(57)【要約】【課題】回転電機巻線用導線において、導線を配置する部分での導体占積率を向上できるとともに渦電流の発生を抑制できる導線で、導線内での循環電流の発生を有効に防止することである。【解決手段】回転電機巻線用の導線１０は、それぞれ断面が矩形の角線である、複数の導体素線１６を１層のみ並ぶように配置し、別の層の導線とは厚さ方向に結合することなく、複数の導体素線１６を互いに絶縁部１８を介して結合することにより構成する。【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を構成する回転電機巻線用導線であって、
それぞれ断面が矩形の角線である複数の導体素線を１層のみ並ぶように配置し、別の層の導線とは厚さ方向に結合することなく、複数の導体素線を互いに絶縁部を介して結合していることを特徴とする回転電機巻線用導線。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機巻線用導線において、
金属板にプレス加工を施すことにより、互いに異なる方向に配置した複数の直線部と、直線部同士を連結する連結部とを含む導体素線用素材を形成し、導体素線用素材を複数に分割するように切断することにより複数の導体素線を形成し、複数の導体素線同士を絶縁部を介して結合することにより構成していることを特徴とする回転電機巻線用導線。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の回転電機巻線用導線において、
回転電機巻線の同相の同ターンを構成し、複数の導体素線の間に設ける絶縁部は酸化物により構成することを特徴とする回転電機巻線用導線。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１に記載の回転電機巻線用導線を複数層設け、隣り合う層の回転電機巻線用導線の端部同士を電気的に接続することにより構成する回転電機巻線であって、
各層の回転電機巻線用導線は、複数の直線部同士を曲げ加工しないで連結する連結部を含むことを特徴とする回転電機巻線。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の回転電機巻線用導線を複数層設け、隣り合う層の回転電機巻線用導線の端部同士を電気的に接続することにより構成する回転電機巻線であって、
回転電機巻線の同相の同ターンを構成する複数の導体素線の間に設ける絶縁部は酸化物により構成し、
回転電機巻線の隣り合うターン間に設ける絶縁部も酸化物により構成していることを特徴とする回転電機巻線。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の回転電機巻線用導線を含む回転電機巻線であって、
回転電機を構成するステータまたはロータを構成するコアに波巻き形状に配置していることを特徴とする回転電機巻線。
【請求項７】
請求項６に記載の回転電機巻線において、
それぞれ位相が異なる位置で、コアに設けた複数のティースにかけ渡すように波巻き形状に配置した複数相の回転電機巻線用導線を積層することにより、分布巻き型巻線を構成していることを特徴とする回転電機巻線。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の回転電機巻線において、
コアから外側に配置されるコイルエンドを備え、
各回転電機巻線用導線は、複数の導体素線の少なくとも２の導体素線の間でねじれにより位置をずらせる転位部を含み、
転位部は、コイルエンドのうち、径方向に見た場合に回転電機巻線用導線が１相のみ設けられる部分に配置されていることを特徴とする回転電機巻線。
【請求項９】
請求項６から請求項８のいずれか１に記載の回転電機巻線において、
コアから外側に配置されるコイルエンドを備え、
コイルエンドを構成する回転電機巻線用導線の幅は、隣り合うティース間に配置した回転電機巻線用導線の幅よりも大きくしていることを特徴とする回転電機巻線。
【請求項１０】
請求項１に記載の回転電機巻線用導線の製造方法であって、
金属板にプレス加工を施すことにより、互いに異なる方向に配置した複数の直線部と、直線部同士を連結する連結部とを含む導体素線用素材を形成するステップと、
導体素線用素材を複数に分割するように切断することにより複数の導体素線を形成するステップと、
複数の導体素線同士を絶縁部を介して結合することにより回転電機巻線用導線を構成するステップとを含むことを特徴とする回転電機巻線用導線の製造方法。
【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を構成する回転電機巻線用導線及びその製造方法と回転電機巻線に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、特許文献１に記載されているように、モータのステータコアの各スロットの内部に配置される導体線として、複数の導体線を一体化して構成する集合導体を使用することが考えられている。集合導体は、無撚り状態で幅方向及び高さ方向に整列するように一体化された複数の導体線を有し、各導体線は表面に形成された結着層によって互いに結着されている。導体線は、矩形状の横断面を有する線状の導体素線と、導体素線を覆うように設けられた絶縁性を有する被覆層と、その被覆層を覆うように設けられた結着層とを備える。導体線の矩形状の横断面形状は、集合導体の矩形状の全体横断面形状を分割した一部分の形状となっている。
