Ｊは、口出し線７１側の１番目から６番目の環状コイル７６までは、電気角３６０°間隔で環状コイル７６を配置し、各環状コイル７６間はコイルエンド部７２ａ側の渡り線７５ａで連結される。そして、環状コイル７６の６番目と７番目の間で電気角３０°の位相差を設けるため、電気角で２１０°ずらした配置に７番目の環状コイル７６を設け、渡り線７５ｃで連結される。７番目から１２番目までの環状コイル７６は、電気角３６０°間隔で配置され、各環状コイル７６間はコイルエンド部７２ｂ側の渡り線７５ｂで連結される。
【０２２７】
Ｕ相巻線７Ｕ−Ｊの環状コイル７６は、１番目から６番目の環状コイル７６までは、左巻きに巻回されて形成されており、７番目から１２番目の環状コイル７６までは、右巻きに巻回されて形成されている。
【０２２８】
Ｕ相巻線７Ｕ−Ｋは、口出し線７１側の１番目から６番目までの環状コイル７６をコイルエンド部７２ｂ側の渡り線７５ｂで連結し、７番目から１２番目までの環状コイル７６をコイルエンド部７２ａ側の渡り線７５ａで連結する固定子巻線７の形態を有する。
【０２２９】
Ｕ相巻線７Ｕ−Ｋは、口出し線７１側の１番目から６番目の環状コイル７６までは、電気角３６０°間隔で環状コイル７６を配置し、各々の環状コイル７６はコイルエンド部７２ｂ側の渡り線７５ｂで連結される。そして、環状コイルの６番目と７番目の間で電気角３０°の位相差を設けるため、電気角で２１０°ずらした配置に７番目の環状コイル７６を設け、渡り線７５ｄで連結される。７番目から１２番目までの環状コイル７６は、電気角３６０°間隔で配置され、各環状コイル７６間はコイルエンド部７２ａ側の渡り線７５ａで連結される。
【０２３０】
Ｕ相巻線７Ｕ−Ｋの環状コイル７６は、１番目から６番目の環状コイル７６までは、右巻きに巻回されて形成されており、７番目から１２番目の環状コイル７６までは、左巻きに巻回されて形成されている。
【０２３１】
なお、固定子鉄心のスロット数は、７２である。また、このとき、図１に示した回転子のフロント側爪形磁極１１は、６個の爪部を有し、リヤ側爪形磁極１２も６個の爪部を有している。すなわち、回転子は１２極となっている。
【０２３２】
図２７に示すように、Ｕ相固定子巻線７Ｕの環状コイル７６の巻回ピッチは、磁極ピッチより小さい電気角１８０°未満で巻回される短節巻となる。本例の場合、環状コイル７６の巻回ピッチは、３スロット分を跨ぐ４／６ピッチ（電気角１２０°）となる。Ｖ相固定子巻線７Ｖ、Ｗ相固定子巻線７Ｗについても、Ｕ相固定子巻線７Ｕと同様に、それぞれ、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｊと７Ｖ−Ｋ、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｊと７Ｗ−Ｋに分割する。
【０２３３】
図２８は、固定子鉄心６の内周面から見た各相の固定子巻線７の配置図である。
図２８は各相のコイル配置を示しているが、ここで、固定子巻線７は、Ｕ相、Ｕ相、Ｖ相の３種類の固定子巻線から構成される。
【０２３４】
各々の相の固定子巻線７は、図２８に示すように、スロット内にＵ相巻線７Ｕ−Ｊ，Ｖ相巻線７Ｖ−Ｊ，Ｗ相巻線７Ｗ−Ｊの順番に挿入され、次に、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｋ，Ｖ相巻線７Ｖ−Ｋ，Ｕ相巻線７Ｕ−Ｋの順番で挿入され、図２９に示すように、スロット内に順次配置される。
【０２３５】
固定子巻線７におけるスロット内のコイルの配置は、図２９に示すように、半径方向に２分割した２層巻線の配置となる。例えば、Ｕ相固定子巻線７Ｕに着目すると、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｊは外層に配置され、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｋは内層に配置されている。このように、各相の固定子巻線とも外層と内層に均等に分散して配置されており、各相の分割した固定子巻線７を直列に接続することで、各相のインダクタンスが均等化し、発電電流はバランスされる。
【０２３６】
ここで、例えば、回転子の中心から内層のコイル半径方向の中心位置までの距離をＲ０とし、内層のコイル半径方向の中心位置を基準として、外層のコイル半径方向の中心位置を、Ｒ０＋Ｒとする。
【０２３７】
Ｕ相固定子巻線７Ｕにおいて、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｊは、図２９の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが外層に挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋４Ｒとして表され、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｋは、図２９の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが内層に挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０として表される。従って、Ｕ相固定子巻線７Ｕ全体としては、Ｕ相巻線７Ｕ−ＪとＵ相巻線７Ｕ−Ｋとを足し合わせて、８Ｒ０＋４Ｒ（＝４Ｒ０＋４Ｒ＋４Ｒ０）と表せる。
【０２３８】
Ｖ相固定子巻線７Ｖにおいて、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｊは、図２９の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが外層に挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋４Ｒとして表され、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｋは、図２９の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが内層に挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０として表される。従って、Ｖ相固定子巻線７Ｖ全体としては、Ｖ相巻線７Ｖ−ＪとＶ相巻線７Ｖ−Ｋとを足し合わせて、８Ｒ０＋４Ｒ（＝４Ｒ０＋４Ｒ＋４Ｒ０）と表せる。
【０２３９】
Ｗ相固定子巻線７Ｗにおいて、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｊは、図２９の１２スロット分の範囲内において外層側に１個の環状コイルが挿入され、また内層側にも１個の環状コイルが挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋２Ｒとして表される。Ｗ相巻線７Ｗ−Ｋは、図２９の１２スロット分の範囲内において外層側に１個の環状コイルが挿入され、また内層側にも１個の環状コイルが挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋２Ｒとして表される。
【０２４０】
従って、Ｗ相固定子巻線７Ｗ全体としては、Ｗ相巻線７Ｗ−ＪとＷ相巻線７Ｗ−Ｋとを足し合わせて、８Ｒ０＋４Ｒ（＝４Ｒ０＋２Ｒ＋４Ｒ０＋２Ｒ）と表せる。
【０２４１】
１２スロット分の範囲内でスロット内に配置されている各相のコイルの半径距離を加算した結果、各Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の固定子巻線、全て同じ８Ｒ０＋４Ｒとなり、同じ値となる。
