(57)【要約】【課題】循環電流の発生が抑制され、かつ、複数のコイル間の絶縁性が高い回転電機の巻線構造を提供する。【解決手段】ステータ巻線は、並列に接続される２つの直列コイルＡ，Ｂを有する。直列コイルＡに含まれるＵ相コイル１１１Ｕ，１１２Ｕ，１１６Ｕ１，１１５Ｕ１は、ステータコアの周方向において分離し、かつ、分離された一方と他方とが前記コア体の径方向に対向するように配置される。直列コイルＢに含まれるＵ相コイル１１８Ｕ，１１７Ｕ，１１３Ｕ１，１１４Ｕ１は、ステータコアの周方向において分離し、かつ、分離された一方と他方とがステータコア１００の径方向に対向するように配置される。そして、Ｕ相コイル１１１Ｕ〜１１８Ｕは、Ｕ相端子１２０Ｕが位置する部分から中性点Ｎが位置する部分に向かって、電位の高い順に並ぶように配設される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ティースを有するコア体と、
前記コア体のティースに巻付けられる巻線部とを備え、
前記巻線部は第１と第２コイル群を有し、
前記第１と第２コイル群は並列に接続され、
前記第１コイル群は第１から第４コイルを含み、
前記第１から第４コイルは、第１コイル、第２コイル、第３コイル、第４コイルの順に直列に接続され、
前記第１から第４コイルは、前記コア体の周方向において分離し、かつ、分離された一方と他方とが前記コア体の径方向に対向するように配置され、
前記第２コイル群は第５から第８コイルを含み、
前記第５から第８コイルは、第５コイル、第６コイル、第７コイル、第８コイルの順に直列に接続され、
前記第５から第８コイルは、前記コア体の周方向において分離し、かつ、分離された一方と他方とが前記コア体の径方向に対向するように配置され、
前記第１から第８コイルは、前記コア体の第１部分から該第１部分と前記コア体の径方向に対向する第２部分に向かって、電位の高い順に並ぶように配設される、回転電機の巻線構造。
【請求項２】
前記第１コイル群は、互いに逆向きに巻回される複数のコイルを含み、
前記第２コイル群は、互いに逆向きに巻回される複数のコイルを含む、請求項１に記載の回転電機の巻線構造。
【請求項３】
第１から第８コイル間を接続する配線の一部が、前記第１から第８コイルの中の他のコイルと同じ前記ティースに巻付けられる、請求項１または請求項２に記載の回転電機の巻線構造。
【請求項４】
前記第１から第８コイル間を接続する配線における他のコイルと同じ前記ティースに巻付けられる部分の巻数は、該ティースに巻付けられる前記他のコイルの巻数以下である、請求項３に記載の回転電機の巻線構造。
【請求項５】
前記コア体の周方向にずれて形成された複数相の前記巻線部を備えた、請求項１から請求項４のいずれかに記載の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し、特に、コア体と巻線部とを備えた回転電機の巻線構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転電機の巻線構造としては、たとえば、特開２０００−２１７２９０号公報や特開平１０−３１３５５７号公報に記載されたものなどが挙げられる。
【０００３】
特開２０００−２１７２９０号公報においては、各相ごとに相対する極位置関係にある巻線同士を並列に接続し、この並列接続の巻線を直列に接続して一相の巻線とした電動機が開示されている。
【０００４】
また、特開平１０−３１３５５７号公報においては、対向する巻線の巻線数を調整することにより、不平衡磁気吸引力を調整した回転電機が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２１７２９０号公報
【特許文献２】特開平１０−３１３５５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
回転電機の回転子と固定子とが偏芯して設けられる場合がある。ここで、直列コイルを並列に接続した巻線構造においては、偏芯による起電力のアンバランスにより、並列回路内に循環電流が生じ、この結果、回転電機の駆動時の振動、ノイズが増大する場合がある。
【０００６】
