(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相交流巻線を有する固定子と、界磁極回転子とを備えた回転電機であって、
前記固定子は、
周方向に所定ピッチで設けられた複数のスロットを有する固定子鉄心と、
Ｎ本（Ｎは２以上の正の整数）の導線が、前記固定子鉄心の軸方向端面の外側で折り返されて、所定スロットピッチで前記スロット内に装着された各相のコイルと、を備え、
前記コイルは、
周方向に２箇所以上に分割された波巻巻線のＮ本の導線が１つの前記スロットに入り、
前記分割された波巻巻線で導通する単位内において、導線端部の周方向にほぼ同じ分割箇所で、導線が直列または並列に接続され、
各相において、前記回転電機全体の前記スロットのうちの一部のスロットであって、それぞれ異なる前記一部のスロットに装着された前記分割された波巻巻線の分割単位どうしが直列接続されて、各相の直列接続された分割単位の合計の直列ターン数が、前記回転電機の端子電圧上限値を超えない所定直列ターン数となっており、
各相の直列接続された分割単位の合計の直列ターン数が互いに等しい
ことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
同じスロットに入る前記波巻巻線がＮ＝２Ｍ（Ｍは正の整数）本であって、前記波巻巻線のうち、２本１組の各導線のスロット以外のコイルエンド部分が、前記固定子鉄心の軸方向の互いに異なる側のほぼ同じ周方向位置にあり、電源の高圧側および低圧側に接続する導線の周方向分割位置が、ほぼ同じ位置にある
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
同じスロットに入る前記波巻巻線がＮ＝２Ｍ（Ｍは正の整数）本であって、前記波巻巻線のうち、２本１組の各導線のスロット以外のコイルエンド部分が、前記固定子鉄心の軸方向の互いに異なる側のほぼ同じ周方向位置にあり、電源の高圧側および低圧側に接続する導線の周方向分割位置が、互いに異なる側にある
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項４】
前記コイルの周方向の分割数が１箇所以上であって、前記分割された波巻巻線で導通する単位内において、導線端部の周方向にほぼ同じ分割箇所で、すべての導線が他の少なくとも１本の導線と並列に接続されており、その分割単位内の２本の導線が、分割箇所の一方のほぼ端部と他方のほぼ端部とで互いに接続されている
ことを特徴とする請求項３に記載の回転電機。
【請求項５】
同じスロットに入る前記波巻巻線がＮ＝２Ｍ（Ｍは正の整数）本であって、前記波巻巻線のうち、２本１組の各導線のスロット以外のコイルエンド部分が、前記固定子鉄心の軸方向の互いに異なる側のほぼ同じ周方向位置にあり、電源の高圧側および低圧側に接続する導線の周方向分割位置が、ほぼ同じ位置にある分割単位と、互いに異なる側にある分割単位と、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６】
前記コイルの周方向の分割数が１箇所以上であって、前記分割された波巻巻線で導通する単位内において、導線端部の周方向にほぼ同じ分割箇所で直列に接続される導線と、並列に接続される導線とが、直列に接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項７】
前記分割された波巻巻線が入るスロット数が、固定子中心に対して点対称となるよう配置されている
ことを特徴とする請求項２から請求項５までの何れか１項に記載の回転電機。
【請求項８】
前記回転電機は、複数のインバータで駆動され、
各前記インバータに接続される前記三相交流巻線どうしは、前記回転電機内で互いに電気的に接続されておらず、
各前記インバータに接続される前記分割された波巻巻線が入るスロット数が、他のインバータに接続される当該スロット数と、固定子中心に対してほぼ点対称となるよう巻線配置されている
ことを特徴とする請求項２から請求項５までの何れか１項に記載の回転電機。
【請求項９】
前記波巻巻線が周方向に２箇所で分割され、前記固定子鉄心が１箇所で分割されている
ことを特徴とする請求項２から請求項５までの何れか１項に記載の回転電機。
【請求項１０】
前記回転電機は、複数のインバータで駆動され、
各前記インバータに接続される前記三相交流巻線どうしは、前記回転電機内で互いに電気的に接続されていない
ことを特徴とする請求項９に記載の回転電機。
【請求項１１】
前記回転電機は、複数のインバータで駆動され、
各前記インバータに接続される前記三相交流巻線どうしは、前記回転電機内で互いに電気的に接続されておらず、
各前記インバータに接続される前記分割された波巻巻線が入るスロット数が、他のインバータに接続される当該スロット数と、固定子中心に対してほぼ点対称となるよう巻線配置されている
ことを特徴とする請求項９に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機に関し、特に回転電機の固定子の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機の固定子は、スロットが設けられた固定子鉄心と、固定子鉄心に装着されたコイルと、スロット内に装着されて、コイルを固定子鉄心から絶縁するインシュレータとを備えている。
【０００３】
また、固定子鉄心としては、例えば薄い鋼板を重ねて積層した円筒状のものがあり、中心軸方向に延びるスロットが、内周側に開口するように、所定ピッチで周方向に複数個設けられている。
【０００４】
ここで、固定子鉄心にコイルを装着する際に、固定子鉄心を直線状に展開してスロットの間隙をコイル導体に線幅よりも大きくし、太い線幅の導体を装着することができるようにしたものがある。このような固定子鉄心では、コイルを装着した後、直線状の固定子鉄心の両端が突き合わされて円環状にされ、両端が溶接等によって接合される。
【０００５】
なお、コイルの形状としては、固定子鉄心の軸方向端面の外側において、コイルに用いる導線のコイルエンドを折り返して波巻きした構造のものがある。また、この構造において、スロットのスペースを効率的に使用するために、２本１組の導線がスロットの深さ方向の内層と外層とを交互にとるように、所定のスロット数毎にコイルを２組装着し、このコイルを６相に分布巻きしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、回転電機の性能は、コイルのターン数の影響を大きく受けるので、ターン数が限定されると、用途に応じた適切な性能設計をすることができない。
【０００７】
例えば、回転電機を自動車の交流発電機に用いた場合、発電機の出力電流と、回転子の回転数に比例するエンジンの回転数との関係をみると、コイルのターン数が多い発電機は、コイルのターン数が少ない発電機と比較して、低速での出力電流が低く、高速での出力電流が高くなる。
【０００８】
すなわち、低速および高速での出力電流のバランスに対しては、様々なニーズがあるが、スロット中のコイルの数が特定され、コイルのターン数が整数となるので、上記ニーズに応えられない場合が生じるという問題があった。
【０００９】
このような問題を解決するために、整数ターンコイルのΔ結線と整数ターンコイルのＹ結線とを組み合わせた構造のものがある。この構造では、整数ターンの２組の三相コイルのうち、一方の組の三相コイルをΔ結線し、他方の組の三相コイルをΔ結線の結線部に接続して、２組の三相コイルが、互いに電気角でπ／６ずれた状態になるスロット位置に配置されている。
【００１０】
