(57)【要約】  この発明は、分布巻コイルのコイル形状を工夫し、分布巻コイルの成形容易性を高め、電位差が大きい異なる相のコイル同士の径方向の近接箇所を低減し、頭頂部をクランク形状に曲げ成形することに起因するコイルエンドの大径化を抑えて、小型高出力の電気機械の電機子を得る。  この発明による電気機械の電機子（１０）は、スロットが周方向に複数配列された電機子鉄心（１１）と、電機子鉄心（１１）に装着された電機子巻線（２０）と、を備え、電機子巻線（２０）は、それぞれ、絶縁被覆された、かつ接続部のない連続した２本の導体線（１９）を重ねて巻き回して、２本の導体線（１９）が電機子鉄心（１１）の径方向に重なるように作製され、６スロット角度間隔で周方向に連続して並ぶ第３スロット、第１スロットおよび第２スロットに装着されて、周方向に１スロットピッチで配列された複数の２レーン巻線体（２２）を備えている。
2015079732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットがスロット幅方向に複数配列された電機子鉄心と、上記電機子鉄心に装着された電機子巻線と、を備えた電気機械の電機子において、
上記電機子巻線は、それぞれ、絶縁被覆された、かつ接続部のない連続した２本の導体線を重ねて巻き回して、上記２本の導体線が上記電機子鉄心のスロット深さ方向に重なるように作製され、ｐスロット角度間隔（但し、ｐは２以上の自然数）でスロット配列方向に連続して並ぶ第３スロット、第１スロットおよび第２スロットに装着されて、スロット配列方向に１スロットピッチで配列された複数の２レーン巻線体を備えている電気機械の電機子。
【請求項２】
上記２レーン巻線体は、スロット深さ方向に重ねられた上記２本の導体線を、上記第１スロット、上記第２スロット、上記第１スロット、上記第３スロットの順に、かつ上記スロットへのスロット長さ方向からの挿入方向を交互に変えて挿入して形成されたコイルパターンを、スロット深さ方向にｍ回（但し、ｍは１以上の自然数）繰り返して巻き回して構成されている請求項１記載の電気機械の電機子。
【請求項３】
上記２レーン巻線体は、スロット深さ方向に重ねられた上記２本の導体線を、上記第１スロット、上記第２スロットの順に、かつ上記スロットへのスロット長さ方向からの挿入方向を変えて挿入して形成された第１コイルパターンに、上記第１スロット、上記第３スロット、上記第１スロット、上記第２スロットの順に、かつ上記スロットへのスロット長さ方向からの挿入方向を交互に変えて挿入して形成された第２コイルパターンを、スロット深さ方向にｍ回（但し、ｍは１以上の自然数）繰り返して巻き回して構成されている請求項１記載の電気機械の電機子。
【請求項４】
スロット深さ方向に重ねられた上記２本の導体線のスロット底部側に位置する導体線により作製される外径側巻線体とスロット深さ方向に重ねられた上記２本の導体線のスロット開口側に位置する導体線により作製される内径側巻線体のそれぞれは、上記第１スロット、上記第２スロットおよび上記第３スロットに収納される直線部と、上記直線部の端部間を連結するコイルエンド部と、を備え、
上記コイルエンド部は、上記直線部の上記第１スロット、上記第２スロットおよび上記第３スロット内のスロット深さ方向における収納位置を、上記直線部のスロット深さ方向厚みの２倍だけ、スロット深さ方向に変位させるクランク部を頂部に有している請求項２又は請求項３記載の電気機械の電機子。
【請求項５】
スロット深さ方向に重ねられた上記２本の導体線のスロット底部側に位置する導体線により作製される外径側巻線体とスロット深さ方向に重ねられた上記２本の導体線のスロット開口側に位置する導体線により作製される内径側巻線体の外径側端末同士および内径側端末同士が、それぞれ、根元部で曲げられて、スロット配列方向の逆方向に傾斜して延びるように形成されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電気機械の電機子。
【請求項６】
上記２レーン巻線体は、スロット配列方向に重ねられた上記２本の導体線のスロット底部側に位置する導体線により作製される外径側巻線体とスロット深さ方向に重ねられた上記２本の導体線のスロット開口側に位置する導体線により作製される内径側巻線体とを備え、
上記電機子巻線は、１相当たり２ｎ本（但し、ｎは毎極毎相当たりのスロット数）の巻線群を有し、
上記巻線群のそれぞれは、電気角で１８０°離れた上記外径側巻線体および上記内径側巻線体を接続し、かつ同じ上記スロットに挿入されている上記外径側巻線体および上記内径側巻線体の半数を連続して接続して構成されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電気機械の電機子。
【請求項７】
上記２レーン巻線体は、スロット配列方向に重ねられた上記２本の導体線のスロット底部側に位置する導体線により作製される外径側巻線体とスロット配列方向に重ねられた上記２本の導体線のスロット開口側に位置する導体線により作製される内径側巻線体とを備え、
上記電機子巻線は、１相当たり２ｎ本（但し、ｎは２以上の毎極毎相当たりのスロット数）の巻線群を有し、
上記巻線群のそれぞれは、電気角で１８０°離れた上記外径側巻線体および上記内径側巻線体を接続し、かつ上記スロットを共有する上記外径側巻線体および上記内径側巻線体の半数を直列に接続して、一方の端末がスロット底部側に位置し、他方の端末がスロット開口側に位置するように構成されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電気機械の電機子。
【請求項８】
上記２レーン巻線体は、スロット配列方向に重ねられた上記２本の導体線のスロット底部側に位置する導体線により作製される外径側巻線体とスロット配列方向に重ねられた上記２本の導体線のスロット開口側に位置する導体線により作製される内径側巻線体とを備え、
上記電機子巻線は、１相当たり２ｎ本（但し、ｎは２以上の毎極毎相当たりのスロット数）の巻線群を有し、
上記巻線群のそれぞれは、電気角で１８０°離れた上記外径側巻線体および上記内径側巻線体を接続し、かつ上記スロットを共有する上記外径側巻線体および上記内径側巻線体の半数を、中性点側と給電部側に分けて直列に接続して構成されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電気機械の電機子。
【請求項９】
上記導体線の断面が矩形である請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電気機械の電機子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動機や発電機などの回転電機やリニアモータなどの直動機などの電気機械の電機子に関し、特に電機子巻線の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電動機や発電機などの回転電機において、小型高出力、および高電圧化を実現するための高耐圧化が求められている。
この種の回転電機を小型化するに当たり、有効な磁束を発生しないコイルエンドを小型化する観点から、導体線を電機子鉄心のティースのそれぞれに巻回した集中巻の電機子巻線が用いられていた。しかしながら、トルク脈動が抑えられ、高出力化が可能な分布巻構造の電機子巻線を用いた小型の電機子が要望されている。さらに、磁石の高騰により、磁石を用いない誘導機の要求も高まっており、より高効率の分布巻構造の電機子巻線を用いた電機子が求められている。【０００３】
ここでは、導体線を１つのティースに巻回して構成された集中巻の巻線に対し、導体線を２スロット以上離れたスロットに巻回して構成された巻線を分布巻の巻線とする。つまり、分布巻の巻線は、１のスロットから延び出た導体線が連続する２つ以上のティースをまたいで他のスロットに入るように巻回されている。【０００４】