しかしながら、特開２０００−２１７２９０号公報に記載されたように、各コイルごとに並列回路を形成した場合、接続点が多くなるために作業性が低下し、体格も大きくなる。
【０００７】
一方、特開平１０−３１３５５７号公報に記載された巻線構造は、巻線数を調整するものであって、巻線の配置を調整するものではない。
【０００８】
また、上記とは異なる観点では、回転電機の巻線構造において、複数のコイル間の絶縁性を高めることが要請されている。
【０００９】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、循環電流の発生が抑制されるとともに、複数のコイル間の絶縁性が高い回転電機の巻線構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る回転電機の巻線構造は、ティースを有するコア体と、コア体のティースに巻付けられる巻線部とを備える。巻線部は第１と第２コイル群を有する。第１と第２コイル群は並列に接続され、第１コイル群は第１から第４コイルを含む。第１から第４コイルは、第１コイル、第２コイル、第３コイル、第４コイルの順に直列に接続され、第１から第４コイルは、コア体の周方向において分離し、かつ、分離された一方と他方とが前記コア体の径方向に対向するように配置される。第２コイル群は第５から第８コイルを含む。第５から第８コイルは、第５コイル、第６コイル、第７コイル、第８コイルの順に直列に接続され、第５から第８コイルは、コア体の周方向において分離し、かつ、分離された一方と他方とがコア体の径方向に対向するように配置される。第１から第８コイルは、コア体の第１部分から該第１部分とコア体の径方向に対向する第２部分に向かって、電位の高い順に並ぶように配設される。
【００１１】
上記構成によれば、コア体の周方向において分離されたコイルの一方と他方とがコア体の径方向に対向するように配設されるので、回転子と固定子とが偏芯して設けられた場合でも、電磁気的なバランスが保たれ、並列回路内に循環電流が生じることが抑制される。また、巻線部に含まれるコイルがコア体の周方向に電位の高い順に並ぶように配設されることで、隣接するコイル間の電位差を小さくしてコイル間の絶縁性を向上させることができる。
【００１２】
なお、上記構成において、第１から第８コイルは、１つのコイルから構成されるものであってもよいし、２つ以上のコイルから構成されるものであってもよい。
【００１３】
好ましくは、上記回転電機の巻線構造において、第１コイル群は、互いに逆向きに巻回される複数のコイルを含み、第２コイル群は、互いに逆向きに巻回される複数のコイルを含む。
【００１４】
このように、第１と第２コイル群が互いに逆向きに巻回される複数のコイルを含むことで、コイル捻れを緩和しながらコイルの巻取りを行なうことができる。結果として、コイルの連続巻きを容易に行なうことができる。
【００１５】
好ましくは、上記回転電機の巻線構造において、第１から第８コイル間を接続する配線の一部が、第１から第８コイルの中の他のコイルと同じティースに巻付けられる。
【００１６】
上記構成によれば、複数のコイルを接続する配線の一部がティース部に巻付けられてコイルの一部となるので、複数のコイル間を接続する渡り線の長さが短くなり、コイルエンドが小型化される。
【００１７】
好ましくは、上記回転電機の巻線構造において、第１から第８コイル間を接続する配線における他のコイルと同じティースに巻付けられる部分の巻数は、該ティースに巻付けられる他のコイルの巻数以下である。
【００１８】
これにより、巻線構造の電磁気的なバランスの変動を抑制しながら、巻線構造の小型化を図ることができる。
【００１９】
好ましくは、上記回転電機の巻線構造は、コア体の周方向にずれて形成された複数相の巻線部を備える。これにより、複数相を有する回転電機の巻線構造が提供される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、回転電機の巻線構造において、並列回路内に流れる循環電流の発生を抑制するとともに、複数のコイル間の絶縁性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
