(57)【要約】  従来よりもコイルエンドの高さを減少させることができる回転電機を提供する。  コイル３０は、スロット２２を固定子コア２１の軸線Ｌ方向に貫通する直線部３４と、異なるスロット２２に配置された一対の直線部３４を接続する湾曲部３３とを有する。湾曲部３３は、直線部３４に接続された内側傾斜部３３ａと、該内側傾斜部３３ａよりも固定子コア２１の径方向Ｄ２の外側に配置された外側傾斜部３３ｂと、該外側傾斜部３３ｂと内側傾斜部３３ａとを接続する屈曲部３３ｃと、を有する。
2018003461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子コアと、該固定子コアに設けられた複数のスロットと、該スロットに配置されたコイルとを備えた回転電機であって、
前記コイルは、前記スロットを前記固定子コアの軸線方向に貫通する直線部と、異なる前記スロットに配置された一対の前記直線部を接続する湾曲部とを有し、
前記湾曲部は、前記直線部に接続された内側傾斜部と、該内側傾斜部よりも前記固定子コアの径方向の外側に配置された外側傾斜部と、該外側傾斜部と前記内側傾斜部とを接続する屈曲部と、を有することを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記コイルは、断面形状が矩形のセグメントコイルによって構成され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】
前記内側傾斜部は、前記屈曲部へ近づくほど前記固定子コアの径方向の外側へ広がるように前記固定子コアの軸線方向に対して傾斜する側面を有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】
前記屈曲部は、前記固定子コアの軸線方向の端面に平行な側面を有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５】
前記側面は、前記コイルの長方形の断面の長辺方向に沿う広側面であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の回転電機。
【請求項６】
前記湾曲部は、前記固定子コアから最も離隔した頂部を有し、該頂部と前記一対の前記直線部との間にそれぞれ前記外側傾斜部と前記屈曲部と前記内側傾斜部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７】
前記湾曲部は、一方の前記内側傾斜部が他方の前記内側傾斜部よりも前記固定子コアの径方向の内側に配置され、
前記固定子コアの周方向に相互に隣接する２つの前記コイルは、前記一方の前記内側傾斜部が前記固定子コアの軸線方向に相互に隣接して配置され、前記他方の前記内側傾斜部が前記一方の前記内側傾斜部と逆の位置関係で前記軸線方向に相互に隣接して配置されることを特徴とする請求項６に記載の回転電機。
【請求項８】
前記固定子コアの周方向に相互に隣接する２つの前記コイルは、前記周方向に相互に隣接する２つの前記頂部の間で前記固定子コアの径方向に間隙を有して対向することを特徴とする請求項７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、回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から回転電機の固定子と、当該固定子を備える回転電機に関する発明が知られている（下記特許文献１を参照）。この従来の回転電機の固定子は、周方向に複数のスロットを有する固定子コアと、スロット内に配置されて導電性を有する線材と、を有する（同文献、請求項１等を参照）。この線材は、スロット内収納部と、ターン部と、を有している。【０００３】
スロット内収納部は、固定子コアのスロット内に収納される。ターン部は、このスロット内収納部とスロットから所定ピッチ離れた別のスロットに収納されるスロット内収納部との間に位置し、固定子コアの端面から突出して形成される。このターン部は、線材の幅方向であって固定子コアの端面から突出する突出方向に凸状に部分的に曲げられ、かつ、幅方向反対側の凹状に曲げられる部分が他のターン部よりも突出方向に凹んで形成される凸状部位を有する。【０００４】