特許文献１では、導体線を複数回螺旋状に巻き回して６角形に成型された巻線コイル、いわゆる亀甲形コイルを、複数のスロット離れたスロット対のそれぞれに収納して、分布巻構造の電機子巻線を構成していた。なお、スロット対を構成する２つのスロットの間隔は、電機子のスロット数と極数とに基づいて定まる。【０００５】
特許文献２では、Ｕ字状に曲げ成形されたセグメントコイルを複数のスロット離れたスロット対のそれぞれに収納し、セグメントコイルの端部を折り曲げ、セメントコイルの折り曲げられた端部同士を溶接して、分布巻き構造の電機子巻線を構成していた。【０００６】
特許文献３では、導体線を波状に成形した複数本の波巻きコイルを編み込んで作製されたコイルアセンブリを直方体の鉄心に装着し、当該鉄心を円環状に丸め、丸められた鉄心の突き合わせ部を溶接して、分布巻構造の電機子巻線を構成していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５０４０３０３号公報
【特許文献２】特許第３５０８７５５号公報
【特許文献３】特許第３５９３００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１では、亀甲形コイルのターン部の集合体であるコイルエンドの頭頂部を、ターン部の並び方向の全幅分だけターン部の並び方向にずれるクランク形状に成形し、亀甲形コイルをスロット対の一方のスロットの底部側と他方のスロットの開口部側とに挿入していた。そこで、コイルエンドの頭頂部をクランク形状に曲げ成形する際の曲げ半径が大きくなり、コイルエンドの径方向寸法および軸方向寸法が大きくなるという課題があった。【０００９】
特許文献２，３では、セグメントコイルおよび波巻きコイルのターン部の頭頂部は、１本の導体線の幅分だけずれるクランク形状に形成されているので、ターン部の頭頂部をクランク形状に曲げ成形する際の曲げ半径が小さくなり、コイルエンドの径方向寸法および軸方向寸法の増大が抑制される。【００１０】
しかしながら、特許文献２では、電機子巻線を構成するセグメントコイルの本数が多くなり、溶接点数が増えるので、生産時のタクトタイムが増大するとともに、品質不具合が発生し易くなるという課題があった。また、特許文献３では、波巻きコイルを編み込む工程が煩雑であり、生産性が低下するという課題があった。さらに、特許文献２，３では、コイルエンドにおいて、比較的電位差が大きくなる異なる相のコイル同士の径方向に近接する箇所が増大し、高電圧を印加したときに、絶縁破壊の発生するリスクが高くなるという課題があった。【００１１】
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、分布巻コイルのコイル形状を工夫し、分布巻コイルの成形容易性を高め、電位差が大きい異なる相のコイル同士の径方向の近接箇所を低減し、頭頂部をクランク形状に曲げ成形することに起因するコイルエンドの大径化を抑えて、小型高出力の電気機械の電機子を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の電気機械の電機子は、スロットがスロット幅方向に複数配列された電機子鉄心と、上記電機子鉄心に装着された電機子巻線と、を備え、上記電機子巻線は、それぞれ、絶縁被覆された、かつ接続部のない連続した２本の導体線を重ねて巻き回して、上記２本の導体線が上記電機子鉄心のスロット深さ方向に重なるように作製され、ｐスロット角度間隔（但し、ｐは２以上の自然数）でスロット配列方向に連続して並ぶ第３スロット、第１スロットおよび第２スロットに装着されて、スロット配列方向に１スロットピッチで配列された複数の２レーン巻線体を備えている。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、２本の導体線を重ねて巻いて作製された２レーン巻線体が、ｐスロット角度間隔でスロット配列方向に連続して並ぶ３つのスロットに装着されているので、コイルエンド部の頂部での変位量が導体線のスロット深さ方向の幅の２倍となる。そこで、亀甲形コイルを用いる場合に比べ、コイルエンド部の頂部をクランク形状に曲げ成形する際の曲げ半径が小さくなり、コイルエンドの径方向寸法および軸方向寸法を小さくできる。【００１４】
２レーン巻線体２２１がｐスロット角度間隔でスロット配列方向に連続して並ぶ３つのスロットに装着されるように作製されているので、セグメントコイルに比べ、溶接点数が減少し、生産時のタクトタイムが低減するとともに、品質不具合の発生が抑えられる。
電機子巻線が２レーン巻線体をスロット配列方向から順次組み付けて作製できるので、波巻きコイルを編み込むような煩雑な工程が不要となり、生産性が高められる。【００１５】
２レーン巻線体を構成する導体線が、第１スロットの両側に位置する第２および第３スロットで折り返されて、３つのスロットを行き来するように巻かれているので、コイルエンド部がスロット深さ方向に変位する方向が交互に変わる。そこで、比較的電位差が大きくなる異なる相のコイルエンド部同士のスロット深さ方向に近接する箇所が少なくなり、絶縁破壊の発生するリスクが低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態１に係る回転電機を示す片側断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る回転電機の要部を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る回転電機に適用される電機子を示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る回転電機に適用される電機子鉄心を構成する鉄心ブロックを示す斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線を構成する２レーン巻線体を示す斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線を構成する２レーン巻線体を示す端面図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線を構成する２レーン巻線体を示す正面図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線を電機子鉄心に装着した状態を第１コイルエンド側から見た模式図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線の組立方法を説明する図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線の組立方法を説明する図である。
【図１１】この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線を示す斜視図である。
【図１２】この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子を組み立てる方法を説明する図である。
【図１３】この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子を組み立てる方法を説明する図である。
【図１４】この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線のＵ相コイルの結線方法を説明する図である。
【図１５】この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線のＵ相コイルを示す斜視図である。
【図１６】この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線のＵ相コイルの結線方法を説明する図である。
【図１７】この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線のＶ相コイルの結線方法を説明する図である。
【図１８】この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線のＵ相コイルの給電部周りを示す要部斜視図である。