【００２２】
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態１，２に係る巻線構造が設けられる回転電機を示した上面図である。図１を参照して、回転電機は、ステータ１と、ロータ２とを備える。ステータ１は、「コア体」としてのステータコア１００と、ステータコア１００に巻付けられるステータ巻線（図１には図示せず。）とを有する。
【００２４】
図２は、図１に示される回転電機のステータ巻線構造を示した図である。図２を参照して、「巻線部」としてのステータ巻線１１０は、Ｕ相コイル１１０Ｕと、Ｖ相コイル１１０Ｖと、Ｗ相コイル１１０Ｗとを有する。各相コイル１１０Ｕ，１１０Ｖ，１１０Ｗの一方端は、三相ケーブルである給電ケーブルの対応する各相に接続されるＵ相端子１２０Ｕ，Ｖ相端子１２０Ｖ，Ｗ相端子１２０Ｗである。また、各相コイル１１０Ｕ，１１０Ｖ，１１０Ｗの他方端は、一点に共通接続され、中性点Ｎとなる。
【００２５】
図３は、図２に示された巻線構造が設けられたステータ１を示した上面図である。図３を参照して、ステータコア１００は、中空円筒形状からなり、周方向に配列された４８個のティース（たとえばティース１００Ａ〜１００Ｅ）を内周面に有する。Ｕ相コイル１１１Ｕ〜１１８Ｕは、Ｕ相コイル１１０Ｕ（図２）を構成し、Ｖ相コイル１１１Ｖ〜１１８Ｖは、Ｖ相コイル１１０Ｖ（図２）を構成し、Ｗ相コイル１１１Ｗ〜１１８Ｗは、Ｗ相コイル１１０Ｗ（図２）を構成する。各相コイル１１１Ｕ〜１１８Ｕ，１１１Ｖ〜１１８Ｖ，１１１Ｗ〜１１８Ｗの各々は、略円弧形状から成る。Ｕ相コイル１１１Ｕ〜１１８Ｕは、最外周に配置される。Ｖ相コイル１１１Ｖ〜１１８Ｖは、Ｕ相コイル１１１Ｕ〜１１８Ｕの内側であって、それぞれ、Ｕ相コイル１１１Ｕ〜１１８Ｕに対して円周方向に一定距離だけずれた位置に配置される。Ｗ相コイル１１１Ｗ〜１１８Ｗは、Ｖ相コイル１１１Ｖ
〜１１８Ｖの内側であって、それぞれ、Ｖ相コイル１１１Ｖ〜１１８Ｖに対して円周方向に一定距離だけずれた位置に配置される。
【００２６】
各相コイル１１１Ｕ〜１１８Ｕ，１１１Ｖ〜１１８Ｖ，１１１Ｗ〜１１８Ｗの各々は、対応する複数のティースの各々に巻回される。たとえば、Ｕ相コイル１１１Ｕは、ティース１００Ａ〜１００Ｅに所定回数巻回されて形成される。
【００２７】
その他のコイル１１２Ｕ〜１１８Ｕ，１１１Ｖ〜１１８Ｖ，１１１Ｗ〜１１８Ｗについても、それぞれ対応するティースに巻回され、Ｕ相コイル１１１Ｕと同じようにして形成される。
【００２８】
各相コイルは、隣接する同相のコイルと逆向きに巻回される。たとえば、Ｕ相コイル１１１Ｕは、Ｕ相コイル１１８Ｕと逆向きに巻回され、Ｕ相コイル１１２Ｕは、Ｕ相コイル１１１Ｕと逆向き、すなわち、Ｕ相コイル１１８Ｕと同じ向きに巻回される。Ｕ相コイル１１１Ｕの巻回方向を「第１方向」とし、Ｕ相コイル１１２Ｕの巻回方向を「第２方向」とすると、Ｕ相コイル１１１Ｕ，１１３Ｕ，１１５Ｕ，１１７Ｕが「第１方向」に巻回され、Ｕ相コイル１１２Ｕ，１１４Ｕ，１１６Ｕ，１１８Ｕが「第２方向」に巻回される。
【００２９】
（実施の形態１）
図４は、実施の形態１に係る巻線構造を模式的に示した図である。また、図５は、図４に示される巻線構造を示した等価回路図である。図４，図５を参照して、「第１コイル群（直列コイルＡ）」を構成する「第１から第４コイル」としてのＵ相コイル１１１Ｕ（Ａ１），１１２Ｕ（Ａ２），１１６Ｕ１（Ａ３），１１５Ｕ１（Ａ４）は、直列に接続され、その一方端がＵ相端子１２０Ｕであり、他方端が中性点Ｎである。「第２コイル群（直列コイルＢ）」を構成する「第５から第８コイル」としてのＵ相コイル１１８Ｕ（Ｂ１），１１７Ｕ（Ｂ２），１１３Ｕ１（Ｂ３），１１４Ｕ１（Ｂ４）は、直列に接続され、その一方端がＵ相端子１２０Ｕであり、他方端が中性点Ｎである。すなわち、本実施の形態に係る巻線構造においては、直列に接続された複数のコイルの集合体であるＵ相コイル１１１Ｕ，１１２Ｕ，１１６Ｕ１，１１５Ｕ１を含む直列コイル（直列コイルＡ）およびＵ相コイル１１８Ｕ，１１７Ｕ，１１３Ｕ１，１１４Ｕ１を含む直列コイル（直列コイルＢ）が、並列に接続されている。
【００３０】
