(57)【要約】【課題】直交断面の形状が矩形状の線状導体を用いて構成されるコイルを、径方向の内側に向かうに従って周方向の幅が小さくなるように形成されたスロットに巻装する場合に、コイルの電気的絶縁性を確保することが容易な回転電機を実現する。【解決手段】コイルは、直交断面の形状が矩形状の線状導体３４を用いて構成される。複数のスロット４０の少なくとも一部は、特定スロット４１である。特定スロット４１は、径方向Ｒの内側に向かうに従って周方向Ｃの幅が小さくなるように形成される。特定スロット４１における径方向外側領域Ｒａに、複数のコイル辺部３０が周方向Ｃに隣接する二列に並んで径方向Ｒに沿って整列配置され、特定スロットにおける径方向内側領域Ｒｂに、複数のコイル辺部３０が一列に並んで径方向Ｒに沿って整列配置される。【選択図】図２
2015027163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のコア基準面の軸方向及び径方向に延びるスロットが、前記コア基準面の周方向に複数分散配置されているコアと、前記スロット内に配置されるコイル辺部を有して前記コアに巻装されるコイルと、を備えた回転電機であって、
前記コイルは、延在方向に直交する断面である直交断面の形状が矩形状の線状導体を用いて構成され、
前記スロットのそれぞれに、複数の前記コイル辺部が配置され、
複数の前記スロットの少なくとも一部は、特定スロットであり、
前記特定スロットは、前記径方向の内側に向かうに従って前記周方向の幅が小さくなるように形成され、
前記特定スロットにおける前記径方向の最外側部を含む径方向外側領域に、複数の前記コイル辺部が、前記周方向に隣接する二列に並んで前記径方向に沿って整列配置され、
前記特定スロットにおける前記径方向外側領域よりも前記径方向の内側の領域である径方向内側領域に、複数の前記コイル辺部が、一列に並んで前記径方向に沿って整列配置される回転電機。
【請求項２】
前記特定スロットに配置される複数の前記コイル辺部は、前記コイル辺部のそれぞれが配置される前記径方向の位置に応じて、前記直交断面の形状が異なるように形成されている請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記径方向外側領域に配置される前記コイル辺部である外側コイル辺部のそれぞれは、前記直交断面における互いに交差する二辺が前記周方向及び前記径方向にそれぞれ沿うように配置され、
前記径方向の最も外側に配置される前記外側コイル辺部の、前記直交断面における前記周方向の幅は、当該直交断面における前記径方向の幅よりも大きく、
前記径方向の最も内側に配置される前記外側コイル辺部の、前記直交断面における前記周方向の幅は、当該直交断面における前記径方向の幅よりも小さい請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記特定スロットが第一特定スロットであり、
複数の前記スロットの一部は、前記周方向の幅が前記径方向に沿って均一に形成された第二特定スロットであり、
前記第二特定スロットにおける前記径方向の全域で、複数の前記コイル辺部が、前記周方向に隣接する二列に並んで前記径方向に沿って整列配置される請求項１から３のいずれか一項に記載の回転電機。
【請求項５】
前記コイルは、一対の前記コイル辺部を前記コアの前記軸方向の外側において接続する複数の渡り部を備え、
複数の前記渡り部の少なくとも一部は、特定渡り部であり、
前記特定渡り部は、前記直交断面における前記周方向の幅と前記径方向の幅との大小関係が互いに逆である一対の前記コイル辺部を接続し、
前記線状導体における前記特定渡り部を構成する部分が、前記線状導体の延在方向周りに９０度ねじれている請求項１から４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、円筒状のコア基準面の軸方向及び径方向に延びるスロットが、コア基準面の周方向に複数分散配置されているコアと、スロット内に配置されるコイル辺部を有してコアに巻装されるコイルと、を備えた回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のような回転電機として、特開２００４−１５９４６０号公報（特許文献１）に記載されたものが知られている。特許文献１には、延在方向に直交する断面である直交断面の形状が矩形状の線状導体を用いて構成されるコイルを、径方向の内側に向かうに従って周方向の幅が小さくなるように形成されたスロットに巻装する技術が記載されている。特許文献１の図７には、このようなスロットの形状に合わせて、最内層のコイル辺部の直交断面の形状を正方形状とし、最外層のコイル辺部の直交断面の形状を大きく扁平化させた扁平形状とする構成が記載されている。この際、特許文献１の段落００４０に記載のように、各コイル辺部の直交断面の断面積を等しくしている。ここで、直交断面の断面積が同一である場合、直交断面の扁平の度合いが大きくなるに従って直交断面の周長が長くなる。そのため、特許文献１の図７の構成では、最外層のコイル辺部の直交断面の周長が、最内層のコイル辺部の直交断面の周長に比べて比較的大きな値となり、１つのスロットに配置される複数のコイル辺部の間での直交断面の周長の差が大きくなりやすい。
【０００３】