【０２４２】
以上のように、スロットの配置されたＵ相，Ｖ相，Ｗ相の固定子巻線のインダクタンスは等しくなる。
【０２４３】
ここで、図３０、図３１を用いて、各相コイルの結線関係について説明する。
各相の固定子巻線７の結線については、図３０に示すように、Ｕ相固定子巻線７Ｕは、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｊと７Ｕ−Ｋを並列接続し、Ｖ相固定子巻線７Ｖは、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｊと７Ｖ−Ｋを並列接続し、Ｖ相固定子巻線７Ｖは、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｊと７Ｗ−Ｋを並列接続する。
【０２４４】
次に、Ｕ相固定子巻線７Ｕの口出し線７１Ｕ-ＳとＷ相固定子巻線７Ｗの口出し線７１Ｗ−Ｅとを接続し、同様に、口出し線７１Ｕ−Ｅと７１Ｖ−Ｓとを接続し、口出し線７１Ｖ−Ｅと７１Ｗ−Ｓを接続する。そして、六角形状の結線とし、３箇所の接続点から整流器２０に各々接続する。上記結線は、構成上は３相巻線のデルタ結線と同等であり、各相の固定子巻線内で電気角の位相差が３０°ずれた環状コイル７６が存在する固定子巻線の形態である。
【０２４５】
また、図３１に示すようにＵ相固定子巻線７Ｕは、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｊと７Ｕ−Ｋを並列接続し、Ｖ相固定子巻線７Ｖは、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｊと７Ｖ−Ｋを並列接続し、Ｖ相固定子巻線７Ｖは、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｊと７Ｗ−Ｋを並列接続する。
【０２４６】
次に、Ｕ相固定子巻線７Ｕの口出し線７１Ｕ-Ｅと、Ｖ相固定子巻線７Ｖの口出し線７１Ｖ−Ｅと、Ｗ相固定子巻線７Ｗの口出し線７１Ｗ−Ｅとを接続して中性点とし、口出し線７１Ｕ−Ｓ、７１Ｖ−Ｓ、７１Ｗ−Ｓを整流器２０に各々接続して、中性点を基準とした放射状の結線とする。上記結線は、構成上は３相巻線のスター結線と同等であり、各相の固定子巻線内で電気角の位相差が３０°ずれた環状コイル７６が存在する固定子巻線の形態である。
【０２４７】
以上説明したように、本実施形態によれば、漏れインダクタンスは各相同等となり、各相のインダクタンスが均等化し、各相の発電電流はバランス化される。
【０２４８】
さらには、毎極毎相のスロット数が２の形態で、各相内に電気角の位相差が３０°ずれた２種類の環状コイル７６を、途中で接続することなく連続的に連結して、固定子巻線を形成しているので、整流器の構成も、３相巻線と同等のダイオード数を最小限の６ケで達成できる。また、上記した第１の実施形態、第２の実施形態と比較して、各相内で接続しないので、溶接レス化が可能となり、生産性にも優れ、接合による損失も低減することができる。
【０２４９】
そして、上記した第３の実施形態では、固定子スロット内に挿入するときに環状コイル７６が干渉するが、本実施形態では、環状コイル７６を各々干渉しない配置としたため、固定子巻線の挿入性に優れ、生産性の向上も図れる。
【０２５０】
さらに、上記した第４の実施形態に対して、環状コイル７６の７番目から１２番目の渡り線７５ａ及び７５ｂのクロス（交差）をなくすとともに、渡り線７５の全長を短くすることで、コイル抵抗値を低減でき、回転電機の高効率化を図ることができる。
【０２５１】
また、各相内に電気角の位相差が３０°異なる２種類の相が内包している固定子巻線の形態であるため、高調波成分も低減でき、磁気加振力は通常の３相巻線より低減でき、低騒音化が図れる。したがって、高出力及び高効率の回転電機を得られるとともに、生産性に優れ、安価で低騒音化の回転電機が実現することができる。
【０２５２】
尚、本実施形態では、１番目から６番目までの環状コイル７６を結ぶ渡り線７５ａがコイルエンド部７２ａ側に配置され、７番目から１２番目までの環状コイル７６を結ぶ渡り線７５ｂがコイルエンド部７２ｂ側に配置されるＪ巻線と、１番目から６番目までの環状コイル７６を結ぶ渡り線７５ｂがコイルエンド部７２ｂ側に配置され、７番目から１２番目までの環状コイル７６を結ぶ渡り線７５ａがコイルエンド部７２ａ側に配置されるＫ巻線に、均等に分割される場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、全ての渡り線７５をＪ巻線のみで構成し、あるいは、全ての渡り線７５をＫ巻線のみで構成しても、同様の効果が得られる。
【０２５３】
また、固定子巻線の巻回ピッチを４／６（電気角１２０°）で巻線された固定子について述べてきたが、巻回ピッチを５／６（電気角１５０°）で巻線された固定子の構成についても成立し、同様の効果が得られる。
【０２５４】
［第６の実施形態］
次に、図３２から図３６を用いて、本発明の第６の実施形態による回転電機の構成について説明する。なお、本実施形態による回転電機の全体構成は、図１に示したものと同様である。また、本実施形態による回転電機の固定子の構成は、図１６と同様である。
【０２５５】
図３２は、Ｕ相固定子巻線の斜視図及び回路図である。図３３は、固定子における固定子鉄心の内周側からみた各相の固定子巻線の配置図である。図３４は、固定子巻線のスロット内における各相のコイル配置図である。図３５は、各相の固定子巻線を六角形状に結線した結線図である。図３６は各相の固定子巻線を放射状に結線した結線図である。
【０２５６】
本実施形態は、第３の実施形態から第５の実施形態に対して、固定子巻線の形態を変更したものであり、２周分の長さで巻線機の設備のスペースを大きく有するため、固定子巻線の口出し線７１側の第１番目から第６番目までの環状コイル７６の配置後、第７番目で折り返して口出し線７１側に向かって反転させ、巻線設備の小スペース化を図ったものである。
【０２５７】
図３２に示すように、Ｕ相固定子巻線７Ｕは、第１のＵ相巻線７Ｕ−Ｌと、第２のＵ相巻線７Ｕ−Ｍからなる。各Ｕ相巻線７Ｕ−Ｌ，７Ｕ−Ｍは、環状に巻回され成形されたコイル７６を渡り線７５ａ及び７５bで複数連結した形態で構成され、本例である１２極３相巻線の場合、環状コイル７６の数は１２で各環状コイル７６間は渡り線７５ａまたは７５ｂで接続され、連続的に形成される。
【０２５８】
Ｕ相巻線７Ｕ−Ｌの渡り線７５ａは、図示の上側、すなわち、コイルエンド部７２ａ側に配置され、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｍの渡り線７５ｂは、図示の下側、すなわち、コイルエンド部７２ｂ側に配置されている。図３２の上側に示すＵ相巻線７Ｕ−ＬとＵ相巻線７Ｕ−Ｍの回路図は、図３２の下側のようになる。
【０２５９】
Ｕ相巻線７Ｕ−Ｌの環状コイル７６の配置ピッチは、口出し線７１側の１番目から６番目の環状コイル７６までは、電気角３６０°間隔で環状コイル７６が配置され、各環状コイル７６間は、コイルエンド部７２ａ側の渡り線７５ａで連結されている。
【０２６０】
そして、環状コイル７６の６番目から７番目で折り返して口出し線７１側に反転し、電気角３０°の位相差を設けるため、電気角で２１０°ずらした配置に７番目の環状コイル７６を設けて、渡り線７５ｃで連結している。
【０２６１】
そして、７番目から１２番目までの環状コイル７６まで、電気角３６０°間隔で口出し線７１側に向かって順次配置されて、各環状コイル７６間がコイルエンド部７２ａ側の渡り線７５ａで連結されている。
【０２６２】