本実施の形態に係る巻線構造においては、図４，図５に示すように、直列コイルＡに含まれるＵ相コイル１１２Ｕ（Ａ２），１１６Ｕ１（Ａ３）間を接続する配線の一部が、直列コイルＢに含まれるＵ相コイル１１３Ｕ１（Ｂ３）および直列コイルＡに含まれるＵ相コイル１１５Ｕ１（Ａ４）と同じティースに巻付けられてそれぞれＵ相コイル１１３Ｕ２（Ａ２１），１１５Ｕ２（Ａ２２）を構成する。すなわち、直列コイルＡは、Ｕ相コイル１１３Ｕ２，１１５Ｕ２をさらに含む。
【００３１】
他方、直列コイルＢに含まれるＵ相コイル１１７Ｕ（Ｂ２），１１３Ｕ１（Ｂ３）間を接続する配線の一部が、直列コイルＡに含まれるＵ相コイル１１６Ｕ１（Ａ３）および直列コイルＢに含まれるＵ相コイル１１４Ｕ１（Ｂ４）と同じティースに巻付けられてそれぞれＵ相コイル１１６Ｕ２（Ｂ２１），１１４Ｕ２（Ｂ２２）を構成する。すなわち、直列コイルＢは、Ｕ相コイル１１６Ｕ２，１１４Ｕ２をさらに含む。
【００３２】
このように、本実施の形態における巻線構造では、Ｕ相コイル１１３ＵはＵ相コイル１１３Ｕ１，１１３Ｕ２により構成され、Ｕ相コイル１１４ＵはＵ相コイル１１４Ｕ１，１１４Ｕ２により構成され、Ｕ相コイル１１５ＵはＵ相コイル１１５Ｕ１，１１５Ｕ２により構成され、Ｕ相コイル１１６ＵはＵ相コイル１１６Ｕ１，１１６Ｕ２により構成されている。
【００３３】
図４に示すように、「直列コイルＡ」であるＵ相コイル１１１Ｕ，１１２Ｕ，１１５Ｕ１，１１６Ｕ１は、ステータコア１００の周方向において分離し、かつ、分離された一方と他方とがステータコア１００の径方向に対向するように配設される。より具体的には、Ｕ相コイル１１１Ｕ，１１２ＵとＵ相コイル１１５Ｕ１，１１６Ｕ１とは、ステータコア１００の周方向に１８０°ずれて形成されている。
【００３４】
また、「直列コイルＢ」であるＵ相コイル１１３Ｕ１，１１４Ｕ１，１１７Ｕ，１１８Ｕは、ステータコア１００の周方向において分離し、かつ、分離された一方と他方とがステータコア１００の径方向に対向するように配設される。より具体的には、Ｕ相コイル１１３Ｕ１，１１４Ｕ１とＵ相コイル１１７Ｕ，１１８Ｕとは、ステータコア１００の周方向に１８０°ずれて形成されている。
【００３５】
図６は、本実施の形態に係る巻線構造におけるコイル１１１Ｕ〜１１８Ｕの巻回順について説明する図である。図６を参照して、「巻き始め」から、Ｕ相コイル１１４Ｕ１（Ｂ４）が「第２方向」に巻回され、次に、Ｕ相コイル１１３Ｕ１（Ｂ３）が「第１方向」に巻回される。続いて、Ｕ相コイル１１４Ｕ２（Ｂ２２）およびＵ相コイル１１６Ｕ２（Ｂ２１）が「第２方向」に巻回された後、Ｕ相コイル１１７Ｕ（Ｂ２）が「第１方向」に巻回され、Ｕ相コイル１１８Ｕ（Ｂ１）が「第２方向」に巻回される。このようにして、直列コイルＢが形成される。その状態から連続して、中間タップＴを設けた後、Ｕ相コイル１１１Ｕ（Ａ１）が「第１方向」に巻回され、Ｕ相コイル１１２Ｕ（Ａ２）が「第２方向」に巻回される。続いて、Ｕ相コイル１１３Ｕ２（Ａ２１）およびＵ相コイル１１５Ｕ２（Ａ２２）が「第１方向」に巻回された後、Ｕ相コイル１１６Ｕ１（Ａ３）が「第２方向」に巻回され、Ｕ相コイル１１５Ｕ１（Ａ４）が「第１方向」に巻回される。このようにして、直列コイルＡが形成される。
【００３６】
このようにして形成された巻線における中間タップＴが位置する部分は、Ｕ相端子１２０Ｕに接続される。また、該巻線の「巻き始め」および「巻き終わり」部分は、中性点Ｎに接続される。
【００３７】
上記のように、本実施の形態では、直列コイルＡにおいて、Ｕ相コイル１１１Ｕ（Ａ１），１１３Ｕ２（Ａ２１），１１５Ｕ２（Ａ２２），１１５Ｕ１（Ａ４）が「第１方向」に巻回され、Ｕ相コイル１１２Ｕ（Ａ２），１１６Ｕ１（Ａ３）が「第２方向」に巻回されている。また、直列コイルＢにおいては、Ｕ相コイル１１７Ｕ（Ｂ２），１１３Ｕ１（Ｂ３）が「第１方向」に巻回され、Ｕ相コイル１１８Ｕ（Ｂ１），１１６Ｕ２（Ｂ２１），１１４Ｕ２（Ｂ２２），１１４Ｕ１（Ｂ４）が「第２方向」に巻回されている。このように、直列コイルＡ，Ｂは、それぞれ、互いに逆向きに巻回されるコイルを含む。
【００３８】