この構成によれば、ターン部の凸状部位は凹状部分（内側部分）が他のターン部（より具体的には突出方向の端面）よりも凹んでいるので、発生した熱を凹状部分で生じる隙間を通じて逃がし易くなる。すなわち隙間は風の通り道となる。したがって、固定子の性能を好適に維持することが可能となる。なお、「回転電機」は、たとえば電動機（モータ）、発電機、発電電動機等が該当する（同文献、段落０００７等を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１０３７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１には、固定子コアの端面から突出した線材のターン部が、スロット内収容部との境界部位より、固定子コアの端面に対して所定角度をもって延びるように形成することが記載されている。また、同文献には、上記所定角度はターン部の高さに影響するので、高さを低くしたい場合には、所定角度を小さく設定する必要があることが記載されている（たとえば、同文献、段落００１８から００２３、図１および図２等を参照）。【０００７】
しかしながら、同文献に記載された回転電機では、上記のようにターン部の凸状部位が固定子コアの端面から突出する突出方向に凸状に曲げられるため、ターン部の高さ、すなわちコイルエンドの高さが増加するという課題がある。【０００８】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、従来よりもコイルエンドの高さを減少させることができる回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成すべく、本発明に係る回転電機は、固定子コアと、該固定子コアに設けられた複数のスロットと、該スロットに配置されたコイルとを備えた回転電機であって、前記コイルは、前記スロットを前記固定子コアの軸線方向に貫通する直線部と、異なる前記スロットに配置された一対の前記直線部を接続する湾曲部とを有し、前記湾曲部は、前記直線部に接続された内側傾斜部と、該内側傾斜部よりも前記固定子コアの径方向の外側に配置された外側傾斜部と、該外側傾斜部と前記内側傾斜部とを接続する屈曲部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る回転電機によれば、コイルの湾曲部に屈曲部を設けることで、直線部に接続された内側傾斜部よりも外側傾斜部を固定子コアの径方向の外側に逃がすことができ、固定子コアの周方向に相互に隣接するコイルの干渉を回避することができる。したがって、本発明によれば、固定子コアの軸線方向における湾曲部の高さを抑制して、従来よりもコイルエンドの高さを減少させた回転電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転電機の断面図。
【図２】図１に示す回転電機の固定子の斜視図。
【図３】図２に示す固定子コアの軸線方向の端面に沿う拡大断面図。
【図４】図２に示すコイルを構成するセグメントコイルの拡大斜視図。
【図５】図２に示すコイルを構成する第１巻線群を示す拡大斜視図。
【図６】図２に示すコイルを構成する第１巻線群と第２巻線群を示す拡大斜視図。
【図７】図６に示す第１巻線群と第２巻線群の異なる視点からの拡大斜視図。
【図８】変形例の回転電機のコイルを構成するセグメントコイルの拡大斜視図。
【図９】変形例の回転電機の第１巻線群から第３巻線群を示す拡大斜視図。
【図１０】比較例の回転電機のコイルを構成するセグメントコイルの拡大斜視図。
【図１１】比較例の回転電機のコイルを示す拡大斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明に係る回転電機の実施形態を説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る回転電機１００の断面図である。
【００１４】
本実施形態の回転電機１００は、たとえば、内燃機関を有しない純粋な電気自動車や内燃機関を有するハイブリッドカーなどの車両に搭載され、動力を発生させるモータとしての機能と、車両の制動時などに発電を行う発電機としての機能とを備えている。回転電機１００は、主に、回転子１０と固定子２０とを備えている。
【００１５】