ところで、１つのスロットに配置される複数のコイル辺部の間での直交断面の周長の差は、以下の理由から、小さく抑えることが好ましい。すなわち、直交断面の形状が矩形状の線状導体を用いてコイルを構成する場合には、絶縁品質及び信頼性の確保や、コストの低減の観点から、絶縁皮膜付の線状導体を素材として用い、素材の直交断面の形状を変形させて各コイル辺部を形成することがある。この場合、複数のコイル辺部の間での直交断面の周長の差が大きいと、周長が長いコイル辺部については素材からの周長の変化量が大きくなり、絶縁皮膜が薄くなるおそれがある。絶縁皮膜が薄くなると、コイルの電気的絶縁性を適切に確保することが困難になる場合がある。しかしながら、特許文献１では、この点について特段の認識がなされていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１５９４６０号公報（段落００４０、図７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、直交断面の形状が矩形状の線状導体を用いて構成されるコイルを、径方向の内側に向かうに従って周方向の幅が小さくなるように形成されたスロットに巻装する場合に、コイルの電気的絶縁性を適切に確保することが容易な回転電機の実現が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る円筒状のコア基準面の軸方向及び径方向に延びるスロットが、前記コア基準面の周方向に複数分散配置されているコアと、前記スロット内に配置されるコイル辺部を有して前記コアに巻装されるコイルと、を備えた回転電機の特徴構成は、前記コイルは、延在方向に直交する断面である直交断面の形状が矩形状の線状導体を用いて構成され、前記スロットのそれぞれに、複数の前記コイル辺部が配置され、複数の前記スロットの少なくとも一部は、特定スロットであり、前記特定スロットは、前記径方向の内側に向かうに従って前記周方向の幅が小さくなるように形成され、前記特定スロットにおける前記径方向の最外側部を含む径方向外側領域に、複数の前記コイル辺部が、前記周方向に隣接する二列に並んで前記径方向に沿って整列配置され、前記特定スロットにおける前記径方向外側領域よりも前記径方向の内側の領域である径方向内側領域に、複数の前記コイル辺部が、一列に並んで前記径方向に沿って整列配置される点にある。
【０００７】
上記の特徴構成によれば、スロット幅が比較的大きい径方向外側領域に配置される複数のコイル辺部が、周方向に隣接する二列に並んで径方向に沿って整列配置されるため、一列に並んで径方向に沿って整列配置される場合に比べて、コイル辺部が周方向に扁平な形状となることを抑制し、当該複数のコイル辺部の間での直交断面の周長の差を小さく抑えることが容易となる。このような構成において、上記の特徴構成によれば、更に、スロット幅が比較的小さい径方向内側領域に配置される複数のコイル辺部は、一列に並んで径方向に沿って整列配置される。よって、スロット幅の比較的小さい領域に複数のコイル辺部を二列に並べて配置することによってコイル辺部が径方向に扁平な形状となることを抑制することでき、この結果、特定スロットに配置される複数のコイル辺部の間での直交断面の周長の差を小さく抑えることができる。
以上のように、上記の特徴構成によれば、複数のコイル辺部が周方向に隣接する二列に並んで径方向に沿って整列配置される径方向外側領域と、複数のコイル辺部が一列に並んで径方向に沿って整列配置される径方向内側領域との双方を特定スロット内に設けることで、特定スロットに配置される複数のコイル辺部の間での直交断面の周長の差を小さく抑えることが容易となり、結果、コイルの電気的絶縁性を適切に確保することが容易となる。
【０００８】
ここで、前記特定スロットに配置される複数の前記コイル辺部は、前記コイル辺部のそれぞれが配置される前記径方向の位置に応じて、前記直交断面の形状が異なるように形成されている構成とすると好適である。
【０００９】
この構成によれば、特定スロットに配置される複数のコイル辺部のそれぞれについて、特定スロットの内壁面との間の隙間が小さくなるようにコイル辺部を配置することが容易となり、結果、コイルの占積率を高めることが容易となる。この際、上述したように、スロット幅が比較的大きい径方向外側領域に配置される複数のコイル辺部は、周方向に隣接する二列に並んで径方向に沿って整列配置されるため、各コイル辺部の断面積を互いに同等とする場合でも、特定スロットに配置される複数のコイル辺部の間での直交断面の周長の差を小さく抑えることができる。
【００１０】
上記のように、前記特定スロットに配置される複数の前記コイル辺部が、前記コイル辺部のそれぞれが配置される前記径方向の位置に応じて、前記直交断面の形状が異なるように形成されている構成において、前記径方向外側領域に配置される前記コイル辺部である外側コイル辺部のそれぞれは、前記直交断面における互いに交差する二辺が前記周方向及び前記径方向にそれぞれ沿うように配置され、前記径方向の最も外側に配置される前記外側コイル辺部の、前記直交断面における前記周方向の幅は、当該直交断面における前記径方向の幅よりも大きく、前記径方向の最も内側に配置される前記外側コイル辺部の、前記直交断面における前記周方向の幅は、当該直交断面における前記径方向の幅よりも小さい構成とすると好適である。
【００１１】
この構成によれば、外側コイル辺部の直交断面における周長が、径方向外側領域における径方向の外側部分では、径方向の配置位置が径方向の内側に向かうに従って減少し、径方向外側領域における径方向の内側部分では、径方向の配置位置が径方向の内側に向かうに従って増加する構成とすることができる。よって、外側コイル辺部の直交断面における周長が、径方向外側領域における全域で径方向の配置位置が径方向の内側に向かうに従って減少する場合や、径方向外側領域における全域で径方向の配置位置が径方向の内側に向かうに従って増加する場合に比べて、特定スロットに配置される複数のコイル辺部の間での直交断面の周長の差を小さく抑えることが容易となる。