Ｕ相巻線７Ｕ−Ｌの環状コイル７６は、１番目から６番目の環状コイル７６までは、左巻きに巻回されて形成されており、７番目から１２番目の環状コイル７６までは、右巻きに巻回されて形成されている。そして、１番目から６番目の環状コイル７６までの間を連結する渡り線７５ａと、７番目から１２番目の環状コイル７６までの間を連結する渡り線７５ａは、コイルエンド部７２ａ側で互いに交差している。
【０２６３】
Ｕ相巻線７Ｕ−Ｍの環状コイル７６の配置ピッチは、口出し線７１側の１番目から６番目の環状コイル７６までは、電気角３６０°間隔で環状コイル７６が配置され、各環状コイル７６間は、コイルエンド部７２ｂ側の渡り線７５ｂで連結されている。
【０２６４】
そして、環状コイル７６の６番目から７番目で折り返して口出し線７１側に反転し、電気角３０°の位相差を設けるため、電気角で２１０°ずらした配置に７番目の環状コイル７６を設けて、渡り線７５ｄで連結している。
【０２６５】
そして、７番目から１２番目までの環状コイル７６まで、電気角３６０°間隔で口出し線７１側に向かって順次配置されて、各環状コイル７６間がコイルエンド部７２ｂ側の渡り線７５ｂで連結されている。
【０２６６】
Ｕ相巻線７Ｕ−Ｍの環状コイル７６は、１番目から６番目の環状コイル７６までは、右巻きに巻回されて形成されており、７番目から１２番目の環状コイル７６までは、左巻きに巻回されて形成されている。そして、１番目から６番目の環状コイル７６までの間を連結する渡り線７５ｂと、７番目から１２番目の環状コイル７６までの間を連結する渡り線７５ｂは、コイルエンド部７２ｂ側で互いに交差している。
【０２６７】
なお、固定子鉄心のスロット数は、７２である。また、このとき、図１に示した回転子のフロント側爪形磁極１１は、６個の爪部を有し、リヤ側爪形磁極１２も６個の爪部を有している。すなわち、回転子は１２極となっている。
【０２６８】
図３２に示すように、環状コイル７６の巻回ピッチは、磁極ピッチより小さい電気角１８０°未満で巻回される短節ピッチとなる。本例の場合、環状コイル７６の巻回ピッチは、３スロット分を跨ぐ４／６ピッチ（電気角１２０°）の巻回ピッチとなる。Ｖ相固定子巻線７Ｖ、Ｗ相固定子巻線７Ｗについても、Ｕ相固定子巻線７Ｕと同様に、それぞれ、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｌと７Ｖ−Ｍ、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｌと７Ｗ−Ｍに分割する。
【０２６９】
図３３は、固定子鉄心６の内周面から見た各相の固定子巻線７の配置図である。
図３３は各相のコイル配置を示しているが、ここで、固定子巻線７は、Ｕ相、Ｕ相、Ｖ相の３種類の固定子巻線から構成される。
【０２７０】
各々の相の固定子巻線７は、図３３に示すように、スロット内にＵ相巻線７Ｕ−Ｌ，Ｖ相巻線７Ｖ−Ｌ，Ｗ相巻線７Ｗ−Ｌの順番に挿入され、次に、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｍ，Ｖ相巻線７Ｖ−Ｍ，Ｕ相巻線７Ｕ−Ｍの順番で挿入され、図３４に示すように、スロット内に順次配置される。
【０２７１】
固定子巻線７におけるスロット内のコイルの配置は、図３４に示すように、半径方向に２分割した２層巻線の配置となる。例えば、Ｕ相固定子巻線７Ｕに着目すると、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｌは外層に配置され、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｍは内層に配置されている。このように、各相の固定子巻線とも外層と内層に均等に分散して配置されており、各相の分割した固定子巻線７を直列に接続することで、各相のインダクタンスが均等化し、発電電流はバランスされる。
【０２７２】
ここで、例えば、回転子の中心から内層のコイル半径方向の中心位置までの距離をＲ０とし、内層のコイル半径方向の中心位置を基準として、外層のコイル半径方向の中心位置を、Ｒ０＋Ｒとする。
【０２７３】
Ｕ相固定子巻線７Ｕにおいて、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｌは、図３４の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが外層に挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋４Ｒとして表され、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｍは、図３４の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが内層に挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０として表される。従って、Ｕ相固定子巻線７Ｕ全体としては、Ｕ相巻線７Ｕ−ＬとＵ相巻線７Ｕ−Ｍとを足し合わせて、８Ｒ０＋４Ｒ（＝４Ｒ０＋４Ｒ＋４Ｒ０）と表せる。
【０２７４】
Ｖ相固定子巻線７Ｖにおいて、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｌは、図３４の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが外層に挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋４Ｒとして表され、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｍは、図３４の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが内層に挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０として表される。従って、Ｖ相固定子巻線７Ｖ全体としては、Ｖ相巻線７Ｖ−ＬとＶ相巻線７Ｖ−Ｍとを足し合わせて、８Ｒ０＋４Ｒ（＝４Ｒ０＋４Ｒ＋４Ｒ０）と表せる。
【０２７５】
Ｗ相固定子巻線７Ｗにおいて、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｌは、図３４の１２スロット分の範囲内において外層側に１個の環状コイルが挿入され、また内層側にも１個の環状コイルが挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋２Ｒとして表され、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｍは、図３４の１２スロット分の範囲内において外層側に１個の環状コイルが挿入され、また内層側にも１個の環状コイルが挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋２Ｒとして表される。
【０２７６】
従って、Ｗ相固定子巻線７Ｗ全体としては、Ｗ相巻線７Ｗ−ＬとＷ相巻線７Ｗ−Ｍとを足し合わせて、８Ｒ０＋４Ｒ（＝４Ｒ０＋２Ｒ＋４Ｒ０＋２Ｒ）と表せる。
【０２７７】
１２スロット分の範囲内でスロット内に配置されている各相のコイルの半径距離を加算した結果、各Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の固定子巻線、全て同じ８Ｒ０＋４Ｒとなり、同じ値となる。
【０２７８】
以上のように、スロットの配置されたＵ相，Ｖ相，Ｗ相の固定子巻線のインダクタンスは等しくなる。
【０２７９】
ここで、図３５、図３６を用いて、各相コイルの結線関係について説明する。