回転子１０は、たとえば、複数の電磁鋼鈑を軸線Ｌ方向に積層することによって構成された概ね円筒形の回転子コア１１と、該回転子コア１１に固定されたシャフト１２とを備えている。図示は省略するが、回転子コア１１は、周方向に等角度間隔で設けられた複数の磁石挿入孔と、該磁石挿入孔に挿入されて固定された複数の磁石とを備えることができる。シャフト１２は、軸受１３によって回転自在に軸支され、回転子コア１１の軸線Ｌを中心に回転子コア１１と一体に回転する。
【００１６】
固定子２０は、たとえば、複数の電磁鋼鈑を軸線Ｌ方向に積層することによって構成された概ね円筒形の固定子コア２１と、該固定子コア２１に巻回されたコイル３０とを備えている。固定子コア２１の内側には、固定子コア２１の径方向Ｄ２に微小な隙間を有して回転子コア１１が配置され、固定子コア２１の軸線Ｌと回転子コア１１の軸線Ｌとが一致している。
【００１７】
図２は、図１に示す回転電機１００の固定子２０の斜視図である。図３は、図２に示す固定子コア２１の軸線Ｌ方向の端面２１ａに沿う拡大断面図である。
【００１８】
固定子コア２１は、周方向Ｄ１に等角度間隔に設けられて径方向Ｄ２に延びる複数のスリット状のスロット２２を有している。スロット２２は、固定子コア２１の軸線Ｌ方向の一方の端面２１ａから他方の端面２１ｂまで固定子コア２１を軸線Ｌ方向に貫通し、固定子コア２１の内周面に軸線Ｌ方向の一端から他端まで連続する開口部２２ａを有している。固定子コア２１は、たとえば７２箇所のスロット２２を有し、各スロット２２にコイル３０の複数の巻線が配置されている。
【００１９】
コイル３０は、固定子コア２１の径方向Ｄ２において、最内周に配置された第１巻線群３０Ａと、該第１巻線群３０Ａの外周に配置された第２巻線群３０Ｂと、該第２巻線群３０Ｂの外周に配置された第３巻線群３０Ｃと、該第３巻線群３０Ｃの外周で最外周に配置された第４巻線群３０Ｄとを有している。コイル３０は、占積率の低下を抑制する観点から、断面形状が矩形のセグメントコイル３１によって構成することができる。
【００２０】
図３に示す例において、各スロット２２には、インシュレータ４０が配置され、第１巻線群３０Ａおよび第２巻線群３０Ｂを構成するセグメントコイル３１の周囲と、第３巻線群３０Ｃおよび第４巻線群３０Ｄを構成するセグメントコイル３１の周囲を覆っている。図２に示すコイル３０は、たとえば、概ねＵ字形の複数のセグメントコイル３１と、該複数のセグメントコイル３１を順次接続する接続部３２とによって構成することができる。
【００２１】
図４は、図２に示すコイル３０を構成する個々のセグメントコイル３１の拡大斜視図である。
【００２２】
コイル３０を構成する個々のセグメントコイル３１は、たとえば、スロット２２から固定子コア２１の軸線Ｌ方向に突出する湾曲部３３と、スロット２２を貫通する一対の直線部３４とを有することができる。詳細については後述するが、本実施形態の回転電機１００は、この固定子のコイル３０の湾曲部３３の構成に最大の特徴を有している。
【００２３】
セグメントコイル３１の一対の直線部３４は、固定子コア２１の軸線Ｌ方向にスロット２２を貫通し、湾曲部３３が軸線Ｌ方向に突出した固定子コア２１の軸線Ｌ方向の端面２１ａとは反対側の端面２１ｂから軸線Ｌ方向に突出する。湾曲部３３と反対に固定子コア２１の端面２１ｂから軸線Ｌ方向に突出した一対の直線部３４は、図２に示す接続部３２によって、他のセグメントコイル３１の直線部３４に順次接続される。
【００２４】
個々のセグメントコイル３１の一対の直線部３４は、固定子コア２１の周方向Ｄ１に所定のピッチ間隔で離れた一対のスロット２２に配置される。図示の例において、個々のセグメントコイル３１の一対の直線部３４は、６ピッチ間隔で離れた一対のスロット２２に配置されている。個々のセグメントコイル３１の一対の直線部３４のうち、一方の直線部３４は他方の直線部３４よりも固定子コア２１の径方向Ｄ２の内側に配置される。
【００２５】
図５は、図２に示すコイル３０を構成する第１巻線群３０Ａの拡大斜視図である。
【００２６】
図４および図５に示すように、個々のセグメントコイル３１の一対の直線部３４は、固定子コア２１の周方向Ｄ１に所定のピッチ間隔で離れた一対のスロット２２に配置され、たとえば固定子コア２１の７２箇所のスロット２２に７２個のセグメントコイル３１が順次配置される。スロット２２に配置された個々のセグメントコイル３１の一対の直線部３４の湾曲部３３と反対側の端部を接続部３２によって順次接続することで、複数のセグメントコイル３１と複数の接続部３２とによって、図５に示す第１巻線群３０Ａが構成される。