図７は、図４に示される巻線構造と比較される１つの巻線構造を模式的に示した図である。また、図８は、図７に示される巻線構造を示した等価回路図である。図７，図８を参照して、本比較例に係る巻線構造は、基本的には、図４，図５に示される巻線構造と同様の構成を有するが、Ｕ相コイル１１１Ｕ〜１１８Ｕの接続状態が、図４，図５に示される巻線構造と異なる。すなわち、本比較例においては、直列に接続された複数のコイルの集合体であるＵ相コイル１１１Ｕ〜１１４Ｕ（直列コイルＡ：Ａ１〜Ａ４）およびＵ相コイル１１５Ｕ〜１１８Ｕ（直列コイルＢ：Ｂ１〜Ｂ４）が、並列に接続されている。
【００３９】
本比較例に係る巻線構造においては、図７に示されるように、ステータ１に対してロータ２が偏芯して設けられた場合に、図８に示すように、Ｕ相コイル１１１Ｕ〜１１４Ｕ（直列コイルＡ：Ａ１〜Ａ４）における起電力２００の和と、Ｕ相コイル１１５Ｕ〜１１８Ｕ（直列コイルＢ：Ｂ１〜Ｂ４）における起電力２００の和とが不均衡となる状態が生じる。この結果、２つの直列コイルによる並列回路内に流れる循環電流３００が発生する。この結果、三相回路間に電流差が生じ、起磁力に２ｆ（ｆ：電気周波数）の高調波が発生する。この結果、ステータ１に作用する力の変動が生じ、回転電機の駆動時の振動、ノイズが増大する場合がある。
【００４０】
たとえば、回転電機が搭載されるハイブリッド車においては、走行中にエンジンを停止させるモード（たとえば、低車速時に蓄電機構から電力が供給された回転電機により走行するＥＶ走行モードや、減速時に車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換し蓄電機構に回収する回生モードなど）があり、暗騒音が低く、ギアノイズやモータノイズが比較的聞こえやすくなっている。したがって、回転電機の駆動時の騒音を抑制することは重要である。また、回転電機を車両に搭載する際に、スペースや重量の制約から伝達系、共振系のノイズ対策を採ることが制限される場合がある。これらの制約条件を満たしながら回転電機の駆動時の騒音を抑制することは重要である。
【００４１】
一方で、効率的に高出力、高トルクを得る観点からは、ステータ１とロータ２とのギャップは極力小さく設定されることが好ましい。しかしながら、該ギャップが小さく設定されることで、僅かな偏芯であってもステータ−ロータ間のギャップに及ぼす影響は大きくなり、結果として、大きな起振力が生じやすい。また、製作の都合上、ステータ１とロータ２との偏芯量を、図７，図８に示される巻線構造において循環電流３００が全く生じない程度にまで抑えることは難しい。そして、制御システムによって偏芯に伴なう電流の不均衡を抑制しようとする場合、該システムは複雑なものになる。
【００４２】
図９は、図４に示される巻線構造と比較される他の巻線構造を模式的に示した図である。また、図１０は、図９に示される巻線構造を示した等価回路図である。図９，図１０を参照して、本比較例に係る巻線構造は、基本的には、図４，図５に示される巻線構造と同様の構成を有するが、Ｕ相コイル１１１Ｕ〜１１８Ｕの接続状態が、図４，図５に示される巻線構造と異なる。すなわち、直列に接続された複数のコイルの集合体であるＵ相コイル１１１Ｕ，１１３Ｕ，１１５Ｕ，１１７Ｕ（直列コイルＡ：Ａ１〜Ａ４）およびＵ相コイル１１２Ｕ，１１４Ｕ，１１６Ｕ，１１８Ｕ（直列コイルＢ：Ｂ１〜Ｂ４）が、並列に接続されている。
【００４３】
本比較例に係る巻線構造においては、直列コイルＡに含まれるＵ相コイル１１１Ｕ，１１３Ｕ，１１５Ｕ，１１７Ｕと、直列コイルＢに含まれるＵ相コイル１１２Ｕ，１１４Ｕ，１１６Ｕ，１１８Ｕとが互いに逆向きに巻回されている。そして、直列コイルＡに含まれるＵ相コイル１１１Ｕ，１１３Ｕ，１１５Ｕ，１１７Ｕの巻回方向は全て同じ方向であり、直列コイルＢに含まれるＵ相コイル１１２Ｕ，１１４Ｕ，１１６Ｕ，１１８Ｕの巻回方向は全て同じ方向である。
【００４４】
図９，図１０に示される巻線構造においては、ステータ１とロータ２とが偏芯して設けられた場合でも、電磁気的なバランスが保たれ（図１０）、並列回路内に循環電流が生じることが抑制されるが、一方で、図７，図８に示される巻線構造に対してコイルの接続順序を変更したことによる影響が生じる。
【００４５】