【図１９】この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線の給電部周りを示す要部斜視図である。
【図２０】この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線の第２コイルエンドを示す要部端面図である。
【図２１】この発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線の第２コイルエンドを示す模式的に要部端面図である。
【図２２】従来の電機子巻線の第２コイルエンドを示す模式的に要部端面図である。
【図２３】この発明の実施の形態２に係る回転電機における電機子巻線を構成する２レーン巻線体を模式的に示す端面図である。
【図２４】この発明の実施の形態３に係る回転電機における電機子巻線を構成する２レーン巻線体を模式的に示す端面図である。
【図２５】この発明の実施の形態４に係る回転電機における電機子巻線のＵ相コイルの結線方法を説明する図である。
【図２６】この発明の実施の形態４に係る回転電機における電機子巻線のＵ相コイルの給電部周りを示す要部斜視図である。
【図２７】この発明の実施の形態４に係る回転電機における電機子巻線の給電部周りを示す要部斜視図である。
【図２８】この発明の実施の形態５に係る回転電機における電機子巻線のＵ相コイルの結線方法を説明する図である。
【図２９】この発明の実施の形態５に係る回転電機における電機子を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明による電気機械の電機子の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１８】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る回転電機を示す片側断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の要部を示す斜視図、図３はこの発明の実施の形態１に係る回転電機に適用される電機子を示す斜視図、図４はこの発明の実施の形態１に係る回転電機に適用される電機子鉄心を構成する鉄心ブロックを示す斜視図、図５はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線を構成する２レーン巻線体を示す斜視図、図６はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線を構成する２レーン巻線体を示す端面図、図７はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線を構成する２レーン巻線体を示す正面図、図８はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線を電機子鉄心に装着した状態を第１コイルエンド側から見た模式図である。なお、図８では、便宜上、コイルエンド部を直線的に示している。
【００１９】
図１および図２において、電気機械としての回転電機１００は、有底円筒状のフレーム２およびフレーム２の開口を塞口する端板３を有するハウジング１と、フレーム２の円筒部に内嵌状態に固着された電機子１０と、フレーム２の底部および端板３にベアリング４を介して回転可能に支持された回転軸６に固着されて、電機子１０の内周側に回転可能に配設された回転子５と、を備えている。
【００２０】
回転子５は、軸心位置に挿通された回転軸６に固着された回転子鉄心７と、回転子鉄心７の外周面側に埋設されて周方向に等ピッチで配列され、磁極を構成する永久磁石８と、を備えた永久磁石型回転子である。なお、回転子５は、永久磁石式回転子に限定されず、絶縁しない回転子導体を、回転子鉄心のスロットに収納して、両側を短絡環で短絡したかご形回転子や、絶縁した導体線を回転子鉄心のスロットに装着した巻線形回転子を用いてもよい。
【００２１】
つぎに、電機子１０の構成について具体的に図３乃至図７を参照しつつ説明する。
【００２２】
電機子１０は、図３に示されるように、円環状の電機子鉄心１１と、電機子鉄心１１に装着された電機子巻線２０と、を備えている。ここで、説明の便宜上、回転子５の極数を８極、電機子鉄心１１のスロット数を４８個、電機子巻線２０を三相巻線とする。すなわち、スロットは、毎極毎相当たり２個の割合で電機子鉄心１１に形成されている。
【００２３】
鉄心ブロック１２は、円環状の電機子鉄心１１を周方向に２４等分割したもので、図４に示されるように、電磁鋼板を積層一体化して作製され、断面円弧形のコアバック部１２ａと、コアバック部１２ａの内周壁面から径方向内方に突出する２本のティース１２ｂと、を備えている。そして、電機子鉄心１１は、ティース１２ｂを径方向内方に向けて、コアバック部１２ａの周方向の側面同士を突き合わせて、２４個の鉄心ブロック１２を周方向に配列、一体化して、円環状に構成されている。コアバック部１２ａと周方向に隣り合うティース１２ｂとにより構成されるスロット１３が、内周側に開口するように、周方向に等角ピッチで配列されている。ティース１２ｂは周方向幅が径方向内方に向って漸次狭くなる先細り形状に形成されており、スロット１３の断面は長方形となっている。
【００２４】
２レーン巻線体２２は、例えば、エナメル樹脂で絶縁被覆された、かつ接続部のない連続した銅線やアルミニウム線などからなる、短辺幅ｄの平角形状（長方形断面形状）の２本の導体線１９を短辺方向に重ねて、エッジワイズ巻きに巻いて作製される。なお、２レーン巻線体２２は、エッジワイズ巻きに巻かれているので、導体線１９の短辺方向が電機子１０の径方向に一致し、導体線１９の長辺方向が電機子１０の周方向に一致する。
【００２５】
２レーン巻線体２２は、図５から図７に示されるように、第１のスロットに挿入される第１直線部２２ａ（第１直線部２２１ａ，２２２ａ）および第３直線部２２ｃ（第３直線部２２１ｃ，２２２ｃ）と、第１のスロットから周方向一側に６スロット角度間隔離れた第２のスロットに挿入される第２直線部２２ｂ（第２直線部２２１ｂ，２２２ｂ）と、第１のスロットから周方向他側に６スロット角度間隔離れた第３のスロットに挿入される第４直線部２２ｄ（第４直線部２２１ｄ，２２２ｄ）と、第１直線部２２ａと第２直線部２２ｂの長さ方向の他端同士を連結する第１コイルエンド部２２ｅ（第１コイルエンド部２２１ｅ，２２２ｅ）と、第２直線部２２ｂと第３直線部２２ｃの長さ方向の一端同士を連結する第２コイルエンド部２２ｆ（第２コイルエンド部２２１ｆ，２２２ｆ）と、第３直線部２２ｃと第４直線部２２ｄの長さ方向の他端同士を連結する第３コイルエンド部２２ｇ（第３コイルエンド部２２１ｇ，２２２ｇ）と、第１直線部２２ａおよび第４直線部２２ｄの長さ方向の一端から延び出て、他の巻線体又は給電部に接続される巻線端２２ｈ（巻線端２２１ｈ，２２２ｈ）および巻線端２２ｊ（巻線端２２１ｊ，２２２ｊ）と、を備える分布巻き巻線である。
【００２６】
このように、２レーン巻線体２２は、短辺方向に重ねられた２本の導体線１９の外径側に位置する導体線１９により構成される外径側巻線体２２１と、短辺方向に重ねられた２本の導体線１９の内径側に位置する導体線１９により構成される内径側巻線体２２２と、を備える。外径側巻線体２２１は、第１から第４直線部２２１ａ−２２１ｄ、第１から第３コイルエンド部２２１ｅ−２２１ｇ、および巻線端２２１ｈ，２２１ｊを備える。そして、巻線端２２１ｈ，２２１ｊが、第１および第４直線部２２１ａ，２２１ｄの長さ方向の一端から、径方向位置を変えずに、かつ互いに近づくように周方向に傾いて延び出ている。内径側巻線体２２２は、第１から第４直線部２２２ａ−２２２ｄ、第１から第３コイルエンド部２２２ｅ−２２２ｇ、および巻線端２２２ｈ，２２２ｊを備えろ。そして、巻線端２２２ｈ，２２２ｊが、第１および第４直線部２２２ａ，２２２ｄの長さ方向の一端から、径方向位置を変えずに、かつ互いに離間するように周方向に傾いて延び出ている。