【００２７】
図３に示すように、第１巻線群３０Ａを構成する個々のセグメントコイル３１の一対の直線部３４のうち、相対的に固定子コア２１の径方向Ｄ２の内側に位置する一方の直線部３４は、個々のスロット２２において、固定子コア２１の径方向Ｄ２の最内周の第１層に配置される。第１巻線群３０Ａを構成する個々のセグメントコイル３１の一対の直線部３４のうち、相対的に固定子コア２１の径方向Ｄ２の外側に位置する他方の直線部３４は、個々のスロット２２において第１層に対して固定子コア２１の径方向Ｄ２の外側に隣接する第２層に配置される。なお、個々のセグメントコイル３１の一対の直線部３４は、前述のように、固定子コア２１の周方向Ｄ１に所定のピッチ間隔で離れた異なるスロット２２に配置される。
【００２８】
図６は、図２に示すコイル３０を構成する第１巻線群３０Ａと第２巻線群３０Ｂを示す拡大斜視図である。なお、図６では、コイル３０を構成するセグメントコイル３１の形状を理解しやすくするために、第２巻線群３０Ｂの隣接する２つのセグメントコイル３１を取り外した状態を示している。
【００２９】
図３に示す各スロット２２の第１層と第２層に対して固定子コア２１の径方向Ｄ２の外側に隣接する第３層と第４層に、第１巻線群３０Ａを構成するセグメントコイル３１と同様に、第２巻線群３０Ｂを構成するセグメントコイル３１の一対の直線部３４が配置される。そして、第２巻線群３０Ｂを構成する各セグメントコイル３１の直線部３４が接続部３２によって順次接続されている。これにより、図６に示すように、第１巻線群３０Ａを構成するセグメントコイル３１の湾曲部３３に対して、固定子コア２１の径方向Ｄ２の外側に、第２巻線群３０Ｂを構成するセグメントコイル３１の湾曲部３３が配置される。
【００３０】
さらに、図３に示す各スロット２２の第３層と第４層に対して固定子コア２１の径方向Ｄ２の外側に隣接する第５層と第６層に、第１巻線群３０Ａおよび第２巻線群３０Ｂを構成するセグメントコイル３１と同様に、第３巻線群３０Ｃを構成するセグメントコイル３１の一対の直線部３４が配置される。そして、第３巻線群３０Ｃを構成する各セグメントコイル３１の直線部３４が接続部３２によって順次接続されている。
【００３１】
さらに、図３に示す各スロット２２の第５層と第６層に対して固定子コア２１の径方向Ｄ２の外側に隣接する第７層と第８層に、第１巻線群３０Ａから第３巻線群３０Ｃを構成するセグメントコイル３１と同様に、第４巻線群３０Ｄを構成するセグメントコイル３１の一対の直線部３４が配置される。そして、第４巻線群３０Ｄを構成する各セグメントコイル３１の直線部３４が接続部３２によって順次接続されている。以上のように、固定子２０のコイル３０は、第１巻線群３０Ａから第４巻線群３０Ｄによって構成され、波巻きの分布巻きで固定子コア２１のスロット２２に巻回されている。
【００３２】
図２に示すように、固定子２０のコイル３０は、固定子コア２１の径方向Ｄ２において、最内周に配置された第１巻線群３０Ａと、該第１巻線群３０Ａの外側に配置された第２巻線群３０Ｂと、該第２巻線群３０Ｂの外側に配置された第３巻線群３０Ｃと、該第３巻線群３０Ｃの外側で最外周に配置された第４巻線群３０Ｄとによって構成されている。固定子コア２１の軸線Ｌ方向において、コイル３０の一方のコイルエンド３５は、第１巻線群３０Ａから第４巻線群３０Ｄを構成するセグメントコイル３１の湾曲部３３によって構成され、コイル３０の他方のコイルエンド３６は、セグメントコイル３１を接続する接続部３２によって構成されている。
【００３３】
固定子コア２１の軸線Ｌ方向において、固定子コア２１の一方の端面２１ａから突出するコイルエンド３５の軸線Ｌ方向における高さを減少させるためには、コイル３０を構成するセグメントコイル３１の湾曲部３３の形状が重要になる。以下、本実施形態の回転電機１００の特徴部分であるコイル３０の湾曲部３３の構成について詳細に説明する。
【００３４】
本実施形態の回転電機１００において、コイル３０を構成するセグメントコイル３１の湾曲部３３は、図４に示すように、直線部３４に接続された内側傾斜部３３ａと、該内側傾斜部３３ａよりも固定子コア２１の径方向Ｄ２の外側に配置された外側傾斜部３３ｂと、該外側傾斜部３３ｂと内側傾斜部３３ａとを接続する屈曲部３３ｃと、を有している。
