(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延在するスロットが周方向にＮ個形成された固定子鉄心と、
前記固定子鉄心のスロットに装着される固定子巻線とを備え、
前記固定子巻線は、導体素線を複数回巻回して形成される重ね巻コイルをＮ個含んで構成される巻線群を複数有し、
前記複数の巻線群は、前記固定子鉄心の径方向に複数の層として配置され、
前記重ね巻コイルの一方のコイル辺は所定の層における所定のスロットの径方向内側に挿通され、前記重ね巻コイルの他方のコイル辺は前記所定の層における別のスロットの径方向外側に挿通され、
前記固定子鉄心の所定の層に配置される前記重ね巻コイルのコイル辺の断面積は、前記固定子鉄心の所定の層とは異なる別の層に配置される前記重ね巻コイルのコイル辺の断面積と異なっていることを特徴とする固定子。
【請求項２】
軸方向に延在するスロットが周方向にＮ個形成された固定子鉄心と、
前記固定子鉄心のスロットに装着される固定子巻線とを備え、
前記固定子巻線は、導体素線を複数回巻回して形成される重ね巻コイルをＮ個含んで構成される巻線群を複数有し、
前記複数の巻線群は、前記固定子鉄心の径方向に複数の層として配置され、
前記重ね巻コイルの一方のコイル辺は所定の層における所定のスロットの径方向内側に挿通され、前記重ね巻コイルの他方のコイル辺は前記所定の層における別のスロットの径方向外側に挿通され、
前記固定子鉄心の所定の層に配置される前記重ね巻コイルのコイル辺を構成する導体素線のターン数が、前記固定子鉄心の所定の層とは異なる別の層に配置される前記重ね巻コイルのコイル辺を構成する導体素線のターン数と異なっていることを特徴とする固定子。
【請求項３】
軸方向に延在するスロットが周方向にＮ個形成された固定子鉄心と、
前記固定子鉄心のスロットに装着される固定子巻線とを備え、
前記固定子巻線は、導体素線を複数回巻回して形成される重ね巻コイルをＮ個含んで構成される巻線群を複数有し、
前記複数の巻線群は、前記固定子鉄心の径方向に複数の層として配置され、
前記重ね巻コイルの一方のコイル辺は所定の層における所定のスロットの径方向内側に挿通され、前記重ね巻コイルの他方のコイル辺は前記所定の層における別のスロットの径方向外側に挿通され、
前記固定子鉄心の所定の層に配置される前記重ね巻コイルのコイル辺を構成する導体素線の断面積が、前記固定子鉄心の所定の層とは異なる別の層に配置される前記重ね巻コイルのコイル辺を構成する導体素線の断面積と異なっていることを特徴とする固定子。
【請求項４】
請求項２に記載の固定子において、
前記導体素線の断面積を等しくしたことを特徴とする固定子。
【請求項５】
請求項３に記載の固定子において、
前記導体素線のターン数を等しくしたことを特徴とする固定子。
【請求項６】
請求項２ないし請求項５のいずれか１項に記載の固定子において、
前記固定子鉄心の所定の層に配置される前記重ね巻コイルのコイル辺の断面積は、前記固定子鉄心の所定の層とは異なる別の層に配置される前記重ね巻コイルのコイル辺の断面積と異なっていることを特徴とする固定子。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の固定子において、
前記固定子鉄心の外周側の層に配置される前記重ね巻コイルのコイル辺の断面積は、前記固定子鉄心の内周側の層に配置される前記重ね巻コイルのコイル辺の断面積に比べて大きいことを特徴とする固定子。
【請求項８】
軸方向に延在するスロットが周方向にＮ個形成された固定子鉄心と、
前記固定子鉄心のスロットに装着される固定子巻線とを備え、
前記固定子巻線は、導体素線を複数回巻回して形成される重ね巻コイルをＮ個含んで構成される巻線群を複数有し、
前記複数の巻線群は、前記固定子鉄心の径方向に複数の層として配置され、
前記重ね巻コイルの一方のコイル辺は所定の層における所定のスロットの径方向内側に挿通され、前記重ね巻コイルの他方のコイル辺は前記所定の層における別のスロットの径方向外側に挿通され、
前記固定子鉄心の外周側の層に配置される前記重ね巻コイルの位相に対して、前記固定子鉄心の内周側の層に配置される前記重ね巻コイルの位相が１スロット以上周方向にずれるように前記固定子巻線が前記固定子鉄心に装着されていることを特徴とする固定子。
【請求項９】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の固定子において、
前記固定子鉄心の外周側の層に配置される前記重ね巻コイルの位相に対して、前記固定子鉄心の内周側の層に配置される前記重ね巻コイルの位相が１スロット以上周方向にずれるように前記固定子巻線が前記固定子鉄心に装着されていることを特徴とする固定子。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の固定子と、
前記固定子の内周側に隙間をあけて回転可能に配設された回転子とを備え、
３相交流電力で駆動されることを特徴とする回転電機。
【請求項１１】
請求項１０に記載の回転電機において、
各相の巻線群をｎ個の周回巻線Ｕｉ，周回巻線Ｖｉ，周回巻線Ｗｉ（ｉ＝１〜ｎ）で構成し、前記複数の層をｎ個とし、前記複数の巻線群をＬｊ（ｊ＝１〜ｎ）で表すと、
それぞれが周回巻線Ｕｉ，周回巻線Ｖｉ，周回巻線Ｗｉで構成されたｎ個の巻線群Ｌｊ
が、前記固定子鉄心の内周側から外周側にｎ層に巻装されていることを特徴とする回転電機。
【請求項１２】
請求項１１に記載の回転電機において、
前記固定子鉄心には、軸方向に延在するスロットが周方向にＮ個形成され、
前記周回巻線のそれぞれは、導体素線を複数回巻回して形成される重ね巻コイルをＮ／ｎ個含んで構成され、
前記巻線群を構成する各相の各周回巻線は、前記重ね巻コイルの一方のコイル辺が所定の層における所定のスロットの径方向内側に挿通され、前記重ね巻コイルの他方のコイル辺が前記所定の層における別のスロットの径方向外側に挿通されていることを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の固定子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、矩形断面の導体素線を重ね巻きしたコイルを用いた分布巻固定子において、重ね巻コイルの両端の頭頂部を重ね巻きした導体素線の全幅だけずれるようにクランク形状に形成した回転電機が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０４２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の固定子では、重ね巻コイルを構成する導体素線のターン数が増えると、重ね巻コイルの頭頂部の曲げ半径が大きくなり、コイルエンドが大きくなってしまうといった問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る発明は、軸方向に延在するスロットが周方向にＮ個形成された固定子鉄心と、固定子鉄心のスロットに装着される固定子巻線とを備え、固定子巻線は、導体素線を複数回巻回して形成される重ね巻コイルをＮ個含んで構成される巻線群を複数有し、複数の巻線群は、固定子鉄心の径方向に複数の層として配置され、重ね巻コイルの一方のコイル辺は所定の層における所定のスロットの径方向内側に挿通され、重ね巻コイルの他方のコイル辺は所定の層における別のスロットの径方向外側に挿通され、固定子鉄心の所定の層に配置される重ね巻コイルのコイル辺の断面積は、固定子鉄心の所定の層とは異なる別の層に配置される重ね巻コイルのコイル辺の断面積と異なっていることを特徴とする固定子である。