各相の固定子巻線７の結線については、図３５に示すように、Ｕ相固定子巻線７Ｕは、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｌと７Ｕ−Ｍを並列接続し、Ｖ相固定子巻線７Ｖは、Ｕ相巻線７Ｖ−Ｌと７Ｖ−Ｍを並列接続し、Ｗ相固定子巻線７Ｗは、Ｕ相巻線７Ｗ−Ｌと７Ｗ−Ｍを並列接続する。
【０２８０】
次に、Ｕ相固定子巻線７Ｕの口出し線７１Ｕ-ＳとＷ相固定子巻線７Ｗの口出し線７１Ｗ−Ｅとを接続し、同様に、口出し線７１Ｕ−Ｅと７１Ｖ−Ｓとを接続、口出し線７１Ｖ−Ｅと７１Ｗ−Ｓを接続する。そして、六角形状の結線とし、３箇所の接続点から整流器２０に各々接続する。上記結線は、構成上は３相巻線のデルタ結線と同等であり、各相の固定子巻線内で電気角の位相差が３０°ずれた環状コイル７６が存在する固定子巻線の形態である。
【０２８１】
また、図３５に示すようにＵ相固定子巻線７Ｕは、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｌと７Ｕ−Ｍを並列接続し、Ｖ相固定子巻線７Ｖは、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｌと７Ｖ−Ｍを並列接続し、Ｗ相固定子巻線７Ｗは、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｌと７Ｗ−Ｍを並列接続する。
【０２８２】
次に、Ｕ相固定子巻線７Ｕの口出し線７１Ｕ-Ｅと、Ｖ相固定子巻線７Ｖの口出し線７１Ｖ−Ｅと、Ｗ相固定子巻線７Ｗの口出し線７１Ｗ−Ｅとを接続して中性点とし、口出し線７１Ｕ−Ｓ、７１Ｖ−Ｓ、７１Ｗ−Ｓを整流器２０に各々接続して、中性点を基準に放射状の結線とする。上記結線は、構成上は３相巻線のスター結線と同等であり、各相の固定子巻線内で電気角の位相差が３０°ずれた環状コイル７６が存在する固定子巻線の形態である。
【０２８３】
以上説明したように、本実施形態によれば、漏れインダクタンスは各相同等となり、各相のインダクタンスが均等化し、各相の発電電流はバランス化される。
【０２８４】
さらには、毎極毎相のスロット数が２の形態で各相の固定子巻線内で電気角の位相差が３０°ずれた２種類の環状コイル７６を、途中で接続することなく連続的に連結して、固定子巻線を形成しているので、整流器２０の構成も、３相巻線と同等のダイオード数を最小限の６ケで達成できる。また、上記した第１実施形態、第２実施形態と比較して、各相内で接続しないので、溶接レス化が可能となり、生産性にも優れ、接合による損失も低減することができる。
【０２８５】
そして、上記した第３実施形態では、固定子スロット内に挿入するときに環状コイル７６が干渉するが、本実施形態では、環状コイル７６を各々干渉しない配置としたため、固定子巻線の挿入性に優れ、生産性の向上も図れる。
【０２８６】
さらに、上記した第３から第５実施形態に対して、固定子巻線７の全長を半分の長さにすることができ、巻線機の設備上の小スペース化が図れる。
【０２８７】
また、各相内に電気角の位相差が３０°異なる２種類の相が内包している固定子巻線の形態であるため、高調波成分も低減でき、磁気加振力は通常の３相巻線より低減でき、低騒音化がはかれる。したがって、高出力及び高効率の回転電機を得られるとともに、生産性に優れ、安価で低騒音化の回転電機が実現することができる。
【０２８８】
尚、本実施形態では、固定子巻線７を、各相渡り線７５aがコイルエンド部７２ａ側に配置されるＬ巻線と、各相渡り線７５ｂがコイルエンド部７２ｂ側に配置されるＭ巻線に、均等に分割する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、Ｌ巻線のみで構成し、あるいは、Ｍ巻線のみで構成してもよく、本実施形態と同様の効果が得られる。
【０２８９】
また、固定子巻線の巻回ピッチを４／６（電気角１２０°）で巻線された固定子について述べてきたが、巻回ピッチを５／６（電気角１５０°）で巻線された固定子の構成についても成立し、同様の効果が得られる。
【０２９０】
［第７の実施形態］
次に、図３７から図４１を用いて、本発明の第７の実施形態による回転電機の構成について説明する。なお、本実施形態による回転電機の全体構成は、図１に示したものと同様である。また、本実施形態による回転電機の固定子の構成は、図１６と同様である。
【０２９１】
図３７は、Ｕ相固定子巻線の斜視図及び回路図である。図３８は、固定子における固定子鉄心の内周側からみた各相の固定子巻線の配置図である。図３９は、固定子巻線のスロット内における各相のコイル配置図である。図４０は、各相の固定子巻線を三角形状に結線した結線図である。図４１は、各相の固定子巻線を放射状に結線した結線図である。
【０２９２】
本実施形態は、上記した第３の実施形態から第６の実施形態に対して、固定子巻線の形態を変更した内容であり、固定子巻線の渡り線７５の長さを短縮し、コイル抵抗値の低減を図るものである。
【０２９３】
図３７に示すように、Ｕ相固定子巻線７Ｕは、第１のＵ相巻線７Ｕ−Ｎと、第２のＵ相巻線７Ｕ−Ｐからなる。環状に巻回され成形された２種類の環状コイル７６を交互に渡り線７５ｅ〜７５ｈで複数連結した形態で構成され、本実施形態である１２極３相巻線の場合、環状コイル７６の数は１２で連続的に形成される。
【０２９４】
Ｕ相巻線７Ｕ−Ｎは、口出し線７１側の１番目から２番目までの環状コイル７６を電気角で２１０°だけ位相をずらして配置し、コイルエンド部７２ａ側の渡り線７５ｅで連結している。そして、２番目から３番目までの環状コイル７６を電気角で１５０°だけ位相をずらして配置し、コイルエンド部７２ａ側の渡り線７５ｆで連結している。これを１２番目の環状コイルまで交互に繰り返して、各環状コイル７６間に３０°の位相を設けながら交互に配置している。
【０２９５】
Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ｎは、口出し線７１から接続点７３に向かって、１番目の環状コイル７６が左巻きで巻回され、次いで、２番目の環状コイルが右巻きで巻回されており、以後同様に、巻回方向が順に交互になるように巻回されている。渡り線７５ｅと渡り線７５ｆは、口出し線７１から偶数番目に位置する環状コイル７６のコイルエンド部７２ａ側で交差するように形成されている。
【０２９６】
Ｕ相巻線７Ｕ−Ｐは、口出し線７１側の１番目から２番目までの環状コイル７６を電気角で１５０°だけ位相をずらして配置し、コイルエンド部７２ｂ側の渡り線７５gで連結している。そして、２番目から３番目までの環状コイル７６を電気角で２１０°だけ位相をずらして配置し、コイルエンド部７２ｂ側の渡り線７５ｈで連結している。これを１２番目の環状コイルまで交互に繰り返して、各環状コイル７６間に３０°の位相を設けながら交互に配置している。
【０２９７】
Ｕ１相巻線７Ｕ１−Ｐは、口出し線７１から接続点７３に向かって、１番目の環状コイル７６が左巻きで巻回され、次いで、２番目の環状コイルが右巻きで巻回されており、以後同様に、巻回方向が順に交互になるように巻回されている。渡り線７５ｇと渡り線７５ｈは、口出し線７１から奇数番目に位置する環状コイル７６のコイルエンド部７２ｂ側で交差するように形成されている。
【０２９８】
なお、固定子鉄心６のスロット数は、７２である。また、このとき、図１に示した回転子のフロント側爪形磁極１１は、６個の爪部を有し、リヤ側爪形磁極１２も６個の爪部を有している。すなわち、回転子は１２極となっている。
【０２９９】
図３７に示すように、環状コイル７６の巻回ピッチは、磁極ピッチより小さい電気角１８０°未満で巻回される短節ピッチとなる。本実施形態の場合は、環状コイル７６の巻回ピッチは、３スロット分を跨ぐ４／６ピッチ（電気角１２０°）の巻回ピッチである。