この構造によれば、２組の三相コイルのターン数が整数であっても、Δ結線とＹ結線との結線状態におけるターン数を、整数と整数との間のターン数（非整数ターン数）とすることができる（例えば、特許文献２参照）。
【００１１】
また、別の解決方法として、複数の相巻線からなる多相巻線を有する固定子を備えた回転電機において、一の相巻線の一方端を他の相巻線の両端以外の中途点に接続する結線を、複数の相巻線のそれぞれについて巡回的に行う構造のものがある。
【００１２】
この構造では、相巻線が互いに結線された部分（相巻線の一方端から中途点までの部分）をみると、複数の相巻線によってΔ結線がなされていると考えることができる。また、相巻線の上記以外の部分（相巻線の中途点から他方端までの部分）をみると、このΔ結線の各結線部分と直列に、Ｙ結線された相巻線の一部が結線されていると考えることができる。
【００１３】
この構造によれば、Δ結線がなされた巻線は、Ｙ結線がなされた巻線の巻数を１／√３倍したものとほぼ等価なので、Ｙ結線に換算した多相巻線の巻数は、Ｙ結線部分の巻数に、Δ結線部分の巻数を１／√３倍した巻数を加えたものと等価となる。したがって、２つの相巻線が結線される中途点の位置を変更することにより、Ｙ結線部分とΔ結線部分との巻数比率を細かい間隔で変更することができる（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００１−２１１５８４号公報
【特許文献２】特開２００２−２４７７８７号公報
【特許文献３】特開２００２−２８１７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献２に示した回転電機を自動車の交流発電機に用いた場合、固定子巻線の巻数を変更するためには、固定子のスロット内に収容される導体数を変えなければならないので、整数の範囲でしか巻数を変更することができない。そのため、整数の巻数に対応して出力特性が離散的に変化するので、所望の出力特性を得ることができず、出力特性の設計自由度が低いという問題がある。
【００１６】
これに対して、固定子の一部のスロットに収容される導体数を減らすことにより、固定子巻線の巻数を実質的に整数以外の値に設定する方法が考えられる。しかしながら、この場合には、収容する導体数を減らしたスロットにおいて、導体の占有率が低下してスロット内部の隙間が多くなるので、導体が振動しやすくなり、線間またはスロット内壁との間で短絡が生じやすくなって、交流発電機の信頼性が低下するという問題が新たに生じる。
【００１７】
また、固定子の一部のスロットについてのみ収容される導体数を減らす場合には、すべてのスロットについて均一に固定子巻線を巻装する場合と比較して、製造設備の複雑化を招き、コストが高くなるという問題もある。
【００１８】
また、特許文献３のものでは、２組の三相コイルを必要とし、また、２組の三相コイルのターン数をそれぞれ整数としているので、Δ結線とＹ結線との結線状態における非整数ターン数を自由に得ることができないという問題がある。
【００１９】
さらに、特許文献３に示した回転電機を自動車の交流発電機に用いた場合において、Ｕ字状に折り曲げた電気導体を接合して固定子巻線を形成したときには、上記の問題に加えて、固定子巻線の巻数を変更すること自体が困難であり、出力特性の変更が実質的に不可能であるという問題もある。
【００２０】
すなわち、例えば、固定子の各スロットに収容される電気導体の数を変更することは可能であるが、これに伴って、電気導体の接続箇所の数や折り曲げ回数等が変わってしまうので、製造設備を大幅に変更する必要が生じ、製造設備の複雑化によるコストの大幅な上昇を招くこととなる。
【００２１】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、直列ターン数の選択肢を拡大することができる巻線構造の固定子を有する回転電機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
この発明に係る回転電機は、三相交流巻線を有する固定子と、界磁極回転子とを備えた回転電機であって、固定子は、周方向に所定ピッチで設けられた複数のスロットを有する固定子鉄心と、Ｎ本（Ｎは２以上の正の整数）の導線が、固定子鉄心の軸方向端面の外側で折り返されて、所定スロットピッチでスロット内に装着された各相のコイルと、を備え、コイルは、周方向に２箇所以上に分割された波巻巻線のＮ本の導線が１つのスロットに入り、分割された波巻巻線で導通する単位内において、導線端部の周方向にほぼ同じ分割箇所で、導線が直列または並列に接続され、各相において、回転電機全体のスロットのうちの一部のスロットであって、それぞれ異なる一部のスロットに装着された分割された波巻巻線の分割単位どうしが直列接続されて、各相の直列接続された分割単位の合計の直列ターン数が、回転電機の端子電圧上限値を超えない所定直列ターン数となっており、各相の直列接続された分割単位の合計の直列ターン数が互いに等しいものである。
【発明の効果】
【００２３】
この発明に係る回転電機によれば、コイルは、周方向に２箇所以上に分割された波巻巻線のＮ本の導線が１つのスロットに入り、分割された波巻巻線で導通する単位内において、導線端部の周方向にほぼ同じ分割箇所で、導線が直列または並列に接続され、各相において、分割された波巻巻線の分割単位どうしが直列接続されて、各相の直列接続された分割単位の合計の直列ターン数が、回転電機の端子電圧上限値を超えない所定直列ターン数となっており、各相の直列接続された分割単位の合計の直列ターン数が互いに等しい。
そのため、スロットあたりの導線数を変更することなく、結線方法のみでターン数を変更することができる。これにより、直列ターン数の選択肢を拡大できるので、回転電機の銅損を増加させることなく、要求される仕様に応じた回転電機の直列ターン数設計の自由度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の実施の形態１に係る回転電機の軸を含む上半分を示す断面図である。
【図２】図１に示した回転電機から抜き出した固定子を示す斜視図である。
【図３】図２に示したコイルの形状を示す平面図である。
【図４】図２に示した固定子鉄心のスロット内に、複数対の導線が装着された状態を示す断面図である。
【図５】図４をＡの方向から見た矢視図である。
【図６】図５をＢの方向から見た矢視図の分割単位において、直列導線数が６本である場合の結線を示す模式図である。
【図７】図５をＢの方向から見た矢視図の分割単位において、直列導線数が５本である場合の結線を示す模式図である。
【図８】図５をＢの方向から見た矢視図の分割単位において、直列導線数が４本である場合の結線を示す模式図である。
【図９】図５をＢの方向から見た矢視図の分割単位において、直列導線数が３本である場合の結線を示す模式図である。
【図１０】図５をＢの方向から見た矢視図の分割単位において、直列導線数が２本である場合の結線を示す模式図である。
【図１１】図５をＢの方向から見た矢視図の分割単位において、直列導線数が１本である場合の結線を示す模式図である。
【図１２】図５をＢの方向から見た矢視図の分割単位において、直列導線数が６本である場合の結線を示す模式図である。
【図１３】図５をＢの方向から見た矢視図の分割単位において、直列導線数が５本である場合の結線を示す模式図である。
【図１４】図５をＢの方向から見た矢視図の分割単位において、直列導線数が４本である場合の結線を示す模式図である。
【図１５】図５をＢの方向から見た矢視図の分割単位において、直列導線数が３本である場合の結線を示す模式図である。