請求項２に係る発明は、軸方向に延在するスロットが周方向にＮ個形成された固定子鉄心と、固定子鉄心のスロットに装着される固定子巻線とを備え、固定子巻線は、導体素線を複数回巻回して形成される重ね巻コイルをＮ個含んで構成される巻線群を複数有し、複数の巻線群は、固定子鉄心の径方向に複数の層として配置され、重ね巻コイルの一方のコイル辺は所定の層における所定のスロットの径方向内側に挿通され、重ね巻コイルの他方のコイル辺は所定の層における別のスロットの径方向外側に挿通され、固定子鉄心の所定の層に配置される重ね巻コイルのコイル辺を構成する導体素線のターン数が、固定子鉄心の所定の層とは異なる別の層に配置される重ね巻コイルのコイル辺を構成する導体素線のターン数と異なっていることを特徴とする固定子である。
請求項３に係る発明は、軸方向に延在するスロットが周方向にＮ個形成された固定子鉄心と、固定子鉄心のスロットに装着される固定子巻線とを備え、固定子巻線は、導体素線を複数回巻回して形成される重ね巻コイルをＮ個含んで構成される巻線群を複数有し、複数の巻線群は、固定子鉄心の径方向に複数の層として配置され、重ね巻コイルの一方のコイル辺は所定の層における所定のスロットの径方向内側に挿通され、重ね巻コイルの他方のコイル辺は所定の層における別のスロットの径方向外側に挿通され、固定子鉄心の所定の層に配置される重ね巻コイルのコイル辺を構成する導体素線の断面積が、固定子鉄心の所定の層とは異なる別の層に配置される重ね巻コイルのコイル辺を構成する導体素線の断面積と異なっていることを特徴とする固定子である。
請求項４に係る発明は、請求項２に記載の固定子において、導体素線の断面積を等しくしたことを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項３に記載の固定子において、導体素線のターン数を等しくしたことを特徴とする。
請求項６に係る発明は、請求項２ないし請求項５のいずれか１項に記載の固定子において、固定子鉄心の所定の層に配置される重ね巻コイルのコイル辺の断面積は、固定子鉄心の所定の層とは異なる別の層に配置される重ね巻コイルのコイル辺の断面積と異なっていることを特徴とする。
請求項７に係る発明は、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の固定子において、固定子鉄心の外周側の層に配置される重ね巻コイルのコイル辺の断面積は、固定子鉄心の内周側の層に配置される重ね巻コイルのコイル辺の断面積に比べて大きいことを特徴とする。
請求項８に係る発明は、軸方向に延在するスロットが周方向にＮ個形成された固定子鉄心と、固定子鉄心のスロットに装着される固定子巻線とを備え、固定子巻線は、導体素線を複数回巻回して形成される重ね巻コイルをＮ個含んで構成される巻線群を複数有し、複数の巻線群は、固定子鉄心の径方向に複数の層として配置され、重ね巻コイルの一方のコイル辺は所定の層における所定のスロットの径方向内側に挿通され、重ね巻コイルの他方のコイル辺は所定の層における別のスロットの径方向外側に挿通され、固定子鉄心の外周側の層に配置される重ね巻コイルの位相に対して、固定子鉄心の内周側の層に配置される重ね巻コイルの位相が１スロット以上周方向にずれるように固定子巻線が固定子鉄心に装着されていることを特徴とする固定子である。
請求項９に係る発明は、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の固定子において、固定子鉄心の外周側の層に配置される重ね巻コイルの位相に対して、固定子鉄心の内周側の層に配置される重ね巻コイルの位相が１スロット以上周方向にずれるように固定子巻線が固定子鉄心に装着されていることを特徴とする。
請求項１０に係る発明は、請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の固定子と、固定子の内周側に隙間をあけて回転可能に配設された回転子とを備え、３相交流電力で駆動されることを特徴とする回転電機である。
請求項１１に係る発明は、請求項１０に記載の回転電機において、各相の巻線群をｎ個の周回巻線Ｕｉ，周回巻線Ｖｉ，周回巻線Ｗｉ（ｉ＝１〜ｎ）で構成し、複数の層をｎ個とし、複数の巻線群をＬｊ（ｊ＝１〜ｎ）で表すと、それぞれが周回巻線Ｕｉ，周回巻線Ｖｉ，周回巻線Ｗｉで構成されたｎ個の巻線群Ｌｊが、固定子鉄心の内周側から外周側にｎ層に巻装されていることを特徴とする。
請求項１２に係る発明は、請求項１１に記載の回転電機において、固定子鉄心には、軸方向に延在するスロットが周方向にＮ個形成され、周回巻線のそれぞれは、導体素線を複数回巻回して形成される重ね巻コイルをＮ／ｎ個含んで構成され、巻線群を構成する各相の各周回巻線は、重ね巻コイルの一方のコイル辺が所定の層における所定のスロットの径方向内側に挿通され、重ね巻コイルの他方のコイル辺が所定の層における別のスロットの径方向外側に挿通されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、コイルエンドを小さくした固定子と、コンパクトな回転電機とを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態に係る固定子を備えた回転電機を搭載したハイブリッド型電気自動車の概略構成を示す図。
【図２】図１の電力変換装置を示す回路図。
【図３】本発明の実施の形態に係る回転電機を示す断面図。
【図４】本発明の実施の形態に係る固定子鉄心の断面図。
【図５】本発明の実施の形態に係る固定子の外観斜視図。
【図６】本発明の実施の形態に係る重ね巻コイルと固定子鉄心を示す外観斜視図。
【図７】固定子鉄心に装着された固定子巻線を示す図。
【図８】固定子巻線の結線図。
【図９】Ｕ相巻線の詳細結線を示す図。
【図１０】図９のスロット番号０１〜１３の詳細図。
【図１１】各相巻線のコイル辺の配置図。
【図１２】第１巻線群を示す結線図。
【図１３】本発明の実施の形態に係る固定子のスロットに挿入されるコイル辺を示す拡大図。
【図１４】成形治具を用いた固定子巻線の挿入動作を説明する図。
