(57)【要約】【課題】コイルエンドの大きさを抑制しつつ、部品種類を削減可能な回転電機の巻線構造を提供する。【解決手段】回転電機の巻線構造であって、複数のコイル１３は同一形状であって、コイルサイド１３ａ、１３ｂと、回転電機１の径方向に屈曲する屈曲部１３ｅ（１３ｆ）と軸方向に屈曲する屈曲部とがそれぞれ形成されたコイルエンド１３ｃ（１３ｄ）と、をそれぞれ有し、コイルピッチの分ずれてスロット１２に配置される２つのコイル１３は、一方のコイル１３の第１コイルサイド１３ａと、他方のコイル１３の第２コイルサイド１３ｂとが、同一のスロット１２に配置され、隣接してスロット１２に配置される２つのコイル１３は、一方のコイル１３の第２コイルサイド１３ｂと、他方のコイル１３のコイルエンド１３ｃ（１３ｄ）とが、回転電機の軸方向に重なって配置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスロットを有するコアと、前記複数のスロットに配置されるコイルピッチが２以上の複数のコイルと、を備える回転電機の巻線構造であって、
前記複数のコイルは同一形状であって、長さが異なる２つのコイルサイドと、前記回転電機の径方向に屈曲する屈曲部と軸方向に屈曲する屈曲部とがそれぞれ形成された２つのコイルエンドと、をそれぞれ有し、
前記複数のコイルのうち、前記コイルピッチの分ずれて前記複数のスロットに配置される２つのコイルは、一方のコイルの前記２つのコイルサイドのうち長い方と、他方のコイルの前記２つのコイルサイドのうち短い方とが、同一の前記スロットに配置され、
前記複数のコイルのうち、隣接して前記複数のスロットに配置される２つのコイルは、一方のコイルの前記２つのコイルサイドのうち短い方と、他方のコイルの前記コイルエンドとが、前記回転電機の軸方向に重なって配置される、
ことを特徴とする回転電機の巻線構造。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機の巻線構造であって、
前記複数のコイルが有する前記回転電機の径方向に屈曲する屈曲部は、前記コアの端面から最も離れた位置に形成された径方向クランク形状部であって、前記回転電機の軸方向に屈曲する屈曲部は、前記径方向クランク形状部と前記２つのコイルサイドのうち短い方との間に形成された軸方向クランク形状部である、
ことを特徴とする回転電機の巻線構造。
【請求項３】
請求項２に記載の回転電機の巻線構造であって、
前記軸方向クランク形状部は、前記コアの回転軸を中心にもつ円筒面に沿って形成される、
ことを特徴とする回転電機の巻線構造。
【請求項４】
請求項２または３に記載の回転電機の巻線構造であって、
前記径方向クランク形状部は、前記コアの端面と平行に形成される、
ことを特徴とする回転電機の巻線構造。
【請求項５】
請求項２から４のいずれかに記載の回転電機の巻線構造であって、
前記軸方向クランク形状部は、前記回転電機の軸方向における前記スロットの上方に形成される、
ことを特徴とする回転電機の巻線構造。
【請求項６】
請求項２から５のいずれかに記載の回転電機の巻線構造であって、
前記径方向クランク形状部は、前記回転電機の軸方向における前記コアが有するティースの上方に形成される、
ことを特徴とする回転電機の巻線構造。
【請求項７】
請求項２から６のいずれかに記載の回転電機の巻線構造であって、
前記コイルの前記コイルエンドには、前記コイルピッチよりも１つ少ない数の前記軸方向クランク形状部が形成される、
