(57)【要約】【課題】回転電機巻線において、巻線の配置空間での導体占積率を向上させるとともに、巻線を設ける回転電機の製造を容易に行えるようにすることである。【解決手段】回転電機巻線であるロータ巻線２８は、１層の断面が矩形の角線で、全体を波状に形成した導体素線を含み、ロータ１８に波巻き形状に配置して単相の巻線として使用する。また、ロータ巻線２８は、ロータコア２０の径方向外側に複数周回巻き付けることにより、複数層積層させることもできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機のステータまたはロータに設けられる回転電機巻線であって、
１層の断面が矩形の角線で、全体を波状に形成した導体素線を含み、ステータまたはロータに波巻き形状に配置して単相の巻線として使用することを特徴とする回転電機巻線。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機巻線と、
回転電機巻線を配置するコア部材とを備え、ステータまたはロータとして使用することを特徴とする回転電機構成部材。
【請求項３】
請求項２に記載の回転電機構成部材において、
コア部材は、コアまたは軸であり、
回転電機巻線は、コア部材の径方向外側に複数周回巻き付けることにより、複数層積層させていることを特徴とする回転電機構成部材。
【請求項４】
回転電機巻線と、回転電機巻線を配置するコア部材とを備え、ロータとして使用する回転電機構成部材であって、
回転電機巻線は、コア部材に設けた複数のティースの根元側に波巻き形状に配置された根元側巻線と、複数のティースの先端側に波巻き形状に配置された先端側巻線とを含み、
根元側巻線は、単相巻線であり、
先端側巻線は、それぞれ波状に形成された第１導体及び第２導体を含み、
第１、第２導体の接続部を根元側ロータ巻線に接続しており、
さらに、第１導体と第２導体とのそれぞれに、励起された誘導電流を整流するように接続された整流素子を備え、
根元側巻線は、請求項１に記載した回転電機巻線であることを特徴とする回転電機構成部材。
【請求項５】
請求項４に記載の回転電機構成部材において、
さらに、第１導体及び第２導体は、それぞれ断面が矩形の角線の導体素線であって、全体を波状に形成した導体素線を含むことを特徴とする回転電機構成部材。
【請求項６】
請求項５に記載の回転電機構成部材において、
第１導体は、１層の断面が矩形の角線で全体を波状に形成した導体素線を長さ方向全長にわたって幅方向中間部で絶縁部を介して２に分離することにより構成される２の分割導体素線の一方の分割導体素線を含み、
第２導体は、２の分割導体素線の他方の分割導体素線を含むことを特徴とする回転電機構成部材。
【請求項７】
回転電機のステータまたはロータに設けられる回転電機巻線であって、
１層の断面が矩形の角線で全体を波状に形成した導体素線を長さ方向全長にわたって幅方向中間部で絶縁部を介して２に分離することにより構成される２の分割導体素線の一方の分割導体素線を含む第１導体と、
２の分割導体素線の他方の分割導体素線を含む第２導体とを備え、
ステータまたはロータに波巻き形状に配置して２相の集中巻きの巻線として使用することを特徴とする回転電機巻線。
【請求項８】
回転電機のステータまたはロータに設けられる回転電機巻線であって、
それぞれ１層の断面が矩形の角線で、全体を波状に形成した１相分の導体素線を含む第１導体及び第２導体を備え、
第１導体及び第２導体は、径方向に分かれて配置するとともに、第１導体と第２導体との波形の位相を１８０度ずらせて、ステータまたはロータに集中巻きの波巻き形状に配置して２相の集中巻きの巻線として使用することを特徴とする回転電機巻線。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の回転電機巻線と、
回転電機巻線を配置するコア部材とを備え、ステータまたはロータとして使用することを特徴とする回転電機構成部材。
【請求項１０】
請求項９に記載の回転電機構成部材において、
コア部材は、コアまたは軸であり、
回転電機巻線は、コア部材の径方向外側に複数周回巻き付けることにより、複数層積層させていることを特徴とする回転電機構成部材。
【請求項１１】
回転電機巻線と、回転電機巻線を配置するコア部材とを備え、ロータとして使用する回転電機構成部材であって、
回転電機巻線は、コア部材に設けた複数のティースの根元側に波巻き形状に配置された根元側巻線と、複数のティースの先端側に波巻き形状に配置された先端側巻線とを含み、
根元側巻線は、単相巻線であり、
先端側巻線は、それぞれ波状に形成された第１導体及び第２導体を含み、
第１、第２導体の接続部を根元側ロータ巻線に接続しており、
さらに、第１導体と第２導体とのそれぞれに、励起された誘導電流を整流するように接続された整流素子を備え、
先端側巻線は、請求項７または請求項８に記載した回転電機巻線であることを特徴とする回転電機構成部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機のステータまたはロータに設けられる回転電機巻線及びステータまたはロータとして使用する回転電機構成部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、モータまたは発電機である回転電機において、ステータとロータとの少なくとも一方に巻線を設ける構造が知られている。例えば、特許文献１には、図１４に略図で示す回転電機が記載されている。図１４に示す回転電機１０では、ステータ１２において、ステータコア１４に集中巻きで３相のステータ巻線１６ｕ、１６ｖ、１６ｗを巻装し、ステータ巻線１６ｕ、１６ｖ、１６ｗに交流電流を流すことで高調波成分を含む回転磁界を生成する。また、ロータ１８は、回転軸１９に固定しており、ロータコア２０にロータ巻線２２ａ、２２ｂを巻装し、ロータ巻線２２ａ、２２ｂを整流素子であるダイオード２４ａ、２４ｂにより短絡している。ダイオード２４ａ、２４ｂは、誘導起電力の発生にともなってロータ巻線２２ａ、２２ｂに励起される誘導電流を整流する。ロータコア２０は、ロータ巻線２２ａ、２２ｂに整流された電流が流れることで突極２６を磁化させ、磁極が固定された磁石として機能する。周方向に隣接する突極２６同士で磁化方向は逆になっている。また、ロータ巻線２２ａ、２２ｂは、各突極２６に短節巻きで巻装し、各突極２６に巻装したロータ巻線２２ａ、２２ｂにおいて、ロータ１８の回転軸まわりの周方向に関する幅は、電気角で１８０度に相当する幅よりも小さくしている。
【０００３】