【００１２】
上記の各構成の回転電機において、前記特定スロットが第一特定スロットであり、複数の前記スロットの一部は、前記周方向の幅が前記径方向に沿って均一に形成された第二特定スロットであり、前記第二特定スロットにおける前記径方向の全域で、複数の前記コイル辺部が、前記周方向に隣接する二列に並んで前記径方向に沿って整列配置される構成とすると好適である。
【００１３】
この構成によれば、第二特定スロットに配置される複数のコイル辺部のそれぞれの直交断面の形状が、互いに同一である構成とすることができるため、素材として、直交断面の形状が第二特定スロットに配置されるコイル辺部の直交断面の形状と同一の線状導体を用いることで、素材の直交断面の形状を変形させることなく、第二特定スロットに配置される複数のコイル辺部を形成することができる。よって、コイルの製造工数の低減を図ることができる。また、上記の構成によれば、第二特定スロットに配置される複数のコイル辺部が一列に並んで径方向に沿って整列配置される場合に比べて、第二特定スロットの径方向の長さを第一特定スロットの径方向の長さと同程度にすることが容易となる。この結果、コアの径方向における大型化を抑制することができる。
【００１４】
また、前記コイルは、一対の前記コイル辺部を前記コアの前記軸方向の外側において接続する複数の渡り部を備え、複数の前記渡り部の少なくとも一部は、特定渡り部であり、前記特定渡り部は、前記直交断面における前記周方向の幅と前記径方向の幅との大小関係が互いに逆である一対の前記コイル辺部を接続し、前記線状導体における前記特定渡り部を構成する部分が、前記線状導体の延在方向周りに９０度ねじれている構成とすると好適である。
【００１５】
この構成によれば、素材として用いる線状導体が、直交断面における互いに交差する二辺の長さが互いに異なる線状導体である場合に、特定渡り部により接続される一対のコイル辺部のそれぞれについて、素材からの変形量を小さく抑えることができる。よって、素材を変形してコイル辺部を形成する工程の簡素化を図ることができると共に、素材からの変形に伴い絶縁皮膜が薄くなることを抑制することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るステータの一部の断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るステータの一部の断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る渡り部の形状の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る回転電機の実施形態について、図面を参照して説明する。ここでは、本発明に係る回転電機を、図１に示すように、インナロータ型の回転電機１００に適用した場合を例として説明する。本実施形態では、回転電機１００は回転界磁型の回転電機であり、コイル３の巻装対象のコアは、ステータ１のコア（ステータコア２）である。すなわち、本実施形態では、ステータコア２が本発明における「コア」に相当する。本明細書では、「回転電機」は、モータ（電動機）、ジェネレータ（発電機）、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。
【００１８】
以下の説明では、特に区別して明記している場合を除き、「軸方向」、「周方向Ｃ」、及び「径方向Ｒ」は、円筒状のコア基準面Ｓ（図１参照）を基準として定義している。本明細書では、寸法、配置方向、配置位置等に関する用語は、誤差（製造上許容され得る程度の誤差）による差異を有する状態も含む概念として用いている。
【００１９】
１．回転電機の全体構成
回転電機１００は、図１に示すように、ステータ１を備えている。ステータ１は、ステータコア２と、ステータコア２に巻装されるコイル３とを備える。ステータ１は、電機子として機能する。ステータコア２の径方向Ｒの内側には、永久磁石や電磁石等を備える界磁としてのロータ（図示せず）が配置され、ステータ１から発生する回転磁界によりロータが回転する。本実施形態では、回転電機１００は、三相交流（多相交流の一例）で駆動される回転電機であり、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、及びＷ相コイルの３つの相コイルを備えたコイル３が、ステータコア２に巻装される。
【００２０】
ステータコア２には、軸方向及び径方向Ｒに延びるスロット４０が、周方向Ｃに複数分散配置されている。複数のスロット４０は、周方向Ｃに沿って一定間隔で配置されている。複数のスロット４０の少なくとも一部は、後述する第一スロット４１とされる。本実施形態では、毎極毎相あたりのスロット数が“２”であり、ステータコア２には、各相用のスロット４０が、２つずつ周方向Ｃに沿って繰り返し現れるように配置されている。周方向Ｃに隣接する２つのスロット４０の間には、ティース２３が形成される。上述した「円筒状のコア基準面Ｓ」は、スロット４０の配置や構成に関して基準となる仮想面であり、本実施形態では、図１に示すように、複数のティース２３のそれぞれの径方向Ｒの内側の端面を含む円筒状の仮想面（コア内周面）を、コア基準面Ｓとしている。ステータコア２の径方向Ｒの外側の面（コア外周面）等をコア基準面Ｓとしても良い。
【００２１】