【００２７】
そして、第１直線部２２ａと第２直線部２２ｂが、第１コイルエンド部２２ｅの頂部に形成されたクランク部２２ｋで、径方向に２ｄだけ変位して配置される。同様に、第２直線部２２ｂと第３直線部２２ｃが、第２コイルエンド部２２ｆの頂部に形成されたクランク部２２ｋで、径方向に２ｄだけ変位して配置される。同様に、第３直線部２２ｃと第４直線部２２ｄが、第３コイルエンド部２２ｇの頂部に形成されたクランク部２２ｋで、径方向に２ｄだけ変位して配置される。
なお、６スロット角度間隔とは、連続する６つのティース１２ｂの両側のスロット１３のスロット中心間の間隔である。
【００２８】
このように構成された２レーン巻線体２２は、図８に示されるように、２本の導体線１９が電機子鉄心１１の一端側から第１のスロット１３1に挿入され、第１のスロット１３1から電機子鉄心１１の他端側に延び出て、周方向一側に６スロット角度間隔離れた第２のスロット１３2に電機子鉄心１１の他端側から挿入され、第２のスロット１３2から電機子鉄心１１の一端側に延び出て、周方向他側に６スロット角度間隔離れた第１のスロット１３1に電機子鉄心１１の一端側から挿入され、第１のスロット１３1から電機子鉄心１１の他端側に延び出て、周方向他側に６スロット角度間隔離れた第３のスロット１３3に電機子鉄心１１の他端側から挿入され、第３のスロット１３3から電機子鉄心１１の一端側に延び出るように、電機子鉄心１１に装着される。
【００２９】
なお、図８において、説明の便宜上、６スロット角度間隔で周方向に連続するスロット１３を周方向の並び順に第３のスロット１３3、第１のスロット１３1、第２のスロット１３2とした。また、図８では、第１から第３コイルエンド部２２ｅ−２２ｇを直線的に示しているが、第３のスロット１３3に挿入される第２直線部２２ｂは、第１のスロット１３1に挿入される第１直線部２２ａに対して第１コイルエンド部２２ｅのクランク部２２ｋで径方向外方に２ｄだけレーンチェンジされる。また、第１のスロット１３1に挿入される第３直線部２２ｃは、第２のスロット１３2に挿入される第２直線部２２ｂに対して第２コイルエンド部２２ｆのクランク部２２ｋで径方向外方に２ｄだけレーンチェンジされる。さらに、第３のスロット１３3に挿入される第４直線部２２ｄは、第１のスロット１３1に挿入される第３直線部２２ｃに対して第３コイルエンド部２２ｇのクランク部２２ｋで径方向外方に２ｄだけレーンチェンジされる。
【００３０】
つぎに、電機子１０の組立方法について図９から図１３を参照しつつ説明する。図９および図１０はそれぞれこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線の組立方法を説明する図、図１１はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線を示す斜視図、図１２および図１３はそれぞれこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子を組み立てる方法を説明する図である。なお、便宜上、図９では、コイルエンド部を直線的に示し、図１２および図１３では、電機子巻線を直線部のみで示している。また、４８個の２レーン巻線体２２を組立順に、１番目の２レーン巻線体２２1、２番目の２レーン巻線体２２2、３番目の２レーン巻線体２２3・・・４８番目の２レーン巻線体２２48とする。また、第１から第４直線部２２ａ−２２ｄの長さ方向、短辺方向および長辺方向を軸方向、径方向および周方向とする。
【００３１】
まず、図９の（ａ）に示されるように、２番目の２レーン巻線体２２2を、１番目の２レーン巻線体２２1の軸方向位置と同じ軸方向位置として、１番目の２レーン巻線体２２1の周方向一側に配置する。ついで、図９の（ｂ）に示されるように、２番目の２レーン巻線体２２2をその軸方向位置を変えずに周方向他側に移動させる。そして、図９の（ｃ）に示されるように、２番目の２レーン巻線体２２2を１番目の２レーン巻線体２２1に装着する。ついで、同様にして、３番目の２レーン巻線体２２3を、２番目の２レーン巻線体２２2に装着する。この手順を繰り返し、１番目の２レーン巻線体２２1から４７番目の２レーン巻線体２２47を組み付けてＣ字状の中間組立体２１を作製する。
【００３２】
ついで、中間組立体２１の１番目の２レーン巻線体２２1と４７番目の２レーン巻線体２２47との間を広げて、４８番目の２レーン巻線体２２48の周方向幅より広くする。そして、図１０の（ａ）に示されるように、４８番目の２レーン巻線体２２48を中間組立体２１の広げられた開口内に配置する。ついで、図１０の（ｂ）に示されるように、４８番目の２レーン巻線体２２48を４７番目の２レーン巻線体２２47に装着する。その後、図１０の（ｃ）に示されるように、中間巻線体２１Ａの開口を閉じ、１番目の２レーン巻線体２２1と４８番目の２レーン巻線体２２48を組み付けて、円環状の電機子巻線２０が組み立てられる。
【００３３】
このように組み立てられた電機子巻線２０は、図１１に示されるように、４８個の２レーン巻線体２２を１スロットピッチで周方向に配列して構成される。そして、８本の第１から第４直線部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが径方向に１列に並んで、周方向に１スロットピッチで４８列配列されている。第１コイルエンド部２２ｅおよび第３コイルエンド部２２ｇが周方向に配列されて第１コイルエンドを構成し、第２コイルエンド部２２ｆが周方向に配列されて第２コイルエンドを構成する。巻線端２２ｈを構成する巻線端２２１ｈ，２２２ｈが、それぞれ軸方向に第２コイルエンド側に延び出て、第２コイルエンドの外径側に１スロットピッチで周方向に配列され、巻線端２２ｊを構成する巻線端２２１ｊ，２２２ｊが、それぞれ軸方向に第２コイルエンド側に延び出て、第２コイルエンドの内径側に１スロットピッチで周方向に配列されている。
【００３４】
ついで、コ字状に成形されたインシュレータ１４が、電機子巻線２０の第１から第４直線部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの各列に径方向外方から装着される。そして、図１２に示されるように、ティース１２ｂが第１から第４直線部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの列間の径方向外方に位置するように、２４個の鉄心ブロック１２を電機子巻線２０の外径側に配置する。ついで、各鉄心ブロック１２を径方向内方に移動させ、ティース１２ｂを第１から第４直線部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの列間に挿入する。そして、図１３に示されるように、周方向に隣り合う鉄心ブロック１２のコアバック部１２ａの側面同士が突き合わされ、円環状の電機子鉄心１１が組み立てられる。同時に、電機子巻線２０が電機子鉄心１１に装着される。そして、電機子巻線２０に交流結線が施され、電機子１０が作製される。
【００３５】
このように、実施の形態１では、４８個の２レーン巻線体２２を周方向に組み付けて電機子巻線２０を作製できるので、波巻きコイルを用いる特許文献３における波巻きコイルを編み込む、煩雑な工程が不要となり、生産性が高められる。
【００３６】
また、２レーン巻線体２２が、２本の平角形状の導体線１９を重ねて巻いて作製されている。そこで、外径側巻線体２２１の巻線端２２１ｈ，２２１ｊと内径側巻線体２２２の巻線端２２２ｈ，２２２ｊの径方向位置が異なる。したがって、巻線端２２１ｈと巻線端２２２ｈ、および巻線端２２１ｊと巻線端２２２ｊが干渉することなく、２レーン巻線体２２を周方向に１スロットピッチで配列することができるので、第２コイルエンドの径方向寸法の増大が抑制される。また、巻線端２２１ｈ，２２２ｈの端部同士および巻線端２２１ｊ，２２２ｊの端部同士を径方向に重ねて配置できるので、接合作業が簡易となるとともに、接合部の小型化が図られる。さらに、第１から第３コイルエンド部２２ｅ，２２ｆ，２２ｇの頭頂部での曲げ半径が、亀甲形コイルを用いる特許文献１に比べて小さくなり、第１および第２コイルエンドの径方向寸法および軸方向寸法を小さくできる。