このような特許文献１に記載された回転電機によれば、例えば３相のステータ巻線１６ｕ、１６ｖ、１６ｗに３相の交流電流を流すことで、ステータ１２に回転磁界が生成され、回転磁界がロータ１８に作用するので、これに応じてロータ１８の突極２６がステータ１２の回転磁界に吸引され、ロータ１８が回転磁界に同期してリラクタンストルクにより回転駆動する。また、回転磁界がロータ巻線２２ａ、２２ｂに鎖交すると、各ロータ巻線２２ａ、２２ｂには、空間高調波成分によりロータ１８の基本波成分の回転周波数と異なる周波数の磁束変動が生じる。この磁束によって各ロータ巻線２２ａ、２２ｂに誘導起電力が発生する。そして、整流された電流がロータ巻線２２ａ、２２ｂに流れるのに応じて各突極２６が磁化し、回転磁界と相互作用して、吸引及び反発作用が生じる。このため、ロータ１８に磁石トルクに相当するトルクを作用させることができる。また、ロータ巻線２２ａ、２２ｂに誘導電流を効率よく発生することができ、ロータ１８に作用するトルクを効率よく増大させることができる。
なお、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献１の他に特許文献２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１１２０９１号公報
【特許文献２】特開２０００−６９７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ただし、特許文献１に記載された回転電機のステータ１２またはロータ１８に設けられた巻線の場合、断面丸形のエナメル線等の導体（丸線）により構成すると、複数本の導体を配置したスロット部で空間に占める導体の面積である導体占積率を大きくする面から改良の余地がある。
【０００６】
これに対して、特許文献２には、複数相のコイル導体を波巻きして重ねてなる多相波巻き巻線を、スロットに三相二層型で巻装することが記載されている。各相のコイル導体のスロット両側のコイルエンドに位置する渡り導体部に、径方向に渡り導体部の厚さだけ段差をそれぞれ設けている。そして各相のコイル導体で同一形状に塑性変形された渡り導体部を周方向に順次ずらして配置することで径方向寸法が小さくなるコイルエンドを作成できるとされている。また、断面長方形の角形導体を用いても丸線を用いてもよいとされている。また、プレス成形などで各相のコイル導体を作製するとされている。
【０００７】
ただし、特許文献２に記載された多相波巻き巻線の場合、多相分を分布巻きでスロットに設けているので、巻き方が複雑になり、しかもそれぞれの渡り導体部に段差を設ける複雑な加工が必要になる。また、段差を設けない場合でもコイルエンドで複数相の導体が交差する場合には曲げ加工が必要となる可能性があり、やはり複雑な加工が必要になる等、製造を容易に行えない可能性がある。
【０００８】
本発明の目的は、回転電機巻線及び回転電機構成部材において、巻線の配置空間での導体占積率を向上させるとともに、巻線を設ける回転電機の製造を容易に行えるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のうち、第１の発明に係る回転電機巻線は、回転電機のステータまたはロータに設けられる回転電機巻線であって、１層の断面が矩形の角線で、全体を波状に形成した導体素線を含み、ステータまたはロータに波巻き形状に配置して単相の巻線として使用することを特徴とする回転電機巻線である。
【００１０】
第１の発明に係る回転電機巻線によれば、角線の導体素線を含むことにより巻線の配置空間での導体占積率を向上できるとともに、ステータまたはロータに波巻き形状に配置して単相の巻線として使用するので、複数相の巻線を分布巻きで設ける場合と異なり、コイルエンドで複雑な曲げ加工や段差形成の加工を行う必要がなくなり、巻線を設ける回転電機の製造を容易に行える。また、導体素線を金属板のプレス加工やレーザ加工により構成する場合には、更なる製造の容易化を図れる。また、波巻き形状に構成するので、巻線の接続点の減少によりコストを低減できる。
【００１１】
また、本発明のうち、第２の発明に係る回転電機構成部材は、第１の発明に係る回転電機巻線と、回転電機巻線を配置するコア部材とを備え、ステータまたはロータとして使用する。
【００１２】
また、第２の発明に係る回転電機構成部材において、好ましくは、コア部材は、コアまたは軸であり、回転電機巻線は、コア部材の径方向外側に複数周回巻き付けることにより、複数層積層させている。
【００１３】
上記構成によれば、溶接部等の接続部の数を減少でき、製造をさらに容易に行えるとともに、回転電機構成部材をロータとする場合には、使用時に作用する遠心力に対して強度確保を図れる。
【００１４】
また、本発明のうち、第３の発明に係る回転電機構成部材は、回転電機巻線と、回転電機巻線を配置するコア部材とを備え、ロータとして使用する回転電機構成部材であって、回転電機巻線は、コア部材に設けた複数のティースの根元側に波巻き形状に配置された根元側巻線と、複数のティースの先端側に波巻き形状に配置された先端側巻線とを含み、根元側巻線は、単相巻線であり、先端側巻線は、それぞれ波状に形成された第１導体及び第２導体を含み、第１、第２導体の接続部を根元側ロータ巻線に接続しており、さらに、第１導体と第２導体とのそれぞれに、励起された誘導電流を整流するように接続された整流素子を備え、根元側巻線は、第１の発明に係る回転電機巻線であることを特徴とする回転電機構成部材である。
【００１５】
上記構成によれば、先端側巻線に主にステータからの磁界を受け誘導電流を励起する機能を持たせ、根元側巻線に主に誘導電流により磁界を生成する機能を持たせることができる。このため、製造の容易化と導体占積率の向上とを図れる構造で、コア部材先端側でのロータの回転に伴う遠心力の作用にかかわらず先端側巻線の外側への変位を規制する構造をなくすかまたは小さくでき、性能向上と遠心力に対する強度向上との両立を図れる。また、先端側巻線または根元側巻線を、コア部材の径方向外側に複数周回巻き付けることにより、複数層積層させることにより構成した場合には、溶接部等の接続部の減少を図れ、製造をさらに容易に行える。また、コイルエンド部の重なりが最大２相分となるため、コイルエンドの径方向長さを小さくできる。
【００１６】
また、第３の発明に係る回転電機構成部材において、好ましくは、さらに、第１導体及び第２導体は、それぞれ断面が矩形の角線の導体素線であって、全体を波状に形成した導体素線を含む。
【００１７】
また、第３の発明に係る回転電機構成部材において、好ましくは、第１導体は、１層の断面が矩形の角線で全体を波状に形成した導体素線を長さ方向全長にわたって幅方向中間部で絶縁部を介して２に分離することにより構成される２の分割導体素線の一方の分割導体素線を含み、第２導体は、２の分割導体素線の他方の分割導体素線を含む。
【００１８】
また、本発明のうち、第４の発明に係る回転電機巻線は、回転電機のステータまたはロータに設けられる回転電機巻線であって、１層の断面が矩形の角線で全体を波状に形成した導体素線を長さ方向全長にわたって幅方向中間部で絶縁部を介して２に分離することにより構成される２の分割導体素線の一方の分割導体素線を含む第１導体と、２の分割導体素線の他方の分割導体素線を含む第２導体とを備え、ステータまたはロータに波巻き形状に配置して２相の集中巻きの巻線として使用することを特徴とする回転電機巻線である。
【００１９】