図１１は、巻線を形成する巻線機（たとえば、フライヤー式巻線機）を示した概略図である。ステータコイルは、巻線機により形成された後にインサータを用いてステータコアに組付けられる。図１１を参照して、巻付け枠４に巻線３が巻回され、コイルが形成され
る。この際に、巻線３が矢印ＤＲ１の方向に捻れやすい傾向にある（本願明細書では、上記捻れを「コイル捻れ」と称する場合がある。）。図９，図１０に示される巻線構造のように、直列コイルの巻線方向が全て同じであると、コイル巻取り時にコイル捻れ量が順次増大し、直列コイルの連続巻きが困難になる場合がある。一方で、コイル捻れを生じさせずにコイルを形成するためには、別段の設備が必要になる。このことは、工程の煩雑化やコストアップの要因になる。
【００４６】
また、図９，図１０に示される巻線構造においては、Ｕ相端子１２０に接続される入力線と中性線とが周方向に近接しているため、巻線構造の絶縁性が低下することが懸念される。
【００４７】
図１２は、図４に示される巻線構造と比較されるさらに他の巻線構造を模式的に示した図である。また、図１３は、図１２に示される巻線構造を示した等価回路図である。図１２，図１３を参照して、本比較例に係る巻線構造は、基本的には、図４，図５に示される巻線構造と同様の構成を有するが、Ｕ相コイル１１１Ｕ〜１１８Ｕの接続状態が、図４，図５に示される巻線構造と異なる。すなわち、本比較例においては、直列に接続された複数のコイルの集合体であるＵ相コイル１１１Ｕ，１１２Ｕ，１１５Ｕ，１１６Ｕ（直列コイルＡ：Ａ１〜Ａ４）およびＵ相コイル１１３Ｕ，１１４Ｕ，１１７Ｕ，１１８Ｕ（直列コイルＢ：Ｂ１〜Ｂ４）が、並列に接続されている。
【００４８】
図１２に示すように、「直列コイルＡ：Ａ１〜Ａ４」であるＵ相コイル１１１Ｕ，１１２Ｕ，１１５Ｕ，１１６Ｕは、ステータコア１００の周方向において分離し、かつ、分離された一方と他方とがステータコア１００の径方向に対向するように配設される。
【００４９】
また、「直列コイルＢ：Ｂ１〜Ｂ４」であるＵ相コイル１１３Ｕ，１１４Ｕ，１１７Ｕ，１１８Ｕは、ステータコア１００の周方向において分離し、かつ、分離された一方と他方とがステータコア１００の径方向に対向するように配設される。
【００５０】
図１２，図１３に示される巻線構造においては、上記のように、直列コイルＡ，Ｂが、それぞれステータコア１００の周方向において分離され、分離された部分の一方と他方とがステータコア１００の径方向に対向するように配設されることで、ステータ１とロータ２とが偏芯して設けられた場合でも、電磁気的なバランスが保たれ（図１３）、並列回路内に循環電流が生じることが抑制される。
【００５１】
また、図１２，図１３に示される巻線構造においては、直列コイルＡに含まれるＵ相コイル１１１Ｕ（Ａ１），１１２Ｕ（Ａ２），１１５Ｕ（Ａ３），１１６Ｕ（Ａ４）は、その接続順に交互に逆向きに巻回され、直列コイルＢに含まれるＵ相コイル１１８Ｕ（Ｂ１），１１７Ｕ（Ｂ２），１１４Ｕ（Ｂ３），１１３Ｕ（Ｂ４）は、その接続順に交互に逆向きに巻回される。このように、直列コイルＡ，Ｂにおける各コイルを、その直列接続順に交互に逆向きに巻回することにより、コイル捻れを緩和しながらコイルの巻取りを行なうことができる。具体的には、たとえば、Ｕ相コイル１１１Ｕの巻取り時に生じたコイル捻れをＵ相コイル１１２Ｕの巻取り時に緩和することができる。
【００５２】
上記のように、図１２，図１３に示される巻線構造によれば、並列回路内の循環電流が抑制されることで、回転電機の駆動時の振動、ノイズを低減することが可能であるが、一方で、図７，図８に示される巻線構造に対してコイルの接続順序を変更したことによる影響が生じる。
【００５３】
図１４は、直列コイルＡにおける各コイルＡ１〜Ａ４（およびＢ１〜Ｂ４）の両端の電位を説明するための図である。図１４を参照して、Ｕ相端子１２０Ｕから中性点Ｎに至るまでに、各コイルＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の順に電位が低下する。図１２におけるα１部においては、コイルＡ１の中性点Ｎ側の電位（すなわち、コイルＡ２のＵ相端子１２０Ｕ側の電位）を有する部分と、コイルＡ４の中性点Ｎ側の電位を有する部分とが隣接することになる（図１２におけるα２部においても同様）。この隣接コイル間の電位差Ｖαは、複数のコイルをステータコア１００の周方向に電位が高い順に配置した場合（たとえば図７，図８の例）における隣接コイル間の電位差よりも大きい。このことは、ステータ１の絶縁品質という観点からは不利に作用する。