ことを特徴とする回転電機の巻線構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の巻線構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、コイルエンドにクランク形状をそれぞれ形成した２つの巻線を、コイルエンドが２か所で交差するように組み合わせたコイルを備える回転電機の巻線構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０３９２０１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記巻線構造によれば、コイルエンドを小型化できる。しかしながら、上記巻線構造のコイルは、形状の異なる２つの巻線を組み合わせる必要があるので、部品の種類が多くなり、コストが増加するという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、コイルエンドの大きさを抑制しつつ、部品種類を削減可能な回転電機の巻線構造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】
【０００６】
本発明のある態様によれば、複数のスロットを有するコアと、前記複数のスロットに配置されるコイルピッチが２以上の複数のコイルと、を備える回転電機の巻線構造が提供される。
【０００７】
前記複数のコイルは同一形状であって、長さが異なる２つのコイルサイドと、前記回転電機の径方向に屈曲する屈曲部と軸方向に屈曲する屈曲部とがそれぞれ形成された２つのコイルエンドと、をそれぞれ有する。
【０００８】
前記複数のコイルのうち、前記コイルピッチの分ずれて前記複数のスロットに配置される２つのコイルは、一方のコイルの前記２つのコイルサイドのうち長い方と、他方のコイルの前記２つのコイルサイドのうち短い方とが、同一の前記スロットに配置される。
【０００９】
また、前記複数のコイルのうち、隣接して前記複数のスロットに配置される２つのコイルは、一方のコイルの前記２つのコイルサイドのうち短い方と、他方のコイルの前記コイルエンドとが、前記回転電機の軸方向に重なって配置される。
【発明の効果】
【００１０】
上記態様によれば、同一形状の複数のコイルをスロットに配置したときに、コイルエンドを狭いスペースに収めることができるので、コイルエンドの大きさを抑制しつつ、部品種類を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】回転電機の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る固定子の一部を示す上面図である。
【図３】回転電機の回転軸側から見た本発明の第１実施形態に係るコイルの正面図である。
【図４】図２の矢視ＩＶである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る固定子の一部を示す上面図である。
【図６】回転電機の回転軸側から見た本発明の第２実施形態に係るコイルの正面図である。
【図７】図５の矢視ＶＩＩである。
【図８】回転電機の回転軸側から見た本発明の第３実施形態に係るコイルの正面図である。
【図９】コイルの変形例を示す図である。
【図１０】巻線体を多層化した固定子の一部を示す上面図である。
【図１１】本発明を適用した回転子の一部を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
＜第１実施形態＞
図１は、回転電機の概略構成を示す断面図である。
【００１４】
回転電機１は、固定子（ステータ）２と、固定子２と同軸的に配置される回転子（ロータ）３と、固定子２と回転子３とを収容するケース４と、を備える。固定子２と回転子３とは、略円環状の形状を有し、固定子２は、回転子３の外周を包囲して配置される。回転子３は、中心部に回転軸５が取り付けられ、回転軸５は、軸受６を介してケース４に回転可能に支持される。これにより、回転子３は、ケース４に固定された固定子２に対して回転可能となる。 
【００１５】
回転子３は、周方向に等間隔に配置された複数の永久磁石７を有する。回転子３は、固定子２の巻線体１１から与えられる回転磁束によって発生する永久磁石の反力により、回転軸５を中心に回転する。 
【００１６】