第４の発明に係る回転電機巻線によれば、それぞれ角線の分割導体素線を含む第１導体及び第２導体を備えることにより巻線の配置空間での導体占積率を向上できる。また、２の分割導体素線は、波状に形成した導体素線を長さ方向全長にわたって幅方向中間部で絶縁部を介して分離することにより構成され、ステータまたはロータに波巻き形状に配置して２相の集中巻きの巻線として使用するので、複数相の巻線を分布巻きで設ける場合と異なり、コイルエンドで複雑な曲げ加工や段差形成の加工を行う必要がなくなり、巻線を設ける回転電機の製造を容易に行える。また、導体素線を金属板のプレス加工やレーザ加工により構成する場合には、更なる製造の容易化を図れる。また、コイルエンドで２相の巻線となる第１導体及び第２導体が異なる相で径方向に重ならないので、コイルエンドの径方向長さを小さくできる。また、波巻き形状に構成するので、巻線の接続点の減少によりコストを低減できる。
【００２０】
また、本発明のうち、第５の発明に係る回転電機巻線は、回転電機のステータまたはロータに設けられる回転電機巻線であって、それぞれ１層の断面が矩形の角線で、全体を波状に形成した１相分の導体素線を含む第１導体及び第２導体を備え、第１導体及び第２導体は、径方向に分かれて配置するとともに、第１導体と第２導体との波形の位相を１８０度ずらせて、ステータまたはロータに集中巻きの波巻き形状に配置して２相の集中巻きの巻線として使用することを特徴とする回転電機巻線である。
【００２１】
第５の発明に係る回転電機巻線によれば、２相巻線として使用する第１導体及び第２導体が角線の導体素線を含むことにより巻線の配置空間での導体占積率を向上できる。また、第１導体及び第２導体は、ステータまたはロータに集中巻きの波巻き形状に配置して使用するので、複数相の巻線を分布巻きで設ける場合と異なり、コイルエンドで複雑な曲げ加工や段差形成の加工を行う必要がなくなり、巻線を設ける回転電機の製造を容易に行える。また、導体素線を金属板のプレス加工やレーザ加工により構成する場合には、更なる製造の容易化を図れる。また、コイルエンドで２相の巻線がステータまたはロータの軸方向に重ならないので、コイルエンドの軸方向長さを小さくできる。また、波巻き形状に構成するので、巻線の接続点の減少によりコストを低減できる。
【００２２】
また、第６の発明に係る回転電機構成部材は、第４または第５の発明に係る回転電機巻線と、回転電機巻線を配置するコア部材とを備え、ステータまたはロータとして使用することを特徴とする回転電機構成部材である。
【００２３】
また、第６の発明に係る回転電機構成部材において、好ましくは、コア部材は、コアまたは軸であり、回転電機巻線は、コア部材の径方向外側に複数周回巻き付けることにより、複数層積層させている。
【００２４】
上記構成によれば、溶接部等の接続部の数を減少でき、製造をさらに容易に行えるとともに、回転電機構成部材をロータとする場合には、使用時に作用する遠心力に対して強度確保を図れる。
【００２５】
また、第７の発明に係る回転電機構成部材は、回転電機巻線と、回転電機巻線を配置するコア部材とを備え、ロータとして使用する回転電機構成部材であって、回転電機巻線は、コア部材に設けた複数のティースの根元側に波巻き形状に配置された根元側巻線と、複数のティースの先端側に波巻き形状に配置された先端側巻線とを含み、根元側巻線は、単相巻線であり、先端側巻線は、それぞれ波状に形成された第１導体及び第２導体を含み、第１、第２導体の接続部を根元側ロータ巻線に接続しており、さらに、第１導体と第２導体とのそれぞれに、励起された誘導電流を整流するように接続された整流素子を備え、先端側巻線は、第４または第５の発明に係る回転電機巻線であることを特徴とする回転電機構成部材である。
【００２６】
上記構成によれば、先端側巻線に主にステータからの磁界を受け誘導電流を励起する機能を持たせ、根元側巻線に主に誘導電流により磁界を生成する機能を持たせることができる。このため、製造の容易化と導体占積率の向上とを図れる構造で、コア部材先端側でのロータの回転に伴う遠心力の作用にかかわらず先端側巻線の外側への変位を規制する構造をなくすかまたは小さくでき、性能向上と遠心力に対する強度向上との両立を図れる。また、先端側巻線または根元側巻線を、コア部材の径方向外側に複数周回巻き付けることにより、複数層積層させることにより構成した場合には、溶接部等の接続部の減少を図れ、製造をさらに容易に行える。また、コイルエンド部の径方向の重なりが最大２相分となるため、コイルエンドの径方向長さを小さくできる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の回転電機巻線及び回転電機構成部材によれば、巻線の配置空間での導体占積率を向上できるとともに、巻線を設ける回転電機の製造を容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る回転電機構成部材であるロータを示す略図である。
【図２】図１において、ロータの周方向を横方向に伸ばして径方向に見た図である。
【図３】ロータ巻線を１層のみとして示す、図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図１のロータを構成する場合に、ロータコアに導体を巻き付ける様子を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るステータ巻線を、ステータの周方向を横方向に伸ばして径方向に見た図である。
【図６】ステータ巻線を１層のみとして示す、図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係るステータ巻線を、ステータの周方向を横方向に伸ばして径方向に見た図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係るロータを含む回転電機を示す略図である。
【図９】図８からロータのみを取り出して示す略図である。
【図１０】図９においてロータ巻線の等価回路を示す図である。
【図１１】第４の実施の形態における磁界の生成を説明する図である。
【図１２】第４の実施の形態における磁界の生成を説明する図である。
【図１３】図９において、１のティース周りでのロータ巻線配置の別例を示す略断面図である。
【図１４】従来構造の回転電機を示す略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
［第１の発明の実施の形態］
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。図１から図４は、本発明の第１の実施の形態を示している。図１に示すように、本実施の形態の回転電機巻線であるロータ巻線は、モータまたは発電機として使用される回転電機のロータに設けられる。図１に示すように、ロータ１８は、コア部材であるロータコア２０と、ロータコア２０の周囲に設けた単相のロータ巻線２８とを備える。ロータコア２０は、外周面の周方向複数個所に突出させた突極であるティース３０を設けている。ロータ１８は、使用時に回転軸１９に固定し、ハウジング等の固定部材に回転可能に支持する。ロータ１８は、後述するステータ(図示省略）の径方向内側に対向配置し、ラジアル型の回転電機を構成する。