【図１５】（ａ）は従来例に係る固定子巻線のコイルエンドの頭頂部を示す拡大模式図であり、（ｂ）は本発明の実施の形態に係る固定子巻線のコイルエンドの頭頂部を示す拡大模式図である。
【図１６】誘起電圧波形を示す図。
【図１７】本発明の変形例に係る固定子のスロットに挿入されるコイル辺を示す拡大図。
【図１８】本発明の変形例に係る固定子のスロットに挿入されるコイル辺を示す拡大図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明による固定子およびこの固定子を備えた回転電機の実施の形態を、図面を参照して説明する。
本実施の形態に係る回転電機は、電気自動車やハイブリッド自動車の走行に使用するのが好適な回転電機であって、かご型回転子を備える誘導電動機や永久磁石を有する回転子を備える同期電動機である。以下、ハイブリッド自動車に用いられる同期電動機を例に説明する。
【０００９】
図１は、本発明の実施の形態に係る回転電機を搭載したハイブリッド型電気自動車の概略構成を示す図である。
図１に示すように、ハイブリッド自動車（以下、車両）１００には、エンジン１２０と、第１の回転電機２００と、第２の回転電機２０２と、バッテリ１８０とが搭載されている。
【００１０】
バッテリ１８０は、リチウムイオン電池あるいはニッケル水素電池などの二次電池やキャパシタで構成され、２５０ボルトから６００ボルト、あるいはそれ以上の高電圧の直流電力を出力する。バッテリ１８０は、力行走行時には回転電機２００，２０２に直流電力を供給し、回生走行時には回転電機２００，２０２から直流電力を受ける。バッテリ１８０と回転電機２００，２０２との間の直流電力の授受は、電力変換装置６００を介して行われる。
【００１１】
車両１００には低電圧電力（たとえば、１４ボルト系電力）を供給するバッテリ（不図示）が搭載されており、以下に説明する制御回路に直流電力を供給する。
【００１２】
エンジン１２０および回転電機２００，２０２による回転トルクは、変速機１３０とデファレンシャルギア１６０を介して前輪１１０に伝達される。変速機１３０は変速機制御装置１３４により制御され、エンジン１２０はエンジン制御装置１２４により制御され、バッテリ１８０は、バッテリ制御装置１８４により制御される。
【００１３】
変速機制御装置１３４、エンジン制御装置１２４、バッテリ制御装置１８４および電力変換装置６００には、通信回線１７４を介して統合制御装置１７０が接続されている。
【００１４】
統合制御装置１７０は、変速機制御装置１３４、エンジン制御装置１２４、電力変換装置６００およびバッテリ制御装置１８４の状態を表す情報を、通信回線１７４を介してそれらからそれぞれ受け取る。統合制御装置１７０は、取得したそれらの情報に基づき各制御装置の制御指令を演算する。演算された制御指令は通信回線１７４を介してそれぞれの制御装置へ送信される。
【００１５】
バッテリ制御装置１８４は、バッテリ１８０の充放電状況やバッテリ１８０を構成する各単位セル電池の状態を、通信回線１７４を介して統合制御装置１７０に出力する。
【００１６】
統合制御装置１７０は、バッテリ制御装置１８４からの情報に基づいてバッテリ１８０の充電が必要と判断すると、電力変換装置６００に発電運転の指示を出す。
【００１７】
統合制御装置１７０は、エンジン１２０および回転電機２００，２０２の出力トルクの管理、エンジン１２０の出力トルクと回転電機２００，２０２の出力トルクとの総合トルクやトルク分配比の演算処理を行い、その演算処理結果に基づく制御指令を、変速機制御装置１３４、エンジン制御装置１２４および電力変換装置６００へ送信する。
【００１８】
電力変換装置６００は、統合制御装置１７０からのトルク指令に基づき、指令通りのトルク出力あるいは発電電力が発生するように回転電機２００，２０２を制御する。電力変換装置６００にはインバータを構成するパワー半導体素子が設けられている。電力変換装置６００は、統合制御装置１７０からの指令に基づきパワー半導体素子のスイッチング動作を制御する。パワー半導体素子のスイッチング動作により、回転電機２００，２０２は電動機としてあるいは発電機として運転される。
【００１９】
回転電機２００，２０２を電動機として運転する場合は、高電圧のバッテリ１８０からの直流電力が電力変換装置６００のインバータの直流端子に供給される。電力変換装置６００は、パワー半導体素子のスイッチング動作を制御して供給された直流電力を３相交流電力に変換し、回転電機２００，２０２に供給する。
【００２０】
一方、回転電機２００，２０２を発電機として運転する場合には、回転子が外部から加えられる回転トルクで回転駆動され、固定子巻線に３相交流電力が発生する。発生した３相交流電力は電力変換装置６００で直流電力に変換され、その直流電力が高電圧のバッテリ１８０に供給されることにより、バッテリ１８０が充電される。
【００２１】
［電力変換装置］
図２は、図１の電力変換装置６００の回路図である。電力変換装置６００には、第１の回転電機２００のための第１のインバータ装置と、第２の回転電機２０２のための第２のインバータ装置とが設けられている。第１のインバータ装置は、パワーモジュール６１０と、パワーモジュール６１０の各パワー半導体素子２１のスイッチング動作を制御する第１の駆動回路６５２と、回転電機２００の電流を検知する電流センサ６６０とを備えている。駆動回路６５２は駆動回路基板６５０に設けられている。
【００２２】
第２のインバータ装置は、パワーモジュール６２０と、パワーモジュール６２０における各パワー半導体素子２１のスイッチング動作を制御する第２の駆動回路６５６と、回転電機２０２の電流を検知する電流センサ６６２とを備えている。駆動回路６５６は駆動回路基板６５４に設けられている。
【００２３】
制御回路基板６４６に設けられた制御回路６４８、コンデンサモジュール６３０およびコネクタ基板６４２に実装された送受信回路６４４は、第１のインバータ装置と第２のインバータ装置とで共通に使用される。
【００２４】
パワーモジュール６１０，６２０は、それぞれ対応する駆動回路６５２，６５６から出力された駆動信号によって動作する。パワーモジュール６１０，６２０は、それぞれバッテリ１８０から供給された直流電力を３相交流電力に変換し、その電力を対応する回転電機２００，２０２の電機子巻線である固定子巻線に供給する。パワーモジュール６１０，６２０は、回転電機２００，２０２の固定子巻線に誘起された交流電力を直流に変換し、高電圧のバッテリ１８０に供給する。
【００２５】
パワーモジュール６１０，６２０は、図２に示すように３相ブリッジ回路を備えており、３相に対応した直列回路が、それぞれバッテリ１８０の正極側と負極側との間に電気的に並列に接続されている。各直列回路は上アームを構成するパワー半導体素子２１と下アームを構成するパワー半導体素子２１とを備え、それらのパワー半導体素子２１は直列に接続されている。
【００２６】