図２は、本発明の第１実施形態に係る固定子の一部を示す上面図である。図３は、回転電機の回転軸側から見た本発明の第１実施形態に係るコイルの正面図である。また、図４は、図２の矢視ＩＶである。
【００１７】
固定子２は、略円環状の固定子鉄心（コア）１０と、固定子鉄心１０の内周部に取り付けられた巻線体１１とを備える。固定子鉄心１０には、本体部１０ａから半径方向に突出する複数の歯部（ティース）１０ｂが形成され、隣接する歯部１０ｂの間には、巻線体１１を収容するスロット１２が形成される。複数の歯部１０ｂおよび複数のスロット１２は、所定の角度間隔で周方向に形成される。 
【００１８】
巻線体１１は、スロット１２に対して分布巻きされた複数のコイル１３から構成される。複数のコイル１３は、各相のコイル１３からなる。また、複数のコイル１３は、全て同一の形状とされる。
【００１９】
コイル１３は、図３に示すように、第１コイルサイド（コイル辺）１３ａ、第２コイルサイド１３ｂ、第１コイルエンド（コイル端）１３ｃ、および第２コイルエンド１３ｄを有するコイルピッチが２の巻線である。コイル１３は、例えば、細い導線を重ね巻きして形成したものであってもよいし、太い導線を１巻きだけして形成したものであってもよい。
【００２０】
また、コイルピッチとは、コイル１３の第１コイルサイド１３ａと第２コイルサイド１３ｂとがそれぞれ配置される２つのスロット１２の間隔により、コイル１３の巻線ピッチを表したものである。コイルピッチが２の場合は、間に１つのスロット１２を挟む２つのスロット１２に、コイル１３が配置される。
【００２１】
なお、コイルエンド１３ｃ、１３ｄは、図３に示す中心線Ｏに対して対称に形成される。以降の説明では、第１コイルエンド１３ｃについて説明し、第２コイルエンド１３ｄについては対応する符号を示して説明を省略する。
【００２２】
コイル１３は、第１コイルサイド１３ａが、第２コイルサイド１３ｂよりも回転電機１の軸方向に長くなるように形成される。第１コイルエンド１３ｃ（１３ｄ）には、図２、図３に破線で示すように、回転電機１の径方向に屈曲する屈曲部１３ｅ（１３ｆ）と、軸方向に屈曲する屈曲部１３ｇ（１３ｈ）とが形成される。
【００２３】
各スロット１２には、図２に示すように、あるコイル１３の第１コイルサイド１３ａと、コイルピッチの分ずれて配置される異なるコイル１３の第２コイルサイド１３ｂとが重ねて配置される。すなわち、各スロット１２に２相のコイル１３が配置される２層巻となっている。
【００２４】
また、隣接してスロット１２に配置される２つのコイル１３は、図２に示すように、一方のコイル１３の第２コイルサイド１３ｂの回転電機１の軸方向における外側に、他方のコイル１３の第１コイルエンド１３ｃ（１３ｄ）が重なるように配置される。これにより、図４に示すように、一方のコイル１３の第１コイルエンド１３ｃ（１３ｄ）と固定子鉄心１０の端面１０ｃとの間に、他方のコイル１３の第１コイルエンド１３ｃ（１３ｄ）が潜り込んだ状態となる。
【００２５】
したがって、同一形状の複数のコイル１３をスロット１２に順次配置しても、コイルエンド１３ｃ（１３ｄ）を狭いスペースに収めることができ、固定子鉄心１０の端面１０ｃからのコイルエンド１３ｃ（１３ｄ）の突出を小さくできる。つまり、複数のコイル１３を同一形状として部品種類を削減でき、コイルエンド１３ｃ（１３ｄ）の大きさも抑制できる。
【００２６】
以上述べたように、本実施形態によれば、同一形状の複数のコイル１３をスロット１２に配置したときに、コイルエンド１３ｃ、１３ｄを狭いスペースに収めることができるので、コイルエンド１３ｃ、１３ｄの大きさを抑制しつつ、部品種類を削減できる。
【００２７】
＜第２実施形態＞
続いて本発明の第２実施形態について説明する。
【００２８】
図５は、本発明の第２実施形態に係る固定子の一部を示す上面図である。図６は、回転電機の回転軸側から見た本発明の第２実施形態に係るコイルの正面図である。また、図７は、図５の矢視ＶＩＩである。