【０００３】
このような特許文献１に記載された集合導体は、集合導体における導体占積率を向上させることができるとともに、渦電流の発生を抑制することができるとされている。すなわち、複数の断面円形の導体線を撚り状態に束ねて構成する集合導体であるリッツ線の場合、デッドスペースである隙間が形成されて導体占積率が低下して、局所的なコイルが形成されて渦電流が発生する可能性がある。これに対して上記の特許文献１に記載された構成によれば、集合導体における導体占積率を向上させることができるとともに、渦電流の発生を抑制することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２２７２４１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に記載された集合導体は、幅方向及び高さ方向に整列するように一体化された複数の導体線を結着層によって互いに結着することにより１本の導体線としての集合導体を構成している。また、複数の導体線は、断面矩形状の角線である。このため、集合導体の剛性が高くなり、集合導体から回転電機巻線を構成する場合に、集合導体を曲げ加工する等の形状加工が難しい。
【０００６】
また、特許文献１に記載された集合導体では、複数の導体線により並列回路が構成されるが、並列回路中での循環電流の発生を防止するために導体線をねじる等により位置を入れ換える等の転位が行われる場合がある。ただし、特許文献１に記載された構成では、幅方向及び高さ方向に配置された複数の導体線の結合により構成されているため、転位を行うことが困難である。
【０００７】
本発明の目的は、回転電機巻線用導線及びその製造方法と回転電機巻線において、導線を配置する部分での導体占積率を向上できるとともに渦電流の発生を抑制できる導線で、導線内での循環電流の発生を有効に防止できる構成を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る回転電機巻線用導線は、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を構成する回転電機巻線用導線であって、それぞれ断面が矩形の角線である複数の導体素線を１層のみ並ぶように配置し、別の層の導線とは厚さ方向に結合することなく、複数の導体素線を互いに絶縁部を介して結合したことを特徴とする回転電機巻線用導線である。
【０００９】
本発明に係る回転電機巻線用導線によれば、導線を配置する部分での導体占積率を向上できるとともに渦電流の発生を抑制できる導線で、導線内での循環電流の発生を有効に防止できる。
【００１０】
また、本発明に係る回転電機巻線用導線において、好ましくは、金属板にプレス加工を施すことにより、互いに異なる方向に配置した複数の直線部と、直線部同士を連結する連結部とを含む導体素線用素材を形成し、導体素線用素材を複数に分割するように切断することにより複数の導体素線を形成し、複数の導体素線同士を絶縁部を介して結合することにより構成している。
【００１１】
上記構成によれば、回転電機巻線用導線を構成するのに、プレス加工により曲げ部を有する素材を形成した後、この素材を複数に分割するように切断することにより複数の導体素線を構成するので、導体素線に曲げ加工を施す必要がないか、またはその曲げ加工を減らすことができ、回転電機巻線用導線の製造の容易化を図れる。さらに、回転電機巻線を構成するために導線に後で曲げ加工を施す必要がないか、またはその曲げ加工を減らすことができ、回転電機巻線の製造の容易化を図れる。
【００１２】
また、本発明に係る回転電機巻線用導線において、好ましくは、回転電機巻線の同相の同ターンを構成し、複数の導体素線の間に設ける絶縁部は酸化物により構成する。
【００１３】
上記構成によれば、回転電機巻線の同相の同ターンを構成する部分で絶縁部により渦電流の発生を抑制できるとともに、絶縁部を薄くできる。また、例えば、酸化物を導体素線の表面を酸化させた酸化被膜とすることで、回転電機巻線用導線の製造を容易に行える。また、絶縁部を通じての外部への熱伝導性を高くできる。
【００１４】
また、本発明に係る回転電機巻線は、本発明に係る回転電機巻線用導線を複数層設け、隣り合う層の回転電機巻線用導線の端部同士を電気的に接続することにより構成する回転電機巻線であって、各層の回転電機巻線用導線は、複数の直線部同士を曲げ加工しないで連結する連結部を含むことを特徴とする回転電機巻線である。
【００１５】
また、本発明に係る回転電機巻線において、好ましくは、本発明に係る回転電機巻線用導線を複数層設け、隣り合う層の回転電機巻線用導線の端部同士を電気的に接続することにより構成する回転電機巻線であって、回転電機巻線の同相の同ターンを構成する複数の導体素線の間に設ける絶縁部は酸化物により構成し、回転電機巻線の隣り合うターン間に設ける絶縁部も酸化物により構成している。
【００１６】
上記構成によれば、回転電機巻線の同相の同ターンを構成する部分で絶縁部により渦電流の発生を抑制できるとともに、隣り合うターン間での循環電流の発生を防止でき、かつ、絶縁部を薄くできる。また、例えば、酸化物を導体素線の表面を酸化させた酸化被膜とすることで、回転電機巻線用導線の製造を容易に行える。また、絶縁部を通じての外部への熱伝導性を高くできる。
【００１７】