【００３７】
また、外径側巻線体２２１および内径側巻線体２２２を接続するための巻線端２２１ｈ，２２２ｈが第１コイルエンドの外径側に周方向に配列され、巻線端２２１ｊ，２２２ｊが第１コイルエンドの内径側に周方向に配列される。そこで、第１コイルエンドの軸方向の外側を通る渡り線が不要となるので、特許文献１に比べて、電機子１０の軸方向寸法を縮小することができるとともに、巻線の低抵抗化が図られる。また、セグメントコイルを用いる特許文献２に比べて、電機子巻線２０の溶接箇所が少なくなるので、生産時のタクトタイムを短くできるとともに、品質不具合の発生を抑制できる。
【００３８】
つぎに、電機子巻線２０の結線方法について図１４および図１９を参照しつつ説明する。図１４はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線のＵ相コイルの結線方法を説明する図、図１５はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線のＵ相コイルを示す斜視図、図１６はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線のＵ相コイルの結線方法を説明する図、図１７はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線のＶ相コイルの結線方法を説明する図、図１８はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線のＵ相コイルの給電部周りを示す要部斜視図、図１９はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線の給電部周りを示す要部斜視図である。
【００３９】
ここで、図１４中、Ｕ１１ａ１，Ｕ１２ａ１，Ｕ１３ａ１，・・・，Ｕ１８ａ１およびＵ１１ｂ１，Ｕ１２ｂ１，Ｕ１３ｂ１，・・・，Ｕ１８ｂ１は、スロット番号（１＋６ｎ）（但し、ｎは０から７の整数）のスロット１３の群に装着されたＵ１相を構成する２レーン巻線体２２の外径側巻線体２２１の巻線端２２１ｈ，２２１ｉであり、Ｕ２１ａ１，Ｕ２２ａ１，Ｕ２３ａ１，・・・，Ｕ２８ａ１およびＵ２１ｂ１，Ｕ２２ｂ１，Ｕ２３ｂ１，・・・，Ｕ２８ｂ１は、スロット番号（１＋６ｎ）（但し、ｎは０から７の整数）のスロット１３の群に装着されたＵ１相を構成する２レーン巻線体２２の内径側巻線体２２２の巻線端２２２ｈ，２２２ｉである。
【００４０】
また、図１４中、Ｕ１１ａ２，Ｕ１２ａ２，Ｕ１３ａ２，・・・，Ｕ１８ａ２およびＵ１１ｂ２，Ｕ１２ｂ２，Ｕ１３ｂ２，・・・，Ｕ１８ｂ２は、スロット番号（２＋６ｎ）（但し、ｎは０から７の整数）のスロット１３からなる第１スロット群に装着されたＵ２相を構成する２レーン巻線体２２の外径側巻線体２２１の巻線端２２１ｈ，２２１ｉであり、Ｕ２１ａ２，Ｕ２２ａ２，Ｕ２３ａ２，・・・，Ｕ２８ａ２およびＵ２１ｂ２，Ｕ２２ｂ２，Ｕ２３ｂ２，・・・，Ｕ２８ｂ２は、スロット番号（２＋６ｎ）（但し、ｎは０から７の整数）のスロット１３からなる第２スロット群に装着されたＵ２相を構成する２レーン巻線体２２の内径側巻線体２２２の巻線端２２２ｈ，２２２ｉである。
【００４１】
また、２レーン巻線体２２がスロット番号（３＋６ｎ）のスロット１３からなる第３スロット群に装着され、Ｖ１相を構成し、２レーン巻線体２２がスロット番号（４＋６ｎ）のスロット１３からなる第４スロット群に装着され、Ｖ２相を構成する。２レーン巻線体２２がスロット番号（５＋６ｎ）のスロット１３からなる第５スロット群に装着され、Ｗ１相を構成し、２レーン巻線体２２がスロット番号（６＋６ｎ）のスロット１３からなる第６スロット群に装着され、Ｗ２相を構成する。
【００４２】
まず、図１４および図１５に示されるように、Ｕ１１ｂ１とＵ２２ｂ１、Ｕ２２ａ１とＵ１３ａ１、Ｕ１３ｂ１とＵ２４ｂ１、Ｕ２４ａ１とＵ１５ａ１、Ｕ１５ｂ１とＵ２６ｂ１、Ｕ２６ａ１とＵ１７ａ１、Ｕ１７ｂ１とＵ２８ｂ１を接続し、巻線群Ｕ１０１が得られる。同様に、Ｕ１２ｂ１とＵ２３ｂ１、Ｕ２３ａ１とＵ１４ａ１、Ｕ１４ｂ１とＵ２５ｂ１、Ｕ２５ａ１とＵ１６ａ１、Ｕ１６ｂ１とＵ２７ｂ１、Ｕ２７ａ１とＵ１８ａ１、Ｕ１８ｂ１とＵ２１ｂ１を接続し、巻線群Ｕ１０２が得られる。巻線群Ｕ１０１，Ｕ１０２は、それぞれ、第１スロット群に装着された、すなわちスロット１３を共有する２レーン巻線体２２の中の、電気角で１８０°離れた外径側巻線体２２１と内径側巻線体２２２とを交互に直列に接続して構成される。
【００４３】
ついで、Ｕ１１ｂ２とＵ２２ｂ２、Ｕ２２ａ２とＵ１３ａ２、Ｕ１３ｂ２とＵ２４ｂ２、Ｕ２４ａ２とＵ１５ａ２、Ｕ１５ｂ２とＵ２６ｂ２、Ｕ２６ａ２とＵ１７ａ２、Ｕ１７ｂ２とＵ２８ｂ２を接続し、巻線群Ｕ２０１が得られる。同様に、Ｕ１２ｂ２とＵ２３ｂ２、Ｕ２３ａ２とＵ１４ａ２、Ｕ１４ｂ２とＵ２５ｂ２、Ｕ２５ａ２とＵ１６ａ２、Ｕ１６ｂ２とＵ２７ｂ２、Ｕ２７ａ２とＵ１８ａ２、Ｕ１８ｂ２とＵ２１ｂ２を接続し、巻線群Ｕ２０２が得られる。巻線群Ｕ２０１，Ｕ２０２は、それぞれ、第２スロット群に装着された、すなわちスロット１３を共有する２レーン巻線体２２のなかの、電気角で１８０°離れた外径側巻線体２２１と内径側巻線体２２２とを交互に直列に接続して構成される。
【００４４】
ついで、図１６に示されるように、Ｕ２１ａ１とＵ２８ａ１を接続し、Ｕ１１ａ２とＵ１２ａ２を接続し、Ｕ１２ａ１とＵ２１ａ２を接続して、４つの巻線群Ｕ１０１，Ｕ１０２，Ｕ２０１，Ｕ２０２を直列に接続したＵ相コイルが得られる。ここで、図１８に示されるように、Ｕ２１ａ１とＵ２８ａ１、およびＵ１１ａ２とＵ１２ａ２は周方向に離間しており、それぞれ、バスバーＵ１３，Ｕ１４を用いて接続される。Ｕ１２ａ１とＵ２１ａ２は周方向に近接した位置に引き出されるので、直接接続される。そして、Ｕ１１ａ１がＵ相コイルの給電部となり、Ｕ２８ａ２がＵ相コイルの中性点となる。バスバーＵ１３，Ｕ１４は、板金を曲げ加工し、表面に絶縁コーティングを施して作製されるが、２レーン巻線体２２を構成する導体線１９を用いてもよい。
【００４５】
なお、図示されていないが、Ｗ相コイルも、第５スロット群および第６スロット群に装着された２レーン巻線体２２を、Ｕ相コイルと同様に接続して構成される。
Ｖ相コイルは、図１７に示されるように、Ｖ１２ａ１が給電部となり、Ｖ２１ａ２が中性点となるように、第３スロット群および第４スロット群に装着された２レーン巻線体２２を接続している。なお、Ｖ１３およびＶ１４は、Ｖ２１ａ１とＷ２８ａ１、およびＷ１１ａ２とＷ１２ａ２を接続するバスバーであり、Ｗ１３およびＷ１４は、Ｗ２１ａ１とＷ２８ａ１、およびＷ１１ａ２とＷ１２ａ２を接続するバスバーである。
このような結線構造をとることにより、図１９に示されるように、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルの給電部および中性点を周方向の狭い範囲に集中させることができる。
【００４６】
つぎに、このように構成された電機子巻線２０におけるコイルエンドの絶縁性について図２０から図２２を参照しつつ説明する。図２０はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線の第２コイルエンドを示す要部端面図、図２１はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線の第２コイルエンドを示す模式的に要部端面図、図２２は従来の電機子巻線の第２コイルエンドを示す模式的に要部端面図である。
【００４７】