【００２９】
第２実施形態は、図５、図６に示すように、コイルの形状が第１実施形態と相違する。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【００３０】
コイル１４は、図６に示すように、第１コイルサイド（コイル辺）１４ａ、第２コイルサイド１４ｂ、第１コイルエンド（コイル端）１４ｃ、および第２コイルエンド１４ｄを有する。
【００３１】
第１コイルエンド１４ｃ（１４ｄ）には、図５、図６に破線で示すように、回転電機１の径方向に屈曲するクランク形状部１４ｅ（１４ｆ）と、軸方向に屈曲するクランク形状部１４ｇ（１４ｈ）とが形成される。
【００３２】
クランク形状部１４ｅ（１４ｆ）は、図５、図７に示すように、コイルエンド１４ｃ（１４ｄ）における固定子鉄心１０の端面１０ｃから最も離れた位置で、かつ、回転電機１の軸方向における歯部１０ｂの上方に、固定子鉄心１０の端面１０ｃと平行に形成される。また、クランク形状部１４ｇ（１４ｈ）は、図５〜図７に示すように、クランク形状部１４ｅ（１４ｆ）と第２コイルサイド１４ｂとの間で、かつ、回転電機１の軸方向におけるスロット１２の上方に、固定子鉄心１０の回転軸を中心にもつ円筒面に沿って形成される。
【００３３】
なお、クランク形状部１４ｅ（１４ｆ）は、コイル１４をスロット１２に配置したときに、固定子鉄心１０の内径側にコイル１４が密に配置される向きに形成される。これにより、図５に破線で示すスペースＡを利用して、図示しないバスバーの引出線とコイル１４との結線をすることができ、固定子２の外形を小型化できる。
【００３４】
隣接してスロット１２に配置される２つのコイル１４は、第１実施形態と同様に、一方のコイルの第１コイルエンド１４ｃ（１４ｄ）と固定子鉄心１０の端面１０ｃとの間に、他方のコイル１４の第１コイルエンド１４ｃ（１４ｄ）が潜り込んだ状態となる。ここで、本実施形態のコイル１４は、上記のようにコイルエンド１４ｃ（１４ｄ）に形成されたクランク形状部１４ｅ、１４ｇ（１４ｆ、１４ｈ）を有するので、図７に示すように、第１実施形態よりもさらに固定子鉄心１０の端面１０ｃに近いスペースに、コイルエンド１４ｃ（１４ｄ）を収めることができ、固定子鉄心１０の端面１０ｃからのコイルエンド１４ｃ（１４ｄ）の突出を小さくできる。
【００３５】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができ、さらに、第１実施形態よりもコイルエンド１４ｃ、１４ｄを小さくできる。
【００３６】
＜第３実施形態＞
続いて本発明の第３実施形態について説明する。
【００３７】
図８は、回転電機の回転軸側から見た本発明の第３実施形態に係るコイルの正面図である。
【００３８】
第３実施形態は、図８に示すように、コイルエンドに形成された軸方向クランク形状部の数が第２実施形態と相違する。以下、第２実施形態との相違点を中心に説明し、第２実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【００３９】
コイル１５は、図８に示すように、第１コイルサイド（コイル辺）１５ａ、第２コイルサイド１５ｂ、第１コイルエンド（コイル端）１５ｃ、および第２コイルエンド（１５ｄ）を有するコイルピッチが３の巻線である。
【００４０】
第１コイルエンド１５ｃ（１５ｄ）には、図８に破線で示すように、回転電機１の径方向に屈曲するクランク形状部１５ｅ（１５ｆ）が２つ形成される。
【００４１】
第１実施形態および第２実施形態では、コイル１３、１４のコイルピッチを２としているが、コイルピッチを大きくすることで、回転電機１のトルク変動を抑制することができる。そして、コイルピッチを３以上にする場合は、コイル１５のように、回転電機１の軸方向のクランク形状部１５ｅ（１５ｆ）の数をコイルピッチよりも１つ少ない数にすることで、スロット１２に複数のコイル１５を順次配置したときに、コイルエンド１５ｃ、１５ｄを狭いスペースに収めることができる。