スロット４０のそれぞれは、ステータコア２を軸方向に貫通するように形成されている。スロット４０のそれぞれは、径方向Ｒの内側に向けて開口する開口部を有する。本実施形態では、スロット４０のそれぞれは、周方向Ｃの中央部を結ぶ仮想線（すなわち、幅方向中心線）が径方向Ｒに平行に延びるように形成されている。また、本実施形態では、スロット４０のそれぞれはオープンスロットであり、ティース２３の径方向Ｒの内側の端部には、セミオープンスロットの場合に備えられるような周方向Ｃに突出する突出部は形成されていない。すなわち、スロット４０の周方向Ｃの両側の側面部（周方向Ｃに対向する２つの側面部）は、径方向Ｒの内側の端部まで連続する平面となるように形成されている。
【００２２】
本実施形態では、図１及び図２に示すように、ステータコア２には、スロット４０として、第一スロット４１と第二スロット４２との２種類のスロットが形成されている。すなわち、本実施形態では、複数のスロット４０の一部が第一スロット４１である。そして、複数のスロット４０の他の一部が第二スロット４２であり、本実施形態では、第一スロット４１以外のスロット４０の全てが、第二スロット４２である。
【００２３】
本実施形態では、第一スロット４１と第二スロット４２とは、１つずつ周方向Ｃに沿って交互に配置されている。第一スロット４１は、径方向Ｒの内側に向かうに従って周方向Ｃの幅が小さくなるように形成されている。すなわち、第一スロット４１の周方向Ｃの両側の側面部は、互いに平行には形成されておらず、径方向Ｒの内側に向かうに従って周方向Ｃの互いの離間距離が短くなるように形成されている。本例では、第一スロット４１は、径方向Ｒの内側に向かうに従って周方向Ｃの幅が連続的に小さくなるように形成されており、第一スロット４１の周方向Ｃの両側の側面部は、径方向Ｒの全域に亘って連続する平面となるように形成されている。従って、第一スロット４１は、軸方向に見て台形状に形成されている。第二スロット４２は、周方向Ｃの幅が径方向Ｒに沿って均一に形成されている。すなわち、第二スロット４２は平行スロットであり、第二スロット４２の周方向Ｃの両側の側面部は、互いに平行に形成されている。従って、第二スロット４２は、軸方向に見て長方形状に形成されている。本実施形態では、第一スロット４１が本発明における「第一特定スロット」に相当し、第二スロット４２が本発明における「第二特定スロット」に相当する。
【００２４】
ステータコア２は、図１に示すように、複数のコア片２０を周方向Ｃに沿って環状に配置して構成される。コア片２０のそれぞれは、周方向Ｃに延びる本体部（ヨーク部）と、当該本体部から径方向Ｒの内側に延びるティース２３とを備え、当該本体部の周方向Ｃの両側の端面が、隣接するコア片２０との接合面とされる。本実施形態では、この接合面は、スロット４０（本例では第一スロット４１）に対応する周方向Ｃの位置に形成されている。すなわち、本実施形態では、円筒状のステータコア２は、スロット４０（本例では第一スロット４１）の底部（径方向Ｒにおける開口部とは反対側の部分）に対応する周方向Ｃの位置（ここでは、スロット４０の周方向Ｃの中央部）において、複数のコア片２０に分割（本例では２４分割）されている。環状に配置された複数のコア片２０は、本実施形態では、径方向Ｒの外側の面（外周面）に嵌合された円筒状の固定部材４を用いて、互いに移動不能に固定される。コア片２０は、例えば、複数枚の磁性体板（例えば、ケイ素鋼板等の電磁鋼板）を積層して構成され、或いは、磁性材料の粉体を加圧成形してなる圧粉材を主な構成要素として構成される。
【００２５】
本実施形態では、複数のコア片２０は、互いに同じ形状を有している。また、本実施形態では、コア片２０のそれぞれは、２つのティース２３を備えている。１つのコア片２０に形成された２つのティース２３の間に第二スロット４２が形成され、隣接する２つのコア片２０のそれぞれのティース２３の間に第一スロット４１が形成される。ステータ１を製造する際には、ステータコア２に巻装された状態と同じ円筒状に形成されたコイル３に対して、複数のコア片２０を径方向Ｒの外側から挿入する。この際、１つのコア片２０の２つのティース２３の間に形成される第二スロット４２が平行スロットであるため、コイル３に対して径方向Ｒの外側から容易にコア片２０を装着することができる。
【００２６】
２．コイルの構成
コイル３は、図２に示すように、延在方向に直交する断面である直交断面の形状が矩形状の線状導体３４を用いて構成される。すなわち、コイル３は、平角線を用いて構成される。ここで、「矩形状」には、角部が円弧状の矩形や、内角の大きさと９０度との差の絶対値が予め定められた角度（例えば、５度や１０度等）未満の矩形を含む。線状導体３４は、導電性を有する材料（例えば、銅やアルミニウム等の金属）を用いて形成され、線状導体３４の表面は、他の導体との接続部等の一部を除いて、樹脂（例えばエナメル等）等からなる絶縁皮膜３５により被覆されている。すなわち、線状導体３４は、絶縁皮膜付平角線であり、本実施形態では、絶縁皮膜３５は、線状導体３４における直交断面の全周に亘って形成されている。
【００２７】
コイル３は、図１〜図３に示すように、スロット４０の内部に配置されるコイル辺部３０と、一対のコイル辺部３０をステータコア２の軸方向の外側において接続する渡り部６０とを備える。コイル３は、複数の渡り部６０を備え、本実施形態では、複数の渡り部６０の少なくとも一部は、後述する特定渡り部６１とされる。図１に示すように、スロット４０のそれぞれには、複数のコイル辺部３０が配置される。本実施形態では、図２に示すように、後述する外側コイル辺部３０ａを含む全てのコイル辺部３０が、直交断面における互いに交差する二辺（矩形の角部を挟んで隣接する二辺）が周方向Ｃ及び径方向Ｒにそれぞれ沿うように配置される。そして、各コイル辺部３０の断面形状は、図２に示すように、１つのスロット４０に配置される複数のコイル辺部３０の断面形状の集合が当該スロット４０の断面形状に合うように設定される。