また、本発明に係る回転電機巻線において、好ましくは、回転電機を構成するステータまたはロータを構成するコアに波巻き形状に配置している。
【００１８】
上記構成によれば、ステータまたはロータの製造を容易に行える。
【００１９】
また、本発明に係る回転電機巻線において、好ましくは、それぞれ位相が異なる位置で、コアに設けた複数のティースにかけ渡すように波巻き形状に配置した複数相の回転電機巻線用導線を積層することにより、分布巻き型巻線を構成している。
【００２０】
上記構成によれば、コイルエンド部分での回転電機巻線用導線の重なりを、例えば最大２相分等少なくできるため、ステータまたはロータの小型化を図れる。
【００２１】
また、本発明に係る回転電機巻線において、好ましくは、コアから外側に配置されるコイルエンドを備え、各回転電機巻線用導線は、複数の導体素線の少なくとも２の導体素線の間でねじれにより位置をずらせる転位部を含み、転位部は、コイルエンドのうち、径方向に見た場合に回転電機巻線用導線が１相のみ設けられる部分に配置されている。
【００２２】
上記構成によれば、コイルエンドを過度に大きくすることなく、転位部により複数の導体素線同士の間で起電力を平均化しやすくするとともに、複数の導体素線により構成する並列回路中の循環電流の発生を抑制できる。
【００２３】
また、本発明に係る回転電機巻線において、好ましくは、コアから外側に配置されるコイルエンドを備え、コイルエンドを構成する回転電機巻線用導線の幅は、隣り合うティース間に配置した回転電機巻線用導線の幅よりも大きくしている。
【００２４】
上記構成によれば、ステータまたはロータを径方向に大型化することなく、巻線の抵抗を全体で均一にしつつ抵抗を小さくできる。
【００２５】
また、本発明に係る回転電機巻線用導線の製造方法は、金属板にプレス加工を施すことにより、互いに異なる方向に配置した複数の直線部と、直線部同士を連結する連結部とを含む導体素線用素材を形成するステップと、導体素線用素材を複数に分割するように切断することにより複数の導体素線を形成するステップと、複数の導体素線同士を絶縁部を介して結合することにより回転電機巻線用導線を構成するステップとを含む。
【００２６】
本発明に係る回転電機巻線用導線の製造方法によれば、導体素線に曲げ加工を施す必要がないか、またはその曲げ加工を減らすことができ、回転電機巻線用導線の製造の容易化を図れる。さらに、回転電機巻線を構成するために後で導線に曲げ加工を施す必要がないか、またはその曲げ加工を減らすことができ、回転電機巻線の製造の容易化を図れる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の回転電機巻線用導線及びその製造方法と回転電機巻線によれば、占積率を向上するとともに渦電流の発生を抑制できる回転電機巻線用導線で、導線内での循環電流の発生を有効に防止できる。
【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巻線用導線を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１の回転電機巻線用導線により構成する回転電機巻線を示す斜視図である。
【図４】図３の回転電機巻線をステータコアに設けた様子を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る回転電機巻線用導線により構成する回転電機巻線をステータコアに設けた様子を、ステータコアの周方向を横方向に伸ばして示す図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る回転電機巻線用導線を示す図である。
【図７】図６の回転電機巻線用導線を曲げ形成して構成する回転電機巻線の一部を示す斜視図である。
【図８】ステータコアの１例を示す斜視図である。
【図９】図７の回転電機巻線の１ターン分のみをステータコアに設けた状態を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る回転電機巻線用導線により構成する回転電機巻線をステータコアに設けた様子を、ステータコアの周方向を横方向に伸ばして示す図である。
【図１１】図１０の構成を、回転電機巻線用導線を模式化して示す図である。
【図１２Ａ】回転電機巻線用導線に転位部を設けた様子の１例を示す図である。
【図１２Ｂ】回転電機巻線用導線に転位部を設けた様子の別例を示す図である。
【図１３】本発明の第５の実施の形態に係る回転電機巻線用導線により構成する回転電機巻線をステータコアに設けた様子を示す略図である。
【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用導線である導線１０は、モータまたは発電機として使用される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を構成する。導線１０は、略直線状の複数本（図示の例では４本）の直線部１２と、２本の直線部１２を互いに略直角に連結する複数の（図示の例では３の）連結部１４とを備え、全体に略矩形状に形成している。
【００３０】