パワーモジュール６１０とパワーモジュール６２０とは、図示するように、回路構成がほぼ同じであるため、ここではパワーモジュール６１０を代表して説明する。
【００２７】
本実施の形態では、スイッチング用パワー半導体素子としてＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）を用いている。ＩＧＢＴは、コレクタ電極、エミッタ電極およびゲート電極の３つの電極を備えている。ＩＧＢＴのコレクタ電極とエミッタ電極との間にはダイオード３８が電気的に接続されている。ダイオード３８は、カソード電極およびアノード電極の２つの電極を備えており、ＩＧＢＴのエミッタ電極からコレクタ電極に向かう方向が順方向となるように、カソード電極がＩＧＢＴのコレクタ電極に、アノード電極がＩＧＢＴのエミッタ電極にそれぞれ電気的に接続されている。
【００２８】
各相のアームは、ＩＧＢＴのエミッタ電極とＩＧＢＴのコレクタ電極とが電気的に直列に接続されて構成されている。なお、本実施の形態では、各相の各上下アームのＩＧＢＴを１つしか図示していないが、制御する電流容量が大きいので、実際には複数のＩＧＢＴが電気的に並列に接続されて構成されている。
【００２９】
各相の各上アームのＩＧＢＴのコレクタ電極はバッテリ１８０の正極側に、各相の各下アームのＩＧＢＴのエミッタ電極はバッテリ１８０の負極側にそれぞれ電気的に接続されている。各相の各アームの中点（上アーム側ＩＧＢＴのエミッタ電極と下アーム側のＩＧＢＴのコレクタ電極との接続部分）は、対応する回転電機２００，２０２の対応する相の電機子巻線（固定子巻線）に電気的に接続されている。
【００３０】
駆動回路６５２，６５６は、対応するインバータ装置のパワーモジュール６１０，６２０を制御するための駆動部を構成しており、制御回路６４８から出力された制御信号に基づいて、ＩＧＢＴを駆動させるための駆動信号を発生する。それぞれの駆動回路６５２，６５６で発生した駆動信号は、対応するパワーモジュール６１０，６２０の各パワー半導体素子２１のゲートにそれぞれ出力される。駆動回路６５２，６５６には、各相の各上下アームのゲートに供給する駆動信号を発生する集積回路がそれぞれ６個設けられており、６個の集積回路を１ブロックとして構成されている。
【００３１】
制御回路６４８は各インバータ装置の制御部を構成しており、複数のスイッチング用パワー半導体素子２１を動作（オン・オフ）させるための制御信号（制御値）を演算するマイクロコンピュータによって構成されている。制御回路６４８には、統合制御装置１７０からのトルク指令信号（トルク指令値）、電流センサ６６０，６６２のセンサ出力、回転電機２００，２０２に搭載された回転センサ（不図示）のセンサ出力が入力される。制御回路６４８はそれらの入力信号に基づいて制御値を演算し、駆動回路６５２，６５６にスイッチングタイミングを制御するための制御信号を出力する。
【００３２】
コネクタ基板６４２に実装された送受信回路６４４は、電力変換装置６００と外部の制御装置との間を電気的に接続するためのもので、図１の通信回線１７４を介して他の装置と情報の送受信を行う。
【００３３】
コンデンサモジュール６３０は、パワー半導体素子２１のスイッチング動作によって生じる直流電圧の変動を抑制するための平滑回路を構成するもので、パワーモジュール６１０，６２０における直流側の端子に電気的に並列に接続されている。
【００３４】
［回転電機の構造］
回転電機２００，２０２の構造について説明する。第１の回転電機２００と第２の回転電機２０２とはほぼ同様の構造であるため、以下では、第１の回転電機２００の構造を代表例として説明する。なお、以下に示す構造は回転電機２００，２０２の双方に採用されている必要はなく、一方だけに採用されていてもよい。
【００３５】
図３は回転電機２００の断面図である。回転電機２００は、ハウジング２１２内において保持された固定子２３０と、固定子２３０の内周側に隙間をあけて回転可能に配設された回転子２５０とを備える。ハウジング２１２は、軸受２１６が設けられた一対のエンドブラケット２１４と、円筒状のセンターブラケット２１３とを含んで構成される。
【００３６】
［回転子］
回転子２５０は、回転子鉄心２５２と、永久磁石２５４と、非磁性体の当て板２２６とを備えている。回転子鉄心２５２にはシャフト２１８が一体回転するように装着されている。シャフト２１８は、エンドブラケット２１４に設けられた軸受２１６により回転可能に保持されている。
【００３７】
シャフト２１８には、回転子２５０の極の位置や回転速度を検出するレゾルバ２２４が設けられている。このレゾルバ２２４からの出力は、図２に示した制御回路６４８に入力される。制御回路６４８は、レゾルバ２２４からの出力に基づいて制御信号を駆動回路６５２に出力する。駆動回路６５２は、その制御信号に基づく駆動信号をパワーモジュール６１０に出力する。パワーモジュール６１０は、上述したように、制御信号に基づきスイッチング動作を行い、たとえば、バッテリ１８０から供給される直流電力を３相交流電力に変換する。この３相交流電力は図３に示した固定子巻線２４０に供給され、回転磁界が固定子２３０に発生する。３相交流電流の周波数はレゾルバ２２４の出力値に基づいて制御され、３相交流電流の回転子２５０に対する位相も同じくレゾルバ２２４の出力値に基づいて制御される。
【００３８】
回転子鉄心２５２の外周近傍には、矩形の永久磁石２５４が周方向に沿って等間隔に配設されている。永久磁石２５４は回転子２５０の界磁極として作用し、本実施の形態では１６極構成となっている。３相交流電流を固定子巻線２４０に流すことで回転磁界が固定子２３０に発生すると、この回転磁界が回転子２５０の永久磁石２５４に作用してトルクが生じる。
【００３９】
［固定子］
図３〜図５を参照して固定子２３０について説明する。図４は固定子鉄心２３２の断面図であり、図５は固定子２３０の外観斜視図である。図３に示すように、固定子２３０は、円筒状の固定子鉄心２３２と、固定子鉄心２３２に装着される固定子巻線２４０とを有している。
【００４０】
［固定子鉄心］
固定子鉄心２３２は、薄肉の円環形状の電磁鋼板を複数枚積層して形成されている。固定子鉄心２３２を構成する電磁鋼板は厚さ０．０５〜１．０ｍｍ程度であって、打ち抜き加工またはエッチング加工により形成される。
【００４１】
図４および図５に示すように、固定子鉄心２３２の内周側には、固定子鉄心２３２の軸方向に平行な複数の半閉スロット２３６とティース２３８とが周方向に等間隔となるように形成されている。本実施の形態では、４８個のスロット２３６が形成され、各スロット２３６には固定子巻線２４０を構成するＵ相、Ｖ相、Ｗ相の複数の相巻線が重ね巻きにより装着されている。
【００４２】
［固定子巻線］