【００２８】
図２に示すように、第一スロット４１は、径方向Ｒの内側に向かうに従って周方向Ｃの幅が小さくなるように形成されている。そして、第一スロット４１における径方向外側領域Ｒａには、複数のコイル辺部３０が周方向Ｃに隣接する二列に並んで径方向Ｒに沿って整列配置され、第一スロット４１における径方向内側領域Ｒｂには、複数のコイル辺部３０が一列に並んで径方向Ｒに沿って整列配置される。ここで、径方向外側領域Ｒａは、第一スロット４１における径方向Ｒの最外側部４１ａを含む径方向Ｒの領域であり、径方向内側領域Ｒｂは、第一スロット４１における径方向外側領域Ｒａよりも径方向Ｒの内側の領域である。本実施形態では、第一スロット４１に配置される複数のコイル辺部３０は、径方向外側領域Ｒａと径方向内側領域Ｒｂとのいずれかに配置される。以下、径方向外側領域Ｒａに配置されるコイル辺部３０を外側コイル辺部３０ａとし、径方向内側領域Ｒｂに配置されるコイル辺部３０を内側コイル辺部３０ｂとする。また、径方向外側領域Ｒａにおいて複数の外側コイル辺部３０ａによって形成される径方向Ｒに沿った２つの列のうち、周方向Ｃの一方側（図２における右側）の列を第一列５１とし、周方向Ｃの他方側（図２における左側）の列を第二列５２とする。
【００２９】
１つのコイル辺部３０の径方向Ｒの配置領域を１層とすると、本実施形態では、複数の外側コイル辺部３０ａは、第一列５１及び第二列５２のそれぞれにおいて、互いに同数（本例では８個）の層に分かれて配置される。更に、本実施形態では、第一列５１及び第二列５２のそれぞれにおける互いに同一の層に配置される外側コイル辺部３０ａ同士は、周方向Ｃの中心線を基準として、直交断面の形状が互いに鏡対称に形成されている。なお、径方向外側領域Ｒａに含まれる各層において、直交断面の形状が互いに同一の２つの外側コイル辺部３０ａが周方向Ｃに隣接して配置される構成とすることもできる。ここで、直交断面の形状が互いに同一とは、直交断面における周方向Ｃの幅が互いに同一であると共に径方向Ｒの幅が互いに同一であることを意味する。このように、本実施形態では、第一列５１と第二列５２とは周方向Ｃの位置が異なる点を除いて互いに同様に形成され、第一列５１と第二列５２との境界は、第一スロット４１における周方向Ｃの中央部に形成される。また、本実施形態では、複数の内側コイル辺部３０ｂは、偶数個（本例では４個）の層に分かれて配置される。
【００３０】
第一スロット４１に配置される複数のコイル辺部３０は、コイル辺部３０のそれぞれが配置される径方向Ｒの位置に応じて、直交断面の形状が異なるように形成されている。本実施形態では、複数のコイル辺部３０のそれぞれの直交断面の形状は、断面積が互いに同等となるように設定される。ここで、第一スロット４１は、径方向Ｒの内側に向かうに従って周方向Ｃの幅が小さくなるように形成される。よって、外側コイル辺部３０ａの、直交断面における径方向Ｒの幅に対する周方向Ｃの幅の比であるアスペクト比（＝周方向Ｃの幅／径方向Ｒの幅）は、径方向Ｒの内側に向かうに従って小さくなる。すなわち、外側コイル辺部３０ａのそれぞれのアスペクト比は、径方向Ｒの外側に隣接する他の外側コイル辺部３０ａのアスペクト比よりも小さく、径方向Ｒの内側に隣接する他の外側コイル辺部３０ａのアスペクト比よりも大きい。同様に、内側コイル辺部３０ｂのアスペクト比も、径方向Ｒの内側に向かうに従って小さくなり、内側コイル辺部３０ｂのそれぞれのアスペクト比は、径方向Ｒの外側に隣接する他の内側コイル辺部３０ｂのアスペクト比よりも小さく、径方向Ｒの内側に隣接する他の内側コイル辺部３０ｂのアスペクト比よりも大きい。
【００３１】
本実施形態では、図２に示すように、径方向Ｒの最も外側に配置される外側コイル辺部３０ａのアスクペクト比は“１”よりも大きく、径方向Ｒの最も内側に配置される外側コイル辺部３０ａのアスペクト比は“１”よりも小さい。すなわち、径方向Ｒの最も外側に配置される外側コイル辺部３０ａの、直交断面における周方向Ｃの幅は、当該直交断面における径方向Ｒの幅よりも大きい。また、径方向Ｒの最も内側に配置される外側コイル辺部３０ａの、直交断面における周方向Ｃの幅は、当該直交断面における径方向Ｒの幅よりも小さい。ここで、アスペクト比が“１”よりも大きいコイル辺部３０を第一コイル辺部３１とし、アスペクト比が“１”よりも小さいコイル辺部３０を第二コイル辺部３２とすると、本実施形態では、複数の外側コイル辺部３０ａには、第一コイル辺部３１と第二コイル辺部３２とが含まれる。本実施形態では、径方向外側領域Ｒａにおける径方向Ｒの外側の５つの層に配置される合計１０個の外側コイル辺部３０ａが、第一コイル辺部３１であり、径方向外側領域Ｒａにおける径方向Ｒの内側の３つの層に配置される合計６個の外側コイル辺部３０ａが、第二コイル辺部３２である。
【００３２】
本実施形態では、図２に示すように、径方向Ｒの最も外側に配置される内側コイル辺部３０ｂのアスペクト比は“１”よりも大きく、径方向Ｒの最も内側に配置される内側コイル辺部３０ｂのアスペクト比も“１”よりも大きい。よって、本実施形態では、複数の内側コイル辺部３０ｂの全てが、第一コイル辺部３１である。
【００３３】