また、図２に示すように、導線１０は、断面が矩形または略矩形である複数の角線の導体素線１６を１層のみ並ぶように配置し、別の層の導線とは厚さ方向（図１の表裏方向、図２の上下方向）に結合することなく、複数の導体素線１６を、互いに簡易絶縁部である同相同ターン間絶縁部１８及び図示しない結着部を介して結合することにより構成している。このため、導線１０は、全体の断面形状が矩形状に構成されている。例えば、同相同ターン間絶縁部１８は、それぞれの角線の導体素線１６の表面を酸化させることにより構成する酸化被膜や、導体素線１６の表面に付けた酸化物の絶縁被膜とし、酸化物により構成する。この場合、同相同ターン間絶縁部１８を被覆した導体素線１６同士を結着部を介して結合する。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。また、それぞれの導体素線１６には使用時に互いに同相の電流を流す。
【００３１】
なお、導体素線１６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１６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】
このような導線１０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、図１の導線１０とほぼ同じ外形を有する薄板状の導体素線用素材である素材を造るステップを行う。この素材は、互いに異なる方向に配置した複数の直線部と、複数の直線部同士を略直角に連結する複数の連結部とを含む。
【００３３】
次いで、上記の素材を、図１で絶縁部１８となる部分で切断する、すなわち、素材の長さ方向である周方向に直交する幅方向（図２の左右方向に対応する方向）の複数個所で、周方向一端から他端までの全長にわたって切断することにより、それぞれ断面略矩形状の複数の導体素線１６を形成するステップを行う。次いで、これらの導体素線１６の表面に空気中で酸化させる等により絶縁部１８を設けた後で、絶縁部１８を設けた導体素線１６を図１に示すように、全体が切断前の形状に近い形状となるように組み合わせる。この状態で、導体素線１６同士を絶縁部１８を介して結着部により結合することにより、導線１０を構成するステップを行う。これにより、複数の導体素線１６は、回転電気巻線の同相の同ターン、すなわち１ターン分が構成される。
【００３４】
すなわち、それぞれ上記のように構成する導線１０は、図３に示すように、複数重ね合わせてそれぞれの周方向端部同士を、それぞれの導体素線１６同士が接続されるように、溶接等により接続する。これにより、回転電機巻線２０を構成している。すなわち、回転電機巻線２０は、導線１０を複数層設け、隣り合う層の導線１０の周方向の端部同士を電気的に接続することにより構成する。
【００３５】
また、各層の導線１０、すなわち各ターンの導線１０は、複数の直線部１２同士を曲げ加工しないで異なる方向に連結する連結部１４を含んでいる。また、回転電機巻線２０の隣り合う層同士、すなわち隣り合うターン同士の間に簡易絶縁部であり、酸化物により構成するターン間絶縁部２２を設けている。例えば、ターン間絶縁部２２も、同相同ターン間絶縁部１８（図２）と同様に、導体素線１６の表面を酸化させた酸化被膜としたり、導体素線１６の表面に付けた酸化物の絶縁被膜とする。ターン間絶縁部２２と同相同ターン間絶縁部１８とは、同様の絶縁性を有するものとする。例えば、ターン間絶縁部２２と同相同ターン間絶縁部１８とを一体の絶縁部により構成する。また、隣り合うターンを構成する２の導線１０同士は、互いに厚さ方向(図３の上下方向)には結合していない。
【００３６】
このような回転電機巻線２０は、例えば図４に示すように、複数相(例えば３相)を、ステータコア２６の複数のティース２８に集中巻き等で巻装することにより、複数相(例えば３相)の巻線を有するステータ２４を構成する。図４では、ステータ２４は、ステータコア２６と、ステータ巻線である回転電機巻線２０とを含む。ステータコア２６は、内径側（図４の上側）に突出する周方向複数個所に配置されたティース２８と、隣り合うティース２８の間に設けられたスロット３０とを含む。このようなスロット３０に、ステータ巻線である回転電機巻線２０を配置している。
【００３７】
また、回転電機巻線２０とステータコア２６との間に、簡易絶縁部である、ターン間絶縁部２２及び同相同ターン間絶縁部１８よりも絶縁性が高い巻線コア間絶縁部３２を設けている。また、各スロット３０内で互いに対向する異なる相の巻線同士の間にも、巻線コア間絶縁部３２と同様に、ターン間絶縁部２２及び同相同ターン間絶縁部１８よりも絶縁性が高い相間絶縁部３４を設けている。巻線コア間絶縁部３２及び相間絶縁部３４は、例えば、絶縁紙や樹脂被膜により構成する。例えば、各相の巻線２０の周囲に巻線コア間絶縁部３２及び相間絶縁部３４の一体構成として、絶縁紙または樹脂被膜を設ける。なお、ターン間絶縁部２２として、樹脂や絶縁紙等の絶縁性の高いものを設けることもできる。なお、上記の巻線２０を、図示しないロータを構成するロータコアに設けた複数のティースに集中巻き等で巻装することにより、ロータを構成することもできる。
【００３８】
また、ステータコア２６に複数相の回転電機巻線２０を設けることによりステータ２４を構成した状態で、各相の巻線２０に図示しないインバータの各相の電気線を接続することで、各相の巻線２０に各相の交流電流を流すことが可能となる。この場合、各相の巻線２０の１ターン、すなわち１層の導線１０を構成する複数の導体素線１６には使用時に互いに同相の電流が流れる。
【００３９】