【図１６】図５をＢの方向から見た矢視図の分割単位において、直列導線数が２本である場合の結線を示す模式図である。
【図１７】図５をＢの方向から見た矢視図の分割単位において、直列導線数が１本である場合の結線を示す模式図である。
【図１８】この発明の実施の形態１で、一方の分割単位におけるスロット数が９個であり、他方の分割単位におけるスロット数が１個である場合において、スロット数が９個の分割単位内の直列ターン数に対する合計の直列ターン数範囲を示す説明図である。
【図１９】図１８に示した組み合わせの一覧表である。
【図２０】この発明の実施の形態１で、一方の分割単位におけるスロット数が８個であり、他方の分割単位におけるスロット数が２個である場合において、スロット数が８個の分割単位内の直列ターン数に対する合計の直列ターン数範囲を示す説明図である。
【図２１】図２０に示した組み合わせの一覧表である。
【図２２】この発明の実施の形態１で、一方の分割単位におけるスロット数が７個であり、他方の分割単位におけるスロット数が３個である場合において、スロット数が７個の分割単位内の直列ターン数に対する合計の直列ターン数範囲を示す説明図である。
【図２３】図２２に示した組み合わせの一覧表である。
【図２４】この発明の実施の形態１で、一方の分割単位におけるスロット数が６個であり、他方の分割単位におけるスロット数が４個である場合において、スロット数が６個の分割単位内の直列ターン数に対する合計の直列ターン数範囲を示す説明図である。
【図２５】図２４に示した組み合わせの一覧表である。
【図２６】この発明の実施の形態１で、一方の分割単位におけるスロット数が５個であり、他方の分割単位におけるスロット数が５個である場合において、スロット数が５個の分割単位内の直列ターン数に対する合計の直列ターン数範囲を示す説明図である。
【図２７】図２６に示した組み合わせの一覧表である。
【図２８】この発明の実施の形態１で、一方の分割単位におけるスロット数が１０個であり、他方の分割単位におけるスロット数が０個である場合において、スロット数が１０個の分割単位内の直列ターン数に対する合計の直列ターン数範囲を示す説明図である。
【図２９】図２８に示した組み合わせの一覧表である。
【図３０】この発明の実施の形態１において、回転電機の直列ターン数を変化させた場合の、回転電機の回転速度に対するトルクを示す説明図である。
【図３１】この発明の実施の形態２に係る波巻巻線を装着する前の固定子鉄心を示す構成図である。
【図３２】この発明の実施の形態２において、波巻巻線を装着し、溶接した後の固定子鉄心を示す構成図である。
【図３３】この発明の実施の形態２において、固定子鉄心に波巻巻線を装着する前のコイルの状態を示す平面図である。
【図３４】この発明の実施の形態３において、固定子を軸方向端部から見た場合における、波巻巻線を分割した状態を示す模式図である。
【図３５】この発明の実施の形態４において、固定子を軸方向端部から見た場合における、波巻巻線を分割した状態を示す模式図である。
【図３６】この発明の実施の形態４において、固定子を軸方向端部から見た場合における、スロット数Ｑｎ個に装着される波巻巻線を分割した状態を示す模式図である。
【図３７】この発明の実施の形態４において、固定子を軸方向端部から見た場合における、スロット数Ｑｎ’個に装着される波巻巻線を分割した状態を示す模式図である。
【図３８】図３６、３７のＣの部分を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、この発明に係る回転電機の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。
【００２６】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る回転電機の軸を含む上半分を示す断面図である。図１において、回転電機１は、回転子鉄心の磁性体２およびシャフト３からなる界磁極回転子４と、フレーム５に固定された固定子鉄心６および固定子鉄心６に装着されたコイル７からなる固定子８と、軸受け９と、ブラケット１０と、端板１１を固定する軸受け固定用ねじ１２と、軸受け外輪１３の側面を固定する端板１１とから構成されている。
【００２７】
図２は、図１に示した回転電機１から抜き出した固定子８を示す斜視図である。図２において、固定子８は、薄い鋼板を重ねて積層した固定子鉄心６と、固定子鉄心６の内周側に開口するように、周方向に所定ピッチで複数個設けられ、中心軸方向に延びるスロット６１に装着されたコイル７とを備えている。
【００２８】
図３は、図２に示したコイル７の形状を示す平面図である。図３において、コイル７は、固定子鉄心６の軸方向端面（図の上下方向に直立する線の端部）の外側において、コイルエンド７７を折り返して波巻きした構造をとっており、第１導線７１および第２導線７２、第３導線７３および第４導線７４、並びに第５導線７５および第６導線７６をそれぞれ対として、スロット６１内に装着されている。
【００２９】
図４は、図２に示した固定子鉄心６のスロット６１内に、複数対の導線が装着された状態を示す断面図である。図４において、１対の第１導線７１および第２導線７２は、スペースを効率的に使用するために、スロット６１の深さ方向の内層側と外層側とを交互にとるように、所定のスロットピッチ（図では、第１スロットの次に第４スロット）で、絶縁紙６２等を介して装着されている。
【００３０】
他の対の第３導線７３および第４導線７４、並びに第５導線７５および第６導線７６も同様に、内層側と外層側とを交互にとるように、所定のスロットピッチで装着されてコイルａが形成されている。また、同様に、残る相のコイルｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの導線が、所定のスロットピッチで装着されている。ここでは、コイルａおよびコイルｄをＵ相とし、コイルｂおよびコイルｅをＶ相とし、コイルｃおよびコイルｆをＷ相とする。
【００３１】
すなわち、第１導線７１および第２導線７２、第３導線７３および第４導線７４、並びに第５導線７５および第６導線７６により、三相交流巻線が形成されている。このように、長尺の導線を固定子鉄心６の端面の外側で折り返して、所定スロットピッチでスロット６１内にコイル７を装着することによって、コイルエンド７７が整列された、いわゆる整列巻とすることができる。
【００３２】
図５は、図４をＡの方向から見た矢視図である。図５において、ある相のコイルをなす６本の導線が、第１導線７１（図中の１、１’）および第２導線７２（図中の２、２’）、第３導線７３（図中の３、３’）および第４導線７４（図中の４、４’）、並びに第５導線７５（図中の５、５’）および第６導線７６（図中の６、６’）をそれぞれ対として、固定子鉄心６の軸方向端面で、互いに反対側のほぼ同じ周方向位置にあるコイルエンド７７を折り返しながら、スロットＱ１からＱｎまで装着されている。
【００３３】
なお、図５では、スロットＱ２からＱｎ−１までの間は図示していないが、横方向のスロットの間には、他の相の導線およびスロットが存在している。また、例えば、スロット内に装着されている第１導線７１および第２導線７２等、対となっている導線の軸方向端面片側にあるコイルエンド７７が、それぞれスロットピッチ分だけ周方向隣にずれた位置で分割されている。
【００３４】
また、その分割された片方の導線と、他方の分割された導線とが、ロウ付け等で互いに接続されている。図５の回転電機１では、全体でスロット数が３０個あり、そのうちのある相の一部のスロット数Ｑｎ個分に入っている波巻巻線の分割単位を示している。
【００３５】