図２に示すように、第二スロット４２は、周方向Ｃの幅が径方向Ｒに沿って均一に形成されている。そして、第二スロット４２における径方向Ｒの全域で、複数のコイル辺部３０が、周方向Ｃに隣接する二列に並んで径方向Ｒに沿って整列配置される。本実施形態では、複数のコイル辺部３０は、第二スロット４２において、１０個の層に分かれて配置される。本実施形態では、第一スロット４１に配置されるコイル辺部３０の数と、第二スロット４２に配置されるコイル辺部３０の数とが同数である。従って、第二スロット４２における層の個数は、第一スロット４１の径方向外側領域Ｒａにおける層の個数（本例では８個）と、第一スロット４１の径方向内側領域Ｒｂにおける層の個数（本例では４個）の半数と、の和に等しくなる。本実施形態では、第二スロット４２に配置される複数のコイル辺部３０は、直交断面の形状が互いに同一に形成されている。そして、本実施形態では、第二スロット４２に配置される複数のコイル辺部３０の全てが、第二コイル辺部３２である。
【００３４】
本実施形態では、渡り部６０は、スロット４０の配設ピッチの偶数倍だけ離間して配置された一対のコイル辺部３０を接続する。具体的には、渡り部６０は、スロット４０の配設ピッチの６倍だけ離間して配置された一対のコイル辺部３０を接続する。よって、本実施形態では、第一スロット４１に配置されるコイル辺部３０は、他の第一スロット４１に配置されるコイル辺部３０に渡り部６０を介して接続され、第二スロット４２に配置されるコイル辺部３０は、他の第二スロット４２に配置されるコイル辺部３０に渡り部６０を介して接続される。
【００３５】
また、本実施形態では、図３に示すように、スロット４０に配置される複数のコイル辺部３０は、径方向Ｒの位置に応じて、互いに同数のコイル辺部３０を含む２つのコイル辺部群Ｇａ，Ｇｂに概念上分割される。なお、図３では、簡略化のため、渡り部６０による接続対象の一対の第一スロット４１のみを示すと共に、複数の渡り部６０のうちの２つの渡り部６０のみを示している。そして、一方の第一スロット４１については、径方向Ｒの外側のコイル辺部群である外側コイル辺部群Ｇａに含まれる複数のコイル辺部３０のみを実線で示すと共に、他方の第一スロット４１については、径方向Ｒの内側のコイル辺部群である内側コイル辺部群Ｇｂに含まれる複数のコイル辺部３０のみを実線で示している。本実施形態では、外側コイル辺部群Ｇａ及び内側コイル辺部群Ｇｂのそれぞれは、１０個のコイル辺部３０を含む。そして、本実施形態では、各スロット４０の外側コイル辺部群Ｇａに含まれる複数のコイル辺部３０のそれぞれは、他のスロット４０の内側コイル辺部群Ｇｂに含まれる複数のコイル辺部３０のいずれかに、渡り部６０を介して接続される。このような接続構成に合わせて、本実施形態では、外側コイル辺部群Ｇａと内側コイル辺部群Ｇｂとを接続する渡り部６０の群は、全体の形状を図３において二点鎖線で模式的に示すように、径方向Ｒの位置がオフセットされるように成形される。
【００３６】
本実施形態では、一対の第一スロット４１に分かれて配置される一対のコイル辺部３０を接続する渡り部６０の一部が、特定渡り部６１とされ、残りの一部が通常渡り部６２とされる。また、本実施形態では、一対の第二スロット４２に分かれて配置される一対のコイル辺部３０を接続する渡り部６０の全てが、通常渡り部６２とされる。ここで、特定渡り部６１は、第一コイル辺部３１と第二コイル辺部３２とを接続する。すなわち、特定渡り部６１は、直交断面における周方向Ｃの幅と径方向Ｒの幅との大小関係が互いに逆である一対のコイル辺部３０を接続する。そして、線状導体３４における特定渡り部６１を構成する部分は、図３に示すように、線状導体３４の延在方向周りに９０度ねじれている。なお、線状導体３４における渡り部６０を構成する部分がねじれているか否かや、ねじれの角度は、渡り部６０における一対のコイル辺部３０のそれぞれとの接続部同士の比較に基づく。すなわち、特定渡り部６１とは、第一コイル辺部３１と第二コイル辺部３２とを接続する渡り部６０であって、線状導体３４の延在方向周りに９０度ねじれている渡り部６０である。よって、特定渡り部６１により接続される一対のコイル辺部３０について、一方のコイル辺部３０の周方向Ｃに沿う側面部が、特定渡り部６１の側面部を介して、他方のコイル辺部３０の径方向Ｒに沿う側面部に連続すると共に、一方のコイル辺部３０の径方向Ｒに沿う側面部が、特定渡り部６１の側面部を介して、他方のコイル辺部３０の周方向Ｃに沿う側面部に連続する。
【００３７】
一方、通常渡り部６２は、第一コイル辺部３１同士又は第二コイル辺部３２同士を接続する。すなわち、通常渡り部６２は、直交断面における周方向Ｃの幅と径方向Ｒの幅との大小関係が互いに同一である一対のコイル辺部３０を接続する。そして、線状導体３４における通常渡り部６２を構成する部分は、特定渡り部６１を構成する部分とは異なり、線状導体３４の延在方向周りにねじれておらず、延在方向周りの位相が維持される。すなわち、通常渡り部６２とは、第一コイル辺部３１同士或いは第二コイル辺部３２同士を接続する渡り部６０であって、線状導体３４の延在方向周りの位相が維持される渡り部６０である。よって、通常渡り部６２により接続される一対のコイル辺部３０について、一方のコイル辺部３０の周方向Ｃに沿う側面部が、通常渡り部６２の側面部を介して、他方のコイル辺部３０の周方向Ｃに沿う側面部に連続すると共に、一方のコイル辺部３０の径方向Ｒに沿う側面部が、通常渡り部６２の側面部を介して、他方のコイル辺部３０の径方向Ｒに沿う側面部に連続する。
【００３８】