【００５４】
これに対し、本実施の形態に係る巻線構造においては、図４に示すように、図１２，図１３の構造におけるコイルＡ３，Ａ４の位置を入れ換えるとともに、コイルＢ３，Ｂ４の位置を入れ換えている。このようにすることで、Ｕ相端子１２０から中性点Ｎに向かって、電位の高い順（コイルＡ１，Ａ２，Ｂ３，Ｂ４の順、および、コイルＢ１，Ｂ２，Ａ３，Ａ４の順）に各コイルが並ぶことになる。この結果、隣接するコイル間の電位差が低減され、ステータ１の絶縁品質が向上する。
【００５５】
また、図１２，図１３に示される巻線構造においては、図７，図８に示される巻線構造と比較して複数のコイル間を繋ぐ渡り線が長くなる傾向にある。
【００５６】
これに対し、本実施の形態においては、図４に示すように、複数のコイル間を接続する配線（渡り線）を他のコイルと同じティースに巻付ける、すなわち、渡り線をコイルターンの一部としてスロット内に通している。これにより、ステータ１のコイルエンドが小型化される。また、長い渡り線がステータコア１００の軸方向端面上に露出することによる絶縁性の低下が抑制される。さらには、渡り線が短くなることにより、生産性が向上する。
【００５７】
なお、Ｕ相コイル１１１Ｕ〜１１８Ｕのターン数（巻数）の一例を表１に示す。
【００５８】
【表１】
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【００５９】
ここで、Ｕ相コイル１１３Ｕ２，１１４Ｕ２，１１５Ｕ２，１１６Ｕ２のターン数は、適宜変更可能であるが、典型的にはＭ＝１である。Ｍ＝１であっても、上記のように、回転電機を小型化し、絶縁性を確保し、生産性を向上させる効果を十分に得ることができる。
【００６０】
なお、Ｕ相コイル１１３Ｕ２，１１４Ｕ２，１１５Ｕ２，１１６Ｕ２のターン数は、それぞれ、コイル１１１Ｕ，１１２Ｕ，１１７Ｕ，１１８Ｕのターン数の半数以下（すなわち、Ｍ≦Ｎ／２）であることが好ましい。換言すると、Ｕ相コイル１１３Ｕ２，１１４Ｕ２，１１５Ｕ２，１１６Ｕ２のターン数は、それぞれ、Ｕ相コイル１１３Ｕ１，１１４Ｕ１，１１５Ｕ１，１１６Ｕ１のターン数以下であることが好ましい。
【００６１】
上記のようにすることで、電磁気的にはＭ＝０の場合（すなわち、Ｕ相コイル１１３Ｕ，１１４Ｕ，１１５Ｕ，１１６ＵをＵ相コイル１１３Ｕ１，１１４Ｕ１，１１５Ｕ１，１１６Ｕ１のみによって構成する場合）と電磁気的に近似した巻線構造を得ることができる。したがって、巻線構造の電磁気的なバランスの変動を抑制しながら巻線構造の小型化を図ることができる。
【００６２】
なお、本実施の形態に係る巻線構造においては、上記のように、直列コイルＡ，Ｂが、それぞれステータコア１００の周方向において分離され、分離された部分の一方と他方とがステータコア１００の径方向に対向するように配設されることで、上述した循環電流の問題（図７，図８の例）について、図１２，図１３に示す構造とほぼ同等の効果を期待することができる。
【００６３】
また、本実施の形態に係る巻線構造においては、コイル巻取り時に巻回されるコイルの巻回方向が連続して同じ方向となる部分が存在するものの、上記のように、コイル直列コイルＡ，Ｂが、それぞれ、互いに逆向きに巻回された複数のコイルを含むようにすることで、コイル捻れの程度を低減する効果を期待できる。
【００６４】