【００３５】
また、図示の例において、湾曲部３３は、固定子コア２１から最も離隔した頂部３３ｄを有し、該頂部３３ｄと一対の直線部３４との間にそれぞれ外側傾斜部３３ｂと屈曲部３３ｃと内側傾斜部３３ａとを有している。また、図示の例において、湾曲部３３は、全体として頂部３３ｄを頂点とする山形の形状に湾曲している。湾曲部３３の頂部３３ｄは、一対の直線部３４よりも固定子コア２１の径方向Ｄ２の外側に配置されている。頂部３３ｄと一対の直線部３４との間の部分は、全体として固定子コア２１の径方向Ｄ２および軸線Ｌ方向の双方に角度を有する方向に傾斜して延びている。
【００３６】
以下では、セグメントコイル３１の一対の直線部３４のうち、相対的に固定子コア２１の径方向Ｄ２の内側に配置される一方の直線部３４と頂部３３ｄとの間の内側傾斜部３３ａ、屈曲部３３ｃおよび外側傾斜部３３ｂを、それぞれ第１の内側傾斜部３３ａ、第１の屈曲部３３ｃおよび第１の外側傾斜部３３ｂとする。また、セグメントコイル３１の一対の直線部３４のうち、相対的に固定子コア２１の径方向Ｄ２の外側に配置される他方の直線部３４と頂部３３ｄとの間の内側傾斜部３３ａ、屈曲部３３ｃおよび外側傾斜部３３ｂを、それぞれ第２の内側傾斜部３３ａ、第２の屈曲部３３ｃおよび第２の外側傾斜部３３ｂとする。
【００３７】
図４に示すように、第１の内側傾斜部３３ａは、一方の直線部３４との接続箇所の近傍で、固定子コア２１の軸線Ｌ方向に概ね平行な側面を有している。第１の内側傾斜部３３ａのこの側面は、セグメントコイル３１の長方形の断面の長辺に沿う広側面３１ａである。第１の内側傾斜部３３ａにおいて、セグメントコイル３１の長方形の断面の短辺に沿う狭側面３１ｂの一方は、固定子コア２１の軸線Ｌ方向の一方の端面２１ａに対向している。
【００３８】
第１の内側傾斜部３３ａは、第１の屈曲部３３ｃへ近づくほど固定子コア２１の径方向Ｄ２の外側へ広がるように固定子コア２１の軸線Ｌ方向に対して傾斜する側面を有している。第１の内側傾斜部３３ａのこの側面は、セグメントコイル３１の広側面３１ａである。第１の内側傾斜部３３ａは、たとえば、固定子コア２１の軸線Ｌに対する広側面３１ａの傾斜角度が、第１の屈曲部３３ｃへ近づくほど直角に近づくようにねじられたねじり形状を有することができる。
【００３９】
なお、図４では、図２および図３に示す第２巻線群３０Ｂから第４巻線群３０Ｄを構成するセグメントコイル３１の一例を示している。これに対し、図５に示すように、固定子コア２１の径方向Ｄ２の最内周に配置される第１巻線群３０Ａを構成するセグメントコイル３１の第１の内側傾斜部３３ａは、ねじり形状を有しなくてもよい。
【００４０】
また、図４に示すように、第１の内側傾斜部３３ａと第１の外側傾斜部３３ｂとを接続する第１の屈曲部３３ｃは、第１の内側傾斜部３３ａから固定子コア２１の径方向Ｄ２の外側へ向けて屈曲している。図示の例において、第１の屈曲部３３ｃは、固定子コア２１の軸線Ｌ方向の端面２１ａに概ね平行で軸線Ｌに概ね垂直な側面を有している。第１の屈曲部３３ｃのこの側面は、セグメントコイル３１の広側面３１ａである。なお、セグメントコイル３１の広側面３１ａである第１の屈曲部３３ｃの側面は、固定子コア２１の軸線Ｌ方向の端面２１ａに所定の角度を有していて傾斜していてもよい。
【００４１】
第１の外側傾斜部３３ｂは、第１の内側傾斜部３３ａよりも固定子コア２１の径方向Ｄ２の外側に配置され、頂部３３ｄへ近づくほど固定子コア２１の径方向Ｄ２の内側へ閉じるように固定子コア２１の軸線Ｌ方向に対する傾斜角度が減少する側面を有している。第１の外側傾斜部３３ｂのこの側面は、セグメントコイル３１の広側面３１ａである。セグメントコイル３１の広側面３１ａである第１の外側傾斜部３３ｂの側面は、頂部３３ｄとの接続箇所において固定子コア２１の軸線Ｌ方向に概ね平行になっている。
【００４２】
頂部３３ｄは、固定子コア２１の軸線Ｌ方向において固定子コア２１から遠ざかる方向にむけて凸の概ね円弧状に湾曲するとともに、固定子コア２１の径方向Ｄ２の外側へ向けて凸の概ね円弧状に湾曲している。セグメントコイル３１の広側面３１ａである頂部３３ｄの側面は、固定子コア２１の軸線Ｌ方向に概ね平行である。
【００４３】