このような導線１０及び回転電機巻線２０は、それぞれ断面が矩形である角線であり、複数の導体素線１６を１層のみ並ぶように配置し、複数の導体素線１６を互いに絶縁部１８を介して結合することにより導線１０を構成している。このため、スロット３０内部等、導線１０を配置する部分での導体占積率を向上できるとともに渦電流の発生を抑制できる導線１０を得られる。さらに、導線１０の表皮効果を抑制して損失低減を図れる。
【００４０】
また、導線１０は、導体素線１６を１層のみ含み、上記の特許文献１に記載の構成の場合と異なり、導体素線１６を複数層重ねて互いに厚さ方向に結合することはない。このため、例えば複数の導体素線１６により並列回路が構成される場合に、複数の導体素線１６での循環電流の発生を抑制するために、各導体素線１６の位置をずらせることにより転位部を設けることが考えられるが、導線１０の一部に転位部を構成するためのねじれ部を形成する作業を容易に行える。このため、導線１０内の複数の導体素線１６間での循環電流の発生を有効に防止できる。
【００４１】
また、導線１０を構成するのに、プレス加工により曲げ部を有する素材を形成した後、この素材を複数に分割するように切断することにより複数の導体素線１６を構成するので、導体素線１６に曲げ加工を施す必要がないか、またはその曲げ加工を減らすことができ、導線１０の製造の容易化を図れる。さらに、回転電機巻線２０を構成するために導線１０に後で曲げ加工を施す必要がないか、またはその曲げ加工を減らすことができ、回転電機巻線２０の製造の容易化を図れる。
【００４２】
また、回転電機巻線２０の同相の同ターンを構成する複数の導体素線１６の間に設ける同相同ターン間絶縁部１８は酸化物により構成している。このため、回転電機巻線２０の同相の同ターンを構成する部分で絶縁部１８により渦電流の発生を抑制できるとともに、絶縁部１８を薄くできる。このような酸化物により構成する絶縁部１８は、複数の小孔であるポーラスが形成されやすい。ただし、同相の同ターンを構成する部分の絶縁部１８は、絶縁性が低くてもよく実用上の問題は生じない。また、例えば、酸化物を導体素線１６の表面を酸化させた酸化被膜とすることで、導線１０の製造を容易に行える。また、絶縁部１８を通じての外部への熱伝導性を高くできる。
【００４３】
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素材を形成し、素材から複数の導体素線１６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、単にそれぞれ断面が矩形である角線であり、曲げ部を有する複数の導体素線を１層のみ並べて、互いに絶縁部を介して結合することにより断面矩形の導線を構成することもできる。
【００４４】
［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回転電機巻線用導線により構成する回転電機巻線をステータコアに設けた様子を、ステータコアの周方向を横方向に伸ばして示す図である。本実施の形態では、回転電機巻線用導線である導線１０の全体を、角部が略直角である山部と谷部とを交互に連結してなる波形に形成している。すなわち、導線１０は、ステータコア２６の周方向複数個所に設けたスロット３０の一部のスロット３０内に挿入される直線状のスロット挿入部３６と、スロット挿入部３６の端部同士を連結する直線状の渡り部３８とを有する。すなわち、導線１０は、平行に配置された複数のスロット挿入部３６と、隣り合うスロット挿入部３６の一端同士または他端同士を連結する渡り部３８とを有し、渡り部３８はスロット挿入部３６の一端側と他端側とに交互に設けている。このような導線１０は、ステータコア２６の２スロット３０を挟んだ両側の２スロット３０に挿入される。
【００４５】
このような導線１０も金属板に打ち抜き等のプレス加工を施す等により構成する。例えば、導線１０は、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、図５の導線１０の外形とほぼ近い外形を有する薄板状の導体素線用素材である素材を造るステップを行う。この素材は、互いに略直角に異なる方向に配置し、スロット挿入部３６または渡り部３８を構成する複数の直線部と、複数の直線部同士を連結する複数の連結部とを含む。
【００４６】
次いで、上記の素材を、同相同ターン間絶縁部１８となる部分で切断する、すなわち、素材の長さ方向に直交する幅方向の複数個所で長さ方向一端から他端までの全長にわたって切断することにより、それぞれ断面略矩形状の複数の導体素線１６を形成するステップを行う。次いで、これらの導体素線１６の表面に空気中で酸化させる等により絶縁部１８を設けた後で、絶縁部１８を設けた導体素線１６を図５に示すように、全体が切断前の形状に近い形状となるように組み合わせる。この状態で、導体素線１６同士を絶縁部１８を介して結着部により結合することにより、導線１０を構成するステップを行う。このような導線１０は、図５に示すように、複数のスロット３０の２つ置きの２のスロット３０にスロット挿入部３６を挿入するように波巻き形状に配置することにより１相の回転電機巻線２０を構成している。渡り部３８は、ステータコア２６の軸方向両端から外側に外れた部分に配置されている。
【００４７】