上述した内容について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る巻線構造は、ティース（たとえばティース１００Ａ〜１００Ｅ）を有するステータコア１００と、ステータコア１００のティースに巻付けられるステータ巻線１１０とを備える。ステータ巻線１１０は直列コイルＡ（Ａ１〜Ａ４，Ａ２１，Ａ２２）および直列コイルＢ（Ｂ１〜Ｂ４，Ｂ２１，Ｂ２２）を有し、直列コイルＡ，Ｂは並列に接続される。直列コイルＡは、Ｕ相コイル１１１Ｕ，１１２Ｕ，１１６Ｕ１，１１５Ｕ１を含み、Ｕ相コイル１１１Ｕ，１１２Ｕ，１１６Ｕ１，１１５Ｕ１は、この順で直列に接続される。Ｕ相コイル１１１Ｕ，１１２Ｕ，１１６Ｕ１，１１５Ｕ１は、ステータコア１００の周方向において分離し、かつ、分離された一方と他方とがステータコア１００の径方向に対向するように配置される。他方、直列コイルＢは、Ｕ相コイル１１８Ｕ，１１７Ｕ，１１３Ｕ１，１１４Ｕ１を含み、Ｕ相コイル１１８Ｕ，１１７Ｕ，１１３Ｕ１，１１４Ｕ１は、この順で直列に接続される。Ｕ相コイル１１８Ｕ，１１７Ｕ，１１３Ｕ１，１１４Ｕ１は、ステータコア１００の周方向において分離し、かつ、分離された一方と他方とがステータコア１００の径方向に対向するように配置される。そして、Ｕ相コイル１１１Ｕ〜１１８Ｕは、ステータコア１００の「第１部分」（Ｕ相端子１２０が位置する部分）から該部分とステータコア１００の径方向に対向する「第２部分」（中性点Ｎが位置する部分）に向かって、電位の高い順に並ぶように配設される。
【００６５】
（実施の形態２）
図１５は、実施の形態２に係る巻線構造を模式的に示した図である。また、図１６は、図１５に示される巻線構造を示した等価回路図である。図１５，図１６を参照して、本実施の形態に係る巻線構造は、実施の形態１に係る巻線構造の変形例であって、Ｕ相コイル１１２Ｕ，１１６Ｕ間を接続する渡り線、および、Ｕ相コイル１１７Ｕ，１１３Ｕ間を接続する渡り線を他のコイル用のティースに巻回することなくステータコア１００の軸方向端面上に露出させたことを特徴とする。
【００６６】
本実施の形態に係る巻線構造によっても、実施の形態１と同様に、循環電流の発生が抑制されるとともに、隣接するコイル間の電位差が低減された巻線構造が得られる。
【００６７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施の形態１，２に係る巻線構造が設けられる回転電機を示した上面図である。
【図２】本発明の実施の形態１，２に係る巻線構造を示した図である。
【図３】本発明の実施の形態１，２に係る巻線構造が設けられたステータを示した上面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る巻線構造の詳細を模式的に示した図である。
【図５】図４に示される巻線構造を示した等価回路図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る巻線構造におけるコイルの巻回順について説明する図である。
【図７】図４に示される巻線構造と比較される１つの巻線構造の詳細を模式的に示した図である。
【図８】図７に示される巻線構造を示した等価回路図である。
【図９】図４に示される巻線構造と比較される他の巻線構造の詳細を模式的に示した図である。
【図１０】図９に示される巻線構造を示した等価回路図である。
【図１１】巻線を形成する巻線機を示した図である。
【図１２】図４に示される巻線構造と比較されるさらに他の巻線構造の詳細を模式的に示した図である。
【図１３】図１２に示される巻線構造を示した等価回路図である。
【図１４】直列接続された各コイルの両端の電位を説明するための図である。
【図１５】本発明の実施の形態２に係る巻線構造の詳細を模式的に示した図である。
【図１６】図１５に示される巻線構造を示した等価回路図である。
【符号の説明】
【００６９】
１  ステータ、２  ロータ、３  巻線、４  巻付け枠、１００  ステータコア、１１０
ステータ巻線、１１０Ｕ〜１１８Ｕ，１１３Ｕ１，１１３Ｕ２，１１４Ｕ１，１１４Ｕ２，１１５Ｕ１，１１５Ｕ２，１１６Ｕ１，１１６Ｕ２  Ｕ相コイル、１１０Ｖ〜１１８Ｖ  Ｖ相コイル、１１０Ｗ〜１１８Ｗ  Ｗ相コイル、１２０Ｕ  Ｕ相端子、１２０Ｖ  Ｖ相端子、１２０Ｗ  Ｗ相端子、２００  起電力、３００  循環電流、Ｎ  中性点。
【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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