【００４２】
本実施形態によれば、第２実施形態と同様にコイルエンド１５ｃ、１５ｄの大きさを抑制でき、さらに、コイルピッチを大きくして回転電機１のトルク変動を抑制することができる。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体例に限定する趣旨ではない。
【００４４】
例えば、上記第２実施形態では、コイル１４をスロット１２に配置したときに、固定子鉄心１０の内径側にコイルエンド１４ｃ（１４ｄ）が密に配置されるようにクランク形状部１４ｅ（１４ｆ）を形成しているが、図９に示すコイル１６のように、固定子鉄心１０の外径側にコイルエンド１６ｃ（１６ｄ）が密に配置されるようにクランク形状部１６ｅ（１６ｆ）を形成してもよい。この場合は、第２実施形態よりも、コイルエンド１６ｃ（１６ｄ）に鎖交する磁束による渦電流損失を小さくできる。
【００４５】
また、例えば、図１０に示すように、巻線体１１を多層化してもよい。この場合は、コイル１つあたりの断面積を小さくできるので、スロット１２への組付け作業が容易となる。
【００４６】
また、上記実施形態では、本発明を、固定子鉄心１０と巻線体１１とを備える固定子２の巻線構造に適用しているが、図１１に示すように、回転子鉄心（コア）２０と複数のコイル１７から構成される巻線体２１とを備える回転子の巻線構造に適用することもできる。
【符号の説明】
【００４７】
１      回転電機
１０    固定子鉄心（コア）
１０ｂ  歯部（ティース）
１０ｃ  端面
１２    スロット
１３    コイル
１３ａ  第１コイルサイド（コイルサイド、コイル辺）
１３ｂ  第２コイルサイド（コイルサイド、コイル辺）
１３ｃ  第１コイルエンド（コイルエンド、コイル端）
１３ｄ  第２コイルエンド（コイルエンド、コイル端）
１３ｅ  屈曲部（径方向に屈曲する屈曲部）
１３ｆ  屈曲部（径方向に屈曲する屈曲部）
１３ｇ  屈曲部（軸方向に屈曲する屈曲部）
１３ｈ  屈曲部（軸方向に屈曲する屈曲部）
１４    コイル
１４ａ  第１コイルサイド（コイルサイド、コイル辺）
１４ｂ  第２コイルサイド（コイルサイド、コイル辺）
１４ｃ  第１コイルエンド（コイルエンド、コイル端）
１４ｄ  第２コイルエンド（コイルエンド、コイル端）
１４ｅ  クランク形状部（径方向クランク形状部）
１４ｆ  クランク形状部（径方向クランク形状部）
１４ｇ  クランク形状部（軸方向クランク形状部）
１４ｈ  クランク形状部（軸方向クランク形状部）
１５    コイル
１５ａ  第１コイルサイド（コイルサイド、コイル辺）
１５ｂ  第２コイルサイド（コイルサイド、コイル辺）
１５ｃ  第１コイルエンド（コイルエンド、コイル端）
１５ｄ  第２コイルエンド（コイルエンド、コイル端）
１５ｇ  クランク形状部（軸方向クランク形状部）
１５ｈ  クランク形状部（軸方向クランク形状部）
１６    コイル
１６ｃ  第１コイルエンド（コイルエンド、コイル端）
１６ｄ  第２コイルエンド（コイルエンド、コイル端）
１６ｅ  クランク形状部（径方向クランク形状部）
１６ｆ  クランク形状部（径方向クランク形状部）
１７    コイル
２０    回転子鉄心（コア）
【図１】
2015095949.tif 000003
【図２】
2015095949.tif 000004
【図３】
2015095949.tif 000005
【図４】
2015095949.tif 000006
【図５】
2015095949.tif 000007
【図６】
2015095949.tif 000008
【図７】
2015095949.tif 000009
【図８】
2015095949.tif 000010
【図９】
2015095949.tif 000011
【図１０】
2015095949.tif 000012
【図１１】
2015095949.tif 000013