この電機子巻線２０では、図２０に示されるように、第１コイルエンド部２２ｅおよび第３コイルエンド部２２ｇが周方向に配列されて第１コイルエンドを構成している。つまり、電機子巻線２０の第１コイルエンドでは、図２１に示されるように、一のスロットの外径側から３層目と４層目から延び出た２本の導体線１９がクランク部２２ｋで径方向外方に２ｄだけレーンチェンジされて一のスロットから周方向一側に６スロット角度間隔離れたスロットの外径側から１層目と２層目に挿入され、一のスロットの外径側から５層目と６層目から延び出た２本の導体線１９がクランク部２２ｋで径方向内方に２ｄだけレーンチェンジされて一のスロットから周方向他側に６スロット角度間隔離れたスロットの外径側から７層目と８層目に挿入されている。これにより、第２コイルエンドにおいて、異なる相のコイルとの接触部は、２層目の導体線１９と３層目の導体線１９との間、および６層目の導体線１９と７層目の導体線１９との間の２箇所となる。
【００４８】
これに対し、波巻き巻線あるいはＵ字状のセグメントコイルを用いた分布巻の巻線の場合、図２２に示されるように、全ての層の導体線間で、異なる相のコイルが接触することになる。
【００４９】
このように、この実施の形態１によれば、２レーン巻線体２２が、導体線１９を周方向に６スロット角度間隔離れて連続する３つのスロット１３を行き来するように巻かれて構成されているので、コイルエンドにおける異なる相のコイルとの接触箇所が少なくなり、高電圧を印加したときに、絶縁破壊の発生するリスクを抑えることができる。
また、電気角で１８０°離れた外径側巻線体２２１と内径側巻線体２２２とが交互に直列に接続され、かつ同じスロット１３に挿入されている３つの外径側巻線体２２１および内径側巻線体２２２が連続して接続されている。そこで、同じスロット１３に挿入されている導体線１９間の電位差は最大でも相電圧の半分となるので、導体線１９に要求される絶縁性能が低くなり、導体線１９の絶縁被膜の膜厚を過度に厚くする必要がない。
また、導体線１９として断面矩形の導体線を用いているので、占積率が高められる。
【００５０】
実施の形態２．
図２３はこの発明の実施の形態２に係る回転電機における電機子巻線を構成する２レーン巻線体を模式的に示す端面図である。なお、図２３では、コイルエンド部を直線的に示している。
【００５１】
図２３において、２レーン巻線体２２Ａは、２本の導体線１９を短辺方向に重ねて、エッジワイズ巻きに巻いて、６スロット角度間隔離れて周方向に連続して並ぶ第３スロット、第１スロットおよび第２スロットに、第１スロット、第２スロット、第１スロット、第３スロット、第１スロットおよび第２スロットの順に挿入されるコイルパターンに作製されている。
なお、他の構成は、２レーン巻線体２２に替えて２レーン巻線体２２Ａを用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００５２】
この実施の形態２では、重ねられた２本の導体線１９を２レーン巻線体２２と同等のコイルパターンに巻いた後、引き続いて、第１スロットおよび第２スロットに挿入されるコイルパターンに巻いて作製された２レーン巻線体２２Ａを用いている。したがって、この実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様に効果を奏する。
【００５３】
ここで、２レーン巻線体２２Ａでは、重ねられた２本の導体線を第１スロットおよび第２スロットの順に挿入される第１コイルパターンに巻いた後、引き続いて、第１スロット、第３スロット、第１スロットおよび第２スロットの順に挿入される第２コイルパターンを１回繰り返して作製されているが、第２コイルパターンの繰り返し回数は２回以上でもよい。すなわち、第２コイルパターンの繰り返し数をｍ回（但し、ｍは１以上の整数）とする２レーン巻線体を用いれば、径方向に１列に配列する直線部の本数を（４＋８ｍ）とする電機子巻線を簡易に構成できる。
【００５４】
実施の形態３．
図２４はこの発明の実施の形態３に係る回転電機における電機子巻線を構成する２レーン巻線体を模式的に示す端面図である。なお、図２４では、コイルエンド部を直線的に示している。
【００５５】
図２４において、２レーン巻線体２２Ｂは、２本の導体線１９を短辺方向に重ねて、エッジワイズ巻きに巻いて、６スロット角度間隔離れて周方向に連続して並ぶ第３スロット、第１スロットおよび第２スロットに、第１スロット、第２スロット、第１スロット、第３スロット、第１スロット、第２スロット、第１スロットおよび第３スロットの順に挿入されるコイルパターンに作製されている。
なお、他の構成は、２レーン巻線体２２に替えて２レーン巻線体２２Ｂを用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００５６】
この実施の形態３では、重ねられた２本の導体線１９を２レーン巻線体２２と同等のコイルパターンに巻いた後、引き続いて、第１スロット、第２スロット、第１スロットおよび第３スロットに挿入されるコイルパターンに巻いて作製された２レーン巻線体２２Ｂを用いている。したがって、この実施の形態３においても、上記実施の形態１と同様に効果を奏する。
【００５７】
ここで、２レーン巻線体２２，２２Ｂでは、重ねられた２本の導体線が第１スロット、第２スロット、第１スロットおよび第３スロットの順に挿入されるコイルパターンの繰り返し数が１回又は２回であったが、当該コイルパターンの繰り返し回数は３回以上でもよい。すなわち、当該コイルパターンの繰り返し数をｍ回とする２レーン巻線体を用いれば、径方向に１列に配列する直線部の本数を８ｍとする電機子巻線を簡易に構成できる。
【００５８】
実施の形態４．
図２５はこの発明の実施の形態４に係る回転電機における電機子巻線のＵ相コイルの結線方法を説明する図、図２６はこの発明の実施の形態４に係る回転電機における電機子巻線のＵ相コイルの給電部周りを示す要部斜視図、図２７はこの発明の実施の形態４に係る回転電機における電機子巻線の給電部周りを示す要部斜視図である。
【００５９】
この実施の形態４では、図１４に示されるように、第１スロット群に装着された、すなわちスロットを共用する２レーン巻線体２２の中の、電気角で１８０°離れた外径側巻線体２２１と内径側巻線体２２２とを交互に直列に接続して、巻線群Ｕ１０１，Ｕ１０２を作製する。また、第２スロット群に装着された、すなわちスロットを共有する２レーン巻線体２２のなかの、電気角で１８０°離れた外径側巻線体２２１と内径側巻線体２２２とを交互に直列に接続して、巻線群Ｕ２０１，Ｕ２０２を作製する。ついで、図２５および図２６に示されるように、Ｕ１２ａ１とＵ２１ａ２を直接接続し、Ｕ１１ａ１とＵ２８ａ２を直接接続し、Ｕ１１ａ２とＵ１２ａ２をバスバーＵ１３を用いて接続して、巻線群Ｕ１０１，Ｕ２０１、Ｕ２０２，Ｕ１０２を直列に接続したＵ相コイルが得られる。そして、Ｕ２８ａ１が給電部となり、Ｕ２１ａ１が中性点となる。なお、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルも同様に構成される。
【００６０】
この実施の形態４では、第１スロット群に装着された外径側巻線体２２１と内径側巻線体２２２の半数が直列に接続されて、Ｕ相コイルの給電部側に位置する巻線群Ｕ１０１を構成し、第１スロット群に装着された外径側巻線体２２１と内径側巻線体２２２の残る半数が直列に接続されて、Ｕ相コイルの中性点側に位置する巻線群Ｕ１０２を構成している。また、第２スロット群に装着された外径側巻線体２２１と内径側巻線体２２２の半数が直列に接続されて、Ｕ相コイルの給電部側に位置する巻線群Ｕ２０１を構成し、第２スロット群に装着された外径側巻線体２２１と内径側巻線体２２２の残る半数が直列に接続されて、Ｕ相コイルの中性点側に位置する巻線群Ｕ２０２を構成している。このように、巻線群Ｕ１０１，Ｕ１０２，Ｕ２０１、Ｕ２０２が、スロットを共有する巻線体の半数ずつを、給電部側と中性点側とに分けて、直列に接続して構成されているので、図２７に示されるように、バスバーＵ１３，Ｖ１３，Ｗ１３の本数を３本に減らすことができ、部品点数を削減できるとともに、電機子１０Ａの小型化を図ることができる。
【００６１】
実施の形態５．