【０３００】
Ｖ相固定子巻線７Ｖ、Ｗ相固定子巻線７Ｗについても、Ｕ相固定子巻線７Ｕと同様に、それぞれ、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｎと７Ｖ−Ｐ、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｎと７Ｗ−Ｐに分割する。
【０３０１】
図３８は、固定子鉄心６の内周面から見た各相の固定子巻線７の配置図である。
図３８は各相のコイル配置を示しているが、ここで、固定子巻線７は、Ｕ相、Ｕ相、Ｖ相の３種類の固定子巻線から構成される。
【０３０２】
各々の相の固定子巻線７は、図３８に示すように、スロット内にＵ相巻線７Ｕ−Ｎ，Ｖ相巻線７Ｖ−Ｎ，Ｗ相巻線７Ｗ−Ｎの順番に挿入され、次に、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｐ，Ｖ相巻線７Ｖ−Ｐ，Ｕ相巻線７Ｕ−Ｐの順番に挿入され、図３９に示すように、スロット内に順次配置される。
【０３０３】
固定子巻線７におけるスロット内のコイルの配置は、図３９に示すように、半径方向に２分割した２層巻線の配置となる。例えば、Ｕ相固定子巻線７Ｕに着目すると、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｎは外層に配置され、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｐは内層に配置されている。このように、各相の固定子巻線とも外層と内層に均等に分散して配置されており、各相の分割した固定子巻線７を直列に接続することで、各相のインダクタンスが均等化し、発電電流はバランスされる。
【０３０４】
ここで、例えば、回転子の中心から内層のコイル半径方向の中心位置までの距離をＲ０とし、内層のコイル半径方向の中心位置を基準として、外層のコイル半径方向の中心位置を、Ｒ０＋Ｒとする。
【０３０５】
Ｕ相固定子巻線７Ｕにおいて、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｎは、図３９の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが外層に挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋４Ｒとして表され、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｐは、図３９の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが内層に挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０として表される。従って、Ｕ相固定子巻線７Ｕ全体としては、Ｕ相巻線７Ｕ−ＮとＵ相巻線７Ｕ−Ｐとを足し合わせて、８Ｒ０＋４Ｒ（＝４Ｒ０＋４Ｒ＋４Ｒ０）と表せる。
【０３０６】
Ｖ相固定子巻線７Ｖにおいて、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｎは、図３９の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが外層に挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋４Ｒとして表され、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｐは、図３９の１２スロット分の範囲内において２個の環状コイルが内層に挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０として表される。従って、Ｖ相固定子巻線７Ｖ全体としては、Ｖ相巻線７Ｖ−ＮとＶ相巻線７Ｖ−Ｐとを足し合わせて、８Ｒ０＋４Ｒ（＝４Ｒ０＋４Ｒ＋４Ｒ０）と表せる。
【０３０７】
Ｗ相固定子巻線７Ｗにおいて、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｎは、図３９の１２スロット分の範囲内において外層側に１個の環状コイルが挿入され、また内層側にも１個の環状コイルが挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋２Ｒとして表され、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｐは、図３９の１２スロット分の範囲内において外層側に１個の環状コイルが挿入され、また内層側にも１個の環状コイルが挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋２Ｒとして表される。
【０３０８】
従って、Ｗ相固定子巻線７Ｗ全体としては、Ｗ相巻線７Ｗ−ＮとＷ相巻線７Ｗ−Ｐとを足し合わせて、８Ｒ０＋４Ｒ（＝４Ｒ０＋２Ｒ＋４Ｒ０＋２Ｒ）と表せる。
【０３０９】
１２スロット分の範囲内でスロット内に配置されている各相のコイルの半径距離を加算した結果、各Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の固定子巻線、全て同じ８Ｒ０＋４Ｒとなり、同じ値となる。
【０３１０】
以上のように、スロットの配置されたＵ相，Ｖ相，Ｗ相の固定子巻線のインダクタンスは等しくなり、各相の固定子巻線毎にインダクタンスのアンバランスが発生しなくなる。
【０３１１】
このように、各相のインダクタンスがバランスすることで、発電電流が各相で等しくなり、固定子巻線およびダイオードの発熱量がバランスし、コイルおよびダイオードの温度上昇を抑制することができ、また、磁気加振力の増大を抑えて磁気音を低減でき、品質および特性面を向上させることができる。
【０３１２】
ここで、図４０、図４１を用いて、各相コイルの結線関係について説明する。
各相の固定子巻線７の結線については、図４０に示すように、Ｕ相固定子巻線７Ｕは、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｎと７Ｕ−Ｐが並列接続される。Ｖ相固定子巻線７Ｖは、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｎと７Ｖ−Ｐが並列接続される。Ｗ相固定子巻線７Ｗは、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｎと７Ｗ−Ｐが並列接続される。
【０３１３】
そして、Ｕ相固定子巻線７Ｕの口出し線７１Ｕ-ＳとＷ相固定子巻線７Ｗの口出し線７１Ｗ−Ｅとを接続し、同様に、口出し線７１Ｕ−Ｅと７１Ｖ−Ｓとを接続し、口出し線７１Ｖ−Ｅと７１Ｗ−Ｓを接続する。そして、三角形状の結線とし、３箇所の接続点（口出し線７１Ｕ-Ｓと７１Ｗ−Ｅとの接続点、口出し線７１Ｕ−Ｅと７１Ｖ−Ｓとの接続点、口出し線７１Ｖ−Ｅと７１Ｗ−Ｓとの接続点）から整流器２０に各々接続する。上記結線は、構成上は３相巻線のデルタ結線と同等であり、各相の固定子巻線内で電気角の位相差が３０°ずれた環状コイル７６が存在する固定子巻線の形態である。
【０３１４】
また、図４０に示すように、Ｕ相固定子巻線７Ｕは、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｎと７Ｕ−Ｐが並列接続される。Ｖ相固定子巻線７Ｖは、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｎと７Ｖ−Ｐが並列接続される。Ｗ相固定子巻線７Ｗは、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｎと７Ｗ−Ｐが並列接続される。