第２の内側傾斜部３３ａは、他方の直線部３４との接続箇所の近傍で、固定子コア２１の軸線Ｌ方向に概ね平行な側面を有している。第１の内側傾斜部３３ａのこの側面は、セグメントコイル３１の広側面３１ａである。第２の内側傾斜部３３ａにおいて、セグメントコイル３１の長方形の断面の短辺に沿う狭側面３１ｂの一方は、固定子コア２１の軸線Ｌ方向の一方の端面２１ａに対向している。図示の例において、第２の内側傾斜部３３ａは、第１の内側傾斜部３３ａと同様に、第２の屈曲部３３ｃへ近づくほど固定子コア２１の径方向Ｄ２の外側へ広がるように固定子コア２１の軸線Ｌ方向に対して傾斜する側面を有するねじり形状を有することができる。
【００４４】
第２の内側傾斜部３３ａと第２の外側傾斜部３３ｂとを接続する第２の屈曲部３３ｃは、第２の内側傾斜部３３ａから固定子コア２１の径方向Ｄ２外側へ向けて屈曲している。図示の例において、セグメントコイル３１の広側面３１ａである第２の屈曲部３３ｃの側面は、第１の屈曲部３３ｃよりも固定子コア２１の軸線Ｌに対する傾斜角度が小さくなっている。なお、セグメントコイル３１の広側面３１ａである第２の屈曲部３３ｃの側面は、たとえば、固定子コア２１の軸線Ｌ方向に対して０°以上９０°以下の角度にすることができる。
【００４５】
第２の外側傾斜部３３ｂは、第２の内側傾斜部３３ａよりも固定子コア２１の径方向Ｄ２の外側に配置され、頂部３３ｄへ近づくほど固定子コア２１の径方向Ｄ２の内側へ閉じるように固定子コア２１の軸線Ｌ方向に対する傾斜角度が減少する側面を有することができる。第２の外側傾斜部３３ｂのこの側面は、セグメントコイル３１の広側面３１ａである。セグメントコイル３１の広側面３１ａである第２の外側傾斜部３３ｂの側面は、頂部３３ｄとの接続箇所において固定子コア２１の軸線Ｌ方向に概ね平行になっている。なお、セグメントコイル３１の広側面３１ａである第２の外側傾斜部３３ｂの側面は、頂部３３ｄと屈曲部３３ｃとの間の概ね全体が固定子コア２１の軸線Ｌ方向に概ね平行であってもよい。
【００４６】
図４に示す例において、湾曲部３３は、第１の内側傾斜部３３ａが第２の内側傾斜部３３ａよりも固定子コア２１の径方向Ｄ２の内側に配置されている。また、図５および図６に示すように、固定子コア２１の周方向Ｄ１に相互に隣接する２つのセグメントコイル３１は、第１の内側傾斜部３３ａが固定子コア２１の軸線Ｌ方向に相互に隣接して配置され、第２の内側傾斜部３３ａが第１の内側傾斜部３３ａと逆の位置関係で軸線Ｌ方向に相互に隣接して配置されている。
【００４７】
図７は、図６に示す第１巻線群３０Ａと第２巻線群３０Ｂの異なる視点からの拡大斜視図である。図７では、コイル３０の湾曲部３３の形状を理解しやすくするために第２巻線群３０Ｂの１つのセグメントコイル３１を取り外した状態を示している。図６および図７に示すように、固定子コア２１の周方向Ｄ１に相互に隣接する２つのセグメントコイル３１は、周方向Ｄ１に相互に隣接する２つの頂部３３ｄの間で固定子コア２１の径方向Ｄ２に間隙Ｇを有して対向している。
【００４８】
以下、本実施形態の回転電機１００の作用について説明する。
【００４９】
本実施形態の回転電機１００は、前述のように、固定子コア２１と、該固定子コア２１に設けられた複数のスロット２２と、該スロット２２に配置されたコイル３０とを備えている。また、コイル３０は、図４に示すように、スロット２２を固定子コア２１の軸線Ｌ方向に貫通する直線部３４と、異なるスロット２２に配置された一対の直線部３４を接続する湾曲部３３とを有している。そして、湾曲部３３は、直線部３４に接続された内側傾斜部３３ａと、該内側傾斜部３３ａよりも固定子コア２１の径方向Ｄ２の外側に配置された外側傾斜部３３ｂと、該外側傾斜部３３ｂと内側傾斜部３３ａとを接続する屈曲部３３ｃと、を有している。
【００５０】
これにより、図４、図６および図７に示すように、直線部３４に接続された内側傾斜部３３ａよりも外側傾斜部３３ｂを固定子コア２１の径方向Ｄ２の外側に逃がすことができ、固定子コア２１の周方向Ｄ１に相互に隣接するコイル３０の干渉を回避することができる。したがって、本実施形態の回転電機１００によれば、固定子コア２１の軸線Ｌ方向における湾曲部３３の高さを抑制して、図２に示すコイルエンド３５の高さを従来よりも減少させることができる。
【００５１】