【００３０】
ロータ１８の外周部に、複数のティース３０に波巻きでかけ渡すように、単相のロータ巻線２８を複数層積層して設けている。すなわち図２に示すように、ロータ１８に設けたすべてのティース３０に軸方向（図２の上下方向）片側からと他側からとに交互にかけ渡すように、ロータ巻線２８を波巻き形状に配置している。図３に示すように、ロータ巻線２８は、１層の断面が矩形または略矩形である平角線等の角線の、全体を波状に形成した導体素線３２を含む。また、導体素線３２の表面に絶縁部を設けることにより導体を構成している。
【００３１】
なお、導体素線３２の断面形状は、長方形、正方形の矩形状の他、角部が少しだけ丸まった略矩形状であってもよい。また、導体素線３２は、銅、アルミニウム、銀、鉄、金、またはそれらの合金等の導電性を有する導電性材料により構成している。
【００３２】
このようなロータ巻線２８は、例えば次のようにして構成する。まず、平板状の導電性材料である金属板に打ち抜き等のプレス加工を施すことにより、断面矩形で全体が波形であり平板状に伸ばした形状の導体素線３２（図４）を造る。このような導体素線３２は、ロータコア２０の隣り合うティース３０の間のスロット３６に挿入する直線状のスロット挿入部と、スロット挿入部に対し略直角に結合された渡り部とを有する。すなわち、導体素線３２は、平行に配置された複数のスロット挿入部と、隣り合うスロット挿入部の一端同士または他端同士を、スロット挿入部に対し略直角に連結する略直線状の渡り部とを有し、渡り部はスロット挿入部の一端側と他端側とに交互に設けている。
【００３３】
次いで、例えば上記の導体素線３２の表面に絶縁部を塗布する等により絶縁部を設けることにより導体とした後、図４に示すように、ロータコア２０の径方向外側に複数周回、複数のティース３０の軸方向片側からと他側からとに交互に波巻きでかけ渡すように巻き付ける。これにより、ロータコア２０の径方向外側に複数層積層したロータ巻線２８（図１）を構成する。そしてロータコア２０に巻き付けたロータ巻線２８の両端を図示しないスリップリングを介して単相の直流または交流の電源に接続することにより、ロータ巻線２８を単相巻線として使用する。
【００３４】
この状態で、ロータ巻線２８は、図２に示すように、複数のスロット３６のそれぞれに直線状のスロット挿入部が挿入されるように波巻き形状に配置され、単相のロータ巻線２８が構成される。また、ロータコア２０の軸方向両端から外側に外れた部分に配置された渡り部により、コイルエンド３８が構成される。
【００３５】
この場合、例えば、図２に矢印αで示す方向にロータ巻線２８に電流が流れることにより、図２のＰ部のティース３０の周囲に時計方向に電流が流れ、図２のＱ部のティース３０の周囲に反時計方向に電流が流れる。このため、Ｐ部とＱ部とで異なる向きの磁場が形成される。
【００３６】
このようなロータ巻線２８を含むロータ１８は、一般的な３相巻線構造を有する図示しないステータの径方向内側に対向配置する。ステータは、固定のハウジング等に固定する。ステータは、ステータコアを含み、ステータコアは、内周面の周方向複数個所に突出させたティースを有する。ティースの周囲に集中巻きまたは分布巻きで３相のステータ巻線を設けている。使用時には、例えばステータ巻線に、ロータ１８に同期した３相の交流電流を流すとともに、ロータ巻線２８に単相の直流電流を流すことで、ロータ巻線２８に界磁電流を流し、ロータ１８を巻線型同期機を構成するものとして使用する。これによりロータ１８が駆動される。
【００３７】
なお、本実施の形態では、金属板にプレス加工を施すことにより導体素線３２を形成しているが、本発明はこのような構成に限定するものではない。例えば、金属板にレーザ加工を施して波状に形成した導体素線を構成することもできる。
【００３８】
このような回転電機巻線及び回転電機構成部材によれば、ロータ巻線２８が角線の導体素線３２を含むことによりロータ巻線２８の配置空間での導体占積率を向上できる。これとともに、ロータ１８にロータ巻線２８を波巻き形状に配置して単相の巻線として使用するので、上記の特許文献２に記載された従来構造のように複数相の巻線を分布巻きで設ける場合と異なり、図２に示すようにロータ巻線２８のコイルエンド３８で、複数相の巻線が曲げられるように交差することがなく、複雑な曲げ加工や段差形成の加工を行う必要がなくなる。このため、ロータ巻線２８を設ける回転電機の製造を容易に行える。したがって、ロータ巻線２８の配置空間での導体占積率を向上できるとともに、回転電機の製造を容易に行える。
【００３９】
また、導体素線３２を金属板のプレス加工やレーザ加工により構成する場合には、更なる製造の容易化を図れる。また、ロータ巻線２８を波巻き形状に構成するので、ロータ巻線２８の接続点の減少によりコストを低減できる。なお、ロータ巻線２８は、１本の導体素線３２により構成するものに限定するものではなく、複数本の波状に形成した導体素線の端部を溶接等により接続することにより１のロータ巻線を構成することもできる。例えば、ロータコア２０に導体素線を１周分または半周分設けるごとに、次に巻き付ける別の導体素線の端部に溶接等により接続することができる。この構成の場合もロータ巻線２８の接続点の減少を図れる。
【００４０】
なお、ロータ巻線２８の両端を(ダイオード等を介さず)短絡させて、ロータ１８を誘導機を構成するものとして使用することもできる。この場合もロータ巻線２８には単相電流(交流電流)が流れる。また、このようにロータ巻線２８を短絡する場合に、ロータ１８に設けるロータ巻線２８を、各層ごとに設けて配置した複数のロータ巻線２８とし、各層、すなわち各周ごとのロータ巻線２８で端部同士を接続してそれぞれ略環状に構成することもできる。また、ロータ巻線２８は、ロータコア２０の径方向外側に複数周回巻き付けることにより、複数層積層させているので、ロータ巻線２８を構成するために複数の導体素線を溶接等により接続する必要がない。このため、溶接部等の接続部の数を減少でき、製造をさらに容易に行える。また、ロータ１８に本発明を適用した本実施の形態では、使用時にロータ１８の回転により遠心力が作用するのにもかかわらず、ロータ巻線２８の外側への変位を防止できるので、遠心力に対して強度確保を図れる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、ロータ巻線２８をロータコア２０に設けているが、本実施の形態はこれに限定するものではなく、ロータコア２０の代わりに外周面が略円筒面状のロータ軸にロータ巻線２８を波巻き形状に配置することもできる。この場合、例えば、ロータ軸にロータ巻線２８を係止するための突起等の係止手段が設けられていればよい。この場合、ロータは、空芯にロータ巻線２８を配置したのと同様になる。
【００４２】