図６は、図５をＢの方向から見た矢視図の分割単位において、直列導線数が６本である場合の結線を示す模式図である。図６において、丸は、スロット内に配置された導線（図３において、図の上下方向に直立する線）であり、縦方向に同一の位置にある丸は、同一のスロットに装着されていることを示している。また、丸の上の記号は、図５のスロット番号と一致しており、円状に配置されたスロットを直線状に展開した図になっている。
【００３６】
また、丸に接続された実線は、固定子鉄心６の一方の軸方向端部のコイルエンド７７、およびコイルエンド７７側のリード線を示し、丸に接続された破線は、固定子鉄心６の他方の軸方向端部のコイルエンド７７を示している。
【００３７】
なお、図５と同様に図示していないが、横方向の丸と丸との間には、他の相の導線およびスロットが存在し、図６では、回転電機１全体のスロット数３０個のうちのある相の一部のスロット数Ｑｎ個の分割単位を示している。
【００３８】
また、図６では、ある相のコイルは、第１導線７１および第６導線７６の、それぞれスロットＱｎ−１およびＱｎの端末を、高圧側または低圧側として、他の分割単位の端末の低圧側または高圧側の何れか一方と接続させることで、図６に示した分割単位と直列に接続される。さらに、以下の箇所がそれぞれ接続されている。
【００３９】
・リード線Ｌ１：第１導線７１のスロットＱｎの端末
・コイルエンドＥ１：第１導線７１のスロットＱ１と第２導線７２のスロットＱ２との間
・コイルエンドＥ２：第２導線７２のスロットＱｎ−１と第３導線７３のスロットＱｎとの間
・コイルエンドＥ３：第３導線７３のスロットＱ１と第４導線７４のスロットＱ２との間
・コイルエンドＥ４：第４導線７４のスロットＱｎ−１と第５導線７５のスロットＱｎとの間
・コイルエンドＥ５：第５導線７５のスロットＱ１と第６導線７６のスロットＱ２との間
・リード線Ｌ２：第６導線７６のスロットＱｎ−１の端末
【００４０】
これらの端末とリード線との接続配置により、リード線Ｌ１からリード線Ｌ２までの分割単位の直列ターン数が、分割単位スロット数Ｑｎ×直列導線数６／２となる。
【００４１】
図７は、図５をＢの方向から見た矢視図の分割単位において、直列導線数が５本である場合の結線を示す模式図である。図７において、以下の箇所がそれぞれ接続されている。
【００４２】
・リード線Ｌ１：第１導線７１のスロットＱｎの端末
・コイルエンドＥ１：第１導線７１のスロットＱ１と第２導線７２のスロットＱ２との間
・コイルエンドＥ２：第２導線７２のスロットＱｎ−１と第３導線７３のスロットＱｎとの間
・コイルエンドＥ３：第３導線７３のスロットＱ１と第４導線７４のスロットＱ２との間
・コイルエンドＥ４：第４導線７４のスロットＱｎ−１と第５導線７５のスロットＱｎとの間
・コイルエンドＥ５：第４導線７４のスロットＱ２と第６導線７６のスロットＱ２との間
・コイルエンドＥ６：第４導線７４のスロットＱｎ−１と第６導線７６のスロットＱｎ−１との間
・リード線Ｌ２：第５導線７５のスロットＱ１の端末
【００４３】
これらの端末とリード線との接続配置により、リード線Ｌ１からリード線Ｌ２までの分割単位の直列ターン数が、分割単位スロット数Ｑｎ×直列導線数５／２となる。
【００４４】
図８は、図５をＢの方向から見た矢視図の分割単位において、直列導線数が４本である場合の結線を示す模式図である。図８において、以下の箇所がそれぞれ接続されている。
【００４５】
・リード線Ｌ１：第１導線７１のスロットＱｎの端末
・コイルエンドＥ１：第１導線７１のスロットＱ１と第２導線７２のスロットＱ２との間
・コイルエンドＥ２：第２導線７２のスロットＱｎ−１と第３導線７３のスロットＱｎとの間
・コイルエンドＥ３：第３導線７３のスロットＱ１と第４導線７４のスロットＱ２との間
・コイルエンドＥ４：第２導線７２のスロットＱｎ−１と第５導線７５のスロットＱｎとの間
・コイルエンドＥ５：第３導線７３のスロットＱ１と第５導線７５のスロットＱ１との間
・コイルエンドＥ６：第４導線７４のスロットＱｎ−１と第６導線７６のスロットＱｎ−１との間
・コイルエンドＥ７：第５導線７５のスロットＱ１と第６導線７６のスロットＱ２との間
・リード線Ｌ２：第６導線７６のスロットＱｎ−１の端末
【００４６】
これらの端末とリード線との接続配置により、リード線Ｌ１からリード線Ｌ２までの分割単位の直列ターン数が、分割単位スロット数Ｑｎ×直列導線数４／２となる。
【００４７】
図９は、図５をＢの方向から見た矢視図の分割単位において、直列導線数が３本である場合の結線を示す模式図である。図９において、以下の箇所がそれぞれ接続されている。
【００４８】
・リード線Ｌ１：第１導線７１のスロットＱｎの端末
・コイルエンドＥ１：第１導線７１のスロットＱ１と第２導線７２のスロットＱ２との間
・コイルエンドＥ２：第１導線７１のスロットＱｎと第３導線７３のスロットＱｎとの間
・コイルエンドＥ３：第３導線７３のスロットＱ１と第４導線７４のスロットＱ２との間
・コイルエンドＥ４：第４導線７４のスロットＱｎ−１と第５導線７５のスロットＱｎとの間
・コイルエンドＥ５：第１導線７１のスロットＱ１と第３導線７３のスロットＱ１との間
・コイルエンドＥ６：第２導線７２のスロットＱｎ−１と第４導線７４のスロットＱｎ−１との間
・リード線Ｌ３：第５導線７５のスロットＱ１と第６導線７６のスロットＱｎ−１との間
・リード線Ｌ４：第５導線７５のスロットＱｎと第６導線７６のスロットＱ２との間
・リード線Ｌ２：第５導線７５のスロットＱ１の端末
【００４９】
これらの端末とリード線との接続配置により、リード線Ｌ１からリード線Ｌ２までの分割単位の直列ターン数が、分割単位スロット数Ｑｎ×直列導線数３／２となる。
【００５０】
図１０は、図５をＢの方向から見た矢視図の分割単位において、直列導線数が２本である場合の結線を示す模式図である。図１０において、以下の箇所がそれぞれ接続されている。
【００５１】
・リード線Ｌ１：第１導線７１のスロットＱｎの端末
・コイルエンドＥ１：第１導線７１のスロットＱ１と第２導線７２のスロットＱ２との間
・コイルエンドＥ２：第１導線７１のスロットＱｎと第３導線７３のスロットＱｎとの間
・コイルエンドＥ３：第３導線７３のスロットＱ１と第４導線７４のスロットＱ２との間
・コイルエンドＥ４：第３導線７３のスロットＱｎと第５導線７５のスロットＱｎとの間
・コイルエンドＥ５：第５導線７５のスロットＱ１と第６導線７６のスロットＱ２との間
・コイルエンドＥ６：第２導線７２のスロットＱｎ−１と第４導線７４のスロットＱｎ−１との間
・コイルエンドＥ７：第１導線７１のスロットＱ１と第３導線７３のスロットＱ１との間
・コイルエンドＥ８：第４導線７４のスロットＱｎ−１と第６導線７６のスロットＱｎ−１との間
・コイルエンドＥ９：第３導線７３のスロットＱ１と第５導線７５のスロットＱ１との間
・リード線Ｌ２：第６導線７６のスロットＱｎ−１の端末
【００５２】
これらの端末とリード線との接続配置により、リード線Ｌ１からリード線Ｌ２までの分割単位の直列ターン数が、分割単位スロット数Ｑｎ×直列導線数２／２となる。
【００５３】
図１１は、図５をＢの方向から見た矢視図の分割単位において、直列導線数が１本である場合の結線を示す模式図である。図１１において、以下の箇所がそれぞれ接続されている。
【００５４】
・リード線Ｌ１：第１導線７１のスロットＱｎの端末
・コイルエンドＥ１：第２導線７２のスロットＱ２と第４導線７４のスロットＱ２との間
・コイルエンドＥ２：第１導線７１のスロットＱｎと第３導線７３のスロットＱｎとの間
・コイルエンドＥ３：第４導線７４のスロットＱ２と第６導線７６のスロットＱ２との間
・コイルエンドＥ４：第３導線７３のスロットＱｎと第５導線７５のスロットＱｎとの間