この場合、例えば、図５に矢印αで示す方向に電流が流れることにより、図５のＰ部のティース２８の周囲に反時計方向に電流が流れ、図５のＱ部のティース２８の周囲に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。また、このような１相の回転電機巻線２０は、別の相の回転電機巻線２０を位相をずらせて組み合わせて配置することにより、複数相の回転電機巻線２０を構成することもできる。
【００４８】
このような構成によれば、導線１０をステータコア２６に波巻き形状に配置することにより回転電機巻線２０を構成している。このため、導線１０を平面視で矩形状に構成する上記の第１の実施の形態の場合と異なり、１の導線１０により構成する回転電機巻線２０により、複数の巻線の機能を得られる。また、この導線１０は、多くのスロット３０に挿入する複数の巻線２０を構成する部分を、金属板に一度のプレス加工を施すことにより造ることができる。このため、ステータ２４の製造を容易に行える。
【００４９】
なお、図５に示す複数の導体素線１６を構成するために、金属板にプレス加工を施して波形の素材を造る場合以外に、ダイキャストにより波形の素材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、波形の素材を造ることもできる。また、上記では、ステータコア２６に設けるステータ巻線である回転電機巻線２０について説明したが、ロータコアに設けるロータ巻線である回転電機巻線も同様にして、上記の導線１０から構成することができる。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。
【００５０】
［第３の発明の実施の形態］
図６は、本発明の第３の実施の形態に係る回転電機巻線用導線を示す図である。図７は、図６の回転電機巻線用導線を曲げ形成して構成する回転電機巻線の一部を示す斜視図である。図８は、ステータコアの１例を示す斜視図である。図９は、図７の回転電機巻線の１ターン分のみをステータコアに設けた状態を示す斜視図である。
【００５１】
本実施の形態では、図６に示すように、回転電機巻線用導線である導線１０を上記の図５に示した第２の実施の形態と同様に構成している。また、この導線１０は、図８に示すようなステータコア２６に波巻きで配置するように設ける。ステータコア２６は、略円筒状で、内径側に突出する周方向複数個所に配置されたティース２８と、隣り合うティース２８の間に設けられたスロット３０とを含む。導線１０は、図７に示すように、略筒状に曲げ加工し、ステータ巻線である回転電機巻線２０を構成する。この場合、１の導線１０により一層、すなわち１ターン分の回転電機巻線２０を構成するように導線１０を略筒状に曲げ加工することもできるが、１の導線１０を複数層、すなわち複数ターン分、スロット挿入部３６と渡り部３８とがそれぞれ重なるように略筒状に曲げ加工することもできる。
【００５２】
このように構成する回転電機巻線２０は、図９に示すように、２つのスロット３０を置いて両側に位置する２のスロット３０にスロット挿入部３６を挿入するように、ステータコア２６に配置する。この場合、渡り部３８はステータコア２６の軸方向両側に外れた部分に配置される。なお、図９では、１層、すなわち１ターン分の回転電機巻線２０のみを示しており、他のターン分の回転電機巻線の図示を省略している。このような本実施の形態の場合も、ステータ２４の製造を容易に行える。なお、ステータコア２６に設けるスロット３０の数を図８の場合よりも多くできることは勿論である。また、本実施の形態では、ステータコア２６に配置する回転電機巻線２０の場合を説明したが、ロータコアに配置する回転電機巻線も同様に構成できる。その他の構成及び作用は、上記の図５に示した第２の実施の形態と同様である。
【００５３】
［第４の発明の実施の形態］
図１０は、本発明の第４の実施の形態に係る回転電機巻線用導線により構成する回転電機巻線をステータコアに設けた様子を、ステータコアの周方向を横方向に伸ばして示す図である。図１１は、図１０の構成を、回転電機巻線用導線を模式化して示す図である。
【００５４】
本実施の形態では、回転電機巻線４０は、３相の分布巻き型巻線としている。すなわち、回転電機巻線４０は、少なくとも３本の導線１０ａ、１０ｂ、１０ｃにより構成し、それぞれの導線１０ａ、１０ｂ、１０ｃを上記の図５に示した第２の実施の形態または図６に示した第３の実施の形態の導線１０と同様に構成している。１の導線１０ａは、図５に示した第２の実施の形態と同様に、ステータコア２６に設けた複数のスロット３０の２つ置きの２のスロット３０にスロット挿入部３６を挿入するように、波巻きで配置し、１相(例えばＵ相)の巻線を構成している。また、別の相(例えばＶ相)の巻線を構成する導線１０ｂを、２スロット３０分ずらせるように、先に配置した導線１０ａにより構成する巻線に積層する。また、さらに別の相(例えばＷ相)の巻線を構成する導線１０ｃを、さらに２スロット３０分ずらせるように、先に配置した導線１０ｂにより構成する巻線に積層する。このようにして回転電機巻線４０は、それぞれ位相が異なる位置で、ステータコア２６に設けた複数のティース２８にかけ渡すように波巻き形状に配置した複数相の巻線を構成する導線１０ａ、１０ｂ、１０ｃを積層することにより、分布巻き型巻線を構成している。なお、図１０では、３相の巻線を、違いを分かりやすくするために白色部分と斜格子部分と砂地部分とで分けて示している。また、図１１では、それぞれの相の巻線を構成する導線１０ａ、１０ｂ、１０ｃを一点鎖線と破線と実線とで分けて示している。なお、本実施の形態で、各相の巻線を、それぞれ１の導線１０ａ、１０ｂ、１０ｃを複数層、すなわち複数ターン分ずつ積層することにより構成することもできる。