また、上記では、ロータ１８に角線の導体素線３２を含むロータ巻線２８を設ける場合を説明した。ただし、ステータに設けるステータ巻線として、１層の断面が矩形の角線の、全体を波状に形成した導体素線を含み、ステータに波巻き形状に配置して単相の巻線として使用するステータ巻線を採用することもできる。この場合、例えばステータ巻線を２相として使用する場合には、後述する図５、図６または図７のように構成する。この２相巻線については、後で詳しく説明する。なお、ステータに設けるステータ巻線を単相とする場合には、ステータ巻線を上記のロータ巻線２８と同様にして構成し、ステータを構成するステータコアに巻き付け、はめ込み等により設けることができる。
【００４３】
また、本実施の形態では、径方向内側にロータ１８を配置し、径方向外側にステータ１２を設けた場合を説明したが、ロータ１８とステータ１２との径方向の内外を逆にした構成に本発明を適用することもできる。また、ロータ１８またはステータ１２に巻線を設ける場合に、例えば、コアを複数に分割した分割コアにして巻線を設けたロータ１８またはステータ１２を構成することもできる。
【００４４】
また、巻線を構成する導体素線は、金属のプレス加工またはレーザ加工により構成する場合に限定するものではなく、例えばダイキャストにより波形の導体素線を造ることもできる。また、ローラキャストと呼ばれる互いに対向する一対のローラの組を複数使用した鍛造加工により、波形の導体素線を造ることもできる。また、波形の巻線を構成するために、波形を分割しような形状を有する２以上の巻線要素を、コアの軸方向片側と他側とに対応する方向の両側から突き合わせて溶接等により接続して、波形の巻線を構成することもできる。
【００４５】
また、ロータ巻線またはステータ巻線は、コアまたは軸に複数層を積層する場合に限定するものではなく、１層のみとすることもできる。
【００４６】
［第２の発明の実施の形態］
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るステータ巻線を、ステータの周方向を横方向に伸ばして径方向に見た図である。図６は、ステータ巻線を１層のみとして示す、図５のＢ−Ｂ断面図である。図５、図６に示すように、本実施の形態では、ステータ１２に設けるステータ巻線４４を２相巻線として構成している。すなわチ、ステータ巻線４４は、上記の第１の実施の形態のロータ巻線２８（図１等）を構成する導体素線と同様に、それぞれ１層の断面が矩形の角線で全体を波状に形成した導体素線を構成し、その導体素線を長さ方向全長にわたって幅方向中間部で絶縁部４６（図６）を介して２に分離することにより構成される２の分割導体素線４８，５０のうちの一方の分割導体素線４８を含む第１導体５１と、２の分割導体素線４８，５０の他方の分割導体素線５０を含む第２導体５３とを備える。したがって、２の分割導体素線４８，５０はそれぞれ波形である。図６に示すように、ステータ巻線４４は、第１導体５１及び第２導体５３同士を絶縁部４６を介して結着部（図示せず）等により結合することにより構成している。なお、絶縁部４６は、分割導体素線４８，５０の表面にそれぞれ塗布等により設けることもできる。
【００４７】
また、結着部は、例えば、融着剤としての樹脂や、接着剤としての樹脂を有する樹脂により構成する。例えば、融着材として、ポリビニルブチラール系、ポリアミド系、エポキシ系等の熱融着性を有する樹脂や、アルコール可溶に編成されたポリアミド系等のアルコール融着性を有する樹脂があり、接着剤として、ＥＶＡ系、アクリル系、ウレタン系、シリコーン系等の樹脂がある。なお、結着部は、このような構成に限定するものではなく、種々の接着部等を使用できる。
【００４８】
ステータ巻線４４を構成する場合、例えば、金属板にプレス加工等を施すことにより、１本の波形の導体素線を構成する。そして、１本の導体素線を長さ方向全長にわたって幅方向中間部で切断加工により分離することにより、それぞれ波形の２の分割導体素線４８，５０を構成する。次いで、各分割導体素線４８，５０の表面に塗布等により絶縁部４６を設けて第１導体５１及び第２導体５３とした状態で、各導体５１，５３同士を絶縁部４６を介して結着部により結合し、全体が波形であるステータ巻線４４を構成する。
【００４９】
このようなステータ巻線４４は、ステータコア１４にはめ込み等により複数層を互いに積層した状態で波形に配置して、ステータ１２を構成する。使用時には、各導体５１，５３のうち、一方の導体５１（または５３）(以下単に一方の導体５１とする。)に、ロータ１８(図１４参照)の回転周波数に同期した周波数の交流電流を流す。また、各導体５１，５３のうち、他方の導体５３（または５１）(以下単に他方の導体５３とする。)に、一方の導体５１に流す交流電流の周波数と異なる周波数の交流電流を流す。このため、一方の導体５１によりステータ１２に基本波回転磁界が生成され、同時に他方の導体５３によりステータ１２に、基本波とは異なる周波数の回転磁界（例えば基本波よりも高次の高調波回転磁界）を生成することができる。この場合、一方の導体５１と他方の導体５３とに互いに同じ向き(例えば図５のα方向またはβ方向)の電流を流す。したがって、ステータ巻線４４は、ステータ１２に波巻き形状に配置され、２相の集中巻きの巻線として使用される。
【００５０】
このようなステータ巻線４４を含むステータ１２は、ロータ１８(図１４参照)に径方向に対向配置させて使用する。この場合、例えば、ロータ１８として、上記の図１４に示した特許文献１に記載された回転電機１０を構成するロータ１８と同様の構成を有するものを使用する。この場合、ロータ１８は、ロータコア２０にロータ巻線２２ａ、２２ｂを巻装し、ロータ巻線２２ａ、２２ｂを整流素子であるダイオード２４ａ、２４ｂにより短絡している。ダイオード２４ａ、２４ｂは、誘導起電力の発生にともなってロータ巻線２２ａ、２２ｂに励起される誘導電流を整流する。ロータコア２０は、ロータ巻線２２ａ、２２ｂに整流された電流が流れることで突極２６を磁化させ、磁極が固定された磁石として機能する。周方向に隣接する突極２６同士で磁化方向は逆になっている。また、ロータ巻線２２ａ、２２ｂは、各突極２６に短節巻きで巻装し、各突極２６に巻装したロータ巻線２２ａ、２２ｂにおいて、ロータ１８の回転軸まわりの周方向に関する幅は、電気角で１８０度に相当する幅よりも小さくしている(より好ましくは略９０度に相当する幅とする。)。このようなロータ１８とステータ１２とを組み合わせた回転電機では、ステータ１２の他方の導体５３による高調波回転磁界によりロータ巻線２２ａ、２２ｂに誘導電流を生じさせ、突極２６が磁化するので、ステータ１２の一方の導体５１による基本波回転磁界との関係でロータ１８にトルクを発生させることができる。なお、ロータ１８に設けるロータ巻線は、上記の図１に示したのと同様に、波巻き配置の角線を使用する構成で、さらに、ロータ巻線の両端をダイオードを介して電流が一方向に流れるように短絡させた構成を使用することもできる。この場合も、同様に、ロータ巻線に誘導電流を生じさせ、ロータにトルクを発生させることができる。このようなステータ巻線４４及びステータ１２によれば、角線の導体素線を分離した２の分割導体素線４８，５０の一方の分割導体素線４８を含む第１導体５１と、２の分割導体素線４８，５０の他方の分割導体素線５０を含む第２導体５３とを備えることによりステータ巻線４４の配置空間での導体占積率を向上できる。これとともに、２の分割導体素線４８，５０は、波状に形成した１の導体素線を長さ方向全長にわたって幅方向中間部で絶縁部４６を介して分離することにより構成され、ステータ１２に波巻き形状に配置して２相の集中巻きの巻線として使用する。このため、上記の特許文献２に記載の従来構造のように、複数相の巻線を分布巻きで設ける場合と異なり、ステータ巻線４４のステータコア１４両端から軸方向外側に外れた部分に位置するコイルエンド５２で、複雑な曲げ加工や段差形成の加工を行う必要がなくなる。このため、ステータ巻線４４を設ける回転電機の製造を容易に行える。