・コイルエンドＥ５：第１導線７１のスロットＱ１と第３導線７３のスロットＱ１との間
・コイルエンドＥ６：第２導線７２のスロットＱｎ−１と第４導線７４のスロットＱｎ−１との間
・コイルエンドＥ７：第３導線７３のスロットＱ１と第５導線７５のスロットＱ１との間
・コイルエンドＥ８：第４導線７４のスロットＱｎ−１と第６導線７６のスロットＱｎ−１との間
・リード線Ｌ３：第６導線７６のスロットＱｎ−１と第５導線７５のスロットＱ１との間
・リード線Ｌ４：第５導線７５のスロットＱｎと第６導線７６のスロットＱ２との間
・リード線Ｌ２：第５導線７５のスロットＱ１の端末
【００５５】
これらの端末とリード線との接続配置により、リード線Ｌ１からリード線Ｌ２までの分割単位の直列ターン数が、分割単位スロット数Ｑｎ×直列導線数１／２となる。
【００５６】
続いて、以下に示す図１２〜１７では、第１導線７１から第６導線７６までのコイルエンド７７が、周方向位置の同じ位置で、同じ軸方向端部にある場合の結線接続方法を示す。
【００５７】
図１２は、図５をＢの方向から見た矢視図の分割単位において、直列導線数が６本である場合の結線を示す模式図である。図１２において、以下の箇所がそれぞれ接続されている。
【００５８】
・リード線Ｌ１：第１導線７１のスロットＱｎの端末
・リード線Ｌ３：第１導線７１のスロットＱ１と第２導線７２のスロットＱｎとの間
・リード線Ｌ４：第２導線７２のスロットＱ１と第３導線７３のスロットＱｎとの間
・リード線Ｌ５：第３導線７３のスロットＱ１と第４導線７４のスロットＱｎとの間
・リード線Ｌ６：第４導線７４のスロットＱ１と第５導線７５のスロットＱｎとの間
・リード線Ｌ７：第５導線７５のスロットＱ１と第６導線７６のスロットＱｎとの間
・リード線Ｌ２：第６導線７６のスロットＱ１の端末
【００５９】
これらの端末とリード線との接続配置により、リード線Ｌ１からリード線Ｌ２までの分割単位の直列ターン数が、分割単位スロット数Ｑｎ×直列導線数６／２となる。
【００６０】
図１３は、図５をＢの方向から見た矢視図の分割単位において、直列導線数が５本である場合の結線を示す模式図である。図１３において、以下の箇所がそれぞれ接続されている。
【００６１】
・リード線Ｌ１：第１導線７１のスロットＱｎの端末
・リード線Ｌ３：第１導線７１のスロットＱ１と第２導線７２のスロットＱｎとの間
・リード線Ｌ４：第２導線７２のスロットＱ１と第３導線７３のスロットＱｎとの間
・リード線Ｌ５：第３導線７３のスロットＱ１と第４導線７４のスロットＱｎとの間
・リード線Ｌ６：第４導線７４のスロットＱ１と第５導線７５のスロットＱｎとの間
・コイルエンドＥ１：第５導線７５のスロットＱ１と第６導線７６のスロットＱ１との間
・コイルエンドＥ２：第５導線７５のスロットＱｎと第６導線７６のスロットＱｎとの間
・リード線Ｌ２：第６導線７６のスロットＱ１の端末
【００６２】
これらの端末とリード線との接続配置により、リード線Ｌ１からリード線Ｌ２までの分割単位の直列ターン数が、分割単位スロット数Ｑｎ×直列導線数５／２となる。
【００６３】
図１４は、図５をＢの方向から見た矢視図の分割単位において、直列導線数が４本である場合の結線を示す模式図である。図１４において、以下の箇所がそれぞれ接続されている。
【００６４】
・リード線Ｌ１：第１導線７１のスロットＱｎの端末
・リード線Ｌ３：第１導線７１のスロットＱ１と第２導線７２のスロットＱｎとの間
・リード線Ｌ４：第２導線７２のスロットＱ１と第３導線７３のスロットＱｎとの間
・リード線Ｌ６：第４導線７４のスロットＱ１と第５導線７５のスロットＱｎとの間
・コイルエンドＥ１：第５導線７５のスロットＱ１と第６導線７６のスロットＱ１との間
・コイルエンドＥ２：第５導線７５のスロットＱｎと第６導線７６のスロットＱｎとの間
・コイルエンドＥ３：第３導線７３のスロットＱ１と第４導線７４のスロットＱ１との間
・コイルエンドＥ４：第３導線７３のスロットＱｎと第４導線７４のスロットＱｎとの間
・リード線Ｌ２：第６導線７６のスロットＱ１の端末
【００６５】
これらの端末とリード線との接続配置により、リード線Ｌ１からリード線Ｌ２までの分割単位の直列ターン数が、分割単位スロット数Ｑｎ×直列導線数４／２となる。
【００６６】
図１５は、図５をＢの方向から見た矢視図の分割単位において、直列導線数が３本である場合の結線を示す模式図である。図１５において、以下の箇所がそれぞれ接続されている。
【００６７】
・リード線Ｌ１：第１導線７１のスロットＱｎの端末
・リード線Ｌ４：第２導線７２のスロットＱ１と第３導線７３のスロットＱｎとの間
・リード線Ｌ６：第４導線７４のスロットＱ１と第５導線７５のスロットＱｎとの間
・コイルエンドＥ１：第５導線７５のスロットＱ１と第６導線７６のスロットＱ１との間
・コイルエンドＥ２：第５導線７５のスロットＱｎと第６導線７６のスロットＱｎとの間
・コイルエンドＥ３：第３導線７３のスロットＱ１と第４導線７４のスロットＱ１との間
・コイルエンドＥ４：第３導線７３のスロットＱｎと第４導線７４のスロットＱｎとの間
・コイルエンドＥ５：第１導線７１のスロットＱ１と第２導線７２のスロットＱ１との間
・コイルエンドＥ６：第１導線７１のスロットＱｎと第２導線７２のスロットＱｎとの間
・リード線Ｌ２：第６導線７６のスロットＱ１の端末
【００６８】
これらの端末とリード線との接続配置により、リード線Ｌ１からリード線Ｌ２までの分割単位の直列ターン数が、分割単位スロット数Ｑｎ×直列導線数３／２となる。
【００６９】
図１６は、図５をＢの方向から見た矢視図の分割単位において、直列導線数が２本である場合の結線を示す模式図である。図１６において、以下の箇所がそれぞれ接続されている。
【００７０】
・リード線Ｌ１：第１導線７１のスロットＱｎの端末
・リード線Ｌ４：第３導線７３のスロットＱ１と第４導線７４のスロットＱｎとの間
・コイルエンドＥ１：第５導線７５のスロットＱ１と第６導線７６のスロットＱ１との間
・コイルエンドＥ２：第５導線７５のスロットＱｎと第６導線７６のスロットＱｎとの間
・コイルエンドＥ３：第４導線７４のスロットＱ１と第５導線７５のスロットＱ１との間
・コイルエンドＥ４：第４導線７４のスロットＱｎと第５導線７５のスロットＱｎとの間
・コイルエンドＥ５：第１導線７１のスロットＱ１と第２導線７２のスロットＱ１との間
・コイルエンドＥ６：第１導線７１のスロットＱｎと第２導線７２のスロットＱｎとの間
・コイルエンドＥ７：第２導線７２のスロットＱ１と第３導線７３のスロットＱ１との間
・コイルエンドＥ８：第２導線７２のスロットＱｎと第３導線７３のスロットＱｎとの間
・リード線Ｌ２：第６導線７６のスロットＱ１の端末
【００７１】
これらの端末とリード線との接続配置により、リード線Ｌ１からリード線Ｌ２までの分割単位の直列ターン数が、分割単位スロット数Ｑｎ×直列導線数２／２となる。
【００７２】
図１７は、図５をＢの方向から見た矢視図の分割単位において、直列導線数が１本である場合の結線を示す模式図である。図１７において、以下の箇所がそれぞれ接続されている。
【００７３】
・リード線Ｌ１：第１導線７１のスロットＱｎの端末
・コイルエンドＥ１：第５導線７５のスロットＱ１と第６導線７６のスロットＱ１との間
・コイルエンドＥ２：第５導線７５のスロットＱｎと第６導線７６のスロットＱｎとの間
・コイルエンドＥ３：第４導線７４のスロットＱ１と第５導線７５のスロットＱ１との間
・コイルエンドＥ４：第４導線７４のスロットＱｎと第５導線７５のスロットＱｎとの間
・コイルエンドＥ５：第１導線７１のスロットＱ１と第２導線７２のスロットＱ１との間