図２８はこの発明の実施の形態５に係る回転電機における電機子巻線のＵ相コイルの結線方法を説明する図、図２９はこの発明の実施の形態５に係る回転電機における電機子を示す斜視図である。
【００６２】
この実施の形態５では、まず、図１４に示されるように、第１スロット群に装着された２レーン巻線体２２の中の、電気角で１８０°離れた外径側巻線体２２１と内径側巻線体２２２とを交互に直列に接続して、巻線群Ｕ１０１を作製する。また、第２スロット群に装着された２レーン巻線体２２の中の、電気角で１８０°離れた外径側巻線体２２１と内径側巻線体２２２とを交互に直列に接続して、巻線群Ｕ２０１を作製する。ついで、図２８に示されるように、Ｕ１２ａ１とＵ２１ａ１、Ｕ２１ｂ１とＵ１８ｂ１、Ｕ１８ａ１とＵ２７ａ１、Ｕ２７ｂ１とＵ１６ｂ１、Ｕ１６ａ１とＵ２５ａ１、Ｕ２５ｂ１とＵ１４ｂ１、Ｕ１４ａ１とＵ２３ａ１を接続し、Ｕ１２ｂ１とＵ２３ｂ１を巻線端とする巻線群Ｕ１０２が作製する。同様に、Ｕ１２ａ２とＵ２１ａ２、Ｕ２１ｂ２とＵ１８ｂ２、Ｕ１８ａ２とＵ２７ａ２、Ｕ２７ｂ２とＵ１６ｂ２、Ｕ１６ａ２とＵ２５ａ２、Ｕ２５ｂ２とＵ１４ｂ２、Ｕ１４ａ２とＵ２３ａ２を接続し、Ｕ１２ｂ２とＵ２３ｂ２を巻線端とする巻線群Ｕ２０２が得られる。なお、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルも同様に構成される。
【００６３】
この実施の形態５によれば、図２９に示されるように、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを構成する１２本の巻線群の一方の巻線端が、コイルエンドの内径側に周方向に並んで１２本配列され、他方の巻線端が、コイルエンドの外径側に周方向に並んで１２本配列されている。このように構成された電機子１０Ｂは、構造的に電機子の外径側のスペースに余裕がないような回転電機にも適用できる。
【００６４】
なお、上記各実施の形態では、巻線体が長方形断面の導体線で作製されているものとしているが、巻線体を構成する導体線の断面形状は、長方形に限定されず、例えば円形断面の導体線を用いてもよい。
また、上記各実施の形態では、第１から第４直線部が長方形断面の長辺の長さ方向を周方向に向けてスロット内に径方向に１列に配列されているものとしているが、第１から第４直線部は長方形断面の短辺の長さ方向を周方向に向けてスロット内に径方向に１列に配列してもよい。
【００６５】
また、上記各実施の形態では、８極４８スロットの回転電機について説明しているが、極数およびスロット数は、８極４８スロットに限定されないことは言うまでもないことである。また、スロット数が毎極毎相当たり２の割合で形成されているものとしているが、毎極毎相当たりのスロット数は２に限定されず、１でもよく、３以上でもよい。
また、上記各実施の形態では、電機子巻線が３相巻線であり、スロット数が毎極毎相当たり２の割合で形成され、２レーン巻線体の直線部間の間隔を６スロット角度間隔としているが、２レーン巻線体の直線部間の間隔は、６スロット角度間隔に限定されない。例えば、電機子巻線が３相巻線であり、スロット数が毎極毎相当たり１の割合で形成される場合には、２レーン巻線体の直線部間の間隔は、３スロット角度間隔となる。
【００６６】
また、上記各実施の形態では、電動機や発電機などの回転電機の電機子について説明しているが、本発明をリニアモータなどの直動機の電機子に適用しても、同様の効果を奏する。なお、回転電機における径方向、周方向および軸方向が、直動機のスロット深さ方向、スロット配列方向およびスロット長さ方向に相当する。
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
2015079732.tif 000029
【図２８】
2015079732.tif 000030
【図２９】
2015079732.tif 000031
【手続補正書】
【提出日】平成28年2月15日(2016.2.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
特許文献２では、Ｕ字状に曲げ成形されたセグメントコイルを複数のスロット離れたスロット対のそれぞれに収納し、セグメントコイルの端部を折り曲げ、セグメントコイルの折り曲げられた端部同士を溶接して、分布巻き構造の電機子巻線を構成していた。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
この発明の電気機械の電機子は、スロットがスロット幅方向に複数配列された電機子鉄心と、上記電機子鉄心に装着された電機子巻線と、を備え、上記電機子巻線は、それぞれ、絶縁被覆された、かつ接続部のない連続した２本の導体線により構成されている複数の２レーン巻線体を備え、上記２レーン巻線体は、上記２本の導体線が、ｐスロット角度間隔（但し、ｐは２以上の自然数）でスロット配列方向に連続して並ぶ第３スロット、第１スロットおよび第２スロットに挿入されている状態で、スロット配列方向に１スロットピッチで配列されており、上記２レーン巻線体を構成している上記２本の導体線は、上記電機子鉄心のスロット深さ方向に重なっており、上記２レーン巻線体は、スロット深さ方向に重ねられた上記２本の導体線が、上記第１スロット、上記第２スロット、上記第１スロット、上記第３スロットの順に挿入されているｍ個（但し、ｍは１以上の自然数）のコイルパターンを有し、ｍ個の上記コイルパターンは、スロット深さ方向に並んでいる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
このように、２レーン巻線体２２は、短辺方向に重ねられた２本の導体線１９の外径側に位置する導体線１９により構成される外径側巻線体２２１と、短辺方向に重ねられた２本の導体線１９の内径側に位置する導体線１９により構成される内径側巻線体２２２と、を備える。外径側巻線体２２１は、第１から第４直線部２２１ａ−２２１ｄ、第１から第３コイルエンド部２２１ｅ−２２１ｇ、および巻線端２２１ｈ，２２１ｊを備える。そして、巻線端２２１ｈ，２２１ｊが、第１および第４直線部２２１ａ，２２１ｄの長さ方向の一端から、径方向位置を変えずに、かつ互いに近づくように周方向に傾いて延び出ている。内径側巻線体２２２は、第１から第４直線部２２２ａ−２２２ｄ、第１から第３コイルエンド部２２２ｅ−２２２ｇ、および巻線端２２２ｈ，２２２ｊを備える。そして、巻線端２２２ｈ，２２２ｊが、第１および第４直線部２２２ａ，２２２ｄの長さ方向の一端から、径方向位置を変えずに、かつ互いに離間するように周方向に傾いて延び出ている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
つぎに、電機子巻線２０の結線方法について図１４から図１９を参照しつつ説明する。図１４はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線のＵ相コイルの結線方法を説明する図、図１５はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線のＵ相コイルを示す斜視図、図１６はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線のＵ相コイルの結線方法を説明する図、図１７はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線のＶ相コイルの結線方法を説明する図、図１８はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線のＵ相コイルの給電部周りを示す要部斜視図、図１９はこの発明の実施の形態１に係る回転電機における電機子巻線の給電部周りを示す要部斜視図である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