【００５１】
また、導体素線を金属板のプレス加工やレーザ加工により構成する場合には、更なる製造の容易化を図れる。また、コイルエンド５２で２相の巻線となる第１導体５１及び第２導体５３が異なる相でステータ１２の径方向に重ならない、すなわちラップしないので、コイルエンド５２の径方向（図５の表裏方向）長さを小さくできる。また、ステータ巻線４４を波巻き形状に構成するので、巻線の接続点の減少によりコストを低減できる。その他の構成及び作用は、上記の第１の実施の形態と同様である。
【００５２】
なお、上記では、２の分割導体素線４８，５０により構成する第１導体５１及び第２導体５３を互いに結着部等により結合してステータ巻線４４を構成するとしたが、２の導体５１，５３を互いに分離して独立に配置することによりステータ巻線を構成することもできる。また、上記では、２相巻線をステータ巻線４４とした場合を説明したが、２相巻線として使用するロータ巻線で、本実施の形態のステータ巻線４４と同様に構成することもできる。この場合、２相巻線のロータ巻線は、例えば後述する図８、図９に示すように、単相巻線のロータの径方向外側に配置し、径方向内側の単相巻線の両端にダイオードを介してまたは直接に接続することができる。また、上記の図１から図４に示した第１の実施の形態のロータ１８のロータ巻線に上記の２相巻線の構成を採用し、２相巻線を互いに並列にまたは分離して電流が流れる構成とすることもできる。また、ステータの径方向内側にロータを対向配置する構成、ステータの径方向外側にロータを対向配置する構成のいずれに設けるステータまたはロータの巻線でも、本実施の形態のステータ巻線と同様に構成できる。
【００５３】
［第３の発明の実施の形態］
図７は、本発明の第３の実施の形態に係るステータ巻線を、ステータの周方向を横方向に伸ばして径方向に見た図である。本実施の形態の場合も、ステータ１２に設けるステータ巻線５４を２相巻線として構成している。すなわちステータ巻線５４は、上記の第１の実施の形態のロータ巻線２８（図１等）を構成する導体素線３２（図３）と同様に、それぞれ１層の断面が矩形の角線の、全体を波状に形成した１相分の導体素線３２を含む第１導体５６及び第２導体５８を備える。そして、第１導体５６及び第２導体５８を、ステータコア１４に径方向に分かれて１層ずつ交互に積層するように配置するとともに、第１導体５６と第２導体５８との波形の位相を１８０度ずらせて、すなわち軸方向（図７の上下方向）の向きを逆にして、ステータ１２に集中巻きの波巻き形状に配置している。各導体５６，５８の表面に絶縁部を設けている。なお、第１導体５６及び第２導体５８を、ステータコア１４に径方向に分かれて複数層ずつそれぞれ積層して互いに接続するように設けて、交互に積層するように配置してもよい。
【００５４】
このようなステータ巻線５４を構成する場合も、例えば、金属板にプレス加工等を施すことにより導体素線３２を構成する。また、ステータ巻線５４をステータコア１４に配置する場合、第１導体５６と、第２導体５８とを順に積層するようにステータコア１４に設けてもよいし、１ずつまたは複数ずつの第１導体５６及び第２導体５８を組み合わせて１組とした状態で、ステータコア１４に１組ずつ順に積層してもよい。
【００５５】
このようなステータ巻線５４を含むステータ１２の使用時には、電源からそれぞれの導体５６，５８に、互いに逆向きの交流電流を流す。例えば、第１導体５６に図７の矢印α方向に交流電流を流し、第２導体５８に図７の矢印γ方向に交流電流を流す。また、各導体５６，５８のうち、一方の導体５６（または５８）(以下単に一方の導体５６とする。)に、ロータ１８(図１４参照)の回転周波数に同期した周波数の交流電流を流す。また、各導体５６，５８のうち、他方の導体５８（または５６）(以下単に他方の導体５８とする。)に、一方の導体５６に流す交流電流の周波数と異なる周波数の交流電流を流す。このため、一方の導体５６によりステータ１２に基本波回転磁界が生成され、同時に他方の導体５８によりステータ１２に、基本波とは異なる周波数の回転磁界（例えば高次の高調波回転磁界）を生成することができる。このような、ステータ巻線５４は、ステータ１２に波巻き形状に配置され、２相の集中巻きの巻線として使用される。
【００５６】
このようなステータ巻線５４を含むステータ１２は、ロータ１８（図１４参照）に径方向に対向配置して使用する。この場合に使用するロータ１８の構成は、上記の図５、図６に示した第２の実施の形態で使用するロータ１８と同様である。したがって、ステータ１２とロータ１８とを含む回転電機によりロータ１８にトルクを発生できる。このようなステータ巻線５４及びステータ１２によれば、２相巻線として使用する第１導体５６及び第２導体５８が角線の導体素線３２を含むことにより、ステータ巻線５４の配置空間での導体占積率を向上できる。これとともに、第１導体５６及び第２導体５８は、ステータ１２に集中巻きの波巻き形状に配置して使用するので、上記の特許文献２に記載された従来構造のように、複数相の巻線を分布巻きで設ける場合と異なり、ステータ巻線５４のステータコア１４両端から軸方向外側に外れた部分に位置するコイルエンド５２で、複雑な曲げ加工や段差形成の加工を行う必要がなくなり、巻線を設ける回転電機の製造を容易に行える。
【００５７】
また、導体素線３２を金属板のプレス加工やレーザ加工により構成する場合には、更なる製造の容易化を図れる。また、コイルエンド５２で２相の巻線がステータ１２の軸方向に重ならないので、コイルエンド５２の軸方向長さを小さくできる。また、波巻き形状に構成するので、巻線の接続点の減少によりコストを低減できる。その他の構成及び作用は、上記の図１から図４に示した第１の実施の形態と同様である。
【００５８】
なお、上記では、２相巻線をステータ巻線５４とした場合を説明したが、２相巻線として使用するロータ巻線２８で、本実施の形態のステータ巻線５４と同様に構成することもできる。この場合、例えば、上記の図１から図４に示した第１の実施の形態のロータ１８のロータ巻線に上記の２相巻線の構成を採用し、２相巻線を互いに並列にまたは分離して電流が流れる構成とすることもできる。また、ステータの径方向内側にロータを対向配置する構成、ステータの径方向外側にロータを対向配置する構成のいずれに設けるステータまたはロータの巻線でも、本実施の形態のステータ巻線と同様に構成できる。