・コイルエンドＥ６：第１導線７１のスロットＱｎと第２導線７２のスロットＱｎとの間
・コイルエンドＥ７：第２導線７２のスロットＱ１と第３導線７３のスロットＱ１との間
・コイルエンドＥ８：第２導線７２のスロットＱｎと第３導線７３のスロットＱｎとの間
・コイルエンドＥ９：第３導線７３のスロットＱ１と第４導線７４のスロットＱ１との間
・コイルエンドＥ１０：第３導線７３のスロットＱｎと第４導線７４のスロットＱｎとの間
・リード線Ｌ２：第６導線７６のスロットＱ１の端末
【００７４】
これらの端末とリード線との接続配置により、リード線Ｌ１からリード線Ｌ２までの分割単位の直列ターン数が、分割単位スロット数Ｑｎ×直列導線数１／２となる。
【００７５】
以上のように、ある相のコイルをなす６本の導線が、第１導線７１および第２導線７２、第３導線７３および第４導線７４、並びに第５導線７５および第６導線７６をそれぞれ対として、軸方向端面の互いに反対側の場合と、同じ側の場合とで、それぞれほぼ同じ周方向位置にあるコイルエンド７７を折り返しながら、スロットＱ１からＱｎまで装着されている。この結線方法により、分割単位の導線数を１本から６本までとることができる。
【００７６】
これにより、スロット面積に占める導線面積の割合である占積率を落とさずに、スロットあたりの導線数を変更することなく、結線方法のみでターン数を変更することができる。そのため、直列ターン数の選択肢を拡大できるので、回転電機の銅損を増加させることなく、要求される仕様に応じた回転電機の直列ターン数設計の自由度を向上させることができる。
【００７７】
さらに、図７、８、１３または１４に示した結線方法において、周方向に分割された波巻巻線（分割単位）内で、導線端部の周方向にほぼ同じ分割箇所で直列に接続される導線と、並列に接続される導線とが、直列に接続されている場合において、導線の占積率を落とさずに巻線できることによる効果は、以下に示す理由から大きい。
【００７８】
すなわち、通常の設計では、寸法が異なる導線を同じスロットに収容する際の接続作業を避けるために、同じ寸法の導線を使用することが多い。この場合には、上述したように、収容される導線数を減らしたスロットにおいて、導線の占積率が低下してスロット内部の隙間が多くなるので、導線が振動しやすくなり、線間またはスロット内壁との間で短絡が生じやすくなって、交流発電機の信頼性が低下するという問題が新たに生じる。
【００７９】
また、固定子の一部のスロットについてのみ固定子巻線のターン数を減らす場合には、すべてのスロットについて均一に固定子巻線を巻装する場合と比較して、製造設備の複雑化を招き、コストが高くなるという問題も生じる。これらの問題に対して、この発明の実施の形態１では、導線の占積率を変更することなく、結線方法のみでターン数を変更することができるので、上記の問題は発生しない。
【００８０】
また、図６、９、１０、１１、１２、１５、１６または１７に示した結線方法の分割単位内において、例えば図９の第１導線７１のスロットＱ１と第３導線７３のスロットＱ１とをコイルエンドＥ５で接続し、かつ第１導線７１のスロットＱｎと第３導線７３のスロットＱｎとをコイルエンドＥ２で接続しているように、導線端部の周方向にほぼ同じ分割箇所で、すべての導線が他の少なくとも１本の導線と並列に接続されており、第５導線７５のスロットＱ１と第６導線７６のスロットＱｎ−１とをリード線Ｌ３で接続し、かつ第６導線７６のスロットＱ２と第５導線７５のスロットＱｎとをリード線Ｌ４で接続しているように、その分割単位内の２本の導線が、分割箇所の一方のほぼ端部と他方のほぼ端部とで互いに接続されている場合、導線の断面積当りの電流をスロット内で均一にすることができるので、局所的な過熱を防ぐことができる。
【００８１】
また、分割単位内の各スロットにすべての並列回路が等しく配置されるので、分割単位の各並列回路内において、発生する誘起電圧の振幅および位相が均一となり、循環電流は流れない。
【００８２】
また、図６、８、１０、１２、１４または１６に示した結線方法により、波巻巻線の電源高圧側および低圧側が、共に周方向の同じ位置にある分割単位どうしを直列接続する場合には、接続する位置をほぼ同じ位置にすることができるので、結線接続の作業性が向上する。
【００８３】
また、図７、９、１１、１３、１５または１７に示した結線方法により、波巻巻線の電源高圧側および低圧側が、互いに周方向の反対側にある分割単位どうしを直列接続する場合には、接続位置が周方向に異なる位置にあるので、直列結線が容易となり、かつその結線スペースを小さくすることができるので、回転電機を小型化することができる。
【００８４】
さらに、図６〜１７に示した結線方法により、波巻巻線の電源高圧側および低圧側が共に周方向のほぼ同じ位置にある分割単位と、波巻巻線の電源高圧側および低圧側が互いに周方向の反対側にある分割単位とを、直列接続する場合には、周方向に渡るリード線で結線する必要があるときに、波巻巻線の電源高圧側および低圧側が互いに周方向の反対側にある分割単位をリード線の代わりに用いることで、その渡り線スペースをなくすことができるので、回転電機を小型化することができる。
【００８５】
なお、ある相のコイルをなす６本の導線が、それぞれほぼ同じ周方向位置にあるコイルエンドを折り返すことによって生じるコイルエンドの重なりを少なくする場合には、ほぼ同じ周方向位置に、軸方向端面の同じ側にコイルエンドがある場合よりも、軸方向端面の互いに反対側にコイルエンドがあるほうが望ましい。
【００８６】
また、周方向の分割数が１箇所であっても、分割単位が１個になるのみで、分割単位内では上記の結線と同様の構造をとりうるので、導線の占積率を落とさずに、スロットあたりの導線数を変更することなく、結線方法のみでターン数を変更することができる。そのため、直列ターン数の選択肢を拡大できるので、回転電機の銅損を増加させることなく、要求される仕様に応じた回転電機の直列ターン数設計の自由度を向上させることができる。
【００８７】
次に、ある相のスロット数の合計が１０個で、２分割した場合の分割単位と、その分割単位における直列ターン数とを組合せた場合の合計の直列ターン数の組合せを、図１８〜２９にそれぞれ示す。
【００８８】
図１８は、一方の分割単位におけるスロット数が９個であり、他方の分割単位におけるスロット数が１個である場合において、それぞれの結線が、図６〜１１または図１２〜１７から構成される組合せについて、リード線Ｌ１およびリード線Ｌ２の何れか一方を他方に接続して直列としたときの、スロット数が９個の分割単位内の直列導線数に対するスロット数合計１０個の直列ターン数範囲を示す説明図である。
【００８９】
また、図１９は、図１８に示した組み合わせの一覧表である。図１９において、Ｑｎは分割単位におけるスロット数を示し、Ｎｎは分割単位における直列導線数を示し、Ｑｎ×Ｎｎ／２は分割単位におけるスロット数×直列導線数／２であって、分割単位内の直列ターン数を示している。なお、以下の図２１、２３、２５、２７および２９においても同様の記号を用いている。
【００９０】
図１８、１９より、スロット数合計１０個の直列ターン数は、５〜３０ターンでとることができ、その最小間隔は、０．５ターンであることがわかる。
【００９１】
図２０は、一方の分割単位におけるスロット数が８個であり、他方の分割単位におけるスロット数が２個である場合において、それぞれの結線が、図６〜１１または図１２〜１７から構成される組合せについて、リード線Ｌ１およびリード線Ｌ２の何れか一方を他方に接続して直列としたときの、スロット数が８個の分割単位内の直列ターン数に対するスロット数合計１０個の直列導線数範囲を示す説明図である。
【００９２】