また、固定子コア２１に巻回されるコイル３０は、断面形状が矩形のセグメントコイル３１によって構成することができる。これにより、コイル３０の断面積を大きくすることができ、固定子コア２１のスロット２２におけるコイル３０の占積率を向上させ、回転電機１００の小型化および高出力化を実現することができる。また、前述のように、コイル３０の干渉が防止されることで、図３に示すように、スロット２２内で絶縁被覆を有するセグメントコイル３１の直線部３４を密着させ、コイル３０の占積率を向上させ、回転電機１００の小型化および高出力化が可能になる。
【００５２】
また、図４に示す例において、コイル３０を構成するセグメントコイル３１の内側傾斜部３３ａは、屈曲部３３ｃへ近づくほど固定子コア２１の径方向Ｄ２の外側へ広がるように固定子コア２１の軸線Ｌ方向に対して傾斜する側面を有している。これにより、図６に示すように、固定子コア２１の軸線Ｌ方向に重なる複数の内側傾斜部３３ａの軸線Ｌ方向の高さを減少させることができる。この場合、内側傾斜部３３ａの当該側面が、セグメントコイル３１の長方形の断面の長辺方向に沿う広側面３１ａである場合には、内側傾斜部３３ａを固定子コア２１の径方向Ｄ２に沿って寝かせるようにして、内側傾斜部３３ａの軸線Ｌ方向の高さをより効果的に減少させ、コイルエンド３５の高さを減少させることができる。
【００５３】
さらに、屈曲部３３ｃが固定子コア２１の軸線Ｌ方向の端面２１ａに平行な側面を有する場合には、コイル３０の干渉を回避しつつ固定子コア２１の軸線Ｌ方向における屈曲部３３ｃの高さを減少させ、湾曲部３３の高さをさらに効果的に減少させることができる。さらに、屈曲部３３ｃの当該側面が、セグメントコイル３１の長方形の断面の長辺方向に沿う広側面３１ａである場合には、屈曲部３３ｃを固定子コア２１の径方向Ｄ２に沿って寝かせるようにして、屈曲部３３ｃの軸線Ｌ方向の高さをより効果的に減少させることができる。
【００５４】
また、図４に示す例において、湾曲部３３は、固定子コア２１から最も離隔した頂部３３ｄを有し、該頂部３３ｄと一対の直線部３４との間にそれぞれ外側傾斜部３３ｂと屈曲部３３ｃと内側傾斜部３３ａとを有している。これにより、頂部３３ｄと一対の外側傾斜部３３ｂを相対的に固定子コア２１の径方向Ｄ２の外側に逃がしてコイル３０の干渉を回避しつつ、一対の内側傾斜部３３ａを相対的に固定子コア２１の径方向Ｄ２の内側に配置して、一対の直線部３４をスロット２２の所望の位置に配置することができる。
【００５５】
また、図４に示す例において、湾曲部３３は、第１の内側傾斜部３３ａが第２の内側傾斜部３３ａよりも固定子コア２１の径方向Ｄ２の内側に配置されている。そして、図６に示すように、固定子コア２１の周方向Ｄ１に相互に隣接する２つのセグメントコイル３１は、第１の内側傾斜部３３ａが固定子コア２１の軸線Ｌ方向に相互に隣接して配置され、第２の内側傾斜部３３ａが第１の内側傾斜部３３ａと逆の位置関係で軸線Ｌ方向に相互に隣接して配置されている。
【００５６】
この場合に、固定子コア２１の周方向Ｄ１に相互に隣接する２つのセグメントコイル３１は、第１の内側傾斜部３３ａと第２の内側傾斜部３３ａとの間で交差する。しかし、前述のように、屈曲部３３ｃを設けて第１の内側傾斜部３３ａと第２の内側傾斜部３３ａとの間の第１の外側傾斜部３３ｂ、頂部３３ｄ、および第２の外側傾斜部３３ｂを固定子コア２１の径方向Ｄ２の外側に逃がすことで、固定子コア２１の周方向Ｄ１に相互に隣接する２つのセグメントコイル３１の干渉を回避することができる。
【００５７】
より具体的には、固定子コア２１の周方向Ｄ１に相互に隣接する２つのセグメントコイル３１は、図７に示すように、周方向Ｄ１に相互に隣接する２つの頂部３３ｄの間で固定子コア２１の径方向Ｄ２に間隙Ｇを有して対向している。これにより、前述のように、固定子コア２１の周方向Ｄ１に相互に隣接する２つのセグメントコイル３１の干渉をより効果的かつ確実に回避することができる。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態の回転電機１００によれば、固定子コア２１のスロット２２に配置されたコイル３０の干渉を回避しつつ、従来よりもコイルエンド３５の高さを減少させることができる。
【００５９】
なお、前述の実施形態では、セグメントコイル３１の長方形の断面の長辺に沿う広側面３１ａである内側傾斜部３３ａの側面、屈曲部３３ｃの側面、および外側傾斜部３３ｂの側面が、固定子コア２１の径方向Ｄ２外側へ広がるように、固定子コア２１の軸線Ｌ方向に対して傾斜している例について説明した。しかし、セグメントコイル３１の広側面３１ａである内側傾斜部３３ａの側面、屈曲部３３ｃの側面、および外側傾斜部３３ｂの側面は、固定子コア２１の軸線Ｌ方向に平行であってもよい。