【０３１５】
次に、Ｕ相固定子巻線７Ｕの口出し線７１Ｕ-Ｅと、Ｖ相固定子巻線７Ｖの口出し線７１Ｖ−Ｅと、Ｗ相固定子巻線７Ｗの口出し線７１Ｗ−Ｅとを接続して中性点とし、口出し線７１Ｕ−Ｓ、７１Ｖ−Ｓ、７１Ｗ−Ｓを、整流器２０に各々接続して、中性点を基準とした放射状の結線とする。上記結線は、構成上は３相巻線のスター結線と同等であり、各相の固定子巻線内で電気角の位相差が３０°ずれた環状コイル７６が存在する固定子巻線の形態である。
【０３１６】
以上説明したように、本実施形態によれば、漏れインダクタンスは各相同等となり、各相のインダクタンスが均等化し、各相の発電電流はバランス化される。したがって、高出力及び高効率の回転電機を得ることができる。
【０３１７】
さらには、毎極毎相のスロット数が２の形態で、各相の固定子巻線内で電気角の位相差が３０°ずれた２種類の環状コイル７６を連続的に連結して、固定子巻線を形成しているので、請求機２０の構成も、３相巻線と同等のダイオード数を最小限の６個で達成できる。また、第１の実施形態、第２の実施形態と比較して、各相内で接続しないので、溶接レス化が可能となり、生産性にも優れ、接合による損失も低減することができる。
【０３１８】
また、第３の実施形態では、固定子スロット内挿入時に環状コイル７６が干渉するが、本実施形態では、環状コイル７６を各々干渉しない配置としているので、固定子巻線の挿入性に優れ、生産性の向上を図ることができる。
【０３１９】
さらに、第３の実施形態から第５の実施形態に対して、固定子巻線７の全長が半分の長さとなり、巻線機の設備上の小スペース化が図れる。また、第６の実施形態に対して渡り線７５ｆと７５ｈの長さを大幅に短縮できるので、コイル抵抗値を低減でき、高効率化が実現できる。
【０３２０】
また、各相内に電気角の位相差が３０°異なる２種類の相を内包している固定子巻線の形態であるため、高調波成分も低減でき、磁気加振力は通常の３相巻線より低減でき、低騒音化が図れる。したがって、高出力及び高効率の回転電機を得られるとともに、生産性に優れ、安価で低騒音化の回転電機が実現することができる。
【０３２１】
なお、本実施形態では、固定子巻線７を、各相渡り線７５ｅ及び７５fがコイルエンド部７２ａ側に配置されるＮ巻線と、各相渡り線７５ｇ及び７５ｈがコイルエンド部７２ｂ側に配置されるＰ巻線に、均等に分割される場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、すべてＮ巻線のみで構成し、または、Ｐ巻線のみで構成してもよく、本実施形態と同様の効果が得られる。
【０３２２】
［第８の実施形態］
次に、図４２から図４６を用いて、本発明の第８の実施形態による回転電機の構成について説明する。なお、本実施形態による回転電機の全体構成は、図１に示したものと同様である。また、本実施形態による回転電機の固定子の構成は、図１６と同様である。
【０３２３】
図４２は、Ｕ相固定子巻線の斜視図及び回路図である。図４３は、固定子における固定子鉄心の内周側からみた各相の固定子巻線の配置図である。図４４は、固定子巻線のスロット内における各相のコイル配置図である。図４５は、各相の固定子巻線を三角形状に結線した結線図である。図４６は、各相の固定子巻線を放射状に結線した結線図である。
【０３２４】
本実施形態は、上記第７の実施形態に対して、固定子巻線の環状コイルの巻線ピッチを４／６ピッチから５／６ピッチに拡大し、固定子巻線の渡り線を半分に削減し、コイル抵抗値を低減したものである。
【０３２５】
図４２に示すように、固定子巻線７のＵ相巻線は、第１のＵ相巻線７Ｕ−Ｑと、第２のＵ相巻線７Ｕ−Ｒからなる。各Ｕ相巻線７Ｕ−Ｑ，７Ｕ−Ｒは、電気角３０°の位相差がある環状に巻回され成形された２種類の環状コイル７６を交互に渡り線７５e及び７５gで複数連結した形態で構成され、本実施形態である１２極６相巻線の場合、環状コイル７６の数は１２で連続的に形成される。
【０３２６】
Ｕ相巻線７Ｕ−Ｑは、口出し線７１側の１番目から２番目までの環状コイル７６を電気角で２１０°だけ位相をずらして配置し、コイルエンド部７２ａ側の渡り線７５ｅで連結している。そして、２番目から３番目の環状コイル７６を電気角で１５０°だけ位相をずらして配置している。２番目と３番目の環状コイル７６の間に渡り線はなく、連続して形成されている。これを１２番目の環状コイルまで交互に繰り返して、各環状コイル７６間に３０°の位相を設けながら交互に配置している。
【０３２７】
Ｕ相巻線７Ｕ−Ｑは、口出し線７１から接続点７３に向かって、１番目の環状コイル７６が左巻きで巻回され、次いで、２番目の環状コイルが右巻きで巻回されており、以後同様に、巻回方向が順に交互になるように巻回されている。
【０３２８】
Ｕ相巻線７Ｕ−Ｒは、口出し線７１側の１番目から２番目までの環状コイル７６を電気角で１５０°だけ位相をずらして配置している。１番目の環状コイル７６と２番目の環状コイル７６の間に渡り線はなく、連続して形成されている。そして、２番目から３番目の環状コイル７６を電気角で２１０°だけ位相をずらして配置し、コイルエンド部７２ｂ側の渡り線７５ｇで連結している。これを１２番目の環状コイルまで交互に繰り返して、各環状コイル７６間に３０°の位相を設けながら交互に配置している。
【０３２９】
Ｕ相巻線７Ｕ−Ｒは、口出し線７１から接続点７３に向かって、１番目の環状コイル７６が左巻きで巻回され、次いで、２番目の環状コイルが右巻きで巻回されており、以後同様に、巻回方向が順に交互になるように巻回されている。
【０３３０】
なお、固定子鉄心のスロット数は、７２である。また、このとき、図１に示した回転子のフロント側爪形磁極１１は、６個の爪部を有し、リヤ側爪形磁極１２も６個の爪部を有している。すなわち、回転子は１２極となっている。
【０３３１】
図４２に示すように、環状コイル７６の巻回ピッチは、磁極ピッチより小さい電気角１８０°未満で巻回される短節ピッチとなる。本実施形態の場合は、環状コイル７６の巻回ピッチは、４スロット分を跨ぐ５／６ピッチ（電気角１５０°）の巻回ピッチである。
【０３３２】
Ｖ相固定子巻線７Ｖ、Ｗ相固定子巻線７Ｗについても、Ｕ相固定子巻線７Ｕと同様に、それぞれ、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｑと７Ｖ−Ｒ、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｑと７Ｗ−Ｒに分割する。
【０３３３】
図４３は、固定子鉄心６の内周面から見た各相の固定子巻線７の配置図である。
図４３は、各相のコイル配置を示しているが、ここで、固定子巻線７は、Ｕ相、Ｕ相、Ｖ相の３種類の固定子巻線から構成される。
【０３３４】
各々の相の固定子巻線７は、図４３に示すように、スロット内にＵ相巻線７Ｕ−Ｑ，Ｖ相巻線７Ｖ−Ｑ，Ｗ相巻線７Ｗ−Ｑの順番に挿入され、次に、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｒ，Ｖ相巻線７Ｖ−Ｒ，Ｕ相巻線７Ｕ−Ｒの順番に挿入され、図４４に示すように、スロット内に順次配置される。
【０３３５】