本実施形態では、図３に示すように、第一スロット４１の外側コイル辺部群Ｇａに含まれる複数のコイル辺部３０の全てが、第一コイル辺部３１である。一方、第一スロット４１の内側コイル辺部群Ｇｂに含まれる複数のコイル辺部３０には、第一コイル辺部３１と第二コイル辺部３２との双方が含まれる。よって、本実施形態では、一対の第一スロット４１に分かれて配置される一対のコイル辺部３０を接続する渡り部６０の一部は、第一コイル辺部３１と第二コイル辺部３２とを接続し、残りの全ては、第一コイル辺部３１同士を接続する。そして、本実施形態では、第一コイル辺部３１と第二コイル辺部３２とを接続する渡り部６０の全てが特定渡り部６１とされ、第一コイル辺部３１同士を接続する渡り部６０の全てが通常渡り部６２とされる。また、本実施形態では、第二スロット４２に配置される複数のコイル辺部３０の全てが、第二コイル辺部３２である。そして、図示は省略するが、本実施形態では、第二コイル辺部３２同士を接続する渡り部６０の全てが通常渡り部６２とされる。
【００３９】
３．コイルの形成方法
本実施形態では、コイル３を構成する線状導体３４の素材となる導体素線として、直交断面の形状が矩形状であって直交断面の形状が延在方向に沿って一様な、絶縁皮膜付の導体素線を用いる。そして、導体素線におけるコイル辺部３０に相当する部分を、ローラ等を用いて加圧或いは押し潰すことで、当該部分の直交断面の形状を、配置されるスロット４０の種類或いは配置される径方向Ｒの位置に応じた形状に変形させる。その後、当該導体素線からなる線状導体３４を用いて、ステータコア２に巻装された状態と同じ円筒状のコイル３を形成する。このコイル３の形成過程には、例えば、線状導体３４を螺旋状に複数回巻回することで同心巻部を形成すると共に、複数の同心巻部を環状に配置する工程が含まれ、或いは、線状導体３４を波巻状に成形して環状に配置する工程が含まれる。
【００４０】
本実施形態では、線状導体３４の素材となる導体素線として、直交断面における互いに交差する二辺の長さが互いに異なる導体素線を用いている。具体的には、導体素線として、直交断面の形状が第二スロット４２に配置されるコイル辺部３０の直交断面の形状と同一の導体素線を用いている。そのため、本実施形態では、導体素線における、第二スロット４２に配置されるコイル辺部３０に相当する部分については、直交断面の形状を変形させる必要はない。一方、導体素線における、第一スロット４１に配置されるコイル辺部３０に相当する部分については、基本的に、直交断面の形状を変形させる必要がある。
【００４１】
この際、本実施形態では、導体素線における第一コイル辺部３１に相当する部分については、当該部分の変形前の直交断面における長辺の少なくとも中央部が、第一コイル辺部３１の周方向Ｃに沿う側面部を形成し、当該部分の変形前の直交断面における短辺の少なくとも中央部が、第一コイル辺部３１の径方向Ｒに沿う側面部を形成するように、直交断面の形状を変形させる。一方、導体素線における第二コイル辺部３２に相当する部分については、当該部分の変形前の直交断面における長辺の少なくとも中央部が、第二コイル辺部３２の径方向Ｒに沿う側面部を形成し、当該部分の変形前の直交断面における短辺の少なくとも中央部が、第二コイル辺部３２の周方向Ｃに沿う側面部を形成するように、直交断面の形状を変形させる。この結果、導体素線における第一コイル辺部３１と第二コイル辺部３２とを接続する部分には、これらの第一コイル辺部３１及び第二コイル辺部３２がスロット４０に配置される前のいずれかの段階で、導体素線の延在方向周りに９０度ねじる加工（ねじり加工）が施され、当該部分が特定渡り部６１を構成する。このようにすることで、第一コイル辺部３１及び第二コイル辺部３２のいずれについても、導体素線からの変形量を小さく抑えることができる。
【００４２】
４．その他の実施形態
最後に、本発明に係るその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。
【００４３】
（１）上記の実施形態では、図３に示すように、各スロット４０の外側コイル辺部群Ｇａに含まれる複数のコイル辺部３０のそれぞれが、他のスロット４０の内側コイル辺部群Ｇｂに含まれる複数のコイル辺部３０のいずれかに渡り部６０を介して接続される構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、複数のコイル辺部３０のそれぞれが、他のスロット４０における同一の層或いは径方向Ｒに隣接する層に配置された他のコイル辺部３０に、渡り部６０を介して接続される構成とすることもできる。
【００４４】
（２）上記の実施形態では、一対の第一スロット４１に分かれて配置される一対のコイル辺部３０を接続する渡り部６０の一部が、特定渡り部６１である構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、上記の実施形態とは異なり、複数の外側コイル辺部３０ａの全てが第一コイル辺部３１である場合には、一対の第一スロット４１に分かれて配置される一対のコイル辺部３０を接続する渡り部６０の全てが通常渡り部６２である構成とすることができる。また、例えば、上記の実施形態とは異なり、複数の内側コイル辺部３０ｂの全てが第二コイル辺部３２である場合には、一対の第一スロット４１に分かれて配置される一対のコイル辺部３０を接続する渡り部６０の全てが特定渡り部６１である構成とすることができる。
【００４５】
（３）上記の実施形態では、第一コイル辺部３１と第二コイル辺部３２とを接続する渡り部６０の全てが特定渡り部６１である構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、第一コイル辺部３１と第二コイル辺部３２とを接続する渡り部６０であっても、接続対象のいずれかのコイル辺部３０のアスペクト比が“１”に近い渡り部６０については、線状導体３４における当該渡り部６０を構成する部分が、通常渡り部６２と同様に、線状導体３４の延在方向周りにねじれていない構成とすることもできる。