【００５５】
このような回転電機巻線４０によれば、図１１からも明らかなように、ステータコア２６の軸方向両端から外側にずれた部分に配置されるコイルエンド４４部分での１０ａ、１０ｂ、１０ｃの重なりを、例えば最大２相分と少なくできる。このため、ステータ２４の小型化を図れる。その他の構成及び作用は、上記の図５に示した第２の実施の形態、または図６から図９に示した第３の実施の形態と同様である。
【００５６】
［第５の発明の実施の形態］
図１２Ａは、回転電機巻線用導線に転位部を設けた様子の１例を示す図である。図１２Ｂは、回転電機巻線用導線に転位部を設けた様子の別例を示す図である。
【００５７】
本実施の形態では、上記の図１０から図１１に示した第４の実施の形態において、３相の巻線を構成する導線１０ａ、１０ｂ、１０ｃ（以下、単に１０ａとして説明する。）のそれぞれの一部で互いに重ならない位置に転位部４２を設けている。転位部４２は、導線１０ａを構成する複数の導体素線１６により並列回路が構成される場合に、導線１０ａ全体を直線状とする部分でそれぞれの導体素線１６の一部をねじり、複数の導体素線１６の間で位置をずらせることで、起電力を各導体素線１６で平均化しやすくするとともに、並列回路中の循環電流の発生を抑制するものである。このような転位部４２では、少なくとも２本の導体素線１６が交差する交差部が設けられる。このため、転位部４２では導線１０の最大厚さが１の導体素線１６の２本以上の厚さとなる。
【００５８】
例えば、図１２Ａ、１２Ｂに導線１０ａに転位部４２を設けた２例を示している。なお、図１２Ａ、１２Ｂでは、６本の導体素線１６により導線１０ａを構成しており、各導体素線１６の違いを分かりやすくするために、斜線部と、砂地部と、斜格子部とを使用している。図１２Ａでは、転位部４２で、幅方向（図１２Ａの上下方向）の片側と他側との３本ずつの導体素線１６が幅方向の別の側に入れ替わっている。図１２Ｂでは、転位部４２で、幅方向（図１２Ｂの上下方向）の片側と他側とで、１本の導体素線１６が残りの２本の導体素線１６に対し交差し、それぞれの導体素線１６で位置をずらせている。
【００５９】
回転電機巻線４０は、ステータコア２６（図１０、図１１参照）の軸方向両端から外側に外れた部分に配置されるコイルエンド４４を備え、転位部４２は、コイルエンド４４のうち、径方向（図１２Ａ、図１２Ｂの表裏方向）に見た場合に導線１０ａが１相のみ設けられる部分に配置されている。すなわち、上記の図１１に示した第４の発明の実施の形態の巻線配置の構成の場合には、図１１の丸印βで示す部分で、コイルエンド４４に径方向に見た場合に導線１０ａが１相のみ設けられる部分となる。このため、図１１の丸印βで示す複数個所の少なくともいずれか１に転位部４２が設けられるように構成する。なお、上記では、１相の巻線を構成する導線１０ａの場合を説明したが、別の２相の巻線を構成する導線１０ｂ、１０ｃの場合も同様に構成し、それぞれで転位部４２を互いに重ならない部分である、図１１の丸印βのうちで、互いに重ならないβ位置に設ける。すなわち、転位はすべての相（３相）で行うが、１の転位部４２には１相分のみが存在し、残り２相分の転位部は、それぞれ別の部分に設けている。
【００６０】
このような構成によれば、ねじれにより厚さが大きくなりやすい転位部４２が、コイルエンド４４の径方向の厚さが小さい部分である１相の導線１０ａが位置する部分に配置される。このため、コイルエンド４４を過度に大きくすることなく、転位部４２により複数の導体素線１６同士の間で起電力を平均化しやすくするとともに、複数の導体素線１６により構成する並列回路中の循環電流の発生を抑制できる。また、上記の説明では、ステータに回転電機巻線４０を設ける場合を説明したが、ロータに回転電機巻線を設ける場合も同様に構成できる。その他の構成及び作用は、上記の図１０から図１１に示した第４の実施の形態と同様であるため、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００６１】
［第６の発明の実施の形態］
図１３は、本発明の第５の実施の形態に係る回転電機巻線用導線により構成する回転電機巻線をステータコアに設けた様子を示す略図である。本実施の形態では、上記の図５に示した第２の実施の形態において、回転電機巻線２０を構成するコイルエンド４４を構成する導線１０の幅である、ステータ２４の軸方向(図１３の上下方向)に関する長さＷ１を、隣り合うティース２８間であるスロット３０に配置した導線１０の幅である、ステータ２４の周方向(図１３の左右方向)に関する長さＷ２よりも大きくしている（Ｗ１＞Ｗ２）。これとともに、コイルエンド４４を構成する導線１０の径方向（図１３の表裏方向）の厚さＴ１を、スロット３０に配置した導線１０の径方向の厚さＴ２よりも小さくしている（Ｔ１＜Ｔ２）。そして、コイルエンド４４を構成する導線１０の断面積と、スロット３０に配置した導線１０の断面積とをほぼ同じにしている。
【００６２】
また、ステータコア２６の軸方向端面とコイルエンド４４を構成する導線１０との間に軸方向長さＬｄを有する隙間４６を設けている。軸方向長さＬｄは、回転電機巻線２０に印加する電圧等により定まる絶縁距離から決定している。例えば、印加する電圧が１ｋＶでは軸方向長さＬｄを２ｍｍ程度とする。また、コイルエンド４４を構成する導線１０の幅である、ステータ２４の軸方向に関する長さＷ１も上記の絶縁距離を考慮して決定している。すなわち、絶縁距離から定められる軸方向長さＬｄの隙間が確保されるように、コイルエンド４４を構成する導線１０の幅Ｗ１を決定している。