【００６０】
図８は、変形例の回転電機のコイル３０を構成するセグメントコイル３１の斜視図である。図９は、変形例の回転電機の第１巻線群３０Ａから第３巻線群３０Ｃを示す斜視図である。
【００６１】
図８に示すように、セグメントコイル３１の広側面３１ａである内側傾斜部３３ａの側面、屈曲部３３ｃの側面、および外側傾斜部３３ｂの側面は、固定子コア２１の軸線Ｌ方向に平行である場合でも、前述の実施形態の回転電機１００と同様に、固定子コア２１のスロット２２に配置されたコイル３０の干渉を回避しつつ、従来よりもコイルエンド３５の高さを減少させる効果を得ることができる。
【００６２】
図９に示すように、固定子コア２１の径方向Ｄ２の内側の第１巻線群３０Ａよりも外側の第２巻線群３０Ｂ、第３巻線群３０Ｃにおいて、セグメントコイル３１を固定子コア２１の軸線Ｌ方向の端面２１ａ側にずらして配置する必要が生じる。そのため、セグメントコイル３１の広側面３１ａである内側傾斜部３３ａの側面、屈曲部３３ｃの側面、および外側傾斜部３３ｂの側面が固定子コア２１の軸線Ｌ方向に平行である場合には、固定子コア２１の径方向Ｄ２の外側の第４巻線群３０Ｄを配置するスペースの確保が困難になり、コイルエンド３５の高さを増加させる必要が生じる場合がある。
【００６３】
したがって、セグメントコイル３１の長方形の断面の長辺に沿う広側面３１ａである内側傾斜部３３ａの側面、屈曲部３３ｃの側面、および外側傾斜部３３ｂの側面は、図４に示すように、固定子コア２１の径方向Ｄ２外側へ広がるように、固定子コア２１の軸線Ｌ方向に対して傾斜していることが好ましい。これにより、コイルエンド３５の高さを減少させ、固定子コア２１に巻回する巻線群を増加させ、固定子２０の高ターン数化および高電圧化を実現することができる。
【００６４】
なお、コイル３０を構成するセグメントコイル３１が屈曲部３３ｃを有しない場合には、コイル３０の干渉が発生して、コイルエンド３５の高さを従来よりも減少させることが困難になる。図１０は、比較例の回転電機のコイル３０Ｘを構成するセグメントコイル３１Ｘの斜視図である。図１１は、比較例の回転電機のコイル３０Ｘを示す拡大斜視図である。
【００６５】
図１０に示すように、比較例の回転電機のコイル３０Ｘを構成するセグメントコイル３１Ｘの湾曲部３３Ｘは、内側傾斜部３３ａ、屈曲部３３ｃおよび外側傾斜部３３ｂを有しない。そのため、図１１に示すように、コイルエンド３５Ｘの高さを減少させると、コイル３０Ｘを構成する第１巻線群３０ＸＡから第４巻線群３０ＸＤにおいて、セグメントコイル３１Ｘの干渉Ｘが発生する。そのため、スロット２２に配置されるセグメントコイル３１Ｘの直線部３４Ｘの間にインシュレータ４０を余分に介在させてセグメントコイル３１Ｘの間に無駄な間隔を形成する必要が生じ、占積率が低下し、回転電機が大型化および低出力化するおそれがある。
【００６６】
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６７】
２１    固定子コア
２２    スロット
３０    コイル
３１    セグメントコイル
３１ａ  広側面（側面）
３３    湾曲部
３３ａ  内側傾斜部
３３ｂ  外側傾斜部
３３ｃ  屈曲部
３３ｄ  頂部
３４    直線部
１００  回転電機
Ｄ１    周方向
Ｄ２    径方向
Ｇ      間隙
Ｌ      軸線
【図１】
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【図２】
2018003461.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2018003461.tif 000007
【図６】
2018003461.tif 000008
【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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【国際調査報告】
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