固定子巻線７におけるスロット内のコイルの配置は、図４４に示すように、半径方向に２分割した２層巻線の配置となる。例えば、Ｕ相固定子巻線７Ｕに着目すると、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｑは外層に配置され、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｒは内層に配置されている。このように、各相の固定子巻線とも外層と内層に均等に分散して配置されており、各相の分割した固定子巻線７を直列に接続することで、各相のインダクタンスが均等化し、発電電流はバランスされる。
【０３３６】
ここで、例えば、回転子の中心から内層のコイル半径方向の中心位置までの距離をＲ０とし、内層のコイル半径方向の中心位置を基準として、外層のコイル半径方向の中心位置を、Ｒ０＋Ｒとする。
【０３３７】
Ｕ相固定子巻線７Ｕにおいて、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｑは、図４４の１２スロット分の範囲内において外層側に３／２個の環状コイルが挿入され、また内層側にも１／２個の環状コイルが挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋３Ｒとして表され、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｒは、図４４の１２スロット分の範囲内において外層側に１／２個の環状コイルが挿入され、また内層側にも３／２個の環状コイルが挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋Ｒとして表される。
【０３３８】
従って、Ｕ相固定子巻線７Ｕ全体としては、Ｕ相巻線７Ｕ−ＱとＵ相巻線７Ｕ−Ｒとを足し合わせて、８Ｒ０＋４Ｒ（＝４Ｒ０＋３Ｒ＋４Ｒ０＋Ｒ）と表せる。
【０３３９】
Ｖ相固定子巻線７Ｖにおいて、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｑは、図４４の１２スロット分の範囲内において外層側に１個の環状コイルが挿入され、また内層側にも１個の環状コイルが挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋２Ｒとして表され、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｒは、図４４の１２スロット分の範囲内において外層側に１個の環状コイルが挿入され、また内層側にも１個の環状コイルが挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋２Ｒとして表される。
【０３４０】
従って、Ｖ相固定子巻線７Ｖ全体としては、Ｖ相巻線７Ｖ−ＱとＶ相巻線７Ｖ−Ｒとを足し合わせて、８Ｒ０＋４Ｒ（＝４Ｒ０＋２Ｒ＋４Ｒ０＋２Ｒ）と表せる。
【０３４１】
Ｗ相固定子巻線７Ｗにおいて、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｑは、図４４の１２スロット分の範囲内において外層側に１個の環状コイルが挿入され、また内層側にも１個の環状コイルが挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋２Ｒとして表され、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｒは、図４４の１２スロット分の範囲内において外層側に１個の環状コイルが挿入され、また内層側にも１個の環状コイルが挿入されるため、半径方向の位置は、４Ｒ０＋２Ｒとして表される。
【０３４２】
従って、Ｗ相固定子巻線７Ｗ全体としては、Ｗ相巻線７Ｗ−ＱとＷ相巻線７Ｗ−Ｒとを足し合わせて、８Ｒ０＋４Ｒ（＝４Ｒ０＋２Ｒ＋４Ｒ０＋２Ｒ）と表せる。
【０３４３】
１２スロット分の範囲内でスロット内に配置されている各相のコイルの半径距離を加算した結果、各Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の固定子巻線、全て同じ８Ｒ０＋４Ｒとなり、同じ値となる。
【０３４４】
以上のように、スロットの配置されたＵ相，Ｖ相，Ｗ相の固定子巻線のインダクタンスは等しくなり、各相の固定子巻線毎にインダクタンスのアンバランスが発生しなくなる。
【０３４５】
このように、各相のインダクタンスがバランスすることで、発電電流が各相で等しくなり、固定子巻線およびダイオードの発熱量がバランスし、コイルおよびダイオードの温度上昇を抑制することができ、また、磁気加振力の増大を抑えて磁気音を低減でき、品質および特性面を向上させることができる。
【０３４６】
ここで、図４５、図４６を用いて、各相コイルの結線関係について説明する。
各相の固定子巻線７の結線については、図４５に示すように、Ｕ相固定子巻線７Ｕは、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｑと７Ｕ−Ｒが並列接続される。Ｖ相固定子巻線７Ｖは、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｑと７Ｖ−Ｒが並列接続される。Ｗ相固定子巻線７Ｗは、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｑと７Ｗ−Ｒが並列接続される。
【０３４７】
次に、Ｕ相固定子巻線７Ｕの口出し線７１Ｕ-ＳとＷ相固定子巻線７Ｗの口出し線７１Ｗ−Ｅとを接続し、同様に、口出し線７１Ｕ−Ｅと７１Ｖ−Ｓとを接続し、口出し線７１Ｖ−Ｅと７１Ｗ−Ｓを接続する。そして、六角形状の結線とし、３箇所の接続点（口出し線７１Ｕ-Ｓと７１Ｗ−Ｅとの接続点、口出し線７１Ｕ−Ｅと７１Ｖ−Ｓとの接続点、口出し線７１Ｖ−Ｅと７１Ｗ−Ｓとの接続点）から整流器２０に各々接続する。
【０３４８】
上記結線は、構成上は３相巻線のデルタ結線と同等であり、各相の固定子巻線内で電気角の位相差が３０°ずれた環状コイル７６が存在する固定子巻線の形態である。
【０３４９】
また、図４５に示すように、Ｕ相固定子巻線７Ｕは、Ｕ相巻線７Ｕ−Ｑと７Ｕ−Ｒが並列接続される。Ｖ相固定子巻線７Ｖは、Ｖ相巻線７Ｖ−Ｑと７Ｖ−Ｒが並列接続される。Ｗ相固定子巻線７Ｗは、Ｗ相巻線７Ｗ−Ｑと７Ｗ−Ｒが並列接続される。
【０３５０】
次に、Ｕ相固定子巻線７Ｕの口出し線７１Ｕ-ＥとＶ相固定子巻線７Ｖの口出し線７１Ｖ−Ｅと、Ｗ相固定子巻線７Ｗの口出し線７１Ｗ−Ｅとを接続して中性点とし、口出し線７１Ｕ−Ｓ、７１Ｖ−Ｓ、７１Ｗ−Ｓを、整流器２０に各々接続して、中性点を基準に放射状の結線とする。上記結線は、構成上は３相巻線のスター結線と同等であり、各相の固定子巻線内で電気角の位相差が３０°ずれた環状コイル７６が存在する固定子巻線の形態である。
【０３５１】
以上説明したように、本実施形態によれば、漏れインダクタンスは各相同等となり、各相のインダクタンスが均等化し、各相の発電電流はバランス化される。
【０３５２】
さらには、毎極毎相のスロット数が２の形態で各相の固定子巻線内で電気角の位相差が３０°ずれた２種類の環状コイル７６を連続的に連結して、固定子巻線を形成しているので、整流器２０の構成も、３相巻線と同等のダイオード数を最小限の６個で達成できる。また、第１の実施形態、第２の実施形態と比較して、各相内で接続しないので、溶接レス化が可能となり、生産性にも優れ、接合による損失も低減することができる。
【０３５３】
また、第３の実施形態では、固定子スロット内挿入時に環状コイル７６が干渉するが、本実施形態では、環状コイル７６を各々干渉しない配置としているので、固定子巻線の挿入性に優れ、生産性の向上も図ることができる。
【０３５４】
さらに、第３の実施形態から第５実施形態に対して、固定子巻線７の全長が半分の長さとなり、巻線機の設備上の小スペース化が図れる。また、第６の実施形態に対して渡り線の数を半分にすることができるので、コイル抵抗値を低減でき、高効率化が実現できる。