また、図２１は、図２０に示した組み合わせの一覧表である。図２０、２１より、スロット数合計１０個の直列ターン数は、５〜３０ターンでとることができ、その最小間隔は、１．０ターンであることがわかる。
【００９３】
図２２は、一方の分割単位におけるスロット数が７個であり、他方の分割単位におけるスロット数が３個である場合において、それぞれの結線が、図６〜１１または図１２〜１７から構成される組合せについて、リード線Ｌ１およびリード線Ｌ２の何れか一方を他方に接続して直列としたときの、スロット数が７個の分割単位内の直列ターン数に対するスロット数合計１０個の直列導線数範囲を示す説明図である。
【００９４】
また、図２３は、図２２に示した組み合わせの一覧表である。図２２、２３より、スロット数合計１０個の直列ターン数は、５〜３０ターンでとることができ、その最小間隔は、０．５ターンであることがわかる。
【００９５】
図２４は、一方の分割単位におけるスロット数が６個であり、他方の分割単位におけるスロット数が４個である場合において、それぞれの結線が、図６〜１１または図１２〜１７から構成される組合せについて、リード線Ｌ１およびリード線Ｌ２の何れか一方を他方に接続して直列としたときの、スロット数が６個の分割単位内の直列ターン数に対するスロット数合計１０個の直列導線数範囲を示す説明図である。
【００９６】
また、図２５は、図２４に示した組み合わせの一覧表である。図２４、２５より、スロット数合計１０個の直列ターン数は、５〜３０ターンでとることができ、その最小間隔は、１．０ターンであることがわかる。
【００９７】
図２６は、一方の分割単位におけるスロット数が５個であり、他方の分割単位におけるスロット数が５個である場合において、それぞれの結線が、図６〜１１または図１２〜１７から構成される組合せについて、リード線Ｌ１およびリード線Ｌ２の何れか一方を他方に接続して直列としたときの、スロット数が５個の分割単位内の直列ターン数に対するスロット数合計１０個の直列導線数範囲を示す説明図である。
【００９８】
また、図２７は、図２６に示した組み合わせの一覧表である。図２６、２７より、スロット数合計１０個の直列ターン数は、５〜３０ターンでとることができ、その最小間隔は、２．５ターンであることがわかる。
【００９９】
図２８は、一方の分割単位におけるスロット数が１０個であり、他方の分割単位におけるスロット数が０個である場合（スロット数を分割しない場合）において、それぞれの結線が、図６〜１１または図１２〜１７から構成される組合せについて、リード線Ｌ１およびリード線Ｌ２の何れか一方を他方に接続して直列としたときの、スロット数が１０個の分割単位内の直列導線数に対するスロット数合計１０個の直列ターン数範囲を示す説明図である。
【０１００】
また、図２９は、図２８に示した組み合わせの一覧表である。図２８、２９より、スロット数合計１０個の直列ターン数は、５〜３０ターンでとることができ、その最小間隔は、５．０ターンであることがわかる。
【０１０１】
図１８〜２９より、１分割と比較して、２分割の方が、同じ合計の直列ターン数範囲であっても、その最小間隔を小さくとることができることがわかる。これにより、スロットあたりの導線数を変更することなく、結線方法と分割単位におけるスロット数とを組み合わせることにで、直列ターン数を０．５ターン毎に変更することができる。そのため、直列ターン数の選択肢を拡大できるので、回転電機に要求される電圧仕様に応じた回転電機の直列ターン数設計の自由度を向上させることができる。
【０１０２】
図３０は、この発明の実施の形態１において、回転電機の直列ターン数を変化させた場合の、回転電機の回転速度に対するトルクを示す説明図である。図３０において、ある相の合計の直列ターン数を３０ターンから２０ターンに変更した場合、回転電機のトルクは、ある相の合計の直列ターン数に比例して小さくなるが、回転電機の回転速度は、ある相の合計の直列ターン数にほぼ反比例して大きくなることがわかる。
【０１０３】
これにより、ある相の合計の直列ターン数が同じ範囲内での選択肢を多く持つことで、回転電機の回転速度に対するトルク特性の要求に対して柔軟な対応が可能となる。また、回転電機に要求される特性を実現する回転電機のサイズの選択肢が増えることで、最適な回転電機のサイズを選択することができるので、回転電機の小型化が可能となる。
【０１０４】
また、この発明の実施の形態１では、ある相のコイルの電流または電圧の位相を固定することができるので、ある相のコイルと他相のコイルとを端部どうしで接続し、ある相の途中で接続する方式と比較して、回転電機の制御方式が容易になる。
【０１０５】
さらに、コイルは、固定子鉄心の軸方向端面の外側において、コイルエンドを折り返して波巻きした構造を有し、コイルエンド部分を、周方向のほぼ同じ位置で、必要最小限分割している。そのため、スロットごとにコイルエンドで切断する方式と比較して、結線作業の工数を大幅に低減することができる。
【０１０６】
以上のように、実施の形態１によれば、コイルは、周方向に２箇所以上に分割された波巻巻線のＮ本の導線が１つのスロットに入り、分割された波巻巻線で導通する単位内において、導線端部の周方向にほぼ同じ分割箇所で、導線が直列または並列に接続され、各相において、分割された波巻巻線の分割単位どうしが直列接続されて、各相の直列接続された分割単位の合計の直列ターン数が、回転電機の端子電圧上限値を超えない所定直列ターン数となっており、各相の直列接続された分割単位の合計の直列ターン数が互いに等しい。
そのため、スロットあたりの導線数を変更することなく、結線方法のみでターン数を変更することができる。これにより、直列ターン数の選択肢を拡大できるので、回転電機の銅損を増加させることなく、要求される仕様に応じた回転電機の直列ターン数設計の自由度を向上させることができる。
【０１０７】
なお、上記実施の形態１において、全体のスロット数は、３０個に限定されず、３の正の整数倍の個数であってもよい。また、ある相のコイルをなす導線数は、６本に限定されず、Ｎ本（Ｎは２以上の正の整数）であってもよい。これらの場合も、上記実施の形態１と同様に、分割位置で導線を直列または並列に接続することにより、分割単位の直列導線数を１本からＮ本までとることが可能となるので、回転電機の直列ターン数の選択肢を拡大することができる。
【０１０８】
さらに、分割単位内の導線どうしの接続は、図６〜１７に示した導線の接続に限定されない。例えば、図６において、リード線Ｌ１を、第１導線７１のスロットＱｎの端末に接続する代わりに、第３導線７３のスロットＱｎの端末に接続し、コイルエンドＥ２を、第３導線７３のスロットＱｎに接続する代わりに、第１導線７１のスロットＱｎに接続し、コイルエンドＥ１を、第２導線７２のスロットＱ２の端末に接続する代わりに、第４導線７４のスロットＱ２の端末に接続し、コイルエンドＥ３を、第４導線７４のスロットＱ２に接続する代わりに、第２導線７２のスロットＱ２に接続してもよい。
【０１０９】
このように、第１、３、５導線等の奇数番号の導線どうしの接続、または第２、４、６導線等の偶数番号の導線どうしの接続を、分割単位の周方向両端で入れ替えてもよい。この場合であっても、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１１０】
実施の形態２．
図３１は、この発明の実施の形態２に係る波巻巻線を装着する前の固定子鉄心を示す構成図である。また、図３２は、この発明の実施の形態２において、波巻巻線を装着し、溶接した後の固定子鉄心を示す構成図である。
【０１１１】