【００５９】
［第４の発明の実施の形態］
図８は、本発明の第４の実施の形態に係るロータを含む回転電機を示す略図である。図９は、図８からロータのみを取り出して示す略図である。図１０は、図９においてロータ巻線の等価回路を示す図である。図１１、図１２は、本実施の形態における磁界の生成を説明する図である。
【００６０】
図８に示すように、回転電機１０は、径方向外側に配置されたステータ１２と、ステータ１２の径方向内側に対向配置されたロータ１８とを備える。ステータ１２の構造は、上記の図１４に示した従来構造のステータ１２と同様である。すなわちステータ１２は、ステータコア１４に設けた複数のティース４０に集中巻きで３相のステータ巻線１６ｕ、１６ｖ、１６ｗを巻装し、各相のステータ巻線１６ｕ、１６ｖ、１６ｗに交流電流を流すことで高調波成分を含む回転磁界を生成する。
【００６１】
一方、ロータ１８は、コア部材であるロータコア２０と、ロータコア２０に設けたロータ巻線６０とを備える。ロータ巻線６０は、ロータコア２０に設けた複数のティース３０に径方向内側、すなわち根元側に波巻き形状に配置された根元側巻線６２と、複数のティース３０の先端側に波巻き形状に配置された先端側巻線６４とを含む。根元側巻線６２は、上記の図１から図４に示した第１の実施の形態で説明したロータ巻線２８と同様の構成を有する。すなわち、根元側巻線６２は、１層の断面が矩形の角線の全体を波状に形成した導体素線を含み、根元側巻線６２をロータコア２０のティース３０周りに波巻き形状に配置して単相巻線として使用する。
【００６２】
また、図９に示すように、先端側巻線６４は、それぞれ波状に形成された第１導体６６及び第２導体６８により構成する２相巻線として、上記の図５から図６に示した第２の実施の形態で説明したステータ巻線４４と同様の構成を有する巻線を使用する。例えば、図８、図９に示すように、先端側巻線６４を、第２の実施の形態のステータ巻線４４（図５、図６参照）と同様の構成を有する巻線とする場合、第１導体６６は、波状に形成した２の分割導体素線４８，５０（図５）の一方の分割導体素線４８（図５）を含む。また、第２導体６８は、２の分割導体素線４８，５０の他方の分割導体素線５０（図５）を含む。なお、図８、図９では、第１導体６６、第２導体６８を互いに分離して結合されないような図示としているが、両導体６６、６８を絶縁部を介して互いに結合することもできる。そして、図１０のロータ巻線６０の等価回路図で示すように、第１導体６６及び第２導体６８にそれぞれ同方向（図５の構成の場合）または逆方向（図７の構成の場合）に励起された電流を整流するように整流素子であるダイオード２４ａ、２４ｂを接続している。
【００６３】
また、第１、第２導体６６、６８の一端同士の接続部Ｒを根元側ロータ巻線６０の一端に接続し、第１、第２導体６６、６８の他端に接続したダイオード２４ａ、２４ｂの負極側を根元側ロータ巻線６０の他端に接続している。なお、図１０では、第１導体６６及び第２導体６８は、それぞれ複数のティース４０に波巻きで配置しているため、各導体６６，６８に電流が流れる場合に互いに隣り合うティース４０同士で異なる向きの磁場が生成される。この作用については、後で詳しく説明する。
【００６４】
このような回転電機１０では、ステータ１２に３相の交流電流を流すことにより回転磁界を生じさせ、ロータ１８に設けたダイオード２４ａ、２４ｂが誘導起電力の発生にともなって第１導体６６及び第２導体６８に励起される誘導電流を整流する。ロータコア２０は、ロータ巻線６０に整流された電流が流れることで磁極部であり、突極であるティース３０を磁化させ、磁極が固定された磁石として機能する。また、ロータ巻線６０は、各ティース３０に短節巻きで巻装しているのと同様に機能させる。また、各ティース３０の周囲に配置した巻線部において、ロータ１８の回転軸まわりの周方向に関する幅θは、電気角で１８０度に相当する幅よりも小さくし、好ましくは、電気角で９０度に相当する幅に略等しくしている。
【００６５】
このようなロータ１８を含む回転電機１０によれば、例えば３相のステータ巻線１６ｕ、１６ｖ、１６ｗに３相の交流電流を流すことで、ステータ１２に基本波成分の回転磁界が生成され、空間高調波成分を含む回転磁界がロータ１８に作用する。空間高調波とは、ステータ巻線１６ｕ、１６ｖ、１６ｗの配置やステータコア１４の形状に起因して起磁力に生じる高調波成分である。また、これに応じてロータ１８のティース３０がステータ１２の回転磁界に吸引され、ロータ１８が回転磁界に同期してリラクタンストルクにより回転駆動する。また、回転磁界がロータ巻線６０に鎖交すると、第１導体６６及び第２導体６８には、空間高調波成分により、ロータ１８の回転磁界の基本波成分である回転周波数と異なる周波数の磁束変動が生じる。この磁束によって各導体６６，６８に誘導起電力が発生する。そして、整流された電流が各導体６６，６８に流れるのに応じて各ティース３０が磁化し、回転磁界と相互作用して、吸引及び反発作用が生じる。
【００６６】
これについて、図１１、図１２を用いて詳しく説明する。図１１、図１２は、それぞれ上記の図５に示したステータ１２をロータ１８とした場合の図５のδで示す範囲の断面に対応する図である。この場合、ロータコア２０のティース３０はヨーク部分を介して磁気的につながっているので、図１１(ａ)の矢印で示すように、ロータ１８への鎖交磁束の大部分は互いに打ち消し合う。ロータ巻線６０が配置されていなければ、図１１(ｂ)の矢印で示すように、ロータ１８の隣り合うティース３０間の空間に漏れ出す磁束のみが発生する。
【００６７】
実際には、漏れ磁束が発生する空間に第１導体６６及び第２導体６８を含むロータ巻線６０が配置されているので、漏れ磁束の変動によって、図１２(ａ)(ｂ)に示すように、各導体６６，６８に誘導起電力が発生する。この場合、各ティース３０のそれぞれで最も近い導体６６（または６８）に、主としてそのティース３０を通過する漏れ磁束による誘導電流が発生する。各導体６６，６８にダイオード２４ａ、２４ｂの整流方向に応じた直流電流が流れると、各導体６６，６８で発生する誘導電流が共通に径方向内側の波巻きに形成された根元側巻線６２に流れることになる。すなわち、図１０に示すように、根元側巻線６２に流れる電流は各導体６６，６８において発生する誘導電流の和となる。根元側巻線６２に電流が一方向に流れることで図１２に破線Ｔで示す部分にも導体６８と同じ向きに巻かれた巻線部が配置されているように機能する。すなわち、根元側巻線６２は、図１０に示す第１巻線部７８と第２巻線部８０とが配置されているように機能する。第１巻線部７８と第２巻線部８０とを電流が流れることで、各巻線部７８，８０の内側のティース３０が磁化され、それぞれ磁極が固定された磁石として機能する。