【００６３】
なお、図１３では、１相の回転電機巻線２０の場合のみを示しているが、上記の図１０、図１１に示したように、複数相、例えば３相の回転電機巻線４０をステータ２４に設ける場合に、本実施の形態のように、回転電機巻線を構成するコイルエンド４４を構成する導線１０ａ、１０ｂ、１０ｃの幅Ｗ１及び径方向厚さＴ１を、スロット３０に配置した導線１０ａ、１０ｂ、１０ｃの幅Ｗ２及び径方向厚さＴ２に対し、それぞれ異ならせることもできる。
【００６４】
このような本実施の形態の構成によれば、ステータ２４を径方向に大型化することなく、回転電機巻線２０、４０の抵抗を全体で均一にしつつ抵抗を小さくできる。すなわち、コイルエンド４４の幅Ｗ１を大きくするとともに径方向の厚さＴ１を小さくするので、ステータ２４を径方向に大型化することがない。特に、複数相の回転電機巻線４０をステータ２４に設ける場合には、コイルエンド４４に複数相の巻線が径方向に積層され、径方向の厚さが大きくなりやすい。ただし、この場合でも、本実施の形態では、コイルエンド４４の径方向の全体の厚さを大きくすることなく、導線１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃの断面積を大きくできる。また、スロット３０に配置する巻線は１相分であるので、幅Ｗ２が小さくなる場合でも厚さＴ２を十分に大きくでき、導線１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃの断面積を大きくできる。このため、回転電機巻線２０、４０の抵抗を全体で均一にしつつ抵抗を小さくできる。
【００６５】
また、上記の説明では、ステータ２４に回転電機巻線２０、４０を設ける場合を説明したが、ロータに回転電機巻線を設ける場合も同様に構成できる。その他の構成及び作用は、上記の図５に示した第２の実施の形態または図１０から図１１に示した第４の実施の形態と同様である。
【００６６】
なお、図示は省略するが、上記の図５から図１３に示した第２から第６の実施の形態のいずれか１において、ステータ２４またはロータに回転電機巻線２０、４０を波巻きの集中巻きで配置することもできる。また、上記の各実施の形態で、回転電機巻線２０、４０の一部のみを、複数の導体素線１６を絶縁部を介して結合することにより構成する分割導体導線部とし、回転電機巻線２０、４０の残りの部分を断面が矩形である１の角線の１の板材により構成する導体素線により構成する単一導体導線部とすることもできる。例えば、ステータ２４に設ける回転電機巻線２０、４０は、ステータコア２６の複数のスロット３０に複数層、すなわち複数ターン分が挿入されるように配置するとともに、スロット３０開口側に配置される導線を分割導体導線部により構成し、スロット３０奥側に配置される導線を単一導体導線部により構成することもできる。この場合、分割導体導線部と単一導体導線部とを、電気的に直列または並列に接続することもできる。この構成では、スロット３０開口側の巻線がスロット３０奥側の巻線よりもロータ側への磁場の生成に有効であり、ロータと組み合わせて構成する回転電機の出力を有効に高くできる。なお、このような構成は、ロータの場合にも適用できる。
【００６７】
また、上記の各実施の形態で、ステータコア２６は、複数の分割コアにより構成し、それぞれの分割コアに回転電機巻線２０、４０を設けた状態で組み合わせてステータを構成することもできる。また、導線１０は、ステータ２４またはロータの一周分よりも少ない部分に設けて、複数の導線１０を互いに接続することもできる。
【００６８】
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】
【００６９】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  導線、１２  直線部、１４  連結部、１６  導体素線、１８  同相同ターン間絶縁部、２０  回転電機巻線、２２  ターン間絶縁部、２４  ステータ、２６  ステータコア、２８  ティース、３０  スロット、３２  巻線コア間絶縁部、３４  相間絶縁部、３６  スロット挿入部、３８  渡り部、４０  回転電機巻線、４２  転位部、４４  コイルエンド、４６  隙間。
【図１】
2011188721.tif 000003
【図２】
2011188721.tif 000004
【図３】
2011188721.tif 000005
【図４】
2011188721.tif 000006
【図５】
2011188721.tif 000007
【図６】
2011188721.tif 000008
【図７】
2011188721.tif 000009
【図８】
2011188721.tif 000010
【図９】
2011188721.tif 000011
【図１０】
2011188721.tif 000012
【図１１】
2011188721.tif 000013
【図１２Ａ】
2011188721.tif 000014
【図１２Ｂ】
2011188721.tif 000015
【図１３】
2011188721.tif 000016