図３１において、上述した実施の形態１に対して、固定子鉄心６は、円弧状の周方向１箇所で分割された直線状になっており、固定子鉄心６のスロット６１に波巻巻線および絶縁部材を装着した後、固定子鉄心６を丸め、固定子鉄心６の端面どうしを当接させて溶接し、図３２の円形状の固定子鉄心６を形成する。
【０１１２】
図３３は、この発明の実施の形態２において、固定子鉄心に波巻巻線を装着する前のコイルの状態を示す平面図である。図３３において、コイル７の周方向に分割する位置は、直線状に展開した固定子鉄心６のスロット６１に入れるために、両端の１箇所と両端の間の任意の数箇所（第１分割位置、第２分割位置他）の計２箇所以上になっている。そのため、上述した実施の形態１と同様に、ある相の分割単位内での結線と、分割単位どうしの直列接続が可能となる。
【０１１３】
これにより、波巻巻線を挿入するスロット開口幅の寸法に関しては、固定子鉄心６が直線状になっている状態のほうが、固定子鉄心６が円形状の状態よりも大きいので、固定子鉄心６へ波巻巻線を装着する際の作業性が向上する。また、固定子鉄心６への挿入形状に合わせてコイル７の両端を分割しているので、コイル７の両端の間の任意の位置で１箇所以上分割することにより、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１１４】
実施の形態３．
図３４は、この発明の実施の形態３において、固定子を軸方向端部から見た場合における、波巻巻線を分割した状態を示す模式図である。図３４では、上述した実施の形態１に対して、固定子の波巻巻線を４分割した場合を示しており、各分割単位のスロット数を、それぞれ、Ｑ１個、Ｑ２個、Ｑ３個、Ｑ４個としている。また、スロット数Ｑｎ（ｎは正の整数）個の直列ターン数は、Ｎｎ＝Ｑｎ×直列導線数／２となっている。
【０１１５】
ここで、スロット数は、Ｑ１＝Ｑ３、Ｑ２＝Ｑ４の関係を有しており、対応するスロット数における直列導線数を等しくすることにより、各スロット数における直列ターン数が、Ｎ１＝Ｎ３、Ｎ２＝Ｎ４の関係を有している。
【０１１６】
そのため、分割された波巻巻線が入るスロット数の直列ターン数が、固定子中心に対して点対称となるよう配置されているので、発生起磁力による電磁加振力を固定子中心に対してバランスさせることができる。これにより、回転電機の振動騒音を低減することができる。
【０１１７】
なお、上記実施の形態３において、固定子の波巻巻線は、４分割されるものに限定されず、ｎ＝２ｍ（ｍは正の整数）分割であってもよい。この場合も、上記実施の形態３と同様の効果を得ることができる。
【０１１８】
実施の形態４．
図３５は、この発明の実施の形態４において、固定子を軸方向端部から見た場合における、波巻巻線を分割した状態を示す模式図である。図３５において、スロット数Ｑｎ’（ｎは正の整数）個に装着される波巻巻線は、スロット数Ｑｎ個に装着される波巻巻線とは異なるインバータで駆動され、回転電機内では互いに電気的に接続されていないところが、上記実施の形態３の図３４と異なる。４分割されたスロット数は、Ｑ３の代わりにＱ１’、Ｑ４の代わりにＱ２’となっている。その結果、スロット数はＱ１＝Ｑ１’、Ｑ２＝Ｑ２’の関係を有しており、対応するスロット数における直列導線数を等しくすることにより、各スロット数における直列ターン数が、Ｎ１＝Ｎ１’、Ｎ２＝Ｎ２’の関係を有している。
【０１１９】
すなわち、各インバータに接続される分割された波巻巻線を装着したスロット数が、他のインバータに接続される当該スロット数と、固定子中心に対して点対称となるよう配置されている。そのため、少なくとも一方のインバータに接続された巻線による電磁加振力を、残りのインバータに接続された巻線による電磁加振力により、固定子中心に対してバランスさせることが可能となる。これにより、インバータ１個当りの周方向の分割数を増やすことなく、回転電機の振動騒音を低減することができる。
【０１２０】
図３６は、この発明の実施の形態４において、固定子を軸方向端部から見た場合における、スロット数Ｑｎ個に装着される波巻巻線を分割した状態を示す模式図である。また、図３７は、この発明の実施の形態４において、固定子を軸方向端部から見た場合における、スロット数Ｑｎ’個に装着される波巻巻線を分割した状態を示す模式図である。また、図３８は、図３６、３７のＣの部分を示す拡大図である。
【０１２１】
図３６〜３８において、スロット数Ｑ１個およびスロット数Ｑ２個にそれぞれ装着される波巻巻線と、この波巻巻線とは異なるインバータに接続される波巻巻線であって、スロット数Ｑ２’個およびスロット数Ｑ１’個にそれぞれ装着される波巻巻線とは、周方向位置が、互いに電気角で３０°ずれたスロット６１に配置されている。
【０１２２】
また、スロット数Ｑ１個およびスロット数Ｑ２個が、スロット数Ｑ１’個およびスロット数Ｑ２’個と、それぞれ固定子中心に対してほぼ点対称になるよう配置されている点が、上記図３５と異なる。
【０１２３】
すなわち、各インバータに接続される分割された波巻巻線が入るスロット数が、他のインバータに接続される当該スロット数と、固定子中心に対してほぼ点対称となるよう巻線配置されている。そのため、少なくとも一方のインバータに接続された巻線による電磁加振力を、残りのインバータに接続された巻線による電磁加振力により、固定子中心に対してバランスさせることが可能となる。これにより、インバータ１個当りの周方向の分割数を増やすことなく、回転電機の振動騒音を低減することができる。
【０１２４】
また、この発明の実施の形態４では、電源電圧が一定の場合において、複数のインバータで駆動することにより、１個のインバータで駆動する場合よりも、ある相の直列ターン数に占めるスロット数を減らして、スロットあたりの導線本数を増やすことができ、導線１本あたりの寸法を小さくできるので、巻線作業性が向上する。
【０１２５】
さらに、上記実施の形態２と同様に、固定子鉄心を分割しても、上述したように、複数のインバータで、回転電機を駆動することが可能であり、上記の効果に加えて、固定子鉄心へ巻線を装着する際の作業性を向上させることができる。
【０１２６】
なお、上記実施の形態４では、インバータに波巻巻線を接続した電動機の例を示したが、これに限定されず、インバータの代わりに整流装置に接続し、回転電機を発電機として使用した場合であっても、上記と同様に、巻線で発生する電磁加振力をバランスさせるという効果を得ることができる。
【０１２７】
また、図３６では、例えばスロット数Ｑ１個とスロット数Ｑ２’個との周方向位置が、電気角で３０°ずれた位置にある例を示したが、これに限定されない。ある相の隣り合うスロットの電気角角度は、任意でよく、異なるインバータに接続されるスロット数Ｑｎ個とスロット数Ｑｎ’個とを、互いに固定子中心に対してほぼ点対称に配置し、直列ターン数をＮｎ＝Ｎｎ’とすることで、上記実施の形態４と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１２８】
１  回転電機、２  磁性体、３  シャフト、４  界磁極回転子、５  フレーム、６  固定子鉄心、７  コイル、８  固定子、９  軸受け、１０  ブラケット、１１  端板、１２  軸受け固定用ねじ、１３  軸受け外輪、６１  スロット、６２  絶縁紙、７１  第１導線、７２  第２導線、７３  第３導線、７４  第４導線、７５  第５導線、７６  第６導線、７７  コイルエンド。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【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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