【００４６】
（４）上記の実施形態では、線状導体３４の素材となる導体素線として、直交断面の形状が第二スロット４２に配置されるコイル辺部３０の直交断面の形状と同一の導体素線を用いる場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、線状導体３４の素材となる導体素線として、直交断面の形状が第二スロット４２に配置されるコイル辺部３０の直交断面の形状とは異なる導体素線を用いることもできる。線状導体３４の素材となる導体素線として、直交断面における互いに交差する二辺の長さが互いに等しい導体素線、すなわち、直交断面の形状が正方形状の導体素線を用いることもできる。このように直交断面の形状が正方形状の導体素線を用いる場合、上記の実施形態とは異なり、第一コイル辺部３１と第二コイル辺部３２とを接続する渡り部６０についても、通常渡り部６２と同様に、線状導体３４の延在方向周りにねじれていない構成とすることが好ましい。
【００４７】
（５）上記の実施形態では、径方向Ｒの最も外側に配置される外側コイル辺部３０ａのアスクペクト比が“１”よりも大きく、径方向Ｒの最も内側に配置される外側コイル辺部３０ａのアスペクト比が“１”よりも小さい構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、径方向Ｒの最も外側に配置される外側コイル辺部３０ａ及び径方向Ｒの最も内側に配置される外側コイル辺部３０ａの双方のアスクペクト比が“１”よりも小さい構成、或いは、径方向Ｒの最も外側に配置される外側コイル辺部３０ａ及び径方向Ｒの最も内側に配置される外側コイル辺部３０ａの双方のアスクペクト比が“１”よりも大きい構成とすることもできる。
【００４８】
（６）上記の実施形態では、径方向Ｒの最も外側に配置される内側コイル辺部３０ｂのアスペクト比が“１”よりも大きく、径方向Ｒの最も内側に配置される内側コイル辺部３０ｂのアスペクト比も“１”よりも大きい構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、径方向Ｒの最も外側に配置される内側コイル辺部３０ｂのアスペクト比が“１”よりも大きく、径方向Ｒの最も内側に配置される内側コイル辺部３０ｂのアスペクト比が“１”よりも小さい構成、或いは、径方向Ｒの最も外側に配置される内側コイル辺部３０ｂ及び径方向Ｒの最も内側に配置される内側コイル辺部３０ｂの双方のアスペクト比が“１”よりも小さい構成とすることもできる。
【００４９】
（７）上記の実施形態では、複数のスロット４０の一部が第一スロット４１である構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、複数のスロット４０の全てが第一スロット４１である構成とすることもできる。この場合、コア片２０のそれぞれが１つのティース２３を備えた構成とすると、コイル３に対して径方向Ｒの外側からコア片２０を装着することが容易となるので好適である。
【００５０】
（８）上記の実施形態では、第一スロット４１以外のスロット４０の全てが、第二スロット４２である構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、第一スロット４１以外のスロット４０のうちの一部が第二スロット４２であり、スロット４０として、第一スロット４１及び第二スロット４２以外の第三スロットが備えられる構成とすることもできる。或いは、第一スロット４１以外のスロット４０の全てが、第三スロットである構成とすることもできる。このような第三スロットとして、例えば、径方向Ｒの内側に向かうに従って周方向Ｃの幅が小さくなるスロットであって、径方向Ｒの全域で複数のコイル辺部３０が周方向Ｃに隣接する二列に並んで径方向Ｒに沿って整列配置されるスロットを採用することができる。
【００５１】
（９）上記の実施形態では、第一スロット４１が、径方向Ｒの内側に向かうに従って周方向Ｃの幅が連続的に小さくなるように形成された構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、第一スロット４１が、径方向Ｒの内側に向かうに従って周方向Ｃの幅が段階的に小さくなるように形成された構成とすることもできる。この場合、第一スロット４１の周方向Ｃの両側の側面部は、例えば、複数の平面の組み合わせにより構成される。
【００５２】
（１０）その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、本願の特許請求の範囲に記載されていない構成に関しては、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、円筒状のコア基準面の軸方向及び径方向に延びるスロットが、コア基準面の周方向に複数分散配置されているコアと、スロット内に配置されるコイル辺部を有してコアに巻装されるコイルと、を備えた回転電機に利用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
２：ステータコア（コア）
３：コイル
３０：コイル辺部
３０ａ：外側コイル辺部
３４：線状導体
４０：スロット
４１：第一スロット（第一特定スロット）
４１ａ：最外側部
４２：第二スロット（第二特定スロット）
６０：渡り部
６１：特定渡り部
１００：回転電機
Ｃ：周方向
Ｒ：径方向
Ｒａ：径方向外側領域
Ｒｂ：径方向内側領域
Ｓ：コア基準面
【図１】
2015027163.tif 000003
【図２】
2015027163.tif 000004
【図３】
2015027163.tif 000005