図６は、重ね巻コイル２４５と固定子鉄心２３２を示す外観斜視図である。図６に示すように、固定子巻線２４０は複数の重ね巻コイル２４５を有している。各重ね巻コイル２４５は、導体素線２４３が２ターン〜数十ターン程度、連続で巻回されることで形成される。各重ね巻コイル２４５は、固定子２３０のスロット２３６内に配置される直線部分のコイル辺２４１と、固定子鉄心２３２の両端からスロット２３６外方に延び出して配置されるコイルエンド２４９とを有し、全体として亀甲形を呈している。
なお、コイル辺２４１は、複数本の導体素線２４３で構成され、コイル辺２４１の断面積はこれら複数本の導体素線（コイル束）の合計の断面積に相当する。
【００４３】
重ね巻コイル２４５は、一対のコイル辺２４１のうちの一方を固定子２３０の所定のスロット２３６の径方向内側に挿通し、一対のコイル辺２４１のうちの他方を別のスロット２３６の径方向外側に挿通することができるように、コイルエンド２４９が曲げられている。重ね巻コイル２４５には、コイルエンド２４９が曲げられることで、所定の曲げ半径を有する頭頂部２４９ａが形成されている。
【００４４】
なお、後述するようにこの実施形態では、一つの重ね巻コイル２４５の一方のコイル辺２４１が挿通されるスロットと、他方のコイル辺２４１が挿通されるスロットは３ピッチ離れている。
【００４５】
実施形態の亀甲形重ね巻コイル２４５を使用する固定子のコイルエンド２４９には、所定の曲げ半径を有する頭頂部２４９ａが形成される。そのため、固定子鉄心２３２からのコイルエンド２４９の軸方向の張り出しを抑えるためには、頭頂部２４９ａの曲げ半径を小さくすることが重要となる。本発明の実施の形態では、固定子巻線２４０を複数の巻線群に分け、これら複数の巻線群を固定子鉄心２３２の径方向に複数の層として配置する構成が採用されている。これにより、重ね巻コイル２４５のコイル辺２４１の断面積を小さくすることができるため、頭頂部２４９ａの曲げ半径を小さくすることができ、固定子鉄心２３２から張り出すコイルエンド２４９の長さを抑えることができる。
以下、ＵＶＷ相の各相ごとに層状に配置した３つの巻線群により固定子巻線２４０を構成した一例について説明する。
【００４６】
図７は、固定子鉄心２３２に装着される固定子巻線２４０を頭頂部２４９ａ側から見た図であり、円筒状の固定子鉄心２３２を模式的に直線状に展開している。本実施の形態に係る固定子巻線２４０は、第１巻線群２４６ａ、第２巻線群２４６ｂおよび第３巻線群２４６ｃを有しており、図５および図７に示すように、この３つの巻線群は固定子鉄心２３２の径方向に３層に配置されている。
なお、この明細書では、第１巻線群２４６ａが巻き回される空間を第１層Ｌ１、第２巻線群２４６ｂが巻き回される空間を第２層Ｌ２、第３巻線群２４６ｃが巻き回される空間を第３層Ｌ３と呼ぶ。詳細は後述する。
【００４７】
［固定子巻線の結線方式］
図８は、固定子巻線２４０の結線図である。固定子巻線２４０は、全体で３系統（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の相巻線で構成され、スロット２３６によって相互に適正な間隔をもって配列される。図８に示すように、３系統の相巻線はそれぞれ３つの周回巻線で構成されており、Ｕ相巻線は周回巻線Ｕ１、周回巻線Ｕ２、周回巻線Ｕ３を有し、Ｖ相巻線は周回巻線Ｖ１、周回巻線Ｖ２、周回巻線Ｖ３を有している。Ｗ相巻線は周回巻線Ｗ１、周回巻線Ｗ２、周回巻線Ｗ３を有している。
【００４８】
図８において最も太い線で模式的に示すように、周回巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１のコイル辺２４１の断面積、すなわち複数の導体素線２４３の束全体の断面積が最も大きい。次に太い線で模式的に示すように、周回巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２のコイル辺２４１の断面積は周回巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１のコイル辺２４１の断面積よりも小さいが周回巻線Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３のコイル辺２４１の断面積よりも大きい。周回巻線Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３のコイル辺２４１の断面積は最も小さい。コイル辺２４１の断面積は導体素線２４３のターン数を変更して異ならせることができる。周回巻線によって断面積を異ならせていることについては、後述する。
【００４９】
Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相からは口出し線が引き出されている。口出し線は、それぞれ上述した電力変換装置６００に接続される。
【００５０】
なお、後述するように、図７に示した第１巻線群２４６ａはＵ相、Ｖ相およびＷ相の周回巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を一体化したものであり、第２巻線群２４６ｂはＵ相、Ｖ相およびＷ相の周回巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を一体化したものであり、第３巻線群２４６ｃはＵ相、Ｖ相およびＷ相の周回巻線Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３を一体化したものである。
まず、Ｕ相の周回巻線Ｕ１〜Ｕ３について詳細に説明する。
【００５１】
図９はＵ相巻線の詳細結線を示す図であり、図９（ａ）はＵ相巻線の周回巻線Ｕ１を示し、図９（ｂ）はＵ相巻線の周回巻線Ｕ２を示している。図９（ｃ）はＵ相巻線の周回巻線Ｕ３を示している。図中の符号０１，０２〜４７，４８は、スロット番号を示している。図９では、隣接する重ね巻コイル２４５同士を破線と実線で交互に記し、隣接する重ね巻コイル２４５同士を接続する接続用導体２４４を一点鎖線で記している。図１０は、図９（ａ）のスロット番号０１〜１３までを拡大して示した図である。図１１は、固定子鉄心２３２におけるコイル辺２４１の配置を示す図であり、スロット番号０１〜０７までを示している。図１２は、第１巻線群２４６ａを示す図である。
【００５２】
図１１において、コイル辺２４１を模式的に表す矩形枠の中には、コイル辺２４１を示す符号「２４１」と、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を示す符号「Ｕ，Ｖ，Ｗ」と、層の番号を示す符号「１〜３」と、重ね巻コイル２４５の番号を示す符号「１〜１６」と、各層の外側もしくは内側に配置されることを意味する符号「ｏｕｔ，ｉｎ」を記した。なお、各相を示す符号と層の番号を示す符号を組み合わせた符号Ｕ１〜Ｕ３，Ｖ１〜Ｖ３，Ｗ１〜Ｗ３は、所定層に配置される所定相の周回巻線を示している。さらに、矩形枠の中には、一方のコイルエンド側から反対側のコイルエンド側へ流れる電流の方向を示すクロス印「×」、その逆の方向を示す黒丸印「●」をそれぞれ記した。