【０３５５】
また、各相内に電気角の位相差が３０°異なる２種類の相が内包している固定子巻線の形態であるため、高調波成分も低減でき、磁気加振力は通常の３相巻線より低減でき、低騒音化が図れる。また、巻線ピッチを５／６スロットにすることで、巻線係数を大きくすることができ、誘起電圧が増大し、特に周波数が低いところでの高出力化が図れる。したがって、高出力及び高効率の回転電機を得られるとともに、生産性に優れ、安価で低騒音化の回転電機が実現することができる。
【０３５６】
なお、上記の第８の実施形態では、固定子巻線７の各相渡り線７５ｅがコイルエンド部７２ａ側に配置されるＱ巻線と、各相渡り線７５ｇがコイルエンド部７２ｂ側に配置されるＲ巻線に、均等に分割される場合を例に説明したが、すべてＱ巻線のみで構成し、または、Ｒ巻線のみで構成してもよく、本実施形態と同様の効果が得られる。
【０３５７】
［第９の実施形態］
次に、図４７から図４９を用いて、本発明の第９の実施形態による回転電機の構成ついて説明する。
【０３５８】
上述の第１〜第９の実施形態では、回転電機の一例として車両用交流発電機について説明を行ったが、本発明の回転電機は、回転力を出力するモータや、発電と駆動を兼ねたモータジェネレータ等にも適用でき、特に、モータとしては、ハイブリット自動車や電動四輪駆動車の駆動用モータ，ポンプを駆動するためのモータ等の固定子として適用できる。
【０３５９】
図４７は、従来の固定子が単一の３相巻線を有するモータのモータシステムを説明する回路構成図、図４８は、固定子が第１の巻線と第２の巻線を有するモータのモータシステムを説明する回路構成図、図４９は、本発明が適用された固定子を有するモータシステムを説明する回路構成図である。
【０３６０】
図４９に示すモータシステム３０１は、インバータとして各相に設けられたスイッチング素子（MOS-FETなど）１１２をモータ制御部１１１から制御信号に基づいて切り替えることにより、電源１１３からモータ（図示せず）の固定子５に３相交流電流を供給して、モータを駆動する構成を有している。モータシステム３０１には、固定子５の固定子巻線７に供給される電流を検出する電流センサ（ＡＣ）１１４、モータの温度を検出する温度センサ１１５、モータの回転を検出する回転センサ１１７が設けられており、各センサの信号がモータ制御部１１１に供給されるようになっている。
【０３６１】
図４７に示す従来システム３０２の場合、スイッチング素子１１２は、３相分、すなわち合計で６個を必要とする。そして、図４８に示すように、固定子１０２が第１の巻線１０２ａと第２の巻線１０２ｂを有するモータのモータシステム３０３では、スイッチング素子１１２は、６相分、すなわち合計で１２個を必要とする。したがって、図４８に示すモータシステム３０３では、スイッチング素子１１２の数が２倍となり、高価なものとなり、また、制御が複雑化する。
【０３６２】
これに対して、本実施形態のモータシステム３０１によれば、固定子５の固定子巻線７がＵ１相とＵ２相、Ｖ１相とＶ２相、Ｗ１相とＷ２相の電気角が異なる相を直列に接続した構成を有するので、図４９に示すように、スイッチング素子１１２は、合計６個でよく、図４８に示すシステムと比較して、スイッチング素子の数を２分の１に減らすことができ、モータ制御部１１１による電圧制御も簡単化することができる。
【０３６３】
そして、電流センサ（ＡＣ）１１４、回転センサ１１７、温度センサ１１５の数も減らすことができる。なお、図４７〜図４９では、電流センサ（ＡＣ）１１４、回転センサ１１７、温度センサ１１５の線は、多数本になるが、簡略化するために、１本で表している。
【０３６４】
本実施形態の図４９に示すモータシステム３０１によれば、モータの固定子巻線７は、電気角が異なる６つの相の巻線を有するが、固定子巻線からの出力端子が３端子構成のため、図４７に示す従来の３相巻線用のシステムのインバータ及び駆動システムを用いて制御することが可能であり、モータのみの変更で低騒音化の回転電機が実現できる。そして、本実施形態によれば、漏れインダクタンスは各相同等となり、各相のインダクタンスが均等化し、各相の電流はバランス化される。したがって、高出力及び高効率のモータを得ることができる。さらには、異なる電気角の相を直列に接続することで高調波成分も低減でき、磁気加振力を通常の３相巻線よりも低減できる。したがって、磁気加振力に応じた磁気音の発生を抑制でき、低騒音化のモータが実現できる。
【０３６５】
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記した各実施形態は、本発明の理解を容易に説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【０３６６】
１…プーリ
２…シャフト
３…フロントベアリング
４…回転子
５…固定子
６…固定子鉄心
７…固定子巻線
７１…口出し線
７２ａ…口出し線側コイルエンド
７２ｂ…口出し線反対側コイルエンド
７３…口出し線
７５…渡り線
７６…環状コイル
７Ｕ…Ｕ相固定子巻線
７Ｖ…Ｖ相固定子巻線
７Ｗ…Ｗ相固定子巻線
８…絶縁紙
９…スロット楔
１０…リヤベアリング
１１…フロント側爪磁極
１２…リヤ側爪磁極
１３…界磁巻線
１４…スリップリング
１５…ブラシ
１６…フロントファン
１７…リヤファン
１８…フロントブラケット
１９…リヤブラケット
２０…整流器
２０１…整流素子
２０２…整流素子
２１…ダイオード接続端子
２２…リヤカバー
２３…車両用交流発電機
【図１】
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【図２】
0005497613.tif 000003
【図３】
0005497613.tif 000004
【図４】
0005497613.tif 000005
【図５】
0005497613.tif 000006
【図６】
0005497613.tif 000007
【図７Ａ】
0005497613.tif 000008
【図７Ｂ】
0005497613.tif 000009
【図８】
0005497613.tif 000010
【図９】
0005497613.tif 000011
【図１０】
0005497613.tif 000012
【図１１】
0005497613.tif 000013
【図１２Ａ】
0005497613.tif 000014
【図１２Ｂ】
0005497613.tif 000015
【図１３】
0005497613.tif 000016
【図１４】
0005497613.tif 000017
【図１５】
0005497613.tif 000018
【図１６】
0005497613.tif 000019
【図１７】
0005497613.tif 000020
【図１８】
0005497613.tif 000021
【図１９】
0005497613.tif 000022
【図２０】
0005497613.tif 000023
【図２１】
0005497613.tif 000024
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
0005497613.tif 000033
【図３１】
0005497613.tif 000034
【図３２】
0005497613.tif 000035
【図３３】
0005497613.tif 000036
【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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