ここで、図１４中、Ｕ１１ａ１，Ｕ１２ａ１，Ｕ１３ａ１，・・・，Ｕ１８ａ１およびＵ１１ｂ１，Ｕ１２ｂ１，Ｕ１３ｂ１，・・・，Ｕ１８ｂ１は、スロット番号（１＋６ｎ）（但し、ｎは０から７の整数）のスロット１３からなる第１スロット群に装着されたＵ１相を構成する２レーン巻線体２２の外径側巻線体２２１の巻線端２２１ｈ，２２１ｉであり、Ｕ２１ａ１，Ｕ２２ａ１，Ｕ２３ａ１，・・・，Ｕ２８ａ１およびＵ２１ｂ１，Ｕ２２ｂ１，Ｕ２３ｂ１，・・・，Ｕ２８ｂ１は、スロット番号（１＋６ｎ）（但し、ｎは０から７の整数）のスロット１３からなる第１スロット群に装着されたＵ１相を構成する２レーン巻線体２２の内径側巻線体２２２の巻線端２２２ｈ，２２２ｉである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
また、図１４中、Ｕ１１ａ２，Ｕ１２ａ２，Ｕ１３ａ２，・・・，Ｕ１８ａ２およびＵ１１ｂ２，Ｕ１２ｂ２，Ｕ１３ｂ２，・・・，Ｕ１８ｂ２は、スロット番号（２＋６ｎ）（但し、ｎは０から７の整数）のスロット１３からなる第２スロット群に装着されたＵ２相を構成する２レーン巻線体２２の外径側巻線体２２１の巻線端２２１ｈ，２２１ｉであり、Ｕ２１ａ２，Ｕ２２ａ２，Ｕ２３ａ２，・・・，Ｕ２８ａ２およびＵ２１ｂ２，Ｕ２２ｂ２，Ｕ２３ｂ２，・・・，Ｕ２８ｂ２は、スロット番号（２＋６ｎ）（但し、ｎは０から７の整数）のスロット１３からなる第２スロット群に装着されたＵ２相を構成する２レーン巻線体２２の内径側巻線体２２２の巻線端２２２ｈ，２２２ｉである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットがスロット幅方向に複数配列された電機子鉄心と、上記電機子鉄心に装着された電機子巻線と、を備えた電気機械の電機子において、
上記電機子巻線は、それぞれ、絶縁被覆された、かつ接続部のない連続した２本の導体線により構成されている複数の２レーン巻線体を備え、
上記２レーン巻線体は、上記２本の導体線が、ｐスロット角度間隔（但し、ｐは２以上の自然数）でスロット配列方向に連続して並ぶ第３スロット、第１スロットおよび第２スロットに挿入されている状態で、スロット配列方向に１スロットピッチで配列されており、
上記２レーン巻線体を構成している上記２本の導体線は、上記電機子鉄心のスロット深さ方向に重なっており、
上記２レーン巻線体は、スロット深さ方向に重ねられた上記２本の導体線が、上記第１スロット、上記第２スロット、上記第１スロット、上記第３スロットの順に挿入されているｍ個（但し、ｍは１以上の自然数）のコイルパターンを有し、
ｍ個の上記コイルパターンは、スロット深さ方向に並んでいる電気機械の電機子。
【請求項２】
スロットがスロット幅方向に複数配列された電機子鉄心と、上記電機子鉄心に装着された電機子巻線と、を備えた電気機械の電機子において、
上記電機子巻線は、それぞれ、絶縁被覆された、かつ接続部のない連続した２本の導体線により構成されている複数の２レーン巻線体を備え、
上記２レーン巻線体は、上記２本の導体線が、ｐスロット角度間隔（但し、ｐは２以上の自然数）でスロット配列方向に連続して並ぶ第３スロット、第１スロットおよび第２スロットに挿入されている状態で、スロット配列方向に１スロットピッチで配列されており、
上記２レーン巻線体を構成している上記２本の導体線は、上記電機子鉄心のスロット深さ方向に重なっており、
上記２レーン巻線体は、スロット深さ方向に重ねられた上記２本の導体線が、上記第１スロット、上記第２スロットの順に挿入されている１個の第１コイルパターンと、スロット深さ方向に重ねられた上記２本の導体線が、上記第１スロット、上記第３スロット、上記第１スロット、上記第２スロットの順に挿入されているｍ個（但し、ｍは１以上の自然数）の第２コイルパターンとを、有し、
ｍ個の上記コイルパターンは、１個の上記第１コイルパターンのスロット深さ方向の一側でスロット深さ方向に並んでいる電気機械の電機子。
【請求項３】
スロット深さ方向に重ねられた上記２本の導体線のスロット底部側に位置する導体線により構成されている外径側巻線体とスロット深さ方向に重ねられた上記２本の導体線のスロット開口側に位置する導体線により構成されている内径側巻線体のそれぞれは、上記第１スロット、上記第２スロットおよび上記第３スロットに収納される直線部と、上記直線部の端部間を連結するコイルエンド部と、を備え、
上記コイルエンド部は、上記直線部の上記第１スロット、上記第２スロットおよび上記第３スロット内のスロット深さ方向における収納位置を、上記直線部のスロット深さ方向厚みの２倍だけ、スロット深さ方向に変位させるクランク部を頂部に有している請求項１又は請求項２記載の電気機械の電機子。
【請求項４】
スロット深さ方向に重ねられた上記２本の導体線のスロット底部側に位置する導体線により構成されている外径側巻線体とスロット深さ方向に重ねられた上記２本の導体線のスロット開口側に位置する導体線により構成されている内径側巻線体の外径側端末同士および内径側端末同士が、それぞれ、スロット配列方向の逆方向に傾斜して延びている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電気機械の電機子。
【請求項５】
上記２レーン巻線体は、スロット深さ方向に重ねられた上記２本の導体線のスロット底部側に位置する導体線により構成されている外径側巻線体とスロット深さ方向に重ねられた上記２本の導体線のスロット開口側に位置する導体線により構成されている内径側巻線体とを備え、
上記電機子巻線は、１相当たり２ｎ本（但し、ｎは毎極毎相当たりのスロット数）の巻線群を有し、
上記巻線群のそれぞれは、電気角で１８０°離れた上記外径側巻線体および上記内径側巻線体が接続され、かつ同じ上記スロットに挿入されている上記外径側巻線体および上記内径側巻線体の半数が連続して接続されて構成されている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電気機械の電機子。
【請求項６】
上記２レーン巻線体は、スロット深さ方向に重ねられた上記２本の導体線のスロット底部側に位置する導体線により構成されている外径側巻線体とスロット深さ方向に重ねられた上記２本の導体線のスロット開口側に位置する導体線により構成されている内径側巻線体とを備え、
上記電機子巻線は、１相当たり２ｎ本（但し、ｎは２以上の毎極毎相当たりのスロット数）の巻線群を有し、
上記巻線群のそれぞれは、電気角で１８０°離れた上記外径側巻線体および上記内径側巻線体が接続され、かつ上記スロットを共有する上記外径側巻線体および上記内径側巻線体の半数が直列に接続されて構成されており、
上記巻線群のそれぞれ一方の端末がスロット底部側に位置し、他方の端末がスロット開口側に位置している請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電気機械の電機子。
【請求項７】
上記２レーン巻線体は、スロット深さ方向に重ねられた上記２本の導体線のスロット底部側に位置する導体線により構成されている外径側巻線体とスロット深さ方向に重ねられた上記２本の導体線のスロット開口側に位置する導体線により構成されている内径側巻線体とを備え、
上記電機子巻線は、１相当たり２ｎ本（但し、ｎは２以上の毎極毎相当たりのスロット数）の巻線群を有し、
上記巻線群のそれぞれは、電気角で１８０°離れた上記外径側巻線体および上記内径側巻線体が接続され、かつ上記スロットを共有する上記外径側巻線体および上記内径側巻線体の半数が、中性点側と給電部側に分けられて直列に接続されて構成されている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電気機械の電機子。
【請求項８】
上記導体線の断面が矩形である請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電気機械の電機子。
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１７】
2015079732.tif 000032
【国際調査報告】
2015079732.tif 000033
2015079732.tif 000034