【００５３】
図１１に示すように、本実施形態の各スロット２３６には、外周側から内周側に３つのコイル辺挿通空間Ｌ１〜Ｌ３が設定され、コイル辺挿通空間Ｌ１〜Ｌ３のそれぞれの空間には、２個のコイル辺２４１が径方向に並んで挿通されている。
【００５４】
以下、コイル辺挿通空間Ｌ１〜Ｌ３を第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、第３層Ｌ３と呼ぶ。第１層Ｌ１は、第１外側収容部Ｌ１ｏと第１内側収容部Ｌ１ｉとを有し、第２層Ｌ２は、第２外側収容部Ｌ２ｏと第２内側収容部Ｌ２ｉとを有する。第３層Ｌ３は、第３外側収容部Ｌ３ｏと第３内側収容部Ｌ３ｉとを有する。第１層Ｌ１には第１巻線群２４６ａのコイル辺２４１が収容され、第２層Ｌ２には第２巻線群２４６ｂのコイル辺２４１が収容され、第３層Ｌ３には第３巻線群２４６ｃのコイル辺２４１が収容される。
なお、第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、第３層Ｌ３に収容されるコイル辺２４１は、後述するように、層ごとに断面積が異なっているが、本図では模式的に同一の矩形状枠でコイル辺２４１を示している。
【００５５】
図９（ａ）に示すように、周回巻線Ｕ１を構成する１６個の重ね巻コイル２４５は、コイルピッチが３スロットである。図１０および図１１に示すように、周回巻線Ｕ１の重ね巻コイル２４５は、一方のコイル辺２４１が第１層Ｌ１における所定のスロット２３６の第１内側収容部Ｌ１ｉに入り、他方のコイル辺２４１が第１層Ｌ１における別のスロット２３６の第１外側収容部Ｌ１ｏに入っている。
【００５６】
図９（ａ）および図１０、図１１に示すように、Ｕ相の巻き始めとなる重ね巻コイル２４５Ｕ１−１は、スロット番号０１の第１層Ｌ１の第１内側収容部Ｌ１ｉに一方のコイル辺２４１Ｕ１−１ｉｎが挿通され、スロット番号０４の第１外側収容部Ｌ１ｏに他方のコイル辺２４１Ｕ１−１ｏｕｔが挿通されている。隣接するＵ相の重ね巻コイル２４５Ｕ１−２は、スロット番号０４の第１層Ｌ１の第１内側収容部Ｌ１ｉに一方のコイル辺２４１Ｕ１−２ｉｎが挿通され、スロット番号０７の第１外側収容部Ｌ１ｏに他方のコイル辺２４１Ｕ１−２ｏｕｔが挿通されている。さらに、隣接するＵ相の重ね巻コイル２４５Ｕ１−３は、スロット番号０７の第１層Ｌ１の第１内側収容部Ｌ１ｉに一方のコイル辺２４１Ｕ１−３ｉｎが挿通され、スロット番号１０の第１外側収容部Ｌ１ｏに他方のコイル辺２４１Ｕ１−３ｏｕｔが挿通されている。コイル辺２４１Ｕ１−１ｏｕｔからスロット外に延びる導体と、コイル辺２４１Ｕ１−２ｏｕｔからスロット外に延びる導体とは接続用導体２４４によって接続され、コイル辺２４１Ｕ１−２ｉｎからスロット外に延びる導体と、コイル辺２４１Ｕ１−３ｉｎからスロット外に延びる導体とは接続用導体２４４によって接続されている。このように、周回巻線Ｕ１を構成する１６個の重ね巻コイル２４５は、固定子鉄心２３２を１周するように巻き回されている。
【００５７】
図９（ｂ）および図１１に示すように、周回巻線Ｕ２を構成する１６個の重ね巻コイル２４５も同様に、周回巻線Ｕ１に対して１スロット分だけずれて、固定子鉄心２３２を１周するように巻き回されている。図９（ｃ）および図１１に示すように、周回巻線Ｕ３を構成する１６個の重ね巻コイル２４５も同様に、周回巻線Ｕ２に対して１スロット分だけずれて、固定子鉄心２３２を１周するように巻き回されている。このように、周回巻線Ｕ２は、周回巻線Ｕ１に対して１スロットずれて巻き回されることから、１スロット相当の電気角分の位相差が発生する。周回巻線Ｕ３も同様に、周回巻線Ｕ２に対して１スロットずれて巻き回されることから、１スロット相当の電気角分の位相差が発生する。
【００５８】
Ｖ相巻線、Ｗ相巻線も同様に、固定子鉄心２３２に巻き回されている。図１１および図１２に示すように、Ｖ相巻線の周回巻線Ｖ１を構成する１６個の重ね巻コイル２４５は、Ｕ相巻線の周回巻線Ｕ１に対して１スロット分だけずれて、第１層Ｌ１に配置されるように固定子鉄心２３２に巻き回されている。Ｗ相巻線の周回巻線Ｗ１を構成する１６個の重ね巻コイル２４５は、Ｖ相巻線の周回巻線Ｖ１に対して１スロット分だけずれて、第１層Ｌ１に配置されるように固定子鉄心２３２に巻き回されている。
【００５９】
Ｖ相巻線の周回巻線Ｖ２およびＷ相巻線の周回巻線Ｗ２も同様に第２層Ｌ２に配置されるように巻き回され、Ｖ相巻線の周回巻線Ｖ３およびＷ相巻線の周回巻線Ｗ３も同様に第３層Ｌ３に配置されるように巻き回されている。
【００６０】
このように、３つの巻線群を層状に配置することで、１スロットにはコイル辺２４１が６個配置される。たとえば、図１１に示すように、スロット番号０４のスロット２３６におけるコイル辺挿通空間である第１層Ｌ１には、第１番目のＵ相の重ね巻コイル２４５Ｕ１−１の一方のコイル辺２４１Ｕ１―１ｏｕｔと、第２番目の重ね巻コイル２４５Ｕ１−２の一方のコイル辺２４１Ｕ１−２ｉｎとが挿通される。同スロット２３６の第２層Ｌ２には、第１６番目のＷ２の重ね巻コイル２４５Ｗ２−１６の一方のコイル辺２４１Ｗ２―１６ｏｕｔと、第１番目の重ね巻コイル２４５Ｗ２−１の一方のコイル辺２４１Ｗ２−１ｉｎとが挿通される。さらに、同スロット２３６の第３層Ｌ３には、第１６番目のＶ相の重ね巻コイル２４５Ｖ３−１６の一方のコイル辺２４１Ｖ３―１６ｏｕｔと、第１番目の重ね巻コイル２４５Ｖ３−１の一方のコイル辺２４１Ｖ３−１ｉｎとが挿通される。
【００６１】
このように、本実施の形態に係る固定子巻線２４０は、多層重ね巻方式で固定子鉄心２３２のスロット２３６に装着されている。固定子巻線２４０は、第１層Ｌ１に配置される第１巻線群２４６ａと、第２層Ｌ２に配置される第２巻線群２４６ｂと、第３層Ｌ３に配置される第３巻線群２４６ｃとを有している。
【００６２】
第１巻線群２４６ａは、Ｕ相の周回巻線Ｕ１と、Ｖ相の周回巻線Ｖ１と、Ｗ相の周回巻線Ｗ１とを有し、各周回巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１は、それぞれ１６個の重ね巻コイル２４５を有している。すなわち、第１巻線群２４６ａは４８個の重ね巻コイル２４５で構成されている。同様に、第２巻線群２４６ｂはＵ相の周回巻線Ｕ２と、Ｖ相の周回巻線Ｖ２と、Ｗ相の周回巻線Ｗ２とを有し、４８個の重ね巻コイル２４５で構成されている。第３巻線群２４６ｃはＵ相の周回巻線Ｕ３と、Ｖ相の周回巻線Ｖ３と、Ｗ相の周回巻線Ｗ３とを有し、４８個の重ね巻コイル２４５で構成されている。
【００６３】