周方向に隣り合うティース３０同士で、第１巻線部７８と第２巻線部８０との巻き方向が異なるように機能する。この場合、図１２のａ相に対応する導体６６とｂ相に対応する導体６８とにそれぞれダイオード２４ａ、２４ｂにより整流された半波整流が流れ、その半波整流の位相は互いに１８０度異なる。すなわち、導体６６，６８には、互いに位相が異なる電流が流れる。また、図１２のａ相に対応するティース３０にＮ極が形成され、ｂ相に対応するティース３０にＳ極が形成されるように、各導体６６，６８にダイオード２４ａ、２４ｂを接続する。このため、磁化された各ティース３０とステータ１２の基本波回転磁界との相互作用により、ロータ１８に磁石トルクに相当するトルクを作用させることができる。また、コイル幅である幅θは１８０度から減少するのにしたがってロータ巻線６０への鎖交磁束の変動幅が増大し、略９０度でロータ巻線６０への鎖交磁束が最大となる。このため、全節巻きと比較して、空間高調波による鎖交磁束の振幅を増大させることができる。したがって、ロータ巻線６０に誘導電流を効率よく発生することができ、ロータ１８に作用するトルクを効率よく増大させることができる。
【００６８】
また本実施の形態では、根元側巻線６２に流れる電流は各導体６６，６８において発生する誘導電流の和となる。このため、ロータ１８における起磁力の時間的変動である脈動を低減することができ、回転電機１０全体のトルクを向上させることができる。なお、上記では回転電機１０をモータとして使用する場合を説明したが、ロータ１８の動力を利用してステータ巻線１６ｕ、１６ｖ、１６ｗに電力を発生させる発電機として機能させることもできる。
【００６９】
また、本実施の形態では、各導体６６，６８として、角線で全体を波状に形成した導体素線を含み、ロータ１８に波巻き形状に配置する２相巻線を使用し、根元側巻線６２として角線で全体を波状に形成した導体素線を含み、ロータ１８に波巻き形状に配置する単相巻線を使用する。このため、各導体６６，６８により構成する先端側巻線６４に、主にステータ１２からの磁界を受け誘導電流を励起する機能を持たせ、根元側巻線６２に主に誘導電流により磁界を生成する機能を持たせることができる。このため、製造の容易化と導体占積率の向上とを図れる構造で、ティース３０先端側でのロータ１８の回転に伴う遠心力の作用にかかわらず先端側巻線６４の外側への変位を規制する構造をなくすかまたは小さくできる。例えば、各ティース３０の根元側巻線６２よりも先端側に変位規制構造としての突起等の係止部を設ければ、遠心力の作用により先端側巻線６４が外側に変位するのを防止するための変位規制構造としての突起等の係止部をなくすか、または小さくできる。このため、ステータ１２からの磁界を先端側巻線６４で受けやすくできる。したがって、性能向上と遠心力に対する強度向上との両立を図れる。なお、先端側巻線６４の外側への変位を規制する構造として樹脂等でティース３０に固定する等の方法を採用することもできる。
【００７０】
しかも、先端側巻線６４及び根元側巻線６２を、ロータコア２０の径方向外側に複数周回巻き付け、複数層積層させることにより構成しているので、溶接部等の接続部の減少を図れ、製造をさらに容易に行える。これとともに、遠心力に対する強度をより高くすることができ、各ティース３０の根元側巻線６２よりも先端側に変位規制構造としての突起等の係止部を省略しても強度確保を図りやすくなる。また、ロータ巻線６０のコイルエンドでの径方向の重なりが最大２相分となるため、コイルエンドの径方向長さを小さくできる。なお、図示は省略するが、別例の構成として、例えば、図５，６に示した２相巻線の構成を利用して、先端側巻線６４として、第１導体５１と第２導体５３とを、ロータコア２０の径方向に関して交互に配置するとともに、その場合の第１導体５１と第２導体５３との軸方向の向きを互いに逆にする、すなわち、波形の位相を１８０度ずらせて配置して、２相巻線を構成することもできる。この場合、それぞれで複数ずつ直列に接続した第１導体５１及び第２導体５３とに電流が並列にかつ逆向きに流れるようにする。
【００７１】
図１３は、図９において、１のティース３０周りでのロータ巻線６０配置の別例を示す略断面図である。図１３に示すように、本実施の形態では、各ティース３０の根元側巻線６２よりも先端側に変位規制構造としての突起である係止部８２を設けることもでき、この場合には、遠心力に対するさらなる強度向上を図れる。
【００７２】
なお、本実施の形態では、各先端側巻線６４として、角線の導体素線を含み、ロータ１８に波巻き状に配置する２相巻線を使用し、根元側巻線６２として、角線の導体素線を含み、ロータ１８に波巻き状に配置する単相巻線を使用する場合を説明した。ただし、本実施の形態では、根元側巻線６２のみを、上記の図１から図４に示したロータ巻線２８と同様に、角線の導体素線を含み、ロータ１８に波巻き状に配置する単相巻線を使用する構造を採用することもできる。この場合、先端側巻線６４は、例えば２相の丸線の波巻き形状の構成等を用いる。逆に、先端側巻線６４のみを、上記の図５、図６に示したステータ巻線４４または図７に示したステータ巻線５４と同様に、角線の導体素線を含み、ロータ１８に波巻き状に配置する２相巻線を使用する構造を採用し、根元側巻線６２は、例えば単相の丸線の波巻き形状の構成等を用いることもできる。
【００７３】
また、ロータ巻線６０を設けるロータ１８は、ステータ１２の径方向内側に対向配置する内側ロータとする場合に限定するものではなく、ステータの径方向外側に対向配置する外側ロータに本実施の形態の構成を適用することもできる。
【００７４】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何ら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内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００７５】
１０  回転電機、１２  ステータ、１４  ステータコア、１６ｕ，１６ｖ，１６ｗ  ステータ巻線、１８  ロータ、１９  回転軸、２０  ロータコア、２２ａ，２２ｂ  ロータ巻線、２４ａ，２４ｂ  ダイオード、２６  突極、２８  ロータ巻線、３０  ティース、３２  導体素線、３６  スロット、３８  コイルエンド、４０  ティース、４２ａ，４２ｂ  ステータ巻線、４４  ステータ巻線、４６  絶縁部、４８，５０  分割導体素線、５１  第１導体、５２  コイルエンド、５３  第２導体、５４  ステータ巻線、５６  第１導体、５８  第２導体、６０  ロータ巻線、６２  根元側巻線、６４  先端側巻線、６６  第１導体、６８  第２導体、７８  第１巻線部、８０  第２巻線部、８２  係止部。
【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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