本実施の形態では、第１巻線群２４６ａと、第２巻線群２４６ｂと、第３巻線群２４６ｃとはそれぞれのコイル辺２４１の断面積が異なっている。図１３は、本発明の実施の形態に係る固定子２３０のスロット２３６に挿入されるコイル辺２４１を示す拡大図である。図１３に示すように、軸方向に延在するスロット２３６には複数の導体素線２４３の束であるコイル辺２４１が挿通されている。なお、コイル辺２４１は、複数の導体素線２４３で構成されるものであるが、図ではコイル辺２４１の断面を矩形の二点鎖線で模式的に示している。
【００６４】
本実施の形態では、各巻線群２４６ａ，２４６ｂ，２４６ｃのコイル辺２４１を構成する導体素線２４３の断面積は同じであるが、ターン数を各巻線群２４６ａ，２４６ｂ，２４６ｃのそれぞれで異なるようにすることで、コイル辺２４１の断面積を異ならせている。
【００６５】
本実施形態では図６に示す亀甲形重ね巻コイル２４５を使用するので、第１巻線群２４６ａを構成する重ね巻コイル２４５のターン数を第２巻線群２４６ｂを構成する重ね巻コイル２４５のターン数よりも大きくし、第２巻線群２４６ｂを構成する重ね巻コイル２４５のターン数を第３巻線群２４６ｃを構成する重ね巻コイル２４５のターン数よりも大きくする。これにより、スロット外周側から内周側に並ぶ第１〜第３層の巻線群２４６ａ〜２４６ｃの１スロット内に挿通される複数のコイル辺２４１の断面積の和を設計上の値とする。
【００６６】
なお、図１３に示すように、固定子鉄心２３２のスロット２３６の各々には、絶縁紙であるスロットライナー２４７が装着されている。スロット開口近傍には固定子巻線２４０のスロット２３６からの飛び出しを防止するために、楔２４８が配設されている。
【００６７】
以上説明した第１巻線群〜第３巻線群２４６ａ〜２４６ｃを固定子鉄心へ装着する手順を説明する。
各巻線群２４６ａ，２４６ｂ，２４６ｃは、スロット２３６の第１層Ｌ１、第２層Ｌ２および第３層Ｌ３に順に固定子鉄心２３２の内側から嵌め込まれる。具体的には、まず、Ｕ相の周回巻線Ｕ１を構成する重ね巻コイル２４５を１６個、Ｖ相の周回巻線Ｖ１を構成する重ね巻コイル２４５を１６個、および、Ｗ相の周回巻線Ｗ１を構成する重ね巻コイル２４５を１６個含んで構成される第１巻線群２４６ａ（全体形状は図５、図７参照、結線図は図１２参照）が、スロット２３６の第１層Ｌ１に嵌め込まれる。次に、Ｕ相の周回巻線Ｕ２を構成する重ね巻コイル２４５を１６個、Ｖ相の周回巻線Ｖ２を構成する重ね巻コイル２４５を１６個、Ｗ相の周回巻線Ｗ２を構成する重ね巻コイル２４５を１６個含んで構成される第２巻線群２４６ｂが、スロット２３６の第２層Ｌ２に嵌め込まれる。最後に、Ｕ相の周回巻線Ｕ３を構成する重ね巻コイル２４５を１６個、Ｖ相の周回巻線Ｖ３を構成する重ね巻コイル２４５を１６個、Ｗ相の周回巻線Ｗ３を構成する重ね巻コイル２４５を１６個含んで構成される第３巻線群２４６ｃが、スロット２３６の第３層Ｌ３に嵌め込まれる。
【００６８】
［固定子巻線の装着方法］
固定子巻線２４０を開き成形治具３０によって固定子鉄心２３２に装着する方法について説明する。図１４（ａ）に示すように第１巻線群２４６ａを開き成形治具３０に固定子鉄心２３２と共に設置する。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示す状態における、固定子鉄心２３２のスロット２３６の部分を拡大して示したものである。スロット２３６には予めスロットライナー２４７が設置されている。
【００６９】
図１４（ｂ）に示すように、開き成形治具３０には、設置された第１巻線群２４６ａを開き成形治具３０からスロット２３６に向けて押し出すためのブレード３１が設けられている。ブレード３１は固定子鉄心２３２のスロット２３６の数と同じ数だけ設置されており、図１４（ａ）に示すように、各ブレード３１にはテーパ部３１ａが形成されている。ブレード３１の下方には加圧ロッド３２が設置されており、加圧ロッド３２にはブレード３１のテーパ部３１ａを押圧するテーパ部３２ａが形成されている。
【００７０】
図１４（ｃ）に示すように加圧ロッド３２を図示上方に移動させると、加圧ロッド３２のテーパ部３２ａがブレード３１のテーパ部３１ａに押し付けられて、各ブレード３１が固定子鉄心２３２の外径方向に移動する。その結果、第１巻線群２４６ａのコイル辺２４１が、固定子鉄心２３２のスロット２３６内に挿入される。第１巻線群２４６ａの装着が完了した後に、第２巻線群２４６ｂ、第３巻線群２４６ｃを同様にスロット２３６内に挿入することで、図１４（ｄ）に示すように、第１〜第３巻線群２４６ａ，２４６ｂ，２４６ｃの全てが固定子鉄心２３２に装着される。
【００７１】
以上説明した本実施の形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）固定子巻線２４０を複数の巻線群２４６ａ，２４６ｂ，２４６ｃによって構成して、各巻線群２４６ａ，２４６ｂ，２４６ｃを複数の層として固定子鉄心２３２に装着した。これにより、１層だけで固定子鉄心２３２に固定子巻線２４０を装着してなる単層重ね巻の固定子に比べて、固定子巻線２４０を構成する重ね巻コイル２４５のコイル辺２４１の断面積を小さくすることができるため、コイルエンド２４９の頭頂部２４９ａの曲げ半径を小さくすることができる。その結果、単層重ね巻の固定子に比べてコイルエンド２４９を小さくすることができ、回転電機２００の小型化を図ることができる。
【００７２】
固定子巻線２４０を層状に配置したことの利点について、図１５を参照して具体的に説明する。図１５（ａ）は従来例に係る固定子巻線２４０のコイルエンド２４９における頭頂部２４９ａを拡大して示した模式図であり、図１５（ｂ）は本発明の実施の形態に係る固定子巻線２４０のコイルエンド２４９における頭頂部２４９ａを拡大して示した模式図である。
【００７３】
図１５（ａ）に示すように、従来例に係る固定子巻線２４０は、複数層に分割されることなく配置されていたため、線径の太い導体巻線２４３の重ね巻コイル２４５を使用するか、ターン数の多い重ね巻コイル２４５を使用して、コイル辺２４１の断面積を必要な値に設定していた。したがって、頭頂部２４９ａにおける曲げ半径Ｒ１も比較的大きい。
【００７４】
これに対して、図１５（ｂ）に示すように、本実施の形態に係る固定子２３０の固定子巻線２４０は、従来例に対して固定子巻線２４０が３つの巻線群に分割されて層状に固定子鉄心２３２に装着されている。したがって、従来例に比べて、各巻線群において、スロット２３６に収容される各コイル辺２４１の断面積を小さくすることができる。その結果、コイルエンド２４９における頭頂部２４９ａの曲げ半径Ｒ２も小さくすることができるため、コイルエンド２４９の軸方向の張り出しを抑えることができる。なお、本実施の形態では、層ごとにコイル辺２４１の断面積が異なるため、頭頂部２４９ａの曲げ半径が各層で異なっている。
【００７５】
（２）本発明の実施の形態に係る固定子巻線２４０は、コイル辺２４１の断面積が小さいためコイル辺２４１の剛性も低い。したがって、固定子巻線２４０の挿入性が向上する。具体的には、従来例に係る固定子巻線２４０はコイル辺２４１の断面積が大きく、剛性が高かったため、コイル辺２４１をスロット２３６に挿入する際に、コイル辺２４１をスロット２３６から押し出そうとする反発力が強かった。そのため、コイル辺２４１をスロット２３６にスムーズに挿入することができず、スロット２３６の奥まで導体素線２４３を押し入れることが困難であった。
【００７６】
これに対して、本実施の形態に係る固定子巻線２４０の各巻線群のコイル辺２４１は、断面積が小さく、剛性が低い。よって、コイル辺２４１をスムーズにスロット２３６に挿入することができる。さらに、導体素線２４３をスロット２３６の奥まで容易に押し入れることができるため、導体素線２４３の占積率が向上する。その結果、製作性に優れた小型且つ高効率の回転電機２００を提供できる。
【００７７】
（３）第１層Ｌ１に配置するコイル辺２４１の断面積に比べて、第２層Ｌ２に配置するコイル辺２４１の断面積を小さくし、第２層Ｌ２に配置するコイル辺２４１の断面積に比べて、第３層Ｌ３に配置するコイル辺２４１の断面積を小さくした。すなわち、後から挿入するコイル辺２４１ほど断面積を小さくした。これにより、スロット２３６の内部に、より密に導体素線２４３を押し入れることができ、占積率をさらに向上することができる。
【００７８】
（４）第２層Ｌ２に配置する第２巻線群２４６ｂの電流の位相が第１層Ｌ１に配置する第１巻線群２４６ａの電流の位相に対して１スロットずれるように固定子巻線２４０を固定子鉄心２３２に装着し、第３層Ｌ３に配置する第３巻線群２４６ｃの電流の位相が第２層Ｌ２に配置する第２巻線群２４６ｂの電流の位相に対して１スロットずれるように固定子巻線２４０を固定子鉄心２３２に装着した。このように、各巻線群の位相が１スロットずつずれるように固定子巻線２４０の第１〜第３巻線群２４６ａ，２４６ｂ，２４６ｃを固定子鉄心２３２に装着することにより、トルクリプルを低減することができ、回転電機２００の低騒音化を図ることができる。
【００７９】
図１６は、誘起電圧波形を示す図であり、曲線Ａは本実施の形態の回転電機２００の誘起電圧波形を示し、曲線Ｂは比較例として電流の位相をずらすことなく固定子鉄心２３２に固定子巻線２４０を装着した固定子２３０を有する回転電機２００の誘起電圧波形を示す。図１６に示すように、曲線Ａを示す誘起電圧波形は、曲線Ｂに示す誘起電圧波形よりも正弦波に近いことがわかる。
【００８０】
本実施の形態では、各巻線群の電流の位相を１スロットずつずらすことにより、固定子鉄心２３２を捻ったり、回転子２５０の永久磁石２５４を軸方向に分割して斜めに配置するなどの方法を用いずにスキュー効果を得ることができる。
【００８１】
次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
（１）巻線群を第１層Ｌ１、第２層Ｌ２および第３層Ｌ３のそれぞれに層状に配置する場合に限定されない。図１７に示すように、固定子巻線２４０を２つの巻線群（第１巻線群２４６ａ、第２巻線群２４６ｂ）に分けて固定子鉄心２３２に装着してもよい。さらに、巻線群を４つ以上に分けて、層状に配置してもよい。
【００８２】
（２）導体素線２４３のターン数を各層で異ならせることにより、各層のコイル辺２４１の断面積を変える場合に限定されない。図１８に示すように、コイル辺２４１を構成する導体素線２４３の断面積を各層で異ならせることにより、ターン数を各層で同じにしつつコイル辺２４１の断面積を異ならせてもよい。
【００８３】
（３）各層に配置するコイル辺２４１の断面積は、同じにしてもよい。複数の層に分けて固定子巻線２４０を配置するため、１層で固定子巻線２４０を固定子鉄心２３２に装着する場合に比べて、各巻線群のコイル辺２４１の断面積を小さくすることができる。その結果、コイルエンド２４９を小さくすることができる。
【００８４】
（４）各層でコイル辺２４１の断面積を変える場合、固定子鉄心２３２の内周側の層に配置される重ね巻コイル２４５のコイル辺２４１の断面積に比べて、固定子鉄心２３２の外周側の層に配置される重ね巻コイル２４５のコイル辺２４１の断面積を大きくする場合に限定されない。内周側の層に配置されるコイル辺２４１の断面積に比べて、外周側の層に配置されるコイル辺２４１の断面積を小さくしてもよい。導体素線２４３のターン数、および／または、導体素線２４３の断面積を変更することで、各層に配置するコイル辺２４１の断面積を自由に変更することができるため、誘起電圧波形を微調整することができる。
【００８５】
（５）固定子巻線２４０に用いられる導体素線２４３の断面形状は円形状の場合に限定されない。矩形状断面を有する導体素線２４３の束でコイル辺２４１を構成してもよい。
【００８６】
（６）回転電機は、同期電動機に限定されることなく誘導電動機であってもよい。
（７）コイル辺２４１は、径方向に１列に配置される場合に限定されない。径方向に２列以上となるように配置してもよい。
（８）固定子巻線２４０の結線方式は上述した構成に限定されない。
【００８７】
（９）重ね巻コイル２４５の形状は、上述した形状に限定されない。コイル辺２４１の一方を所定のスロット２３６の径方向内側に配置し、コイル辺２４１の他方を別のスロット２３６の径方向外側に配置することが可能な種々の形状に重ね巻コイル２４５を成形することができる。
【００８８】
（１０）固定子巻線２４０は開き成形治具３０によって固定子鉄心２３２に装着する場合に限定されない。手で重ね巻コイル２４５をスロット２３６に装着してもよい。手でコイル辺２４１を押し入れる場合であっても、コイル辺２４１の断面積が小さく、コイル辺２４１の反発力が小さいため、容易にスロット２３６の奥まで導体素線２４３を押し入れることができる。
【００８９】
（１１）固定子鉄心２３２の外周側の層に配置される巻線群の位相に対して、固定子鉄心２３２の内周側の層に配置される巻線群の位相を１スロット分だけ周方向にずれるように固定子巻線２４０を固定子鉄心２３２に装着する場合に限定されない。２スロット以上位相がずれるように巻線群を装着してもよいし、巻線群をずらさずに装着してもよい。
【００９０】
本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００９１】
１８０  バッテリ、１８４  バッテリ制御装置、２００  回転電機、２０２  回転電機、２３０  固定子、２３２  固定子鉄心、２３６  スロット、２３８  ティース、２４０  固定子巻線、２４１  コイル辺、２４３  導体素線、２４４  接続用導体、２４５  重ね巻コイル、２４６ａ  第１巻線群、２４６ｂ  第２巻線群、２４６ｃ  第３巻線群、２４７  スロットライナー、２４８  楔、２４９  コイルエンド、２４９ａ  頭頂部、２５０  回転子
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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